Tài liệu luận văn Nghiên Cứu Lựa Chọn Công Nghệ Và Hệ Thống Thiết Bị

1 Lời cảm ơn Để hoàn thành luận văn này, suốt thời gian vừa qua đà nhận nhiều quan tâm giúp đỡ, dẫn nhiều tập thể cá nhân Nhân dịp cho phép bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS: Nguyễn Nhật Chiêu đà dành nhiều thời gian bảo tận tình cung cấp nhiều tài liệu có giá trị Cho phép gửi lời cảm ¬n tíi Th­ viƯn Qc gia vµ Th­ viƯn Tr­êng Đại học Bách khoa Hà Nội đà tạo điều kiện cho tham khảo tài liệu trình làm đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo bạn bè đồng nghiệp đà đóng góp ý kiến quý báu giúp hoàn thành tốt luận văn Qua cho phép cảm ơn tới Bố, Mẹ gia đình đà động viên hậu thuẫn cho suốt thời gian vừa qua./ Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Những kết luận văn tính toán xác, trung thực chưa có tác giả công bố; nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn đà rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Trần Lý Tưởng Mục lục Trang Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục hình Danh mục ký hiệu sử dụng luận văn Đặt vấn đề Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Tình hình chiến lược phát triển tài nguyên rừng Việt Nam 1.2 Tổng quan công nghệ khai thác gỗ việc sử dụng TTL Chương khai thác gỗ rừng trồng 1.3 Chương Tình hình nghiên cứu TTL ĐLH máy nâng chuyển Mục tiêu, đối tượng, phạm vi, nội dung phương pháp nghiên cứu 13 2.1 Mục tiêu 13 2.2 Đối tượng nghiên cứu 13 2.3 Phạm vi nghiên cứu 14 2.4 Néi dung nghiªn cøu 14 2.4.1 Nghiªn cøu lý thuyết 14 2.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 15 2.5 Phương pháp nghiên cứu 15 2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 15 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 19 Chương Nghiên cứu xây dựng mô hình ĐLH TTL bốc dỡ gỗ 3.1 Mô hình động lực học 3.1.1 Quy đổi khối lượng tập trung chuyển động 3.1.1.1 Quy đổi khối lượng đầu máy trơc quay AZ 21 21 21 3.1.1.2 Quy ®ỉi khèi l­ỵng cđa TTL vỊ trơc quay OZ 22 3.1.2 24 Tính độ cứng quy đổi 3.1.2.1 Tính độ cứng quy đổi ngoạm gỗ 24 3.1.2.2 Tính ®é cøng quy ®ỉi cđa TTL 24 3.1.3 X©y dùng mô hình tổng quát 26 3.1.4 Xây dựng mô hình ĐLH TTL nhấc tải 27 3.2 Xây dựng phương trình vi phân dao động TTL bốc dỡ gỗ 30 3.2.1 Đặt giả thiết cho toán 30 3.2.2 Thiết lập PTVP cho giai đoạn khắc phục khe hở () 31 3.2.3 Thiết lập PTVP cho giai đoạn trung gian 35 3.2.4 Thiết lập PTVP cho giai đoạn nâng tải 39 3.3 Giải Mô phương trình vi phân dao động TTL bốc dỡ gỗ 45 3.3.1 Giải mô PTVP cho giai đoạn đầu 45 3.3.2 Giải mô PTVP cho giai đoạn nâng tải 48 Chương Phương pháp Nghiên cứu thực nghiệm xác định tải trọng ĐLH tác dụng lên TTL bốc dỡ gỗ 62 4.1 Mục đích 62 4.2 Phương pháp thực nghiệm xác định gia tốc nâng gỗ 62 4.3 Phương pháp đo biến dạng TTL nâng tải 63 Kết luận đề nghị 65 Kết luận 65 Đề nghị 65 Tài liệu tham khảo Phụ lục 01: Bảng thông số dùng tính toán Phụ lục 02: Bảng trích kết từ mô hình Simulink Phụ lục 02.a Phụ lục 02.b Danh mục hình TT 1.1 Tên hình Kết nghiên cứu thực nghiệm Alecxangdrov V.A ảnh hưởng khối lượng nâng tới hệ số tải trọng ĐLH 1.2 Sơ đồ xác định dao động góc đầu máy tác động gió bốc dỡ gỗ TTL 1.3 Sơ đồ xác định tải trọng máy khai thác có trang bị TTL địa hình gồ ghề Trang 2.1 TTL lắp máy kéo Shibaura SD2843 14 3.1 Mô hình tính toán m0 21 3.2 Mô hình tính toán m2 23 3.3 Mô hình tính toán cc cp 25 3.4 Mô hình ĐLH tổng quát 26 3.5 Mô hình ĐLH TTL nhấc tải 27 3.6 Mô hình ĐLH giai đoạn TTL nhấc tải 29 3.7 Mô hình mô biến dạng gia tốc TTL trường hợp không tải 3.8 Mô hình mô biến thiên hệ số tải trọng ĐLH theo thời gian trường hợp không tải 47 47 3.9 Đồ thị biểu diễn biến thiên hệ số Kdl theo thời gian 48 3.10 Mô hình tìm nghiệm thực phương trình đặc trưng 50 3.11 Mô hình mô biến dạng gia tốc TTL nâng tải 53 3.12 Mô hình mô biến thiên hệ số tải trọng ĐLH theo thời gian TTL nâng tải 3.13 Đồ thị kiểm tra tính vô nghiệm phương trình đặc trưng 3.14 Đồ thị biểu diễn biến dạng gia tốc TTL nâng tải (nhìn từ Workspace) 3.15 Đồ thị biểu diễn biến dạng gia tốc TTL nâng tải (nhìn từ khối Scope) 54 55 56 56 3.16 Đồ thị biểu diễn biến thiên Kdl theo thời gian 3.17 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng nâng tới hệ số tải trọng ĐLH ba mức tốc độ 3.18 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng vận tốc nâng tới hệ số tải trọng ĐLH thời điểm khác 3.19 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng ®é cøng quy ®ỉi c0 tíi hƯ sè t¶i träng ĐLH ba mức tốc độ 3.20 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng độ cứng quy đổi c12 tới hệ số tải trọng ĐLH ba mức tốc độ 3.21 Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng ®é cøng quy ®ỉi cn tíi hƯ sè t¶i träng ĐLH ba mức tốc độ 4.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định gia tốc nâng tải 4.2 Hình dáng sơ đồ cấu tạo đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm 57 58 59 60 60 61 62 63 4.3 Phương pháp đo biến dạng TTL nâng tải 63 4.4 Sơ đồ cầu đủ điện trở dùng để đo biến dạng TTL 64 Danh mơc c¸c ký hiƯu sư dơng luận văn Ký hiệu Tên gọi Đơn vị GC Trọng lượng cánh tay KN GP Trọng lượng cẳng tay KN Gk Trọng lượng TTL(cẳng tay, cánh tay ngoạm) KN Gng Trọng lượng ngoạm KN G Tải trọng cho phép KN G0 Trọng lượng đầu máy KN m0 Khối lượng đầu máy Kg m2 Khối lượng TTL quy đổi Kg m3 Khối lượng gỗ Kg l2 Khoảng cách từ trọng tâm đến chân chống m ht Toạ độ trọng tâm đầu máy theo chiều cao m ln Khoảng cách từ cần đến chân chống m h1 Chiều cao trụ m h Khoảng cách từ đầu trụ (0) đến chân chống (điểm A) m r0 Khoảng cách từ chân chống (A) đến đầu cần(tâm m2) m r Khoảng cách từ đầu trụ(điểm 0) đến xylanh cánh tay m L Tầm vươn TTL m Lx Khoảng cách từ chân chống đến đầu cần theo phương dọi m lC Chiều dài cánh tay m lP Chiều dài cẳng tay m L3 Khoảng cách từ đầu trụ đến đầu cần (tâm m2) m Vận tốc góc m0 trục AZ s-1 v0 Vận tốc nâng hạ tải m/s ak Khoảng cách từ trọng tâm đầu máy đến trục AZ IZ Mô men quán tính G0 trục AZ Kg.m2 Mô men quán tính cánh tay cẳng tay trục OZ Kg.m2 IZC, IZP m c12 Độ cứng quy đổi TTL KN/m cn Độ cứng quy đổi ngoạm với gỗ KN/m c12, c12 Độ cứng quy đổi cánh tay cẳng tay với xylanh KN/m c1, c2 Độ cứng quy đổi lốp trước lốp sau đầu máy KN/m k1, k2 c3 , c4 k3, k4 Hệ số giảm chấn (cản dao động) cặp bánh trước bánh sau đầu máy Độ cứng quy đổi xylanh cánh tay cẳng tay Hệ số giảm chấn (cản dao động) xylanh cánh tay cẳng tay KN.s/m KN/m KN.s/m c5 , c6 Độ cứng quy đổi ngoạm độ cứng quy đổi gỗ KN/m cc , cp Độ cứng quy đổi cánh tay, cẳng tay KN/m Độ cứng quy đổi lốp xe KN/m Độ cứng uốn hai đầu (bó) gỗ KN/m Độ cứng quy đổi đầu máy KN/m c'n cg, cg c0 Khe hở tương đối khớp nối TTL, gỗ ngoạm Z0 Chuyển dịch m0 chuyển đầu cần (=Z0.r0/h) cm Z0 Chuyển dịch m0 đầu trụ cm Z1 , Z2 , Z3 Z1  Z1∏1, Z1∏2, Z1∏3 Z01, Z21, Z31 Z02, Z22, Z32 Z03, Z23, Z33 Z11: Z12: Z13 Chun dÞch điểm không khối lượng 1, m2 m3 mô hình chung Chuyển dịch điểm không khối lượng chuyển đầu cần Chuyển dịch điểm không khối lượng giai đoạn chuyển đầu cần Chuyển dịch khối lượng m0, m2, m3 giai đoạn đầu Chuyển dịch khối lượng m0, m2, m3 giai đoạn trung gian Chuyển dịch khối lượng m0, m2, m3 giai đoạn nâng tải Chuyển dịch điểm không khối lượng giai đoạn cm cm cm cm cm cm cm P1, P2, P3 T, ,  q ij q ij Lùc ®Èy cđa xylanh cánh tay giai đoạn Các hàm (biểu thức) động năng, hàm lượng phân tán (hao tán) hệ Toạ độ tổng quát (suy rộng) cđa tõng khèi l­ỵng (i) tõng tr­êng hỵp (j) Vận tốc tổng quát (suy rộng) khối lượng (i) trường hợp (j) Qi Ngoại lực tác động vào hệ (lực suy rộng) qH Lưu lượng b¬m thủ lùc H, U kH, kU, kv KN cm cm/s cm3/vòng Hiệu suất phận phân phối cđa xylanh C¸c hƯ sè tû lƯ pj ¸p st đơn vị hệ thống thuỷ lực trường hợp fn Tiết diện ngang piston xylanh cánh tay cm2 Góc lệch phương Z0 với phương thẳng đứng rad , Các hệ số phần thực nghiệm phương trình đặc trưng k, n Các hệ số phần ảo nghiệm phương trình đặc trưng C1, C2, C3, C4 KN/cm2 Các hệ số nghiệm phương trình vi phân giai đoạn nâng tải Kdl Hệ số ĐLH trường hợp không tải Kdl Hệ số ĐLH trường hợp nâng tải y1 Biến dạng TTL trường hợp không tải cm y Biến dạng TTL trường hợp nâng tải cm yd Biến dạng TTL lực động học nâng tải cm yt Biến dạng TTL lực tĩnh gây nên nâng tải cm đặt vấn đề Ngày nay, rừng tự nhiên ngày cạn kiệt xu hướng trồng rừng nguyên liệu hướng đắn, Đảng Chính phủ ta quan tâm, hàng loạt chương trình, dự án sách ưu đÃi hợp lý nhằm khôi phục, mở rộng làm giàu nhanh chóng tài nguyên rừng để kịp thời phục vụ cho nhu cầu ngày lớn người Đi đôi với việc trồng rừng vấn đề công nghệ thiết bị khai thác rừng phải quan tâm mức Mặc dù nước ta rừng trồng có nhiều điểm thuận lợi để giới hoá khâu sản xuất thùc tÕ viƯc khai th¸c vÉn chđ u b»ng thđ công nặng nhọc, suất lao động thấp Việc nghiên cứu công nghệ thiết bị khai thác rừng trồng nhằm đưa đề xuất có sở khoa học cho việc chế tạo áp dụng vào thực tiễn Việt Nam giai đoạn nay- giai đoạn đầu hội nhập WTO, giai đoạn nghiệp công nghiệp hoá, đại hoá đất nước nói chung ngành Lâm nghiệp nói riêng nhiệm vụ cấp thiết cần quan tâm đầu tư thoả đáng Từ yêu cầu thực tế sản xuất, nhiều đề tài nhiều tác giả nước đà nghiên cứu, chế tạo khảo nghiệm thiết bị Tay thuỷ lực (TTL) để bốc dỡ gỗ, qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy động lực học (ĐLH) có ảnh hưởng quan trọng đến TTL trình bốc dỡ gỗ, nhiên mặt lý thuyết ảnh hưởng câu hỏi cần giải đáp Việt Nam có nhiều đề tài liên quan đến TTL, trình tính toán chế tạo thiết bị người ta thường đưa vào hệ số tải trọng ĐLH (Kdl), nhiên việc lựa chọn giá trị hệ số chưa sát với thực tế Như vậy, việc nghiên cứu ĐLH để xác định tải trọng ĐLH cấu, phận, chi tiết TTL bốc dỡ gỗ, nhằm phục vụ cho việc hoàn thiện thiết kế cấu trúc khí tối ưu đánh giá ổn định liên hợp máy, làm sở cho việc thay đổi kết cấu liên hợp máy chọn chế độ sử dụng hợp lý Trong thời gian vừa qua đề tài cấp nhà nước, mà số: KC 07-26-05 việc Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị để giới hoá khai thác gỗ rừng trồng độ dốc 10-200, PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì số cán Khoa Công nghiệp- trường Đại học Lâm nghiệp, thân tham gia phần tính toán Một sản phẩm đề tài Tay bốc thuỷ lực lắp máy kéo Shibaura để bốc dỡ gỗ rừng trồng Tuy mẫu máy khảo 57 Nhìn vào hình 3.14 hình 3.15 ta thấy, biến dạng TTL lực động gây nên có dạng hình sin có xu hướng tắt dần, giá trị biến dạng lớn 1,0867(cm) thời điểm t = 0,133s (chi tiÕt xem phơ lơc 02.a) Gia tèc cịng dao ®éng theo sóng hình sin, thời điểm đầu gia tốc 3.333 m/s2 Từ kết ta tính hệ số tải trọng ĐLH TTL trường hợp nâng tải, theo công thức (3.88): K dl  200.1,086.10 2  1,368 5,9 Lùc biÕn dạng lớn xác định theo công thức (3.89): Fmax  1,086.10 2.200  5.9  8,072KN Lùc ®Èy lớn xylanh nâng hạ tính theo công thøc (3.90): Pmax  Fmax L 8,072.3,2   73.8KN r 0,35 Để biết rõ quy luật biến thiên hƯ sè ®éng lùc häc (Kdl) theo thêi gian, ta tiến hành mô hệ số Matlab_simulink (xem mô hình 3.12) Kết mô cho ta đồ thị hình 3.16: Hình 3.16 : Đồ thị biểu diễn biến thiên Kdl theo thời gian 58 Nhìn vào hình 3.16 ta thấy hệ số tải trọng ĐLH đạt giá trị cực đại (Kdl= 1.36881) thời điểm t = 0.133s, hệ số tiếp tục biến thiên theo thời gian thời điểm t= 0.25s không thay đổi (Kdl 1), điều nói lên tải trọng ĐLH xuất đáng kể vào 0.25s đầu, hay nói cách khác nâng tải vòng 0.25s đầu người lái có cảm giác bị giật mạnh Để thấy rõ ảnh hưởng yếu tố độ cứng quy đổi đầu máy, ®é cøng quy ®ỉi cđa TTL, ®é cøng quy ®ỉi ngoạm gỗ, vận tốc nâng, khối lượng nâng tới hệ số tải trọng động lực học, ta sử dụng phần mềm Matlab-Simulink để mô Với giá trị đà biết phụ lục 01, ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng khối lượng nâng tới hệ số tải trọng ĐLH ba mức tốc độ (h×nh 3.17) Kdl 1.6 v = 0,3 m/s v = 0,5 m/s v = 0,7 m/s 1.4 1.2 m3 (kg) 1.0 500 1000 1500 2000 2500 Hình 3.17: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng khối lượng nâng tới hệ số tải trọng ĐLH ba mức tốc độ Nhìn vào đồ thị hình 3.17 ta thấy hệ số Kdl tỷ lệ nghịch với khối lượng lần nâng (sau gọi tắt khối lượng nâng), với khối lượng nâng 300kg hệ số Kdl= 1,36 (nÕu v = 0,5m/s); Kdl =1,22(nÕu v = 0,3m/s); Kdl =1,52(nếu v = 0,7m/s), tăng khối lượng lên đến 2470kg hệ số giảm đáng kể, giá trị Kdl lúc 1,10 (với v = 0,5m/s); 1,0627(víi v = 0,3m/s); 1,15(víi v = 0,7m/s) Như để giảm bớt lực ĐLH tác dụng lên TTL lần nâng phải cố gắng ngoạm đến tải trọng tối đa 59 Với giá trị đà biết phụ lục 01, ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng vận tốc nâng tới hệ số tải trọng ĐLH thời điểm khác (h×nh 3.18) 3.0 Kdl t = 0,100s t = 0,133s t = 0,200s 2.5 2.0 1.5 vËn tèc n©ng(m/s) 1.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 H×nh 3.18 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng vận tốc nâng tới hệ số tải trọng ĐLH thời điểm khác Nhìn vào đồ thị hình 3.18 ta thấy hệ số tải trọng động lực học vận tốc nâng có quan hệ tuyến tính tỷ lệ thuận với Khi vận tốc nâng 0,5m/s Kdl= 1,32 thời điểm t=0,1s; Kdl= 1,368 thời điểm t=0,133s; Kdl= 1,15 thời điểm t=0,2s, vận tốc nâng tăng lên 1,5m/s Kdl lúc lên tới 1,63 thời điểm t=0,1s; 1,73 thời ®iĨm t=0,133s; 1,31 t¹i thêi ®iĨm t=0,2s (chi tiÕt xem phụ lục 02.a) Như vậy, vận tốc nâng có ảnh hưởng lớn đến tải trọng ĐLH, việc lựa chọn vận tốc nâng phù hợp giảm thiểu tải trọng ĐLH cho TTL trình nâng gỗ, dựa vào ta đưa khuyến cáo cho người sử dụng giới hạn vận tốc nâng khoảng cho phép tương ứng với hệ số ĐLH tính toán thiết kế Với TTL lắp máy kéo Shiabaura SD2843 trình tính toán thiết kế hệ số Kdl chọn 2,5 vận tốc nâng có thĨ lªn tíi 2m/s (xem phơ lơc 02,a), nhiªn phải xét tới khối lượng nâng nhiều yếu tố khác 60 Với giá trị đà biết phụ lục 01, ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng độ cứng quy đổi đầu máy (c0) tới hệ số tải trọng ĐLH (Kdl) theo ba mức tốc độ khác (hình 3.19) Kdl 2.0 v = 0,3m/s v = 0,5m/s v = 0,7m/s 1.5 c (KN/m) 1.0 200 400 600 800 H×nh 3.19: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng độ cứng quy đổi c0 tới hệ số tải trọng ĐLH ba mức tốc độ Nhìn vào đồ thị hình 3.19 ta thấy hệ số tải trọng ĐLH tỷ lệ nghịch với độ cứng quy đổi đầu máy, độ cứng tăng lên 800 KN/m hệ số tải trọng ĐLH thay đổi (chi tiết xem phụ lục 02.b), nghĩa độ cứng c0 không ảnh hưởng đến Kdl Như để giảm thiểu ảnh hưởng c0 vào hệ số tải trọng ĐLH ta phải tăng độ cứng vững đầu máy, việc thực nhiều cách lắp thêm chân chống, gia thêm đối trọng, đặt máy nơi có địa hình phẳng Với giá trị đà cho phụ lục 01, ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng độ cứng quy đổi TTL(c12) tới hệ số tải trọng ĐLH (Kdl) ba mức tốc độ (hình 3.20) Kdl 2.5 v = 0,3m/s v = 0,5m/s 2.0 v = 0,7m/s 1.5 c12 (KN/m) 1.0 200 400 600 800 H×nh 3.20: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng độ cứng quy đổi c12 tới hệ số tải trọng ĐLH ba mức tốc độ 61 Nhìn vào đồ thị hình 3.20 ta thấy độ cứng c12=200KN/m hệ số tải trọng ĐLH có giá trị 1,22 v=0,3m/s, 1,36 v=0,5m/s 1,51 v=0,7m/s, giá trị c12=800KN/m hệ số Kdl lên tới 1,54 với v=0,3m/s, 1,90 víi v= 0,5m/s vµ 2,26 víi v=0,7m/s (chi tiÕt xem phô lôc 02.b) Nh­ vËy Kdl phô thuéc lớn vào độ cứng TTL, ngược lại với độ cứng quy đổi đầu máy, độ cứng quy ®ỉi cđa TTL tû lƯ thn víi hƯ sè t¶i trọng ĐLH, điều nói lên tầm quan trọng việc chọn vật liệu chế tạo tính toán thiết kế Với giá trị đà cho phụ lục 01, ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng độ cứng quy đổi gỗ ngoạm (cn) tới hệ số tải trọng ĐLH (Kdl) ba mức tốc ®é (h×nh 3.21) Kdl 2.0 v = 0,3m/s v = 0,5m.s v = 0,7m/s 1.5 1.0 300 600 900 1200 c n (KN/m) Hình 3.21: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng độ cứng quy đổi cn tới hệ số tải trọng ĐLH ba mức tốc độ Nhìn vào đồ thị hình 3.21 ta thấy Kdl tỷ lệ nghịch với cn, độ cứng cn= 350KN/m Kdl= 1,22 nÕu v=0,3m/s, Kdl= 1,36 nÕu v =0,5m/s Kdl= 1,51 v= 0,7m/s, độ cứng cn nằm 1200KN/m hệ số Kdl không thay đổi mức tốc độ có hướng tiệm cận với đường Kdl=1, nghĩa hệ số cn không ¶nh h­ëng tíi t¶i träng §LH (chi tiÕt xem phơ lục 02.b) Điều nói lên độ cứng vững ngoạm gỗ có ảnh hưởng quan trọng tới Kdl, để giảm thiểu ảnh hưởng ngoạm phải thiết kế chắn, ngoạm chặt giữ vững gỗ nâng, chiều dài gỗ ngắn tốt (tuy nhiên phải đảm bảo ngoạm được) 62 Chương Phương pháp Nghiên cứu thực nghiệm Xác định tải trọng động lực học tác dụng lên TTL bốc dỡ gỗ 4.1- Mục đích Đưa phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác định tải trọng ĐLH tác dụng lên TTL nâng gỗ 4.2- Phương pháp thực nghiệm xác định gia tốc nâng gỗ: Để xác định gia tốc nâng gỗ ta dùng đầu đo gia tốc, kết hợp với thiết bị thu thập khuếch đại thông tin đo lường Spider8 kết nối với máy vi tính Sơ đồ bố trí thí nghiệm hình 4.1: W Shibaura v H×nh 4.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định gia tốc nâng tải 1- Đầu đo gia tốc; 2- Cáp dẫn; 3- Thiết bị thu thập khuếch đại thông tin đo lường kết nối với máy vi tính; 4- Ngoạm Đầu đo gia tốc (1) gắn vào đầu cần TTL cho trục dọc đầu đo trùng với phương thẳng đứng Đầu đo nối với Spider8 (3) cáp chuyên dùng (2) Đầu đo gia tốc xét tới loại đầu đo theo nguyên lý điện cảm hÃng HBM Cộng hoà liên Bang Đức sản xuất, hình dáng sơ đồ nguyên lý thể hình 4.2 63 Hình 4.2: Hình dáng sơ đồ cấu tạo đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm 1- Khối quán tính; 2- Mặt cắt hai cuộn dây điện cảm; 3-Lò xo (phần tử đàn hồi); 4-Thân đầu đo; 5- Cạnh vát; 6-Cọc nối dây; 7-Đầu có ren lắp vào vật ®o Khi vËn tèc thay ®ỉi, khèi qu¸n tÝnh (1) dao động hai cuộn dây điện cảm (2), làm cho từ trở mạch từ thay đổi dẫn đến điện cảm hai cuộn dây (2) thay đổi tuỳ thuộc vào tốc độ dịch chuyển khối quán tính (1) hay nói cách khác tuỳ thuộc vào gia tốc nâng gỗ 4.3- Phương pháp đo biến dạng TTL nâng tải: Để xác định biến dạng đầu cần TTL nâng gỗ ta tiến hành dán tenzo điện trở điểm không khối lượng 1, phía phía (hình 4.3): Shibaur a Hình 4.3: Phương pháp đo biến dạng TTL nâng tải 1,2- Các tenzo điện trở; 3- Thiết bị thu thập khuếch đại thông tin đo lường kết nối với máy vi tính; 4-Gỗ; 5-Cánh tay; 6-Cẳng tay; 7-Cáp dẫn Các tenzo mắc theo sơ đồ cầu đủ điện trở (hình 4.4) Mạch cầu đo xem mạch so sánh điện trở, thực chất so sánh hai mức điện Tại thời điểm cân điện không (UR=0) định thức R1.R3=R2.R4 64 không phụ thuộc vào điện áp nguồn Khi chịu lực đủ lớn làm tenzo biến dạng dẫn đến biến đổi điện trở, lúc cầu đo bị cân bằng, nghĩa R1.R3R2.R4, giá trị điện UR biến thiên theo biến dạng tenzo nghĩa tỷ lệ thuận với lực tác dụng lên cầu đo D R2 R1 A U0 B R4 R3 C UR Hình 4.4: Sơ đồ cầu đủ điện trở dùng để đo biến dạng TTL R1, R2, R3, R4- tenzô điện trở; U0- Là điện áp nuôi; UR- Là điện áp đầu Cầu đo nối với Spider8 cáp chuyên dùng Hiệu chuẩn cầu đo cách tác động mô men uốn cần trạng thái tĩnh đo chuyển vị đầu cần, hoàn tất trình chuẩn bị ta tiến hành cho máy hoạt động điều khiển TTL bốc gỗ với tải trọng cho phép tối đa Đo đồng thời gia tốc nâng gỗ biến dạng đầu cần Kết đo lưu vào tệp liệu dạng ASCII xử lý phần mềm DMCLabplus Catman Kết thực nghiệm sử dụng để so sánh với kết nghiên cứu lý thuyết dạng đồ thị 65 Kết luận đề nghị Kết luận: Đà xây dựng mô hình ĐLH giai đoạn làm việc độ TTL lắp máy kéo bánh nâng gỗ xác định hầu hết thông số mô hình, làm sở để thiết lập phương trình vi phân dao động hệ; Đà thiết lập giải PTVP dao động TTL giai đoạn làm việc độ nâng gỗ phương pháp giải tích, làm sở để đánh giá xác định thông số tải trọng ĐLH, biến dạng TTL, lực tác dụng lên cấu, phận, chi tiết TTL, đánh giá ổn định liên hợp máy ; Đà sử dụng thành công phần mềm Matlab_simulink để mô phương trình biến dạng gia tốc nâng tải TTL, biến thiên hệ số tải trọng ĐLH theo thời gian, mô ảnh hưởng yếu tố (gồm khối lượng nâng, độ cứng quy đổi, vận tốc nâng) tới hệ số tải trọng ĐLH trình nâng gỗ; Kết mô TTL lắp máy kéo Shibaura SD2843 rút kết luận: Hệ số tải trọng ĐLH tỷ lệ nghịch với khối lượng nâng (m3), độ cứng quy đổi đầu máy (c0) độ cứng quy đổi gỗ ngoạm (cn) Tỷ lệ thuận với vận tốc nâng độ cứng quy đổi TTL (c12) Như vậy, để giảm thiểu tải trọng ĐLH lên TTL ta cần tăng khối lượng nâng lên mức tối đa, điều chỉnh vận tốc nâng vừa phải, tăng độ cứng vững đầu máy cách lắp thêm chân chống, gia thêm đối trọng, đặt máy nơi có địa hình phẳng(để tăng c0), ngoạm phải thiết kế chắn, chiều dài khúc gỗ ngắn tốt (tăng cn) 5- Đà đề xuất phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để xác định gia tốc biến dạng đầu cần TTL nâng gỗ Đề nghị: Đề tài nghiên cứu tải trọng ĐLH TTL lắp máy kéo bánh trình nâng tải, trình độ khác phanh hÃm, xoay cần đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu hết, cần nghiên cứu bổ sung để hoàn thiện vấn đề ĐLH TTL, đề tài cần thực nghiệm máy thực để kiểm nghiệm lại kết lý thuyết đà tính toán 66 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt: Nguyễn Văn Bỉ & Lê Văn Thái (1997), Cơ học kỹ thuật, NXB Nông nghiệp; Nguyễn Nhật Chiêu (2005), Đo lường khảo nghiệm máy, Tập giảng cho cao học- ĐHLN; Nguyễn Nhật Chiêu (2006), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị để giới hoá khai thác gỗ rừng trồng độ dốc 10-200, Báo cáo khoa học đề tài KC-07-26-05, ĐHLN ; Phạm Thượng Hàn (1994), Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý, tập 1, NXB Giáo dục, Hà Nội; Nguyễn Phùng Quang (2003), Matlab simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội; Bùi Quốc Khánh & Hoàng Xuân Bình (2006), Trang bị điện-điện tử tự động hoá cầu trục cần trơc, NXB khoa häc vµ kü tht, Hµ Néi; Nguyễn Văn Quân, Khái quát công nghệ thiết bị khai thác rừng trồng, ,ĐHLN; Nguyễn Văn Quân, Phương pháp giới hoá hợp lý khai thác gỗ Rừng nhiệt đới nhằm đảm bảo tái sinh rừng, ĐHLN; Nguyễn Văn Khang (2005), Dao động kỹ thuật, NXB KH & KT, Hà Nội; 10 Nguyễn Hoài Sơn, Đỗ Thanh Việt Bùi Xuân Lâm (2000), ứng dụng Matlab tính toán kỹ thuậ t (tập 1), NXB Đại học Quốc gia TPHCM; 11 Hoàng Việt (2005), Nguyên lý tính toán máy nâng chuyển, Tập giảng dùng cho học viên cao học, ĐHLN; 12 Tổ nghiên cứu chiến lược Lâm nghiệp (2000), Chiến lược phát triển Lâm nghiệp- giai đoạn 2001-2010, Hà Nội; 67 13 Nguyễn Đình Trí, Tạ Văn Đỉnh, Nguyễn Hồ Quỳnh (2000), Toán học cao cấp, T1, T2, T3, NXB Giáo Dục, Hà Nội; 14 Phạm Thị Ngọc Yến & Nguyễn Thị Lan Hương (1999), Cơ sở matlab ứng dụng matlab, NXB Khoa học vµ kü thuËt, Hµ Néi; TiÕng Anh: 15 Mechanisation in forest operations in Brazil in caparison with Finland, Finnish Forest Institute, Helsinki 1992; 16 Finland- a country of forests, Finnish Forestry Association, Helsinki 1994; 17 Handbook for Shibaura 2843; TiÕng Nga: 18 Нгуен нят Чьеу (1983), Нагруженность шарнирно сочленённого колёсного трактора пакетировании с гидроманипулятора при трелёвке на склонах Цисс Канд Техн наук, Ленинград; 19 Артамонов Ю.Г (1981), Проектирование гидроманипуля-тора лесных машин, Ленинград; и расчет 20 Баринов К.Н (1977), Анализ закона движения рабочих органов ле-сных машин, Ленинград; 21 Велликок П.М, Кущяев В.Ф (1978), Основы применении лесоэаг-отовительных машин манипуляторного типа на лесоэаготовкак, Ленинград; 22 Кушляев В.Ф (1981), Лесоэаготовительные машины манипуляторного типа, москва; 23 Лямин И.В (1973), Исследование процесса пакетирования леса гидроманипулятором нового типа, Ленинград; 25 Меншиков Ю.Г (1982), Влияние на производительности Ленинград; 26 вылета гидроманипулятора лесоэаготовительных Артамонов Ю.Г (1982) Теоретические и машин, экспериментальные исследовании для определения осноьных параметров систем колес-ных тракторов с гидроманипуляторями, Ленинграц; 68 27 Сюнев В.С (1982), Метоика оценки устойчивости шарнирносочле-ненноло колесного трактора с гидроманипуляторямн, Ленинград; 28 Пискунов подём- А.С(1985) ных Влияние механизмов кинематических на параметров динамитических нагрузок гидроманипулятора, Лесной журнал; 29 Александров В.А (1983), К оценке нагруженнсти лесосечных машин в режиме отрыва груэа от основания, Лесной журнал, 30 No 6,c 33-37; Александров В.А (1995), Моделирование процес-сов лесных машин, москва C¸c trang web 31 http://WWW.best_used_tractor.com/Shibaura SD2843; 32 http://WWW.vista.gov.com.vn; 33 http://WWW.hut.edu.com.vn; 34 http://WWW.vietnamforestry.org.vn; 35 http://WWW.matlab.com технологических 69 phÇn Phơ lơc 70 Phụ lục 01: Bảng giá trị thông số sử dụng tính toán [3], [17], [31]: TT Các ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chó 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 GC GP Gk Gng G G0 m0 m2 m3 l2 ht ln h1 h r0 r L Lx lC lP L3 ak c12 cn c0 qH KN KN KN KN KN KN Kg Kg Kg m m m m m m m m m m m m m KN/m KN/m KN/m cm3/vßng 1,08 1,12 2,90 0,35 3,00 14,00 135,87 148,86 300,00 2,26 0,58 1,30 2,00 2,38 2,60 0,35 3,20 [3] [3] KĨ c¶ xylanh [3] [3] 2,10 2,40 2,50 3,70 1,61 200,00 350,00 300,00 30,00 Theo c«ng thøc(3.2) Theo c«ng thøc(3.4) [3] 71 28 H 0.85 29 U 0.95 30 31 fn cm2 130 a' m/s 0.46143 b' cm3/(s.N) 0.02163 c' cm3/N 0.00042 n v vßng/phót m/s 1500 t s 0.15 32 33 34 35 36 0.5 Theo c«ng thøc(3.18) Theo c«ng thøc(3.18) Theo c«ng thøc(3.18) [3] ... đổi kết cấu liên hợp máy chọn chế độ sử dụng hợp lý Trong thời gian vừa qua đề tài cấp nhà nước, mà số: KC 07-26-05 việc Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị để giới hoá khai thác... Việc áp dụng loại hình công nghệ hay loại hình công nghệ việc lựa chọn công nghệ thích hợp khai thác rừng phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như: việc cung cấp nhân lực tiền công lao động, sở hạ tầng... trồng Mẫu chọn để khảo sát TTL lắp máy kéo Shibaura SD2843 Trường Đại học Lâm nghiệp (hình 2.1), sản phẩm đề tài cấp nhà nước, mà số: KC-07-26-05 Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị để