Luận văn thạc sĩ nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo MTZ 82 với thiết bị chuyên dùng khi vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo nửa lết​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN HẢI QUÂN NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO MTZ - 82 VỚI THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG KHI VẬN XUẤT GỖ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÉO NỬA LẾT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN HẢI QUÂN NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO MTZ - 82 VỚI THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG KHI VẬN XUẤT GỖ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÉO NỬA LẾT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy Thiết bị Cơ giới hóa Nơng - Lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU ĐẶT VẤN ĐỀ Vận xuất gỗ khâu quan trọng công nghệ khai thác rừng Việc áp dụng thiết bị giới hóa vào cơng đoạn vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ đến nơi tập kết, bến bãi nhằm tăng suất khai thác cải thiện sức lao động nặng nhọc cho người lao động việc làm cần thiết hữu ích Ở nước phát triển thể giới khu vực có điều kiện gần giống nước ta chọn áp dụng cơng nghệ thích hợp với việc áp dụng máy kéo bánh nông nghiệp để khai thác rừng, nhờ mà nâng cao tỷ lệ giới hóa vào khai thác rừng Trong nước ta từ trước nhập bắt đầu sản xuất nhiều loại máy kéo vừa nhỏ Đáng ý thập niên từ năm 1960 – 1990 nước ta Liên Xô trước viện trợ cung cấp cho số loại máy kéo nơng nghiệp có máy kéo bánh MTZ – 82 Chúng sử dụng tương đối phổ biến số nông, lâm trường trang trại phục vụ cho công việc làm đất canh tác, vận chuyển nông, lâm sản Qua khảo sát thực tế cho thấy máy kéo MTZ – 82 có động cơng suất đủ lớn, ngồi việc phục vụ cho nông nghiệp trang bị thiết bị chuyên dùng sử dụng nhiều khâu công việc khác vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng… Trong thực đề tài nhánh cấp nhà nước KN 03-04 PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu số cán giảng dạy Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khảo nghiệm thành công thiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng, kiểu rơ moóc trục lắp sau máy kéo MTZ-50 có thiết bị tời cáp cấu nâng gỗ thủy lực để vừa gom gỗ từ xa, vừa tự bốc gỗ cho rơ moóc Thiết bị áp dụng cho nhiều loại máy kéo tương tự có máy kéo MTZ-82 Sau đề tài KN 03-04 nghiệm thu, dự án sản xuất thử tạo thiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyển lắp sau máy kéo MTZ-82 để khai thác gỗ rừng trồng vùng Đông bắc Việt Nam Việc sử dụng máy kéo bánh MTZ - 82 với thiết bị chuyên dùng tời cáp vào công đoạn vận xuất gỗ phương pháp kéo nửa lết vận dụng cách sáng tạo việc sử dụng máy kéo nông nghiệp vào công nghệ khai thác rừng có ý nghĩa lớn việc nâng cao tỷ lệ giới hoá, cải thiện sức lao động nâng cao suất khai thác rừng Tuy nhiên q trình làm việc địa hình khơng phẳng, liên hợp máy thường di chuyển mặt đất rừng chịu nhiều tác động mặt đường lồi, lõm gây dao động ảnh hưởng lớn đến tính động ồn định máy kéo, đến tải trọng khả kéo, bám đặc biệt ảnh hưởng đến sức khoẻ người lái Những vấn đề nêu chưa nghiên cứu cách đầy đủ Để có sơ sở hồn thiện thêm mặt kết cấu chọn chế độ sử dụng hợp lý cần phải nghiên cứu thêm dao động liên hợp máy làm việc đường vận xuất gỗ Với lý trên, tiến hành đề tài: "Nghiên cứu dao động liên hợp máy kéo MTZ – 82 với thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ phương pháp kéo nửa lết" * Ý nghĩa khoa học đề tài: Xây dựng mơ hình dao động, lập giải hệ phương trình vi phân liên hợp máy kéo MTZ - 82 với thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ phương pháp kéo nửa lết * Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Kết nghiên cứu đề tài làm sở hoàn thiện kết cấu chọn chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy kéo MTZ-82 với thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 Tổng quan công nghệ thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng 1.1.1 Tổng quan công nghệ thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng giới Trong tất khâu trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ vai trò quan trọng, ảnh hưởng lớn tới suất, giá thành chi phí khai thác Chính quan trọng mà lâu nước giới không ngừng cải tiến công nghệ thiết bị phục vụ cho khâu công việc Hiện giới thường áp dụng hình thức cơng nghệ thiết bị vận xuất gỗ [10] sau đây: Vận xuất gỗ thủ công; vận xuất gỗ súc vật; vận xuất gỗ máng lao; vận xuất gỗ tời vận xuất gỗ đường cáp không; vận xuất gỗ máy kéo; vận xuất gỗ kinh khí cầu máy bay trực thăng Tuỳ theo điều kiện hoàn cảnh nước, khu vực mà áp dụng loại hình cơng nghệ, thiết bị cho phù hợp Việc lựa chọn cơng nghệ thích hợp vận xuất gỗ nói riêng khai thác rừng nói chung phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như: việc cung cấp nhân lực tiền công lao động, sở hạ tầng kỹ thuật, khả đầu tư, tính sẵn có trang thiết bị phụ tùng máy móc thay thế, điều kiện rừng, điều kiện kinh tế xã hội vấn đề bảo vệ môi trường vùng khai thác Ở nước công nghiệp phát triển, tập đồn kinh tế mạnh thường áp dụng cơng nghệ thiết bị tiên tiến vào khâu vận xuất, vận chuyển gỗ sử dụng thiết bị liên hợp để hoàn thành khâu từ chặt hạ, vận xuất, bốc dỡ đến vận chuyển gỗ nơi tiêu thụ Điển Phần Lan, Thụy Điển nước Bắc âu từ năm 1980 trở trước, loại hình cơng nghệ áp dụng khâu vận xuất gỗ rừng trồng Nhưng nhờ tiến ngành chế tạo máy lâm nghiệp đặc biệt hệ thống đường vận chuyển dày đặc với chất lượng tốt đến tận khu rừng xa xơi Hình 1.1: Vận xuất gỗ phương pháp kéo nửa lết Phần Lan Công nghệ vận xuất gỗ phổ biến sau: việc hạ cây, cắt cành cắt khúc thực nơi khai thác nhờ sử dụng cưa xích máy liên hợp Sau gỗ vận xuất đến bãi tập kết ven đường nhờ máy kéo bánh chuyên dùng Những loại máy làm việc tin cậy cho suất cao thường đắt tiền, chúng tỏ phù hợp với quy mô sản xuất lớn, trình độ giới hố cao, địa hình phẳng, sở hạ tầng dịch vụ kỹ thuật tốt Ở Nga nước SNG tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên phương thức khai thác, người ta chủ yếu áp dụng phương thức vận xuất gỗ máy liên hợp bánh xích chặt hạ, vận xuất Đối với nước phát triển thường sử dụng công nghệ cổ điển công nghệ, thiết bị trung bình để khai thác gỗ Trong hình thức nêu, hình thức vận xuất máy kéo phổ biến Máy kéo dùng vận xuất gỗ lại chia làm hai loại: Máy kéo bánh xích Máy kéo bánh Trong máy kéo bánh lại chia làm hai loại : Máy kéo bánh chuyên dùng máy kéo bánh nơng nghiệp có lắp thiết bị chun dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ Từ năm 1950 sau hội nghị quốc tế họp Giơnevơ năm 1963 qui hoạch dường vận chuyển, nhiều nước giới sử dụng máy kéo bánh vào vận xuất gỗ rừng tự nhiên rừng trồng Điển hình nước Bắc âu, Cộng hồ liên bang Đức, Canađa, Mỹ, Tiệp khắc( cũ) vv…đã dùng máy kéo khung gập với tay bốc thuỷ lực phận chở gỗ chuyên dùng để vận xuất gỗ Các hãng sản xuất máy kéo Valmet, TimberJack (Phần lan) Volvo (Thuỵ điển), JohnDeer (Mỹ), LKT (Tiệp khắc cũ) vv… sản xuất nhiều loại máy kéo chuyên dùng cho lâm nghiệp bán rộng rãi thị trường thể giới [31] [32] Những loại máy kéo hãng kể có kết cấu gọn, làm việc linh hoạt cho xuất cao, nhẹ nhàng thao tác, dễ điều khiển Nhìn chung loại máy kéo hãng thường đắt tiền, phù hợp với quy mơ sản xuất lớn, trình độ giới hoá cao, sở hạ tầng dịch vụ kỹ thuật tốt Ngồi máy kéo chun dùng có cơng suất lớn xu hướng nước sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất, vận chuyển gỗ Các loại máy kéo nông nghiệp sử dụng thường có cơng suất 35 kw [10], có trục thu cơng suất với số vịng quay 500 vịng/ phút, sở lắp đặt thiết bị chuyên dùng, cấu phụ trợ để vận xuất gỗ Một số nước Phần Lan, Thuỵ Điển, Trung Quốc, Malaixia vv… sử dụng máy kéo công suất nhỏ kéo thêm rơ moóc để vận chuyển gỗ rừng trồng [30] Do khơng có thiết bị tời cáp nên khâu công việc lấy gỗ từ nơi chặt hạ tới máy phải sử dụng lao động thủ công phương tiện vận xuất khác 1.1.2 Công nghệ thiết bị vận xuất gỗ Việt Nam Những năm trước nước ta chủ yếu khai thác rừng tự nhiên khai thác rừng trồng số vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ Gỗ rừng tự nhiên to, dài thường mọc địa hình phức tạp, địi hỏi phải có thiết bị cơng xuất lớn lấy gỗ Chúng ta nhập số loại thiết bị máy móc nước ngồi, loại máy móc thiết bị nhập thường đắt tiền, yêu cầu sử dụng lại chặt chẽ, việc áp dụng máy móc cơng nghệ thiết bị nước vào khai thác rừng tự nhiên Việt Nam hạn chế Trong trình khai thác gỗ nước ta, thực áp dụng hình thức vận xuất gỗ sau đây: Vận xuất gỗ thủ công; Vận xuất gỗ súc vật; Vận xuất gỗ máng lao; Vận xuất gỗ tời; Vận xuất gỗ máy kéo; Vận xuất gỗ đường cáp không Trong số công nghệ nêu trên, hình thức vận xuất gỗ máy kéo phổ biến Từ năm 1960 hai miền nam, bắc nhập số loại máy kéo bánh xích Liên Xơ cũ TDT55, TT-4, ĐT75, máy kéo bánh LKT -80, LKT -120 Tiệp Khắc chủ yếu để phục vụ cho khai thác rừng tự nhiên Ưu điểm máy kéo bánh xích Liên Xơ chế tạo có công suất lớn, khả vượt dốc tốt, vận xuất khối lượng gỗ lớn Nhược điểm chi phí nhiên liệu cao, mức độ phá hoại đường lớn Các loại máy kéo LKT Tiệp Khắc sản xuất loại máy kéo bánh khung gập có khả vận xuất khối lượng gỗ lớn, bán kính quay vịng nhỏ nên di chuyển lại rừng dễ dàng Loại xe Reo-7 Mỹ trang bị thêm tời cáp dàn khung xe nên gom gỗ từ xa tới, tự bốc, vận chuyển dỡ gỗ Đối với loại phù hợp với điều kiện khai thác gỗ địa hình tương đối phẳng Các loại máy kéo bánh Volvo Thụy Điển nhập vào nước ta từ năm 1970 để phục vụ cho khai thác gỗ rừng trồng vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng Các loại máy kéo phát huy tác dụng tốt vùng công nghiệp giấy việc vận chuyển bốc dỡ gỗ Trong năm gần số lâm trường tỉnh phía Bắc sử dụng máy kéo nơng nghiệp để vận xuất gỗ rừng trồng, phương pháp kéo chủ yếu kéo lết gỗ chở gỗ rơ moóc Sau năm 1992 thực đề tài nhánh cấp nhà nước KN-03-04 đề tài Viện khoa học Việt Nam phối hợp với Trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu, thiết kế, chế tạo loại thiết bị lắp đặt máy kéo MTZ -50 để vận xuất vận chuyển gỗ rừng trồng [7] Thiết bị sử dụng nguồn động lực máy kéo, có khả gom gỗ từ xa, tự bốc dỡ gỗ lên rơ moóc đặt sau máy kéo Thành đề tài ứng dụng số lâm trường vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng vùng Đông Bắc Việt Nam Hình 1.2 Liên hợp máy kéo MTZ-50 với thiết bị tời cáp, rơ moóc trục cấu nâng gỗ thủy lực vận xuất gỗ rừng trồng Ngoài sử dụng đường cáp không để vận xuất gỗ số nơi Hồ Bình, Chiêm Hoá, Bắc Giang, Tuyên Quang, Thanh Hoá, Quảng Bình vv… Vận xuất gỗ máng lao, vận xuất gỗ tời có tồn thời gian đến loại hình thức khơng cịn sử dụng Việt Nam Các hình thức vận xuất gỗ thủ cơng, súc vật kéo cịn tồn nhiều vùng đất nước ta đời sống kinh tế nhiều vùng nơng thơn miền núi nước ta cịn nghèo, lao động dư thừa, thiếu việc làm dẫn tới hạn chế việc trang bị loại phương tiện máy móc thiết bị đắt tiền để phục vụ cho khâu sản xuất khai thác gỗ Với chế sách nay, quy mô sản suất trang trại, hộ kinh tế gia đình ngày nhân rộng khắp toàn quốc Ở vùng trung du miền núi mơ hình sản xuất trang trại hình thành ngày phát triển Hoạt động sản xuất trang trại khơng có hoạt động sản xuất nơng nghiệp mà cịn hoạt động sản xuất lâm nghiệp nhiều ngành nghề khác Một số trang trại sử dụng máy kéo bánh cỡ vừa nhỏ có trang bị thêm thiết bị phụ trợ để dùng vào nhiều khâu công việc khác làm đất, bơm nước, xay xát, vận chuyển sản phẩm nơng, lâm sản sau thu hoạch, có sử dụng vào việc khai thác gỗ rừng trồng với thiết bị như: sử dụng rơ moóc trục, thiết bị tời cáp… để vận xuất vận chuyển gỗ Các loại máy kéo tỏ thích hợp với quy mô sản suất vừa nhỏ trang trại đáp ứng làm nhiều công việc trang trại, song nghiên cứu để sử dụng chúng cách có hiệu hoạt động sản xuất lâm nghiệp, khâu khai thác gỗ chưa nhiều người quan tâm đến 1.2 Tổng quan dao động máy kéo bánh 1.2.1 Các cơng trình nghiên cứu dao động máy kéo bánh giới Khi làm việc máy kéo dao động nhiều nguyên nhân khác nhau: hoạt động động cơ, chi tiết chuyển động chưa cân phận truyền lực, ảnh hưởng mặt đường không phẳng, thay đổi lực cản máy canh tác, thành phần lực động sinh liên hợp 66 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.6 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 67 0.67 0.68 0.69 0.7 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.8 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.01 68 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.2 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.3 1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 69 1.37 1.38 1.39 1.4 1.41 1.42 1.43 1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.5 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.58 1.59 70 Số liệu thực nghiệm đo gia tốc dao động thẳng đứng máy kéo tốc độ 10km/h Thời gian (s) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 71 0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.6 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 0.7 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.8 0.81 72 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.2 1.21 1.22 1.23 73 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.3 1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39 1.4 1.41 1.42 1.43 1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 5.97 74 Số liệu thực nghiệm đo gia tốc dao động thẳng đứng máy kéo tốc độ 20km/h Thời gian (s) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2 0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.32 75 0.33 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5 0.51 0.52 0.53 0.54 0.55 0.56 0.57 0.58 0.59 0.6 0.61 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 76 0.68 0.69 0.7 0.71 0.72 0.73 0.74 0.75 0.76 0.77 0.78 0.79 0.8 0.81 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 0.87 0.88 0.89 0.9 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.01 1.02 77 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.1 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.2 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.3 1.31 1.32 1.33 1.34 1.35 1.36 1.37 78 1.38 1.39 1.4 1.41 1.42 1.43 1.44 1.45 1.46 1.47 1.48 1.49 1.5 1.51 1.52 1.53 1.54 1.55 1.56 1.57 1.58 1.59 1.6 1.61 1.62 1.63 1.64 1.65 1.66 1.67 1.68 1.69 1.7 1.71 1.72 79 1.73 1.74 1.75 1.76 1.77 1.78 1.79 1.8 1.81 1.82 1.83 1.84 1.85 1.86 1.87 1.88 1.89 1.9 1.91 1.92 1.93 1.94 1.95 1.96 1.97 1.98 1.99 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 80 2.08 2.09 2.1 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.2 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.3 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 2.38 2.39 2.4 2.41 ... dao động liên hợp máy kéo MTZ- 82 với thiết bị tời cáp vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết 3.4.1 Các giả thiết Khi nghiên cứu xây dựng mơ hình dao động liên hợp máy kéo MTZ - 82 với thiết bị. .. - NGUYỄN HẢI QUÂN NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO MTZ - 82 VỚI THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG KHI VẬN XUẤT GỖ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÉO NỬA LẾT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy Thiết bị Cơ giới hóa Nơng... cơng nghệ thiết bị vận xuất gỗ [10] sau đây: Vận xuất gỗ thủ công; vận xuất gỗ súc vật; vận xuất gỗ máng lao; vận xuất gỗ tời vận xuất gỗ đường cáp không; vận xuất gỗ máy kéo; vận xuất gỗ kinh