Nghiên cứu chuyển vị, vận tốc, gia tốc của người điều khiển máy kéo gỗ phục vụ việc xác định chế độ làm việc tối ưu sao cho người điều khiển máy chịu tác động nhỏ nhất nhằm đảm bảo sức khỏe nhưng vẫn đảm bảo được năng suất làm việc của máy.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CHUYỂN VỊ, VẬN TỐC, GIA TỐC CỦA NGƯỜI ĐIỀU KHIỂN MÁY KÉO GỖ KHI CHẠY KHÔNG TẢI THE RESEARCH DISPLACEMENT, VELOCITY, AND ACCELERATION OF WOOD-TRACTOR OPERATOR IN IDLE RUNNING PROCESS Vũ Hoa Kỳ, Nguyễn Thị Khánh, Nguyễn Thị Hồng Nhung Email: kyhoavu@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 8/5/2018 Ngày nhận sửa sau phản biện: 22/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 28/9/2018 Tóm tắt Nghiên cứu chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khiển máy kéo gỗ phục vụ việc xác định chế độ làm việc tối ưu cho người điều khiển máy chịu tác động nhỏ nhằm đảm bảo sức khỏe đảm bảo suất làm việc máy Trong báo sử dụng phương pháp lý thuyết để thiết lập phương trình chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khiển máy kéo chạy khơng tải Từ khóa: Chuyển vị; vận tốc; gia tốc; rung động người điều khiển máy; máy kéo gỗ Abstract The research displacement, velocity, and acceleration of the wood-tractor operator that determine optimum working conditions so that the machine operator is minimally impacted to an operator It ensures that he or she is not only healthy but also gain the high productivity This article is intended to show the relationship between displacements, velocity, and acceleration of the tractor operator while running with no accelerator pedal Keywords: Displacement; velocity; acceleration; vibration of machine operator; wood tractor ĐẶT VẤN ĐỀ Trong đó: Hiện nay, việc vận chuyển gỗ khu khai thác sử dụng số phương pháp như: vận chuyển súc vật, vận chuyển cáp, vận chuyển máng, vận chuyển máy kéo Tuy nhiên, trình chạy khơng tải máy đóng vai trị khơng nhỏ suất vận chuyển Ngoài ra, chế độ làm việc máy làm việc khơng tải góp phần ảnh hưởng đến sức khỏe người điều khiển máy Từ ảnh hưởng tới suất vận chuyển m0: khối lượng người điều khiển máy; MƠ HÌNH TÍNH TỐN Để xây dựng phương trình chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khiển máy kéo gỗ, ta xây dựng mơ hình tính tốn hình [1] m1: khối lượng máy kéo gỗ; m2: khối lượng phận kẹp gỗ; X1, X2, X0: tọa độ trọng tâm khối lượng m1, m2, m0; Cc: độ cứng lò xo ghế lái; C12: độ cứng lò xo liên kết phận kẹp gỗ với máy kéo; P0: lực kéo máy kéo gỗ; F: lực ma sát phận kẹp gỗ với thân máy kéo Hình Sơ đồ tính tốn hệ thống người điều khiển – máy kéo gỗ không tải Người phản biện: PGS.TS Trần Văn Như TS Vũ Văn Tản 40 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Phương trình động hệ thống: "T m X m X m0 X 1 2 2 Phương trình hệ thống: Áp dụng với phương trình Lagrange ta hệ phương trình (1) Biến đổi hệ phương trình (1) ta phương trình: Ta có phương trình: − X 0IV ) + A X1 − X + B ( X1 − X ) = đó: (X IV A m2 m1 m0 Cc m0C12 m1 m2 ; m0 m1m2 B m1 m0 m2 CcC12 ; C (3) m0 m1m2 P0 F C12 m1m2 Đặt: Ta phương trình đồng nhất: d y1 d y1 A By dt dt Hoặc: (4) Phương trình (4) viết dạng: k Ak B Đưa giá trị (X1 - X2 ) trình (2) ta nhận được: vào phương (5) Giải phương trình (5) ta có: y1 C1 sin k1t C2 cos k1t C3 sin k2t C4 cos k2t , (6) Với: k12,2 k12,2 ª m2 m1 m0 Cc m0C12 m1 m2 º « »r 2ơ m0 m1m2 ẳ ê m2 m1 m0 Cc ª m2 m1 m0 Cc m0C12 m1 m2 ô ằr đ ô 2ơ m0 m0 m1m2 ẳ ê m2 m1 m0 Cc m0C12 m1 m2 ẵ m1 m0 m2 CcC12 đ ô ằắ m0 m1m2 m0 m1m2 ẳ ¬ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỚI MÁY KÉO TB – 1M đó: : đạo hàm cấp tọa độ trọng tâm khối lượng m1, m0; Máy kéo TB-1M có m1 = 9822 kg; m2 = 678 kg; Hay: m/s v = 0, 694 m / s[2] m0 = 60 kg; với C12 = 1400 kN/m; Cс = kN/m; Xác định hệ số phương trình vi phân phương trình (3) Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 41 NGHIÊN CỨU KHOA HC Đ1Ã Đ1Ã A 2273, ă ; B 139009, ă âs âs ¹ Xác định hệ số phương phương trình (6) k12,2 1136, 75 r 1073, 867; Các hệ số C1 C4 xác định theo [3] với điều kiện ban đầu Hình Đồ thị vận tốc người điều khiển máy với: C12 = 1400 kN/m, v = 0,694 m/s, = 0,6 s; 1/ Cc = kN/m; 2/ Cc = 10 kN/m 3/ Cc = 15 kN/m C2 = -0,000538; C4 = 0,000538 Chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khiển máy + Chuyển vị người điều khiển máy có dạng: X1 X X1 X v Cosk2t)2t (cosk Cosk11tt–cosk t p k k12 2 0, 694 cos47,02t– 47, 02t Coscos7,93 7, 93t ) (Cos 0, 7, 932 47, 022 + Vận tốc người điều khiển máy có dạng: X X 0, 000538k1 sin k1t 0, 000538k2 sin k2t + Gia tốc người điều khiển máy: Hình Đồ thị chuyển vị người điều khiển với C12 = 1400 kN/m, v = 0,694 m/s, = 0,6 s; 1/Cc = kN/m; 2/Cc = 10 kN/m; 3/Cc =15 kN/m 42 Hình Đồ thị gia tốc người điều khiển máy với: C12 = 1400 kN/m, v = 0,694 m/s, = 0,6 s; 1/ Cc = 5kN/m; 2/ Cc = 10 kN/m; 3/ Cc = 15 kN/m Hình Đồ thị chuyển vị người điều khiển máy phụ thuộc vào C12 Cc = 10 kN/m; = 0,6 s; 1/ v = 0,694 m/s; 2/ v = 0,92 m/s; 3/ v = 1,9 m/s Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Bảng Các thơng số chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khiển máy máy kéo làm việc không tải CC = 10 kN m Các thơng số Hình Đồ thị vận tốc người điều khiển máy phụ thuộc vào C12 Cc = 10 kN/m; = 0,6 s; 1/ v = 0,694 m/s; 2/ v = 0,92 m/s; 3/ v = 1,9 m/s 400 25,12 11,22 0,42 7,84 1,73 600 30,76 11,22 0,27 5,84 1,47 800 35,52 11,22 0,19 4,72 1,32 1000 39,71 11,22 0,15 4,03 1,33 1200 43,50 11,22 0,12 3,38 1,29 1400 46,98 11,22 0,11 3,12 1,28 1600 50,23 11,22 0,09 2,82 1,27 1800 50,23 11,22 0,08 2,82 1,22 Bảng Các thông số chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khiển máy máy kéo làm việc không tải CC = 15 kN m Cc = Các thơng số Hình Đồ thị gia tốc người điều khiển máy 400 25,12 13,74 0,47 9,82 2,13 phụ thuộc vào C12 Cc = 10 kN/m; = 0,6 s; 600 30,76 13,74 0,29 6,28 1,70 1/ v = 0,694 m/s; 2/ v = 0,92 m/s; 3/ v = 1,9 m/s Bảng Các thông số chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khiển máy máy kéo làm việc kN không tải CC = m 800 35,52 13,74 0,16 4,87 1,51 1000 39,71 13,74 0,16 4,40 1,42 1200 43,50 13,74 0,13 3,79 1,41 1400 46,98 13,74 0,11 3,34 1,34 1600 50,23 13,74 0,09 2,86 1,34 1800 50,23 13,74 0,09 2,86 1,25 KẾT LUẬN Phân tích kết tính tốn ta có: Các thơng số 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 25,11 30,76 35,52 39,71 43,50 46,98 50,23 50,23 7,94 7,94 7,94 7,94 7,94 7,94 7,94 7,94 0,37 0,25 0,19 0,14 0,12 0,06 0,09 0,08 6,28 4,81 3,44 3,50 3,22 2,81 2,58 2,50 1,41 1,28 1,20 1,24 1,22 1,22 1,21 1,21 - Khi độ cứng lò xo liên kết phận kẹp gỗ với máy kéo C 12 = 400÷1800 kN/m, v = 0,694 m/s Cc = 5÷15 kN/m Chuyển vị người điều khiển máy biến thiên từ 0,08 đến 0,47 cm Vận tốc rung người điều khiển máy biến thiên từ 2,50 đến 9,82 cm/s Gia tốc người điều khiển máy biến thiên từ 1,21 đến 2,13 m/s2 - Khi độ cứng lò xo liên kết phận kẹp gỗ với máy kéo C 12 = 400÷1800 kN/m, Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 43 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC v = 0,92 m/s Cc = 5÷15 kN/m Chuyển vị TÀI LIỆUTHAM KHẢO Vận tốc rung người điều khiển máy biến thiên [1] Aleksandrov V.A., Vu Hoa Ky (2015) Vibroloading người điều khiển máy biến thiên từ 0,11 đến 0,55 cm từ 3,31 đến 13,22 cm/s Gia tốc người điều khiển máy biến thiên từ 1,06 đến 2,83 m/s2 - Khi độ cứng lò xo liên kết phận kẹp gỗ với máy kéo C 12 = 400÷1800 kN/m, v = 1,15 process Izvestia Sankt – Peterburgskoj Lesotehniceskoj Akademii, is 213 [2] Aleksandrov V.A., Vu Hoa Ky (2015) The problem m/s Cc = 5÷15 kN/m Chuyển vị người điều of skidding tractor load in acceleration process rung người điều khiển máy biến thiên từ 4,28 Akademii, is 212 khiển máy biến thiên từ 0,13 đến 0,81 cm Vận tốc đến 16,84 cm/s Gia tốc người điều khiển máy biến thiên từ 2,07 đến 3,66 m/s 44 the operator skidding tractor in acceleration Izvestia Sankt – Peterburgskoj Lesotehniceskoj [3] Anisimov G.M (1990) The operational efficiency of skidding tractor Forest Industry Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 ... 1,22 Bảng Các thông số chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khi? ??n máy máy kéo làm việc không tải CC = 15 kN m Cc = Các thơng số Hình Đồ thị gia tốc người điều khi? ??n máy 400 25,12 13,74 0,47... 7, 932 47, 022 + Vận tốc người điều khi? ??n máy có dạng: X X 0, 000538k1 sin k1t 0, 000538k2 sin k2t + Gia tốc người điều khi? ??n máy: Hình Đồ thị chuyển vị người điều khi? ??n với C12 = 1400... chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Bảng Các thông số chuyển vị, vận tốc, gia tốc người điều khi? ??n máy máy kéo làm việc không tải