Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên máy kéo nông nghiệp John Deere 5310 trong điều ...

Nghiên cứu dao động ghế ngồi trên máy kéo John Deere 5310 trong lâm nghiệp giúp cải thiện hiệu suất và sự thoải mái cho người lái.

• Tác giả: Lê Xuân Lưu
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Bỉ
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Máy Và Thiết Bị Cơ Giới Hoá Nông Lâm Nghiệp
• Đề tài: Nghiên Cứu Dao Động Của Ghế Ngồi Người Lái Trên Máy Kéo Nông Nghiệp John Deere-5310 Khi Sử Dụng Trong Điều Kiện Lâm Nghiệp
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái quát về vận xuất, vận chuyển gỗ bằng máy kéo
• 1.2. Sử dụng máy kéo trong lâm nghiệp trên thế giới
• 1.3. Nghiên cứu và sử dụng máy kéo trong lâm nghiệp ở Việt Nam
• 1.4. Một số công trình nghiên cứu trong nước
• 1.5. Một số kết quả nghiên cứu về dao động của máy kéo và ghế ngồi cho người lái
• 1.6. Tình hình nghiên cứu về chống rung cho người điều khiển máy
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Dao Động Ghế Máy Kéo John Deere 5310

Nghiên cứu dao động ghế máy kéo là vấn đề cấp thiết, đặc biệt khi sử dụng máy kéo John Deere 5310 trong điều kiện lâm nghiệp. Việc đóng cửa rừng tự nhiên và đẩy mạnh trồng rừng khiến máy kéo nông nghiệp được tận dụng trong lâm nghiệp. Tuy nhiên, điều kiện làm việc khác biệt giữa nông nghiệp và lâm nghiệp đòi hỏi nghiên cứu cải tiến máy kéo. Các công trình trước đây tập trung vào kéo, bám, ổn định, nhưng ít chú trọng đến dao động ghế ngồi, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lái máy kéo. Nghiên cứu này tập trung vào dao động ghế ngồi trên máy kéo John Deere 5310 trong điều kiện lâm nghiệp để nâng cao hiệu quả và an toàn.

1.1. Vận Xuất Vận Chuyển Gỗ Bằng Máy Kéo Tổng Quan

Vận xuất, vận chuyển gỗ bằng máy kéo là phương pháp phổ biến trong lâm nghiệp, đặc biệt ở quy mô vừa và nhỏ. Có hai loại máy kéo: bánh xích và bánh hơi. Máy kéo bánh hơi lại chia thành chuyên dùng và nông nghiệp (lắp thêm thiết bị). Máy kéo chuyên dùng năng suất cao, nhưng chi phí lớn và phù hợp quy mô lớn. Máy kéo nông nghiệp kinh tế hơn, tận dụng được thời gian nông nhàn. Theo [21], [26], [32], máy kéo bánh bơm có ưu điểm hơn máy kéo bánh xích: khối lượng nhỏ, tốc độ cao, ít phá hoại cây con, đất rừng.

1.2. Sử Dụng Máy Kéo Trong Lâm Nghiệp Trên Thế Giới

Nhiều nước trên thế giới đã sử dụng máy kéo nông nghiệp trong lâm nghiệp từ những năm 1950. Tiệp Khắc dùng máy kéo LKT-80, Phần Lan nhận thấy năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Liên Xô (cũ) sử dụng các loại máy kéo TT-1, T-210, K210, K703, T-127 để vận xuất, vận chuyển gỗ. Các nước như Thụy Điển, Na Uy, Italia, Australia, Newzealand cũng áp dụng rộng rãi. Tổ chức FAO khuyến cáo sử dụng máy kéo nông nghiệp trong lâm nghiệp ở các nước đang phát triển. Năm 1986, FAO triển khai nghiên cứu và sử dụng máy kéo Valmet ở Tanzania và Volvo ở Ethiopia, khẳng định hiệu quả của máy kéo nông nghiệp.

1.3. Nghiên Cứu và Sử Dụng Máy Kéo Trong Lâm Nghiệp ở Việt Nam

Từ những năm 1960, Việt Nam đã nhập và sử dụng một số loại máy kéo của Liên Xô, Tiệp Khắc, Mỹ... phục vụ sản xuất lâm nghiệp. Sau năm 1970, nhập thêm máy kéo TT 4, LKT 80, LKT 120. Hiện nay, Việt Nam nhập khẩu nhiều loại máy kéo, bao gồm cả máy kéo nông nghiệp, để cơ giới hóa lâm nghiệp. Các máy kéo này đang được nghiên cứu, cải tiến để phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp. TS.Nguyễn Kính Thảo và tập thể cán bộ giảng dạy Trường đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp dùng trong vận xuất gỗ.

II. Vấn Đề Dao Động Ghế Ngồi Ảnh Hưởng Sức Khỏe Lái Máy Kéo

Việc sử dụng máy kéo trong lâm nghiệp thường xuyên đối mặt với địa hình phức tạp, gây ra dao động lớn. Dao động này tác động trực tiếp lên ghế ngồi, ảnh hưởng đến sức khỏe người lái máy kéo. Các chỉ tiêu như độ êm dịu, tính ổn định, độ bền lâu đều bị ảnh hưởng. Người lái phải chịu đựng biên độ và tần số rung lớn hơn mức cho phép. Do đó, nghiên cứu giảm rung chấn ghế máy kéo là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe người lái và nâng cao hiệu quả công việc. Cần có giải pháp giảm dao động hiệu quả để đảm bảo an toàn và thoải mái ghế máy kéo.

2.1. Ảnh Hưởng Của Điều Kiện Mặt Đường Đến Dao Động Máy Kéo

Máy kéo trong lâm nghiệp thường làm việc trên địa hình không bằng phẳng, gây ra dao động lớn. Điều này ảnh hưởng đến độ êm dịu, độ ổn định, độ bền lâu và sức khỏe người lái. Nghiên cứu dao động máy kéo là cần thiết để đảm bảo an toàn lao động và thiết kế, cải tiến máy kéo. Theo [44], khi nghiên cứu tải trọng kích động lên người lái máy kéo lâm nghiệp, tác giả đã sử dụng mô hình toán học để nghiên cứu động lực học hệ: Máy lâm nghiệp - đối tượng lao động để xác định kích động lên người điều khiển.

2.2. Các Nghiên Cứu Về Dao Động Của Máy Kéo Và Ghế Ngồi

Nghiên cứu dao động của các cơ hệ được công bố trong các công trình của Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Văn Khang [24], công trình này đã đưa ra cơ sở lý thuyết cơ bản về phương trình vi phân chuyển động và các phương pháp tính toán dao động của các cơ hệ. Công trình nghiên cứu của Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Hữu Cẩn và các cộng sự [10] cho thấy tính êm dịu trong chuyển động của ôtô, máy kéo được đánh giá qua các chỉ tiêu: Tần số dao động thích hợp, gia tốc dao động thích hợp, thời gian tác động của dao động. Đối với máy kéo bánh bơm làm việc trên các mặt đường gồ ghề, thân máy dao động với tần số là 160 - 240 dao động/ phút, vượt quá mức độ chịu đựng của con người, đối với máy kéo phải chú ý giải quyết vấn đề treo cho ghế ngồi để đảm bảo điều kiện cho người lái.

2.3. Tình Hình Nghiên Cứu Về Chống Rung Cho Người Điều Khiển Máy

Việc tăng năng suất làm việc của máy kéo cơ bản đã đạt được sự hoàn thiện cao về kết cấu và các thiết bị công nghệ. Song một vấn đề cần được quan tâm trong khi thiết kế, cải tiến máy kéo nói chung và máy kéo vận xuất gỗ nói riêng là nghiên cứu điều kiện làm việc của người điều khiển nhằm đảm bảo cho máy phát huy hết khả năng làm việc và công suất thiết kế. Cùng với sự nâng cao tốc độ làm việc của các liên hợp máy sẽ dẫn đến tăng đáng kể lực kích động lên người điều khiển và cao hơn mức chịu đựng của con người. Công trình nghiên cứu [44] cho thấy: Người điều khiển máy không thể sử dụng được tối đa tốc độ của máy trong miền giới hạn của nó, nghĩa là không phát huy được hết công suất theo thiết kế, một trong những nguyên nhân chính là do mức độ kích động tác động đáng kể lên ghế ngồi của người lái.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Dao Động Ghế Ngồi Máy Kéo 5310

Để nghiên cứu dao động ghế ngồi trên máy kéo John Deere 5310, cần áp dụng phương pháp phù hợp. Đầu tiên, xây dựng mô hình dao động của máy kéo để xác định dao động tại vị trí ghế ngồi. Tiếp theo, xác định các thông số của hệ số giảm xóc cho ghế ngồi để đảm bảo an toàn cho người lái theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5126 - 90). Đối tượng nghiên cứu là máy kéo John Deere 5310 có rơ moóc một trục chở gỗ trên các dạng đường vận xuất khác nhau. Cần khảo sát và phân loại các dạng mặt đường để có dữ liệu đầu vào chính xác.

3.1. Mục Tiêu Nghiên Cứu Dao Động Ghế Ngồi

Mục tiêu chính của nghiên cứu là giảm thiểu tác động xấu do dao động của máy kéo tới người lái, đảm bảo tính êm dịu. Cần xây dựng mô hình dao động của máy kéo để xác định dao động tại vị trí ghế ngồi. Đồng thời, xác định các thông số của hệ số giảm xóc cho ghế ngồi trên máy kéo John Deere 5310 để đảm bảo các chỉ tiêu an toàn cho người điều khiển máy kéo theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5126 - 90).

3.2. Đối Tượng Nghiên Cứu Máy Kéo John Deere 5310

Đối tượng nghiên cứu là liên hợp máy kéo nông nghiệp John Deere 5310 có rơ moóc một trục chở gỗ. Dạng đường vận xuất được khảo sát ở một số địa bàn, TS. Nguyễn Tiến Đạt [14] đã đưa ra dạng mặt đường vận xuất gỗ có dạng 2 dạng chính: dạng mặt đường xác định có thể biểu diễn bằng các hàm tuần hoàn và dạng mặt đường biến đổi ngẫu nhiên do tác động của nhiều yếu tố. Khi nghiên cứu dao động của...

IV. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Giảm Dao Động Ghế Máy Kéo

Kết quả nghiên cứu về dao động ghế ngồi trên máy kéo John Deere 5310 có thể ứng dụng vào thực tiễn sản xuất lâm nghiệp. Việc giảm rung chấn ghế máy kéo giúp cải thiện sức khỏe người lái, tăng năng suất lao động và giảm thiểu nguy cơ bệnh nghề nghiệp do rung động. Các thông số giảm xóc được xác định có thể sử dụng để thiết kế hoặc cải tiến ghế máy kéo, mang lại sự thoải mái ghế máy kéo và an toàn cho người sử dụng. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả và bền vững của hoạt động lâm nghiệp.

4.1. Cải Thiện Sức Khỏe và Năng Suất Người Lái Máy Kéo

Việc giảm dao động hiệu quả trên ghế máy kéo giúp cải thiện đáng kể sức khỏe người lái. Người lái ít bị mệt mỏi, giảm nguy cơ mắc các bệnh nghề nghiệp do rung động, từ đó tăng khả năng tập trung và năng suất làm việc. Giảm rung chấn ghế máy kéo là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành máy kéo.

4.2. Thiết Kế và Cải Tiến Ghế Máy Kéo Giảm Rung Chấn

Các thông số giảm xóc được xác định trong nghiên cứu có thể sử dụng để thiết kế hoặc cải tiến ghế máy kéo. Việc áp dụng các vật liệu và cấu trúc giảm chấn phù hợp giúp giảm dao động truyền đến người lái, mang lại sự thoải mái ghế máy kéo và an toàn. Thiết kế ghế máy kéo cần chú trọng đến yếu tố ergonomics ghế máy kéo để đảm bảo tư thế ngồi đúng và giảm thiểu tác động xấu lên cột sống.

V. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Dao Động Ghế

Nghiên cứu dao động ghế ngồi trên máy kéo John Deere 5310 trong điều kiện lâm nghiệp là cần thiết để bảo vệ sức khỏe người lái và nâng cao hiệu quả công việc. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và cải tiến ghế máy kéo giảm rung chấn. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc thử nghiệm các vật liệu giảm chấn mới, phát triển các hệ thống treo ghế máy kéo thông minh và đánh giá ảnh hưởng của dao động đến các bộ phận khác của cơ thể người lái.

5.1. Tổng Kết Kết Quả Nghiên Cứu Dao Động Ghế Ngồi

Nghiên cứu đã xác định được các thông số dao động tại vị trí ghế ngồi trên máy kéo John Deere 5310 trong điều kiện lâm nghiệp. Các thông số này là cơ sở để lựa chọn và thiết kế hệ thống giảm xóc phù hợp, đảm bảo an toàn và thoải mái ghế máy kéo cho người lái.

5.2. Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Về Giảm Rung Chấn Ghế Máy Kéo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc thử nghiệm các vật liệu giảm chấn mới, phát triển các hệ thống treo ghế máy kéo thông minh và đánh giá ảnh hưởng của dao động đến các bộ phận khác của cơ thể người lái. Cần có các nghiên cứu sâu hơn về ergonomics ghế máy kéo để tối ưu hóa thiết kế và đảm bảo sự thoải mái ghế máy kéo cho người sử dụng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh Việt Nam với hơn hai phần ba diện tích là rừng và đất rừng, việc khai thác và quản lý rừng trồng đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế nông – lâm nghiệp. Tuy nhiên, đặc điểm sản xuất rừng trồng phân tán, sản lượng khai thác thấp và hệ thống vận chuyển nhỏ hẹp đã đặt ra thách thức lớn trong việc sử dụng máy móc cơ giới hóa hiệu quả. Máy kéo nông nghiệp công suất vừa và nhỏ, như John Deere-5310, được sử dụng phổ biến trong sản xuất nông nghiệp, có tiềm năng tận dụng trong vận xuất và vận chuyển lâm sản nhằm nâng cao hiệu quả đầu tư và tăng thu nhập cho người lao động.

Tuy nhiên, điều kiện làm việc trong lâm nghiệp có nhiều khác biệt so với nông nghiệp, đặc biệt là địa hình phức tạp, mặt đường mấp mô lớn gây ra dao động lớn cho máy kéo và người lái. Dao động vượt quá giới hạn cho phép không chỉ ảnh hưởng đến độ bền của máy móc mà còn gây mệt mỏi, ảnh hưởng sức khỏe người điều khiển, thậm chí dẫn đến các bệnh nghề nghiệp. Mục tiêu nghiên cứu là khảo sát dao động của ghế ngồi người lái trên máy kéo John Deere-5310 khi sử dụng trong điều kiện lâm nghiệp, từ đó đề xuất giải pháp giảm xóc phù hợp nhằm đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu quả làm việc.

Nghiên cứu được thực hiện dựa trên mô hình dao động của liên hợp máy kéo và rơmoóc chở gỗ, khảo sát các thông số dao động trong điều kiện mặt đường mấp mô với biên độ trung bình 0,1 m, bước sóng 1 m, vận tốc di chuyển từ 5 đến 20 km/h. Kết quả có ý nghĩa thiết thực trong việc cải tiến thiết bị cơ giới hóa lâm nghiệp, góp phần nâng cao năng suất lao động và bảo vệ sức khỏe người lái.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết dao động cơ học: Áp dụng phương trình vi phân chuyển động để mô tả dao động thẳng đứng và dao động quay quanh các trục của máy kéo và rơmoóc. Mô hình hệ nhiều bậc tự do được sử dụng để tính toán dao động của liên hợp máy kéo – rơmoóc dưới tác động của mấp mô mặt đường.

• Mô hình dao động ghế ngồi người lái: Xem ghế và người lái như một khối lượng tập trung, liên kết với khung máy qua hệ thống giảm xóc gồm lò xo và bộ giảm chấn thủy lực. Phương trình vi phân dao động của ghế được xây dựng dựa trên kích động động lực từ khung máy.

• Tiêu chuẩn an toàn rung động TCVN 5126-90: Là cơ sở đánh giá mức độ an toàn và êm dịu của dao động tác động lên người lái, quy định giá trị cho phép về tần số, biên độ vận tốc và gia tốc rung trong dải tần từ 0,7 đến 90 Hz.

Các khái niệm chính bao gồm: dao động thẳng đứng (Z), dao động lắc dọc (α2), dao động lắc ngang (β2), biên độ vận tốc và gia tốc dao động, hệ số truyền giảm xóc, tần số dao động thích hợp.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Số liệu thực nghiệm và thông số kỹ thuật của máy kéo John Deere-5310 và rơmoóc một trục chở gỗ được thu thập từ khảo sát thực tế và các công trình nghiên cứu trước đây. Mặt đường vận xuất được mô phỏng dạng sóng sin với biên độ 0,1 m và bước sóng 1 m.

• Phương pháp phân tích: Hệ phương trình vi phân dao động của liên hợp máy kéo – rơmoóc được giải bằng phần mềm Mathematica để xác định các đại lượng dao động tại vị trí đặt ghế ngồi. Mô hình dao động ghế ngồi được xây dựng và giải tích để xác định các thông số giảm xóc phù hợp.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Nghiên cứu tập trung vào một loại máy kéo phổ biến trong sản xuất nông – lâm nghiệp Việt Nam là John Deere-5310, kết hợp với rơmoóc một trục chở gỗ, đại diện cho liên hợp máy kéo vận xuất gỗ quy mô vừa và nhỏ.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2010, bao gồm khảo sát thực nghiệm, xây dựng mô hình, giải phương trình và đề xuất giải pháp cải tiến ghế ngồi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Dao động của liên hợp máy kéo – rơmoóc:

   • Khi di chuyển trên đường có mấp mô dạng sóng sin với biên độ 0,1 m, dao động thẳng đứng (Z) và dao động lắc dọc (α2) của khung máy kéo có biên độ dao động tuân theo hàm điều hòa.
   • Dao động lắc ngang (β2) có biên độ rất nhỏ, không ảnh hưởng đáng kể đến ghế ngồi người lái.
   • Ví dụ, với vận tốc 10 km/h và tải trọng rơmoóc 1245 kg, biên độ dao động thẳng đứng tại vị trí ghế ngồi đạt giá trị lớn, gây ảnh hưởng xấu đến người lái.

2. Ảnh hưởng của vận tốc và tải trọng đến dao động ghế:

   • Tăng vận tốc từ 5 đến 15 km/h làm tăng biên độ, vận tốc và gia tốc dao động ghế, tuy nhiên khi vận tốc vượt quá 15 km/h, các giá trị này có xu hướng giảm.
   • Tăng tải trọng trên rơmoóc làm giảm các đặc trưng dao động của ghế ngồi.
   • Kết quả cho thấy vận tốc làm việc an toàn để giảm thiểu dao động là ≤ 12 km/h hoặc ≥ 25 km/h.

3. So sánh với tiêu chuẩn TCVN 5126-90:

   • Ở vận tốc 10 km/h, biên độ vận tốc và gia tốc dao động thẳng đứng vượt quá giá trị cho phép từ 3 đến 8 lần và 5 đến 8 lần tương ứng.
   • Ở vận tốc 15 km/h, các giá trị này vượt quá tiêu chuẩn từ 44 đến 70 lần, cho thấy mức độ dao động rất lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người lái.
   • Điều này khẳng định máy kéo John Deere-5310 chỉ phù hợp với điều kiện đường bằng phẳng hoặc vận tốc thấp khi làm việc trong lâm nghiệp.

4. Mô hình dao động ghế ngồi và giải pháp giảm xóc:

   • Mô hình dao động ghế ngồi được xây dựng như hệ một khối lượng có nền di động, với lực kích động động lực từ khung máy.
   • Phương trình vi phân dao động ghế được giải để xác định biên độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc cực đại.
   • Các thông số hệ giảm xóc (độ cứng lò xo cg và hệ số cản động học kg) được tính toán nhằm đảm bảo biên độ vận tốc và gia tốc dao động ghế nằm trong giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy dao động do địa hình mấp mô gây ra có ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện làm việc của người lái máy kéo John Deere-5310 trong lâm nghiệp. Việc dao động vượt quá tiêu chuẩn an toàn không chỉ làm giảm năng suất lao động mà còn gây ra các bệnh nghề nghiệp nghiêm trọng. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, các nước phát triển đã áp dụng hệ thống giảm xóc ghế ngồi và cải tiến máy kéo để giảm thiểu dao động, nâng cao điều kiện làm việc.

Việc khảo sát chi tiết dao động theo từng thành phần (thẳng đứng, lắc dọc, lắc ngang) giúp tập trung giải pháp vào các thành phần ảnh hưởng chính, tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả cải tiến. Mô hình toán học và phương pháp giải tích sử dụng phần mềm Mathematica cho phép mô phỏng chính xác dao động trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau, hỗ trợ thiết kế hệ giảm xóc phù hợp.

Các đồ thị dao động, vận tốc và gia tốc ghế ngồi minh họa rõ ràng xu hướng biến đổi theo vận tốc và tải trọng, giúp người thiết kế và nhà quản lý lựa chọn chế độ vận hành tối ưu. Kết quả cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cải tiến ghế ngồi với hệ thống giảm xóc để bảo vệ sức khỏe người lái, đồng thời nâng cao tuổi thọ máy móc và hiệu quả sản xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Lắp đặt hệ thống giảm xóc cho ghế ngồi người lái

   • Thiết kế và lắp đặt bộ giảm xóc gồm lò xo đàn hồi và giảm chấn thủy lực phù hợp với đặc tính dao động của máy kéo John Deere-5310.
   • Mục tiêu giảm biên độ vận tốc và gia tốc dao động ghế xuống dưới giới hạn cho phép theo TCVN 5126-90.
   • Thời gian thực hiện: 6-12 tháng, chủ thể thực hiện là các đơn vị nghiên cứu và nhà sản xuất thiết bị cơ giới.

2. Điều chỉnh vận tốc làm việc của máy kéo

   • Khuyến cáo vận tốc vận hành trong khoảng ≤ 12 km/h hoặc ≥ 25 km/h để giảm thiểu dao động gây hại.
   • Đào tạo người lái về vận tốc an toàn và kỹ thuật vận hành phù hợp.
   • Thời gian áp dụng: ngay lập tức, chủ thể là người sử dụng và quản lý sản xuất.

3. Nâng cao chất lượng mặt đường vận xuất lâm sản

   • Cải tạo, bảo trì đường vận xuất để giảm độ mấp mô, từ đó giảm dao động tác động lên máy kéo và người lái.
   • Ưu tiên đầu tư tại các khu vực khai thác trọng điểm.
   • Thời gian thực hiện: dài hạn, chủ thể là các cơ quan quản lý lâm nghiệp và địa phương.

4. Nghiên cứu và phát triển máy kéo chuyên dụng phù hợp điều kiện lâm nghiệp Việt Nam

   • Phát triển các mẫu máy kéo có hệ thống treo khung và ghế tối ưu cho địa hình rừng trồng Việt Nam.
   • Tăng cường hợp tác nghiên cứu giữa trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp.
   • Thời gian thực hiện: trung hạn (2-3 năm).

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp

   • Học hỏi phương pháp mô hình hóa dao động, giải phương trình vi phân và ứng dụng phần mềm tính toán.
   • Áp dụng kiến thức để phát triển các nghiên cứu liên quan đến cơ giới hóa nông – lâm nghiệp.

2. Các kỹ sư thiết kế và sản xuất máy kéo, thiết bị cơ giới lâm nghiệp

   • Tham khảo các thông số kỹ thuật, mô hình dao động và giải pháp giảm xóc để cải tiến sản phẩm phù hợp với điều kiện Việt Nam.
   • Nâng cao chất lượng và tính an toàn của máy kéo trong thực tế sản xuất.

3. Quản lý và nhà hoạch định chính sách trong lĩnh vực lâm nghiệp và cơ giới hóa nông thôn

   • Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các tiêu chuẩn vận hành, quy định an toàn lao động và kế hoạch đầu tư cơ sở hạ tầng.
   • Định hướng phát triển cơ giới hóa lâm nghiệp bền vững.

4. Người lao động và người điều khiển máy kéo trong sản xuất lâm nghiệp

   • Hiểu rõ tác động của dao động đến sức khỏe và an toàn lao động.
   • Áp dụng các khuyến nghị vận hành an toàn, sử dụng thiết bị giảm xóc để bảo vệ sức khỏe.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao dao động của ghế ngồi người lái lại quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp?
   Dao động vượt quá giới hạn cho phép gây mệt mỏi, ảnh hưởng sức khỏe và có thể dẫn đến bệnh nghề nghiệp cho người lái. Ngoài ra, dao động lớn làm giảm tuổi thọ máy móc và hiệu quả sản xuất.

2. Mô hình dao động của ghế ngồi được xây dựng như thế nào?
   Ghế và người lái được xem như một khối lượng tập trung liên kết với khung máy qua hệ thống giảm xóc gồm lò xo và bộ giảm chấn thủy lực. Phương trình vi phân dao động được giải để xác định biên độ, vận tốc và gia tốc dao động.

3. Giải pháp giảm xóc cho ghế ngồi có hiệu quả như thế nào?
   Giảm xóc hấp thụ và tiêu hao năng lượng dao động từ khung máy, giảm biên độ vận tốc và gia tốc tác động lên người lái, giúp đảm bảo an toàn và nâng cao sự thoải mái khi vận hành máy kéo.

4. Tại sao vận tốc làm việc của máy kéo ảnh hưởng đến dao động ghế?
   Vận tốc ảnh hưởng đến tần số và biên độ dao động do tương tác với mấp mô mặt đường. Vận tốc không phù hợp có thể làm tăng dao động vượt mức cho phép, gây hại cho người lái.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các loại máy kéo khác không?
   Phương pháp và mô hình có thể áp dụng cho các loại máy kéo bánh hơi tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh thông số kỹ thuật và điều kiện vận hành phù hợp với từng loại máy và địa hình cụ thể.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng và giải hệ phương trình vi phân dao động của liên hợp máy kéo John Deere-5310 và rơmoóc chở gỗ trên đường vận xuất lâm nghiệp có mấp mô dạng sóng sin với biên độ 0,1 m.
• Dao động thẳng đứng và lắc dọc là hai thành phần chính ảnh hưởng đến ghế ngồi người lái, trong khi dao động lắc ngang không đáng kể.
• Biên độ vận tốc và gia tốc dao động ghế vượt quá tiêu chuẩn an toàn TCVN 5126-90 từ 3 đến 70 lần tùy vận tốc, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người lái.
• Mô hình dao động ghế ngồi được xây dựng và giải tích để xác định các thông số giảm xóc phù hợp nhằm giảm thiểu dao động tác động lên người lái.
• Đề xuất lắp đặt hệ thống giảm xóc ghế, điều chỉnh vận tốc làm việc và cải tạo mặt đường nhằm nâng cao hiệu quả và an toàn trong sản xuất lâm nghiệp.

Next steps: Triển khai thiết kế và thử nghiệm hệ giảm xóc ghế ngồi, đào tạo người lái về vận hành an toàn, đồng thời nghiên cứu mở rộng cho các loại máy kéo khác và điều kiện địa hình đa dạng.

Call to action: Các đơn vị nghiên cứu, sản xuất và quản lý trong lĩnh vực cơ giới hóa nông – lâm nghiệp cần phối hợp để ứng dụng kết quả nghiên cứu, nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ sức khỏe người lao động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ XUÂN LƯU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI TRÊN MÁY KÉO NÔNG NGHIỆP JOHN DEERE-5310 KHI SỬ DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hoá Nông Lâm nghiệp Mã số: 60.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Nguyễn Văn Bỉ Hà Nội, 2010 c BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP LÊ XUÂN LƯU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI TRÊN MÁY KÉO NÔNG NGHIỆP JOHN DEERE-5310 KHI SỬ DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010 c 1 ĐẶT VẤN ĐỀ Đất nước ta với hai phần ba diện tích là rừng và đất rừng, tỷ lệ người dân sinh sống dựa vào rừng và hiệu quả kinh doanh từ rừng trồng chiếm tỷ lệ khá cao. Đảng và Nhà nước ta chủ trương đóng cửa khai thác rừng tự nhiên do rừng tự nhiên bị khai thác ngày càng cạn kiệt, ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường sinh thái, đồng thời có chủ trương đẩy mạnh công việc trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc, theo chủ trương này, rừng và đất rừng được giao cho các đơn vị tập thể và các hộ gia đình quản lý và sử dụng lâu dài. Tạo nên những đơn vị sản xuất nông – lâm nghiệp với qui mô vừa và nhỏ. Vì vậy, rừng trồng phân tán, sản lượng khai thác thấp, mức đầu tư cho sản xuất không lớn. Mặt khác kích thước sản phẩn gỗ rừng trồng thường không lớn, hệ thống đường vận xuất, vận chuyển nhỏ hẹp, kho bãi gỗ qui mô nhỏ. Do đó, việc sử dụng máy kéo chuyên dùng có công suất lớn trong kinh doanh rừng đem lại hiệu quả kinh tế không cao. Trong khi đó, các loại máy kéo công suất vừa và nhỏ nhập khẩu vào nước ta đang được sử dụng khá phổ biến trong sản xuất nông nghiệp. Sản xuất nông nghiệp lại mang tính thời vụ cao nên vào lúc nông nhàn, máy kéo nông nghiệp rảnh rỗi nhiều. Vì thế, nếu tận dụng máy kéo nông nghiệp phối kết hợp với việc khai thác các sản phẩm lâm nghiệp sẽ nâng cao hiệu quả vốn đầu tư, khai thác và phát huy tối đa năng lực của máy móc thiết bị, tạo thêm việc làm và thu nhập cho người lao động, nâng cao khả phục vụ của máy kéo nông nghiệp trong lâm nghiệp và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên, điều kiện sản xuất của nông nghiệp và lâm nghiệp có những đặc điểm khác nhau, có đối tượng lao động khác nhau. Nên nếu đưa máy kéo nông nghiệp vào sản xuất lâm nghiệp thì máy cần phải nghiên cứu, cải tiến c 2 cho phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp. Những công trình khoa học về các vấn đề này có ý nghĩa thực tiễn rất cao. Để đáp ứng được yêu cầu của việc khai thác rừng, các máy kéo nông nghiệp được nghiên cứu và cải tiến rất nhiều cho phù hợp với điều kiện vận xuất và vận chuyển của rừng trồng Việt Nam. Các công trình nghiên cứu trước đây của các tác giả chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề về kéo, bám, ổn định động học và động lực học, lắp thêm các thiết bị vận xuất như tời, tay thuỷ lực… Do đặc điểm của đường vận xuất và vận chuyển lâm sản có địa hình phức tạp, mặt đường có độ mấp mô lớn. Nên khi máy kéo nông nghiệp di chuyển trên đó để khai thác lâm sản, các đặc trưng dao động của máy sẽ lớn hơn thiết kế ban đầu. Nhất là các chỉ tiêu về: độ êm dịu, tính ổn định, độ bền lâu… Đặc biệt người điều khiển máy kéo sẽ phải chịu đựng các giá trị về biên độ và tần số rung lớn hơn cho phép. Để nâng cao khả năng phục vụ của loại máy kéo nông nghiệp JOHN DEERE- 5310 cho phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp. Nhất là điều kiện làm việc của người điều khiển máy kéo khi di chuyển trên đường vận xuất và vận chuyển lâm sản. Tác giả thực hiện đề tài: "Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên máy kéo nông nghiệp JOHN DEERE- 5310 khi sử dụng trong điều kiện lâm nghiệp” c 3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Khái quát về vận xuất, vận chuyển gỗ bằng máy kéo Công nghệ vận xuất, vận chuyển gỗ thường được sử dụng nhiều loại phương thức và phương tiện khác nhau; trong đó có vận xuất vận chuyển đường bộ bằng ô tô, máy kéo. Loại hình này hiện nay được dùng khá phổ biến ở các nông, lâm trường, công ty, các doanh nghiệp lâm nghiệp và phù hợp với sản xuất quy mô vừa, nhỏ, kinh tế trang trại…. Máy kéo được chia làm 2 loại: Máy kéo bánh xích và máy kéo bánh hơi. Trong máy kéo bánh hơi lại chia làm 2 loại: Máy kéo bánh hơi chuyên dùng và máy kéo bánh hơi nông nghiệp có lắp thêm các thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ và vận chuyển gỗ. Việc sử dụng máy kéo bánh hơi chuyên dùng trong vận xuất gỗ cho năng suất rất cao và giảm nhiều chi phí vì máy kéo chuyên dùng có công suất lớn, tính ổn định và khả năng kéo bám cao, kết cấu phù hợp, làm việc linh hoạt. Tuy nhiên, loại máy kéo này thường có giá thành cao và chỉ phù hợp với qui mô sản xuất lớn, trữ lượng khu khai thác nhiều, kích thước sản phẩm gỗ lớn. Hiện nay, trên thế giới một số nước có ngành sản xuất lâm nghiệp phát triển họ đã chế tạo và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo chuyên dùng có công suất lớn. Các máy kéo dùng trong vận xuất gỗ rất đa dạng song có thể chia làm 2 nhóm: Máy kéo bánh xích và máy kéo bánh bơm. Các máy kéo bánh bơm có ưu điểm nội trội hơn so với máy kéo bánh xích cùng cỡ vì: Chúng có khối lượng nhỏ, tốc độ làm việc lớn hơn, chi phí nhiên liệu cho 1m3 gỗ vận xuất ít hơn và năng suất cao hơn. Mặt khác, máy kéo bánh bơm ít phá hại cây con, đất rừng. Do những ưu điểm như vậy mà c 4 máy kéo bánh bơm được sử dụng ngày càng rộng rãi so với máy kéo bánh xích [21], [26], [32]. Máy kéo bánh bơm trong vận xuất gỗ được chia làm 2 loại: Máy kéo bánh bơm chuyên dùng và máy kéo bánh bơm nông nghiệp có lắp thêm các thiết bị chuyên dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ. Đặc điểm của máy kéo bánh bơm chuyên dùng là có công suất lớn, kết cấu gọn, độ bền cao, làm việc linh hoạt và cho năng suất rất cao. Tuy nhiên, loại này thường đắt tiền và chỉ phù hợp với quy mô sản xuất lớn, trình độ cơ giới cao, cơ sở hạ tầng và dịch vụ kỹ thuật tốt. Bên cạnh loại máy kéo chuyên dùng, các nước còn sử dụng loại máy kéo bánh bơm nông nghiệp được trang bị các thiết bị chuyên dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ và phục vụ cho các khâu trồng rừng; tận dụng được mùa vụ, nâng cao thời gian tác nghiệp của máy, tăng hiệu quả sử dụng máy và góp phần cơ giới hoá nông thôn, tăng thu nhập cho người lao động [40]. Sử dụng máy kéo trong lâm nghiệp trên thế giới Vào những năm 1950 Tiệp Khắc đã đưa vào sử dụng loại máy kéo bánh hơi LKT - 80, máy được trang bị tời, thuỷ lực có thể gom gỗ từ xa và vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết, đây là loại máy kéo khung gập 4 bánh chủ động [21], [26]. Ở Phần Lan, việc sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ được bắt đầu từ những năm 1950 và cho thấy: Năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Vì vậy sử dụng loại máy kéo này để vận xuất, vận chuyển gỗ tại các nước này được tăng nhanh. Từ 1957, Liên Xô (cũ) đã sử dụng các loại máy kéo bánh hơi TT - 1, T - 210, K210, K703, T - 127 để vận xuất, vận chuyển gỗ và cho thấy có thể sử dụng máy kéo bánh hơi vận chuyển gỗ từ nơi chặt hạ ra bãi 2, giảm bớt được khâu trung gian trong dây truyền khai thác và vận xuất [21], [26]. Việc sử c 5 dụng máy kéo nông nghiệp bánh hơi để vận xuất gỗ được nhiều nước như: Thuỵ Điển, Na Uy, Italia, Australia, Newzealand… áp dụng rộng rãi, nhất là trong trang trại quy mô vừa và nhỏ. Ở Canada từ năm 1963 đã sử dụng máy kéo Timberjack 201 để vận xuất gỗ trên địa hình dốc tương đối lớn rất phù hợp [21], [26]. Trong khi máy kéo nông nghiệp được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong lâm nghiệp ở các nước công nghiệp phát triển thì hầu hết các nước đang phát triển lĩnh vực này còn hiểu biết rất ít. Để khuyến cáo và đẩy mạnh việc sử dụng máy kéo nông nghiệp trong hoạt động sản xuất lâm nghiệp ở các nước đang phát triển, tổ chức FAO đã thực hiện hàng loạt các nghiên cứu, chuyên đề ở các vùng khác nhau trên thế giới về lĩnh vực sử dụng máy kéo nông nghiệp trong khai thác gỗ rừng trồng. Năm 1986 tại Tanzania tổ chức FAO đã triển khai nghiên cứu và sử dụng máy kéo bánh hơi Valmet có công suất 50 Kw trong vận xuất gỗ, khẳng định máy kéo nông nghiệp có thể làm việc tốt trên địa hình rừng trồng tương đối bằng phẳng [41]. Cùng năm 1986 tại Ethiopia, tổ chức FAO đã triển khai nghiên cứu, sử dụng máy kéo bánh hơi Volvo vận xuất gỗ rừng trồng, khẳng định máy kéo nông nghiệp có trang bị tời, rơ moóc cũng phù hợp và mang lại hiệu quả kinh tế cao [32]. Năm 1988 tại Zimbabwe tổ chức FAO cũng đã nghiên cứu sử dụng máy kéo nông nghiệp Valmet vận xuất gỗ kết hợp chế biến gỗ tại cửa rừng cho thấy máy kéo nông nghiệp ngoài vận xuất gỗ, máy có thể làm nguồn động lực cho các máy cưa tại những nơi chưa có nguồn năng lượng điện [43]. Nghiên cứu và sử dụng máy kéo trong lâm nghiệp ở Việt Nam Sau hoà bình lập lại, từ những năm 1960 đã nhập và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo của Liên Xô, Tiệp khắc, Mỹ… phục vụ vào các khâu c 6 công việc của sản xuất lâm nghiệp như: TDT 40, TDT 55, DT 75, C 100, xe REO 7. Sau năm 1970 nhập và đưa vào sử dụng máy kéo TT 4, LKT 80, LKT 120. Các loại máy này đã phù hợp với đặc điểm rừng tự nhiên với quy mô sản xuất lúc bấy giờ.