Nghiên cứu dao động của liên hợp máy DT 75 với thiết bị ngoạm vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - TRẦN VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY DT-75 VỚI THIẾT BỊ NGOẠM VẬN XUẤT GỖ THEO PHƯƠNG PHÁP NỬA LẾT 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 - TRẦN VĂN TÙNG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY DT-75 VỚI THIẾT BỊ NGOẠM VẬN XUẤT GỖ THEO PHƯƠNG PHÁP NỬA LẾT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy & thiết bị giới hóa nơng lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS LÊ VĂN THÁI HÀ NỘI, 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Quản lý rừng bền vững mục tiêu quan trọng mà Việt Nam cần đạt tới khơng lợi ích quốc gia mà cịn u cầu bắt buộc tiến trình hội nhập quốc tế Trong hoạt động quản lý rừng, khai thác vấn đề nhạy cảm đóng vai trị định tồn phát triển bền vững rừng Vì vậy, để quản lý rừng bền vững không quan tâm đến quản lý khai thác rừng cho việc khai thác đạt hiệu cao, không gây tác động xấu đến môi trường, đảm bảo an toàn cho người lao động đặc biệt tạo điều kiện cho rừng sinh trưởng, phát triển ngày tốt Theo thống kê [13], Việt Nam có diện tích tự nhiên 32,5 triệu ha, diện tích có rừng 12,83 triệu khoảng 5,6 triệu đất chưa sử dụng, có khoảng 4,31 triệu đất trống đồi núi trọc đối tượng sản xuất lâm nghiệp Vận xuất gỗ cơng đoạn q trình khai thác gỗ, di chuyển gỗ khúc gỗ từ nơi chặt hạ đến bãi gỗ để bốc lên phương tiện vận chuyển [10] Đây khâu công việc nặng nhọc, thực chủ yếu địa hình khó khăn, đặc biệt đối tượng khai thác gỗ rừng tự nhiên có đường kính lớn Do đó, có nhiều cơng trình nghiên cứu lĩnh vực vận xuất gỗ, đặc biệt phương pháp vận xuất gỗ nửa lết với ưu động, lực cản nhỏ giảm thiểu việc ảnh hưởng đến lớp đất mặt đồi, rừng Năm 2007 - 2009, TS Nguyễn Văn Quân cộng thuộc khoa Cơ điện Cơng trình - trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị tời cáp - ngoạm lắp máy kéo bánh xích DT-75 phục vụ vận xuất gỗ rừng tự nhiên nhằm nâng cao tỷ lệ tận dụng gỗ, giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh Qua thực tế khảo nghiệm cho thấy, liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị tời cáp – ngoạm có khả gom gỗ từ hai bên đường vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết tới bãi gỗ Việc làm giảm mật độ đường vận xuất, hạn chế tác động máy móc thiết bị tới mặt đất rừng, hạn chế đáng kể tác động xấu tới môi trường Tuy nhiên, chế tạo lắp ráp thêm thiết bị chuyên dùng lắp phía sau máy kéo sử dụng vào việc vận xuất gỗ làm thay đổi toạ độ trọng tâm liên hợp máy, trọng lượng bám có xu hướng lệch phía sau, diện tích bám giảm đi, làm thay đổi khả làm việc đặc biệt làm ổn định liên hợp máy làm việc với tải trọng địa hình có độ dốc lớn Để góp phần hồn thiện thiết kế, nhằm đưa thiết bị vào thực tiễn sản xuất đảm bảo liên hợp máy làm việc an toàn, êm dịu, an toàn cho người thiết bị trình vận xuất gỗ Đồng thời tìm giới hạn làm việc an toàn cho liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị ngoạm vận xuất gỗ loại địa hình tải trọng khác cần thiết phải tính tốn dao động liên hợp máy lắp thêm thiết bị chuyên dùng Xuất phát từ lý nêu trên, tiến hành đề tài “Nghiên cứu dao động liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị ngoạm vận xuất gỗ rừng tự nhiên theo phương pháp nửa lết” * Ý nghĩa khoa học đề tài: Xây dựng mơ hình dao động liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị ngoạm giữ gỗ từ đánh giá ảnh hưởng điều kiện làm việc đến khả hoạt động tính chuyển động êm dịu liên hợp máy * Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Kết nghiên cứu sở cho việc hoàn thiện thêm mặt kết cấu thiết bị ngoạm giữ gỗ, đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý vận xuất gỗ rừng tự nhiên theo phương pháp nửa lết điều kiện đường vận xuất lâm nghiệp Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng hình thức cơng nghệ thiết bị khai thác gỗ giới 1.1.1 Công nghệ khai thác gỗ giới[15] Xuất phát từ quan điểm công nghệ khai thác định máy móc thiết bị sử dụng, từ thập kỷ 70 kỷ trước nghiên cứu công nghệ khai thác gỗ nhiều nước giới quan tâm Chi nhánh Capcadơ thuộc Viện giới hoá lượng trung ương Nga (SNIIME) phân loại địa hình khu tài nguyên thành nhóm: Núi cao, dốc thoải phẳng Trong nhóm, địa hình chia theo cấp độ dốc: 080, 8150, 15250 lớn 250; chiều dài sườn dốc nhỏ 500m, 5001000m lớn 1000m Cách phân loại đơn giản có ý nghĩa thực tiễn dễ lựa chọn thiết bị sử dụng Trên sở phân loại địa hình họ đưa phương án cơng nghệ thiết bị dùng khâu sản xuất phương án, áp dụng cho vùng núi Nga Xuất phát từ điều kiện tự nhiên tình hình sản xuất lâm nghiệp nước Nga GS.TSKH B.G Katregarop (1990) phân loại công nghệ khai thác gỗ thành dạng sau: Công nghệ khai thác gỗ khúc; Công nghệ khai thác gỗ dài; Công nghệ khai thác gỗ tán; Công nghệ khai thác gỗ với sản phẩm làm dăm gỗ Ngồi cách phân loại cơng nghệ khai thác trên, GS Katregarop đưa phân loại phân loại cơng nghệ theo nguyên công thực khu khai thác kho gỗ Theo cách phân loại này, công nghệ khai thác phân thành nhóm; Cơng nghệ sản xuất kho gỗ phân thành nhóm Phương pháp phân loại sở để lựa chọn thiết bị thiết kế máy dùng khai thác GS Katregarop đưa 18 dây chuyền công nghệ tổ hợp máy tương ứng sử dụng thời gian 11 dây chuyền hệ thống máy sử dụng tương lai Công nghệ khai thác với việc áp dụng biện pháp làm giảm thiểu tác động xấu đến môi trường vấn đề quan tâm nghiên cứu nhiều nước giới Những nghiên cứu thuộc lĩnh vực phải kể đến cơng trình nghiên cứu Tiến sỹ V.N Mensikov “Công nghệ khai thác gỗ với bảo vệ môi trường” 1987 (Nga) nghiên cứu A.V.Case (Canada), Pikusov.A.N, Matrenko A.I (Nga) (1989), Vinogorov.G.K, Gusenhep X.M (Nga 1989) Hiệu phương án khai thác gỗ khơng tính riêng mặt kinh tế mà bao gồm hiệu biện pháp giảm thiểu tác động đến môi trường Các tiêu đánh giá tác động đến mơi trường lượng hố Sau năm chuẩn bị nhiều lần hội thảo, Uỷ ban Lâm nghiệp Châu Á - Thái Bình Dương (Asia - Pacific Forestry Comission) 2/1998 ban hành Quy phạm thực hành khai thác rừng khu vực Châu Á-Thái Bình Dương Quy phạm quy tắc thực hành với tiêu chuẩn tối thiểu áp dụng khai thác rừng tự nhiên khu vực Châu Á-Thái Bình Dương; đưa hướng dẫn, tuân thủ cho phép khai thác rừng tự nhiên giảm thiểu tác động xấu đến môi trường 1.1.2 Hệ thống thiết bị giới hoá khai thác gỗ giới [15] Khai thác gỗ ngành sản xuất nặng nhọc việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo loại máy móc thiết bị để giới hố sản xuất nhằm nâng cao suất lao động, cải thiện điều kiện làm việc từ lâu quan tâm nhiều nước Các cơng trình nghiên cứu số nước có cơng nghiệp rừng tiên tiến chia làm nhóm: Nhóm 1: với đại diện nước Mỹ, Canađa Nga Do điều kiện tài nguyên rừng: gỗ lớn, trữ lượng lớn (100  300)m3/ha, sản xuất tập trung Công nghệ khai thác gỗ dài nguyên áp dụng phổ biến (ở Mỹ, Canada 70%, Nga 90% gỗ khai thác theo công nghệ gỗ dài) Các nghiên cứu tập trung vào hướng thiết kế chế tạo, máy móc phù hợp với cơng nghệ gỗ dài Một số cơng trình bật là: Orlov.C.F, Katregarov B.G “Công nghệ khai thác gỗ khơng có lao động thủ cơng”; Alexsandrov.V.A “Cơ giới hoá khai thác gỗ nước Nga”; Voronisun K.I “Xu hướng hồn thiện xích dùng chặt hạ gỗ”; Krettov V.C, Vinogotov.T.K, Rudarov.V.A (ở Nga) Case A.B (Canada), Clustensen E (Mỹ) + Đối với thiết bị dùng chặt hạ gỗ, nghiên cứu cưa xăng nước chủ yếu theo xu sau: - Giảm trọng lượng, tăng tuổi thọ cưa cách sử dụng vật liệu bền, nhẹ hợp kim Mn, nhựa tổng hợp vật liệu siêu bền; - Tăng công suất động để sử dụng việc chặt hạ gỗ lớn tối ưu hoá trình cháy tăng tỷ số nén; - Tăng suất tuý cưa cách sử dụng loại xích cắt có bước xích nhỏ 9,5mm 10,25mm, truyền động trực tiếp không qua hộp giảm tốc tạo tốc độ cắt 1620m/s; - Giảm đến mức tối đa cơng chăm sóc, bảo dưỡng sửa chữa cưa cách nâng cao chất lượng chế tạo chi tiết Kacbuarato, Magneto, tạo điều kiện để cưa dễ khởi động làm việc môi trường nhiệt độ khác nhau; - Sử dụng dầu bôi trơn đặt biệt để pha xăng với tỷ lệ 40:1 làm cho hỗn hợp cháy cải thiện, cháy hết xilanh, tiết kiệm nhiên liệu giảm lượng khí thải + Các nghiên cứu máy liên hợp chặt hạ: Hình 1.1 Liên hợp máy chặt hạ, cắt khúc lắp máy kéo bánh Hình 1.2 Liên hợp máy chặt hạ, cắt khúc lắp máy kéo bánh xích - Nghiên cứu chế tạo loại máy chặt hạ thực khâu riêng biệt: Máy hạ cây, máy cắt cành, máy cắt khúc; - Nghiên cứu hoàn thiện cấu cắt gỗ: Cơ cấu dạng dao phẳng, xích cắt, đĩa cắt để chúng đạt yêu cầu kỹ thuật đặt suất cao, trọng lượng nhỏ, không làm vỡ gỗ cắt, giảm chi phí chăm sóc bảo dưỡng, giá thành không cao + Đối với máy kéo xích vận xuất Các nghiên cứu tập trung vào hướng sau: (theo Aleksandrov năm 2000) - Tăng công suất động cơ, giảm trọng lượng máy để tăng tốc độ máy kéo bánh xích; - Hồn thiện hệ thống truyền lực nhờ sử dụng truyền lực thuỷ lực cho phép truyền động êm dịu; - Hoàn thiện phận truyền động: Sử dụng xích cao su có vấu thép để làm việc nơi có đất yếu (áp lực lên đất cho phép 0,0150,020 MPa); - Chế tạo cấu tự căng xích cho phép giảm lực cản chuyển động đầu kéo chuyển động tốc độ khác nhau; - Mắt xích rèn từ thép hợp kim lắp ngõng cao su cho phép mắt xích uốn lượn khơng bị gãy qua đá kéo dài tuổi thọ; - Hoàn thiện hệ thống treo máy kéo: Sử dụng hệ thống treo đơn đòn xoắn cho phép phân bổ trọng lượng máy lên 10 điểm thay phương pháp truyền thống phân bố điểm Cho phép giữ tốc độ chuyển động cao điều kiện địa hình gẫy khúc; - Hồn thiện hệ thống khung gầm máy: Sử dụng khung gập; - Tạo điều kiện làm việc thuận lợi cho thợ lái máy: Thiết kế cabin nằm cân xứng theo trục dọc máy kéo, trang bị hệ thống lị xo, giảm sóc cho ghế lái + Đối với máy kéo vận xuất bánh lốp - Tăng công suất động để máy kéo vượt dốc lớn với tốc độ cao; - Tăng góc quay khung gập; - Sử dụng hệ thống truyền động thuỷ lực; - Tăng khả bám cách thiết kế, chế tạo, sử dụng lốp có Prophin rộng, gân lốp cao; - Hồn thiện thiết bị lắp sau máy kéo, cấu kẹp gỗ, bàn đỡ gỗ dạng cong; - Chế tạo loại máy kéo làm việc dốc cao Nhóm 2: Đại diện Phần Lan, Thuỵ Điển Do địa hình khai thác chủ yếu phẳng, tài nguyên rừng phần lớn thuộc quản lý tư nhân (Thuỵ Điển > 50%, Phần Lan 70%) dạng trang trại với diện tích trang trại < 50 Phương thức khai thác áp dụng chủ yếu nước chặt tỉa thưa, chặt dần theo bước sản lượng gỗ lấy thấp gỗ có kích thước nhỏ Cơng nghệ khai thác gỗ khúc áp dụng rộng rãi nước (90%) Vì vậy, nghiên cứu tập trung theo hướng thiết kế chế tạo máy móc, thiết bị để giới hoá khâu sản xuất nhằm tăng suất lao động, cải thiện điều kiện làm việc công nhân phù hợp với công nghệ khai thác gỗ khúc + Nghiên cứu thiết bị chặt hạ: - Nghiên cứu hoàn thiện loại cưa xăng công suất nhỏ siêu nhỏ tăng tuổi thọ lên 1700 máy, giảm rung, giảm ồn, an toàn tiện lợi sử dụng (Neclund - Phần Lan); - Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy chặt hạ hỗn hợp lắp máy kéo bánh bơm máy liên hợp hạ – cắt cành – cắt khúc, máy liên hợp cắt cành, cắt khúc; - Nghiên cứu chế tạo tổ hợp máy phay – xẻ gỗ rừng, máy băm dăm di động để tăng khả lợi dụng gỗ + Đối với thiết bị vận xuất: hướng nghiên cứu tập trung vào thiết kế chế tạo máy kéo chuyên dùng trang bị tay bốc thuỷ lực rơmooc để vận xuất gỗ nhỏ Ở khu vực Đông Nam Á, Malaysia nước có cơng nghiệp rừng tương đối phát triển có điều kiện địa hình, tình hình rừng tự nhiên tương tự Việt Nam Loại hình cơng nghệ khai thác rừng tự nhiên áp dụng phổ biến Malaysia vận xuất gỗ dài - vận chuyển gỗ khúc Cụ thể sau: Khâu chặt hạ: Việc hạ cây, cắt cành thực cưa xăng cỡ lớn, chủ yếu cưa xăng nhãn hiệu Stihl Đức sản xuất; công suất từ 5,26,4 kW, trọng lượng từ 7,39,9 kG, chiều dài cưa 75/90cm Hướng đổ cán kỹ thuật cân nhắc, xác định trình thiết kế khai thác cho phải đảm bảo an tồn, gây hư hại cho lại (nhất có khả phát triển, có giá trị thương mại) thuận lợi cho công việc chặt cành, cắt khúc, đặc biệt vận xuất gỗ Cây sau hạ đổ cắt cành Việc cắt khúc thực bãi gỗ sau thân dài phương tiện vận xuất đưa Trường hợp thân dài gỗ có đường kính lớn, chúng cắt ngắn bớt để phù hợp với khả kéo máy đồng thời giảm thiểu phá hại đất lại lâm phần 93 - Dạng mặt đường 1: Nền đất liền thổ, mật độ che phủ bụi < 30% - Dạng mặt đường 2: Nền đất liền thổ, mật độ che phủ bụi (30 – 70)% - Dạng mặt đường 3: Nền đất liền thổ, mật độ che phủ bụi > 70% Hình 4.15 Đo xác định độ dốc dọc Hình 4.16 Xác định kích thước khúc gỗ Hình 4.17.Chuẩn bị sơ đồ thí nghiệm trường Cần treo gỗ Đầu đo lực Dây tín hiệu Dây cáp Khúc gỗ Hình 4.18 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định lực kéo khúc gỗ 94 Hình 4.19 Đo lực kéo khúc gỗ kéo theo phương pháp nửa lết 4.6.4 Kết đo: Kết cụ thể phụ lục 02 Khúc gỗ thí nghiệm chọn khúc gỗ số có kích thước: Chiều dài lg = 11 m; Đường kính gốc: dg = 0,46 m; Khối lượng tịnh: mg = 1050 kg; Qg = mg.9,81 = 10300 N; + Dạng địa hình 1: độ dốc dọc:  = độ Fk (KN) t (s) Hình 4.20 Biểu đồ lực kéo khúc gỗ dạng mặt đường + Dạng địa hình 2: độ dốc dọc:  = độ Fk (KN) t (s) Hình 4.21 Biểu đồ lực kéo khúc gỗ dạng mặt đường 95 + Dạng địa hình 3: độ dốc dọc:  = độ Fk (KN) t (s) Hình 4.22 Biểu đồ lực kéo khúc gỗ dạng mặt đường Nhận xét: Từ kết xác định lực kéo khúc gỗ ba dạng mặt đường xác định ta nhận thấy: giá trị lực kéo thay đổi, biên dạng thay đổi tương đối lớn (đặc biệt dạng mặt đường 2) Giá trị lực kéo biến đổi có tính chất chu kỳ tăng giảm đặn 96 4.7 Xác định hệ số ma sát đầu khúc gỗ với mặt đường vận xuất phương pháp nửa lết 4.7.1 Cơ sở lý thuyết Hệ số ma sát đầu khúc gỗ với mặt đường vận xuất phương pháp nửa lết phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại gỗ, loại đất, điều kiện thực bì bề mặt, nhiệt độ mơi trường, độ ẩm, chiều cao nhấc đầu khúc gỗ, … Sử dụng kết đo lực kéo mục 4.6 để xác định hệ số ma sát theo sơ đồ hình 4.23 Fk  Fksin Fk cos lg Qgsin la Qg z x   N Qgcos Fms Hình 4.23 Sơ đồ xác định hệ số ma sát Trong đó: -  - độ dốc đường vận xuất, độ; - γ – góc hợp đường tâm khúc gỗ với mặt đường vận xuất, độ; - φ – góc hợp phương dây cáp so với phương chuyển động, độ; - Qg – trọng lượng khúc gỗ, N; - Fk – lực kéo đầu bó gỗ, N; - lg – chiều dài khúc gỗ, m; - la – khoảng cách từ trọng tâm khúc gỗ tới đầu khúc gỗ tiếp xúc với mặt đường, m; 97 - Fms – lực ma sát khúc gỗ mặt đường vận xuất, N; Trên sơ đồ ta thấy, dây cáp buộc vào đầu bó gỗ kéo mặt đất có độ dốc , phương dây cáp tạo với phương chuyển động góc φ, đầu bó gỗ nâng lên góc γ so với mặt đất Trong trường hợp có lực sau tác dụng lên hệ sau: - Trọng lượng bó gỗ Qg đặt trọng tâm phân thành hai thành phần: Qgcos thẳng góc với mặt đất Qgsin song song với phương chuyển động; - Phản lực pháp tuyến N từ phía mặt đất tác dụng lên phần trượt lết bó gỗ; - Lực cản trượt tác dụng lên phần lết bó gỗ Fms, lực Fms tính sau: Fms = N fms Trong fms hệ số ma sát gỗ đất - Lực kéo dây cáp Fk tác dụng lên bó gỗ, Fk phân thành hai thành phần: Fkcosφ song song với phương chuyển động Fksinφ thẳng góc với mặt đất; Bó gỗ chiều dài lg có trọng tâm cách đầu tiếp xúc với mặt đất khoảng la; Tỷ số la biểu thị phần trọng lượng gỗ tỳ lên mặt đất có giá trị lg phụ thuộc vào phương pháp kéo hay gốc trước (trong thí nghiệm sử dụng phương pháp kéo gốc, tỷ số la = 0,6 xác định thực lg nghiệm) Từ điều kiền cân hệ thống ta có:  y = Fkcosφ – Qgsin – Fms =  Z = Fksinφ – Qgcos + N = (4.10) (4.11) Từ (4.10), (4.11) ta có hệ phương trình sau:  Fk cos  Qg sin   Nf ms    Fk sin   Qg cos  N  (4.12)  Fk cos  Qg sin   Nf ms    N  Qg cos  Fk sin   Fk cos  Qg sin  f ms (Qg cos  Fk sin)   f ms  Fk cos  Qg sin  Qg cos  Fk sin  (4.13) 98 4.7.2 Kết đo Kết thí nghiệm phụ lục 02 Với khúc gỗ: - dài lg = 11 m - đường kính gốc: dg = 0,46 m - khối lượng tịnh: mg = 1050 kg => Qg = mg.9,81 = 10300 N Bảng 4.4 Kết tổng hợp lực kéo khúc gỗ theo phương pháp nửa lết (Trích phụ lục 02) Dạng mặt đường Fk-tb (N) Fk-min(N) Fk-max(N) 6195,62 3579,85 8498,94 6364,98 2929,94 9001,35 5341,18 3579,85 7572,25 Thực tế cho thấy góc φ ln thay đổi theo thời gian, điều kiện mặt đất có thay đổi lực kéo Fk thay đổi theo Để xác định hệ số ma sát trường hợp ta phải thừa nhận giả thuyết điều kiện mặt đất không thay đổi quãng đường kéo góc φ = 75 độ để tính tốn Thay vào cơng thức tính (3.13) tính toán cho hai trường hợp ta bảng 4.5: Bảng 4.5 Kết tính tốn hệ số ma sát đầu khúc gỗ với mặt đất Dạng mặt đường Fk-tb (N) fms 6195,62 0,6175 6364,98 0,5773 5341,18 0,4501 Nhận xét: Như vậy, hệ số ma sát đầu khúc gỗ mặt đường vận xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, điều kiện hạn chế, luận văn xét tới yếu tố thực bì bề mặt đường vận xuất Mật độ che phủ thực bì mặt đường nhiều hệ số ma sát nhỏ (thực bì dạng thân mềm, cịn tươi) 99 4.8 Xác định mơ men qn tính liên hợp máy 4.8.1 Cơ sở lý thuyết [5] 4.8.1.1 Mơ men qn tính trục y Các chi tiết quay liên hợp máy toàn liên hợp máy có kết cấu phức tạp mơ men qn tính chúng thường xác định khơng phải tính tốn mà đường thực nghiệm Trong thực nghiệm thường dùng phương pháp “lắc” phương pháp dao động xoắn để xác định mô men qn tính R O A Ol ll l2 l Hình 4.24 Sơ đồ xác định mơ men qn tính trục y Trên hình 4.24 trình bày sơ đồ thí nghiệm để xác định mơ men qn tính khối lượng treo liên hợp máy trục nằm ngang qua tâm O vng góc với phương chuyển động máy kéo Liên hợp máy đặt giá đỡ lề A, đầu liên hợp máy đặt lị xo có độ cứng phù hợp Tần số dao động sinh lắc ô tô quanh trục ghi lại Mô men quán tính J’ khối lượng treo liên hợp máy trục qua O1 xác định theo công thức: J y  Cl 2T 4 Trong đó: C- Độ cứng lị xo, N/m; T - Chu kỳ dao động; l - Khoảng cách từ trục lắc đến đường tâm lị xo, m; (4.14) 100 Từ ta tính mơ men qn tính liên hợp máy trục y qua trọng tâm O là: J y  J y  mR2  Cl 2T  mR2 4 (4.15) Trong đó: m - khối lượng liên hợp máy, kg; R - Khoảng cách từ trọng tâm liên hợp máy đến trục lắc qua A, m; 4.8.1.2 Xác định mơ men qn tính liên hợp máy trục y [8] Để xác định mơ men qn tính liên hợp máy trục x ta tiến hành treo liên hợp máy hình 4.25: O1 hc O2 O Hình 4.25 Sơ đồ xác định mơ men qn tính trục x Sau gây kích động cho liên hợp máy lệch góc  khỏi vị trí cân tĩnh để dao động lắc quanh trục O1O2 ta đo chu kỳ lắc dao động Từ tính mơ men qn tính theo trục x sau: J x  J O1O2  mh , đây: J O1O 2 c T22  mghc 4  T2  g  hc   4  Hay: J x  mhc  Trong đó: m - khối lượng rơ moóc, kg; hc - chiều cao từ điểm treo O1 đến trọng tâm rơ moóc, m; T- chu kỳ lắc dao động, giây; g- Gia tốc trọng trường, g = 9,81; (4.16) (4.17) 101 4.8.2 Dụng cụ đo Dụng cụ đo xác định mơ men qn tính trục x bao gồm: + Lò xo: luận văn sử dụng lò xo nghiên cứu mục 4.5 Chương + Đồng hồ bấm giây 4.8.3 Phương pháp đo + Xác định mơ men qn tính liên hợp máy trục y: Tác động vào liên hợp máy lực đủ để tạo nên dao động tiến hành đếm số lần dao động đơn vị thời gian + Xác định mơ men qn tính liên hợp máy trục x: Kéo liên hợp máy để hệ dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng góc thả cho liên hợp máy dao động Đếm số lần dao động đơn vị thời gian 4.8.4 Kết đo Bảng 4.6 Kết đo xác định mơ men qn tính trục y: Lần đo Thông số Đơn vị C N/m 108306 l m 3,59 m kg 7993 R m 1,14 n lần t giây 17 T giây Jy kgm2 12 21 35 15 16 2,833 3,000 2,917 1,875 3,200 273743 303920 290702 114042 352041 Trung bình 268668 Bảng 4.7 Kết đo xác định mơ men qn tính trục x: Lần đo Thơng số Đơn vị m kg 7993 hc m 1.5 n lần 11 t s 58 T s Jx kgm 10 38 49 47 42 5.27 5.43 5.44 4.70 5.25 64929 69902 70417 47895 64215 Trung bình 63468 102 4.9 Xác định hệ số bám liên hợp máy kéo bánh xích với mặt đường vận xuất 4.9.1 Cơ sở lý thuyết Hệ số bám ξ có ý nghĩa quan trọng tới tính chất kéo, tới chất lượng phanh tính ổn định chuyển động máy kéo Hệ số bám ξ xác định thử nghiệm đường phịng thí nghệm Trong khn khổ luận văn, tác giả sử dụng phương pháp xác định thực nghiệm đường [5] Theo phương pháp ta dùng máy kéo để kéo liên hợp máy đằng sau, hai máy kéo có đặt lực kế để ghi lại kết đo Sơ đồ bố trí thí nghiệm hình 4.26: FF t COMPUTER DMC Plus Pk L? c k? Gsin O Gcos G  Hình 4.26 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định hệ số bám Khi thí nghiệm ta phanh cứng dải xích máy kéo đằng sau, máy kéo đằng sau kéo lê đường Chỉ số lực kế giá trị kéo P k, bỏ qua hiệu suất hệ ròng rọc ta tính lực bám Pb máy kéo đằng sau theo công thức: Pb  4.Pk  G sin Trong đó: Pb – lực bám liên hợp máy xét, N; Pk – lực kéo hiển thị thiết bị đo, N; G – trọng lượng máy kéo, G = 78411,98 N;  - độ dốc mặt đường vận xuất, độ; (4.18) 103 Từ ta xác định hệ số bám ξ dải xích với mặt đường vận xuất theo cơng thức: fb  Trong đó: 4.Pk  G sin  G cos (4.19) f b – hệ số bám 4.9.2 Dụng cụ đo Ứng dụng phương pháp đo đại lượng khơng điện điện (trình bày mục 4.6.2) Sử dụng máy kéo LKT180 để làm nguồn động lực kéo liên hợp máy Do khả kéo LKT180 nhỏ lực bám liên hợp máy luận văn sử dụng hệ rịng rọc hình 4.27 35 165 60 Ø60 35 158 93 80 160 Ø100 30 27 34 35 24 Hình 4.27 Cấu tạo hệ ròng rọc puly cáp 4.9.3 Phương pháp đo Sử dụng trường thể mục 4.6.3 - Dạng mặt đường 1: Nền đất liền thổ, mật độ che phủ bụi < 30% - Dạng mặt đường 2: Nền đất liền thổ, mật độ che phủ bụi (30 – 70)% - Dạng mặt đường 3: Nền đất liền thổ, mật độ che phủ bụi > 70% Hình 4.28 Hệ rịng rọc 104 Hình 4.29 Liên hợp máy kéo với hệ rịng rọc chuẩn bị thí nghiệm Hình 4.30 Đo xác định hệ số bám máy kéo bánh xích với mặt đường 4.9.4 Kết đo Kết đo lực kéo Pk theo thời gian ghi phụ lục 03 Pk(KN) t (10-1s) Hình 4.31 Lực kéo Pk ứng với dạng mặt đường 105 Pk(KN) t (10-1s) Hình 4.32 Lực kéo Pk ứng với dạng mặt đường Pk(KN) t (10-1s) Hình 4.33 Lực kéo Pk ứng với dạng mặt đường Bảng 4.8 Kết đo lực kéo, tính tốn lực bám hệ số bám Dạng mặt đường Pk-tb (KN) Pb (KN) fb 23,9721 89,0579 1,1401 24,5757 87,3955 1,1255 23,2219 83,3364 1,0708 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Qua trình nghiên cứu lý thuyết khảo nghiệm thực tế cho thấy dao động liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị ngoạm kẹp gỗ ảnh hưởng lớn đến tải trọng động lực học lên cụm chi tiết, đến tính êm dịu chuyển động liên hợp máy Do vấn đề dao động liên hợp máy cần nghiên cứu làm sở cho việc hoàn thiệt thiết kế chọn chế độ sử dụng hợp lý - Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm luận văn xây dựng hàm tương quan hồi quy chiều cao mấp mô mật đường chiều dài quãng đường: q = 0,268sin(s  38,76.3,14 / 180) - Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết với việc áp dụng nguyên lý Dalambe luận văn xây dựng mơ hình tính tốn lập phương trình mơ dao động khúc gỗ vận xuất theo phương pháp nửa lết - Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết với việc ứng dụng phương trình Lagarang loại II luận văn xây dựng mơ hình tính tốn lập phương trình vi phân mơ dao động liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị ngoạm kẹp gỗ; - Bằng phương pháp lập ma trận hệ số cho phương trình đặc trưng luận văn lập phương trình tần số hệ dao động Sau giải phương trình tần số tìm tần số riêng, xác định vận tốc tới hạn chuyển động liên hợp máy từ khuyến cáo người sử dụng nên vận hành vận tốc < v0 < 0,515 (m/s) 1,686 (m/s) < v0 < 22,297 (m/s) v0 > 4,594 (m/s) - Ứng dụng phần mềm Matlab – Simulink luận văn tiến hành giải phương trình vi phân mơ dao động liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị ngoạm kẹp gỗ vận xuất theo phương pháp nửa lết Khảo sát xác định độ dốc dọc tối đa vận xuất gỗ với số loại tải trọng khác đưa khuyến cáo sử dụng liên hợp máy - Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm luận văn xác định khối lượng liên hợp máy m = 7993 kg; tọa độ tâm liên hợp máy theo chiều 107 dọc, cao, ngang L =106,83 cm; h = 192,98 cm; e = 0,67 cm; xác định mơ men qn tính liên hợp máy theo trục x trục y là: Jx = 63468 (kgm2); Jy = 268668 (kgm2); xác định độ cứng lò xo phân treo máy kéo DT-75: C = 108306 N/m; xác định hệ số ma sát đầu khúc gỗ với loại mặt đường vận xuất xác định: fms1 = 0,6175; fms2 = 0,5773; fms3 = 0,4501; xác định hệ số bám máy kéo bánh xích với mặt đường vận xuất cho loại đường vận xuất xác định: f b1 = 1,1401; fb2 = 1,1255; fb3 = 1,0708; Kiến nghị Trong giới hạn phạm vi nghiên cứu, luận văn tốt nghiệp cố gắng nghiên cứu số yếu tố tác động tới dao động liên hợp máy kéo DT-75 với thiết bị ngoạm kẹp gỗ vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết Tuy nhiên, điều kiện khác quan chủ quan luận văn chưa thể nghiên cứu hết yếu tố tác động tới dao động liên hợp máy Luận văn kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu dao động liên hợp máy với điều kiện ảnh hưởng khác nhau, nghiên cứu động lực học trình khởi hành thay đổi tốc độ làm việc liên hợp máy (v  0) Tiến hành đầy đủ nghiên cứu thực nghiệm xử lý kết thực nghiệm để phân tích, so sánh với kết nghiên cứu lý thuyết từ có sở để hồn thiện thiết kế, đưa khuyến cáo trình sử dụng bước đưa thiết bị vào thực tế sản xuất ... ? ?Nghiên cứu dao động liên hợp máy kéo DT- 75 với thiết bị ngoạm vận xuất gỗ rừng tự nhiên theo phương pháp nửa lết? ?? * Ý nghĩa khoa học đề tài: Xây dựng mô hình dao động liên hợp máy kéo DT- 75 với. .. tả dao động liên hợp máy vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết Để khảo sát số đặc trưng động lực học liên hợp máy kéo DT7 5 vận xuất gỗ rừng tự nhiên theo phương pháp nửa lết đề tài dựa vào hệ phương. .. bánh xe máy kéo đuôi khúc gỗ gây nên dao động liên hợp máy Vì mấp mơ mặt đường yếu tố đầu vào nghiên cứu dao động liên hợp máy theo phương pháp nửa lết Để nghiên cứu dao động liên hợp máy việc