Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp Ptnt Trường Đại học Lâm nghiệp Lưu Văn Hưng Nghiên cứu dao động rơmoóc trục chở gỗ lắp thêm phận đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2008 Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp Ptnt Trường Đại học Lâm nghiệp Lưu Văn Hưng Nghiên cứu dao động rơmoóc trục chở gỗ lắp thêm phận đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa nông lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu Hà nội - 2008 Đặt vấn đề Một nhiệm vụ kinh tế mà Chiến lược phát triển lâm nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006 2020 đặt là: Sản lượng gỗ nước 20 - 24 triệu m3/năm (trong có 10 triệu m3 gỗ lớn), đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến lâm sản, bột giấy xuất Đáp ứng nhu cầu củi chủ yếu dùng cho khu vực nông thôn trì mức 25 - 26 triệu m3/năm Đồng thời xuất lâm sản đạt 7,8 tỷ USD (bao gồm tỷ USD sản phẩm gỗ 0,8 tỷ USD sản phẩm lâm sản gỗ) [1] Để thực nhiệm vụ việc giới hoá lâm nghiệp cần thiết cấp bách Tuy nhiên, công nghệ thiết bị giới hoá khai thác rừng tự nhiên áp dụng trước không phù hợp với việc khai thác gỗ rừng trồng Một số thiết bị nhập ngoại có áp dụng để khai thác gỗ rừng trồng, song nhìn chung hạn chế chưa phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội nước ta nước phát triển giới khu vực, có điều kiện gần giống nước ta chọn áp dụng công nghệ thích hợp công nghệ trung bình với việc áp dụng máy kéo bánh nông nghiệp để khai thác rừng trồng, nhờ mà nâng cao tỷ lệ giới hoá khai thác rừng Trong đó, nước ta nhập bắt đầu sản xuất số loại máy kéo, đáng ý loại máy kéo cỡ vừa nhỏ, chúng sử dụng tương đối phổ biến nông nghiệp số trang trại Một loại máy kéo máy kéo bánh Shibaura Nhật Bản sản xuất Qua khảo sát thực tế cho thấy: Máy kéo Shibaura có động với công suất đủ lớn, việc phục vụ nông nghiệp, trang bị thiết bị chuyên dùng sử dụng nhiều khâu công việc khác vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng.[24] Thời gian qua, đề tài KC- 07- 26 nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm sản xuất liên hợp máy (LHM) gồm máy kéo Shibaura với rơ moóc trục chuyên dùng lắp sau máy kéo để vận chuyển gỗ rừng trồng Đây mẫu máy lần đầu chế tạo thử nghiệm khai thác gỗ rừng trồng nước ta Liên hợp máy kéo Shibaura với rơ moóc trục vận chuyển gỗ, làm việc điều kiện đường vận xuất, vận chuyển nảy sinh hàng loạt vấn đề khả kéo, bám, ổn định, đặc biệt vấn đề dao động, tải trọng động lực học cần nghiên cứu Bên cạnh rơ moóc trục đề tài KC- 07-26 tạo loại rơ moóc có phần khung thùng moóc gắn cứng với trục bánh xe nên trình làm việc điều kiện đường lâm nghiệp sinh tải trọng động lực học lên cụm chi tiết, ảnh hưởng xấu đến tính êm dịu chuyển động LHM Điều khắc phục cách nối khung thùng moóc với trục bánh xe qua phận treo đàn hồi có giảm chấn Đối với rơ moóc trục này, vấn đề nêu chưa nghiên cứu Để có sở hoàn thiện thêm mặt kết cấu theo hướng phải nghiên cứu thêm dao động rơ moóc trục lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe Với lý tiến hành đề tài: Nghiên cứu dao động rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe * ý nghĩa khoa học đề tài: Xây dựng mô hình dao động rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe từ đánh giá ảnh hưởng phận nối đàn hồi có giảm chấn đến tính chuyển động êm dịu liên hợp máy * ý nghĩa thực tiễn đề tài: Kết nghiên cứu sở cho việc hoàn thiện thêm mặt kết cấu mẫu rơ moóc trục theo hướng lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe, đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý chở gỗ rơ moóc trục điều kiện đường lâm nghiệp Chương Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1 Công nghệ khai thác gỗ nước ta nước ta, rừng tự nhiên ngày bị cạn kiệt gây hậu xấu tới môi trường sinh thái, sản xuất đời sống người Trước thực trạng đó, để bảo vệ diện tích rừng tự nhiên lại, Chính phủ định bước đóng cửa rừng tự nhiên chủ trương tăng cường sử dụng gỗ rừng trồng thay dần gỗ rừng tự nhiên Máy móc thiết bị khai thác gỗ lớn rừng tự nhiên chuyển sang khai thác rừng trồng không phù hợp, sử dụng hiệu gỗ rừng trồng có kích thước nhỏ, có nhiều nơi rừng trồng tập trung nhiều nơi lại phân tán trữ lượng thấp Đây nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hoạt động khai thác gỗ tỉnh phía Bắc chủ yếu lao động thủ công nặng nhọc, suất thấp so với rừng tự nhiên, rừng trồng có nhiều điểm thuận lợi để áp dụng giới hoá Rừng trồng miền Bắc nước ta có đặc điểm: loài, diện tích phân tán, cách đường vận chuyển không xa, dây leo bụi rậm, độ dốc không lớn Chính đặc điểm trên, việc lựa chọn công nghệ, thiết bị khai thác gỗ phù hợp cho việc giới hoá khâu sản xuất kinh doanh rừng đạt hiệu kinh tế, xã hội điều vô quan trọng Có loại hình công nghệ khai thác gỗ chủ yếu [22] là: - Công nghệ khai thác gỗ dài: gỗ sau chặt 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: nơi chặt hạ gỗ cắt cành, cắt ngọn, cắt khúc theo quy cách sản phẩm, sau khúc gỗ vận xuất bãi gỗ đưa lên phương tiện vận chuyển - Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây: sau chặt hạ, gỗ giữ nguyên cành tán kéo bãi gỗ Tại gỗ cắt cành, cắt khúc theo quy cách sản phẩm vận chuyển đến nơi tiêu thụ Cành chế biến tận dụng Hiện nước ta khả trình độ áp dụng giới hoá khâu sản xuất thấp nên nhiều nơi áp dụng loại hình khai thác gỗ ngắn chủ yếu: Chặt hạ công cụ thủ công cưa xăng, khâu vận xuất, bốc dỡ chủ yếu thủ công, khâu vận chuyển ô tô đường thuỷ Khâu vận xuất gỗ khâu khó khăn, nặng nhọc, phức tạp dây chuyền khai thác gỗ, ảnh hưởng trực tiếp đến suất lao động giá thành sản phẩm 1.2 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh vào việc vận xuất, vận chuyển gỗ số nước Trung Quốc, Thuỵ 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 trung gỗ phải dùng lao động thủ công hay hình thức vận xuất gỗ khác [31] 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 nay, nhiều nước giới có ngành công nghiệp phát triển, sản xuất lâm nghiệp với quy mô lớn chế tạo sử dụng loại máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng với công suất lớn Tiệp Khắc nghiên cứu loại máy kéo mang nhãn hiệu LKT 80 trang bị tời thuỷ lực (2,5 tấn) để vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết 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 Thuỵ 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 Canada, người ta sử dụng máy kéo Timberjack 201 để vận xuất gỗ địa hình có độ dốc tương đối lớn Đức sản xuất sử dụng máy kéo MG 25 công suất 25 - 34 mã lực, vận xuất gỗ nơi có độ dốc tới 40% nhiều nước giới Thụy Điển, Nauy, Italia, Canada, Australia, Newzealand áp dụng rộng rãi máy kéo bánh vận xuất gỗ với số lượng ngày tăng, trang trại quy mô vừa nhỏ [39] 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[30] Do đặc điểm sản xuất ngành nông nghiệp mang tính thời vụ, nên thời gian rảnh 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 ngành 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, rơmooc phù hợp đem lại hiệu kinh tế cao [31] 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 [10] Năm 1972, tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo tập thể cán giảng dạy Khoa Công nghiệp rừng trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ [10] Năm 1985, Tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo đồng nghiệp Viện Khoa học lâm nghiệp nghiên cứu chế tạo tời trống dẫn động từ trục thu công suất Rơmooc trục lắp sau máy kéo Zeto để tự bốc vận xuất gỗ [10] Năm 1994, PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu số cán giảng dạy Trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu thành công đề mục thuộc đề tài cấp Nhà nước KN-03-04, thiết kế, chế tạo khảo nghiệm sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy, vùng gỗ nhỏ rừng trồng kiểu rơ moóc trục lắp sau máy kéo MTZ-50 có thiết bị tời cáp cấu nâng gỗ thuỷ lực để vừa gom gỗ từ xa, vừa tự bốc cho rơ moóc [7] Năm 1997, nhóm cán giảng dạy Bộ môn Máy lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng: Tời khí trống cần treo gỗ chữ A lắp cho máy kéo DFH-180 để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng Năm 2002, Th.S Phạm Minh Đức nghiên cứu khả kéo bám máy kéo DFH-180 kéo rơ moóc trục vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng [12] Năm 2005, PGS.TS Nông Văn Vìn số cán giảng dạy trường đại học Lâm nghiệp Đại học Nông nghiệp Hà Nội thực đề tài nhánh cấp Nhà nước KC-07-26 nghiên cứu thiết kế, chế tạo khảo nghiệm sản xuất rơ moóc trục lắp sau máy kéo cải tiến để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng [29] Nhìn chung nghiên cứu nước ta năm gần chủ yếu vào nghiên cứu cải tiến, thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng lắp cho máy kéo bánh để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng 1.3 Tình hình nghiên cứu dao động ô tô, máy kéo bánh Khi lm 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 máyCác dao động ảnh hưởng đến tải trọng động lực học tác dụng lên cụm chi tiết, độ êm dịu chuyển động máy kéo, chất lượng công việc mà liên hợp máy thực Do nghiên cứu dao động máy kéo, cần thiết phải xác định yếu tố ảnh hưởng đến dao động, quan tâm đến tác động mấp mô mặt đường, phận canh tác, khối lượng, mômen quán tính thân máy kéo đến trục quán tính trung tâm, khối lượng bánh trước, thông số hình học vị trí trọng tâm, khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước, cầu sau, khoảng cách bánh xe Hầu hết ô tô, máy kéo áp dụng điều kiện sản xuất lâm nghiệp phải làm việc điều kiện đường sá lâm nghiệp có độ mấp mô mặt đường cao độ dốc lớn Về mặt dao động nói chúng hoạt động điều kiện khó khăn, ảnh hưởng xấu đến tiêu sử dụng quan trọng LHM như: suất, độ êm dịu, độ ổn định, độ bền chi tiết máy đến sức khoẻ người láiDo vậy, nghiên cứu dao dộng liên hợp máy kéo vận chuyển gỗ vấn đề cần thiết có ý nghĩa việc hoàn thiện thiết kế chọn chế độ sử dụng hợp lý LHM Từ trước đến công trình nghiên cứu độ ổn định, khả kéo bám tải trọng thay đổi, đặc trưng động lực học, vấn đề dao độngcủa ô tô, máy kéo phận làm việc máy, liên hợp máy nghiên cứu Dao động ô tô, máy kéo lâm nghiệp nhiều nhà khoa học giới quan tâm nghiên cứu Năm 1992 Kozmin S.F nghiên cứu trình dao động thẳng đứng máy kéo bánh lâm nghiệp cỡ kN [32] Năm 1984 Alexandrov V.A nghiên cứu tải trọng máy kéo vận xuất khởi hành với bó gỗ [33] Năm 1987 Zucov A.V nghiên cứu vấn đề dao động máy kéo lâm nghiệp [34] Năm 1983 Đobrưnhin Iu.A nghiên cứu động lực học thẳng đứng máy kéo bánh vận xuất gỗ chặt chăm sóc [35] Năm 1980 Orlov S.F nghiên cứu lý thuyết phổ phận treo đỡ máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng [36] Năm 1975 Finkevich I.V nghiên cứu liên kết dọc bó gỗ máy kéo hệ thống vận xuất [36] Năm 1983 Alexandrov V.A nghiên cứu tải trọng máy kéo lâm nghiệp chế độ nhấc bó gỗ khỏi mặt đất [37] 72 Từ kết mô Matlab - Simulink đưa nhận xét sau: - Đối với trường hợp giải phương trình vi phân dao động rơ moóc chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe: + Dịch chuyển thẳng đứng trọng tâm rơ moóc z3 (hình3.14), trọng tâm cầu rơ moóc z1 (hình 3.23) dịch chuyển góc ,1 , dao động tắt dần, có biên độ nhỏ thời gian dập tắt ngắn Trong dịch chuyển góc có biên độ dao động thời gian dập tắt ngắn + Chuyển dịch tương đối cầu khung rơ moóc nhỏ Trong vận tốc gia tốc dịch chuyển nhỏ nên giảm lực quán tính tạo lên chuyển động êm dịu rơ moóc LHM - Đối với trường hợp phận treo đàn hồi, giảm chấn khung trục bánh xe: + Dịch chuyển thẳng đứng trọng tâm z3, dịch chuyển góc rơ moóc mặt phẳng thẳng đứng dọc dịch chuyển thẳng đứng trọng tâm cầu rơ moóc z1 có dạng dao động điều hoà có biên độ dao động lớn Điều giải thích khung trục bánh xe rơ moóc nối cứng với nhau, độ cứng lốp rơ moóc lớn, hệ số cản giảm chấn lốp lại nhỏ nên dịch chuyển phụ thuộc chủ yếu vào dạng mấp mô mặt đường, dạng mấp mô mặt đường dạng có phương trình điều hoà nên dao động dịch chuyển có dạng dao động điều hoà + Các dịch chuyển góc khung rơ moóc , dịch chuyển góc cầu rơ moóc có biên độ nhỏ, có dạng tắt dần nhanh gần giống Bởi vì, khung cầu rơ moóc nối cứng với nên khung rơ moóc dịch chuyển cầu rơ moóc dịch chuyển theo ngược lại Tóm lại, từ phân tích lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe rơ moóc dịch chuyển 73 rơ moóc có dạng dao động điều hoà, biên độ, vận tốc gia tốc nhỏ, thời gian dập tắt dao động ngắn tạo nên tính chuyển động êm dịu, độ bền rơ moóc LHM Ngược lại, khung trục bánh xe phận treo đàn hồi có giảm chấn dao động dịch chuyển có dạng điều hoà, tức chủ yếu phụ thuộc vào độ mấp mô mặt đường có biên độ dao động, vận tốc gia tốc chuyển dịch lớn Do vậy, làm ảnh hưởng xấu đến tính chuyển động êm dịu, độ bền LHM 3.2.5 Tính toán tần số riêng giá trị tới hạn vận tốc Để tính tần số riêng ta xét toán giá trị riêng phương trình vi phân dao động rơ moóc Ta có tần số dao động riêng nghiệm phương trình đặc trưng: (3.21) C 2M Từ hệ phương trình vi phân dao động rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe phương trình (3.20), ta xác định giá trị C M phương trình (3.21) sau: M 0 0 2C2 m 2C2 m1 2C2l1 C J 2y 0 0 0 ; 0 (3.22) 2C2 m 2C2 2C1 m1 m1 2C2l1 m 2C l 21 m1 2C l 21 J2y 2C2l12 J2y 0 (C2 C1 )b 2 J1 x 0 0 C2 b 4J2x ; C2 b J1 x C2 b J x (3.33) 74 Thay giá trị C1, C2, m, m1, l1, b (từ phụ lục 02) vào phương trình (3.33) ta có: 8, 77 0 8, 432 8, 432 104 4636, 44 108,16 0 C 0, 75 0, 75 0, 78 0 ; 0 2320,89 52, 06 0 51, 70 51, 70 (3.34) Sau tính toán định thức ma trận C thay vào phương trình đặc trưng (3.21) Phương trình tần số có dạng sau: 10 7018, 25. 11181312. 644017031. 4893290806. 3130389076 (3.35) Để giải phương trình tần số trên, sử dụng phần mềm Maple máy tính Sau giải phương trình (3.35) có nghiệm sau: 0,84 s-1; 2,85 s-1; 7,12 s-1; 48,19 s-1; 68, 09 s-1 Do hàm số kích động mặt đường có dạng: q = h0.sin t; Trong đó: v0 với S0 bước sóng, S0 = 1m v0 S0 Trường hợp cộng hưởng dao động xảy trường hợp sau xảy ra: v01 ; v02 ; v03 ; v04 ; v05 ; Do đó, có vận tốc tới hạn tương ứng là: v01 = 0,13 m/s; v02 = 0,45 m/s; v03 = 1,13 m/s; 2 v04 = 7,67 m/s; v05 = 10,84 m/s 2 Từ kết tính toán tần số dao động riêng vận tốc tới hạn trên, rơ moóc trục đề tài KC- 07- 26 tạo lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe đưa vào khai thác, sử dụng không nên vận hành LHM vận tốc tới hạn Vì sinh tượng cộng hưởng làm ảnh hưởng đến tính êm dịu chuyển động, tính bền chi tiết ổn định LHM 75 3.3 Đề xuất phương án lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe rơ moóc Từ kết tính toán mô phần mềm Matlap-Simulink tiến hành đề xuất phương án lắp thêm phận treo cho rơ moóc sau: 3.3.1 Lựa chọn phận treo đàn hồi có giảm chấn Về kiểu hệ thống treo chọn hệ thống treo bó nhíp giảm chấn loại xi lanh thuỷ lực phần đối tượng nghiên cứu giới thiệu, hệ thống treo có cấu tạo hình 3.34[40]: Hình 3.34: Hệ thống treo lắp rơ moóc trục Cầu rơ moóc; Giảm chấn; Nhíp; Tai nhíp; 4, Quang nhíp Hệ thống treo hình vẽ 3.34 hệ thống treo phụ thuộc có phận đàn hồi loại nhíp, đầu trước nhíp nối với khung rơ moóc khớp cố định, đầu sau nhíp nối với khung rơ moóc quai nhíp Các quang nhíp buộc chặt nhíp với cầu phần nhíp Hệ thống treo trang bị giảm chấn để dập tắt chấn động Đầu giảm chấn bắt chặt với khung rơ moóc, đầu giảm chấn nối với trục bánh xe mối nối ghép 76 Nhíp dầm ghép thép mỏng để có đồ đàn hồi cao Kích thước nhíp nhỏ dần từ lớn gọi hay gốc Hai đầu nhíp uốn thành hai tai để nối với khung Phần nhíp có bu lông căng để siết nhíp lại với Các quang nhíp giữ cho nhíp không bị xô lệch hai bên 3.3.2 Lựa chọn độ cứng cho nhíp hệ số cản giảm chấn Để lựa chọn loại nhíp giảm chấn phù hợp với kích thước tải trọng chuyên chở rơ moóc phương pháp tính toán lý thuyết mô phần mềm Matlap- Simullink chọn giá trị độ cứng hệ số cản cho hệ thống treo sau [5], [25]: Độ cứng nhíp: C = 156000 N/m Hệ số cản giảm chấn: K = 1580 Ns/m Theo mô với độ cứng hệ số giảm chấn biên độ dao động, vận tốc gia tốc dịch chuyển phần tử rơ moóc nhỏ (hình 3.14 - 3.28) Đồng thời, mô dao động rơ moóc lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn thông số nhỏ so với dao động rơ moóc nối cứng khung trục bánh xe Với kích thước, tải trọng chuyển chở, độ cứng nhíp hệ số cản giảm chấn tính toán đề xuất chọn hệ thống treo xe ôtô tải nhãn hiệu Trường Hải THAICO - FOTON 4,0 để lắp thêm cho rơ moóc trục chở gỗ đề tài KC- 07- 06 tạo với kết cấu vẽ lắp hình vẽ 3.35 [41] Hình 3.35: Hệ thống treo đàn hồi có giảm chấn lắp rơ moóc trục Tai nhíp; Lốp rơ moóc; Trục bánh xe; Bó nhíp; Bộ phận giảm chấn; Quang treo nhíp; Khung rơ moóc; Thùng rơ moóc; Thanh kéo moóc; 10 Đầu moóc nối với máy kéo 10 77 78 Chương nghiên cứu thực nghiệm Do điều kiện thời gian, kinh phí sở vật chất hạn chế, đề tài tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Do đề xuất phương pháp thí nghiệm nhằm minh hoạ thêm cho số kết nghiên cứu lý thuyết để xác định dao động rơ moóc mặt phẳng thẳng đứng dọc mặt phẳng thẳng đứng ngang sau: 4.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm Mục đích nghiên cứu thực nghiệm nhằm minh hoạ cho phần nghiên cứu lý thuyết dao động rơ moóc trục chở gỗ đường lâm nghiệp 4.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm LHM gồm máy kéo Shibaura kéo rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi, có giảm chấn khung trục bánh xe 4.3 Các thông số cần đo dụng cụ đo [24] Đo gia tốc thẳng đứng vị trí trọng tâm rơ moóc cảm biến đo gia tốc (hình 4.1) Hình 4.1: Cảm biến đo gia tốc B12/1000 Cảm biến đo gia tốc có ký hiệu B12/1000 hoạt động theo nguyên lý điện cảm Cộng hoà Liên bang Đức chế tạo Cảm biến có thông số kỹ thuật sau: Giới hạn đo 500 m/s2; Độ nhạy: 80 mV/V Đầu đo gia tốc 79 bố trí gần vị trí trọng tâm rơ moóc cho trục dọc cảm biến trùng với phương thẳng đứng Cảm biến nối với DMC Plus dây cáp jắc cắm chuyên dùng Để đo dịch chuyển góc rơ moóc vị trí nối moóc đề xuất dùng cảm biến đo chuyển dịch WSF CHLB Đức chế tạo (Hình 4.2) Hình 4.2: Cảm biến đo chuyển dịch WSF Cảm biến làm việc theo nguyên lý điện cảm có giới hạn đo 50 mm, độ nhạy 12 mV/V; cảm biến bố trí gần khớp nối moóc (hình 4.3) h O l Hình 4.3: Sơ đồ bố trí cảm biến đo dịch chuyển góc rơ moóc Móc máy kéo; Đầu móc rơ moóc; Đế tựa; Khung rơ moóc; Giá kẹp cảm biến đo dịch chuyển; Cảm biến đo dịch chuyển; Dây nối với thiết bị DMC-Plus 80 Từ hình 4.3 chuyển dịch góc rơ moóc điểm nối moóc với máy kéo xác định theo mối quan hệ hình học sau: tg h ; l l- Khoảng cách theo chiều ngang từ tâm quay O đến cảm biến gia tốc; khoảng cách xác định thước dài; h- Chiều cao dịch chuyển thẳng đứng vị trí đặt cảm biến; chiều cao đo cảm biến đo dịch chuyển nối ghép DMC Plus Các cảm biến nối với thiết bị thu thập, khuếch đại, hiển thị thông tin đo lường DMC-Plus Cộng hoà Liên bang Đức sản xuất Thiết bị nối ghép với máy tính xách tay cổng RS 232 điều khiển phần mềm DMC- Laplus Thiết bị DMC Plus với máy tính xách tay đặt máy kéo cung cấp điện từ nguồn xoay chiều nhờ máy phát điện Sau đo số liệu dùng phần mềm chuyên dùng để xử lý, tính toán thông số cần đo, vẽ thể kết đồ thị có dạng z3 = f(t) = f(t) Từ kết tính toán vẽ đồ thị so sánh với kết tính toán phần tính toán lý thuyết 81 Kết luận kiến nghị Kết luận Rơ moóc trục đề tài KC- 07-26 thiết kế, chế tạo lắp sau máy kéo Shibaura để chở gỗ rừng trồng khảo nghiệm sản xuất Qua khảo nghiệm thực tế cho thấy dao động máy ảnh hưởng lớn đến tải trọng động lực học lên cụm chi tiết, đến tính êm dịu chuyển động máy Do vấn đề dao động rơ moóc cần nghiên cứu để làm sở cho việc hoàn thiện mẫu máy Bằng phương pháp lý thuyết thực nghiệm đề tài tính toán xác định toạ độ trọng tâm; mô men quán tính theo trục x, trục y; độ cứng hệ số cản ma sát lốp rơ moóc xác định lực từ phía máy kéo tác dụng lên rơ moóc vị trí nối moóc Đề tài xây dựng mô hình dao động cho rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe loại đường xác định Mô hình xây dựng mô hình dao động mặt phẳng thẳng đứng đối xứng dọc dao động mặt phẳng thẳng đứng ngang qua tâm trục rơ moóc (Hình 3.7) Bằng việc áp dụng phương trình Lagranger loại II đề tài thiết lập hệ phương trình vi phân (3.20) mô tả dao động rơ moóc mặt phẳng thẳng đứng đối xứng dọc dao động mặt phẳng thẳng đứng ngang qua tâm trục rơ moóc ứng dụng phần mềm Matlab-Simulink giải mô hệ phương trình vi phân mô tả dao động rơ moóc chở gỗ chuyển động loại đường xác định Ngoài ra, việc ứng dụng phần mềm đề tài mô dao động rơ moóc trục hệ thống treo đàn đàn hồi phận giảm chấn Sau chọn độ cứng 82 phần đàn hồi, hệ số cản giảm chấn từ chọn kiểu hệ thống treo phù hợp để lắp cho rơ moóc trục Bằng phương pháp lập ma trận hệ số cho phương trình đặc trưng lập phương trình tần số hệ dao động Sau giải phương trình tần số tìm tần số riêng, tương ứng với tần số riêng tính vận tốc tới hạn chuyển động rơ moóc đưa khuyến cáo sử dụng Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu xây dựng mô hình dao động cho rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe có tính đến dao động máy kéo biên dạng mấp mô mặt đường ngẫu nhiên Tiến hành đầy đủ nghiên cứu thực nghiệm xử lý kết thực nghiệm để phân tích, so sánh với kết nghiên cứu lý thuyết 83 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn (2007), Chiến lược phát triển lâm nghiệp Việt nam giai đoạn 2006 - 2020, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà nội, Nguyễn Văn An (2002), Nghiên cứu ảnh hưởng độ mấp mô mặt đất tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo DFH- 180 vận xuất gỗ rừng trồng, Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, ĐH Lâm nghiệp Nguyễn Văn Bỉ (2000), Phương trình vi phân dao động máy kéo bánh bơm vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết, Thông tin khoa học lâm nghiệp (2), trang 16 Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (2000), Lý thuyết ô tô máy kéo, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Cẩn (1995), Thiết kế tính toán ô tô- máy kéo, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam (2004), Thí nghiệm ôtô, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật., Hà Nội Nguyễn Nhật Chiêu (1994), Thiết bị chuyên dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng, Tạp chí Lâm nghiệp (1), trang Nguyễn Nhật Chiêu (2005), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị giới hoá khai thác gỗ rừng trồng độ dốc 10 đến 20 độ, Báo cáo khoa học đề tài KC-07-26-05 Đặng Việt Cương, Cơ học ứng dụng kỹ thuật, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 84 10 Nguyễn Tiến Đạt (2000), Chuyên đề Những tiến khâu vận xuất vận chuyển gỗ, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam 11 Nguyễn Tiến Đạt (2002), Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến khả vận xuất gỗ rừng trồng phương pháp kéo nửa lết máy kéo bốn bánh cỡ nhỏ (18-24 mã lực), Luận văn tiến sỹ khoa học kỹ thuật, ĐH Lâm nghiệp 12 Phạm Minh Đức (2002), Nghiên cứu khả kéo bám máy kéo DFH- 180 vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng, Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, ĐH Lâm nghiệp 13 Nguyễn Phúc Hiểu (1996), Nghiên cứu ảnh hưởng dao động lên khung xương ôtô xe chuyển động lên đường, Luận án Phó tiến sỹ khoa học kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội 14 Trịnh Minh Hoàng (2002), Nghiên cứu khảo sát dao động xe tải hai cầu tác động ngẫu nhi mặt đường, Luận văn thạc sỹ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội 15 Nguyễn Quang Huy (2003), Nghiên cứu dao động xe nhiều cầu, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội 16 Võ Văn Hường (2003), Nghiên cứu hoàn thiện mô hình khảo sát dao động ôtô tải nhiều cầu, Luận án tiến sĩ khoa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội 17 Nguyễn Văn Khang (2005), Dao động kỹ thuật, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 18 Nguyễn Văn Khang, Thái Mạnh Cầu, Nguyễn Phong Điền, Vũ Văn Khiêm, Nguyễn Nhật Lệ (2006), Bài tập dao động kỹ thuật, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 19 Nguyễn Văn Khang (2005), Dao động kỹ thuật, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 85 20 Lê Minh Lư (2000), Nghiên cứu dao động máy kéo bánh có tính đến dặc trưng phi tuyến phần tử đàn hồi, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 21 Lê Minh Lư (2002), Nghiên cứu dao động máy kéo bánh có tính đến đặc trưng phi tuyến phần tử đàn hồi, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Nông nghiệp I Hà Nội 22 Trịnh Hữu Lập, Nguyễn Kim, Ma Cương Thọ, Trần Mỹ Thắng, Lương Văn Tiến, Trịnh Hữu Trọng, Ngô Thế Tường (1992), Khai thác vân chuyển lâm sản, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà tây 23 Nguyễn Đức Sỹ (2002), Nghiên cứu ổn định động lực học dọc liên hợp máy kéo cỡ nhỏ vận xuất gỗ khởi hành theo hướng lên dốc, Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, ĐH Lâm nghiệp 24 Nguyễn Hồng Quang (2006), Nghiên cứu dao động máy kéo Shibaura với thiết bị tời cáp vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết, Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật, Đại học Lâm nghiệp 25 Nguyễn Phùng Quang (2006), Matlap & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 26 Huỳnh Hội Quốc(2002), Nghiên cứu trình lắc dọc- lắc ngang ôtô vận tốc cao, Luận văn thạc sĩ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội 27 Hoàng Gia Thắng (1993), Dao động mặt phẳng thẳng đứng toa xe khách bốn trục hai hệ lò xo qua mối nối ray, Đề án tốt nghiệp cao học, Đại học Bách khoa Hà Nội 28 Nguyễn Văn Vệ (2002), Nghiên cứu dao dộng thẳng đứng ghế ngồi máy kéo DFH - 180 vận xuất gỗ giải pháp giảm sóc cho người lái, Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật, ĐH Lâm nghiệp 29 Nông Văn Vìn, Lê Tấn Quỳnh (2006), Nghiên cứu thiết kế, chế tạo rơmoóc vận chuyển gỗ rừng trồng, Báo cáo tổng kết khoa học đề tài cấp Nhà nước KC 07-26, Đại học Lâm nghiệp 86 Tiếng Anh 30 Mikko Kantola, Pertti Harvestela, Handbook on Appropriate Technology For Forestry operation in Developing Countries Helsinki - 1991 31 FAO, 1990, Case study on Integrated small - scale forests Harvesting and wood processing operations, Rome Tiếng Nga 32 ..(1983) - c 33 . (1984) c 34 (1987), 35 . (1983), , .. 36 C. , .., . , , 37 . (1980) - , , Internet 38 http://www.vista.com.vn 39 http://www.best-used-tractor.com/Shibaura 40 http://www.otosaigon.com 41 http://www.truonghaiauto.com.vn ... cứu dao động rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe * ý nghĩa khoa học đề tài: Xây dựng mô hình dao động rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm. .. KC- 07- 26 tạo chuyển động đường vận chuyển lâm nghiệp có lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn Để lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe rơ moóc trục lắp sau máy kéo Shibaura... phạm vi, nội dung phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu dao động rơ moóc trục chở gỗ lắp thêm phận treo đàn hồi có giảm chấn khung trục bánh xe, làm sở cho việc hoàn thiện