Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo shibaura 3000a khi vận chuyển gỗ rừng trồng

Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo shibaura 3000a khi vận chuyển gỗ rừng trồng

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học nông nghiệp i

Nguyễn Tài cường

Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURAưưưư3000A khi vận

chuyển gỗ rừng trồng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị

cơ giới hóa nông lâm nghiệp

MF số: 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS nông văn vìn

Hà Nội, 2007

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đ3 được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ3 được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Tài Cường

Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện đề tài này, tôi đ3 nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ Điện và các thầy cô trong trường Nhân dịp này, cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến:

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nông Văn Vìn đ3 trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm cam ơn tập thể cán bộ, giáo viên

bộ môn Động Lực - Khoa Cơ Điện và toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Điện - Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo đ3 trực tiếp giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại trường

và các thầy cô giáo Khoa Sau Đại Học - Trường Đại học nông nghiệp I- Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các thầy cô Khoa Cơ điện - Trường Trung cấp Cơ Điện và Xây dựng Bắc Ninh đ3 tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Tác giả

Nguyễn Tài Cường

Danh mục các bảng

Số bảng Tên bảng Trang

Bảng 1.1 Trang bị động lực cho sản xuất lâm nghiệp (1998)……… 9 Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của máy kéo Shibaura- 3000A ……… 23 Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật rơ mooc RMHư3000 ……… 25 Bảng 4-1 ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh đến chất lượng phanh…45 Bảng 4-2 ảnh hưởng của hệ số liên kết (λ) đến chất lượng phanh……… 46 Bảng 4-3 ảnh hưởng của thời điểm tác động vào phanh máy kéo và

rơ moóc đến chất lượng phanh……… 55 Bảng 4-4 ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh……… 58 Bảng 4-5 ảnh hưởng của vận tốc bắt đầu phanh đến chất lượng phanh…61 Bảng 4-6 ảnh hưởng của tải trọng chuyên chở đến chất lượng phanh…….65 Bảng 4-7 ảnh hưởng của toạ độ trọng tâm tải trọng……… 69

Danh mục các bảng

Số hình Tên hình Trang

Hình 3-1 Các lực tác dụng lên liên hợp máy khi phanh……… ………29

Hình 3-2 Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy khi phanh 34

Hình 4-1 ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k1=2……….42

Hình 4-2 ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k1 =3………43

Hình 4-3 ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k1=4……….………44

Hình 4-4 ảnh hưởng của hệ số liên kếtλ=1……….… 47

Hình 4-5 ảnh hưởng của hệ số liên kếtλ=1.8……… 48

Hình 4-6 ảnh hưởng của hệ số liên kếtλ=2.5……….….49

Hình 4-7 ảnh hưởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0.2, tc2=0……51

Hình 4-8 ảnh hưởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0, tc2=0…… 52

Hình 4-9 ảnh hưởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0, tc2=0.2… 53

Hình 4-10 ảnh hưởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0, tc2=0.4….54 Hình 4-11 ảnh hưởng của độ dốc α = 100……… 57

Hình 4-12 ảnh hưởng của độ dốc α = 150 58

Hình 4-13 ảnh hưởng của độ dốc α = 200……… 59

Hình 4-14 ảnh hưởng của độ dốc α = 280……… ….60

Hình 4-15 ảnh hưởng của vận tốc V 0 =8km/h……….….62

Hình 4-16 ảnh hưởng của vận tốc V 0 =12km/h……….….…63

Hình 4-17 ảnh hưởng của vận tốc V 0 =16km/h ……….… 64

Hình 4-18 ảnh hưởng của tải trọng chuyển chở Qg =1000kg……… …… 66

Số hình Tên hình Trang

Hình 4-19 ảnh hưởng của tải trọng chuyển chở Qg =2000kg……… ………67 Hình 4-20 ảnh hưởng của tải trọng chuyển chở Qg =3000kg……… …… 68 Hình 4-21 ảnh hưởng của toạ độ trọng tâm tải trọng b=0.2……… …70 Hình 4-22 ảnh hưởng của toạ độ trọng tâm tải trọng b=0……… ……71 Hình 4-23 ảnh hưởng của toạ độ trọng tâm tải trọng b= - 0.2…….……… 72

Mục lục

Lời cam đoan……….i

Lời cám ơn………ii

Mục lục………iii

Danh mục các bảng……… …vi

Danh mục các hình……… vii

Lời nói đầu ……… 1

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở nước ta và trên thế giới ……… 4

1.1.1 Tình hình cơ giới hoá cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp trên thế giới ……… ……… 4

1.1.2 Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam 8

1.2 tình hình vận chuyển và vận xuất gỗ ở việt nam và trên thế giới ……….10

1.2.1 Điều kiện địa hình để vận chuyển và vận xuất lâm nghiệp …10

1.2.2.Tình hình thức vận chuyển và vận xuất các sản phẩm lâm nghiệp ……… ….…13

1.2.3 Các dạng liên hợp máy vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp ……15

1.3 Nhiệm vụ đặt ra đối với luận văn ……….19

Chương 2 Phương pháp và đối tượng nghiên cứu của đề tài 2.1 Phương pháp nghiên cứu ……… 21

2.2 Đối tượng nghiên cứu ……… 21

2.2.1 Các thông số cơ bản của máy kéo SHIBAURAư3000A … … 23

2.2.2 các thông số cơ bản của rơ mooc Rmhư3000 ……….….…… 24

2.3 Mô hình tính toán được sử dụng trong đề tài ……… ….25 Chương 3 Xây dựng mô hình toán nghiên cứu động lực học quá trình phanh của liên hợp máy kéo khi vận

chuyển bằng rơ mooc 3.1 Các giả thiết ……….27 3.2 Các lực tác dụng lên liên hợp máy trong quá trình phanh………29 3.3 Phương trình vi phân chuyển động của liên hợp máy khi phanh 33

3.3.1 Phương trình vi phân chuyển động của liên hợp máy ……… 34 3.3.2.Thuật giải phương trình vi phân bậc 2 theo phương pháp Runge-Kutta 38……… 37 Chương 4 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá quá trình phanh liên hợp máy kéo

SHIBAURAư3000A khi vận chuyển

4.1 Mục đích khảo sát……… ……… 39 4.2 Các phương án khảo sát ……… ……….40

4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ tăng lực phanh trên các cầu đến

chất lượng phanh 41

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng hệ số liên kết (λ) giữa tốc độ tăng lực

phanh moóc và tốc độ tăng lực phanh máy kéo đến chất lượng phanh 45

4.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời điểm tác động phanh trên các cầu đến

chất lượng phanh 50

4.2.4 Khảo sát ảnh hưởng độ dốc đến chất lượng phanh 56 4.2.5 Khảo sát ảnh hưởng vận tốc ban đầu đến chất lượng phanh 61 4.2.6 Khảo sát ảnh hưởng tải trọng chuyên chở đến chất lượng phanh.65

4.2.7 Khảo sát ảnh hưởng tọa độ trọng tâm rơ moóc đến chất lượng

phanh 69

Kết luận và đề nghị 1 Kết luận ……… 74

2 Đề nghị ……… 75

Tài liệu tham khảo ……….76

Phụ Lục ……… 77

lời nói đầu Hiện nay Việt Nam là một quốc gia đang phát triển với 3/4 và gần 80% dân số ở nông thôn và miền núi Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước theo định hướng xb hội chủ nghĩa, đi đôi với việc phát triển kinh

tế nhiều thành phần, mở rộng các khu công nghiệp, xây dựng cơ sở hạ tầng …

Đảng và nhà nước cũng rất chú trọng đến việc phát triển kinh tế ở các khu vùng núi, các khu vùng sâu vùng xa với mục đích rút ngắn khoảng cách giàu nghèo giữa các vùng trong cả nước

Tuy nhiên, ở khu vực miền núi sản xuất nông lâm nghiệp là chủ yếu nhưng nó vẫn giữ vị trí quan trọng trong nên kinh tế quốc dân Nhờ áp dụng tiến bộ khoa học vào trong sản xuất nông nghiệp, điều kiện tự nhiên và sức lao

động dồi dào nên đb thu được những kết quả vượt bậc

Sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất lâm nghiệp nói riêng là một quá trình sản xuất đặc thù, nó mang tính độc lập cao, điều kiện sản xuất phức tạp, tiêu tốn nhiều sức lao động Để nâng cao năng suất, giảm nhẹ sức lao động cho các khâu sản xuất trong sản xuất lâm nghiệp cần thiết phải áp dụng cơ giới hoá tổng hợp và sử dụng các phương tiện hữu ích, áp dụng các hệ thống máy móc phù hợp với từng vùng sản xuất, từng mục đích công việc Một trong những công việc trong sản xuất lâm nghiệp là khâu vận chuyển, nó

là một trong những khâu công việc quan trọng trong quá trình sản xuất Hoạt

động vận chuyển nông lâm nghiệp thường được thực hiện trong điều kiện địa hình, đường sá rất khó khăn, nhất là vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp

Các tuyến đường giao thông đb được xây dựng rộng khắp trong cả nước nên việc vận chuyển lâm sản đến nơi tiêu thụ bằng ôtô là tương đối thuận lợi Tuy nhiên, công đoạn khó khăn nhất là việc vận chuyển gỗ từ nơi khai thác

đến các các điểm tập kết hoặc các kho bbi gần trục đường giao thông Các con đường từ nơi khai thác đến các điểm tập trung này thường là các con

đường mòn rất hẹp, hoặc là các con đường tự tạo khi khai thác Chúng có nền

đất yếu, bề mặt gồ ghề, hiểm trở, nhiều dốc, nhiều khúc cua gấp Hơn nữa,

do điều kiện khí hậu nhiệt đới ở nước ta, mưa nhiều làm cho các con đường này bị trơn trượt, lầy lội Đây là các nguyên nhân làm cho việc vận chuyển gặp rất nhiều khó khăn, không phù hợp để sử dụng các loại ôtô và các phương tiện có tải trọng, bề rộng thân xe lớn và khả năng bám không tốt Từ những

điều kiện thực tế trong vận chuyển lâm nghiệp, người ta thường sử dụng các loại máy kéo kết hợp với rơ moóc cho công đoạn vận chuyển này

Trong thực tế, quá trình vận chuyển thường gặp các trường hợp xuất hiện dốc cục bộ hoặc trượt cục bộ trên đường dốc làm vận tốc của máy kéo và vận tốc của rơ moóc không bằng nhau gây khó khăn cho việc điều khiển đồng thời cũng làm cho liên hợp máy không an toàn trong quá trình vận chuyển Để

đảm bảo an toàn cho người và phương tiện trong quá trình vận chuyển thì trên rơ moóc của một số máy kéo lớn nó được thiết kế thêm phanh dồn moóc Tuy nhiên, do điều kiện đường sá cũng như việc sản xuất lâm nghiệp ở nước ta chưa phù hợp sử dụng những loại máy kéo đó

Để thực hiện khâu vận chuyển gỗ rừng trồng, Đề tài KC07ư26 đb thiết

kế, chế tạo một rơ moóc chuyên dùng Rơ moócư3000 liên hợp với máy kéo SHIBAURAư3000A Đây là loại rơ moóc một trục chủ động, được dẫn động

hệ thống truyền động thủy lực từ trục thu công suất của máy kéo Các kết quả nghiên cứu ban đầu đb khẳng định tính ưu việt của loại liên hợp máy này khi vận chuyển trên các đường dốc lâm nghiệp và có triển vọng áp dụng vào thực

tế sản xuất

Tuy nhiên, để có thể đưa loại liên hợp máy này vào thực tiễn sản xuất cần thiết phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện kết cấu, công nghệ chế tạo, đặc biệt cần quan tâm đến các chỉ tiêu an toàn chuyển động cho liên hợp máy

Với những lý do trên, tôi lựa chọn đề tài luận văn:

“ Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURAư3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng ”

Đề tài được hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS Nông Văn Vìn cùng các thầy cô trong Bộ môn Động lực – Khoa Cơ

Điện Trường Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô và các bạn đồng nghiệp đb nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn

Tuy nhiên, với khối lượng công việc tương đối lớn, thời gian có hạn, nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Mong hội đồng chấm luân văn cao học nhà nước và các độc giả góp ý và lượng thứ

Tôi xin chân thành cám ơn!

Bắc Ninh, ngày 18 tháng 12 năm 2007 Tác giả

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1 Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở nước

Vai trò của cơ giới hoá

Sản xuất ra của cải vật chất là thành quả của xb hội loài người trong quá trình lao động Con người sử dụng công cụ lao động tác động vào tự nhiên để tạo ra của cải vật chất phục vụ cho đời sống con người Trình độ phát triển công cụ sản xuất là thước đo mức độ phát triển sản xuất Công cụ lao động có tính chất quyết định nhất trong quá trình sản xuất của cải vật chất

Công cụ sản xuất luôn luôn được cải tiến từ công cụ thô sơ lên công cụ cơ khí hoá rồi tự động hoá Cách mạng về công cụ sản xuất gắn liền với cách mạng về khoa học kỹ thuật

Nhiều hệ thống máy móc tự động đb thay thế con người trong việc điều khiển các quá trình sản xuất phức tạp tinh vi với năng suất cao và chất lượng tốt Tự động hoá các quá trình sản xuất đb thay đổi hẳn tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là ở những khâu nặng nhọc, độc hại nguy hiểm tạo điều kiện giảm thời gian lao động, khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động chân tay và lao động trí óc Gần đây đb xuất hiện nhiều loại máy có thể đảm nhiệm một chức năng bộ óc con người

Những năm trước việc khai thác, vận chuyển, vận xuất và chế biến gỗ rừng trồng còn tồn tại nhiều khó khăn, điều kiện lao động còn quá năng nhọc, nguy hiểm, chi phí lao động cao, năng suất lao động còn thấp Việc khai thác, vân chuyển, vận xuất và chế biến hầu như hoàn toàn được thực hiện bằng chân tay, trong khâu vận chuyển con người đb biết sử dụng sức kéo của những con gia súc Tuy nhiên, với những sản phẩm lâm nghiệp có kích thước lớn lại rất nặng nề, đồng thời đường sá đi lại khó khăn, nhiều đèo dốc thì năng suất và hiệu quả lao động là rất thất Vào những năm đầu thế kỷ 19 nhờ việc áp dụng máy móc vào việc khai thác, vân chuyển và chế biến các sản phẩm lâm nghiệp như: máy cưa tay, máy cẩu, tời, các loại liên hợp máy kéo, ô tô thì năng suất

và hiệu quả lao động được tăng lên gấp bội Vì vậy việc áp dụng cơ giới hoá trong các khâu khai thác, vận chuyển, vận xuất và chế biến gỗ rừng trồng rất cần thiết

Máy móc cơ khí hoá trên thế giới được phát triển khá sớm Từ những năm cuối thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19, các nước có nền khoa học phát triển ở Châu

Âu và Châu Mỹ đb phát triển các loại máy móc - công cụ kiểu mới, nửa cơ khí

và tiến lên cơ khí [1]

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, con người đb ngày càng thay thế nhiều máy móc vào trong sản xuất và cuộc sống hàng ngày giúp làm giảm sức lao động của con người Máy móc sẽ thực hiện nhanh chóng, chính xác với năng suất và hiệu quả cao những công việc nặng nhọc

Các loại máy được sử dụng thông thường gồm hai phần: Phần động lực

và phần các thiết bị chấp hành hay còn gọi là máy công tác

Trong lịch sử phát triển của ngành chế tạo máy, những chiếc máy hơi nước (động cơ đốt ngoài) đầu tiên được chế tạo ra đb giúp con người trong việc cơ giới hoá, chúng thường được sử dụng với những công việc tĩnh tại hoặc

được sử dụng với những cỗ máy lớn không yêu cầu cao về giới hạn kích thước như tàu thuỷ, tàu hoả Tuy nhiên những chiếc máy này có hình dạng và kích thước rất kồng kềnh, gây ra khá nhiều bất tiện trong quá trình sử dụng Do những nhược điểm của nó nên hiên nay các động cơ hơi nước rất ít được sử dụng, nhưng máy hơi nước vẫn là một thành tựu vĩ đại của loài người, nó mở

đường cho kỷ nguyên của máy móc và ngành cơ khí Để khắc phục những nhược điểm của máy hơi nước, các nhà khoa học đb phát minh ra loại động cơ

đốt trong với kích thước nhỏ gọn hơn nhiều mà công suất lại lớn hơn nhiều Ngày nay, ngoài các loại động cơ đốt trong được sử dụng phổ biến còn có loại

động cơ sử dụng điện năng, đó là động cơ điện Các loại động cơ kết hợp với các máy công cụ đb thực sự thay thế dần sức lao động của con người

Các máy công tác cũng dần dần được phát triển theo nguồn động lực

đó Các loại máy cưa gỗ, máy khoan, máy bào, các loại máy vận chuyển ngày càng được cải thiên để phù hợp với tình hình sản xuất lâm nghiện trong mỗi thời đại Đầu tiên là những máy móc rất đơn giản, qua thời gian sử dụng con người đb dần dần khắc phục những nhược điểm của những loại máy này, biến

nó thành những máy có tính tự động cao trong quá trình sản xuất Hoặc từ những máy móc rất kông kềnh, làm việc với độ an toàn không cao đb được con người cải tiến thành những máy rất nhỏ gọn, làm việc với độ an toàn cao hơn, năng suất cao hơn Trước kia, để đóng được một bộ bàn ghế người ta phải

và rừng chặt cây lấy gỗ, vận chuyển về nhà sau đó gia công và đóng thành sản phẩm Tất cả các công đoạn trên đều được thực hiện bằng tay và sức lao động

của con người Hiện nay để làm được một sản phẩm như vậy thì hầu hết các công đoạn trên đều được thực hiện bằng máy móc Từ việc chặt gỗ, vận chuyển đến gia công chế biến thành sản phẩm đb được các máy móc như: máy cưa, liên hợp máy vận chuyển(máy kéo hoặc các loại ô tô), máy xẻ, máy đánh bóng thực hiện Nhờ có các loại máy móc này mà năng suất cũng như chất lượng của thành phẩm được nâng cao mà giá thành lại thấp

Qua thực tiễn lao động và sản xuất ra của cải vật chất, người ta đb chế tạo ra các máy công cụ nhằm thực hiện một hoặc một số công việc nào đó trong quá trình sản xuất Với sự phát triển của khoa học công nghệ thì gần như trong tất cả các lĩnh vực đều có các loại máy móc có thể thay thế cho con người Từ những công việc phổ thông như công việc chân tay nặng nhọc đến các công việc đòi hỏi sự khéo léo và trí thông mình của con người

Cùng chung với sự phát triển của các ngành khoa học khác thì sự ra đời của các loại máy móc là các cơ cấu hoặc các hệ thống truyền động đơn giản như: bộ truyền động đai, bộ truyền động xích, bộ truyền động bánh răng, bộ truyền động trục vít - bánh, truyền động trụ, cơ cấu biến đổi chuyển động tay quay con trượt Nó đb đáp ứng được phần lớn nhu cầu truyền động trong cơ khí Trong vận chuyển, lúc đầu là sức người sau đó là các loại gia súc và đến bây giờ là các loại máy vận chuyển, trong đó có máy kéo Đối với máy kéo nói chung, máy kéo lớn nói riêng đb được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và

được công bố Các công trình nghiên cứu này thường là xây dựng cơ sở lý thuyết động lực học hoặc dạng mô hình toán Các công trình này mang đến thành tựu to lớn cho lĩnh vực ôtô - máy kéo làm cơ sở cho các cán bộ chuyên môn triển khai áp dụng Tuy nhiên đối với các loại máy kéo nhỏ thì lại ít được nghiên cứu, đặc biệt là các công trình nghiên cứu mang đặc thù lâm nghiệp thì càng hạn chế Còn đối với khâu chế biến các công đoạn như: cưa, xẻ, đục, bào, đánh bóng hầu hết đb được thực hiện bằng máy móc Như vậy cùng với

sự phát triển của các ngành khoa học thì trong sản xuất lâm nghiệp hầu như các công đoạn nặng nhọc đb được các nhà khoa học giúp đỡ bằng cách cơ giới hoá hay là đưa máy móc vào trong quá trình sản xuất

1.1.2 Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam

Việt Nam là nước sản xuất nông lâm nghiệp là chủ yếu Vào cuối thế kỷ

18 đầu thế kỷ 19 việc cơ giới hoá các khâu sản xuất trong nông lâm nghiệp trên thế giới đb và đang phát triển mạnh mẽ thì đất nước ta vẫn chìm trong chiến tranh Sau khi cách mạng tháng 8 thành công thì máy móc phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp mới được du nhập vào nước ta, nhưng chủ yếu được tập trung ở miền Bắc vì miền Nam còn bị chia cắt và chủ yếu là máy nông nghiệp Sau năm 1975 khi đất nước hoàn toàn thống nhất, cơ khí hoá nông lâm nghiệp

được đẩy mạnh trên toàn quốc nhưng đến giữa và cuối những năm 80, cơ khí hoá nông lâm nghiệp có phần bị giảm sút do điều kiện sản xuất và trình độ khoa học kỹ thuật của ta còn hạn chế [1]

Hầu hết máy móc du nhập vào nước ta chủ yếu là máy phục vụ trong nông nghiệp còn trong lâm nghiệp thì hầu như là không có Bởi vì đất nước

đang bị chia cắt thành hai miền Miền Bắc được chú trọng phát triển nông nghiệp nhằm phát triển kinh tế và cung cấp lương thực cho chiến trường miền Nam Trong giai đoạn này sản xuất lâm nghiệp ít được quan tâm mà chủ yếu

là chúng ta khai thác rừng phục vụ cho các nhu cầu của đất nước nên giai đoạn này máy móc cơ giới hoá chủ yếu tập trung cho các hoạt động của sản xuất nông nghiệp

Sau khi thực hiện khoán 10 (1988) của Đảng, hộ nông dân tự chủ sản xuất, đất lâm nghiệp được giao khoán cho từng hộ để sử dụng lâu dài Đây là giai đoạn nền kinh tế nước ta bắt đầu khởi sắc và đb có những bước phát triển vượt bậc Sản xuất lâm nghiệp được đa dạng hoá, và cũng đb bắt đầu chú trọng phát triển kinh tế nông lâm kết hợp

Trong giai đoạn này, cùng với sản xuất sản xuất lâm nghiệp được phát triển mạnh mẽ và cũng đb được cơ giới hoá một số khâu như chặt hạ, vận chuyển chế biến So với các nước tiên tiến trên thế giới thì các loại máy móc phục vụ sản xuất không những nông nghiệp mà còn cả lâm nghiệp còn rất đơn giản, năng suất không cao đặc biệt là trong lâm nghiệp Nhưng nếu nhập các loại máy móc của nước ngoài để phục vụ trong sản xuất lâm nghiệp thì giá thành lại quá cao hoặc không phù hợp với địa hình rừng núi hay việc làm ăn nhỏ lẻ, manh mún của nước ta

Đất lâm nghiệp nước ta với tổng diện tích khoảng 11,575 triệu ha, trong

đó rừng tự nhiên: 90,8% và rừng trồng là 9,2% Ngoài diện tích của các lâm trường quốc doanh, một lượng không nhỏ đất rừng do các hộ gia đình quản lý Các hộ gia đình sản xuất lâm nghiệp thường ít sử dụng máy móc do điều kiện kinh tế mà chủ yếu là các lâm trường quốc doanh [1]

Đến năm 1998 các lâm trường đb trang bị máy động lực cơ khí các loại:

ôtô, máy kéo và các loại máy lâm nghiệp phục vụ sản xuất giống cây con, trồng rừng, khai thác và vận chuyển lâm sản

Bảng 1.1 Trang bị động lực cho sản xuất lâm nghiệp (1998)

giống

Trồng rừng

Khai thác vận chuyển

Ta thấy rằng, riêng với sản xuất lâm nghiệp thì khai thác, vận chuyển và chế biến là khâu nặng nhọc và chiếm nhiều nguyên công nhất nhưng cũng đb

có tới 60 - 70 % công việc là do máy móc đảm nhận Phần lớn số máy kéo và

ôtô và các máy chế biến gỗ trong sản xuất lâm nghiệp là phục vụ cho công

đoạn khai thác, vận chuyển và chế biến

1.2 tình hình vận chuyển và vận xuất gỗ ở việt nam và trên thế giới

1.2.1 Điều kiện địa hình để vận chuyển và vận xuất lâm nghiệp

Cây lấy gỗ và các cây có sản phẩm chủ yếu là thân như: tre, nứa, vầu gọi chung là sản phẩm lâm nghiệp, hầu hết được trồng ở trong rừng hoặc sinh trưởng và phát triển trong các khu rừng nguyên sinh hay tái sinh, khi đến tuổi khai thác chúng được chặt hạ và được vận chuyển đến nơi tiêu thụ hay các bbi tập kết gần đường giao thông Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển có thể được chia làm hai công đoạn: Vận chuyển từ nơi khai thác đến các bbi tập kết hoặc các kho chứa và vận chuyển từ các kho chứa đến nơi tiêu thụ

Việc vận chuyển từ các kho bbi đến nơi tiêu thụ không gặp nhiều khó khăn vì các tuyến đường dùng cho ôtô, máy kéo vận chuyển gỗ và các lâm sản khác nằm rải rác trên các khu vực khai thác rộng lớn hoặc các con đường quốc

lộ hay tỉnh lộ Với hình thức vận chuyển lâm sản tới nơi bằng đường bộ có ưu thế hơn vận chuyển bằng đường sắt và đường thủy Những năm gần đây, vận chuyển bằng ôtô - máy kéo chiếm vai trò quan trọng trong nền kinh tế nói chung và ngành lâm nghiệp nói riêng

Trong tương lai, vận chuyển gỗ bằng đường bộ vẫn phát triển mạnh mẽ

Để đáp ứng được nhu cầu này, đường ôtô phải được xây dựng thành mạng lưới

đường hoàn chỉnh bao gồm các đường trục chính, đường nhánh theo quy định

được nhà nước phê duyệt nhằm tạo điều kiện cho ôtô - máy kéo vận chuyển gỗ

và các lâm sản khác đb khai thác với giá thành hợp lý

Trên đường ôtô lâm nghiệp, chiều vận chuyển từ trong khu vực khai thác ra ngoài kho bbi và nơi tiêu thụ là chiều có hàng còn chiều ngược lại thường không có hàng, vì vậy đường vận chuyển lâm sản thường là đường có tải một chiều nên hướng có tải cần thiết kế có độ dốc nhỏ hơn để giảm chi phí xây dựng đường

Việc vận chuyển gỗ và các sản phẩm lâm nghiệp từ những nơi khai thác

đến các điểm tập kết hoặc các kho bbi gần trục đường giao thông gặp rất nhiều khó khăn Các con đường từ nơi khai thác đến các điểm tập trung này thường

là các con đường mòn rất hẹp, hoặc là các con đường tự tạo khi khai thác Chúng có nền đất yếu, bề mặt gồ ghề, hiểm trở, nhiều dốc, nhiều khúc cua gấp, có thể có nhiều công trình có tính tạm thời như đập tràn, cầu, cống, khe suối cạn đòi hỏi các phương tiện vận chuyển ôtô máy kéo phải có tính ổn định

và hệ số an toàn cao khi làm việc, có khả năng kéo bám tốt

Đối với nước ta, do điều kiện khí hậu nhiệt đới ở nước ta, mưa nhiều làm cho các con đường này bị trơn trượt, lầy lội Đây là các nguyên nhân làm cho việc vận chuyển gặp rất nhiều khó khăn, không phù hợp để sử các loại ôtô

và các phương tiện có tải trọng, bề rộng thân xe lớn và khả năng bám không tốt

Như vậy, trong sản xuất lâm nghiệp cũng cần tính đến yếu tố khí hậu thời tiết, loại đường, cầu cống, kết cấu loại hàng hoá vận chuyển, phương tiện bốc dỡ hiện có Dựa trên khối lượng vận chuyển và các điều kiện khi vận chuyển mà lựa chọn loại phương tiện vận chuyển sao cho đạt hiệu quả cao nhất Hiệu quả của quá trình vận chuyển trước hết phụ thuộc loại phương tiện, qubng đường vận chuyển, tải trọng, vận tốc chuyển động của loại phương tiện

đó Ngoài ra còn phụ thuộc vào năng suất của phương tiện vận chuyển và giá thành vận chuyển

Hiện nay trên thi trường nước ta có rất nhiều loại phương tiện vận chuyển Các loại phương tiên này chủ yếu là được nhập khẩu hoặc do nước

ngoài thiết kế mà lại chủ yếu để phục vụ cho nông nghiệp, chúng hoạt động trên đường bằng là chủ yếu Khi sử dụng chúng vào hoạt động trong sản xuất lâm nghiệp thì chúng không phát huy được hiệu quả và có nhiều trường hợp không làm việc được

Như vậy, cắn cứ vào điều kiện địa hình cũng như tình hình thị trường các loại phương tiện vận chuyển mà chúng ta chọn loại phương tiện vận chuyển nào sao cho phù hợp và đặt được hiệu quả kinh tế cao Trong sản xuất lâm nghiệp để giảm sức lao động chân tay cho con người thì việc sử dụng các loại phương tiện vận chuyển là điều rất cần thiết Nhưng do các loại phương tiện vận chuyển trên có công suất, khả năng kéo bám, tính linh hoạt bị hạn chế nên hiện nay các loại phương tiện vận chuyển có nguồn động lực là các loại máy kéo chuyên dùng với rơ moóc kéo theo được sử dụng phổ biến Thông thường, lực kéo chủ động là lực kéo bám của máy kéo nhưng với điều kiện làm việc rất khó khăn như vậy, liên hợp máy khi di chuyển vào qubng đường

có nền đường yếu làm ảnh hưởng đến khả năng bám của máy kéo hoặc liên hợp máy gặp trở ngại cục bộ là các mô đất hay các dốc nhỏ làm cho liên hợp máy bị quá tải Để tăng trong lượng bám trọng lượng bám cho liên hợp máy, người ta đb thiết kế thêm cầu moóc chủ động để trợ giúp cho liên hợp máy Do rơ moóc và máy kéo được liên kết với nhau tại moóc nên trong quá trình làm việc chúng có sự chuyển động tương đối với nhau khá lớn đặc biệt khi vào

đoạn đường gập ghềnh hoặc khi quay vòng Đồng thời trong quá trình vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp trong điều kiện địa hình như vậy thì một vấn

đề nữa được đặt ra đó là sự an toàn cho các phương tiện vận chuyển Mặc khác, các loại phương tiện này được nhập khẩu hoặc do nước ngoài thiết kế

mà lại chủ yếu để phục vụ cho nông nghiệp, khi đưa vào sử dụng trong sản xuất lâm nghiệp thì chúng cần phải được nghiên cứu và thiết kế thêm nữa sao cho phù hợp với sản xuất lâm nghiệp

Ngoài ra, do hệ thống sông ngòi dày đặc, lợi dụng năng lượng của dòng chảy, các sản phẩm lâm nghiệp thường được đóng bè và thả theo dòng nước đến các điểm tiêu thụ hoặc các nơi tập kết

1.2.2 Hình thức vận chuyển và vận xuất các sản phẩm lâm nghiệp

Để có được các sản phẩm từ gỗ người ta phải vào rừng khai thái gỗ sau

đó thu gom lại, vận chuyển về và chế biến thành sản phẩm Khai thác gỗ là một công đoạn trong quá trình sản xuất lâm nghiệp Chúng ta sử dụng các công cụ thủ công hoặc máy móc để chặt hạ Đất rừng thường là các vùng đất

đồi núi, địa hình hiểm trở nên việc khai thác gặp rất nhiều khó khăn, đặc biệt

là các khu rừng tự nhiên Sau khi gỗ được chặt hạ, chúng phải được vận xuất

đến các điểm tập kết ở một vị trí thuận lợi để thực hiện tiếp công đoạn vận chuyển Trong các khâu của quá trình khai thác, vận chuyển và vận xuất là một khâu quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, giá thành và chi phí khai thác Để thu gom gỗ từ nơi chặt hạ ra các bbi tập chung, tuỳ theo điều kiện của mỗi nước và mỗi vùng sản xuất khác nhau mà có thể áp dụng các hình thức vận xuất gỗ khác nhau sau đây [5]:

- Vận xuất bằng thủ công

- Vận xuất gỗ bằng máng lao

- Vận suất gỗ bằng tời

- Vận xuất gỗ bằng đường cáp trên không

- Vận xuất gỗ bằng máy kéo

- Vận xuất gỗ bằng khinh khí cầu hoặc máy bay trực thăng

Các nước công nghiệp phát triển thường áp dụng công nghệ và thiết bị tiên tiến để cơ giới hoá khâu chặt hạ, vận xuất, bốc dỡ và vận chuyển gỗ ở những vùng khai thác gỗ tập trung và có sản lượng cao Các nước đang phát triển thường áp dụng công nghệ cổ điển hoặc công nghệ trung bình để khai

thác gỗ Tùy theo điều kiện của mỗi nước, mỗi vùng khai thác mà có thể áp dụng những hình thức thủ công với hình thức cơ giới, giữa công nghệ khai thác trung bình với công nghệ khai thác tiên tiến

Đối với những nước có nền công nghiệp phát triển thì người ta dùng những phương thức vận chuyển và vận xuất hiện đại hơn hay dùng các loại máy móc có nhiều tính năng hơn, năng suất cao hơn… Nhưng phương thức vận chuyển và vận xuất gỗ rừng trồng chủ yếu vẫn là các loại liên hợp máy kéo chuyên dùng, các loại ô tô…Các loại liên hợp máy kéo này có khả năng bám rất tốt Tuy nhiên, chúng có cấu tạo phức tạp, giá thành cao, vốn đầu tư lớn, phụ tùng thay thế khó khăn và giá thành khá cao Chúng chỉ phù hợp với những cơ sở lâm nghiệp quy mô lớn và thích ứng với các khu khai thác gỗ và lâm sản tập trung có khối lượng lớn, cự ly vận chuyển không dài, Ngoài việc vận chuyển chúng còn có các chức năng gom gỗ, xếp gỗ và bốc dỡ gỗ Một số nước đb sản xuất và sử dụng những loại máy này như : LKT 80 do Tiệp Khắc sản xuất; VOLVO - Thuỵ Điển, KOMATSU - Nhật Bản

Đối với nước ta, là một nước có nền kinh tế chủ yếu phụ thuộc và nông nghiệp, vừa thoát khỏi chiến tranh, nền công nghiệp chế tạo máy chưa phát triển, vốn đầu tư còn rất hạn chế nên chưa thể chế tạo được các loại máy kéo chuyên dùng, cũng rất hạn chế nhập khẩu được các loại máy chuyên dùng có tính năng kỹ thuật cao, toàn năng vào các khâu công việc phục vụ cơ giới hoá vận xuất, vận chuyển gỗ vùng đồi núi Mặt khác, hiện nay do tác động của cơ chế kinh tế nhiều thành phần, do việc giao đất khoán rừng cho các hộ nông dân sử dụng lâu dài trên các địa bàn trung du miền núi Các trang trại sản xuất nông - lâm nghiệp xuất hiện, kinh tế trang trại và các sản phẩm từ trang trại cũng đang là thị trường hấp dẫn cho các dịch vụ cơ khí lâm nghiệp, đặc biệt là công tác vận chuyển Nhiều hộ gia đình, các chủ trang trại đb mua máy kéo với mục đích để tự vận chuyển và thực hiện các dịch vụ trên Các loại máy kéo này chủ yếu là các loại máy kéo cỡ nhỏ và trung bình như máy kéo Kobuta,

Shibaura do Nhật bản chế tạo, máy kéo Đông Phong - Trung Quốc và máy kéo Bông Sen - Việt Nam [1]

Đối với máy kéo nhỏ được sử dụng trong nước hiện nay có ưu điểm là

dễ dàng di chuyển trên địa hình phức tạp, nhưng chúng cũng còn nhiều nhược

điểm như tính năng sử dụng và một số kết cấu chưa hợp lý hơn nữa khi áp dụng vào từng điều kiện cụ thể trong lâm nghiệp thì chúng không phát huy

được lợi thế của mình, công suất nhỏ chưa đáp ứng được nhu cầu vận chuyển khi khai thác với khối lượng sản phẩm lớn

Trong khi chúng ta chưa đủ khả năng để trang bị các máy chuyên dùng với chi phí ban đầu lớn thì việc nghiên cứu cải tiến để nâng cao tính năng kỹ thuật của máy kéo thông thường cho phù hợp với điều kiện sử dụng ở vùng đồi núi sẽ có ý nghĩa không nhỏ, đặc biệt cho các trang trại, các đội sản xuất lâm nghiệp và các lâm trường có vốn đầu tư nhỏ đang dùng máy kéo bánh hơi cỡ nhỏ phổ biến hiện nay

Ngoài việc sử dụng các loại liên hợp máy kéo để vận chuyển gỗ nói riêng và vận chuyển lâm sản nói chung thì ở nước ta các sản phẩm đó còn

được vận chuyển bằng đường thuỷ vì hệ thống sông ngòi phân bố rộng khắp với mật độ dày đặc tạo thành một mạng lưới đường vận chuyển trong phạm vi toàn quốc Các loại sản phẩm như gỗ và tre nứa có thể được vận chuyển bằng cách đóng bè và cho di chuyển dọc theo các con sông và kênh mương Vận chuyển theo kiểu lợi dụng năng lượng của dòng chảy có giá thành rất rẻ nhưng thời gian vận chuyển lại kéo dài

1.2.3 Các dạng liên hợp máy vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp

Vận chuyển lâm sản nói riêng và vận chuyển hàng hoá nói chung là những mắt xích quan trong nối liền sản xuất và tiêu dùng trong nội địa và đến các nước trên thế giới Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển có thể

được chia làm hai công đoạn: Vận chuyển từ nơi khai thác đến các bbi tập kết

hoặc các kho chứa và vận chuyển từ các kho chứa đến nơi tiêu thụ Việc vận chuyển từ các kho tập kết đến nơi tiêu thụ thường dùng ô tô để vận chuyển Các con đường này đb được thiết kế và xây dựng tương đối tốt, phù hợp với việc vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp bằng ô tô Còn việc vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp từ nơi khai thác đến các kho tập kết thì tương đối khó khăn Do các con đường từ nơi khai thác đến các điểm tập trung này thường

là các con đường mòn rất hẹp, hoặc là các con đường tự tạo khi khai thác Chúng có nền đất yếu, bề mặt gồ ghề, hiểm trở, nhiều dốc, nhiều khúc cua gấp, có thể có nhiều công trình có tính tạm thời như đập tràn, cầu, cống, khe suối cạn đòi hỏi các phương tiện vận chuyển ôtô máy kéo phải có tính ổn định

và hệ số an toàn cao khi làm việc, có khả năng kéo bám tốt Do vậy để vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp từ nơi khai thác đến các kho tập kết người ta thường dùng các loại liên hợp máy kéo, các máy chuyên dụng Nhưng phổ biến nhất vẫn là các loại liên hợp máy kéo vì chúng có nhiều ưu điểm hơn như:

+ Khả năng di chuyển linh hoạt trên mọi địa hình, đường sá nhờ kích thước nhỏ gọn

+ Khả năng kéo bám tốt nhờ kết cấu đặc biệt của các bánh chủ động + Việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng trong phạm vi lớn nhờ có hệ thống truyền lực được thiết kế với nhiều cấp truyền khác nhau, dải tốc độ nằm trong khoảng từ 4 - 33 km/h

+ Các loại máy kéo có nhiều loại với công suất khác nhau, thường nằm trong khoảng từ 7 - 80 mb lực

+ Việc điều khiển máy kéo và các bộ phận khác cũng khá dễ dàng + Chăm sóc, bảo dưỡng thuận tiện, đơn giản

Đối với các nước công nghiệp phát triển , họ đb chế tạo và đưa vào sử dụng các loại máy kéo chuyên dùng cho vận xuất, vận chuyển lâm sản như:

- LKT 80 do Tiệp Khắc sản xuất; VOLVO - Thuỵ Điển, KOMATSU - Nhật Bản Các loại máy kéo này có khả năng bám rất tốt Tuy nhiên, chúng

có cấu tạo phức tạp, giá thành cao, vốn đầu tư lớn, phụ tùng thay thế khó khăn

và giá thành khá cao Chúng chỉ phù hợp với những cơ sở lâm nghiệp quy mô lớn và thích ứng với các khu khai thác gỗ và lâm sản tập trung có khối lượng lớn, cự ly vận chuyển không dài, Ngoài việc vận chuyển chúng còn có các chức năng gom gỗ, xếp gỗ và bốc dỡ gỗ

Đối với nước ta, việc vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp sản chủ yếu sử dụng hai hình thức vận chuyển là vận chuyển bằng đường bộ và đường thủy Nhưng các sản phẩm lâm nghiệp vẫn thường được vận chuyển bằng

đường bộ Việc vận chuyển từ nơi khai thác đến các kho tập kết cũng bằng các loại liên hợp máy kéo là chủ yếu

Trong nhiều năm trở lại đây sản xuất lâm nghiệp ở nước ta, đb sử dụng một số loại thiết bị máy móc để cơ giới hoá các khâu chặt hạ, vận xuất, bốc dỡ

và vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp, cụ thể:

- Liên hợp máy vận xuất gỗ, bốc dỡ và thu gom gỗ

- Liên hợp máy vận chuyển:

+ Máy kéo bánh hơi một cầu- rơ moóc một cầu, rơ moóc hai cầu + Máy kéo bánh hơi hai cầu - rơ moóc một cầu, rơ moóc hai cầuRơ moóc máy kéo, rất khác nhau về công dụng cũng như cấu tạo Tuỳ theo công dụng vận chuyên, loại hàng hoá để thiết kế rơ moóc cho phù hợp Theo đặc điểm cấu tạo, máy kéo loại một cầu, hai cầu Xu hướng phát triển chủ yếu của rơ moóc máy kéo là rẻ tiền và tăng được trọng lượng bám và khả năng kéo cho máy kéo [5]

Một số loại máy kéo thường sử dụng trong vận xuất và vận chuyển gỗ lâm nghiệp

Máy kéo bánh xích: là loại thiết bị được sử dụng đầu tiên vào vận xuất

gỗ Những loại máy này công suất lớn hơn, hệ thống điều khiển ngày càng tiện ích và tin cậy hơn, đáp ứng được các yêu cầu về cơ giới hoá khâu vận xuật

từ loại gỗ nhỏ đến loại gỗ lớn ở Liên Xô thường sử dụng các loại máy kéo TDT 40, TDT 40M, TDT 60, TDT 55 ở các nước khác như Thụy Điển, Na

uy, Phần Lan, Canada cũng chế tạo và sử dụng nhiều loại máy kéo xích chuyên dùng trong nông nghiệp Ngoài chức năng vận xuất, nhiều loại máy kéo xích được trang bị thêm bộ phận cắt để hạ cây, cắt khúc, bộ phận dùng để tuốt cành khi đổ chúng trở thành những máy khai thác gỗ liên hợp kiểu FELLER SUNCHER

Máy kéo xích dùng để vận xuất gỗ có ưu điểm là có công suất lớn, độ bám cao nên có thể kéo được những cây gỗ dài và đường kính lớn, năng suất cao, giá thành vận xuất hạ Nhưng nhược điểm của chúng là phá hoại cây con

và bề mặt đất rừng làm cho đất bị xói mòn gây thiệt hại cho môi trường sinh thái, tốc độ của máy kéo xích thấp, chi phí vật liệu cho một đơn vị công suất lớn, xích chóng mòn, dễ gby, nhất là khi chạy trên nền cát và đá Do những nhược điểm trên và xu thế chung hiện nay, người ta giảm dần việc sử dụng máy kéo xích trong vận xuất gỗ mà thay thế dần bằng máy kéo bánh hơi

Máy kéo bánh hơi

Ưu điểm: có tốc độ lớn, tính cơ động cao, có thể vừa xuất vừa vận chuyển ở cự ly ngắn Năng suất cao, giá thành hạ và đặc biệt là ít ảnh hưởng

đến cây con và bề mặt đất rừng hơn máy kéo xích Do vậy, khả năng bảo vệ môi trường sinh thái tốt hơn, đất ít bị xói mòn

Máy kéo bánh hơi dùng trong vận xuất gỗ có thể chia thành hai nhóm: Máy kéo bánh hơi nông nghiệp và máy kéo bánh hơi lâm nghiệp dùng trong vận xuất gỗ

+ Máy kéo bánh hơi lâm nghiệp chuyên dùng thường có công suất lớn

được thiết kế chuyên dùng để vận xuất gỗ Loại này làm việc tin cậy, tính ổn

định cao, cơ động và cho năng suất cao chứng tỏ rất thích hợp với quy mô sản xuất lớn, tỷ lệ cơ giới hoá trong dây chuyền sản xuất cao như máy LKT- 80 của Tiệp Khắc, SKIDDER của hbng TIMBERJEACK (Phần Lan) dùng để kéo

gỗ theo phương pháp nửa lết Chúng có thể được trang bị tời kéo gỗ từ xa hoặc càng ngoặm giữ gỗ khi di chuyển Các loại máy kéo bánh bơm được trang bị thủy lực và rơmoóc Chúng có khả năng tự nhặt gỗ lên rơ moóc vận chuyển cự

ly ngắn về tập trung tại các bbi gỗ [5]

+ Máy kéo bánh hơi nông nghiệp dùng trong vận xuất gỗ để nâng cao hiệu quả vốn đầu tư, khai thác và phát huy tối đa năng lực của máy móc thiết

bị Ngoài chức năng phục vụ sản xuất nông nghiệp, máy kéo nông nghiệp còn

được sử dụng rộng rbi trong việc khai thác sơ chế gỗ rừng ở rừng trồng và các hoạt động nông nghiệp khác ở các nước công nghiệp phát triển và các nước

đang phát triển

- Để đảm bảo vận xuất gỗ có hiệu quả, máy kéo nông nghiệp phải có công suất phù hợp và có trục thu công suất với số vòng quay khoảng 500 vòng/phút Trên cơ sở đó người ta thiết kế, lắp đặt các thiết bị chuyên dùng như tời gom gỗ, cần trục cơ học tay thủy lực, rơ moóc trở gỗ và các kết cấu

đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi làm việc trong rừng

ở nước ta, các loại máy kéo do Liên Xô cũ chế tạo: KT 12, TDT 40, TDT 55, TT 4 được sử dụng khá phổ biến ở các lâm trường để khai thác rừng

tự nhiên

Với gỗ nhỏ rừng trồng ở nước ta hiện nay, chủ yếu phục vụ cho ngành công nghiệp sản xuất giấy, cung cấp nguyên liệu cho các khu khai thác mỏ Loại gỗ này thường có đường kính từ 100 - 300 mm, được cắt khúc với độ dài khoảng từ 2 - 5 m, gỗ sau khi khai thác được vận xuất đến bbi gỗ hoặc các

điểm tập kết cạnh các trục đường giao thông để thuận tiện cho việc vận chuyển thì việc sử dụng liên hợp máy vận xuất và bốc dỡ với máy kéo có công suất cỡ trung là rất phù hợp

1.3 Nhiệm vụ đặt ra đối với luận văn

Trên cơ sở của việc nghiên cứu, tìm hiểu về tình hình cơ giới hoá các khâu trong sản xuất lâm nghiệp như: tình hình khai thác, vận chuyển, chê biến, các loại phương tiện vận chuyển của nước ta và trên thế giới Đồng thời nghiên cứu cụ thể tình hình sản xuất lâm nghiệp của nước ta

Nhằm đưa ra cơ sở khoa học để hiệu chỉnh và lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý và nâng cao tính an toàn cho liên hợp máy khi vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp Chúng tôi đb chọn đề tài “ Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURA- 3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng” với mục đích và nhiệm vụ sau:

* Mục đích nghiên cứu: Xây dựng cơ sở khoa học hiệu chỉnh và lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý nhằm nâng cao tính an toàn cho liên hợp máy kéo SHIBAURA- 3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng

*Nhiệm vụ nghiên cứu: Xây dựng mô hình toán nghiên cứu động lực học quá trình phanh của liên hợp máy kéo khi vận chuyển bằng rơ moóc và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá quá trình phanh của liên hợp máy kéo khi vận chuyển bằng rơ moóc

Chương 2 Phương pháp và đối tượng nghiên cứu của đề tài

Thiết lập phương trình vi phân diễn tả các mối quan hệ giữa các thông

số đầu vào và các đặc trưng của mô hình Hệ các phương trình vi phân này và các điều kiện giới hạn được coi là mô hình toán của hệ thống

Để giải hệ phương trình vi phân cần sử dụng các phương pháp giải phù hợp tuỳ thuộc vào đặc điểm của mô hình nghiên cứu Để lựa chọn mô hình phù hợp nhất ta đưa ra một số phương pháp tính toán sau:

Phương pháp giải tích

Theo phương pháp giải tích, sau khi lựa chọn mô hình mô tả động lực học quá trình phanh và mô hình tính toán kết hợp với các thông số của hệ thống, dựa vào các định luật cơ học, đề tài mô tả các chuyển động của các cơ

hệ cơ học bằng các phương trình vi phân biểu diễn quỹ đạo chuyển động của trọng tâm máy kéo và trọng tâm của rơ moóc Có thể giải các phương trình này bằng phương pháp giải tích Đối với mô hình tuyến tính, việc giải các phương trình này có thể tiến hành theo nhiều cách khác nhau, lời giải nhận

được chắc chắn sẽ có độ chính xác khác nhau, điều đó còn phụ thuộc vào từng phương pháp giải

Phương pháp số

Do quá trình phanh của liên hợp máy có đặc tính phi tuyến, vì thế hệ phương trình vi phân biểu diễn quy luật chuyển động của liên hợp máy trong quá trình phanh với giả thiết hệ số bám đồng đều, tốc độ ban đầu như nhau

Đây là hệ phương trình vi phân bậc hai, ta có thể sử dụng phương pháp số để giải bài toán này

Một trong những phương pháp giải gần đúng được sử dụng rộng rbi trong các bài toán về động lực học liên hợp máy là phương pháp Runge - Kutta ưu điểm của phương pháp này là có thể áp dụng để giải cho nhiều bài toán khác nhau, với điều kiện giới hạn khác nhau

Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, với tốc độ sử

lý và thu thập số liệu rất nhạy và chính xác, với độ chuẩn xác cao cho hiệu quả tối ưu trong tính toán và có thể thực hiện được các yêu cầu phức tạp của các bài toán đặt ra Vì vậy phương pháp số được sử dụng ngày càng rộng rbi

Trong phương pháp số áp dụng để giải một cách gần đúng các phương trình vi phân phi tuyến, thì phương pháp giải của Runge - Kutta là phương pháp giải được sử dụng rộng rbi nhất Với nhiệm vụ của đề tài, khi nghiên cứu

động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURAư3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng cũng sẽ ứng dụng phương pháp Runge - Kutta để giải gần đúng hệ phương trình vi phân bậc hai của mô hình

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Khi nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURAư3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng bằng lý thuyết, cần có sự chính xác và phù hợp với thực tế Đối tượng nghiên cứu là liên hợp máy kéo SHIBAURA – 3000A và Rơ moóc RMHư3000

2.2.1 Các thông số cơ bản của máy kéoSHIBAURAưưưư3000A

Máy kéo Shibaura- 3000A là máy kéo bánh hơi, hai cầu chủ động, sử dụng động cơ Diesel 4 kỳ, loại 4 xylanh, bơm cao áp 4 nhánh độc lập cung cấp cho 4 máy, là loại máy kéo liền khung do Nhật Bản sản xuất với các thông

1200

393

827

mm kG/cm3

đầu hoạt động để bổ sung mô men quay cho cầu moóc Khi vận tốc quay trục

động cơ thuỷ lực nhỏ hơn vận tốc quay qui đổi từ bánh xe thì lưu lượng vào

động cơ thuỷ lực nhỏ hơn lưu lượng ra, chuyển động quay của bánh xe cầu moóc truyền ngược về động cơ thuỷ lực Khi phanh liên hợp máy này dầu do

bơm cung cấp được đưa về thùng không qua động cơ thuỷ lực, do đó mô men chủ động đưa đến động cơ thuỷ lực bị cắt, đồng thời áp suất của dầu được đưa

đến để phanh rơ moóc Khi nhả phanh thì hệ thống thuỷ lực lại hoạt động bình thường

Hệ thông phanh moóc của liên hợp máy kéo SHIBAURA – 3000A là hệ thống phanh dầu Nó gồm hai phần chính là cơ cấu phanh và cơ cấu dẫn động phanh Cơ cấu phanh moóc là cơ cấu phanh guốc của xe GAZ- 51 do Liên Xô sản xuất Do cầu moóc cũng là của xe GAZ – 51 nên cơ cấu phanh được liên kết với cầu moóc theo đúng thiết kế tổng thể của nhà sản xuất Guốc phanh,

xy lanh làm việc, lò xo, trống phanh được liên kết với nhau theo đúng tiêu chuẩn của nhà sản xuất, tất cả các chi tiết được lắp ghép với nhau nằm trong moay ơ của bánh xe Hệ thống dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp phanh được dùng chung với bàn đạp của máy kéo, tổng phanh, hệ thống phanh dầu

- Chiều cao từ mặt đường đến điểm moóc (hm)

- Tải trọng của rơ moóc(Qm)

- Tải trọng chuyên chở tôi đa(Qg)

2.3 Mô hình tính toán được sử dụng trong đề tài

Ngày nay với sự phát triển của các mô hình toán trong hệ thống cơ học

hệ nhiều vật đang giúp cho việc mô phỏng toán học quá trình chuyển động của liên hợp máy, trong quá trình phanh được thuận lợi hơn Vì vậy bài toán

động lực học của liên hợp máy khi phanh, nhằm mục đích mô phỏng toán học các yếu tố về vận tốc, về gia tốc chậm dần khi phanh, qubng đường phanh, thời gian phanh và lực đẩy của rơ moóc trên các loại đường có độ dốc, coi hệ

số bám giữa các bánh xe như nhau, tải trọng của rơ moóc khác nhau, thời

điểm tác động phanh v.v

Các mô tả như trên của mô hình toán nhằm rút ra các chuyển vị cơ bản, xác định trạng thái động lực học, rút ra các kết luận, các giải pháp hợp lý để nâng cao khả năng an toàn chuyển động khi phanh của liên hợp máy

Giải bài toán động lực học khi phanh liên hợp máy là một vấn đề phức tạp và khó khăn, vì vậy trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chúng tôi xây dựng mô hình nghiên cứu trên cơ sở một số giả thiết, song vẫn đảm bảo độ tin cậy và chính xác cần thiết của mô hình với quá trình thực Số lượng phương trình được thiết lập vừa đủ để giải bài toán

Chương 3 Xây dựng mô hình toán nghiên cứu động lực học quá trình phanh của liên hợp máy kéo khi vận

chuyển bằng rơ mooc

3.1 Các giả thiết

Khi người lái bắt đầu đạp phanh vào bàn đạp phanh trên ca bin của máy kéo thì liên hợp máy sẽ giảm tốc độ và từ từ dừng lại Tuy nhiên máy kéo và rơ moóc là một liên hợp máy có liên kết động lực học với nhau nhờ khớp nối tại điểm moóc Liên kết tại điểm moóc là liên kết có khe hở giữa càng moóc

và chốt liên kết Khi liên hợp máy làm việc máy kéo kéo rơ moóc lúc đó vận tốc của máy kéo và rơ moóc là bằng nhau Khi gặp chướng ngại vật hoặc khi muốn dừng liên hợp máy người vận hành từ từ đạp phanh, do phanh của máy kéo và rơ moóc có cấu tạo độc lập, tình trạng mặt đường, tải trọng của máy kéo và rơ moóc nên vận tốc của máy kéo và rơ moóc chưa chắc đb bằng nhau, có thể vận tốc của máy kéo lớn hơn vận tốc của rơ moóc hoặc vận tốc của rơ moóc lớn hơn vận tốc của máy kéo hoặc lặp đi lặp lại quá trình phanh

Quá trình phanh liên hợp máy là một quá trình diễn ra hết sức phức tạp, trong đó mọi đại lượng biến đổi không ngừng, phụ thuộc lẫn nhau và phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: tải trọng, hệ số bám, vận tốc, tốc độ đạp phanh Đồng thời liên hợp máy này là hệ hai khối lượng Vì vậy việc đưa ra một mô hình hoàn chỉnh để xét đến tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phanh gặp rất nhiều khó khăn

Mặt khác phanh liên hợp máy chỉ là đơn lẻ trong một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm ba yếu tố chủ đạo: con người - thiết bị - môi trường, mà yếu tố con người, yếu tố môi trường không phải là những yếu tố lúc nào cũng có thể

mô tả bằng phương trình toán học Chúng chịu sự chi phối của vô số các yếu

tố khách quan cũng như chủ quan tác động một cách trực tiếp và gián tiếp

Để nghiên cứu được quá trình phanh của liên hợp máy, người ta có thể chia ra rất nhiều phương án, giải quyết từng trường hợp cụ thể Điều đó không nằm ngoài mục đích đơn giản hoá bài toán một cách phù hợp nhất, tuy nhiên không làm mất đi tính tổng quát cần thiết của một bài toán xây dựng trên lý thuyết

Vì vậy, để thuận lợi cho việc nghiên cứu trên lý thuyết mô hình động lực học quá trình phanh của liên hợp máy, đề nghị chấp nhận một số giả thiết sau:

- Ngoài lực phanh do khả năng bám của các bánh xe được phanh sinh ra

và lực dốc thì sự ảnh hưởng của các ngoại lực khác đến quá trình phanh liên hợp máy đều coi như ảnh hưởng không đáng kể;

- Trong quá trình phanh liên hợp máy thì người lái không đánh tay lái;

- Quá trình phanh diễn ra khi đb ngắt ly hợp;

- Toạ độ trọng tâm của rơ moóc và của đầu máy nằm trên mặt phẳng dọc của liên hợp máy;

- Coi mô men phanh sinh ra ở hai bên bán trục trên cầu chủ động của máy kéo là bằng nhau và ở các bánh xe rơ moóc là bằng nhau;

- Coi hệ số bám của hai bên bánh xe máy kéo là bằng nhau và hệ số bám của các bánh xe rơ moóc khi chuyển động và phanh là như nhau;

- Bỏ qua mô men quán tính của các chi tiết chuyển động quay;

- Liên kết tại khớp nối giữa máy kéo và rơ moóc là liên kết động học cứng (khớp không có khe hở, chúng có thể xoay được)

Với những giả thiết như trên, mô hình nghiên cứu có thể đưa về dạng mô hình phẳng, máy kéo và rơ moóc chuyển động cùng vận tốc

3.2 Các lực tác dụng lên liên hợp máy trong quá trình phanh

Hình 3-1 Các lực tác dụng lên liên hợp máy khi phanh

Khi liên hợp máy đang chuyển động mà ta thực hiện quá trình phanh thì

nó sẽ chịu các lực tác dụng nh− hình vẽ 3-1, trong đó ta có:

G – Trọng l−ợng của máy kéo, N;

Q – Trọng l−ợng của rơ moóc, N;

PfK, PfM – Lực cản lăn của bánh xe máy kéo và bánh xe rơ moóc, N;

Pp ,PpM – Lực phanh sinh ra ở bánh sau máy kéo và ở bánh rơ moóc, N;

PJG – Lực quán tính của máy kéo sinh ra trong quá trình phanh, có chiều cùng với chiều chuyển động của máy kéo, N;

PJM – Lực quán tính của rơ moóc sinh ra trong quá trình phanh, có chiều cùng với chiều chuyển động của rơ moóc, N;

Pd – Lực dốc(chính là thành phần Gsinα, Qsinα chiếu xuống mặt

Z1, Z2 – Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên các bánh xe trước và sau của máy kéo, N;

Z3 - Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên bánh xe rơ moóc, N;

V – Vận tốc chuyển động của liên hợp máy, m/s;

L,a,b,c,LM là các thông số xác định kích thước và toạ đô trọng tâm của máy kéo và rơ moóc

h, hQ là toạ độ trọng tâm của máy kéo, rơ moóc so với mặt đường

hM chiều cao của thành moóc so với mặt đường

Các giá trị trên được xác định theo các công thức sau:

g

G J

theo thời gian

JG - gia tốc phanh máy kéo, m/s2;

G - trọng lượng của máy kéo, N

g

Q J

JQ - gia tốc phanh rơ moóc, m/s2

Theo giả thiết như trên, máy kéo và rơ moóc chuyển động với cùng vận tốc, gia tốc và cùng một qubng đường dịch chuyển

Trong đó: α Là độ dốc của mặt đường

Khi liên hợp máy chuyển động trên đường bằng hoặc khi lên dốc, nếu

ta thực hiện quá trình phanh thì vận tốc liên hợp máy sẽ giảm dần và dừng hẳn Khi liên hợp máy chuyển động xuống dốc mà ta thực hiện quá trình

phanh, do có thêm thành phần G.sinα và Q.sinα nên thời gian phanh cũng như

qubng đường phanh tăng lên Mặt khác, nếu Q.sinα lớn mà lực phanh nhỏ thì rơ moóc sẽ đẩy máy kéo khi đó việc điều khiển liên hợp máy gặp rất khó khăn hoặc có thể bị mất lái Vì vậy, khi liên hợp máy chuyển động xuống dốc là trường hợp nguy hiểm nhất đồng thời đó cũng chính là trường hợp điển hình nhất vì khi α=0 thì liên hợp máy chuyển động trên đường bằng cho nên trong

đề tài chúng tôi sẽ khảo sát trường hợp phanh liên hợp máy khi xuống dốc

Tổng các lực cản lăn Pf bao gồm lực cản lăn tác dụng lên máy kéo và lực cản lăn tác dụng lên rơ moóc được tính như sau:

) ( Z1 Z2f

3

.Z f