Thiết kế cải tiến máy khoan hồ trồng cây lắp sau máy kéo shibaura 3000a

Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tình hình sản xuất phƣơng hƣớng nhiệm vụ phát triển Lâm nghiệp năm tới Nƣớc ta nƣớc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mƣa nhiều, thuận lợi cho rừng phát triển Với cấu trúc rừng nhiều chủng loại, tài nguyên phong phú đa dạng, có nhiều gỗ lâm sản có giá trị Rừng gắn liền với sống ngƣời dân, đóng vai trị quan trọng nghiệp xây dựng bảo vệ tổ quốc Hiện nay, diện tích rừng nƣớc ta ngày bị thu hẹp, nguồn tài nguyên cạn kiệt số lƣợng chất lƣợng Theo số liệu điều tra gần Nông nghiệp phát triển nơng thơn, rừng nƣớc ta cịn lại khoảng 9,3 triệu ha, với trữ lƣợng vào khoảng 580 triệu m³ gỗ, 1,05 triệu rừng trồng Diện tích rừng lại phân tán với trữ lƣợng thấp tập trung nơi có địa hình hiểm trở, xa cụm dân cƣ Nguyên nhân diện tích rừng bị thu hẹp chiến tranh tàn phá, khai thác mức lại chƣa có quan tâm mức với việc trồng bảo vệ rừng, tƣợng du canh du cƣ phá rừng làm nƣơng rẫy số đồng bào ngƣời, lâm tặc hồnh hành, đặc biệt gần nguy cháy rừng rình rập đe dọa an tồn rừng Cụ thể năm 1943 độ che phủ rừng nƣớc ta 43%, nhƣng đến năm 1997 lại 28% Đứng trƣớc nguy rừng ngày dần, Đảng nhà nƣớc ta có chủ trƣong sách đắn nhằm khơi phục phát triển nguồn tài nguyên rừng, phải phát triển nghề rừng gắn với việc ổn định cải thiện đời sống nhân dân miền núi, tăng tốc độ phủ xanh đất trống đồi núi trọc, đề chủ trƣơng khoanh nuôi tái tạo lại vốn rừng, bảo vệ rừng, hạn chế khai thác đến mức thấp sản lƣợng gỗ củi lấy từ rừng tự nhiên Đồng thời đề giải pháp đảm bảo tái sinh rừng sử dụng gỗ công nghiệp chế biến hợp lý, tạo điều kiện cho miền núi phát huy mạnh sản xuất lâm nghiệp Vì thời gian gần đây, nhà nƣớc triển khai chƣơng trình trồng triệu rừng Chƣơng trình năm 1998 kết thúc vào năm 2010 tất vùng đất trống đồi núi trọc Kết đƣa tiêu xanh 12m³ đầu ngƣời, độ che phủ rừng 43%.[2] Đây nhiệm vụ trọng tâm ngành Lâm nghiệp thời gian tới Theo chƣơng trình dự kiến trồng 1,0 triệu công nghiệp; 2,0 triệu rừng sản xuất; 0,5 triệu trồng tái sinh tự nhiên vùng đệm phục hồi tái sinh thuộc rừng đặc dụng; 1,5 triệu rừng phòng hộ đầu nguồn chống cát bay, chống gió bão ngập mặn ven biển Hiện nay, nƣớc ta có 1,5 triệu rừng trồng tỷ phân tán Rừng trồng số nơi đƣợc tập trung nhƣng có nơi rừng đƣợc trồng phân tán theo kiểu đồi rừng, vƣờn rừng, trang trại Qua năm thực dự án trồng triệu rừng, dự án đạt đƣợc kết nhƣ sau: Trồng rừng mới, theo hƣớng khoanh nuôi xúc tiến tái sinh kết hợp với trồng bổ sung thực đƣợc 698.888 ha, trồng rừng phòng hộ rừng đặc dụng đƣợc 374.899 ha, trồng rừng sản xuất đƣợc khoảng 300.000 ha, trồng công nghiệp (Cao Su, Điều) ăn (Xoài, Vải, Nhãn) đƣợc 1.313.482 ha, trồng đất Lâm nghiệp đƣợc 70.898 ha.[8] Kế hoạch trồng rừng năm 2010 là: Bảo vệ rừng, bảo vệ 11,5 rừng, đặc biệt trọng bảo vệ rừng tự nhiên.Trồng 926.211 rừng phòng hộ, rừng đặc dụng, gồm có trồng 625.099 ha, khoanh nuôi tái sinh kết hợp bổ sung 301.112 ha.Trồng 2.614.831 công nghiệp lâu năm ăn có tán che nhƣ rừng Ngồi ra, hàng năm tổ chức vận động nhân dân hƣởng ứng tết trồng theo lời dạy Bác Hồ Để thực chƣơng trình phƣơng hƣớng nhiệm vụ phát triển Lâm nghiệp năm tới là: Bảo vệ có hiệu vốn rừng tự nhiên có, trƣớc hết phải bảo vệ diện tích rừng tự nhiên rừng đặc dụng vùng đất xung yếu, rừng sản xuất có trữ lƣợng trung bình giàu Thực việc giao đất, giao rừng cho tổ chức, hộ gia đình, cá nhân gắn với định canh định cƣ, xố đói giảm nghèo để khoanh ni rừng, kết hợp trồng bổ sung trồng Riêng ngành Lâm nghiệp đề chủ trƣơng “xã hội hoá nghề rừng” mà thực chất thu hút tham gia toàn xã hội, ngƣời dân vào hoạt động sản xuất Lâm nghiệp, với mục tiêu cung cấp gỗ trụ mỏ, gỗ nguyên liệu để sản xuất ván dăm, gỗ củi lâm sản khác cho nhu cầu nƣớc sản xuất hàng xuất Đồng thời phát triển công nghiệp chế biến lâm sản, áp dụng rộng rãi giới hoá sản xuất lâm nghiệp, đầu tƣ áp dụng tiến khoa học kỷ thuật nhằm nâng cao suất, giải phóng sức lao động, đƣa ngành Lâm nghiệp tiến lên tầm cao mới, góp phần vào phát triển chung đất nƣớc năm tới 1.2 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh máy kéo bánh sản xuất Lâm nghiệp Trong nghiệp công nghiệp hoá hoá, đại hoá đất nƣớc, việc giới hố khâu cơng việc q trình sản xuất yêu cầu cấp thiết Mục đích cải thiện điều kiện làm việc cho ngƣời lao động, tăng suất, tăng hiệu kinh tế Máy kéo nguồn động lực quan trọng sản xuất Lâm nghiệp Nƣớc ta nhập nhiều loại máy kéo cỡ nhỏ, cỡ lớn nhiều nƣớc giới nhƣ: Liên Xô, Trung Quốc, Nhật Bản, Đức…để phục vụ sản xuất Lâm nghiệp Bên cạnh với việc nhập loại máy kéo mang nhãn hiệu Việt Nam nhƣ: Bơng Sen-20, Bơng Sen-12, Bơng Sen-8…Đây nguồn động lực quan trọng cho ngành sản xuất lâm nghiệp Máy kéo cỡ nhỏ bánh Bông Sen-12, Bơng Sen-8 có kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, làm việc địa hình hẹp, dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện kinh tế hộ gia đình Hiện nay, số nhà khoa học thuộc lĩnh vực thiết kế chế tạo máy, tập trung nghiên cứu tƣơng tác liên hợp máy với tác động bên ngồi, từ tìm đặc trƣng động học liên hợp máy, làm sở cho việc thay đổi kết cấu, chọn chế độ sử dụng cho phù hợp với điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp nƣớc ta Một số đề tài viện điện Nông nghiệp, viện thiết kế máy Nông nghiệp…, sở nghiên cứu số mẫu máy kéo nƣớc để thiết kế chế tạo máy kéo Bông Sen-8, Bông Sen-12, Bông Sen20 Việt Nam Ngoài ra, máy kéo Shibaura Nhật Bản sản xuất đƣợc nhập vào nƣớc ta dể phục vụ cho sản xuât nông lâm nghiệp Máy có hai cầu chủ động, có sức vƣợt tốt nên phù hợp với địa hình phức tạp rừng Việt Nam Tuy nhiên, để tăng thêm hiệu đầu tƣ cần phải nghiên cứu thiết bị chuyên dùng trang bị cho máy, ngồi phục vụ Nơng nghiệp máy tham gia vào sản xuất Lâm nghiệp Để sử dụng máy kéo cỡ nhỏ vào việc giới hoá khâu làm đất cần phải nghiên cứu khả làm việc điều kiện khác chế tạo thiết bị chuyên dùng lắp với chúng, nhƣ làm đƣợc nhiều việc khác sản xuất nơng lâm nghiệp nƣớc ta 1.3 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy khoan hố trồng sản xuất Lâm nghiệp Làm đất khâu công việc quan trọng công tác trồng rừng, nhằm tạo điều kiện cho trồng sinh trƣởng phát triển Hiện nay, nƣớc ta nhƣ nhiều nƣớc giới có nhiều phƣơng pháp làm đất tƣơng ứng với địa hình, loại đất khác Có hai phƣơng pháp làm đất trồng rừng sau: [3] 1.3.1 Phƣơng pháp làm đất toàn diện -Phƣơng pháp làm đất toàn diện phƣơng pháp làm đất mà toàn diện tích đƣợc cày hay cuốc với độ sâu (20-30)cm -Ƣu nhƣợc điểm phƣơng pháp là: Cải tạo lớp đất mặt, giữ độ ẩm cho đất, tiêu diệt cỏ dại, bụi, điều tiết nhiệt độ, phân giải chất hữu nhanh chóng tạo thành thức ăn cho trồng Nhƣng công tác trồng rừng, việc áp dụng phƣơng pháp hạn chế, chủ yếu điều kiện lập địa điều kiện kinh tế định Nƣớc ta có lƣợng mƣa lớn tập trung vào số tháng làm đất toàn diện nơi có độ dốc 15% thƣờng gây xói mòn mạnh, sinh trƣởng kém, phƣơng pháp áp dụng 1.3.2 Phƣơng pháp làm đất cục -Phƣơng pháp làm đất cục phƣơng pháp làm đất mà ngƣời ta tác động lên phần diện tích đất canh tác Tuỳ theo độ dốc, mức độ thâm canh, trang thiết bị mà áp dụng cho phù hợp Phƣơng pháp đƣợc tiến hành hai loại địa hình dốc phẳng a Phƣơng pháp làm đất cục địa hình dốc +Dạng dải nghiêng: Hƣớng dải chạy theo đƣờng đồng mức, bề rộng phụ thuộc điều kiện lập địa tính thiết bị, thƣờng giải có bề rộng từ (0,5-3)m, dải cách dải từ (1-2)m Phƣơng pháp đƣợc áp dụng nơi có độ dốc nhỏ 15º, đất có tầng mặt dày +Dạng bậc thang: Áp dụng cho địa hình có độ dốc lớn, sỏi đá nhiều, bề rộng bậc từ (1,5-2)m, mặt bậc thang nghiêng phía ngƣợc dốc +Dạng rãnh: Đào theo đƣờng đồng mức, chiều rộng chiều sâu rãnh lƣu lƣợng nƣớc chảy mặt định Phƣơng pháp đƣợc áp dụng nơi có lớp đất mặt tƣơng đối dày, xói mịn nhiều +Dạng hố: Đƣợc bố trí theo đƣờng đồng mức, vị trí hố đƣợc bố trí xen kẽ Hình 1.1: Dạng hố bố trí theo đường đồng mức Kích thƣớc hố phụ thuộc vào tính chất đặc điểm loài cây, yêu cầu lâm sinh, phƣơng pháp mức độ đầu tƣ Các kích thƣớc hố thông dụng dùng để trồng lâm nghiệp thƣờng có kích thƣớc nhƣ sau: - Đƣờng kính hố: D = (30 - 40)cm; độ sâu hố: H = (30 - 40)cm b Phƣơng pháp làm đất cục địa hình phẳng +Dạng dải: Dạng rộng hay hẹp phụ thuộc vào công cụ làm đất điều kiện lập địa, có bề rộng từ (0,5 - 5) m Dải cách giải lớn chiều rộng giải Đây phƣơng pháp làm đất đƣợc áp dụng việc trồng rừng thâm canh +Dạng luống lõm: Luống đƣợc tạo thành hay hai đƣờng rãnh cày, có bề rộng từ (0,3 - 0,7)m, độ sâu từ (0,15 - 0,3)m Hƣớng luống nên thẳng góc với hƣớng gió chạy theo đƣờng đồng mức +Dạng luống cao: Luống đƣợc tạo thành hai đƣờng rãnh cày, chiều rộng từ (0,3 - 0,7)m, chiều cao từ (0,2 - 0,3)m, hƣớng luống chạy theo đƣờng thoát nƣớc tốt Qua phân tích ta thấy: Mỗi phƣơng pháp làm đất có ƣu nhƣợc điểm riêng Để chọn phƣơng pháp làm đất thích hợp cho trồng rừng ta phải dựa vào điều kiện khác nhƣ: Điều kiện lập địa, điều kiện kinh tế Trong điều kiện kinh tế định Hiện nay, kinh tế nƣớc ta thấp, vốn đầu tƣ cho trồng rừng cịn hạn chế, diện tích trồng rừng lớn, nên phƣơng pháp làm đất phƣơng pháp làm đất đào hố phù hợp 1.3.3 Tổng quan máy khoan hố trồng Hiện có nhiều máy tạo hố trồng có kích thƣớc khác giới Việt Nam Đa số máy làm việc nguyên tắc máy khoan hố: Chuyển động quay tròn mũi khoan chủ yếu đƣợc dẫn động từ trục thu công suất máy kéo qua phận truyền lực Chuyển động lên xuống mũi khoan đƣợc thực nhờ hệ thống thuỷ lực tay ngƣời điều khiển - Máy khoan hố trông ES – 35B Đức (hình 1.2) Cấu tạo máy gồm phận chính: Nguồn động lực, phận truyền lực lƣỡi khoan Nguồn động lực máy động xăng kỳ có cơng suất 2,5 mã lực Sơ đồ nguyên lý máy nhƣ sau: Hình 1.2: sơ đồ nguyên lý máy khoan hố trồng ES – 35B - Động đốt trong; - Côn ly tâm; - truyền bánh nón; - Khớp nối trục; - Hộp số; - Lưỡi khoan; – Tay điều khiển Nguyên lý hoạt động máy khoan hố trồng ES - 35B nhƣ sau: Mô men đƣợc truyền từ trục động 1, qua côn ly tâm 2, qua truyền bánh nón 3, qua khớp nối trục 4, qua hộp giảm tốc làm quay lƣỡi khoan 6, lƣỡi khoan quay tròn thực cắt đất Hành trình tiến sâu lƣỡi khoan vào đất nhờ trọng lƣợng máy Ở nơi đất rắn ngồi trọng lƣợng máy cịn cần đến lực tỳ tay ngƣời khoan vào tay cầm máy Năng suất máy đạt đƣợc (800 – 1000) hố ngày Loại máy có ƣu điểm tính động cao, chi phí nhiên liệu thấp Tuy nhiên, máy có nhƣợc điểm nổ máy, lƣỡi khoan ăn sâu vào đất tạo mô men quay tác dụng lên tay ngƣời điều khiển Vì vậy, sử dụng máy, ngƣời điều khiển phải làm việc nặng nhọc Máy cịn có cơng suất nhỏ nên làm việc vùng đất rắn máy khơng hoạt động đƣợc Ngồi ra, lƣỡi khoan dạng khung máy ES-35B gây tƣợng miết thành hố, làm ảnh hƣởng đến sinh trƣởng phát triển - Máy khoan hố trồng ngƣời điền khiển Nhật Bản sản xuất có kết cấu gọn nhẹ (hình 1.3) Hình 1.3: Máy khoan hố trồng cầm tay người điều khiển - Máy khoan hố trồng lắp máy kéo bánh cỡ nhỏ Các loại máy khoan hố có hai chuyển động: Chuyển động quay mũi khoan đƣợc dẫn động từ trục thu cơng suất từ phía sau máy kéo, qua truyến lực đăng qua hộp giảm tốc Chuyển động lên xuống mũi khoan đƣơc thực nhờ hệ thống treo sau máy kéo với dẫn động thuỷ lực H ình1.4: Máy khoan hố trồng lắp sau may kéo dẫn động từ trục thu công suất qua trục đăng hộp giảm tốc Trong năm qua số tác giả trƣờng Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu thiết kế máy khoan hố trồng lắp sau loại máy kéo bánh nhƣ: Năm 2005, kỹ sƣ Lƣu Thuỳ Linh thực đề tài: “Thiết kế máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura” Sơ đồ nguyên lý máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura nhƣ sau (hình 1.5) Hình 1.5: Máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura 1- Lưỡi khoan; 2- Hộp giảm tốc; 3- Khối nặng; 4- Trục đăng; 5- Tay địn; 6- Mặt bích; 7- Thanh nối với hệ thống thuỷ lực; 8- Thanh nâng; 9- Thanh treo dưới; 10- Khung hộp giảm tốc Nguyên lý hoạt động máy nhƣ sau: Mô men đƣợc truyền từ trục thu công suất máy kéo qua truyền đăng, qua hộp giảm tốc bánh làm cho mũi khoan chuyển động quay trịn cắt đất Hành trình lên máy nhờ phận treo, đƣợc nâng hạ nhờ hệ thống thuỷ lực máy kéo Hành trình xuống máy khoan nhờ trọng lƣợng thân khung máy, hộp giảm tốc, mũi khoan khối nặng Lƣỡi khoan từ từ tiến sâu vào đất thực trình khoan hố Việc điều chỉnh lƣỡi khoan lên xuống nhờ gạt cần điều khiển hệ thống thuỷ lực [7] Năm 2005, PGS-TS.Nguyễn Nhật Chiêu thực đề tài cấp bộ: “Thiết kế chế tạo khảo nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, phát thực bì phục vụ trồng chăm sóc rừng”, thiết kế chế tạo hai mẫu máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo BS-8: Máy khoan hố trồng với dẫn động khí (hình 1.6) máy khoan hố trồng với dẫn động thuỷ lực (hình 1.7) [1] Hình 1.6: Máy khoan hố trồng với dẫn động khí Hình 1.7: Máy khoan hố trồng với dẫn động thuỷ lực Năm 2006, PGS-TS Nơng Văn Vìn_Trƣờng Đại học Nơng nghiệp I Hà Nội, thực đề tài cấp nhà nƣớc KC 07 - 26 thiết kế chế tạo máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura-3000A với dẫn động thuỷ lực (hình 1.8).[11] 10 Khoảng cách từ trọng tâm LHM đến cầu sau: ls* = 719 mm = 71,9 cm; Khoảng cách từ trọng tâm LHM đến cầu trƣớc: lt * = 1096 mm= 109,6 cm; Độ cao trọng tâm liên hợp máy độ cao máy kéo h*= h= 55,2 cm 4.1.1 Tính ổn định dọc tĩnh Tính ổn định dọc tĩnh máy kéo khả đảm bảo cho máy không bị lật trƣợt đứng yên đƣờng dốc dọc Khi máy đứng yên theo hƣớng lên dốc Trong trƣờng hợp náy lực tác dụng lên máy nhƣ hình 4.1 l* l*t l*t L p2 n Gsi G s Qco h h os n Qsi p1 O2 Q N2 O N1 Gc  Hình 4.3: Sơ dồ lực mơ men tác dụng lên máy kéo đứng theo hướng dốc - Trọng lƣợng máy kéo đặt trọng tâm máy G Do có góc α nên G đƣợc phân thành hai phần: G.sinα G.cosα - Trọng lƣợng máy khoan hố Q, đƣợc phân thành Q.sinα Q.cosα - Hợp lực phản lực thẳng đứng đƣờng tác dụng lên bánh xe trƣớc N1 bánh xe sau N2 Ta có: P1 + P2 = (G + Q).cosα Khi góc dốc α tăng dần lức bánh xe trƣớc nhấc khỏi mặt đƣờng, lúc hợp lực N1 = máy bị lật quanh điểm o1 (o2 giao điểm đƣờng trục thẳng đứng qua tâm bánh xe sau) Để xác định góc giới hạn mà máy bị lật đổ đứng lên dốc, theo điều kiện cân ta lập phƣơng trình mơ men cho tất lực điểm o2 55 ∑M(O2) = P1.l + G.sinα.hG – G.cosα.ls* – Q.sinα.hkh + Qcosα.Lkh = (4.1) Giải phƣơng trình N1 ta có: N1  G.l s cos   Q.hkh sin   Q.Lkh cos  l * (4.2) Máy kéo bắt đầu lật P1 = 0, tức là: G.ls*.cosα – G.hG.sinα – Q.Lkh.cosα =  tg   (Q.hkh  G.hG ) G.l s  Q.Lkh * (4.3) Trong đó: α - Là góc giới hạn mà máy bị lật đổ đứng yên theo hƣớng dốc; Q - Trọng lƣợng hai máy khoan hố là: Q = 1000N; hkh - Khoảng cách từ tâm máy khoan hố đến mặt đất, m = 552mm; G - Trọng lƣợng liên hợp máy, G = 16400N; hG - Chiều cao trọng tâm liên hợp máy, hG = 552mm; ls*- Khoảng cách từ tâm trục bánh sau đến trọng tâm máy kéo, ls*= 779mm lt* - Khoảng cách từ tâm trục bánh sau đến tâm khoan hố, Lkh = 1000mm; Thay số vào công thức (4.3) tg   (1000.520  16400.552)  0,7218 16400.779  1000.1000 Vậy α = 35,80 Trƣờng hợp máy kéo đứng theo hƣớng dốc máy khoan hố làm tăng tính ổn định chống lật, trƣờng hợp ta không cần kiểm tra lại Sự ổn định dọc tĩnh máy kéo không đổ dọc mà trƣợt xuống dốc, không đủ lực bám bánh xe đƣờng Trong trƣờng hợp này, để tránh cho xe khỏi trƣợt lăn xuống dốc, ngƣời ta thƣờng bố trí phanh bánh xe Khi lực phanh lớn lớn đạt đến giới hạn bám, xe bị trƣợt 56 xuống dốc, góc dốc giới hạn xe bị trƣợt đƣợc xác định nhƣ sau: G.sinα = δ.P2 (4.4)  P2  G sin   (4.5) Trong đó: δ - Hệ số bám dọc bánh xe với đƣờng, đƣờng đất ƣớt, δ = 0,5; p2 - Phản lực thẳng góc từ đƣờng tác dụng lên bánh sau Lập phƣơng trình mơ men lực điểm o1 ∑M(O1) = -P2.L +G.sinα1.hG + G.cosα1.ls* + Q.sinα1.hkh +Q.cosα1.Lkh = (4.6) Giải phƣơng trình (4.6) ta đƣợc: N2  G.lt cos   G.hG1  Q.m sin   Q.Lkh cos  l * Thay giá trị N  (4.7) G sin  vào công thức (4.7) rút gọn ta xác định đƣợc  góc dốc giới hạn máy kéo đứng theo hƣớng lên dốc bị trƣợt  (G.lt  Q.Lkh ) tg  G.l  G.hG  Q.hkh * (4.8) Trong đó: α1 - Là góc dốc giới hạn bị trƣợt máy đứng theo hƣớng lên dốc; hG - Chiều cao trọng tâm liên hợp máy, hG = 552 mm lt*- Khoảng cách từ tâm trục bánh trƣớc đến trọng tâm máy kéo, lt* = 1016mm; Thay số vào công thức (4.8) ta có: tg  0,5.(16400.1096  1000.1000)  0,476 16400.1815  16400.552  1000.820 Vậy α1 = 25,50 4.1.2 Tính ổn định dọc động: Do máy kéo làm việc địa hình lâm nghiệp nên thƣờng chuyển động với vận tốc nhỏ Vì ta bỏ qua lực qn tính, lực cản khơng khí Việc xác định góc dốc giới hạnkhi máy kéo chuyển động lên dốc bị lật đổ lấy nửa so với trƣờng hợp ổn định tĩnh máy kéo, tức α = 17,9 57 4.1.3 Tính tốn ổn định ngang Do liên hợp máy bố trí đối xứng nên khơng ảnh hƣởng đến ổn định ngang liên hợp máy Ta không cần kiểm tra lại 4.2 Hƣớng dẫn sử dụng 4.2.1 Công nghệ sử dụng Để đảm bảo suất an toàn lao động sử dụng máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibura-3000A, đòi hỏi ngƣời điều khiển phải sử dụng kỹ thuật nắm vững số yêu cầu sau: Trƣớc làm việc ngƣời điều khiển phải kiểm tra tình trạng kỹ thuật máy Khi khoảng cách đến nơi làm việc xa thiết phải ngắt ttruyền động đến mũi khoan cách gạt tay gạt van phân phối vị trí giữa, đến nơi làm việc ta điều khiển van phân phối để truyền chuyển động quay cho mũi khoan Khi cho máy khoan làm việc tùy theo điều kiện địa hình nơi làm việc mà ta di chuyển máy theo sơ đồ cho có lợi Đối với địa hình dốc mái nên cho máy di chuyển theo đƣờng đồng mức để khoan hố từ hàng hàng dƣới theo hình chữ chi cho hình 3.7 Hình 4.4: Sơ đồ di chuyển liên hợp máy địa hình dốc mái Đối với địa hình đồi bát úp với độ dốc không lớn nên cho máy di chuyển lên thẳng đỉnh dốc, cho máy di chuyển theo đƣờng đồng mức để khoan hố từ đỉnh xuống chân đồi Sơ đồ di chuyển nhƣ hình 3.8 Hình 4.5: Sơ đồ di chuyển liên hợp máy địa hình đồi bát úp 58 Quy trình điều khiển máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura300A nhƣ sau: Cho máy tới vị trí cần khoan hố, ngắt côn số cho máy đứng yên, cài trục thu công suất, gạt tay gạt hộp van phân phối điều khiển hai mô tơ thuỷ lực để mô men quay đựơc truyền tới hai mũi khoan Để hai mũi khoan xuống ta gạt cần điều khiển hệ thống thuỷ lực từ vị trí trung gian vị trí hạ làm cho hệ thống treo sau lắp sau máy kéo với máy khoan từ từ hạ xuống Hai lƣỡi khoan tiến sâu vào đất thực q trình khoan đất Sau khoan đƣợc hố có chiều sâu quy định ta gạt cần điều khiển hệ thống thuỷ lực từ vị trí hạ vị trí nâng làm cho hệ thống treo sau hai lƣỡi khoan lên khỏi mặt đất, kết thúc khoan hai hố Để khoan hố ta di chuyển máy kéo đến vị trí lặp lại thao tác Khi máy khoan làm việc cần ý điểm sau: - Nếu khoan mà gặp chƣớng ngại vật (đá ngầm, rễ to) ta phải nâng máy khoan lên khỏi mặt đất - Khi khoan hố ngƣời sử dụng cần tuân theo quy trình cơng nghệ đƣợc vạch sẵn Việc khoan hố khơng quy trình làm giảm suất máy không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật lâm sinh - Khi khoan hố hai lƣỡi khoan bị cùn cần gia công mài lại để lấy lại độ sắc cần thiết, cùn phải thay hai lƣỡi khoan khác để đảm bảo suất giảm chi phí lƣợng - Thƣờng xuyên làm hai lƣỡi khoan, có rễ cỏ, bụi bám vào cần gỡ 4.2.2 Những quy định an toàn lao động Để đảm bảo an toàn lao động sử dụng máy khoan, ngƣời sử dụng phải tuân theo số yêu cầu sau: - Trƣớc khoan cần phải chuẩn bị trƣờng nhƣ: Dọn bụi, gốc lớn đánh dấu chỗ nguy hiểm 59 - Khi làm việc tuyệt đối không dùng tay chân để gạt chƣớng ngại vật hai lƣỡi khoan, đƣợc tháo gỡ vật cản sau ngắt chuyển động hai lƣỡi khoan - Không đứng máy khoan hố hay phận móc treo liên hợp máy hoạt động - Khi di chuyển đƣờng cần phải ngắt truyền động cho máy khoan nâng máy khoan lên vị trí cao - Khi thời tiết có gió hanh bụi đất nhiều, ngƣời lái máy phải mang mũ, kính bảo hộ - Khi khoan phải đảm bảo không cho máy tải - Không đƣợc khoan hố địa hình dốc 4.3 Xác định số tiêu liên hợp máy Căn vào số liệu ta tính đƣợc suất máy khoan hố chi phí nhiên liệu riêng máy 4.3.1 Năng suất khoan hố N ca  3600. T hố/ca  th Trong đó: Nca - Năng suất ca máy φ - Hệ số sử dụng thời gian T - Thời gian làm việc ca th - Thời gian hoàn thành hố Ta có: - Số vịng quay cần thiết để khoan xong hố: nct  H s Thay s - Lƣợng cung cấp vào công thức trên, với s = cm, ta đƣợc: nct = 40/1 = 40 vòng Với tốc độ quay 190 vòng/phút, để khoan xong hố, cần thời gian 0,21 phút, nghĩa 12,6 giây 60 - Thời gian nâng mũi khoan, tn = 3s - Thời gian cắt truyền động tới trục thu công suất chuyển số sang tầng chậm để di chuyển đồi dốc, ttr = 4s - Thời gian di chuyển để khoan hố với tốc độ 3km/h , tdc = 4s - Thời gian dừng máy, hạ cấu treo đặt mũi khoan xuống tiếp xúc với đất, tđ = s Tổng thời gian để khoan đƣợc hố lặp lại chu kỳ khoan là: th = tk+ tn+ ttr + tdc+ tđ= 12,6+3+4+4+5 = 28,6 (s) Nhƣ vậy, ca làm việc giờ, số hố khoan đƣợc với liên hợp máy : N ca  3600.0,8.8  1611 (hố/ca) 28,6 4.3.2 Sơ hạch toán giá thành Để xác định đƣợc giá thành hai hố ta phải xác định đƣợc giá thành cua ca máy Giá thành ca máy bao gồm: - Nhiên liệu dầu mỡ bôi trơn cho ca máy - Lƣơng ngƣời điều khiển - Chi phí sử dụng thiết bị: + Khấu hao thiết bị ca + Sửa chữa bảo dƣỡng - Bảo hiểm xã hội Sau ta tính cho chi phí: * Chi phí nhiên liệu dầu mỡ bơi trơn: Theo định mức chi phí nhiên liệu riêng máy kéo Shibaura-3000A 200 g/cvh Công suất máy kéo chi cho máy khoan hố có kể đến hiệu suất truyền lực là: 22,698 kw Chi phí cho máy di chuyển đƣợc tính nhƣ sau: N = Pk.V kw 61 Trong đó: V - Vận tốc chuyển động máy kéo, v = 3km/h = 0,83m/s; Pk - Lực kéo tiếp tuyến máy kéo, đƣợc xác định theo công thức: Pk = G.(f.cosα ± sinα) G - Trọng lƣợng máy kéo, G =15400N f - Hệ số ma sát bánh xe với mặt đƣờng, f = 0,6; α – Góc dốc trung bình địa hình dốc lâm nghiệp, α = 37,950 N = 15400(0,6.22,698.cos37,950 + sin37,950).0,83 =7,87 kw Vậy lƣợng nhiên liệu dầu bôi trơn ttrong ca là: Lƣợng dầu Diêzen = 0,2.(22,698 +7,87)8 = 35,29 kg/ca Lƣợng dầu bôi ttrơn thƣờng lấy 5% lƣợng dầu Diezen: 1,76 kg/ca Tổng chi phí: 35,29.10000 + 1,76.18000 = 384580 đồng * Lƣơng ngƣời điều khiển: Tiền lƣơng chi trả cho ngƣời điều khiển là: 1500000 đồng/ tháng Vậy ca máy lƣơng ngƣời điều khiểm là: 1500000  57692,3 đồng 26 * Chi phí sử dụng thiết bị Tiền mua máy kéo Shibaura-3000A giá: 100.000.000đồng Chi phí chế tạo máy khoan: 24.000.000đồng Tiền lý thiết bị: 30.000.000đồng Vậy khấu hao tiền thiết bị ca máy (thời gian sử dụng thiết bị 10 năm, năm sử dụng 300 ngày) là: 100000000  24000000  30000000  31333,33 đồng 10.300 * Chi phí cho sửa chữa bảo dƣỡng: Thƣờng lấy 10% khấu hao thiết bị: 3133 đồng * Bảo hiểm xã hội: Đƣợc tính 15% lƣơng ngƣời điều khiển: 57692,3.15% = 8753,8 đồng 62 Vậy tổng chi phí cho ca máy là: 384580 + 57692,3 + 31333,33 + 3133 + 8753,8 = 485492,43 đồng Vậy giá thành hố khoan là: 485492,43  301,36 đồng/hố 1611 So sánh giá thành đào hố máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura-300A với đào hố thủ công Đối với đào hố thủ công: - Tiền lƣơng công nhân: 1000000 đồng/tháng - Năng suất đào hố thủ công: 90 hố/công - Số tiền lƣơng công: 1000000  38461,53 đồng 26 - Giá thành đào hố thủ công: 38461,53  427,35 đồng 90 Nhƣ đào hố máy rẻ đào hố thủ công là: 427,35 – 301,36 = 125,99 đồng Coi phần chênh lệch lợi nhuận thu đƣợc sử dụng máy, nhƣ ca máy thu đƣợc lợi nhuận là: LN = 125,99.1611 = 202969,89 đồng Thời gian thu hồi vốn là: 124000000  610,92 (ca máy) ≈ năm 202969,89 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Trong công tác trồng rừng, khâu tạo hố trồng khâu nặng nhọc, cần đƣợc giới hố Do việc nghiên cứu tạo máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo nhằm tăng suất, giảm sức ngƣời lao động việc cần thiết cấp bách Sau tìm hiểu cấu tạo nguyên lý làm việc máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A, đề đƣợc hai phƣơng án thiết kế cải tiến máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A chọn đƣợc phƣơng án để tính tốn thiết kế Bằng phƣơng pháp tính tốn mơn học: Ngun lý máy, chi tiết máy, sức bền vật liệu, thuỷ lực máy thuỷ lực, máy lâm nghiệp tính tốn thiết kế phận máy khoan hố trồng Máy khoan hố đƣợc thiết kế cải tiến có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, sử dụng nhiều phận có sẵn máy kéo, tạo đƣợc hố trồng với yêu cầu kỹ thuật lâm sinh Để đảm bảo an toàn cho ngƣời, máy đạt suất cao, đề tài đƣa quy trình sử dụng quy định an tồn lao động Qua kết sơ tính toán kinh tế cho thấy suất máy khoan hố trồng đạt 1611 (hố/ca), gấp 18 lần so với suất đào hố thủ công Giá thành khoan hố 299,53 đồng, rẽ 127,82 đồng so với đào hố thủ công, mặt khác sử dụng máy khoan hố trồng giải phóng sức lao động thủ cơng nặng nhọc Hơn nữa, tạo hai hố trồng đồng thời, tăng đƣợc tỷ lệ sử dụng công suất máy kéo Nhƣ sử dụng máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A để làm đất trồng rừng cho suất cao, đem lại hiệu kinh tế Trên kết khoá luận tốt nghiệp đạt đƣợc Tuy nhiên lần đầu thực đề tài thiết kế máy, gặp phải nhiều vấn đề mới, phức tạp lực thân, thời gian, kinh phí có hạn nên khố luận tốt nghiệp cịn nhiều thiếu sót cần đƣợc bổ sung Tơi mong đƣợc bảo 64 thầy cô giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp để khố luận đƣợc hồn thiện Cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, TS Lê Văn Thái thầy cô khoa công nghiệp phát triển nông thôn cô lâm trƣờng Tam Thanh_Phú Thọ bạn bè đồng nghiệp tận tình giúp đỡ tơi suốt trình học tập nhƣ thời gian thực khoá luận tốt nghiệp Hà Tây, ngày 09 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực Hoàng Danh Kỳ 65 MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tình hình sản xuất phƣơng hƣớng nhiệm vụ phát triển Lâm nghiệp năm tới 1.2 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh máy kéo bánh sản xuất Lâm nghiệp 1.3 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy khoan hố trồng sản xuất Lâm nghiệp 1.3.1 Phƣơng pháp làm đất toàn diện 1.3.2 Phƣơng pháp làm đất cục 1.3.3 Tổng quan máy khoan hố trồng Chƣơng 13 ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 13 2.1 Giới thiệu máy kéo Shibaura-300A 13 2.2 Một số thông số hệ thống truyền lực máy kéo Shibaura-3000A 14 2.3 Giới thiệu liên hợp máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura3000A 15 2.3 Những vấn đề tồn máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A 20 2.4 Đề xuất phƣơng án lựa chọn thiết kế cải tiến máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A 20 2.4.1 Phƣơng án 20 2.4.2 Phƣơng án 23 2.5 Tiêu chí để lựa chọn 26 2.6 Lựa chọn phƣơng án thiết kế 26 Chƣơng 27 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 27 66 3.3 Lựa chọn nguyên lý làm việc kết cấu máy khoan hố trồng 27 3.3.1 Lựa chọn dạng lƣỡi cắt 27 3.4.2 Các thơng số động học động lực học lƣỡi khoan 31 3.4.2.1 Vận tốc quay trục khoan 31 3.4.2.2 Mô men cản lực dọc trục trục khoan 31 3.2.3 Xác định công suất cần thiết trục mũi khoan 35 3.3 Tính tốn hệ thống dẫn động thuỷ lực cho máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A 36 3.3.1 Lựa chọn sơ đồ thuỷ lực cho máy khoan hố trồng 36 3.3.2 Tính tốn thiết bị hệ thống thuỷ lực 38 3.3.2.1 Tính tốn chọn mơ tơ thuỷ lực 38 3.3.2.2 Chọn bơm thuỷ lực: 40 3.3.2.3 Tính tốn mặt cắt ống dẫn 40 3.3.2.4 Tính tốn chọn van phân phối: 41 3.3.2.5 Tính tốn chọn van an tồn 42 3.3.3 Tính tốn tổn thất thuỷ lực hệ truyến động thuỷ lực lắp máy khoan hố trồng 43 3.3.3.1 Tổn thất theo chiều dài đƣờng ống 43 3.3.3.2 Tính tốn tổn thất áp suất cục 44 3.3.3.3 Xây dựng phƣơng trình đặc tính hệ thống truyền động thuỷ lực thể tích 45 3.4 Tính tốn cấu nâng hạ mũi khoan 47 3.4.1 Tính tốn sức bền cho tay địn nâng hạ mũi khoan 47 3.4.2 Quan hệ động học cấu nâng hạ mũi khoan 50 3.5 Thiết kế khung 51 Chƣơng 54 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ SỬ DỤNG LIÊN HỢP MÁY 54 4.1 Tính ổn định liên hợp máy 54 4.1.1 Tính ổn định dọc tĩnh 55 67 4.1.2 Tính ổn định dọc động: 57 4.1.3 Tính tốn ổn định ngang 58 4.2 Hƣớng dẫn sử dụng 58 4.2.1 Công nghệ sử dụng 58 4.2.2 Những quy định an toàn lao động 59 4.3 Xác định số tiêu liên hợp máy 60 4.3.1 Năng suất khoan hố 60 4.3.2 Sơ hạch toán giá thành 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 68 PHỤ LỤC 69 ... thiệu liên hợp máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura- 3000A Hình 2.3: Máy khoan hố trồng lắp saumáy kéo Shibaura- 3000A Đặc điểm kỹ thuật máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura3 000A: 15 -... máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura- 3000A đƣa máy vào phục vụ sản xuất, thực đề tài: ? ?Thiết kế cải tiến mày khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura3 000A” Mục tiêu đề tài là: Thiết kế cải. .. phƣơng án lựa chọn thiết kế cải tiến máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura- 3000A 2.4.1 Phƣơng án Máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura- 3000A thể hình 2.7 20 21 - Mũi khoan; 2- Bộ truyền