(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên máy kéo nông nghiệp shibaura khi sử dụng trong điều kiện lâm nghiệp​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BÙI TRUNG NGUYÊN NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI TRÊN MÁY KÉO NÔNG NGHIỆP SHIBAURA KHI SỬ DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội - 2008 ĐẶT VẤN ĐỀ Đất nước ta với hai phần ba diện tích rừng đất rừng, tỷ lệ người dân sinh sống dựa vào rừng hiệu kinh doanh từ rừng trồng chiếm tỷ lệ cao Đảng Nhà nước ta chủ trương đóng cửa khai thác rừng tự nhiên rừng tự nhiên bị khai thác ngày cạn kiệt, ảnh hưởng không nhỏ tới mơi trường sinh thái, đồng thời có chủ trương đẩy mạnh công việc trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc, theo chủ trương này, rừng đất rừng giao cho đơn vị tập thể hộ gia đình quản lý sử dụng lâu dài Tạo nên đơn vị sản xuất nông – lâm nghiệp với qui mơ vừa nhỏ Vì vậy, rừng trồng phân tán, sản lượng khai thác thấp, mức đầu tư cho sản xuất không lớn Mặt khác kích thước sản phẩn gỗ rừng trồng thường khơng lớn, hệ thống đường vận xuất, vận chuyển nhỏ hẹp, kho bãi gỗ qui mơ nhỏ Do đó, việc sử dụng máy kéo chun dùng có cơng suất lớn kinh doanh rừng đem lại hiệu kinh tế không cao Trong đó, loại máy kéo cơng suất vừa nhỏ nhập vào nước ta sử dụng phổ biến sản xuất nông nghiệp Sản xuất nơng nghiệp lại mang tính thời vụ cao nên vào lúc nông nhàn, máy kéo nông nghiệp rảnh rỗi nhiều Vì thế, tận dụng máy kéo nơng nghiệp phối kết hợp với việc khai thác sản phẩm lâm nghiệp nâng cao hiệu vốn đầu tư, khai thác phát huy tối đa lực máy móc thiết bị, tạo thêm việc làm thu nhập cho người lao động, nâng cao khả phục vụ máy kéo nông nghiệp lâm nghiệp mang lại hiệu kinh tế cao Tuy nhiên, điều kiện sản xuất nông nghiệp lâm nghiệp có đặc điểm khác nhau, có đối tượng lao động khác Nên đưa máy kéo nông nghiệp vào sản xuất lâm nghiệp máy cần phải nghiên cứu, cải tiến cho phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp Những cơng trình khoa học vấn đề có ý nghĩa thực tiễn cao Để đáp ứng yêu cầu việc khai thác rừng, máy kéo nông nghiệp nghiên cứu cải tiến nhiều cho phù hợp với điều kiện vận xuất vận chuyển rừng trồng Việt Nam Các cơng trình nghiên cứu trước tác giả chủ yếu tập trung vào giải vấn đề kéo, bám, ổn định động học động lực học, lắp thêm thiết bị vận xuất tời, tay thuỷ lực… Do đặc điểm đường vận xuất vận chuyển lâm sản có địa hình phức tạp, mặt đường có độ mấp mơ lớn Nên máy kéo nơng nghiệp di chuyển để khai thác lâm sản, đặc trưng dao động máy lớn thiết kế ban đầu Nhất tiêu về: độ êm dịu, tính ổn định, độ bền lâu… Đặc biệt người điều khiển máy kéo phải chịu đựng giá trị biên độ tần số rung lớn cho phép Xét kết nghiên cứu đề tài cấp Nhà nước KC - 07-26 khẳng định việc dùng máy kéo Shibaura để vận xuất vận chuyển gỗ rừng trồng Việt Nam phù hợp Đề tài chế tạo khảo nghiệm rơmoóc trục lắp sau máy kéo để vận xuất gỗ điều kiện sản xuất Liên hợp máy đánh giá thiết bị có khả sử dụng sản xuất lâm nghiệp nước ta Để nâng cao khả phục vụ loại máy kéo nông nghiệp SHIBAURA 3000A cho phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp Nhất điều kiện làm việc người điều khiển máy kéo di chuyển đường vận xuất vận chuyển lâm sản Tôi thực đề tài: "Nghiên cứu dao động ghế ngồi người lái máy kéo nông nghiệp SHIBAURA sử dụng điều kiện lâm nghiệp” CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Hình thức thiết bị vận xuất gỗ Vận xuất gỗ trình di chuyển gỗ từ nơi chặt hạ kho gỗ I bãi gỗ tập trung, từ gỗ vận chuyển đến nơi tiêu thụ Vận xuất gỗ công việc nặng nhọc, nguy hiểm ảnh hưởng lớn đến môi trường rừng Trong tất khâu trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ vai trị quan trọng, ảnh hưởng lớn đến suất, giá thành chi phí khai thác Để giảm giá thành, tăng suất lao động, đồng thời đảm bảo yêu cầu môi trường việc chọn hình thức vận xuất hợp lý quan trọng Trong công nghệ vận xuất gỗ thường sử dụng loại hình như: Vận xuất xúc vật, vận xuất máng lao, vận xuất máy kéo, vận xuất đường cáp, vận xuất đường thuỷ… Trong hình thức vận xuất nêu hình thức vận xuất máy kéo phổ biến Máy kéo dùng vận xuất gỗ chia làm loại: Máy kéo bánh xích máy kéo bánh Trong máy kéo bánh lại chia làm loại: Máy kéo bánh chun dùng máy kéo bánh nơng nghiệp có lắp thêm thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ vận chuyển gỗ Việc sử dụng máy kéo bánh chuyên dùng vận xuất gỗ cho suất cao giảm nhiều chi phí máy kéo chun dùng có cơng suất lớn, tính ổn định khả kéo bám cao, kết cấu phù hợp, làm việc linh hoạt Tuy nhiên, loại máy kéo thường có giá thành cao phù hợp với qui mô sản xuất lớn, trữ lượng khu khai thác nhiều, kích thước sản phẩm gỗ lớn Hiện nay, giới số nước có ngành sản xuất lâm nghiệp phát triển họ chế tạo đưa vào sử dụng số loại máy kéo chuyên dùng có cơng suất lớn Các máy kéo dùng vận xuất gỗ đa dạng song chia làm nhóm: Máy kéo bánh xích máy kéo bánh bơm Các máy kéo bánh bơm có ưu điểm nội trội so với máy kéo bánh xích cỡ vì: Chúng có khối lượng nhỏ, tốc độ làm việc lớn hơn, chi phí nhiên liệu cho 1m3 gỗ vận xuất suất cao Mặt khác, máy kéo bánh bơm phá hại con, đất rừng Do ưu điểm mà máy kéo bánh bơm sử dụng ngày rộng rãi so với máy kéo bánh xích Bên cạnh loại máy kéo chuyên dùng, nước sử dụng loại máy kéo bánh bơm nông nghiệp trang bị thiết bị chuyên dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ phục vụ cho khâu trồng rừng Việc sử dụng máy kéo nông nghiệp khai thác rừng làm tăng hiệu sử dụng máy góp phần giải cơng ăn, việc làm, tăng thu nhập cho người lao động [40] 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng máy kéo vận xuất gỗ giới Vào năm 1950 Tiệp Khắc (cũ) đưa vào sử dụng loại máy kéo bánh LKT - 80, máy trang bị tời, thuỷ lực gom gỗ từ xa vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết, loại máy kéo khung gập bánh chủ động [22], [27] Ở Phần Lan, việc sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ năm 1950 cho thấy: Năng suất hiệu kinh tế cao Vì sử dụng loại máy kéo để vận xuất, vận chuyển gỗ nước tăng nhanh Từ 1957, Liên Xô (cũ) sử dụng loại máy kéo bánh TT - 1, T - 210, K210, K703, T - 127 để vận xuất, vận chuyển gỗ cho thấy sử dụng máy kéo bánh vận chuyển gỗ từ nơi chặt hạ bãi 2, giảm bớt khâu trung gian dây truyền khai thác vận xuất [22], [27] Việc sử dụng máy kéo nông nghiệp bánh để vận xuất gỗ nhiều nước như: Thuỵ Điển, Na Uy, Italia, Australia, Newzealand… áp dụng rộng rãi, trang trại quy mô vừa nhỏ Ở Canada từ năm 1963 sử dụng máy kéo Timberjack 201 để vận xuất gỗ địa hình dốc tương đối lớn phù hợp [22], [27] Trong máy kéo nông nghiệp nghiên cứu sử dụng rộng rãi lâm nghiệp nước cơng nghiệp phát triển hầu phát triển lĩnh vực hiểu biết Để khuyến cáo đẩy mạnh việc sử dụng máy kéo nông nghiệp hoạt động sản xuất lâm nghiệp nước phát triển, tổ chức FAO thực hàng loạt nghiên cứu, chuyên đề vùng khác giới lĩnh vực sử dụng máy kéo nông nghiệp khai thác gỗ rừng trồng Năm 1986 Tanzania tổ chức FAO triển khai nghiên cứu sử dụng máy kéo bánh Valmet có cơng suất 50 Kw vận xuất gỗ, khẳng định máy kéo nơng nghiệp làm việc tốt địa hình rừng trồng tương đối phẳng [43] Cùng năm 1986 Ethiopia, tổ chức FAO triển khai nghiên cứu, sử dụng máy kéo bánh Volvo vận xuất gỗ rừng trồng, khẳng định máy kéo nơng nghiệp có trang bị tời, rơmc phù hợp mang lại hiệu kinh tế cao [33] Năm 1988 Zimbabwe tổ chức FAO nghiên cứu sử dụng máy kéo nông nghiệp Valmet vận xuất gỗ kết hợp chế biến gỗ cửa rừng cho thấy máy kéo nơng nghiệp ngồi vận xuất gỗ, máy làm nguồn động lực cho máy cưa nơi chưa có nguồn lượng điện [44] 1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng máy kéo vận xuất gỗ nước ta Đối với nước ta, từ năm 1960 nhập đưa vào sử dụng số loại máy kéo nước phục vụ vào khâu vận xuất gỗ TDT 40, TDT 55, DT 75 Sau năm 1970 nhập đưa vào sử dụng máy kéo TT 4, LKT 80, LKT 120 Các loại máy phù hợp với đặc điểm khai thác rừng tự nhiên với quy mô sản xuất lúc Vào năm 1980 máy kéo bánh Volvo Thuỵ Điển nhập vào nước ta để phục vụ cho khâu bốc dỡ vận chuyển gỗ rừng trồng khu nguyên liệu giấy, khơng có thiết bị tời cáp để gom gỗ nên máy sử dụng công tác bốc dỡ, vận chuyển Để khai thác gỗ rừng tự nhiên khai thác gỗ rừng trồng số vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ, nhập đưa vào sử dụng số loại máy kéo, có máy kéo nông nghiệp Để phù hợp với điều kiện khai thác lâm nghiệp, máy kéo nghiên cứu, thiết kế cải tiến Tuy nhiên, việc nghiên cứu đưa máy kéo nông nghiệp bánh vào sản xuất lâm nghiệp chưa nhiều Năm 1963 tập thể cán Phòng giới lâm trường Bắc Yên Viện Công nghiệp rừng, nghiên cứu chế tạo tời trống lắp máy kéo Krabat để vận xuất gỗ Năm 1972 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo tập thể cán giảng dạy Trường đại học Lâm nghiệp nghiên cứu, chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ Năm 1985 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo đồng nghiệp Viện khoa học Lâm nghiệp nghiên cứu, chế tạo tời trống dẫn động từ trục thu cơng suất rơ mc trục lắp sau máy kéo Zeto để bốc gỗ vận xuất gỗ theo kiểu xe REO [11] Năm 1994 PGS - TS Nguyễn Nhật Chiêu số cán giảng dạy Trường đại học Lâm nghiệp nghiên cứu thành công đề tài KN 03 - 04: “Thiết kế, chế tạo khảo nghiệm, sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy gỗ nhỏ rừng trồng” [40] Năm 1997 nhóm cán giảng dạy Bộ môn máy Lâm nghiệp, Trường đại học Lâm nghiệp thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng: Tời khí trống cần treo gỗ hình chữ A lắp cho máy kéo DFH - 180 để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng Tác giả Nguyễn Văn An cơng trình [1] nghiên cứu ảnh hưởng độ mấp mô mặt đất tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo DFH - 180 vận xuất gỗ rừng trồng Tác giả Phạm Minh Đức cơng trình [16] nghiên cứu khả kéo, bám máy kéo DFH - 180 sử dụng rơmoóc trục để vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng Tác giả Nguyễn Tiến Đạt cơng trình nghiên cứu [14] xây dựng mơ hình tính tốn dao động máy kéo công suất nhỏ vận xuất gỗ theo công nghệ vận xuất gỗ dài Các nghiên cứu chủ yếu vào hướng: - Nghiên cứu cải tiến, chế tạo lắp đặt thêm số thiết bị nhằm nâng cao khả làm việc máy kéo - Nghiên cứu ổn định liên hợp máy điều kiện làm việc nhằm xác lập chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy 1.4 Tình hình nghiên cứu dao động máy kéo ghế ngồi lái Các máy kéo sử dụng sản xuất lâm nghiệp thường làm việc điều kiện khơng có đường tuyến đường lâm nghiệp có độ mấp mơ mặt đường lớn, nghĩa hoạt động điều kiện không thuận lợi xét mặt dao động Do ảnh hưởng xấu đến tiêu sử dụng quan trọng liên hợp máy như: Độ êm dịu, độ ổn định, độ bền lâu, sức khoẻ người lái Vì nghiên cứu dao động máy kéo vấn đề cần thiết có ý nghĩa thực tế sử dụng máy, thiết kế chế tạo, cải tiến liên hợp máy, đảm bảo điều kiện an toàn lao động cho người thiết bị Trong cơng trình [45] nghiên cứu tải trọng kích động lên người lái máy kéo lâm nghiệp có cần bốc tác giả sử dụng mơ hình tốn học để nghiên cứu động lực học hệ: Máy lâm nghiệp - đối tượng lao động để xác định kích động lên người điều khiển Mơ hình nghiên cứu theo phương pháp hệ nhiều khối lượng (môi trường - người - máy - đối tượng lao động), mơ hình chia hệ con: Máy - gỗ hệ khối lượng người lái Việc giải toán đặt giai đoạn: - Giai đoạn 1: Nghiên cứu dao động hệ máy kéo - gỗ với mơ hình tính tốn dao động hệ nhiều bậc tự chịu tác động lực kích thích độ mấp mơ mặt đường, nhằm xác định đặc trưng dao động khung máy kéo vị trí đặt ghế ngồi - Giai đoạn 2: Nghiên cứu dao động ghế ngồi với mơ hình dao động hệ bậc tự do, chịu tác động kích thích từ khung máy lên ghế ngồi Ở nước, nghiên cứu dao động hệ nói chung cơng bố cơng trình Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Văn Khang [25], [26], cơng trình đưa sở lý thuyết phương trình vi phân chuyển động phương pháp tính tốn dao động hệ Cơng trình nghiên cứu Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Hữu Cẩn cộng [10] cho thấy tính êm dịu chuyển động ôtô, máy kéo đánh giá qua tiêu: Tần số dao động thích hợp, gia tốc dao động thích hợp, thời gian tác động dao động Trong chuyển động, ôtô, máy kéo dao động theo phương: Thẳng đứng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc (OY), dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng đến người, theo phương ngang, theo phương dọc ảnh hưởng khơng đáng kế nên bỏ qua Đối với máy kéo bánh bơm làm việc mặt đường gồ ghề, thân máy dao động với tần số 160 - 240 dao động/ phút, vượt mức độ chịu đựng người, máy kéo phải ý giải vấn đề treo cho ghế ngồi để đảm bảo điều kiện an toàn cho người lái Tác giả đưa sơ đồ tính tốn hệ thống treo cho ghế ngồi với dạng kích động động lực cho tính tốn, thiết kế hệ thống treo cho ghế nên chọn tỉ số tần số kích động tần số dao động riêng ghế khoảng 0,5 - 0,6 Trong tính tốn chưa kể đến thành phần cản Trong cơng trình nghiên cứu [37], tác giả đưa mơ hình tính tốn giảm xóc nói chung cho rằng: Hệ số truyền nhỏ, chất lượng giảm xóc tốt, muốn nên chọn tỉ số tần số kích động tần số riêng vật cần bảo vệ 1,41, chọn vừa đảm bảo tránh cộng hưởng vừa giảm biên độ dao động cho người lái, hiệu giảm xóc tốt Đề tài 58A - 02 - 04 tác giả nghiên cứu chế tạo thành công hai mẫu ghế ngồi lái giảm rung áp dụng cho loại máy kéo MTZ - 50 máy kéo BS - 12 vận chuyển Hệ giảm sóc ghế hệ đàn hồi hỗn hợp gồm hệ thống lò xo vật liệu hấp thụ rung (đệm mút), hiệu giảm rung đạt 67 - 82%) Một số cơng trình nghiên cứu, thiết kế ghế giảm rung [5], [39], dựa sở ... lâm nghiệp Nhất điều kiện làm việc người điều khi? ??n máy kéo di chuyển đường vận xuất vận chuyển lâm sản Tôi thực đề tài: "Nghiên cứu dao động ghế ngồi người lái máy kéo nông nghiệp SHIBAURA sử. .. lập chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy 1.4 Tình hình nghiên cứu dao động máy kéo ghế ngồi lái Các máy kéo sử dụng sản xuất lâm nghiệp thường làm việc điều kiện đường tuyến đường lâm nghiệp có... đưa vào sử dụng số loại máy kéo, có máy kéo nơng nghiệp Để phù hợp với điều kiện khai thác lâm nghiệp, máy kéo nghiên cứu, thiết kế cải tiến Tuy nhiên, việc nghiên cứu đưa máy kéo nông nghiệp