Nghiên cứu động lực học quá trình khởi hành của liên hợp tời cáp cần treo gỗ lắp trên máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng trên dốc dọc

Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp PTNT trường đại học lâm nghiệp Đặng Thị Hà Nghiên cứu động lực học trình khởi hành liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng dốc dọc Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật Hà Nội 2008 Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp PTNT trường đại học lâm nghiệp Đặng Thị Hà Nghiên cứu động lực học trình khởi hành liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng dốc dọc Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá nông lâm nghiệp MÃ Số: 60 52 14 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học Ts Lê Văn Thái Hµ Néi – 2008 ĐẶT VẤN ĐỀ Nước ta vốn đất nước có tài nguyên rừng phong phú, đa dạng với nhiều loại cây, gỗ lâm sản có giá trị cao Từ lâu rừng gắn liền với sống hàng chục triệu người dân, đóng vai trị quan trọng nghiệp xây dựng bảo vệ Tổ Quốc Bước vào thời kỳ Cơng nghiệp hố - Hiện đại hố đất nước, vai trò rừng việc bảo vệ môi trường, cung cấp lâm sản cho kinh tế quốc dân, đáp ứng yêu cầu văn hoá thẩm mỹ người ngày tăng lên Do nhiều nguyên nhân khác thời tiết khí hậu, đất đai bị ô nhiễm, sức ép nhu cầu người tác động xấu đến rừng, làm cho rừng nước ta ngày suy giảm Nhận thức đắn hậu to lớn, nhiều mặt tàn phá rừng gây ra, tầm quan trọng rừng lĩnh vực: Kinh tế, xã hội, môi trường sinh thái, an ninh quốc phòng Đảng Nhà nước ta quan tâm, khuyến khích hỗ trợ nhiều dự án trồng rừng nhằm mục đích khơi phục phát triển rừng Đặc biệt kỳ họp thứ Quốc hội khóa X đưa nghị dự án trồng triệu rừng [21] Dự án trồng triệu rừng mở với quy mô rộng lớn nhằm gây trồng loại rừng rừng đặc dụng, rừng phòng hộ rừng sản xuất Thúc đẩy phát triển rừng xu tất yếu xã hội để góp phần trì sống trái đất để đáp ứng nhu cầu lâm sản cho xã hội ngày cao Vai trò rừng trồng ngày chiếm vị trí quan trọng việc đáp ứng nhu cầu gỗ cho kinh tế quốc dân Hiện nay, gỗ củi chủ yếu lấy từ rừng trồng Rừng trồng nhiều nơi khai thác với số lượng lớn để làm nguyên liệu giấy, làm gỗ trụ mỏ, làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ ngành kinh tế khác Đặc điểm rừng trồng phân tán, trữ lượng ít, đường xá nhỏ hẹp, địa hình dốc lớn không đồng đều, khai thác không đại trà (chặt đan xen vùng để đảm bảo môi trường bền vững), điều kiện áp dụng giới hoá cho khâu khai thác có khó khăn định Vì vậy, việc nghiên cứu, lựa chọn sử dụng loại máy móc, thiết bị phù hợp để vận xuất gỗ rừng trồng vấn đề cần thiết Trong năm gần nước ta, máy kéo cỡ nhỏ sử dụng phổ biến sản xuất nông lâm nghiệp, loại máy kéo MTZ-80, DFH-180, máy kéo Shibaura, máy kéo sen-12… Trên sở tận dụng nguồn động lực sẵn có sản xuất nơng lâm nghiệp nay, có nhiều đề tài nghiên cứu thiết kế thiết bị chuyên dùng, dùng nguồn động lực máy kéo cỡ nhỏ để vận chuyển, vận xuất gỗ rừng trồng - khâu công việc nặng nhọc nguy hiểm dây chuyền công nghệ khai thác gỗ Một số đề tài nghiên cứu thử nghiệm thành công thiết bị lâm nghiệp chuyên dùng liên hợp máy (LHM) có nguồn động lực máy kéo cỡ nhỏ với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ rừng trồng Do điều kiện làm việc LHM địa hình đất dốc không phẳng nên vận xuất gỗ LHM phải dừng dốc người điều khiển phải thực lại trình khởi hành, sang số địa hình dốc phổ biến Việc khởi hành LHM dốc dọc q trình phức tạp khó khăn quy trình sử dụng LHM di chuyển vận xuất gỗ Quá trình khởi hành trình chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động gây nên áp lực động đột ngột lên cấu LHM dẫn đến hư hỏng đột ngột giảm tuổi thọ chi tiết máy Q trình khởi hành LHM khơng phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật LHM cơng suất động cơ, tải trọng, q trình biến đổi lượng động đường truyền công suất… mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố khách quan độ dốc, hệ số bám, tính ổn định kỹ thao tác, vận hành người điều khiển Để hiểu rõ chất trình khởi hành LHM dốc dọc đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khởi hành, để có sở hồn thiện thêm mặt kết cấu chọn chế độ sử dụng LHM có hiệu đảm bảo an tồn, địi hỏi phải nắm tính chất động học động lực học phần tử toàn hệ thống LHM trình khởi hành Nghiên cứu sở khoa học đề xuất dẫn sử dụng LHM, để đảm bảo cho LHM làm việc ổn định, an toàn đồi dốc hướng nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài luận văn: “Nghiên cứu động lực học trình khởi hành liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng dốc dọc” với mục đích nhằm góp phần xây dựng sở khoa học để tính tốn thiết kế cải tiến lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý LHM làm việc đất dốc Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng máy kéo nông nghiệp nước ta Đẩy mạnh công nghiệp hố, đại hố nơng nghiệp, nơng thơn, giải đồng vấn đề nông nghiệp, nông thôn nông dân Tiếp tục tạo chuyển biến mạnh mẽ sản xuất nông nghiệp, kinh tế nông thôn nâng cao đời sống nhân dân Cùng với thành tựu sau 20 năm đổi mới, trình thực đường lối, chủ trương, sách Đảng Nhà nước lĩnh vực nông nghiệp, nông thôn nông dân đạt thành tựu to lớn có ý nghĩa lịch sử [18] Để đáp ứng yêu cầu sản xuất, thực chủ trương công nghiệp hố đại hố nơng nghiệp nơng thơn, sản xuất nông nghiệp nước ta ngày quan tâm không ngừng phát triển, ruộng đất chia lâu dài cho hộ nông dân, nhiều hộ gia đình cịn sở hữu nhiều hecta gieo trồng nhu cầu cần trang bị máy móc lớn để phục vụ cho khâu công việc làm đất, gieo trồng, chăm sóc, bơm nước, thu hoạch, vận chuyển… Hiện máy kéo nông nghiệp nhập vào nước ta nhiều chủ yếu phục vụ cho canh tác nông nghiệp Thị trường nước chủ yếu loại máy kéo nhỏ Trung Quốc với giá rẻ chất lượng chưa tốt Máy kéo qua sử dụng Nhật Bản tràn vào Việt Nam, có chất lượng chế tạo cao giá thành đắt phụ tùng khan [7] Máy kéo Nhật Bản nhập vào nước ta có cấu tạo phức tạp kiểu đại thu nhỏ, máy có độ bền, độ tin cậy cao tiện nghi sử dụng tốt nhập vào nước ta thường máy kéo cũ, khơng có máy công tác kèm theo phụ tùng thay giá bán tương đối cao, khơng có tài liệu hướng dẫn sử dụng dịch vụ sau bán hàng (bảo hành, cung cấp thiết bị phụ tùng …) nên khơng phù hợp với hồn cảnh khả công nghệ chế tạo ngành công nghiệp nước ta [11] Tuy ngành chế tạo máy nước ta có nhiều cố gắng, hầu hết máy kéo nhỏ chế tạo nước chép mẫu Trung Quốc, Nhật Bản đời cách nhiều thập kỷ, đơn điệu mẫu mã lạc hậu tính kỹ thuật Ngay việc chép mẫu chưa có khoa học đầy đủ để có mẫu máy phù hợp với điều kiện sử dụng nước ta [7] Để phát huy lực máy móc đòi hỏi ngành chế tạo máy nước ta phải tập trung đầu tư nghiên cứu thiết kế, cải tiến, đổi quy trình cơng nghệ để tạo sản phẩm có chất lượng tốt phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế Các máy kéo cỡ nhỏ chế tạo nước chủ yếu Nhà máy khí nơng nghiệp Hà Tây kết hợp với Nhà máy khí Trần Hưng Đạo Nhà máy diezel Sông Công Việc sử dụng nghiên cứu loại máy kéo nước ta đạt kết định Máy kéo công suất nhỏ dần trở thành nguồn động lực quan trọng chủ yếu sản xuất nông nghiệp nước ta Cả nước có khoảng 1300 sở chuyên sản xuất, kinh doanh loại máy kéo, máy nông nghiệp thiết bị khí phục vụ nơng nghiệp; 1218 sở chuyên sửa chữa, bảo dưỡng, bảo hành máy kéo, thiết bị khí, nhìn chung chưa thể đáp ứng yêu cầu, lượng máy nhập thấp Số lượng máy kéo loại có khoảng 300.000 chiếc, tổng cơng suất 3,5 triệu mã lực đa phần máy kéo bánh 15 mã lực (75,3%), máy kéo bốn bánh 15-35 mã lực (15,2%), máy kéo 35 mã lực chiếm 9,5% Theo dự báo Viện điện chế biến nông sản, nhu cầu máy kéo từ 50 CV trở lên bình quân hàng năm 3000-3200 chiếc/năm, máy kéo từ 820CV 8000-8200 chiếc/năm để đạt mục tiêu giới hoá Hiện tại, Việt Nam khơng có lực sản xuất máy kéo từ 50 CV trở lên Nhóm máy kéo bánh 18-20CV phải nhập Hiện có số sở dự kiến triển khai dự án láp ráp (phụ tùng nhập) với sản lượng khoảng 1400 chiếc/năm, (chủ yếu dự án liên doanh VEAM với DAEDONG -Hàn Quốc có cơng suất 1200 chiếc/năm đặt Cầu Diễn - Hà Nội Nhóm máy kéo hai bánh cỡ 6-8-12CV nhu cầu lớn ổn định, khoảng 7000 chiếc/năm Tuy nhiên, sản xuất nước đáp ứng khoảng 60% nhu cầu (50% VEAM cung cấp, lại địa phương sản xuất) Để đạt mục tiêu cơng nghiệp hố, đại hố nơng nghiệp mục tiêu đến năm 2010 ngành khí nơng nghiệp cần đáp ứng 80% nhu cầu giới hoá khâu sản xuất nông nghiệp Như vậy, nhu cầu cho việc giới hố khâu sản xuất nơng nghiệp lớn, tạo thị trường đầy triển vọng cho ngành khí nơng nghiệp nước phát triển đầu tư hướng, trọng điểm [23] 1.2 Khái quát tình hình nghiên cứu áp dụng máy kéo nông nghiệp vào việc vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng Vận xuất gỗ trình di chuyển gỗ từ nơi chặt hạ tập trung bãi gỗ ven đường kho gỗ I từ gỗ vận chuyển đến nơi tiêu thụ Đây khâu khó khăn nhất, nặng nhọc phức tạp dây chuyền công nghệ khai thác gỗ Nó ảnh hưởng định đến số lượng chất lượng gỗ sau chặt hạ ảnh hưởng lớn đến việc bảo vệ đất rừng Chính đặc điểm tầm quan trọng nên có nhiều nghiên cứu cơng nghệ đặc biệt máy móc thiết bị khâu sản xuất Các máy kéo dùng vận xuất gỗ đa dạng, song phân chia thành hai nhóm chính: máy kéo xích máy kéo bánh Các loại máy kéo vận xuất bánh có ưu điểm trội so với máy kéo xích cỡ Chúng có khối lượng riêng nhỏ hơn, chi phí nhiên liệu cho m3 gỗ vận xuất hơn, tuổi thọ phận di động cao 2-3 lần, chúng yêu cầu chi phí sử dụng thấp hơn, máy kéo bánh có tốc độ lớn hơn, cho suất cao Ngoài máy kéo bánh phá hại đất rừng máy kéo xích Do có ưu điểm nên máy kéo bánh sử dụng ngày rộng rãi chiếm ưu so với máy kéo xích Các máy kéo bánh vận xuất gỗ theo chức phân thành hai loại: máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng máy kéo nông nghiệp cải tiến để vận xuất gỗ Các máy kéo lâm nghiệp có cơng suất lớn, tính ổn định khả bám cao, động làm việc tin cậy cho suất cao Máy kéo nhãn hiệu LKT-80 loại Skidder hãng Timberjack loại máy kéo dùng để vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết Chúng trang bị tời để gom gỗ từ xa, treo giữ đầu bó gỗ di chuyển Các loại Forwarder hãng Timberjack, Norcar, Somet, Valmet, Volvo loại máy kéo sử dụng buôn bán rộng rãi thị trường giới [14] Hình 1.1: Máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng vận xuất gỗ (Forwader) Để 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, nước Bắc Âu, Italia, NewZealand, Canada, Australia… người ta sử dụng rộng rãi máy kéo nông nghiệp việc khai thác gỗ rừng trồng Sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ có hiệu vùng nơng thơn vốn đầu tư, chi phí vận hành thấp hơn, phụ tùng thay sẵn có rẻ tiền so với máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng Ngồi người ta mua máy kéo nông nghiệp cũ với vốn đầu tư thấp cải tiến thành máy vận xuất gỗ Hình 1.2: Máy kéo nông nghiệp trang bị cần nâng đầu gỗ tời để vận xuất gỗ Ở nước ta, với chế sách nay, rừng đất rừng dần giao cho hộ gia đình, cá nhân quản lý sử dụng canh tác lâu dài, tạo nên trang trại sản xuất nông, lâm nghiệp với quy mơ vừa nhỏ Chính mà rừng trồng phân tán, sản lượng khai thác thấp, đường xá lại nhỏ hẹp khó khăn nên việc sử dụng loại máy kéo có cơng suất lớn để vận xuất gỗ gặp nhiều khó khăn, vốn đầu tư cao hiệu kinh tế thấp Các hộ gia đình giao đất rừng để tự bảo vệ phát triển vốn rừng hình thành trang trại vừa nhỏ phương thức sản xuất nơng lâm kết hợp tỏ có hiệu thực tế sản xuất lại địi hỏi phải sử dụng máy móc có cơng suất nhỏ, chi phí ít… Để khai thác gỗ rừng trồng có quy mơ nhỏ cách có hiệu quả, vừa đáp ứng yêu cầu kinh tế vừa đáp ứng yêu cầu mơi trường sinh thái cần phải đầu tư nghiên cứu lắp đặt trang thiết bị chuyên dùng máy kéo nông nghiệp cỡ nhỏ để giới hố khâu sản xuất lâm nghiệp nói chung khâu vận xuất gỗ nói riêng ... trường đại học lâm nghiệp Đặng Thị Hà Nghiên cứu động lực học trình khởi hành liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng dốc dọc Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết... nghĩa thiết thực Xuất phát từ lý trên, chọn đề tài luận văn: ? ?Nghiên cứu động lực học trình khởi hành liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng dốc dọc? ?? với mục đích... ? ?Nghiên cứu động lực học trình khởi hành liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng đất dốc? ?? cấp thiết 16 Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN