Nghiên cứu khả năng kéo bám, ổn định của máy kéo làm việc trên đất dốc

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Tô Quốc Huy
• Người hướng dẫn: TS Nguyễn Nhật Chiêu
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan khả năng kéo bám của máy kéo trên đất dốc

Việc áp dụng cơ giới hóa trong sản xuất lâm nghiệp, đặc biệt là tại các vùng có địa hình đồi núi, luôn là một bài toán phức tạp. Luận án tiến sĩ “Nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc” của tác giả Tô Quốc Huy đã đi sâu vào giải quyết vấn đề này, tập trung vào đối tượng là liên hợp máy (LHM) kéo bánh hơi Yanmar F535D và cày chảo 2 dãy. Tại Việt Nam, với hơn 4,3 triệu ha rừng trồng sản xuất, trong đó phần lớn nằm trên địa hình dốc, việc thiếu các thiết bị chuyên dụng hiệu quả là một rào cản lớn. Các máy kéo bánh hơi, dù có tính cơ động cao, lại bộc lộ nhiều hạn chế về khả năng kéo bám và ổn định động học khi vận hành trên sườn dốc. Nghiên cứu này không chỉ phân tích các yếu tố ảnh hưởng mà còn đề xuất giải pháp cải tiến cụ thể. Mục tiêu chính là xác định ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu và chế độ sử dụng đến hiệu quả làm việc, từ đó nâng cao độ an toàn và năng suất cho hoạt động cơ giới hóa lâm nghiệp. Luận án cung cấp một cơ sở lý thuyết lực kéo vững chắc, phân tích sâu về tương tác bánh xe và đất trong điều kiện canh tác đặc thù của Việt Nam, mở ra hướng đi mới cho việc thiết kế và lựa chọn thiết bị nông lâm nghiệp phù hợp.

1.1. Thực trạng cơ giới hóa lâm nghiệp trên địa hình dốc

Hiện nay, cơ giới hóa lâm nghiệp ở Việt Nam còn nhiều hạn chế, đặc biệt trong khâu làm đất và chăm sóc rừng. Lao động thủ công vẫn chiếm tỷ trọng lớn, gây tốn kém thời gian và chi phí. Các loại máy kéo nông nghiệp thông thường chỉ hoạt động hiệu quả trên địa hình bằng phẳng (độ dốc dưới 10 độ). Khi làm việc trên đất dốc, các vấn đề như suy giảm lực kéo, tăng hệ số trượt của bánh xe, và nguy cơ mất an toàn trở nên nghiêm trọng. Điều này đòi hỏi phải có những nghiên cứu chuyên sâu về động lực học máy kéo để tìm ra giải pháp khắc phục, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật canh tác đất dốc.

1.2. Phân tích cơ sở lý thuyết về lực kéo và độ bám

Khả năng kéo của máy kéo phụ thuộc trực tiếp vào lực bám giữa bánh xe và mặt đất. Cơ sở lý thuyết lực kéo chỉ ra rằng lực bám bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: trọng lượng phân bố lên cầu chủ động, đặc tính của lốp, và quan trọng nhất là tính chất cơ lý của đất, được thể hiện qua hệ số bám của đất. Khi máy kéo làm việc trên dốc, thành phần trọng lực theo phương song song với mặt dốc sẽ làm giảm áp lực vuông góc lên bánh xe, từ đó làm giảm lực bám tối đa, gây ra hiện tượng trượt và làm giảm hiệu suất kéo.

II. Thách thức về ổn định của máy kéo bánh hơi trên đất dốc

An toàn là yếu tố tiên quyết khi vận hành máy móc trên địa hình phức tạp. Đối với liên hợp máy kéo làm việc ngang dốc, thách thức lớn nhất là duy trì ổn định động học. Luận án đã chỉ ra hai nguy cơ chính: lật và trượt ngang. Hiện tượng lật xảy ra khi mômen lật ngang hoặc mômen lật dọc vượt qua mômen chống lật của máy. Điều này đặc biệt nguy hiểm khi máy di chuyển qua các chướng ngại vật hoặc khi vào cua. Phân tích lực tác dụng lên liên hợp cho thấy, khi làm việc trên dốc ngang, trọng tâm của liên hợp máy kéo - nông cụ bị lệch về phía chân dốc, làm tăng áp lực lên các bánh xe phía dưới và giảm áp lực lên các bánh xe phía trên. Sự phân bố tải trọng không đều này không chỉ làm giảm khả năng kéo bám mà còn tiệm cận đến điều kiện cân bằng giới hạn, dễ gây mất ổn định. Ngoài ra, trượt ngang của máy kéo cũng là một vấn đề nghiêm trọng, làm lệch hướng di chuyển dự tính và có thể dẫn đến tai nạn. Nghiên cứu sâu về các yếu tố này là nền tảng để đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn lao động trong lâm nghiệp.

2.1. Phân tích các mômen lật ngang và mômen lật dọc

Sự ổn định của máy kéo được quyết định bởi sự cân bằng giữa các mômen. Mômen lật ngang phát sinh do thành phần trọng lực theo phương ngang và các lực ly tâm khi quay vòng. Trong khi đó, mômen lật dọc xuất hiện khi máy lên hoặc xuống dốc, đặc biệt khi lực kéo tại móc lớn. Luận án đã xác định các góc dốc giới hạn lật, phụ thuộc vào chiều cao trọng tâm và bề rộng cơ sở của máy. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp người vận hành lựa chọn chế độ làm việc an toàn và là cơ sở cho các cải tiến về kết cấu máy.

2.2. Vấn đề trượt ngang và mất ổn định hướng chuyển động

Khi di chuyển ngang dốc, thành phần trọng lực vuông góc với hướng di chuyển gây ra lực trượt ngang. Hiện tượng trượt ngang của máy kéo làm cho máy bị lệch khỏi quỹ đạo mong muốn, ảnh hưởng đến chất lượng công việc và tiềm ẩn nguy cơ mất kiểm soát. Luận án đã phân tích mối quan hệ giữa góc dốc, hệ số bám của đất theo phương ngang và góc lệch của bánh lái để duy trì hướng chuyển động thẳng. Đây là một đóng góp quan trọng cho việc nghiên cứu hệ thống lái tự động trong tương lai.

III. Phương pháp xây dựng mô hình động lực học LHM trên dốc

Để phân tích chính xác các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kéo bám và ổn định, luận án đã xây dựng một mô hình toán học toàn diện. Mô hình này mô tả động lực học máy kéo và cày chảo khi làm việc trên dốc ngang. Điểm mới của nghiên cứu là việc xem xét đầy đủ các lực và mômen tác dụng lên hệ thống theo không gian ba chiều, bao gồm cả lực cản của cày biến đổi theo thời gian. Các phương trình vi phân chuyển động được thiết lập dựa trên nguyên lý D'Alembert, có tính đến sự tương tác bánh xe và đất, sự phân bố lại tải trọng do độ dốc, và đặc tính của hệ thống truyền lực. Mô hình này sau đó được mô phỏng động lực học trên phần mềm Matlab-Simulink, cho phép khảo sát ảnh hưởng của các thông số như chiều cao trọng tâm, bề rộng cơ sở, góc dốc, và lực cản đến các chỉ tiêu làm việc như hệ số trượt của bánh xe, hiệu suất kéo và năng suất. Kết quả mô phỏng là cơ sở khoa học vững chắc để đánh giá và đề xuất các giải pháp cải tiến kỹ thuật.

3.1. Xây dựng mô hình toán học mô tả động lực học LHM

Việc xây dựng mô hình toán học là bước cốt lõi của nghiên cứu lý thuyết. Mô hình bao gồm các phương trình cân bằng lực và mômen cho cả máy kéo và cày. Đặc biệt, mô hình đã xem xét sự phụ thuộc của hệ số bám của đất vào cả độ trượt dọc và độ trượt ngang. Các thông số đầu vào như đặc tính động cơ, tỷ số truyền, kích thước hình học của máy và cày đều được tích hợp. Mô hình này cho phép dự đoán hành vi của LHM trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau mà không cần thực hiện các thí nghiệm tốn kém.

3.2. Mô phỏng động lực học trên phần mềm Matlab Simulink

Sử dụng công cụ mô phỏng động lực học Matlab-Simulink, luận án đã tiến hành khảo sát định lượng các kịch bản làm việc khác nhau. Các đồ thị kết quả đã chỉ ra rõ ràng sự suy giảm của hiệu suất kéo và sự gia tăng của độ trượt khi góc dốc tăng. Mô phỏng cũng cho thấy ảnh hưởng của việc thay đổi chiều cao trọng tâm của liên hợp máy kéo - nông cụ và bề rộng máy kéo đến điều kiện cân bằng giới hạn. Kết quả này đã định hướng cho việc đề xuất giải pháp cải tiến kết cấu hệ thống di động.

IV. Giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định máy kéo

Dựa trên kết quả phân tích lý thuyết và mô phỏng, luận án đã đề xuất một giải pháp kỹ thuật trọng tâm: cải tiến hệ thống di động (HTDĐ) của máy kéo. Cụ thể, giải pháp tập trung vào việc tăng bề rộng cơ sở của máy kéo và tối ưu hóa sự phân bố tải trọng lên các bánh xe. Việc tăng bề rộng làm việc không chỉ trực tiếp cải thiện ổn định động học bằng cách tăng mômen chống lật mà còn giúp phân bố đều hơn phản lực pháp tuyến lên các bánh xe. Điều này giúp cả hai bánh xe chủ động (trên và dưới dốc) đều có thể phát huy tối đa lực bám, giảm thiểu hiện tượng trượt ngang của máy kéo. Luận án đã tiến hành tính toán thiết kế và chế tạo thử nghiệm một hệ thống di động cải tiến, sau đó so sánh hiệu quả với hệ thống nguyên bản. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy giải pháp này giúp tăng đáng kể lực kéo cực đại và giảm rõ rệt hệ số trượt của bánh xe khi làm việc ở cùng một điều kiện độ dốc và tải trọng. Đây là một đóng góp thực tiễn quan trọng, có thể ứng dụng để cải tiến các máy kéo hiện có hoặc thiết kế các dòng máy chuyên dụng cho canh tác đất dốc.

4.1. Cải tiến kết cấu hệ thống di động để tăng ổn định

Giải pháp chính là thiết kế cơ cấu cho phép thay đổi bề rộng cơ sở của máy kéo. Việc này giúp hạ thấp trọng tâm của liên hợp máy kéo - nông cụ một cách tương đối và tăng cánh tay đòn của mômen chống lật. Kết cấu cải tiến giúp máy kéo thích ứng tốt hơn với các độ dốc khác nhau, đảm bảo an toàn lao động trong lâm nghiệp và mở rộng phạm vi làm việc của máy.

4.2. Tối ưu hóa sự phân bố tải trọng lên các bánh xe

Khi bề rộng cơ sở tăng, phản lực pháp tuyến được phân bố lại một cách cân bằng hơn giữa bánh xe phía trên và phía dưới dốc. Điều này ngăn chặn tình trạng bánh xe phía trên bị mất bám sớm, cho phép toàn bộ hệ thống phát huy được lực kéo lớn hơn trước khi đạt đến giới hạn trượt. Phân tích lực tác dụng lên liên hợp sau cải tiến cho thấy sự cải thiện rõ rệt về hiệu suất truyền lực.

V. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và kiểm chứng mô hình

Lý thuyết phải luôn được kiểm chứng bằng thực tiễn. Luận án đã dành một chương quan trọng cho nghiên cứu thực nghiệm tại thực địa. Các thí nghiệm đồng ruộng được tiến hành để xác định các thông số thực tế như hệ số bám của đất và hệ số cản lăn trong điều kiện lâm nghiệp Việt Nam, đồng thời kiểm chứng tính chính xác của mô hình toán học đã xây dựng. Hệ thống thiết bị đo lường hiện đại (cảm biến lực, cảm biến gia tốc, encoder đo vòng quay) được lắp đặt trên LHM để thu thập dữ liệu về lực kéo, vận tốc, độ trượt và phản lực pháp tuyến. Kết quả đo đạc cho thấy sự tương đồng cao giữa số liệu thực nghiệm và kết quả mô phỏng, với sai khác nằm trong giới hạn cho phép. Điều này khẳng định độ tin cậy của mô hình lý thuyết. Đặc biệt, các thí nghiệm so sánh giữa hệ thống di động nguyên bản và hệ thống cải tiến đã chứng minh hiệu quả vượt trội của giải pháp đề xuất: lực kéo tăng và độ trượt giảm đáng kể, giúp nâng cao năng suất và hiệu suất kéo của LHM. Các kết quả này cung cấp bộ dữ liệu quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo và cho việc thiết kế thiết bị nông lâm nghiệp.

5.1. Quy trình tổ chức thí nghiệm đồng ruộng chi tiết

Các thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế chặt chẽ, thực hiện trên các cấp độ dốc khác nhau. Quy trình bao gồm việc hiệu chuẩn thiết bị đo, lắp đặt hệ thống cảm biến, và ghi nhận dữ liệu theo thời gian thực. Các thông số như lực cản cày, vận tốc thực tế của LHM, số vòng quay bánh xe được đo đạc chính xác để tính toán các chỉ tiêu quan trọng như hiệu suất kéo và hệ số trượt của bánh xe.

5.2. So sánh kết quả lý thuyết và thực nghiệm

Việc đối chiếu dữ liệu là bước cuối cùng để xác nhận giá trị khoa học của nghiên cứu. Đồ thị so sánh giữa đường đặc tính kéo bám lý thuyết từ mô hình và đường đặc tính xây dựng từ nghiên cứu thực nghiệm cho thấy sự phù hợp cao. Sự kiểm chứng này không chỉ xác nhận tính đúng đắn của mô hình mà còn khẳng định giải pháp cải tiến mang lại hiệu quả thực tiễn, đáp ứng yêu cầu của sản xuất.

VI. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn cho cơ giới hóa lâm nghiệp

Công trình nghiên cứu của tác giả Tô Quốc Huy mang lại những đóng góp mới và có giá trị cả về mặt khoa học lẫn thực tiễn. Về khoa học, luận án đã xây dựng thành công một mô hình động lực học toàn diện cho LHM cày chăm sóc rừng làm việc trên dốc ngang, một vấn đề phức tạp và chưa được nghiên cứu sâu tại Việt Nam. Mô hình này là công cụ hữu ích cho việc phân tích, dự báo và tối ưu hóa hoạt động của các thiết bị nông lâm nghiệp trên địa hình dốc. Về thực tiễn, giải pháp cải tiến hệ thống di động đã được chứng minh hiệu quả qua nghiên cứu thực nghiệm, mở ra khả năng ứng dụng rộng rãi để nâng cấp các máy kéo hiện có, giúp tăng khả năng kéo bám, đảm bảo ổn định động học và nâng cao hiệu quả kinh tế. Các bộ số liệu thực nghiệm về hệ số bám của đất, hệ số cản lăn... trong điều kiện cụ thể của Việt Nam là nguồn tài liệu tham khảo quý giá. Nhìn chung, luận án là một cơ sở khoa học quan trọng, góp phần thúc đẩy quá trình cơ giới hóa lâm nghiệp một cách an toàn, hiệu quả và bền vững.

6.1. Đóng góp mới về mặt lý thuyết và mô hình hóa

Đóng góp nổi bật là việc xây dựng mô hình ổn định hướng cho máy kéo trên dốc ngang và sử dụng dữ liệu lực cản cày thực nghiệm làm đầu vào cho mô phỏng động lực học. Điều này làm cho kết quả phân tích gần với điều kiện làm việc thực tế hơn so với các nghiên cứu trước đây. Mô hình này có thể được phát triển thêm để nghiên cứu các loại máy công tác và điều kiện địa hình khác.

6.2. Triển vọng ứng dụng trong sản xuất và đào tạo

Kết quả của luận án có thể được chuyển giao cho các đơn vị sản xuất, chế tạo máy nông lâm nghiệp để phát triển các dòng máy kéo chuyên dụng cho vùng đồi núi. Giải pháp cải tiến có chi phí hợp lý, dễ áp dụng. Ngoài ra, công trình này còn là tài liệu học thuật giá trị cho công tác giảng dạy và nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, cơ giới hóa lâm nghiệp tại các trường đại học và viện nghiên cứu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng Cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng là việc sử dụng thiết bị máy móc để thực hiện các công việc: Làm đất trồng rừng, xử lý thực bì, vun gốc, bón phân, tỉa cành, phun thuốc trừ sâu, tưới nước.chăm sóc rừng trồng. Trong sản xuất lâm nghiệp hiện nay chủ yếu sử dụng máy kéo kết hợp với máy công tác chuyên dụng phù hợp với từng khâu canh tác cụ thể, được gọi là liên hợp máy (LHM). Máy kéo là máy động lực đặc biệt có khả năng kéo bám tốt, di chuyển, hoạt động hiệu quả trên nền đất sản xuất nông, lâm nghiệp; có khả năng liên hợp và trích truyền công suất đa dạng cho các máy công tác.

Do đặc điểm của địa hình, đất đai trong lâm nghiệp có độ dốc lớn, địa hình bị chia cắt, mặt đất không bằng phẳng, tính chất đất không đồng nhất, có nhiều đá lẫn, gốc cây. làm cho LHM canh tác kém ổn định khi làm việc dẫn đến hiệu quả sử dụng thấp. Để nâng cao hiệu quả sử dụng, ngoài các yêu cầu chung của máy động lực, máy kéo được lựa chọn làm việc trong sản xuất lâm nghiệp cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản như: Độ ổn định cao, làm việc an toàn trên đất dốc; tính chất kéo bám tốt, tính cơ động cao, điều khiển linh hoạt, dễ sử dụng; có tính vạn năng, thực hiện được nhiều khâu canh tác ở điều kiện đồi núi, tiết kiệm nhiên liệu.1 Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng trên thế giới Địa hình đất dốc lâm nghiệp để ứng dụng cho cơ giới hóa khâu canh tác đã được Xerikov U.B phân cấp thành 5 cấp: < 80; 8 ÷ 120 ; 12 ÷ 200; 20 ÷ 350; 35 ÷ 400 [20]. Sử dụng cơ giới hoá làm đất trồng rừng ở một số nước tiên tiến trên thế giới đã được tiến hành khá toàn diện từ khâu qui hoạch phân lô khoảnh, xử lý thực bì, san ủi bậc thang, cày đất trồng cho đến chăm sóc rừng.

Ở các quốc gia phát triển như: Mỹ, Liên Xô 7 cũ, Australia, Thuỵ Điển, Đức, Canada, Brazil. công việc làm đất trồng rừng chủ yếu được thực hiện bằng cơ giới. Các chủng loại máy kéo có công suất lớn và hiện đại như: Fiat, Komatsu, Bofort, Caterpilar, TZ-171, T-130 với thiết bị chuyên dụng: Ben ủi, răng rà rễ, máy phát dọn thực bì, rulô có gắn lưỡi cắt (Chopper roller). để xử lý thực bì, cày ngầm, cày lật, phay đất, khoan hố.

đã được sử dụng để làm đất trồng rừng. Bên cạnh đó, các máy kéo có công suất trung bình và nhỏ như: Kubota, Shibaura, Huyndai, John Deere, Indo Farm. cũng được sử dụng cho các công việc chăm sóc, bón phân, thu hoạch phù hợp với điều kiện sản xuất của mỗi nước. Để tăng độ ổn định ngang khi máy kéo làm việc trên đất dốc, ở một số nước công nghiệp phát triển như Liên Xô (cũ), Đức, Thuỵ Điển đã sản xuất các máy kéo có khung thăng bằng tự động, xoay được hộp truyền lực cuối cùng để thay đổi vị trí trọng tâm, tăng bề rộng cơ sở, hạ thấp trọng tâm, lắp thêm tải trọng phụ, tăng kích thước các mấu bám, tăng trọng lượng bám cho các bánh phía trên dốc, sử dụng máy kéo 2 cầu chủ động, máy kéo xích hoặc máy kéo nửa xích.

để tăng tính ổn định và khả năng bám. Một số loại máy kéo đất dốc có khung tự cân bằng 8 Trên hình 1.1 trình bày một số sơ đồ máy kéo có khung thăng bằng: chỉ giữ thăng bằng phần khung máy (a); giữ thăng bằng cả khung máy và cả hệ thống di động (b, c, d, e). Nhờ kết cấu đặc biệt như vậy, tính ổn định ngang, tính năng lái và tính năng kéo bám tốt hơn hẳn các loại máy kéo thông thư- ờng. Những loại máy kéo này có thể làm việc hiệu quả ở địa hình độ dốc cao tới 200 - 250, trong khi các loại máy kéo nông nghiệp thông thường chỉ được phép sử dụng ở độ dốc nhỏ hơn 150.

Một số hãng máy kéo như Kubota, Indo Farm còn chế tạo máy kéo 2 cầu chủ động, quay vòng 2 tốc độ, tính năng này cho phép giảm bán kính quay vòng, tăng tính cơ động, rất phù hợp với điều kiện địa hình đất dốc, chia cắt của lâm nghiệp. Tuy nhiên, kết cấu của các loại máy kéo này rất phức tạp, khó chế tạo và giá thành cao. Tại Australia [35], những năm gần đây đã nghiên cứu áp dụng nhiều phương thức kỹ thuật cơ giới làm đất cho các loại địa hình đất đai khác nhau, phổ biến là: sử dụng rulô (Chopper roller) có gắn các lưỡi cắt băm nát lớp thực bì, cành lá để lại sau khai thác, rải đều trên mặt đất; sau đó cày ngầm theo đường đồng mức hoặc cày vun luống theo rạch (cày ngầm có lắp 2 chảo vun luống) để trồng rừng, (hình 1. LHM cày ngầm và LHM cày đĩa tại Autralia 9 0 Trên địa hình có độ dốc trên 15 thường áp dụng phương thức làm đất cục bộ, sử dụng máy xúc với gầu múc đặc biệt có lưỡi cắt (Wilco ripping tine and slash rake) hoặc khoan (VH Mulcher on the low loader) tạo ra những hố đất tơi xốp có đường kính từ 0,8 – 1,0 m, sâu trên 0,7 m để trồng cây.

Ở địa hình có góc 0 dốc < 10 sử dụng LHM cày chảo làm đất toàn diện và trồng rừng. Cơ giới chăm sóc rừng trên thế giới thường sử dụng máy móc, thiết bị phát dọn thực bì cỏ dại, xới đất, cày chăm sóc theo hàng bằng cày lật hoặc cày chảo vun gốc và làm tơi đất… Các nghiên cứu của L. Pancel, Allan, Weidelt (1976), Evan (1982), Winter (1977) ở Mỹ, Nga cũng đã đưa ra các biện pháp chăm sóc rừng chủ yếu là: sử dụng các thiết bị để phát quang, tỉa thưa, xới đất theo hàng, theo băng hay cục bộ quanh gốc cây. Thiết bị cơ giới được sử dụng chăm sóc rừng như: Cày lật, cày xới sâu, phay đất, máy phát cỏ, tưới nước, bón phân.

Hiện nay việc sử dụng máy kéo liên hợp với một số thiết bị chuyên dụng để phát cỏ dại, xới vun gốc cây, phun thuốc diệt sâu bệnh và cỏ dại, bón phân để chăm sóc rừng khá phổ biến ở nhiều nước như: Đức, Australia, Malaysia. Các LHM kéo có công suất vừa và nhỏ như Kubota của Nhật, Lemken của Đức, Indo Farm của Ấn Độ. được sử dụng khá rộng rãi cho làm vườn và chăm sóc rừng. Các hệ thống thiết bị và kỹ thuật tới nước cho rừng trồng trong mùa khô cũng đã được nghiên cứu áp dụng trong phạm vi hẹp như tại Israel, Rumani, Trung quốc.

Rừng trồng Bạch đàn có sử dụng hệ thống tưới cho năng suất đạt tới 90 m3/năm. Ở Trung Quốc đã chế tạo được các loại máy khác nhau như JC-10A trang bị 5 lưỡi cày xới, máy cày chảo XYC lắp sau máy kéo bánh hơi, máy phay đất mini có công suất 1,5 - 2,5 kW với tốc độ quay trục lưỡi phay 150 - 200 vòng/phút hoặc loại có công suất 4 - 5 kW với tốc độ quay trục phay 200 vòng/phút phục vụ công việc làm đất chăm sóc rừng. 10 Nhìn chung kỹ thuật và thiết bị trong trồng và chăm sóc rừng khá hiện đại và đa dạng, công nghệ phổ biến là: Sử dụng thiết bị cơ giới chuyên dụng phát dọn hoặc băm nát thực bì, làm đất trồng rừng, vun gốc, tưới nước, bón phân chăm sóc rừng trồng. Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng ở Việt Nam 1.

Đặc điểm rừng trồng và những yêu cầu kỹ thuật làm đất trồng chăm sóc rừng. Tính đến năm 2020 Việt Nam có 4.786 ha rừng trồng trong đó có 3.486 rừng sản xuất [1]. Riêng đối với miền Bắc, phần lớn diện tích đất trồng rừng là trên đất trống đồi núi trọc hoặc trên đất trồng rừng sau khai thác. Địa chất, thổ nhưỡng chủ yếu là đất feralit màu vàng đỏ hoặc vàng nhạt phát triển trên phiến thạch sét hoặc trên đất phù sa cổ phấn sa, sa thạch lẫn thạch anh.

Độ dầy tầng đất mỏng, có nơi nhỏ hơn 50 cm. Đất có tầng phong hoá dầy trung bình nhưng do bị xói mòn và laterite mạnh nên trong đất hình thành nhiều kết von đá ong chiếm 50 đến 70 % bề mặt phẫu diện, ở nhiều nơi tầng dưới bị đá ong hoá rất cứng [26]. Trên các đất trống nông lâm nghiệp vùng đồi núi, mặt đất thường được che phủ bởi lớp thực bì gồm cây cỏ, cây bụi và các loài cây gỗ tạp. Theo nghiên cứu thực nghiệm ở Việt Nam [20], độ dốc đất lâm nghiệp được phân thành các cấp độ như: <50; 50 ÷ 100; 100 ÷ 150; 150 ÷ 200; và > 200.

Trồng rừng thâm canh cung cấp gỗ lớn được sử dụng trên vùng có độ dốc phổ biến nhỏ hơn 150. Loài cây trồng chính là keo, bạch đàn, thông,. sinh trưởng và phát triển của các loài cây này ở điều kiện lập địa thích hợp tại vùng núi phía Bắc đã được tác giả Đặng Văn Thuyết [23] nghiên cứu cho thấy tại bảng 1. Sinh trưởng và phát triển một số rừng trồng chính ở miền Bắc Loài Hvn Hdc Dt D1.

Các kỹ thuật chăm sóc rừng được thực hiện cơ bản là 4 lần: Lần một, sau khi trồng 2 - 3 tháng, trồng dặm, phát thực bì, xới cỏ vun gốc. Lần hai, vào đầu mùa mưa năm thứ 2, phát thực bì, xới cỏ, vun gốc và bón thúc. Lần ba, vào cuối mùa mưa năm thứ 2, phát thực bì. Lần bốn, vào đầu mùa mưa năm thứ 3, phát thực bì cày xới đất, bón phân.

Công việc trừ cỏ và xới đất thường tiến hành đồng thời, xới đất được tiến hành bằng các phương thức khác nhau như: Xới toàn diện, xới cục bộ theo băng, theo đám với độ sâu hợp lý tuỳ thuộc vào mức độ sinh trưởng của cây và loại đất. Lựa chọn thiết bị và quy trình kỹ thuật phù hợp không những nâng cao năng suất lao động, giảm lao động thủ công mà còn nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng. Do vậy khi thực hiện khâu làm đất chăm sóc rừng bằng cơ giới phải đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật canh tác trên đất dốc, đồng thời đảm bảo được chất lượng theo yêu cầu kỹ thuật trồng rừng. 12 - Yêu cầu kỹ thuật canh tác trên đất dốc: + Ít làm xáo trộn lớp đất mặt; + Giữ được tối đa lớp đất mùn và chất hữu cơ trên mặt đất; + Hạn chế rửa trôi, xói mòn đất.