Nghiên cứu giải pháp giảm xóc cho người lái xe tải xích cao su MST 600 khi vận chuyển gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TÔ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI XE TẢI XÍCH CAO SU MST 600 KHI VẬN CHUYỂN GỖ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TÔ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI XE TẢI XÍCH CAO SU MST 600 KHI VẬN CHUYỂN GỖ Chuyên ngành: Máy thiết bị giới hoá nông - lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu Hà Nội, 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển gỗ thực điều kiện khó khăn Chính vậy, việc nghiên cứu áp dụng giới hóa vận chuyển gỗ cần quan tâm Trước công việc vận chuyển gỗ chủ yếu sử dụng thiết bị tự chế như: Xe công nông, loại máy kéo bánh kéo rơ moóc trục, hai trục Những loại xe vận chuyển đa số có công suất nhỏ, khả kéo bám ổn định thấp, không phù hợp với việc vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp nước ta Đã có số đề tài nghiên cứu tạo số mẫu máy dùng cho việc vận chuyển gỗ đất rừng đường lâm nghiệp, việc áp dụng vào sản xuất hạn chế Hiện nay, thị trường nước ta xuất loại xe tải xích cao su MST 600 Nhật Bản, với ưu điểm vượt trội như: Kết cấu nhỏ gọn, khả quay vòng tốt, di chuyển linh hoạt, đặc biệt loại xe có sức bám tính ổn định cao nên di chuyển địa hình đất rừng đường lâm nghiệp Ngoài xe MST 600 có thùng xe tự đổ dẫn động thuỷ lực thuận tiện cho công tác bốc dỡ, vận chuyển Tuy nhiên xe tải xích cao su MST 600 có ghế ngồi người lái nối cứng với khung xe, sử dụng để chở gỗ đường lâm nghiệp với tốc độ lớn gây dao động mạnh, ảnh hưởng tới chuyển động xe sức khoẻ người điều khiển Để sử dụng xe tải xích cao su MST 600 vào vận chuyển gỗ cần có nghiên cứu thiết kế, cải tiến ghế ngồi cho người lái theo hướng lắp thêm phận đàn hồi có giảm chấn để giảm xóc Để giải vấn đề thực Đề tài: “Nghiên cứu giải pháp giảm xóc cho người lái xe tải xích cao su MST 600 vận chuyển gỗ” Ý nghĩa khoa học đề tài xây dựng mô hình dao động xe tải xích cao su MST600 trước sau trang bị phận đàn hồi giảm chấn cho ghế ngồi Lập, giải mô hệ phương trình vi phân dao động xe trước sau lắp ghế ngồi thiết kế cải tiến, làm sở cho việc chọn thông số phận treo ghế ngồi người lái Kết nghiên cứu đề tài mang ý nghĩa thực tiễn cho việc chọn thông số phận đàn hồi, giảm chấn ghế ngồi người lái Đồng thời, làm cho việc lựa chọn chế độ sử dụng xe hợp lý vận chuyển gỗ mặt đất rừng đường lâm nghiệp Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan thiết bị vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 1.1.1 Thiết bị vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp giới Hiện giới vận chuyển gỗ lâm sản đường lâm nghiệp chủ yếu ô tô máy kéo kéo rơ mooc vận chuyển theo hình thức động Trên giới số nước phát triển phát triển Ethiopia, Tanzania, Zimbabwe, Philipine chủ yếu sử dụng máy kéo nông nghiệp lắp đặt thêm rơ moóc, cần bốc, hệ thống tời cáp để vận xuất, bốc dỡ vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp Những năm 1980 - 1995 Thụy Điển nước sản xuất nhiều loại phương tiện bốc dỡ, vận chuyển gỗ, đặc trưng hãng Volvo với đủ chủng loại Ngoài có hãng Allrouder Hinght - HFT (Mỹ), hãng Arbro - lift (Canada) Nổi bật sử dụng hiệu vận chuyển gỗ cự ly ngắn lâm nghiệp máy kéo FMV 350-84 Thụy Điển [19] Là máy kéo nông nghiệp, hai cầu chủ động kéo theo rơ móoc có gắn cần bốc thủy lực Rơ moóc truyền động thủy lực bánh từ hệ thống bơm đặt máy kéo rơ moóc Rơ moóc lái thủy lực, khả kéo bám máy cao Các nước phát triển châu Âu sử dụng nhiều máy kéo bánh có trang bị cần thủy lực bốc gỗ đồng thời vận chuyển cự ly ngắn đường lâm nghiệp máy FMG OSA 280 (của Bồ Đào Nha) Các máy kéo có khả kéo bám tốt, tải trọng từ 3-8 tấn/chuyến Hình 1.1: Máy kéo FMG OSA 280 (Bồ Đào Nha) bốc dỡ vận chuyển gỗ Tại nước Đông Âu vào thập kỷ 90 sử dụng phổ biến phương tiện tự bốc dỡ vận chuyển gỗ cự ly trung bình Trong loại máy kéo FMG 910 LOKOMO Phần Lan, loại máy kéo vận tải chuyên dùng để vận chuyển gỗ nhỏ, ngắn với trọng tải 10 tấn, máy có phần thùng xe chứa gỗ cần bốc thủy lực, lực kéo khỏe, ổn định phù hợp cho khai thác chọn Ngoài có nhiều hãng máy kéo có rơ moóc chuyên dùng cho vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp nước tiên tiến Ví dụ như: PONSSE.S.15, FISKARS F70 S, F900Z, F1200 (Phần Lan) Tại Châu như: Myanma, Indonesia, Nhật Bản sử dụng chủ yếu loại PRAMI-TRAC (Nhật Bản) Tất thiết bị có công suất 35 - 145 kw trọng tải từ - 15 với hệ thống gồm máy kéo bánh xích kéo theo rơ moóc nhỏ có gắn cần bốc thủy lực [19] Với phương tiện có ưu điểm tính việt dã cao, làm việc điều kiện địa thời tiết khắc nhiệt Hình 1.2: Xe PONSSE.S.15 (Phần Lan) bốc dỡ vận chuyển gỗ khúc Nói chung giới với nước tiên tiến việc khai thác vận chuyển lâm sản quy hoạch quy mô lớn, tập trung, thiết bị khai thác vận chuyển đại, suất cao 1.1.2 Thiết bị vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp Việt Nam Ở Việt Nam, với số liệu thống kê năm 1990 ngành lâm nghiệp có giá trị tổng sản phẩm xã hội chiếm 3,5% nước, hàng năm ngành nhà nước đầu tư xây dựng với số vốn chiếm 6,6% vốn đầu tư nước Mỗi năm ngành lâm nghiệp khai thác trung bình 1,2 triệu m gỗ tròn nhiều lâm sản khác Ngành lâm nghiệp nước ta vào thời điểm chủ yếu hoạt động theo hai thành phần quốc doanh quốc doanh Sản xuất lâm nghiệp cần có máy móc thiết bị cần thiết, mà ngành khí chế tạo nước ta yếu, sản xuất số thiết bị chế biến gỗ chất lượng thấp, loại máy móc thiết bị khai thác vận chuyển lâm sản phần lớn nhập ngoại từ nước xã hội chủ nghĩa [4] Ngoài có số loại máy tư nhập vào qua đường viện trợ hợp tác khu nguyên liệu giấy Vĩnh Phú Đa số máy móc thiết bị nhập ngoại qua sử dụng 10 năm như: (TDT 55, ô tô MA3 509 A ) Ở nước ta phương tiện vận chuyển gỗ lâm sản theo đường gồm loại ô tô máy kéo bánh bơm Trước đây, công việc vận chuyển gỗ từ rừng nhà máy giấy Bãi Bằng chủ yếu sử dụng máy kéo Volvo (Thụy Điển) có trang bị thêm rơ moóc chở gỗ chuyên dùng có tay thủy lực để tự bốc dỡ gỗ Hình 1.3: Máy kéo Volvo bốc dỡ vận chuyển gỗ cự ly ngắn Hiện nay, loại máy sử dụng nêu trên, xí nghiệp sản xuất lâm nghiệp sử dụng loại xe Reo (Mỹ), xe Bò Vàng (Pháp) xe zin 157 K (Liên Xô cũ) cải tiến xe Reo để vận xuất, vận chuyển, [6] Các loại xe len lỏi rừng, dùng cáp gom gỗ kéo lên xe chở bãi gỗ Đối với địa hình phẳng, loại xe vận xuất gỗ suất Đồng thời người ta dùng chúng để vận chuyển gỗ xí nghiệp chế biến Sản phẩm gỗ lâm sản, loại trồng, vật tư nguyên vật liệu sản xuất nông lâm nghiệp vận chuyển chủ yếu nhờ loại phương tiện máy kéo có rơ moóc ô tô Đối với nông hộ, trang trại người ta sử dụng chủ yếu máy kéo nhỏ bánh máy kéo nhỏ bánh kèm theo rơmooc để vận chuyển, chuyến có khả kéo tải trọng từ đến Các loại máy kéo liên hợp với loại máy công tác khác có khả làm nhiều việc sản xuất nông nghiệp Nước ta có hai đơn vị lớn nghiên cứu lĩnh vực giới hóa lâm nghiệp Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Trường Đại học Lâm nghiệp Nghiên cứu tập trung vào số công việc khảo nghiệm thiết bị nhập ngoại nghiên cứu, thiết kế, chế tạo số thiết bị chuyên dùng để phục vụ giới hóa sản xuất lâm nghiệp Đối với khâu vận chuyển gỗ rừng trồng có số công trình nghiên cứu đạt số kết định như: - Giai đoạn 1992-1996, Đề tài cấp nhà nước KN-03-04 PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu nghiên cứu thiết kế, chế tạo loại hình thiết bị để vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển gỗ nguyên liệu giấy Thiết bị chủ yếu phục vụ vận chuyển cự ly ngắn đường lâm nghiệp Theo hình (1.4) sau: Hình 1.4: Liên hợp máy MTZ 50 kéo rơ moóc bốc vận chuyển gỗ Thiết bị Liên hợp máy với động lực máy kéo MTZ 50, kéo rơ moóc trục, tời học cấu nâng đầu gỗ dẫn động thuỷ lực Kết qủa nghiên cứu tạo liên hợp máy bốc gỗ nhỏ theo phương dọc trục liên hợp máy hệ thống tời cáp kết hợp với cấu nâng gỗ thuỷ lực - Gần đề tài cấp nhà nước KC 07 26 TS Lê Tấn Quỳnh [16] chủ trì Trong đó, PGS TS Nông Văn Vìn trực tiếp nghiên cứu thiết kế, chế tạo khảo nghiệm rơ moóc chủ động lắp sau máy kéo Shibaura để vận chuyển gỗ rừng trồng (hình 1.5) Hình 1.5: Liên hợp máy kéo Shibaura kéo rơ moóc vận chuyển gỗ Kết nghiên cứu tạo rơ moóc có hệ thống truyền động thủy lực cho cầu moóc hoạt động tốt, tự động gài cầu có tượng tới mức giới hạn Mặt khác rơ moóc lắp sau máy kéo Shibaura cải tiến có lắp bánh lồng hoạt động tốt để vận chuyển gỗ rừng trồng đường lâm nghiệp, có khả vượt qua độ dốc 180 với tải trọng điều kiện mặt đường đất tự nhiên khô [16] 1.2 Tổng quan xe tải xích cao su MST 600 MST 600 loại xe tải bánh xích cao su hãng Morooka Nhật Bản sản xuất, xe có cấu tạo hình 1.6 sau: 63 Theo công thức ta thấy tần số  phụ thuộc vào bước sóng mặt đường s0 vận tốc xe chạy V, trình thí nghiệm ta thí nghiệm trường hợp xe chạy với tốc độ khác - Chuẩn bị xe tải trọng Trước làm thí nghiệm ta kiểm tra hoạt động xe như: hệ thống lái, hệ thống truyền lực , điều chỉnh cho xe hoạt động tốt Chuẩn bị gỗ vào thùng xe đảm bảo tải trọng xe mang tải - Chuẩn bị thiết bị Cảm biến đo gia tốc chuẩn (01 chiếc), hình (4.3 b) Cảm biến đo gia tốc kết nghiên cứu thiết kế PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu (01 chiếc), hình 4.3 a) Cảm biến đo chuyển dịch chuẩn (01 chiếc), hình (4.3 c) Thiết bị đo thu thập khuyếch đại đa kênh Spider (01 bộ) Máy tính xách tay (01 chiếc), gá lắp cảm biến đo chuyển dịch (01 bộ), thiết bị phụ trợ khác hình 3.4 (a) hình 3.4 (b) hình 3.4 (c) Hình 3.4: Cảm biến đo gia tốc dịch chuyển dùng thí nghiệm - Kết nối lắp đặt thiết bị đo: Nối thiết bị Spider với máy tính qua cổng RS 232; Nối thiết bị Spider với nguồn điện chiều; Nối thiết bị Spider tiếp với đất; Nối cảm biến với kênh đo Spider 8; 64 Lắp cảm biến đo gia tốc, cảm biến đo chuyển dịch sàn cabin xe, ghế xe Lắp đặt cảm biến thật cẩn thận vào vị trí trọng tâm thân xe, cho cản biến đo gia tốc vị trí thẳng đứng, vuông góc với mặt phẳng sàn xe Các vị trí lắp đặt cảm biến thể hình (3.5) sau: Hình 3.5 a Hình 3.5 b Hình 3.5 c Hình 3.5 d Hình 3.5: Quá trình khai báo kênh đo vị trí lắp cảm biến đo 65 3.5 Tiến hành thí nghiệm Sau chuẩn bị xong trường, thiết bị, xác định thông số thí nghiệm ta tiến hành bước thí nghiệm Cho xe chạy bãi thử với vận tốc khác V1 = km/h, V2 = km/h, V3 = 10 km/h hai trường hợp có tải trọng 3.000 kg Xác định giá trị gia tốc dao động hai trường hợp sau: Trường hợp 1: đặt đầu gia tốc chuẩn sàn cabin xe Trường hợp 2: đặt đầu gia tốc chuẩn hệ ghế ngồi trang bị phận đàn hồi có giảm chấn Ngoài xác định giá trị dao động dịch chuyển xe để so sánh đánh giá với kết đo khác Mỗi trường hợp ta đo lần lấy giá trị thông số cần xác định để so sánh, đối chiếu lần đo khác nhằm lấy số liệu xác 3.6 Kết nghiên cứu thực nghiệm Kết đo trình thí nghiệm xe di chuyển với vận tốc khác xác định đặc tính dao động xe tải xích cao su MST 600, chịu kích thích từ biên dạng mặt đường hàm điều hoà kết Dao động c G ia tốc s àn c a bin xe (m /s 2) giá trị dao động gia tốc thẳng đứng xe hình (3.6) sau: 4.5 3.5 2.5 1.5 0.5 -0.5 -1.5 0.5 1.5 2.5 3.5 T hời g ia n (s) Hình 3.6: Giá trị thực nghiệm gia tốc thẳng đứng xe MST 600 66 Trên hình 3.6 ta nhận thấy biên độ dao động gia tốc thẳng đứng xe tương đối đồng Biên độ dao động lớn thời điểm 2.3 (s), có giá trị lên tới cực đại 1,8 (m/s2), giá trị gia tốc dao động trung bình 0,61 (m/s2), số liệu chi tiết thể (phụ lục 4), số liệu cho thấy có sai khác so với tính toán lý thuyết Giá trị trung bình gia tốc dao động xe có nghiên cứu thực nghiệm cao so với tính toán lý thuyết Nhận xét thấy biên độ dao động gia tốc theo phương thẳng đứng có giá trị trung bình 0,61 (m/s2) Theo [11], giá trị trực tiếp tác động lên người tạo cảm giác mệt mỏi cho người điều khiển xe thời gian tác động 480 phút Kết đo dao động gia tốc theo phương thẳng đứng ghế ngồi có trang bị hệ thống đàn hồi có giảm chấn xe Kết thể bảng số liệu phụ lục đường đặc tính dao động thẳng đứng ghế ngồi có phận giảm xóc thể hình (3.7) sau: Dao động g ia tốc g hế ng ồi (m/s 2) 2.5 1.5 0.5 -0.5 -1 10 12 14 T h ời g ia n (s) Hình 3.7: Giá trị thực nghiệm dao động gia tốc thẳng đứng ghế ngồi Trên biểu đồ ta nhận thấy khoảng thời gian (s) đầu biên độ dao động gia tốc thẳng đứng ghế lên cao gần (m/s 2) gần tương đương với biên độ dao động vị trí sàn cabin xe Nhưng khoảng thời gian tiếp sau giá trị biên độ ổn định giảm trung bình 67 0,23 (m/s2) Với giá trị đảm bảo cho người lái có cảm giác thoải mái trình thời gian ca làm việc Giá trị biên độ chuyển dịch xe thể bảng biều Dao động dịch chuyển s àn xe (mm) phụ lục đường đặc tính thể hình 3.8 sau: 200 150 100 50 -50 -100 -150 -200 -250 10 12 14 T hời g ia n (s) Hình 3.8 Giá trị thực nghiệm biên độ chuyển dịch vị trí sàn cabin xe Trên biểu đồ cho thấy giá trị dịch chuyển xe không ổn định, độ dịch chuyển lớn, trung bình 48 mm Giá trị tương đối phù hợp với kết đo giá trị dao động gia tốc thẳng đứng xe Kết luận chương III Chương mô tả toàn trình thí nghiệm xác định đặc tính dao động xe tải MST 600 bãi thử có độ mấp mô giống đường lâm nghiệp Nội dung thể rõ công việc thí nghiệm từ khâu chuẩn bị thí nghiệm, bước chuẩn bị trường, xác định thông số cần đo, cách kết nối, lắp ghép, định chuẩn, cài đặt chương trình cho thiết bị đo Kết thí nghiệm xác định thông số đo cần thiết như: - Giá trị gia tốc dao động thẳng đứng xe; - Giá trị gia tốc dao động thẳng đứng ghế ngồi; - Giá trị dịch chuyển thẳng đứng xe Với giá trị đo ta thấy lớn so với tính toán lý thuyết, khoảng sai lệch 17% mức giới hạn chấp nhận 68 Chương GIẢI PHÁP GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI XE TẢI XÍCH CAO SU MST 600 KHI VẬN CHUYỂN GỖ 4.1 Cơ sở lý thuyết Nguyên nhân gây rung cho xe di chuyển đường tác động từ biên dạng mặt đường lực quán tính phận chuyển động quay cân bằng, phận chuyển động tịnh tiến thẳng thay đổi chiều tác động lên ổ đỡ, khung xe Mục tiêu việc giảm rung (xóc) hạ thấp hay làm triệt tiêu cường độ rung xe Dùng biện pháp triệt tiêu (hoàn toàn hay phần) nguồn kích rung phân tán lượng rung vào môi trường có khả hấp thụ (môi trường đàn hồi) tiêu tán lượng vào môi trường cản Xe tải xích cao su MST 600 vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp với biên dạng mặt đường có dạng hàm điều hoà chương 2, xe chở gỗ chuyển động theo phương ngang với vận tốc V, có liên kết với mặt đường nên hệ chuyển động lên, xuống theo phương vuông góc với mặt đường có gia tốc, gia tốc sinh lực quán tính kích động theo phương Z làm cho xe gỗ dao động quanh vị trí cân tĩnh kích động làm cho hệ dao động theo phương thẳng đứng coi dạng kích động động lực Ghế ngồi người lái đặt sàn cabin xe với vị trí phía nhóm bánh tì trước liên kết cứng với sàn xe, xét phạm vi khung xe ghế coi khung xe vật gây rung ghế vật bị ảnh hưởng rung từ sàn cabin truyền lên, coi nguyên nhân gây rung cho ghế kích động động học với quy luật Zg(t) theo biểu thức (2.19) Nếu xem xét mối quan hệ ghế, khung xe, mặt đường theo [9] coi kích động lên ghế dạng kích động động lực 69 Như vậy, với nhận định để giảm xóc cho người lái luận văn sử dụng giải pháp lắp phận giảm xóc cho ghế ngồi lái (lắp ghế giảm xóc) Giải pháp làm tiêu hao lượng hệ dao động vào môi trường đàn hồi Bộ phận giảm xóc trang bị cho ghế có phần tử đàn hồi với độ cứng nhỏ đặt sàn cabin xe ghế nhằm mục đích giảm cường độ rung cho người lái Theo [17] tiêu chuẩn để đánh giá hiệu giảm xóc sau: - Trường hợp kích động động học: v2  Trong đó: Zˆ n Zn max  Zˆ g Zg max (4.1)  : Hệ số truyền; Zn: Biên độ dao động người ghế; Zg: Biên độ dao động thẳng đứng điểm đặt ghế sàn cabin Hệ số truyền nhỏ, chất lượng giảm xóc tốt 4.2 Xác định thông số phận đàn hồi Hệ giảm xóc ghế ngồi thể theo sơ đồ nguyên lý chung theo hình sau: Hình 4.1: Mô hình dao động ghế ngồi cabin xe tải MST 600 70 Bộ phận treo ghế ngồi gồm phần tử: - Khối lượng lò xo (Mn): Bao gồm khối lượng người lái, ghế tất chi tiết có trọng lượng lò xo ghế tiếp nhận - Bộ phận treo ghế: Gồm có lò xo giảm chấn bố trí ghế ngồi sàn cabin, phận treo ghế xem hệ tuyến tính, lực đàn hồi tỷ lệ bậc với biến dạng lò xo, lực cản dao động tỷ lệ bậc với vận tốc biến dạng tương đối phận treo ghế Phương trình dao động cưỡng ghế M n Zn  K g Z n  Cg Z n  Z g (t ) (4.2) Theo [9] ta viết phương trình dao động cưỡng ghế sau   (4.3)    Zn  2 Z n   Z n  Zˆ g  sin(t   )  2 cos(t   ) 0   (4.4) M n Zn  K g Z n  C g Z n  Zˆ g C g sin(t   )  K g  cos(t   ) Ta đặt: 2  Cg Mn 2  ; Kg Mn Phương trình (4.3) triển khai thành Để đưa phương trình dạng tắc Theo [9], ta đặt h1  Zˆ g  02 ; h2  2.Zˆ n  phương trình vi phân dao động tuyến tính chịu kích động điều hoà bậc tự có ma sát nhớt (4.4) viết dạng sau: Zn  2Z n   Z n  h1Sin(t  )  h2Cos(t  ) (4.5) Nghiệm phương trình (4.5) có dạng Z n (t )  A.Sin(t  )  B.Cos(t  ) Trong đó: Zˆ n  A2  B   (4.6) h12  h22   2  4  2 ; tg0  B A (4.7) 71 Với 0 độ lệch pha dao động ghế ngồi so với dao động điểm đặt ghế sàn cabin So với dao động trọng tâm M, dao động ghế lệch pha góc 1    0 Biểu thức nghiệm (4.6) viết dạng: Z n (t )  Zˆ n Sin(t  1 ) - Độ dịch chuyển: (4.8) - Vận tốc dịch chuyển ghế Z n (t )  Zˆ n Cos(t  1 ) (4.9) - Gia tốc dịch chuyển ghế Zn (t )  2 Zˆ n Sin(t  1 ) (4.10) Do vậy, thông số giảm xóc lắp cho ghế ngồi người lái tính toán theo điều kiện biên độ gia tốc theo phương thẳng đứng lớn Z n max nằm giới hạn cho phép Z n max  [Z n ] (4.11) ^ Theo (4.10) Z n max   Z n kết hợp với (4.7) ta biểu thức sau: Z n max    h12  h22    4  2 (4.12) ^ ^ Với h1  Z g  02 ; h2  Z g  ta biểu thức tính Z n max sau: ^ Z n max  ^  Z g2  02  Z g2  2   2   4  (4.13) Từ công thức (4.13) ta tính Z n max làm sở cho việc tính toán độ cứng lò xo Cg phận giảm xóc cho ghế ngồi Trong trường hợp hệ số cản (Kg = 0,   ), thiết kế lắp lò xo giảm xóc biên độ gia tốc ghế phải nằm giới hạn cho phép ^ Z n max   Z g2  02  02    [Z n ] (4.14) 72 Đặt    o ,  với  hệ số truyền Để tránh tượng cộng  hưởng        Theo [17]     Ta biến đổi (4.14) thay   Cg Mn vào ta công thức tính dộ cứng Cg M n 2 sau: C g  1 (4.15) 2 Từ ta thấy độ cứng lò xo thay đổi theo tần số kích động Khi yêu cầu giảm xóc cao (tức  bé) tần số  thấp, Khối lượng Mn nhỏ độ cứng lò xo giảm xóc nhỏ 4.3 Xác định thông số phận giảm chấn Thực tế lắp lò xo giảm xóc, để dập tắt nhanh dao động ghế ngồi người ta thường đưa sức cản cách bố trí thêm giảm chấn động học Theo công thức biến đổi theo tính toán biến đổi công thức [22] ta có biểu thức tính hệ số cản ghế ngồi Kg sau: C g2 (M n  C g ) K g  2M n (1   )    C g2  4 1   (M g   C g )    (4.16) Trên công thức ta thấy rằng, lò xo có độ cứng khác giảm chấn cần lắp phải có hệ số cản khác Thiết kế ghế xe tải xích cao su MST 600 dùng vận chuyển gỗ cự ly ngắn đường lâm nghiệp (tải trọng 3.000 kg), để đảm bảo gia tốc tác dụng lên người lái làm việc thoải mái với giá trị nhỏ 0,1 ms-2, hệ số truyền tính theo (4.1) là: v2  Zˆ n Zn max 0.1    0.185 ; Zˆ g Zg max 0.54 73 Với Zg max  0.54 m/s2 tính theo công thức (2.3) số liệu tính toán lý thuyết chương Khối lượng ghế người 70 kg; xe vận chuyển gỗ làm việc với vận tốc khác mặt đường có q0= 0.25 m, s0 = 0.75 m 1/3 chiều dài xích tựa Giá trị độ cứng Cg hệ số giảm chấn Kg tính theo (4.15) (4.16); với vận tốc khác ta kết ghi bảng (4.1) Bảng 4.1: Giá trị độ cứng hệ số cản ghế, tính theo lý thuyết TT a b Vận tốc xe MST 600 (m/s) Dạng mặt đường:q0= 0.25 m, s0 = 0.75 m Giá trị Cg (N/m) Giá trị Kg (Ns/m) 532 946 1478 2128 2897 132.7 177 221 265 309 3784 4789 5912 7154 8515 9992 11499 13302 15135 17086 354 398 442 486.5 531 575 628 663 708 752 Tầng chậm 0.83 1.11 1.39 1.67 1.94 Tầng nhanh 2.22 2.50 2.78 3.05 3.33 3.61 3.88 4.16 4.44 4.72 Khi xe di chuyển với vận tốc thay đổi độ cứng cần thiết lò xo giảm xóc thay đổi nhiều Như vậy, lò xo giảm xóc cần có kết cấu cho thay đổi giá trị độ cứng tương ứng với chế độ làm 74 việc xe Hệ giảm xóc ghế ngồi cần có hai phận đàn hồi có độ cứng khác nhau, mắc nối tiếp có cấu điều chỉnh độ cứng cần thiết Chế độ chuyển động xe ảnh hưởng nhiều tới giá trị hệ số cản Kg, giá trị hệ số cản Kg phụ thuộc vào độ cứng Cg Để thiết kế giảm xóc thích hợp phải có kết cấu thay đổi giá trị hệ số C g Kg cho hợp lý Từ tính toán ta nhận thấy tốc độ tầng nhanh xe v = 3.88 m/s, thiết kế giảm xóc có độ cứng Cg=11499 N/m, Kg= 628 Ns/m trị số đặc trưng để thiết kế tính toán 4.4 Kết cấu hệ thống giảm xóc cho ghế ngồi người lái Từ kết tính toán trên, luận văn thiết kế kết cấu ghế ngồi để lắp đặt cabin xe đảm bảo cho người điều khiển thỏa mái xe chuyển động đường lâm nghiệp Kết cấu ghế ngồi có giảm xóc thể hình sau Hình 4.2 Kết cấu ghế ngồi có hệ thống giảm xóc cho người lái xe MST 600 1- Giá khung ghế; 2- Giảm chấn thủy lực; 3- Lò xo giảm xóc; 4- Mặt ghế 75 Hệ thống ghế có giảm xóc lắp sàn cabin xe bulong 20 vị trí chân đế ghế Bộ đàn hồi có giảm chấn đặt nghiêng phía sau từ - 90 để tạo vững cho ghế Phần ghế lắp với khung ghế hai qua chốt xoay ổ trượt, đảm bảo cho mặt ghế dao động dễ dàng Với kết cấu ghế đảm bảo độ bền xe di chuyển chế độ khác nhau, thuận lợi cho công việc tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa Kết luận chương IV Cơ sở lý thuyết để giảm rung, giảm xóc cho người điều khiển xe đường có độ mấp mô theo nhiều biên dạng khác cần thiết để tính toán thông số đàn hồi, giảm chấn cho ghế ngồi người lái Nội dung chương trình bày bước tính toán để xác định thông số phận đàn hồi Cg=11499 N/m, hệ số giảm chấn Kg= 628 Ns/m Đây thông số quan trọng cho tính toán thiết kế ghế ngồi có giảm xóc Đã đưa kết cấu ghế ngồi có cấu tạo đơn giản, lắp đặt dễ ràng, phù hợp kiểu dáng, đảm bảo cho người lái có cảm giác thoải mái trình làm việc 76 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nghiên cứu sử dụng xe tải xích cao su MST 600 vào công việc vận chuyển gỗ cắt khúc rừng trồng đường lâm nghiệp điều Việc nghiên cứu điều kiện làm việc người lái chưa đề cập đến Luận văn nghiên cứu xe tải MST 600 nhằm góp phần hoàn thiện khai thác tối đa hiệu sử dụng xe Trong trình thực luận văn có số kết luận kiến nghị sau: a Kết luận Để nghiên cứu dao động xe tải xích cao su MST 600 vận chuyển gỗ tác động mấp mô mặt đường lâm nghiệp, luận văn thiết lập mô hình nghiên cứu Lập phương trình vi phân hệ dao động mô hình dao động xe vận chuyển gỗ cự ly ngắn đường lâm nghiệp có mấp mô dạng hàm điều hòa Giải hệ phương trình vi phân dao động với kết đạt sau: - Xác định giá trị gia tốc dao động thẳng đứng hệ ghế ngồi người lái có giá trị trung bình 0,091 m/s2; - Xác định giá trị gia tốc dao động góc dọc xe 0,083 rad/s 2, gia tốc dao động thẳng đứng xe vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp 0,47 m/s2 Nghiên cứu thực nghiệm xe tải xích cao su MST 600 xác định đặc tính dao động xe xác định giá trị trung bình gia tốc dao động thẳng đứng xe 0.61 m/s 2, giá trị trung bình gia tốc thẳng đứng ghế ngồi có lắp phận giảm chấn đàn hồi 0.23 m/s xe với tốc độ 10 km/h 77 Kết cấu ghế giảm xóc thiết kế theo với thông số sau: - Độ cứng lò xo giảm chấn Cg = 11499 N/m; - Hệ số cản giảm chấn thủy lực Kg = 628 Ns/m Ghế giảm xóc thỏa mãn nhiều chế độ vận tốc tải trọng xe, giá trị trung bình gia tốc dao động thẳng đứng ghế Zn = 0.091 m.s-2 tác động tới người lái nằm gới hạn thoải mái b Kiến nghị Để hoàn thiện việc nghiên cứu dao động, động lực học, xe tải xích cao su MST 600 cần phải mở rộng nghiên cứu theo hướng sau: Nghiên cứu dao động xe MST 600 cần nghiên cứu tới thông số đầu vào kích thích mặt đường hàm ngẫu nhiên phù hợp với điạ hình lâm nghiệp Việt Nam Công việc phức tạp cần thiết không cho nghiên cứu dao động xe mà sử dụng cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác, đặc biệt nghiên cứu động lực học loại xe xích Cần có nhiều thời gian nghiên cứu thực nghiệm với trang thiết bị đại, xác định đầy đủ thông số cần thiết nhằm đánh giá cách xác khả làm việc xe đường lâm nghiệp, đồng thời xây dựng nghiên cứu lý thuyết nhằm khai thác triệt để xe MST 600 nói riêng loại xe xích nói chung cho sản xuất lâm nghiệp ... Để giải vấn đề thực Đề tài: Nghiên cứu giải pháp giảm xóc cho người lái xe tải xích cao su MST 600 vận chuyển gỗ Ý nghĩa khoa học đề tài xây dựng mô hình dao động xe tải xích cao su MST6 00... dụng cho nghiên cứu dao động ô tô, máy kéo 24 Chương NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE TẢI XÍCH CAO SU MST 600 KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP 2.1 Cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu dao động xe tải. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TÔ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI XE TẢI XÍCH CAO SU MST 600 KHI VẬN CHUYỂN GỖ Chuyên ngành: Máy thiết bị giới hoá nông - lâm nghiệp