Để xác định được chi phí năng lượng riêng và năng suất gom gỗ, ta cần xác định lực kéo của tời tại đầu bó gỗ, trọng lượng của bó gỗ, vận tốc kéo của cáp, chiều dài quãng đường vận xuất, thời gian nhả cáp, buộc gỗ, kéo gỗ, tháo gỗ, độ dốc địa hình khảo nghiệm.
3.2.3.1. Phương pháp đo lực kéo của cáp tời tại đầu bó gỗ
Để đo lực kéo của dây cáp tại đầu bó gỗ khi vận xuất gỗ ta dùng đầu đo lực tiêu chuẩn của phòng thí nghiệm đo lường của khoa Cơ điện & Công trình.
Mã hiệu của đầu đo lực:
KRAFTAUFNEHMER- FOCE TRANSDUCER (HBM) Typ Z4
50kN = 2mV/V ≠ G84938 Made in Germany
Hình 3.4. Đầu đo lực (HBM) tiêu chuẩn
Để đo được lực kéo của tời tại đầu bó gỗ kéo theo phương pháp kéo lết, ta buộc đầu bó gỗ lại rồi móc vào một đầu của đầu đo lực đầu còn lại móc vào móc cáp của tời (hình 3.5). Dây tín hiệu từ đầu đo lực được kết nối với thiết bị sử lý số liệu DMC- Plus, thiết bị này được kết nối với máy tính sách tay có cài đặt phần mềm sử lý số liệu.
Hình 3.6. Kết nối dây tín hiệu và hiệu chỉnh thiết bị đo
Nguyên lý làm việc của đầu đo lực tiêu chuẩn, các lá điện trở được mắc theo sơ đồ cầu đủ điện trở (hình 3.7).
.
Hình 3.7. Sơ đồ cầu đủ điện trở
R1, R3, R2,R4 – là các tenzo điện trở; Uo- điện áp nuôi; UR- điện áp đầu ra
A U0 R2 R4 R1 R3 UR D C B
Nguyên lý làm việc của đầu đo lực tiêu chuẩn theo nguyên lý sơ đồ mạch cầu đủ điện trở. Mạch cầu đo được xem như một mạch so sánh điện trở, thực chất là so sánh hai mức điện thế; tại thời điểm cân bằng thì điện thế ra bằng 0 (UR= 0) và định thức R1. R3= R2.R4 không phụ thuộc vào điện áp nguồn. Khi xuất hiện bất kỳ biến dạng sẽ dẫn đến sự biến đổi điện trở, và lúc này cầu đo bị mất cân bằng xuất hiện một điện áp khác 0 trên đường chéo của cầu từ đó điện áp trên đường chéo của cầu Tenzo, điện áp được lấy ra từ đầu đo truyền tín hiệu đến thiết bị thu thập và khuyếch đại tín hiệu DMC Plus kết nối với máy tính xách tay và được điều khiển bằng phần mền DMC luPlus.
3.2.3.2. Phương pháp xác định trọng lượng gỗ thí nghiệm
Trọng lượng các khúc gỗ thí nghiệm được xác định bằng cách cân, đo với các dụng cụ đo và phương pháp đo thông thường đã biết. Theo kế hoạch thực nghiệm, trọng lượng gỗ thí nghiệm yêu cầu là: 1,2T; 1,4T; 1,6T; 1,8T; 2,0T. Với khối lượng riêng của gỗ thí nghiệm xác định được 1Tấn/m3, thể tích các bó gỗ tương ứng là 1,2 m3; 1,4 m3; 1,6 m3; 1,8 m3; 2,0 m3.
Hình 3.8. Đo xác định thể tích gỗ trước khi khảo nghiệm
3.2.3.3. Phương pháp xác định vận tốc dây cáp
- Vận tốc trung bình của dây cáp theo chiều có tải và không tải được xác định bằng công thức: t t t L V ; ot ot t L V (3.1) Trong đó:
+ Vt - Vận tốc trung bình dây cáp theo chiều có tải, (m/s); + V0t - Vận tốc trung bình dây cáp theo chiều không tải, (m/s); + L - Cự ly gom gỗ, (m);
+ tt - Thời gian dây cáp chạy có tải, (s); + tot - Thời gian dây cáp chạy không tải, (s).
Theo [3], để xác định được vận tốc trung bình của dây cáp theo chiều có tải và không tải cần phải đo cự ly gom gỗ (L), và các yếu tố thời gian.
Cự ly gom gỗ được đo bằng thước đo dài; các chi phí thời gian được đo bằng đồng hồ bấm giây theo phương pháp thông thường đã biết.
Hình 3.9. Đo độ dốc địa hình khảo nghiệm bằng máy toàn đạc
3.2.3.4. Phương pháp xác định hệ số cản giữa cây gỗ và mặt đất khi kéo gỗ bằng tời
Trong các tài liệu tính toán lực cản ma sát giữa gỗ và mặt đường vận xuất, trong trường hợp kéo gỗ theo phương pháp kéo lết hay nửa lết, hệ số ma sát (fms) chủ yếu là chọn theo các sách của châu Âu hay Trung Quốc, mà chưa
đề tài nào nghiên cứu khảo nghiệm để đưa ra hệ số ma sát của gỗ và mặt đường vận xuất. Chính vì vậy trên cơ sở xác định lực kéo của cáp tời theo phương pháp kéo lết tôi đi xác định hệ số cản giữa gỗ và mặt đất .
Xét sơ đồ kéo gỗ bằng tời trên mặt đường nằm ngang, lực tác dụng lên cây gỗ như hình 3.10.
Hình 3.10. Sơ đồ kéo gỗ theo phương pháp kéo lết
Trong đó: F- lực kéo của cáp tời đo tại đầu bó gỗ;
- góc hợp bởi giữa phương dây cáp và mặt đất; Q - trọng lượng của cây gỗ;
Từ điều kiện cân bằng lực ta có: Fms = Fcos hay f(Q- Fsin) = Fcos (f hệ số ma sát giữa gỗ và mặt đất) Suy ra sin cos F Q F f (3.2)
Do cự ly gom gỗ lớn, chiều cao đặt tời nhỏ nên góc rất nhỏ, do vậy ta có thể coi cos ≈ 1, sin ≈ 0;
Nên
QF F f
Vì vậy để đo được hệ số cản f ta đo sức căng dây cáp tời (F) và trong lượng bó gỗ (Q). Fms Fsin Q Fcos F