Nghiên cứu động lực học của tay thủy lực bốc dỡ gỗ lắp sau máy kéo bánh hơi

Nghiên cứu động lực học tay thủy lực bốc dỡ gỗ lắp sau máy kéo bánh hơi khi xoay cần, mang lại hiệu quả trong công nghiệp chế biến gỗ.

• Tác giả: Lương Ngọc Hoàn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Bỉ
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Máy và thiết bị cơ giới hoá nông - lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu động lực học của tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ lắp sau máy kéo bánh hơi khi xoay cần
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình ứng dụng tay thuỷ lực trong công nghệ khai thác gỗ
• 1.2. Một số vấn đề về nghiên cứu động lực học máy trục
• 1.3. Một số phần mềm trợ giúp trong nghiên cứu động lực học máy
• 1.4. Một số công trình nghiên cứu động lực học của tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ
• 2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA TAY THUỶ LỰC KHI KHỞI ĐỘNG XOAY CẦN
• 3.1. Xác định các thông số động lực học đặc trưng
• 3.2. Xác định các mô men tác dụng
• 3.3. Lập sơ đồ tính toán động lực học
• 3.4. Thiết lập phương trình vi phân
• 3.5. Giải các phương trình vi phân
• 3.6. Xác định hệ số tải trọng động lực học
• 3.7. Mô phỏng qui luật biến đổi của biến dạng và của hệ số động lực học
• 3.8. Lựa chọn chế độ làm việc hợp lý cho tay thuỷ lực khi xoay cần
• 4. CHƯƠNG IV: SỬ DỤNG PHẦN MỀM ADAMS MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH XOAY CỦA TAY THUỶ LỰC
• 4.1. Lập mô hình mô phỏng
• 4.2. Thẩm định mô hình
• 4.3. Chạy mô phỏng
• 4.4. Lấy kết quả mô phỏng
• 4.5. Kết quả mô phỏng
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu động lực học tay thủy lực bốc dỡ gỗ

Nghiên cứu động lực học tay thủy lực bốc dỡ gỗ lắp sau máy kéo là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ khai thác gỗ. Động lực học giúp hiểu rõ hơn về các lực tác động lên thiết bị trong quá trình hoạt động. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo an toàn cho người lao động. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng động lực học là yếu tố quyết định đến độ bền và hiệu quả của tay thủy lực.

1.1. Tình hình ứng dụng tay thủy lực trong khai thác gỗ

Tay thủy lực được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ khai thác gỗ, đặc biệt ở các nước phát triển. Các thiết bị này giúp tăng năng suất và giảm thiểu rủi ro trong quá trình bốc dỡ gỗ. Ở Việt Nam, việc ứng dụng tay thủy lực vẫn còn hạn chế, chủ yếu sử dụng phương pháp thủ công.

1.2. Lợi ích của việc nghiên cứu động lực học tay thủy lực

Nghiên cứu động lực học tay thủy lực giúp tối ưu hóa thiết kế và cải thiện hiệu suất làm việc. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao độ an toàn cho người lao động trong quá trình khai thác gỗ.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu động lực học tay thủy lực

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về động lực học tay thủy lực, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như tính toán chính xác các lực tác động, mô hình hóa quá trình làm việc và tối ưu hóa thiết kế vẫn đang là những bài toán khó. Việc thiếu dữ liệu thực nghiệm cũng là một rào cản lớn trong nghiên cứu.

2.1. Các vấn đề trong tính toán động lực học

Tính toán động lực học tay thủy lực thường gặp khó khăn trong việc xác định các thông số động lực học chính xác. Điều này có thể dẫn đến việc thiết kế không đạt yêu cầu, gây lãng phí vật liệu hoặc không đảm bảo an toàn.

2.2. Thách thức trong mô hình hóa quá trình làm việc

Mô hình hóa quá trình làm việc của tay thủy lực là một thách thức lớn. Các yếu tố như tải trọng, gia tốc và lực ma sát cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác của mô hình.

III. Phương pháp nghiên cứu động lực học tay thủy lực bốc dỡ gỗ

Để nghiên cứu động lực học tay thủy lực bốc dỡ gỗ, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng như Adams giúp tạo ra các mô hình chính xác và kiểm tra các thông số động lực học trong điều kiện thực tế.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng trong nghiên cứu

Phần mềm mô phỏng như Adams cho phép mô phỏng quá trình làm việc của tay thủy lực trong các điều kiện khác nhau. Điều này giúp xác định các thông số động lực học một cách chính xác và nhanh chóng.

3.2. Thiết lập phương trình vi phân cho tay thủy lực

Thiết lập các phương trình vi phân là bước quan trọng trong nghiên cứu động lực học. Các phương trình này giúp mô tả chính xác các lực tác động lên tay thủy lực trong quá trình hoạt động.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu động lực học tay thủy lực

Nghiên cứu động lực học tay thủy lực bốc dỡ gỗ không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để cải thiện thiết kế và nâng cao hiệu suất làm việc của tay thủy lực trong thực tế.

4.1. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa thiết kế tay thủy lực có thể nâng cao năng suất làm việc. Các thiết bị được cải tiến có thể hoạt động hiệu quả hơn trong điều kiện thực tế.

4.2. Tác động đến ngành khai thác gỗ

Nghiên cứu động lực học tay thủy lực có tác động tích cực đến ngành khai thác gỗ. Việc áp dụng các thiết kế mới giúp giảm thiểu rủi ro và nâng cao hiệu quả sản xuất.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu động lực học tay thủy lực

Nghiên cứu động lực học tay thủy lực bốc dỡ gỗ là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến trong công nghệ khai thác gỗ, giúp nâng cao năng suất và đảm bảo an toàn cho người lao động.

5.1. Tương lai của công nghệ tay thủy lực

Công nghệ tay thủy lực sẽ tiếp tục phát triển với nhiều cải tiến mới. Việc áp dụng công nghệ hiện đại sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị.

5.2. Định hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu động lực học tay thủy lực cần được tiếp tục mở rộng để giải quyết các vấn đề còn tồn tại. Các nghiên cứu mới sẽ giúp cải thiện thiết kế và nâng cao hiệu suất làm việc của tay thủy lực.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác lâm sản là một mắt xích kinh tế then chốt trong ngành sản xuất lâm nghiệp, tuy nhiên khâu bốc dỡ gỗ truyền thống thủ công chiếm tới hơn 40% tổng chi phí nhân công và tiềm ẩn khoảng 65% các vụ tai nạn lao động nghiêm trọng. Nhằm khắc phục tình trạng này, nhiều công trình nghiên cứu cơ giới hóa tầm quốc gia đã được triển khai, tiêu biểu là đề tài cấp Nhà nước mang mã số KC-07-26-05 với sản phẩm liên hợp máy gồm máy kéo nông nghiệp bánh hơi Shibaura trang bị rơ-moóc và cơ cấu tay thủy lực bốc dỡ gỗ cự ly ngắn. Trước đây, các tổ hợp thiết bị nhập khẩu từ Thụy Điển như máy kéo Volvo phục vụ vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng từ những năm 1990 đã đem lại hiệu quả cao nhưng hiện nay đa số đã xuống cấp và thiếu phụ tùng thay thế.

Mặc dù thiết bị bốc dỡ chế tạo trong nước đã qua khảo nghiệm thực địa đạt yêu cầu làm việc cơ bản, bài toán động lực học trong các giai đoạn chuyển động quá độ vẫn chưa được khảo sát đầy đủ. Mục tiêu cụ thể của luận văn là nghiên cứu chuyên sâu về động lực học của cơ cấu tay thủy lực khi khởi động xoay cần – thời điểm phát sinh tải trọng động cực đại làm suy giảm độ bền kết cấu và tính ổn định của toàn bộ máy kéo. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trên hệ thống tay thủy lực có tải trọng nâng danh định 200 kg (tương đương 2.000 N), tầm vươn công tác tối đa 3,8 m và tổng khối lượng tham gia chuyển động là 295 kg trong điều kiện bãi khai thác bằng phẳng. Việc giải quyết chính xác bài toán động lực học này mang ý nghĩa quyết định trong việc tối ưu hóa kích thước kết cấu, giúp giảm tới 25 - 30% ứng suất động cục bộ, kéo dài tuổi thọ chi tiết thép thêm 35% và thiết lập chế độ điều khiển thủy lực tối ưu trước khi bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết động lực học máy trục, cơ học lý thuyết và động lực học hệ nhiều vật đàn hồi. Trọng tâm của khung lý thuyết là phương trình vi phân chuyển động Lagrange loại II áp dụng cho cơ hệ hôlônôm, giữ và dừng:

$$\frac{d}{dt}\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_i}\right) - \frac{\partial T}{\partial q_i} + \frac{\partial \Pi}{\partial q_i} + \frac{\partial \Phi}{\partial \dot{q}_i} = Q_i$$

Trong đó $T$ là hàm động năng, $\Pi$ là hàm thế năng, $\Phi$ là hàm năng lượng hao tán và $Q_i$ là các lực suy rộng ứng với tọa độ suy rộng $q_i$. Các khái niệm then chốt bao gồm: mô men quán tính quy đổi toàn phần ($I = 5130,002\text{ kg}\cdot\text{m}^2$ ở tầm vươn cực đại 3,8 m), độ cứng xoắn quy đổi của trụ xoay ($c_{12} = 171485\text{ N/m}$), độ cứng uốn quy đổi của cụm cánh tay - cẳng tay ($c_{23} = 183069\text{ N/m}$), mô men kích động danh định ($M_{kd} = 956,2\text{ Nm}$) và hệ số tải trọng động lực học $k_d$. Mô hình động lực học quy đổi cơ hệ thực thành hệ dao động đàn hồi 2 bậc tự do liên kết với chuyển động xoay cưỡng bức của trụ đứng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu đầu vào sử dụng các thông số kỹ thuật thực nghiệm và bản vẽ kết cấu của liên hợp máy Shibaura, kết hợp với các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu thép kết cấu CT5 (mô đun đàn hồi khi uốn $E = 2,0 \times 10^{11}\text{ N/m}^2$, mô đun trượt $G = 8,0 \times 10^{10}\text{ N/m}^2$). Cỡ mẫu khảo sát bao gồm 12 trường hợp mô phỏng đại diện cho sự kết hợp giữa 2 trạng thái tải trọng chính (không tải 0 kg và đầy tải 200 kg) với 6 mức gia tốc góc khởi động biến thiên từ 0,2 rad/s² đến 1,2 rad/s² trong phạm vi góc quay làm việc trung bình 60 độ. Phương pháp chọn mẫu có chủ đích dựa trên chu kỳ thao tác công tác thực tế của thiết bị bốc dỡ gỗ ngắn.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích tích hợp giải tích và mô phỏng số bắt nguồn từ tính chất phi tuyến phức tạp của các phương trình vi phân dao động đàn hồi. Nghiên cứu sử dụng phần mềm SolidWorks để thiết lập mô hình không gian 3D, từ đó tính toán tự động và chính xác tuyệt đối tọa độ trọng tâm cùng mô men quán tính của từng cụm chi tiết phức tạp. Phần mềm Matlab & Simulink được dùng để giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân chuyển động giải tích, trong khi phần mềm chuyên dụng MSC ADAMS thẩm định toàn diện động lực học đa vật thể trong không gian 3 chiều. Toàn bộ lộ trình nghiên cứu lý thuyết, xây dựng mô hình và xử lý dữ liệu được thực hiện liên tục trong khoảng thời gian 12 tháng từ năm 2007 đến năm 2008.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình giải tích và mô phỏng số đã làm sáng tỏ những quy luật động lực học quan trọng của tay thủy lực trong giai đoạn khởi động xoay cần:

• Phân bố mô men quán tính: Ở trạng thái vươn cần tối đa 3,8 m với tải trọng 200 kg, tổng mô men quán tính của hệ thống đạt $5130,002\text{ kg}\cdot\text{m}^2$. Trong đó, cụm ngoạm và tải trọng gỗ chiếm tỷ trọng áp đảo tới 82,2% (đạt $4216,832\text{ kg}\cdot\text{m}^2$), cụm cánh tay - cẳng tay cùng xi-lanh chiếm 17,3% ($888,014\text{ kg}\cdot\text{m}^2$), và cụm đối trọng/ghế ngồi chiếm 1,1% ($58,378\text{ kg}\cdot\text{m}^2$).
• Hệ số tải trọng động lực học: Hệ số tải trọng động của trụ xoay ($k_{dtr}$) và của cụm cánh tay - cẳng tay ($k_{dttl}$) đạt giá trị cực đại trong khoảng thời gian 0,12 đến 0,18 giây ngay sau khi mở van thủy lực. Khi mang tải tối đa 200 kg với gia tốc góc lớn, hệ số $k_d$ vọt lên đỉnh 1,68; tuy nhiên khi duy trì gia tốc góc khởi động trong ngưỡng hợp lý, hệ số này giảm xuống còn 1,22, tương đương mức giảm 27,4% tải trọng va đập.
• Tổn hao mô men ma sát: Tổng mô men lực ma sát cản trở tại các ổ trục và đĩa tiếp xúc của trụ xoay được xác định chính xác là $225,5\text{ Nm}$, chiếm xấp xỉ 23,6% tổng mô men kích động ($956,2\text{ Nm}$) do động cơ thủy lực công suất 1000 W (vòng quay 1300 vòng/phút) sản sinh.
• Tương tác đa thao tác qua mô phỏng ADAMS: Khi tiến hành đồng thời thao tác xoay cần và nâng/hạ cần, phản lực động tại khớp nối giữa trụ xoay và cánh tay tăng thêm từ 18,5% đến 22,3% so với khi thực hiện thao tác xoay độc lập.

Thảo luận kết quả

Sự biến thiên mạnh mẽ của hệ số tải trọng động trong 0,35 giây đầu tiên của quá trình khởi động bắt nguồn từ sự thay đổi gia tốc đột ngột từ trạng thái tĩnh, kích thích các dao động uốn và xoắn trong kết cấu thép có độ cứng $c_{12} = 171485\text{ N/m}$ và $c_{23} = 183069\text{ N/m}$. Khi không tải, hệ số tải trọng động lại có xu hướng gia tăng biên độ dao động tương đối do thiếu khối lượng cản quán tính của gỗ, điều này hoàn toàn phù hợp với các công bố thực nghiệm của Alecxangdrov V.A (1983) và mô hình nâng tải của Trần Lý Tưởng (2006).

Các kết quả nghiên cứu có thể được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ biến thiên độ dịch chuyển góc và lực khớp nối theo thời gian từ 0 đến 2,5 giây, cũng như bảng so sánh các thành phần phản lực tiếp tuyến và pháp tuyến. Đồ thị dao động tắt dần thể hiện rõ vai trò giảm chấn của hệ thống thủy lực. Phát hiện về sự gia tăng hơn 20% tải trọng khi kết hợp đồng thời thao tác xoay và nâng cần là luận cứ then chốt giải thích nguyên nhân gây nứt mỏi các khớp nối cơ khí trong thực tế khai thác lâm trường.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu động lực học, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và vận hành được đề xuất nhằm nâng cao tuổi thọ và hiệu quả của thiết bị:

• Lắp đặt van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng: Tích hợp van tiết lưu điều khiển điện từ hoặc cơ khí tại đường cấp dầu vào động cơ xoay nhằm khống chế gia tốc góc khởi động không vượt quá 0,55 rad/s². Mục tiêu duy trì hệ số tải trọng động $k_d \le 1,30$, hoàn thành thử nghiệm trong vòng 3 tháng tới do nhóm kỹ sư thiết kế hệ thống thủy lực chủ trì.
• Cải tiến kết cấu trụ xoay: Tăng mô men quán tính chống uốn và chống xoắn của trụ đứng bằng cách nâng bề dày thành ống thép hoặc chuyển sang thép hợp kim cường độ cao, hướng tới mục tiêu nâng độ cứng quy đổi $c_{12}$ thêm 15 - 20% trong kế hoạch chế tạo mẫu máy cải tiến năm 2009. Chủ thể thực hiện là phòng thiết kế cơ khí tại các nhà máy chế tạo.
• Chuẩn hóa quy trình thao tác bốc dỡ: Ban hành quy định vận hành tách biệt hai pha khởi động xoay cần và nâng hạ cần với độ trễ tối thiểu 0,4 giây giữa các lệnh điều khiển, giúp loại bỏ hoàn toàn hiện tượng cộng hưởng tải trọng động và giảm 15% áp lực lên các chốt khớp. Đơn vị thực hiện là các lâm trường và đội ngũ thợ vận hành máy kéo.
• Bổ sung cụm van xả áp giảm chấn xung lực: Ứng dụng cụm van an toàn tích hợp giảm chấn thủy lực có khả năng triệt tiêu đỉnh áp suất dư trong vòng 0,2 giây tại thời điểm ngắt ly hợp hoặc khởi động đột ngột của động cơ thủy lực 1000 W. Chủ thể triển khai là các doanh nghiệp cơ khí phối hợp cùng Viện Nghiên cứu Cơ điện Nông nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư thiết kế máy cơ giới nông - lâm nghiệp: Tiếp cận phương pháp luận tính toán động lực học giải tích kết hợp mô phỏng 3D trên SolidWorks và ADAMS, ứng dụng trực tiếp các công thức độ cứng quy đổi ($c_{12}, c_{23}$) để thiết kế các loại cẩu quay gắn sau máy kéo từ 20 đến 50 mã lực.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên kỹ thuật: Nắm bắt mô hình ứng dụng phương trình vi phân Lagrange loại II giải quyết bài toán cơ hệ đàn hồi thực tế; sử dụng công trình như tài liệu học thuật tiêu chuẩn phục vụ giảng dạy chuyên ngành Máy và thiết bị cơ giới hóa nông - lâm nghiệp (Mã số 60 52 14).
• Các doanh nghiệp chế tạo máy trong nước: Khai thác các dữ liệu thực tế về mô men kích động 956,2 Nm và mô men ma sát 225,5 Nm để tối ưu hóa việc lựa chọn bơm, van, động cơ thủy lực, tiết kiệm 12 - 18% chi phí vật tư và giảm trọng lượng thiết bị.
• Cán bộ quản lý kỹ thuật tại các lâm trường: Ứng dụng các thông số vận hành an toàn và chế độ làm việc tối ưu cho máy kéo bánh hơi Shibaura bốc dỡ gỗ rừng trồng, giảm trên 30% tỷ lệ hỏng hóc đột xuất và sự cố nứt gãy chi tiết máy.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao luận văn tập trung nghiên cứu giai đoạn khởi động xoay cần thay vì giai đoạn dừng cần?
Khi khởi động, mô men quán tính của toàn bộ tay thủy lực cùng tải trọng và mô men ma sát ($225,5\text{ Nm}$) đều đồng thời sinh ra lực cản ngược chiều với mô men kích động ($956,2\text{ Nm}$), tạo ra biến dạng và tải trọng xung kích cực đại. Trong khi đó, ở giai đoạn phanh dừng, lực ma sát đóng vai trò hỗ trợ hãm chuyển động, giúp triệt tiêu động năng êm thuận hơn.

Độ cứng quy đổi của trụ xoay và cụm cánh tay có ý nghĩa gì trong bài toán động lực học?
Độ cứng của trụ xoay ($171485\text{ N/m}$) và cánh tay ($183069\text{ N/m}$) quyết định tần số dao động riêng của cơ hệ. Nếu độ cứng quá thấp, kết cấu sẽ bị rung lắc mạnh làm hệ số động lực học vượt ngưỡng an toàn 1,68; ngược lại nếu tăng độ cứng quá mức bằng cách tăng kích thước sẽ làm tổng khối lượng vượt quá giới hạn 295 kg.

Sự phối hợp giữa phần mềm SolidWorks, Matlab và ADAMS mang lại lợi ích gì cho nghiên cứu?
SolidWorks giúp xác định chính xác mô men quán tính $5130,002\text{ kg}\cdot\text{m}^2$ của các cụm chi tiết phức tạp; Matlab & Simulink giải nhanh hệ phương trình vi phân giải tích; và ADAMS mô phỏng trực quan tương tác không gian đa vật thể, kiểm chứng độ tin cậy của phương pháp tính toán lý thuyết mà không cần tốn kém chi phí chế tạo nhiều mẫu thử nghiệm.

Hệ số tải trọng động lực học $k_d$ lớn nhất xuất hiện trong điều kiện làm việc nào?
Hệ số tải trọng động đạt đỉnh $k_d = 1,68$ ở thời điểm 0,15 giây đầu khởi động khi tay thủy lực mang tải trọng tối đa 200 kg ở tầm vươn xa nhất 3,8 m dưới mức gia tốc góc lớn. Khi không mang tải, hệ số dao động tương đối cũng biến thiên với biên độ lớn do kết cấu mất đi khối lượng dằn quán tính.

Nghiên cứu này đóng góp như thế nào cho quá trình nội địa hóa máy bốc dỡ gỗ tại Việt Nam?
Luận văn hoàn thiện cơ sở tính toán khoa học cho mẫu tay thủy lực thuộc đề tài cấp Nhà nước KC-07-26-05, thay thế hoàn toàn các dòng máy nhập khẩu Volvo cũ. Kết quả giúp các nhà sản xuất trong nước tự chủ thiết kế, đảm bảo độ bền mỏi và hạ giá thành máy bốc dỡ gỗ rừng trồng phù hợp với khả năng đầu tư của doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình toán học và sơ đồ động lực học 2 bậc tự do mô tả trung thực quá trình khởi động xoay cần của tay thủy lực bốc dỡ gỗ lắp sau máy kéo bánh hơi.
• Xác lập bộ thông số động lực học chính xác cho thiết bị: mô men quán tính cực đại $5130,002\text{ kg}\cdot\text{m}^2$, độ cứng quy đổi trụ xoay $171485\text{ N/m}$, độ cứng cánh tay $183069\text{ N/m}$, mô men kích động $956,2\text{ Nm}$ và mô men ma sát $225,5\text{ Nm}$.
• Phát hiện quy luật biến thiên của hệ số tải trọng động lực học với giá trị cực đại đạt 1,68 ở thời điểm 0,12 - 0,18 giây đầu khởi động và chứng minh khả năng giảm 27,4% tải trọng động khi điều khiển gia tốc tối ưu.
• Đánh giá định lượng qua mô phỏng ADAMS về sự gia tăng từ 18,5% đến 22,3% tải trọng liên kết khớp khi kết hợp đồng thời thao tác xoay cần và nâng hạ cần.
• Đề xuất dải thông số gia tốc góc khởi động tối ưu từ 0,45 đến 0,55 rad/s² cùng quy trình vận hành an toàn giúp tăng 35% độ bền mỏi cho kết cấu máy kéo Shibaura.

Bước phát triển tiếp theo của đề tài là triển khai đo đạc thực nghiệm bằng thiết bị cảm biến chuyên dụng Spider8 trong vòng 6 tháng tới để hoàn thiện bộ điều khiển thủy lực thông minh. Quý độc giả, kỹ sư và nhà nghiên cứu quan tâm có thể khai thác trọn vẹn dữ liệu tính toán của luận văn để ứng dụng vào các dự án cơ giới hóa lâm nghiệp thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình ứng dụng tay thuỷ lực trong công nghệ khai thác gỗ Trên thế giới, rừng tự nhiên còn rất ít nhưng lại có ý nghĩa to lớn về mặt môi trường, bảo tồn. nên người ta hạn chế khai thác gõ rừng tự nhiên. Vì vậy, đối tượng của khai thác gỗ hiện nay chủ yếu là gỗ rừng trồng.

Trong khai thác gỗ rừng trồng người ta thường áp dụng các loại hình công nghệ sau:[11] Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây (full-tree method): cây gỗ sau khi hạ được giữ nguyên cành lá rồi được vận xuất ra bãi gỗ. Tại bãi gỗ người ta mới tiến hành cắt cành, cắt khúc theo qui cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ Công nhệ khai thác gỗ dài (tree-length method): cây gỗ sau khi hạ được cắt cành, ngọn tại nơi chặt hạ rồi được vận xuất ra bãi gỗ. Tại bãi gỗ chúng được cắt khúc theo qui cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Công nghệ khai thác gỗ ngắn (shortwood method): toàn bộ các thao tác hạ cây cắt cành, ngọn và cắt khúc theo qui cách sản phẩm đều được thực hiện tại nơi chặt hạ.

Sau đó, các khúc gỗ được vận xuất đến bãi gỗ rồi bốc lên phương tiện vận chuyển về nơi tiêu thụ. Căn cứ vào điều kiện tự nhiên, điều kiện trang bị phương tiện, nhân công và yêu cầu về bảo vệ môi trường mà lựa chọn loại hình công nghệ khai thác phù hợp với tình hình thực tiễn. Tình hình ứng dụng tay thuỷ lực trong công nghệ khai thác gỗ ở một số nước trên thế giới Ở các nước phát triển trên thế giới, tay thuỷ lực (TTL) được ứng dụng rộng rãi trong các liên hợp máy (LHM) khai thác. Đặc biệt đối với LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 các nước phát triển như Phần Lan, Thuỵ Điển, Nga… và các nước có tài nguyên rừng phong phú như Brazil, Tanzania, Ethiopia…, người ta đã thiết kế và chế tạo được nhiều loại TTL sử dụng trong khai thác gỗ làm việc tin cậy với năng suất cao và có thể vận dụng cho cả ba loại hình công nghệ khai thác gỗ nêu trên.

TTL có thể thực hiện được một hoặc một số công khâu công việc trong công nghệ khai thác gỗ. Tương ứng với mỗi loại hình công nghệ người ta có thể tạo ra các TTL có cấu tạo và chức năng phù hợp. Ngoài ra, người ta còn tạo ra các loại TTL có thể tham gia thực hiện một công việc cụ thể của tất cả các loại hình công nghệ. Trong công nghệ khai thác gỗ nguyên cây, cây gỗ có thể được hạ bằng cách cắt gốc hoặc hạ cả gốc.

Thông thường người ta dùng cưa xăng hạ cây bằng cách cắt gốc và sử dụng LHM vận xuất gồm TTL có trang bị ngoạm cỡ lớn lắp trên máy kéo để vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ ra ngoài bãi gỗ (hình 1-1). Hình 1-1: TTL trong công nghệ khai thác gỗ nguyên cây Trong công nghệ khai thác gỗ dài và gỗ ngắn, TTL được ứng dụng trong LHM chặt hạ - cắt khúc và LHM bốc dỡ - vận xuất. LHM chặt hạ - cắt khúc cấu tạo gồm TTL có trang bị ngoạm lắp trên máy kéo, ngoạm được trang bị bộ phận cắt để thực hiện việc hạ cây, cắt khúc và cắt cành, ngọn (hình 1-2a,b). LHM bốc dỡ - vận xuất có cấu tạo gồm các bộ phận tương tự như LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 TTL ở LHM chặt hạ - cắt khúc nhưng được trang bị rơ-moóc và ngoạm không được trang bị bộ phận cắt (hình 1-2c).