Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu của xích cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại kon tum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ VĂN CUÔNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KON TUM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ VĂN CUÔNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS DƯƠNG VĂN TÀI NĂM 2013 MỞ ĐẦU Rừng nguồn tài nguyên quý giá người, rừng cung cấp nguyên liệu cho sản xuất kinh tế quốc dân, rừng nguồn sinh thủy cho sông suối, hồ thủy điện chống lại hiệu ứng nhà kính, hạn chế biến đổi khí hậu tồn cầu Ngồi rừng cịn có chức phục vụ du lịch sinh thái, văn hóa danh lam thắng cảnh địa phương quốc gia Hiện Việt nam có diện tích rừng là: 13.258.843 ha, rừng tự nhiên là: 10.339.305 ha, rừng trồng : 2.919.538 độ che phủ trung bình tồn quốc 39.1% Rừng Việt Nam đa dạng hệ thực vật hệ sinh thái đặc biệt rừng nguồn cung cấp khối lượng gỗ lớn cho kinh tế quốc dân, theo số liệu điều tra năm 2010 rừng tự nhiên Việt Nam có trữ lượng gỗ khoảng tỷ m Hiện hàng năm Việt Nam khai thác chọn khoảng 200.000m gỗ từ rừng tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế Trong khối lượng gỗ khai thác rừng rừng tự nhiên khu vực Tây Nguyên chiến 50% Theo chiến lược phát triển ngành Lâm nghiệp đến năm 2020 khối lượng gỗ khai thác từ rừng tự nhiên hàng năm khoảng triệu m Tỉnh Kon Tum khu vực tập trung diện tích rừng tự nhiên lớn, với trữ lượng cao, nhiều loại gỗ quí Hàng năm tỉnh phủ Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn cho phép khai thác khoảng 10.000 m gỗ từ rừng tự nhiên theo hướng bền vững Hiện công nghệ khai thác chọn gỗ từ rừng tự nhiên theo hướng bền vững số địa phương áp dụng giới hóa từ suất tăng lên, giảm cơng lao động, bước đầu cho hiệu cao Trong trình áp dụng giới hóa vào khai thác gỗ việc sử dụng cưa xăng để chặt hạ, cắt khúc, cắt phổ biến hiệu cao Tuy nhiên, việc sử dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ rừng tự nhiên số hạn chế suất thấp, tuổi thọ cưa thấp, cưa bị q tải, xích cưa nhanh mịn, rung động cưa tác dụng lên người sử dụng lớn, nguyên nhân gỗ rừng tự nhiên có đường kính lớn, nhiều loại gỗ có lý tính cứng, gỗ nhiều bạch vè Để áp dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cần thiết phải có nghiên cứu thơng số tối ưu xích cưa để giảm lực cắt, giảm rung động từ tăng suất tăng tuổi thọ cưa, có sử dụng thiết bị có hiệu kinh tế cao Với lý trình bày chọn thực đề tài: “Nghiên cứu xác định số thông sốtối ưu của xích cưa xăng đểchăṭ g ̣ ỗ rừng tự nhiên Kon Tum” Bố cục, nội dung đề tài cụ thể sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Mục tiêu, đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 3: Cơ sở lý thuyết trình cắt ngang gỗ rừng tự nhiên xích cưa Chương 4: Xác định số thơng số kỹ thuật xích cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Kết luận kiến nghị Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát rừng rừng tự nhiên tỉnh Kon Tum 1.1.1 Điều kiêṇ tư ̣nhiên Vi ̣tríđiạ lý: Kon Tum làtinhh̉ miền núi vùng cao, biên giới, nằm ởphiá bắc Tây 0 Nguyên toa ̣ đô ̣ điạ lýtừ 107 20'15" đến 108 32'30" kinh đô ̣ đông vàtừ 0 13 55'10" đến 15 27'15" vi đ ̃ ô b ̣ ắc Kon Tum códiêṇ tichh́ tư ̣nhiên 9.676,5 km , chiếm 3,1% diêṇ tichh́ toàn quốc, phiá bắc giáp tinhh̉ Quảng Nam (chiều dài ranh giới 142 km); phiá nam giáp tỉnh Gia Lai (203 km), phiah́ đông giáp Quảng Ngaĩ (74 km), phia h́ tây giáp hai nước Lào Campuchia (cóchung đường biên giới dài 280,7 km) Điạ hinh::̀ phần lớn tinhh̉ Kon Tum nằm ởphía tây dãy Trường Sơn, điạ hình thấp dần từ bắc xuống nam vàtừ đông sang tây Điạ hinh:̀ tinhh̉ Kon Tum kháđa dang: ̣ đồi núi, cao nguyên vàvùng trũng xen ke n ̃ hau Trong đó: 1) Điạ hinh:̀ đồi, núi: chiếm khoảng 2/5 diêṇ tichh́ toàn tinh,h̉ bao gồm đồi núi liền dải cóđơ ̣dốc 150 trởlên Các núi ởKon Tum cấu taọ đábiến chất cổnên códang ̣ khối khối Ngoc ̣ Linh (cóđinhh̉ Ngoc ̣ Linh cao 2.598 m) nơi bắt nguồn nhiều sông chảy vềQuảng Nam, ĐàNẵng sông Thu Bồn vàsông Vu Gia; chảy vềQuảng Ngaĩ sông TràKhúc Điạ hình núi cao liền dải phân bốchủyếu ởphía bắc - tây bắc chaỵ sang phiá đông tinhh̉ Kon Tum Ngồi ra, Kon Tum cịn cómơṭsốngoṇ núi như: ngoṇ Bon San (1.939 m); ngoṇ Ngoc ̣ Kring (2.066 m) Măṭđiạ hình bi ̣ phân cắt hiểm trở, taọ thành thung lũng hẹp, khe, suối Điạ hinh:̀ đồi tâp ̣ trung chủyếu ởhuyêṇ Sa Thầy códang ̣ nghiêng vềphiá tây vàthấp dần vềphiá tây nam, xen vùng đồi làdãy núi Chưmomray 2) Điạ hinh:̀ thung lũng: nằm doc ̣ theo sơng Pơ Kơ vềphiá nam tinh,h̉ có dang ̣ lòng máng thấp dần vềphiá nam, theo thung lũng cónhững đồi lươṇ sóng Đăk Uy, Đăk Hàvàcónhiều chỗbềmăṭbằng phẳng vùng thành phố Kon Tum Thung lũng Sa Thầy đươc ̣ hinh:̀ thành dãy núi kéo dài vềphiá đông chạy doc ̣ biên giới ViêṭNam - Campuchia 3) Điạ hinh:̀ cao nguyên: tinhh̉ Kon Tum cócao nguyên Konplong nằm daỹ An Khê vàdãy Ngoc ̣ Linh cóđơ ̣ cao 1.100 - 1.300 m, làcao nguyên nhỏ, chaỵ theo hướng tây bắc - đơng nam Khíhâu: ̣ Kon Tum thc ̣ vùng khíhâụ nhiêṭđới giómùa cao ngun Nhiêṭ ̣trung bin:̀ h năm dao đông ̣ khoảng 22 - 23 C, biên đô ̣nhiêṭđô d ̣ ao đông ̣ ngày - C Kon Tum có2 mùa rõrêt: ̣ mùa mưa chủyếu tháng đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng năm sau Hàng năm, lượng mưa trung binh:̀ khoảng 2.121 mm, lương ̣ mưa năm cao 2.260 mm, năm thấp 1.234 mm, tháng cólương ̣ mưa cao làtháng Mùa khơ, gióchủyếu theo hướng đơng bắc; mùa mưa, gió chủ yếu theo hướng tây nam Đô ẩ ̣ m trung binh:̀ hàng năm dao đông ̣ khoảng 78 - 87% Đô ẩ ̣ m khơng khítháng cao tháng - (khoảng 90%), tháng thấp làtháng (khoảng 66%) 1.1.2 Rừng vàtài nguyên rừng: a) Rừng: đến năm 2011, diêṇ tichh́ đất lâm nghiêp ̣ Kon Tum là660.341 ha, chiếm 68,14% diêṇ tichh́ tư n ̣ hiên Kon Tum cócác kiểu rừng chinhh́ sau: Rừng kim nhiêṭđới hỗn hơp ̣ vàlárông: ̣ làkiểu rừng điển hinh:̀ rừng tinhh̉ Kon Tum, phân bốchủyếu đô c ̣ ao 500 m, cóởhầu hết huyên, ̣ thi ̣ tinhh̉ - Rừng lárộng nhiêṭ đới: có hầu hết tinhh̉ vàthường phân bố ven sông Rừng thưa khô ho ̣dầu (rừng khôp): ̣ phân bố chủ yếu huyêṇ Ngoc ̣ Hồi, huyêṇ Đăk Glei (doc ̣ theo biên giới ViêṭNam, Lào, Campuchia) b) 300 Tài nguyên rừng: Thưc ̣ vât: ̣ theo kết quảđiều tra bước đầu, tinhh̉ Kon Tum cókhoảng lồi, thc ̣ 180 chi và75 ho t ̣ hưc ̣ vâṭcóhoa Cây haṭtrần có12 lồi, chi, ho; ̣cây haṭkiń có305 lồi, 175 chi, 71 ho; ̣cây mơṭlámầm có20 lồi, 19 chi, ho; ̣ lácómầm 285 lồi, 156 chi, 65 ho ̣Trong đó, ho n ̣ hiều làho đ ̣ âu, ̣ ho ̣ dầu, ho ̣long nao, ̃ ho t ̣ hầu dầu, ho t ̣ rinh nữ, ho đ ̣ lôṇ hôt, ̣ ho ̣xoan vàho t ̣ rám Nhiǹ chung, thảm thưc ̣ vâṭởKon Tum đa dang, ̣ thểhiêṇ nhiều loaịrừng khác cảnh chung đới rừng nhiêṭđới giómùa, có3 đai cao, thấp khác nhau: 600 m trở xuống, 600 - 1.600 m vàtrên 1.600 m Hiêṇ nay, trôị vẫn làrừng râm, ̣ rừng râṃ cóquần hơp ̣ chủđaọ làthơng hai lá, dẻ, re, pơmu, đỗquyên, chua, ởđô c ̣ ao 1.500 - 1.800 m chủyếu làthông ba lá, chua, dẻ, re, kháo, chec, ̣ Nhắc đến nguồn lơị rừng ởKon Tum phải kểđến vùng núi Ngoc ̣ Linh với dươc ̣ liêụ quýnhư sâm Ngoc ̣ Linh, đẳng sâm, hàthủ ô vàquế Trong năm gần đây, diêṇ tichh́ rừng Kon Tum bi ̣thu hep ̣ chiến tranh, khai thác gỗ lâụ vàcác sản phẩm khác rừng Nhưng nhiǹ chung, Kon Tum vẫn làtỉnh có nhiều rừng gỗqvàcógiátri kinḥ tếcao 1.2.Tổng quan tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên tỉnh Kon Tum 1.2.1 Tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên Kon Tum Hiện việc khai thác gỗ rừng tự nhiên tỉnh Kon Tum giao cho Công Ty lâm nghiệp Đắc Tô thực hiện, theo kế hoạch Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn Ủy ban nhân dân tỉnh phê duyệt, hàng năm Công ty Lâm nghiệp Đắc Tô phép khai thác chọn gỗ rừng tự nhiên khối lượng 8.000m , theo tiêu chí bền vững Để cấp phép khai thác, công ty tổ chức GTZ giúp đỡ, tập huấn từ năm 2007 đến 2011, gỗ công ty khai thác tổ chức lâm nghiệp giới cấp chứng nhận "Gỗ có kiểm sốt" Hiện cơng ty thực qui trình cơng nghệ khai thác Bộ Nông nghiệp tổ chức lâm nghiệp giới ban hành nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường sinh thái, tăng suất giảm giá thành khai thác, lấy hiệu kinh tế việc khai thác rừng để phát triển kinh tế xã hội địa phương nơi có khu khai thác Đặc điểm trình khai thác gỗ rừng tự nhiên cơng ty lâm nghiệp Đắc Tô khai thác chọn, gỗ có đường kính >60cm, mhóm gỗ từ nhóm đếm nhóm 6, cường độ khai thác 20-25%, độ dốc khu vực khai thác 20- 25 độ, [1] 1.1.2 Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên Đắc Tô Kon Tum Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên Đắc Tô Kon Tum chủ yếu giới xuất cao, song chi phí sản xuất cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tái sinh rừng sau khai thác Công nghệ khai thác rừng tự nhiên thể theo sơ đồ sau: Rừng tự nhiên đủ điều kiện khai thác Vận chuyển gỗ nơi tiêu thụ Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ khai thác gỗ công ty lâm nghiệp Đắc Tô a) Rừng tự nhiên đủ điều kiện khai thác Việc khai thác gỗ rừng tự nhiên tiến hành khu rừng đủ điều kiện khai thác bao gồm: gỗ đến đếm tuổi thành thục công nghệ, trữ lượng đủ lớn, lồi gỗ khơng thuộc loại q hiến cần bảo tồn, khu vực khai thác nằm diện tích phê duyệt phương án điều chế rừng Cơng ty lâm nghiệp Đắc Tơ có khoảng 17.000 rừng tự nhiên phê duyệt phương án quản lý rừng bền vững, diện tích đủ điều kiện để thiết kế khai thác chọn theo hướng bền vững b) Khâu chuẩn bị khai thác Trước tiến hành khai thác khu tài rừng tự nhiên cần tiến hành thiết kế cấp có thẩm quyền phê duyệt, nội dung thiết kế bao gồm: - Điều tra mật độ cây, đường kính, chiều cao, lồi cây, địa hình khu khai thác khai Xác định trữ lượng đứng, cường độ khai thác, khối lượng gỗ cần thác - Thiết kế kho gỗ I bãi bốc gỗ, đường vận xuất, vận chuyển cơng trình phục vụ khu khai thác Thi cơng đường vận xuất, vận chuyển cơng trình phục vụ khai thác b) Khâu chặt hạ cây, cắt Khâu chặt hạ khâu quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng gỗ tái sinh rừng sau khai thác Chặt hạ qui trình kỹ thuật, góp phần thúc đẩy tái sinh rừng thuận lợi cho trình vận xuất Hiện việc chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu sử dụng cưa xăng, ưu điểm dụng cụ chặt hạ cưa xăng là: - Dễ sử dụng, suất cao, phù hợp địa hình - Vốn đầu tư thấp, sẵn có địa phương Nhược điểm cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên công ty lâm nghiệp Đắc Tô là: - Tuổi thọ cưa thấp, chi phí sản xuất cao, hiệu kinh tế thấp Chiều cao gốc chặt lớn không đảm bảo yêu cầu qui phạm khai thác gây lãng phí gỗ, nguyên nhân gỗ rừng tự nhiên đường kính gốc lớn, gỗ có nhiều bạch vè, lý tính phần gỗ gần sát đất lớn cắt phần gỗ khó khăn - Xích cưa nhanh bị cùn, tuổi thọ cưa thấp, nguyên nhân lý tính gỗ lớn khơng phù hợp với góc cắt xích cưa, dẫn đến lực cắt lớn, gây tượng tải cho động cơ, dẫn đến tuổi thọ động thấp Tóm lại: Dụng cụ chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Kon Tum chủ yếu cưa xăng cho suất, chất lượng hiệu kinh tế, thiết bị chặt hạ phù hợp Tuy nhiên chặt hạ cưa xăng số tồn cắt phải phần gỗ gốc có bạnh vè, gỗ cứng khó khăn máy khơng đủ cơng suất, dẫn đến chiều cao gốc chặt lớn, tuổi thọ xích cưa giảm, để khắc phục tồn cần phải nghiên cứu lựa chọn loại cưa có cơng suất phù hợp c) Khâu vận xuất, cắt khúc Phương thức vận xuất gỗ rừng tự nhiên Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu sử dụng máy kéo vận xuất Hiện Công ty sử dụng máy kéo vận xuất Komatsu dạng bánh xích, máy kéo vận xuất sử dụng tời kéo gỗ dài từ rừng bãi bốc gỗ tạm thời Loại máy kéo vận xuất cho suất cao, kéo gỗ lớn, nhiện tồn lớn loại thiết bị ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái, gây xói mịn đất Gỗ sau kéo bãi bốc gỗ tạm thời gỗ dài tiến hành cắt khúc để thuận lới cho trình vận chuyển d) Khâu bốc xếp vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời kho gỗ I Đặc điểm trình bốc xếp vận chuyển gỗ từ kho gỗ I đến bãi bốc gỗ tạm thời gỗ có chiều dài đường kính lớn, đường vận chuyển khó khăn, chủ yếu đường vận chuyển mở đỉnh dông để giảm thiểu khối lượng đào đắp, giảm thiểu 69 Hình 4.9: Quá trình thí nghiệm trung tâm thí nghiệm khoa Cơ điện b) Kết thí nghiệm theo ma trận lập Kết thí nghiệm ghi phần phục lục 5, sử dụng phần mềm chương trình xử lý số liệu thực nghiệm, sau tính tốn kết sau: * Hàm chi phí lượng riêng -Mơ hình hồi qui: Nr = 179,9 - 2,66X1 + 5,64 - Kiểm tra tính đồng phương sai: Giá trị ch̉n Kokhren tính theo cơng thức (4.10) G tt = 0.072, với m = 27; n-1 = 2; =0,05, tra bảng VIII 13 , ta tiêu chuẩn Kokhren : G b = 0,264 So sánh với giá trị tính tốn ta Gtt = 0.072 < Gb = 0,264, phương sai thí nghiệm đồng -Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số mô hình tốn: Theo tiêu ch̉n Student, hệ số mơ hình (4.19) có ảnh hưởng đáng kể đến đại lượng nghiên cứu thoả mãn điều kiện: tijtb ij = 0,4 đây: tb - hệ số tra bảng theo bậc tự độ tin cậy thí nghiệm 70 tij - hệ số tính ứng với hệ số bij mơ hình hồi qui, giá trị tính tốn tiêu ch̉n Student cho hệ số sau: t00 = 15; t10 =- 0,38; t11 = 0,44; t20 = 0,1; t21 = 0,84; t22 = 0,71 Giá trị tiêu chuẩn Student tra bảng ( tb) tra bảng tài liệu 13 , với mức độ tin cậy thí nghiệm 0,95, số bậc tự Kb =54 ta tìm tb =1,68 So với giá trị tính tốn ta thấy hệ số b10; b1.1; b2.0; b2.1; b2.2 không thoả mãn tiêu chuẩn Student (4.20) theo 13 , không bỏ hệ số để nhằm mục đích tìm giá trị tối ưu phần sau - Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Giá trị tiêu ch̉n Fisher tính theo cơng thức (4.13): Ftt = 0,63, giá trị tiêu chuẩn Fisher tra bảng tài liệu [13], với bậc tư = 12; = 54; =0,05 tìm đựơc Fb = 7,21, so sánh với giá trị tính tốn Ftt < Fb, mơ hình (4.19) coi tương thích - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R ) xác định theo công thức (4.14), sau tính tốn R = 0,827, mơ hình coi hữu ích sử dụng * Hàm gia tốc rung - Mơ hình hồi qui: a = 4,339 + 0,54X1 + 1,68 - Kiểm tra tính đồng phương sai: Giá trị chuẩn Kokhren tính theo công thức (4.10) G tt = 0.092, với m = 27; n-1 = 2; =0,05, tra bảng VIII 13 , ta tiêu chuẩn Kokhren : G b = 0,264 So sánh với giá trị tính tốn ta Gtt = 0.092 < Gb = 0,264, phương sai thí nghiệm đồng -Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số mơ hình tốn: t00 = 25; t10 4,7; t11 = 9; t20 = 7; t21 = 0,45; t22 = 4,5 Giá trị tiêu chuẩn Student tra bảng ( tb) tra bảng tài liệu 13 , với mức độ tin cậy thí nghiệm 0,95, số bậc tự Kb =54 ta tìm tb =1,68 So với giá trị tính tốn ta thấy hệ số b 21 không thoả mãn tiêu chuẩn Student (4.20) theo 13 , không bỏ hệ số để nhằm mục đích tìm giá trị tối ưu phần sau - Kiểm tra tính tương thích mơ hình: 71 Giá trị tiêu ch̉n Fisher tính theo cơng thức (4.13): F tt = 5,7, giá trị tiêu chuẩn Fisher tra bảng tài liệu [13], với bậc tư = 12; = 54; =0,05 tìm đựơc Fb = 7,21, so sánh với giá trị tính tốn Ftt < Fb, mơ hình (4.21) coi tương thích - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R ) xác định theo cơng thức (4.14), sau tính tốn R = 0,859, mơ hình coi hữu ích sử dụng c) Chuyển phương trình hồi qui dạng thực Mơ hình (4.18) phương trình hồi qui dạng mã, để chuyển phương trình dạng thực thay giá trị X1; X2 biến ; ; , theo công thức sau: X xi xio i đây: (4 22) xi X1 - Giá trị thực biến Xi Xio - Giá trị thực biến Xi mức “ ” xi - số gia biến Xi Từ (4.22) ta có: X1 =0,1 -5; X2 =0,1 -3 Thay giá trị X1; X2; vào (4.19) (4.21) sau tính tốn phương hồi qui dạng thực: Nr =213,9 - 2,77 + 0,011 + 3,51 + 0,083 + 0,117 2 a = 49,79 - 1,64 + 0,016 + 0,28 + 0,00065 + 0,085 4.7 Xác định giá trị tối ưu tham số ảnh hưởng 4.7.1 Lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu Việc xác định giá trị để hàm mục tiêu (4.23) (4.24) đạt cực tiểu, sử dụng phương pháp lập hàm tổng quát Sau xác định hàm mục tiêu, hàm mục tiêu có thứ ngun khác nhau, tính chất cực trị giống (đều cực tiểu) Chúng sử dụng phương pháp tìm lời giải tối ưu tổng quát có mặt nhiều hàm mục tiêu [5], nội dung phương pháp tóm tắt sau: - Xác định giá trị cực đại hàm mục tiêu: Nrmin; amin - Lập hàm tỷ lệ tối ưu: 72 - Lập hàm tỷ lệ tối ưu tổng quát: = 1+ - Xác định giá trị để tối ưu hàm tổng quát đạt giá trị cực tiểu - Thay giá trị vào hàm tỷ lệ tối ưu 1; - Nếu 1+ = giá trị giá trị cực trị cần tìm - Thay vào hàm Nr a tìm giá trị tối ưu hàm mục tiêu - Nếu 1+ 2min cần tính tốn lại 4.7.2 Xác định giá trị tối ưu xích cưa chặt hạ gỗ rừng tự nhiên - Lập hàm tỷ lệ tối ưu 1= 0.78-0.0102 +0.00004 +0.013 +0.0003+0.00043 2= 5,52-0.182 +0.00177 +0.031 +0.000072+0.0094 2 - Lập hàm tối ưu tổng quát = 6,3- 0.1922 +0.00181 +0.044 +0.000372 +0.00983 - Khảo sát hàm tối ưu tổng quát (4.29) Lấy đạo hàm riêng phương trình (4.29) theo biến , hệ phương trình, giả hệ phương trình ta = 45,1 ; = 26,1 0 Thay giá trị = 45,2 = 26,7 vào phương trình (4.29) ta thấy phương trình đạt cực tiểu 0 Thay giá trị = 45,2 = 26,7 vào phương trình 1và phương trình ta có 1+ 2= bên , giá trị = 45,2 = 26,7 tối ưu hàm mục tiêu Như góc cắt cạnh cắt đáy = 45,2 góc mài cạnh cắt =26,7 xích cưa xăng cho chi phí lượng riêng nhỏ gia tốc rung thấp nhất, giá trị thơng số tối ưu xích cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Xác định công suất động cưa xăng dùng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Để xác định công suất động theo công thức (3.59) ta xác định thành phần công thức (3.59) sau: - L chiều dài cưa = 80cm;là hệ số ma sát xích cưa với cưa = đẩy 0,05; Kđ=1,2; chiều dầy phoi h =0,75; bề rộng mạch cưa B= 0,8cm; tốc độ 73 U=0,1m/s; tốc độ xích cưa V=20m/s; trọng lượng m xích g=5N/m; q=20N; hệ số ma sát gỗ xích cưa f =0,08; - Hệ số cản cắt riêng tham khảo tài liệu lấy hệ số cản cắt gỗ nhóm II cắt ngang gỗ cịn tươi K=32673037 N/m - n - số cắt cùng tham gia vào q trình cắt (4.25) n Trong đó: D- đường kính lớn gỗ cần chặt hạ, đối gỗ rừng tự nhiên đường kính gỗ D = 90 cm tr- bước cắt: khoảng cách hai cắt tr= 3cm Thay số vào công thức (4.25) xác định số cùng tham gia cắt n =30 Thay giá trị xác định vào công thức (3.59) ta xác định công suất cần thiết để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên là: 0,05.(5.800 20.200).20 0.08.80.20 = 4,56kw Ndc= Từ kết tính cơng suất ta có số nhận xét sau: - Công suất động dùng cắt ngang gỗ rừng tự nhiên lớn nhiều so với cưa cắt gỗ rừng trồng - Kết tính tốn sở lựa chọn loại cưa phù hợp chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Thực nghiệm xích cưa nghiên cứu tối ưu Sau xác định số thông số tối ưu xích cưa xăng, chúng tơi tiến dũa xích cưa theo thơng số tối ưu, sau tiến hành thí nghiệm lại xích cưa dũa theo thơng số tối ưu Chúng tơi đo chi phí lượng riêng gia tốc rung kết thí nghiệm sau xử lý ghi bảng 4.4 Để so sách xích cưa nghiên cứu với xích cưa sử dụng, chúng tơi tiến hành thí nghiệm xích cưa sử dụng với thông số theo nhà chế tạo, kết thí nghiệm sau xử ký nghị bảng 4.4 74 Bảng 4.4 Bảng so sánh kết khảo nghiệm xích cưa tối ưu với xích sử dụng sở sản xuất TT Chỉ tiêu đánh giá so sánh Chi phí lượng riêng Gia tốc rung Nhận xét: Từ kết thu bảng 4.4, có nhận xét sau: - Chi phí lượng riêng xích cưa dũa theo thơng số tối ưu nhỏ xích sử dụng Gia tốc rung xích dũa theo thơng số tối ưu nhỏ xích sử dụng Kết luận chương Từ kết nghiên cứu số thông số kỹ thuật cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên đến kết luận sau: Đã xây dựng mơ hình hồi qui thực nghiệm đa yếu tố hàm mục tiêu với tham số ảnh hưởng dạng mã: (4.19); (4.21) dạng thực (4.23); (4.24) áp dụng phương pháp giả tốn tối ưu xác định thơng số tối ưu 0 cắt xích cưa xăng là: = 45,2 ; ; =26,7 ; với thông số tối ưu cho chi phí lượng riêng gia tốc rung nhỏ Đã tính tốn công suất động cưa xăng N dc = 4,56 kw sử dụng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên với xích cưa có dạng cắt vạn với thông số tối ưu xác định phần trên, kết dùng làm sở cho việc tính tốn thiết kế, lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau nghiên cứu xong đề tài, chúng tơi có rút số lết luận sau: Đề tài tiến hành nghiên cứu tính chất vật lý, học gỗ Cóc đá loại gỗ khai thác chủ yếu khu khai thác thuộc công ty lâm nghiệp Đắc Tô, Kon Tum, kết nghiên cứu thu cho thấy gỗ Cóc đá có khối lượng thể tích, lý tính tương đương với gỗ nhóm II, với tính chất lý làm cho việc gia cơng cắt ngang gỗ khó khăn, phần gỗ sát gốc soắn thớ nên q trình chặt hạ khó khăn, lực cản lớn Ứng dụng nguyên lý cắt gọt gỗ, đề tài xây dựng mơ hình lực tác dụng lên cắt xích cưa xăng, thiết lập cơng thức tính lực cắt lực đẩy lưỡi cắt theo công thức (3.48) (3.49), phân tích yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt cắt ngang gỗ rừng tự nhiên xích cưa Bằng nghiên cứu thực nghiệm đề tài xác định hàm tương quan thông số ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng gia tốc rung dạng mã (4.19); (4.21) dạng thực (4.23); (4.24) đề tài xác định thơng số tối ưu cắt xích cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Đắc Tô, Kon Tum là: = 0 45,2 ; ; =26,7 ; với thơng số tối ưu cho chi phí lượng riêng gia tốc rung nhỏ Đề tài thiết lập cơng thức tính cơng suất cần thiết động cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên (3.59), tính tốn cơng suất cần thiết động N=4,56kw Đề tài tiến hành so sách xích cưa nghiên cứu tối ưu với xích cưa sử dụng, kết so sách cho thấy xích cưa nghiên cứu tối ưu cho chi phí lượng riêng gia tốc rung nhỏ xích cưa sử dụng Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu có hạn, để đề tài hoàn thiện cần tiếp tục nghiên cứu số nội dung sau: Cần tiến hành khảo nghiệm xích cưa xăng nghiên cứu vào thực tế sản xuất để đánh giá hiệu kinh tế xích cưa với loại cưa sử dụng Cần phải thử nghiệm thông số tối ưu nghiên cứu với loại xích khác nhau, để từ chọn loại xích phù hợp để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Công ty lâm nghiệp Đắc Tô, Kon Tum 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Bộ môn công nghệ chế biến gỗ (1976), Giáo trình gỗ, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 2.Vũ Khắc Bẩy (2000), Toán kỹ thuật, Bài giảng cho cao học CGHLN KTG, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Nguyễn Văn Bỉ (1987), "Phương pháp lập giải tốn tối ưu cơng nghiệp rừng", Thông tin khoa học kỹ thuật Đại học Lâm nghiệp Nguyễn Văn Bỉ (1996)," Một số phương pháp tuyển chọn máy móc thiết bị khai thác lâm sản giới hố nơng thơn miền núi", Thơng tin khoa học Lâm nghiệp tr 42 - 45, ĐHLN Nguyễn Văn Bỉ (1997), "Giải toán tối ưu đa mục tiêu công nghiệp rừng", Thông tin khoa học Lâm nghiệp tr 42 - 47, Trường Đại học Lâm nghiệp Lê Văn Bình ( 2011), Nghiên cứu thơng số tối ưu xích cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tràm, Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Lâm nghiệp Trần Chí Đức (1981), Thống kê tốn học, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội Phạm Thượng Hàn (1994), Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý, tập I Nxb Giáo dục Đặng Thế Huy (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học khí Nơng nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 10 Lê công Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên cứu thực nghiệm, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 11 Dỗn Tư Huệ (1996) Khoa học gỗ, (bản Trung văn), Nxb Lâm nghiệp Trung Quốc, Bắc Kinh 12 Ngô Kim Khôi (1998), Thống kê tốn học Lâm nghiệp, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 13 Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật Nông nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 14 Trịnh Hữu Lập, Nguyễn Kim, Ma Chương Thọ, Trần Mỹ Thắng, Lương Văn Tiến, Trịnh Hữu Trọng, Ngô Thế Tường (1992), Khai thác vận chuyển lâm sản, Trường Đại học Lâm nghiệp 15 Hoàng Nguyên (1980), Máy thiết bị gia công gỗ, tập I, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 16 Dương Văn Tài (2005), Nghiên cứu cưa xăng để chặt hạ số loại tre có thân mọc cụm miền Bắc Việt Nam, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Viện khoa học Lâm nghiệp, Hà Nội 17 Dương Văn Tài (2000), Nghiên cứu tuyển chọn số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng Việt Nam, Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật trường Đại học Lâm nghiệp 18 Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 77 19 Trịnh Hữu Trọng, Nguyễn Kim, Ngô Văn Chỉnh, Trần Mỹ Thắng, Nguyễn Văn Quân, Dương Văn Tài (2001), Khai thác lâm sản, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 20 Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi (1996), Xử lý thống kê kết nghiên cứu thực nghiệm máy vi tính, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 21 Uxpenxki B.A (1967), Cưa xích khai thác gỗ (bản tiếng Nga), Nxb Lâm nghiệp Matxcơva Tiếng Anh 22 Athanassiadis - D; Lidestav - G; Wasterlund - I (1996), Fuel, hydraulic oil and lubricant consumption in Swedish mechanized harvesting operations, Journal - of - Forest - Engineering, Sweden 23 Bassili A.V.(UNIDO) and W.Gwyn Davies (1990), A Workshop on Design and Manufacture of Bamboo and Rattan Furniture, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Kuala Lumpur 24 Cunha - IA - da; Yamashita - Ry; Correa - IM; Maziero - JVG; Maciel (1998), Evaluation of noise and vibration and noise emitted by a chainsaw preliminary results, Bragantia, Brazil 25 Cultivation and Integrated Utilization on Bamboo in China (2000), China National Bamboo Research Center, Hangzhou, P.R.China 26 Dransfild S and E.A Widjaja (1995), Plant Resources of South East Asia N 7; Bamboos, Backhuys Publishers - Leiden 27 Goglia - V (1996), Parameters influencing the vibration level of a portable chainsaw, Sumarski - List, Zagret Croatia 28 FAO (1990), Case study on Integrated small-scale forest harvesting and wood processing operations, Rome 29 FAO (1988), Report of theFAO/Finland Training Course on appropriate forest operations held at Los Banao, Philippine 11/1987, FAO, Rome 30 FAO(1998),The proceedings of the seminar on small-scale logging operation and machine held at Gapenberg 6/1987, Rome 31 Finland- a country of forests (1994), Finnish Forestry Association, Helsinki 32 Hadler-NM (1998), Vibration white finger revisited, Journal- ofOccupational - Environmental - Medicine 33 He - WeiMin; Li - WenBin; Wang - DeMing (1998), Ergonomics in portable forestry machine (chainsaw) and its operation, Journal of Beijing Forestry University, Beijing 34 Kantola.M and K.Virtanen (1986), Handbook on appropriate Technology for forestry operations in developing countries, Part I, Helsinki 35 Kantola M, and P Harvestela (1991), Handbook on appropriate Technology forforestry operations in developing countries, Part II, Helsinki 36 Kiviaa E (1950), Cutting Force in WWoodworking, Publication 18, The State Institute for Technical Research, Helsinki 78 37 Knepr-J (1999), Simultanecus research on the performance of motor trimmers and chain saws, Sumarski - List, Croatia 38 Lee - JoonWoo; Park - BumJin; Kim - JaeWon (1998), Work load of felling work using chain saw on a Japanese larch plantation site, Journal of Korean Forestry Society 39 Liu - Yishan; Zhang - Lan (1998), A study on chainsaw chain sprocket design and calculations, Seientia - Silvae - Sinicae, Heilongjiang 40 Machado-cc (1998), Mechanisation in forest operations in Brazil in caparison with Finland Finnish Forest Institute, Brazil 41 Pancel L (Ed.), (1993), Tropical Forestry Handbook, Volume 2, Spriger-Verlag Berlin Heidelberg, pp 1326-1423 42 Profitable Harvesting (1990), Finnish Foreign Trade Association, Helsinki 43 Sant-Anna-C-de-M, Souza-Ap-de, Braga-GM (1997), Evaluation of chainsaw operator job satisfaction, Revista-Arvore, Brazil 44 Suwala - M (1999), Efficiency and cost of harvesting in late thinning of Scots pine Stands, Prace Instytutu Badawczego Lesnictwa, Poland 45 Sullman-MJM (1998), The production of lumber using chainsaws in Guyana, World - Ecology, Guyana Tiếng Nga 46 Аляьeв в и (1997), Oптимизация произвоДствeнных процессов на лесозаготовках, Москва Леспром 47 Афанасbев П.с (1970), Kонсmрукций и расчеты ДepeBо обpaбamывaющeгo оборуДоваиия изДат Машиностроение, Mocквa 48 Бершадский.А.Л (1968), Pезание Древесины, Гослебумиздат, Mocквa 49 Бершадский.А.Л (1969), OБopyДoBаниe и инCтpyMeHT ДepeBообpaбоTки лecнaя пpoмышлeннocть, Mocквa 50 Ивaновский Е г, П В Василевская з M Лаyтнeр (1972), Новые исслеДования резания Древесины, лecнaя пpoмышлeннocть, Mocквa 51 Манжос.ф.М(1963), Деревоoбрабатываюшиe cтанки, Гослебумиздат, Mocквa 79 52 Момаeв Д в (1987),Механизация лесозагоmовок зарубежом, лесная пpoмышлeннocть, Mocквa 53 Миронов.Е.И (1990),Машины И оборуДование лесозаготовок, лесная пpoмышлeннocть, Mocквa 54 Пижурин А А (1984) ИсслеДование процессов Дерево-обработки, лесная пpoмышлeннocть, Mocквa 55 Tpyбe A.э,CаHeB B.и (1976), OCHOBы TeOpии и pаCчeTы ДePeBOOбPабаTыBающиX CTаHKOB, MашиH и ABTOMаTичeCKиX лecнaя пpoмышлeннocть, Mocквa лиHий, ... NGHIỆP HỒ VĂN CUÔNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI... công suất động cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên để phục vụ cho việc lựa chọn công suất cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên 2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm để xác định chi phí... nghiên cứu giá thành chặt hạ gỗ Ba Lan, kết cho thấy giá thành chặt hạ gỗ cưa xăng thấp chặt hạ máy chặt hạ liên hợp thủ cơng Cơng trình nghiên cứu: "Năng suất cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng số