BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN TƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO SHIBAURA SD 2843 VỚI THIẾT BỊ TỜI CÁP, CẦN TREO KHI VẬN XUẤT GỖ RỪNG TRỒNG Chuyên ngành: Máy thiết bị giới hóa nông -lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, năm 2010 Luận văn hoàn thành tại: KHOA SAU ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ VĂN THÁI Phản biện 1: TS Lê Sỹ Hùng Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Quân Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật , họp trường Đại học Lâm nghiệp Vào hồi 10 h 30 , ngày tháng 12 năm 2010 Có thể tìm luận văn Thư viện trường Đại học Lâm nghiệp Hà Nội, năm 2010 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 trò quan trọng nghiệp xây dựng bảo vệ Tổ Quốc Bước vào thời kỳ Công nghiệp hoá Hiện đại hoá 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 khôi phục phát triển rừng Đặc biệt kỳ họp thứ quốc hội khoá x đưa nghị dự án trồng triệu rừng Dự án trồng triệu rừng mở với qui 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 nghành 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 loai 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 shibaura SD 2843, MTZ - 80, DFH - 18, máy kéo sen - 12…Trên sở tận dụng nguồn động lực sẵn có sản xuất nông lâm nghiệp nay, có nhiều đề tài nghiên cứu thiết kế thiết bị chuyên dùng, dùng nguồn động lực để vận chuyển, vận xuất gỗ rừng trồng Là 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 kéo shibaura - SD 2843 với thiết bị tời, cáp - cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng Để có sở hoàn thiện thêm mặt kết cấu chọn chế độ làm việc hợp lý cần phải nghiên cứu thêm khả làm việc liên hợp máy kéo đường vận xuất gỗ Với lý tiến hành đề tài “Nghiên cứu khả làm việc liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với thiết bị tời, cáp – cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng” * Ý nghĩa khoa học đề tài Nghiên cứu số thông số động lực học liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với thiết bị tời, cáp – cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng góp phần xây dựng sở khoa học cho việc tính toán thiết kế cải tiến hoàn thiện mẫu máy lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý liên hợp máy làm việc * Ý nghĩa thực tiễn đề tài Kết nghiên cứu sở cho việc hoàn thiện thêm mặt kết cấu mẫu LHM (gồm máy kéo Shibaura thiết bị tời cáp), đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý LHM vận xuất gỗ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình tài nguyên rừng đặc điểm rừng trồng nước ta Rừng phận quan trọng môi trường sinh thái nước ta nhiều nước khu vực Rừng cung cấp lượng gỗ, củi lâm sản khác với khối lượng lớn cho xã hội, đời sống sản xuất người Do nhiều nguyên nhân, rừng tự nhiên nước ta ngày bị thu hẹp, tài nguyên ngày cạn kiệt số lượng chất lượng Để khôi phục phát triển, sử dụng rừng có hiệu quả, Đảng phủ có nhiều sách, chủ trương cấp bách nhằm khôi phục, phát triển rừng bền vững, tạo môi trường sinh thái tốt cho người Nhà nước triển khai chương trình trồng triệu rừng, chương trình bắt đầu triển khai từ năm1998 kết thúc vào năm 2010 Chính sách giao đất, giao rừng tới hộ gia đình, trang trại…nhằm khai thác triệt để hiệu tiềm to lớn đất rừng, nhân lực, vốn, đồng thời phát huy cao độ tinh thần làm chủ với nghiệp bảo vệ, khôi phục, phát triển kinh doanh lợi dụng rừng đạt hiệu kinh tế cao mà đảm bảo môi trường sinh thái, phát triển mạnh trồng rừng, phủ xanh đất trống, đồi núi trọc, thực đóng cửa rừng tự nhiên Rừng trồng địa bàn từ đồng bằng, trung du miền núi với nhiều chương trình, dự án, đem lại hiệu kinh tế thiết thực môi trường Rừng trồng với nhiều mục đích khác rừng đặc dụng, rừng sản xuất kinh doanh, rừng phòng hộ…Rừng trồng sườn đồi có độ dốc từ100 đến 200 , rừng trồng phân tán địa hình diện tích khác Ngoài lâm trường quốc doanh trồng rừng với qui mô lớn có hợp tác xã, hộ gia đình có rừng trồng phân tán địa hình diện tích khác Tập trung diện tích lớn rừng trồng phía bắc rừng nguyên liệu giấy thuộc tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Phú THọ, Yên Bái Trong 17 lâm trường trạm lâm nghiệp công ty nguyên liệu giấy có tổng diện tích 235.797 ha, trung bình hàng năm cung cấp 200.000 m gỗ nguyên liệu cho nhà máy giấy Bãi Bằng Các loại chủ yếu rừng trồng nước ta là: Bồ đề (40%), Mỡ (19%), Thông (9%), Bạch đàn (7%) số loại khác Trám, keo…Tuổi khai thác từ đến 10 năm cho đường kính từ 10 đến 20 cm, chiều cao bình quân 15 đến 20 m, với mật độ trung bình thu hoạch 360 cây/ha, thể tích trung bình gỗ khoảng 0,2m sản lượng khai thác bình quân từ 70 đến 80m /ha Rừng trồng miền Bắc nước ta có đặc điểm: Thuần loài, diện tích phân tán, cách đường vận chuyển không xa, độ dốc sườn đồi không lớn, dây leo bụi rậm Chính từ đặc điểm rừng trồng để lựa chọn công nghệ, thiết bị khai thác vận xuất gỗ phù hợp cho việc giới hoá khâu sản xuất kinh doanh rừng đạt hiệu kinh tế, xã hội 1.2 Công nghệ thiết bị khai thác gỗ rừng trồng - Trên giới, có ba loại hình công nghệ khai thác, chủ yếu là:[17] + Công nghệ khai thác gỗ dài: Cây gỗ sau trặt hạ, cắt cành, vận xuất bãi I bãi II Sau gỗ cắt khúc, phân loại sản phẩm bốc lên phương tiện vận chuyển + Công nghệ khai thác gỗ ngắn: Tai nơi chặt hạ gỗ cắt cành, ngọn, cắt khúc theo quy cách sản phẩm, sau khúc gỗ vận xuất bãi gỗ dưa lên phương tiện vận chuyển + Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây: Sau trặt hạ, gỗ giữ nguyên cành, kéo bãi gỗ Tại đây, người ta cắt cành, ngọn, cắt khúc phân loại sản phẩm Cành, chế biến tận dụng Ỏ Việt Nam trình độ giới hoá quy mô sản xuất, nên thường áp dụng loại hình công nghệ khai thác, vận xuất gỗ ngắn Hình thức đặc biệt phù hợp với sản xuất trang trại, hộ gia đình - Qui trình công nghệ khai thác, vận xuất gỗ ngắn gồm khâu sau: +Khâu cắt hạ: Sử dụng dao tạ, cưa xăng, gỗ cắt khúc 1,5 đến 4m +Khâu vận xuất: có hai giai đoạn Giai đoạn 1: Thu gom gỗ từ nơi chặt hạ kho gỗ I nằm chân đồi đỉnh đồi trâu, voi, tời cáp, máng lao…Cự ly thường từ vài trăm mét đến 1,5 km Giai đoạn 2: Đưa gỗ từ kho gỗ I kho gỗ II nhà máy chế biến gỗ với cụ ly ngắn từ 10 đến 15 km Trong công đoạn người ta thường sử dụng loại máy kéo cỡ nhỏ có nguồn động lực động D 12, D-15, D-18 lắp hệ thống truyền lực khung xe ô tô Zil- 130, Gat53…để vận xuất, vận chuyển gỗ + Khâu vận chuyển: nơi khối lượng gỗ nhỏ, phân tán, nhà máy chế biến nơi tiêu thụ gần khu vực khai thác, người ta thường dùng thủ công bốc vác gỗ lên máy kéo vừa nhỏ khu khai thác, vận chuyển thẳng đến nhà máy Tại nơi có tập trung gỗ lớn thường dùng loại máy kéo bánh có rơmoóc chuyên dùng thiết bị tự bốc dỡ gỗ kiểu tay thuỷ lực để bốc gỗ lên phương tiện vận chuyển Tuỳ theo điều kiện địa hình, loại gỗ, khối lượng gỗ khả đầu tư đơn vị, trang trại…mà lựa chọn thiết bị công nghệ khai thác phù hợp Theo kết công trình nghiên cứu việc sử dụng loại máy kéo bánh cỡ nhỏ vận xuất gỗ đưa lại hiệu kinh tế lớn, Ngoài việc vận xuất gỗ, loại máy kéo bánh cỡ nhỏ sử dụng để vận chuyển phân bón số loại hang hoá khác Ở số nước Trung Quốc, Thụy Điển, Malayxia…đã sử dụng máy kéo nông nghiệp có cỡ nhỏ, kéo rơmoóc để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng Do thiết bị tời cáp máy kéo, nên giai đoạn vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ đến nơi tập trung gỗ phải dùng lao động thủ công hay hình thức vận xuất gỗ khác - Khái niệm phương pháp vận xuất gỗ + Khái niệm vận xuất gỗ: Vận xuất gỗ di chuyển gỗ hay khúc gỗ từ nơi chặt hạ đến bãi gỗ để bốc lên phương tiện vận chuyển máy kéo bánh hơi, ô tô, tàu hoả, xà lan, bè mảng… + Phương pháp vận xuất gỗ: Theo phương pháp di chuyển gỗ chia ra: Phương pháp kéo lết phương pháp chở gỗ Theo phương tiện động lực có: Vận xuất gỗ Trâu, Voi, tời cáp, máng lao, máy kéo Theo trạng gỗ có: Vận xuất gỗ khúc, gỗ dài nguyên Việc áp dụng loại hình vận xuất tuỳ thuộc điều kiện địa hình, quy cách sản phẩm, trình độ giới hoá, lực tổ chức quản lý sản xuất, khả đầu tư thiết bị, người, qui mô sản xuất…của đơn vị, hộ gia đình Trong loại hình vận xuất gỗ trên, vận xuất gỗ máy kéo bánh chiếm ưu thế, nhiều nước giới áp dụng, cho suất hiệu kinh tế cao Từ năm đầu thập kỷ 60, nước ta nhập nhiều loại máy kéo xích công suất lớn TDT- 40, TDT-55, C-100…và loại máy kéo bánh LKT-80, LKT-120…để phục vụ cho khai thác gỗ rừng tự nhiên ưu điểm loại máy kéo xích công suất lớn khả vượt dốc tốt, vận xuất gỗ có khối lượng lớn Nhược điểm chi phí nhiên liệu cao, mức độ phá hoại non, mặt đường lớn Các loại máy kéo bánh có khả động cao, mức độ phá hoại cay non, mặt đường hơn, suất vận xuất gỗ cao, chi phí sử dụng thấp so với máy kéo bánh xích Vì máy kéo bánh ngáy sử dụng rộng rãi chiếm ưu so với máy kéo bánh xích [8],[9] 1.3 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh vào việc vận xuất gỗ Ở số nước Trung Quốc, Thuỷ điển, Malaysia, Tanzania, Zambabue sử dụng máy kéo nông nghiệp cỡ nhỏ, kéo rơmooc để vận xuất vận chuyển gỗ rừng trồng Do máy kéo thiết bị tời cáp nên giai đoạn vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ đến nơi tập chung gỗ phải dùng lao động thủ công hay hình thức vận xuất gỗ khác Đối với nước ta, từ năm 60 nhập đưa vào sử dụng số máy kéo nước phục vụ cho khâu vận xuất, vận chuyển gỗ rừng tự nhiên như: TDT 40, TDT 55, TT Từ năm 1970, nước ta nhập đưa vào sử dụng máy kéo LKT 80, LKT 120 Các loại máy phù hợp với đặc điểm khai thác rừng tự nhiên với quy mô sản xuất lúc Các loại máy kéo xích có ưu điểm bật có khả vượt tốt, vận xuất gỗ có khối lượng lớn Tuy nhiên nhược điểm chúng mức độ phá hoại đất, tầng thực bì lớn Ngược lại máy kéo bánh có tốc độ cao, mức độ phá hoại con, mặt đường so với máy kéo xích Vì vậy, khai thác rừng máy kéo bánh ngày sử dụng rộng rãi so với máy kéo bánh xích Theo chức máy kéo dùng khai thác rừng phân thành loại: Máy kéo chuyên dùng máy kéo nông nghiệp cải tiến để vận xuất gỗ Các máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng thường có công suất lớn, tính ổn định khả kéo bám cao Hiện nhiều nước giới có ngành công nghiệp phát triển, sản xuất lâm nghiệp với qui mô lớn chế tạo sử dụng loại máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng với công suất lớn Ở Tiệp Khắc nghiên cứu loại máy kéo mang nhãn hiệu LKT80 trang bị tời thuỷ lực (2,5 tấn) để vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết Ở Phần Lan, người ta chế tạo máy kéo mang nhãn hiệu skidder dùng để vận xuất gỗ phương pháp kéo nửa lết hay loại máy kéo hãng Timberjack Norcar, Somet, Valmet Ở Thụy Điển chế tạo áp dụng rộng rãi máy kéo Volvo kéo rơmooc trục có trang bị tay thuỷ lực Liên hợp máy có kết cấu hợp lý, làm việc linh hoạt nhờ bốn bánh xe rơmooc bố trí trục đòn cân quay tương khung xe Loại máy sử dụng công việc vận xuất, vận chuyển gỗ cự ly ngắn Ở Canađa, người ta sử dụng máy kéo Timberjack 201 để vận xuất gỗ địa hình có độ dốc tương dối lớn Ở Đức sản xuất sử dụng máy kéo MG 25 công suất 25 - 34 mã lực, vận xuất gỗ nơi có độ dốc tới 40% Ở nhiều nước giới Thuỵ Điển, Nauy, Italia, Canada, Australia, Newzealand áp dụng rộng rãi máy kéo bánh vận xuất gỗ với số lượng ngày tăng, trang trại qui mô vừa nhỏ Qua thực tiễn sử dụng chuyên gia khẳng định máy kéo bánh vận xuất gỗ động, cho suất cao mở triển vọng vận chuyển thẳng gỗ từ nơi chặt hạ bãi gỗ hay xuống đường vận chuyển, giảm bớt khâu lao động trung gian vận xuất vận chuyển gỗ Do đặc điểm sản xuất nghành nông nghiệp mang tính thời vụ, nên thời gian rãnh rỗi máy kéo năm nhiều Vì thế, để nâng cao hiệu vốn đầu tư, nâng cao hiệu sử dụng, phát huy khả tận dụng toàn thời gian công suất máy nghành sản xuất nông nghiệp, tổ chức FAO thực hàng loạt nghiên cứu chuyên đề vùng khác giới lĩnh vực sử dụng máy kéo nông nghiệp bánh khai thác rừng trồng khẳng định máy kéo nông nghiệp làm việc tốt địa hình rừng trồng có độ dốc không lớn, trang bị thêm thiết bị tời, cáp - Cần treo gỗ phù hợp đem lại hiệu kinh tế cao Ở nước ta từ năm 1963, tập thể cán phòng Cơ giới lâm trường Bắc yên Viện công nghiệp rừng nghiên cứu chế tạo thành công tời hai trống lắp máy kéo Krabat để vận xuất gỗ [9] Năm 1982, tập thể cán phòng kỹ thuật nhà máy khí 15-2 (Bộ Lâm nghiệp cũ) nghiên cứu cải tiến xe Krat Liên Xô thành loại xe kiểu xe Reo có thiết bị tời cáp, với dàn khung cứng thùng xe mà dầm dọc có điểm tựa để treo đỡ puly dẫn động cho cáp mang tải kéo gỗ lên xuống theo nguyên tắc bốc dọc [1],[9] 72 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm Trong trình nghiên cứu gom gỗ thiết bị tời cáp theo lý thuyết nhiều mối liên hệ thông số chưa có điều kiện tìm ra, có giả thiết nhằm đơn giản hóa cho mô hình nghiên cứu Do kết nghiên cứu lý thuyết cần phải kiểm chứng thực nghiệm Khi LHM gom gỗ điều kiện rừng tự nhiên, xuất nhiều yếu tố có ảnh hưởng không nhỏ đến ổn định dọc ngang LHM Độ dốc mặt đường vận xuất, lực quán tính gỗ, góc đặt máy, trọng lượng gỗ yếu tố gây thay đổi lực tác dụng từ phía gỗ gây ổn định LHM Quá trình nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định số thông số cung cấp cho việc giải mô hình toán lập Từ đánh giá mức độ phù hợp mô hình lập làm sở cho việc lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý cho thiết tời cáp Đồng thời nâng cao khả ổn định cho LHM - Để giải mô hình toán lập chương cần xác định số thông số đầu vào sau: Hệ số ma sát gỗ mặt đất, hệ số tải trọng động, toạ độ trọng tâm liên hợp máy lắp thêm thiết bị tời cáp ngoạm gỗ - Xác định lực kéo tời cáp LHM gom gỗ số điều kiện cụ thể khác để so sánh ảnh hưởng yếu tố tới lực kéo tời cáp 4.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm - Sau khảo sát số dạng đường vận xuất gỗ rừng trồng thuộc Lâm trường Lương Sơn - Hoà Bình (phụ lục 02), kết thu làm sở cho việc so sánh để lựa chọn loại dạng đường phổ biến đại diện cho đường vận xuất gỗ rừng trồng để xác định độ mấp mô mặt đường (phụ lục 03) 73 - Sản phẩm đề tài KC07 - 26 LHM kéo Shibaura SD -2843 với thiết bị tời, cáp dẫn động từ trục thu công suất phía sau cần treo gỗ chữ A để phục vụ cho khâu khai thác gỗ rừng trồng độ dốc 100-200 4.3 Các thông số cần đo dụng cụ đo 4.3.1 Các thông số đo - Độ mấp mô mặt đường vận xuất gỗ rừng trồng - Tọa độ trọng tâm liên hợp máy 4.3.2 Dụng cụ đo - Máy thuỷ bình -Mia vạn thước dây - Lực kế - Ống ô 4.4 Tiến hành thí nghiệm 4.4.1.Xác định tọa độ trọng tâm liên hợp máy a./ Chuẩn bị thí nghiệm Theo [TCVN 1773-1991] để xác định tọa độ trọng tâm sử dụng phương pháp cân để xác định khối lượng liên hợp máy tọa độ trọng tâm theo chiều dọc, ngang cao liên hợp máy Dụng cụ thí nghiệm bao gồm thước dây, ống ô đánh thăng lực kế có cấu tạo sau: + Lực kế: Lực kế sử dụng thí nghiệm lực kế tự tạo, cấu tạo lực kế thể hình 13: Lực kế có cấu tạo kích thủy lực tải trọng 20 nối thông với đồng hồ đo áp suất dầu ống nối (5) Khi kích làm việc, dầu thủy lực có áp theo đường ống tới đồng hồ, áp lực dầu tác động vào piston áp lực dầu tới đồng hồ đo áp ta xác định lực tác dụng lên cần piston kích thủy lực 74 Hình 4.1 Sơ đồ cấu tạo lực kế – Tay công kích thủy lực; – Thân kích thủy lực; – Piston kích thủy lực; – Trục ren; - Ống nối thủy lực; – Đồng hồ đo áp suất; b Xác định khối lượng tổng cộng liên hợp máy Sơ đồ xác định thể hình vẽ 4.2: SD2843 SHIBAURA hg TURBO G G1 a b G2 L Hình 4.2- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc 75 Áp dụng công thức: G = G1 + G2 (4.1) G – tải trọng tương ứng với khối lượng sử dụng máy kéo, N; G1, G2 – lực đặt lực kế, N; Giá trị G1 xác định theo công thức: G1 = 1  d 9,81 (4.2)  – áp suất dầu thị đồng hồ đo,  = 50 kg/cm2; d – đường kính piston kích thủy lực, d = 40 mm; Thay vào công thức (4.2) ta có: G1 = 50 3,14.42 9,81 = 6160,68 N Giá trị G2 xác định theo công thức: P2 =   d 9,81 (4.3)  – áp suất dầu thị đồng hồ đo,  = 77 kg/cm2 Thay vào công thức (2.3) ta có: P2 = 77 3,14.42 9,81 = 9487,44 N Thay giá trị G1 G2 vào (4.1) ta được: G = P1 + P2 = 30909,29 + 47502,69 = 15648,12 N Nếu tính trọng lượng người lái phụ lái tổng trọng lượng LHM lấy G = 16400 N c./ Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc (L) Lập phương trình cân mô men điểm G2 ta có: G1L  G.b (4.4 ) Suy ta có: b Trong đó: G1.L 6160,48.237   93,3 (cm) G 15648,12 (4.5) 76 L - khoảng cách hai điểm tựa máy kéo với điểm đặt lực kế đo theo phương nằm ngang, L = 237 cm; G1 - lực đặt lực kế bánh trước, G1 = 6160,48 N; G – tải trọng tương ứng với khối lượng sử dụng máy kéo, G = 15648,12 N; d./ Tọa độ trọng tâm theo chiều thẳng đứng (h) Hình 4.3 - Sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm theo chiều thẳng đứng Để xác định chiều cao trọng tâm hg LHM ta dùng phương pháp cân LHM vị trí nằm nghiêng hình 4.3 Gọi  góc nghiêng mặt phẳng qua hai trục bánh xe Z2 giá trị lực kế đo trục sau bánh xe trạng thái LHM nằm nghiêng Lập phương trình cân mô men lực với điểm O1 ta có: Z cos.L  G sin .hg  G cos.a  Suy ta có: Z L   hg  cot g  a   G   (4.6) 77  - góc nghiêng máy kéo so với mặt phẳng ngang, độ; h  197 tg     0,08312  L 2370  (4.7) Z2 – lực đặt lực kế trục sau bánh xe, N; Z2 = 3  d 9,81 (4.8)  – áp suất dầu thị đồng hồ đo,  = 72 kg/cm2 Thay số vào (4.8) ta có: Z2 = 72 3,14.42 9,81 = 8871,37 N Thay số vào (4.6) ta được: Z L  8871,37.237  hg  cot g  a    (144  ) = 115,94 cm G  0,08312 15648,12  Vậy tọa độ trọng tâm liên hợp máy theo chiều cao cách mặt đất h g = 115,94 cm e./ Tọa độ trọng tâm theo chiều ngang (e) biểu thị xê dịch trọng tâm bên phải bên trái so vơi trục đối xứng dọc máy kéo (trong trường hợp phân bố khối lượng máy kéo không cân đối) Hình 4.4 - Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang 78 Trong sơ đồ ta có: B – khoảng cách hai dải xích, B = 740 mm; e – khoảng lệch tâm; P4 – lực đặt lực kế bên phải P4 =   d 9,81 (4.9)  – áp suất dầu thị đồng hồ đo,  = 52 kg/cm2 Thay số vào (4.9) ta được: P4 =   d 9,81 = 52 3,14.42 9,81 = 6407,10 N P5 – lực đặt lực kế bên trái P5 = 5  d 9,81 (4.10)  – áp suất dầu thị đồng hồ đo,  = 50 kg/cm2 Thay số vào (4.10) ta được: P5 = 5  d 9,81 = 50 3,14.42 9,81 = 6160,68 N Khoảng lệch tâm tính theo công thức: e 0,5G  P4 (0,5.15648,12  6407,1) B = 74 = 6,701 cm G 15648,10 Vậy tọa độ trọng tâm liên hợp máy theo chiều ngang lệch phía trái theo chiều tiến máy kéo (phía bên có thùng dầu thủy lực dầu diezel) khoảng e = 6,701 cm 4.4.2 Xác định hàm kích động mặt đường Độ mấp mô mặt đường ảnh hướng lớn đến khả làm việc LHM Vì mấp mô mặt đường yếu tố đầu vào quan trọng nghiên cứu dao động liên hợp máy theo phương pháp kéo nửa lết Để đánh giá mức độ ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh đến khả làm việc LHM, 79 việc điều tra khảo sát, phân loại dạng mặt đường mà liên hợp máy làm việc vấn đề cần thiết Để đánh giá điều kiện ngoại cảnh giới hạn địa hình, ta chia tất điều kiện đường thành nhóm: + Điều kiện đường nhóm 1: gồm đường nhựa (asphalt) bê tông nhựa (bê tông asphalt), đường xi măng đường bê tông; + Điều kiện đường nhóm 2: gồm đường nhựa đường bê tông với tình trạng mặt đường xấu, đường lát mặt (đá cuội, đá tảng, đá ghép), đường sỏi, đá dăm, rải xỉ, đường vệt ghép bê tông hay ghi thép; + Điều kiện đường nhóm 3: gồm đường đất cấp phối với lớp phủ mặt nhân tạo chất lượng thấp, đường cấp phối (san, gạt), đường đất tự nhiên (do loại xe khác chạy trực tiếp địa hình tạo thành), đường đặc tuyến (đường chạy thử, bãi tập lái), đường chất thuộc điều kiện đường nhóm 1,2 bị phá hỏng nặng + Điều kiện đường nhóm 4: gồm địa hình tự nhiên xe chạy mòn, địa hình có xe chạy đường trận địa địa hình chưa trở thành đường đất, địa hình đường đất khó qua (đường lầy lội mùa mưa, tuyết dày 20 cm) Đường vận xuất gỗ thường đường tạm thời sử dụng mùa khô ráo, đường vận xuất dùng cho loại máy kéo bánh xích đường đất san ủi gạt bỏ chướng ngại vật, có độ dốc cho phép Như theo đường vận xuất thuộc điều kiện đường nhóm 3,4 Các tác động kích thích bên lên thân máy kéo chuyển động điều kiện đường khác tính đến qua hàm phân bố độ cao mấp mô đường Các hàm nhận qua kết đo đạc độ cao mấp mô biên dạng vi mô địa hình Đối với máy kéo bánh di chuyển điều kiện đường nhóm 3,4, mấp mô có độ cao q < cm ảnh hưởng không đáng kể đến độ êm dịu chuyển động máy kéo nên 80 đoạn đường mấp mô coi phẳng Đối với điều kiện đường nhóm 3,4, vào số liệu điều tra thực nghiệm, xác định khoảng cách mấp mô đoạn đường thực nghiệm có ảnh hưởng tới độ êm dịu chuyển động máy kéo cỡ trung (20 – 30) cm a./ Xác định mối quan hệ chiều cao mấp mô mặt đường q chiều dài quãng đường s Để đánh giá cách khách quan mối quan hệ q(s) luận văn chọn phương án sử dụng thiết bị đo trắc dọc đường với độ xác cao để khảo sát Bằng cách chia quãng đường cần đo thành nhiều khoảng với kích thước 20 cm đo trực tiếp tọa độ s,q tuyến đường xác định Việc xác định mối quan hệ chiều cao mấp mô với chiều dài quãng đường tiến hành Lâm trường Lương Sơn – Huyện Lương Sơn – Tỉnh Hoà Bình Hình 4.5.Xác định mấp mô mặt đường vận xuất Kết đo đạc tổng hợp phụ lục 01 Để xây dựng tham số đầu vào kích động mặt đường, ta phải tiến hành phân tích mức độ tương quan s q Nếu s q có mối quan hệ đủ mức độ tin tưởng ta tiến hành xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính để mô hình hóa mối tương quan phi tuyến 81 Phân tích mức độ tương quan s q phần mềm thống kê tin học Xlstat Xlstat phần mềm xử lý liệu thống kê toán học, phân mềm bổ sung vào phần mềm Microsoft Excel thực thủ tục xử lý liệu từ MS-Excel Phân tích liệu với Xlstat thực cách dễ dàng, quy trình việc phân tích thực thủ tục XLSTAT>Correlation/Association test>Correlation test Kết phân tích sau: Bảng 4.1 Bảng ma trận hệ số tương quan Correlation matrix (Pearson): Variables s q s 0.526 q 0.526 Values in bold are significantly different from with a significance level alpha=0.05 Trong bảng trình bày hệ số tương quan Pearson theo cặp đối xứng qua đường chéo hệ số tương quan biến với nó, ta cần trị số nửa bảng mà Qua bảng ta thấy thấy s q có mức độ tương quan tuyến tính chặt Bảng 4.2 Bảng p- values p-values: Variables s q s < 0.0001 q < 0.0001 Values in bold are significantly different from with a significance level alpha=0.05 82 Thông tin từ bảng p- values cho ta giá trị xác suất để kiểm định giả thuyết Ho cho tương quan tuyến tính tổng thể Giá trị bảng p- values cho thấy giả thuyết Ho bị bác bỏ (giá trị pvalues nhỏ 0,05) Có nghĩa có tương quan tuyến tính s q Qua biểu đồ phân tán s q cho thấy cách trực quan mức độ tương quan chặt chẽ q q1 Đám mây điểm tập trung dải hẹp có dạng biến đổi điều hòa Cho ta ý tưởng xây dựng phương trình hồi qui tuyến tính để mô hình hoá mối tương quan b./ Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính mô tả mối quan hệ chiều cao mấp mô q chiều dài quãng đường s + Cơ sở lý thuyết: Ta có bảng số liệu sau: s s1 s2 ………… sn q q1 q2 ………… qn Từ bảng số liệu tương quan trên, ta giả sử s,q có quan hệ dạng: q = ηsin(s) + μcos(s) (4.11) Trong đó: η, μ số cần tìm Xét hàm: n U ( ,  )    sin si   cossi  qi  i 1 Ta tìm η, μ thỏa mãn hàm U(η,μ) đạt giá trị nhỏ Áp dụng lý thuyết phương pháp bình phương tối thiểu [2], ta có U(η,μ)min η,μ nghiệm hệ: U ( ,  )   U  ( ,  )  (4.12) Ta có: n U ( ,  )  2sin si  sin si   cossi  qi  i 1 (4.13) 83 n U  ( ,  )  2 cosi  sin si   cossi  qi  (4.14) i 1 Từ (4.12) (4.13) ta có: n  n   n  sin s   sin s cos s   qi sin si      i i    i U ( ,  )  i 1  i 1   i 1   n n n U ( ,  )   sin s coss    cos2 s   q coss  i  i i i i   i 1 i 1   i 1 (4.15) + Kết tính toán: Từ số liệu đo đạc thực địa (phụ lục 01), lập bảng tính toán thành phần phương trình (5.5) ta hệ phương trình: 314,547  0,864  4,1609  0,864  316,452  5,0472 (4.16) Giải hệ phương trình (4.11) với a, b biến số ta được:   0,128    0,156 (4.17) Phương trình (4.11) biến đổi sau:  q = ηsin(s) + μcos(s) =       2  2  Đặt    cos  2    =>     sin   2  2  sin(s)   cos(s)   2  2   cos  0,6337 =>   39,32 (độ)  sin   0,7731  q =    sin(s   ) (4.18) Thay số vào (4.18) ta phương trình hàm kích động mặt đường sau: q = 0,0407sin(s  39,32.3,14 / 180) (4.19) Từ phương trình (4.19) ta xác định đồ thị biểu diễn mối quan hệ s q sau: 84 q (m) 0.2500 0.2000 0.1500 0.1000 0.0500 0.0000 -0.0500 18 35 52 69 86 103 120 137 154 171 188 205 222 239 256 273 290 307 324 341 358 375 392 409 426 443 460 477 494 511 528 545 562 579 596 613 630 -0.1000 -0.1500 -0.2000 -0.2500 Hình 4.6 Biểu đồ mối quan hệ q s s (m) 85 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận - Bằng phương pháp lý thuyết luận văn xác định số thông số động lực học LHM kéo với thiết bị tời cáp cần treo gỗ vận xuất theo phương pháp nửa lết (mô men bánh xe chủ động, lực kéo tiếp tuyến, lực bám, loại lực cản chuyển động…) Kết thu sở cho việc xác định khả làm việc LHM - Để đánh giá khả làm việc thiết bị, luận văn xác định phản lực pháp tuyến bánh xe mặt đường khả kéo tời cáp tính toán ổn định cho LHM theo điều kiện kéo, bám ổn định, từ xác định độ dốc tới hạn theo điều kiện kể tải trọng chuyến cho phép, - Bằng phương pháp giải tích luận văn xây dựng mô hình máy kéo với trang thiết bị tời cáp, cần treo, từ thiết lập giải phương trình trạng thái gỗ phương trình dao động máy kéo trình vận xuất tời cáp, cần treo theo phương pháp nửa lết Kết khuyến cáo cho người sử dụng thiết bị làm việc an toàn không vận hành liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với thiết bị tời cáp cần treo gỗ vận tốc 7,24 (m/s)  v  14,48 (m/s) 5,12(m/s)  v  10,23 (m/s) 2,74 (m/s)  v  5,47(m/s) để tránh tượng cộng hưởng xảy - Bằng phương pháp khảo sát dạng đường vận xuất gỗ rừng trồng để làm cho sở cho việc lựa chọn loại mặt đường đặc trưng, từ tiến hành xác định biên dạng mặt đường vận xuất nhờ kết đo đạc xử lý số liệu nhờ phần mềm Xlstat, kết thu phương trình biên dạng mặt đường vận xuất đặc trưng phục vụ cho nghiên cứu động lực học LHM làm việc theo phương trình: q  0,0407sin(s  39,32.3,14 / 180) 86 Bằng phương pháp đo đạc luận văn xác định trọng lượng tổng thể máy kéo lắp thiết bị chuyên dùng (tời cáp cần treo gỗ) G = 16400 N tọa độ trọng tâm LHM (b = 93,3 mm; h = 115,94 mm e = 6,701 mm), kết đạt số liệu đầu vào phục vụ cho tính toán khả làm việc liên hợp máy 5.2 Kiến nghị - Cần bổ sung trường hợp xác định khả ổn định động cho LHM làm việc - Cần tiếp tục nghiên cứa ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh thực tế sử dụng LHM vận xuất gỗ đường lâm nghiệp trường hợp bánh xe máy kéo bị chêm hố lõm đường LHM chuyển động sườn dốc ngang không phẳng quay vòng địa hình dốc ngang - Cần bổ sung nghiên cứu thực nghiệm để xác định số thông số động học phục vụ tính toán lý thuyết độ cứng, hệ số cản mô men quán tính liên hợp máy … ... thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý LHM vận xuất gỗ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình tài nguyên rừng đặc điểm rừng trồng nước ta Rừng phận quan trọng môi trường sinh. .. trọng lượng thân bó gỗ làm cho đầu bó gỗ tự rơi xuống mặt đất Các thông số kỹ thuật tời lắp sau máy kéo cho bảng 2.2 [10],[12] 17 Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật tời lắp sau máy kéo Loại tời Dẫn... trường Rừng trồng với nhiều mục đích khác rừng đặc dụng, rừng sản xuất kinh doanh, rừng phòng hộ Rừng trồng sườn đồi có độ dốc từ100 đến 200 , rừng trồng phân tán địa hình diện tích khác Ngoài lâm