Khảo sát khả năng làm việc của LHM a Xác định lực kéo cáp cần thiết khi gom gỗ

b. Kết quả mô phỏng

3.5.2 Khảo sát khả năng làm việc của LHM a Xác định lực kéo cáp cần thiết khi gom gỗ

a. Xác định lực kéo cáp cần thiết khi gom gỗ

Ở nước ta công nghệ khai thác gỗ chủ yếu công nghệ khai thác gỗ khúc cây gỗ sau khi chặt hạ được cắt cành, cắt khúc tại vị trí khai thác. Q trình khảo sát hiện trường khai thác rừng tự nhiên ở một số khu vực điển hình đại diện cho các vùng Miền Bắc, Trung và Tây nguyên nước ta cho thấy: Kích thước gỗ rừng tự nhiên thường được khai thác có đường kính trung bình dao động từ (30 ÷ 80) cm, chiều dài khúc gỗ vận xuất chủ yếu nằm ở một số kích thước điển hình như 2,5; 4,5; 7; 9(m). Từ cơng thức 3.9 ta thấy lực kéo cáp phụ thuộc vào khối lượng cây gỗ m, độ dốc mặt đường vận xuất  và góc hợp bởi phương chuyển động của cây gỗ và phương dây cáp  (do quảng đường kéo gỗ khá xa nên có thể xem  0). Như vậy lực kéo cáp

) , (m

f

F  . Chọn trị số của độ dốc dọc  555, khối lượng cây gỗ tương ứng với chiều dài l và đường kính d.

Trường hợp thứ nhất khi l = 2,5m, từ công thức 3.9 ta xây dựng được đồ thị biểu diễn lực kéo cáp phụ thuộc vào đường kính cây gỗ và độ dốc như hình 3.14.

Hình 3.14 Lực kéo cáp tời phụ thuộc vào đường kính cây gỗ với chiều dài l =2,5m và độ dốc50 550

Trường hợp thứ hai chiều dài khúc gỗ l = 4,5m, từ 3.9 ta xây dựng được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc lục kéo cáp vào đường kính và độ dốc như hình 3.15.

Hình 3.15 Lực kéo cáp tời phụ thuộc vào đường kính cây gỗ với chiều dài

0 0     

Trường hợp thứ ba khi chiều dài gỗ l = 7m, từ 3.9 ta xây dựng được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực kéo cáp vào đường kính và độ dốc như hình 3.16

Hình 3.16 – Lực kéo cáp tời phụ thuộc vào đường kính cây gỗ với chiều dài l =7m và độ dốc 0 0

555  5  



Trường hợp thứ tư khi chiều dài khúc gỗ l =9m, từ biểu thức 3.9 ta xây dựng được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực kéo cáp vào đường kính cây gỗ và độ dốc như hình 3.17.

Hình 3.17 – Lực kéo cáp tời phụ thuộc vào đường kính cây gỗ với chiều dài l =9m và độ dốc 0 0 55 5     

Từ các đồ thị 3.14, 3.15, 3.16 và 3.17 ta thấy khi đường kính cây gỗ tăng dần từ 30 – 80cm tương ứng với độ dốc mặt kéo gỗ tăng dần từ 0

555 5 

 thì

lực kéo cáp của tời cũng tăng lên. Như vậy lực kéo cáp tời tỷ lệ thuận với độ dốc mặt đường vận xuất và đường kính cây gỗ. Căn cứ vào các biểu đồ lực kéo cáp tời với kích thước gỗ như trên so sánh với khả năng kéo lớn nhất mà tời cáp có thể kéo được như tính tốn trong mục 3.4.1 ta có thể biết LHM có thể kéo được khúc gỗ với kích thước và độ dốc cụ thể trong thực tế. Từ đó có thể tính tốn số lượng gỗ gom trong một chuyến để đảm bảo khả năng kéo của tời và ổn đinh cho LHM.

b. Khảo sát ổn định của LHM

Để tính toán ổn định cho LHM ta xét trường hợp trục dọc của LHM trùng với phương kéo gỗ và khi tời làm việc với khả năng kéo lớn nhất.

Chọn hệ tọa độ (OXYZ)B có OBXB trùng với tâm của vệt tiếp xúc dải xích với mặt đất – trục lật ngang, OBYB trùng với tâm của hai bánh sao chủ động phía sau – trục lật dọc, trục OBZB vng góc với mặt đường vận xuất.

* Ổn định dọc

Sơ đồ tính tốn ổn định dọc cho LHM khi gom gỗ như hình :

XBE E F ZB OB Gmk h0 Gmksin Fcos Fsin Gmksin H e1 L

Từ sơ đồ ta có mơ men gây lật dọc (Lật quanh trục OBYB) như sau: Mlaty F.Hcos Gmk.h0 sin (3.53) Trong đó:

F – Lực kéo cáp lớn nhất của tời, 40201,68N; Gmk – Trọng lượng của LHM, 79930N;

H – Khoảng cách từ điểm tiếp xúc của cáp với trống tời đến mặt phẳng đỗ máy, 1.1m; H0 – Chiều cao tọa độ trọng tâm LHM , 1,92m;

- Góc giữa phương của dây cáp và phương kéo gỗ (do quãng đường gom gỗ khá xa nên có thể xem  0)

- Độ dốc dọc.

Mơ men chống lật dọc lớn nhất của máy kéo đối với trục OBYB là :

Mcly Gmk.LcosF.e1sin (3.54) Trong đó:

L - khoảng cách từ trọng tâm máy kéo đến trục OBZB( trọng tâm theo chiều dọc của LHM), L = 1,0683(m) Để LHM khơng bị lật dọc quanh trục OBYB thì: y 1,2 lat y cl M M (3.55)

Thay các thơng số trên vào 3.55 ta có:

1,2cos cos 22 , 85389 sin 6 , 153465 85 , 44221     (3.56)

Hay 102467sin2153465,6sin 58245,20  0

37





Như vậy khi gom gỗ trên đồi dốc dọc để đảm bảo cho LHM làm việc ổn định thì độ dốc dọc tới hạn là 370.

* Ổn định ngang

ZB B B OB e G mk Gmksin Gmkcos Fsin Fcos YB F Z1 Z2 h 0 H

Hình 3.19 – Sơ đồ tính tốn ổn định ngang cho LHM

Từ sơ đồ ta có mơ men gây lật ngang ( Lật quanh trục OBXB):

Mlatx Gmksin.h0 Fsin.H (3.57)

Mô men giữ theo phương ngang (Mclx), từ sơ đồ tính tốn ổn định ta có mơ men chống lật ngang lớn nhất của máy kéo đối với trục OBXB là:

2 . cos ) 2 .( cos . e B F B G Mclx  mk     (3.58) Trong đó: - Góc dốc ngang;

e – Tọa độ trọng tâm theo chiều ngang, 0,0667m; B- Khoảng cách giữa tâm của 2 dải xích, 1,89m.

Để LHM khơng bị lật ngang trong quá trình gom gỗ thì:

x 1,2 lat x cl M M (3.59)

Thay các thông số vào 3.59 ta được:

Để đảm bảo cho LHM ổn định không bị lật ngang khi gom gỗ thì độ dốc ngang tới hạn  270.

* Ổn định theo điều kiện bám

Khi gom gỗ để LHM ổn định khơng bị trượt về phía sau thì :

Pb F (3.60) Trong đó: Trong đó:

F- Lực kéo lớn nhất của tời, N; Pb – Lực bám của LHM, N;

Pb Z. (3.61) Z – Phản lực pháp tuyến của mặt đất lên LHM, N;

 - Hệ số bám, chọn  1,11,2; F- Khả năng kéo lớn nhất của thiết bị, N. Từ sơ đồ tính tốn ổn định dọc ta có:

Z Gmk cos F.sin (3.62) Thay các giá trị trên vào 3.60 ta được:

(GmkcosFsin). Fcos (3.63) Hay      . sin . cos cos mk G F F   (3.64)

Tóm lại để LHM là việc ổn định theo điều kiện kéo và bám khi gom gỗ thì độ dốc dọc tới hạn 0

37



 , độ dốc ngang tới hạn  270.

* Nhận xét

Từ kết quả nghiên cứu khả năng làm việc của LHM khi gom gỗ, trong thực tế tại các khu khai thác rừng tự nhiên với các điều kiện địa hình và kích

thước gỗ cụ thể chúng ta có thể xác định được khả năng kéo của thiết bị có đáp ứng được yêu cầu hay không. Đồng thời căn cứ vào biều đồ lực kéo cáp ở các kích thước điển hình của cây gỗ so sánh với khả năng kéo thực tế của tời để xác định tải trọng chuyến cho một lần gom. Để nâng cao khả năng kéo, bám và ổn định cho LHM, trong quá trình gom gỗ:

- Đặt LHM với thùng dầu thủy lực và thùng nhiên liệu ở phía trên dốc để tăng mơmen chống lật ngang.

- Đặt máy với độ dốc ngang  270 và dọc  370.

- Tính tốn tải trọng chuyến phù hợp với khả năng kéo của tời tránh hiện tượng quá tải.