Luận văn Thạc sĩ Nông nghiệp: nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái

Nghiên cứu dao động ghế ngồi người lái máy kéo John Deere 5310. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất giải pháp cải thiện chất lượng.

• 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 kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Toàn cảnh luận văn nghiên cứu dao động ghế lái John Deere 5310

Luận văn thạc sĩ về nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên máy kéo nông nghiệp John Deere 5310 là một công trình khoa học có giá trị thực tiễn cao, tập trung giải quyết vấn đề cấp thiết về an toàn lao động nông nghiệp. Máy kéo John Deere 5310, một thiết bị phổ biến trong sản xuất nông nghiệp, đang được tận dụng ngày càng nhiều trong các hoạt động lâm nghiệp tại Việt Nam. Tuy nhiên, việc chuyển đổi môi trường làm việc từ đồng ruộng tương đối bằng phẳng sang địa hình rừng núi phức tạp đã tạo ra những thách thức lớn. Địa hình lâm nghiệp với độ mấp mô cao khiến máy kéo phải chịu những dao động mạnh, vượt xa giới hạn thiết kế ban đầu. Những dao động này không chỉ ảnh hưởng đến độ bền của máy móc mà còn tác động trực tiếp và tiêu cực đến sức khỏe người vận hành máy kéo. Nghiên cứu này ra đời nhằm mục tiêu phân tích sâu sắc các đặc trưng dao động của ghế lái, từ đó tìm ra giải pháp cải tiến hệ thống giảm chấn, nâng cao sự êm dịu và đảm bảo an toàn cho người lao động. Công trình tập trung vào việc xây dựng mô hình toán học, mô phỏng các kịch bản vận hành thực tế và đối chiếu với các tiêu chuẩn an toàn hiện hành như TCVN 5126-90, tiền đề của tiêu chuẩn ISO 2631 quốc tế.

1.1. Bối cảnh và tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Việc tận dụng máy kéo nông nghiệp trong lâm nghiệp là một giải pháp kinh tế hiệu quả, giúp tối đa hóa công suất thiết bị và tăng thu nhập cho người lao động. Tuy nhiên, theo tác giả Lê Xuân Lưu (2010), sự khác biệt lớn về điều kiện địa hình là nguyên nhân chính gây ra các vấn đề về dao động. Đường vận xuất lâm sản có độ mấp mô lớn, không ổn định, tạo ra các kích động mạnh lên hệ thống khung gầm và truyền trực tiếp đến ghế ngồi. Tình trạng này gây ra hiện tượng rung lắc ghế lái máy cày dữ dội, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự thoải mái và sức khỏe của người điều khiển. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào khả năng kéo, bám và ổn định động học, trong khi vấn đề về độ êm dịu và tác động của dao động lên con người chưa được quan tâm đúng mức. Do đó, việc nghiên cứu chuyên sâu về dao động ghế lái máy kéo John Deere 5310 trong điều kiện lâm nghiệp là vô cùng cần thiết để đảm bảo an toàn và nâng cao hiệu quả lao động.

1.2. Mục tiêu chính của luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Nghiên cứu đặt ra ba mục tiêu cốt lõi. Thứ nhất, xác định và mô hình hóa các đặc trưng dao động tại vị trí ghế ngồi người lái khi máy kéo hoạt động trên địa hình lâm nghiệp. Mục tiêu này đòi hỏi việc phân tích dao động cơ học của toàn bộ hệ thống liên hợp máy kéo và rơ-moóc. Thứ hai, đánh giá mức độ ảnh hưởng của các dao động này đến sức khỏe người điều khiển dựa trên tiêu chuẩn ISO 2631 và TCVN 5126-90. Việc này làm cơ sở khoa học để xác định các ngưỡng nguy hiểm. Cuối cùng, mục tiêu quan trọng nhất là đề xuất các thông số kỹ thuật cho một hệ thống giảm xóc ghế máy cày được tối ưu hóa. Giải pháp này phải có khả năng giảm thiểu biên độ và gia tốc dao động truyền đến người lái, từ đó cải thiện điều kiện làm việc và bảo vệ sức khỏe lâu dài cho họ.

II. Hiểm họa từ rung lắc ghế lái máy cày và chấn động toàn thân

Hiện tượng rung lắc ghế lái máy cày không đơn thuần là sự khó chịu tạm thời, mà là một mối nguy hiểm tiềm ẩn dẫn đến chấn động toàn thân (whole-body vibration – WBV). Đây là một thuật ngữ y học chỉ tác động của các dao động cơ học lên toàn bộ cơ thể người. Khi người lái phải làm việc liên tục trong môi trường rung lắc mạnh, các cơ quan nội tạng, hệ xương khớp, và hệ thần kinh đều phải chịu những áp lực bất thường. Tác động này đặc biệt nghiêm trọng khi tần số dao động ghế lái trùng với tần số dao động riêng của các bộ phận cơ thể. Theo các tài liệu chuyên ngành được trích dẫn trong luận văn, dải tần số từ 6-11 Hz có thể gây cộng hưởng nguy hiểm cho các cơ quan nội tạng. Việc tiếp xúc lâu dài với WBV có thể gây ra hàng loạt bệnh nghề nghiệp của người lái máy kéo, phổ biến nhất là các chứng đau lưng mãn tính, thoái hóa cột sống, rối loạn tiêu hóa và giảm thị lực. Vấn đề này đặt ra yêu cầu cấp bách về an toàn lao động nông nghiệp, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật hiệu quả để bảo vệ sức khỏe người vận hành máy kéo.

2.1. Phân tích rủi ro chấn động toàn thân theo tiêu chuẩn

Chấn động toàn thân là yếu tố rủi ro chính được đề cập. Luận văn chỉ rõ rằng tác động của dao động phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tần số, biên độ dao động, hướng tác động và thời gian phơi nhiễm. Nghiên cứu của Triệu Quốc Lộc [28] và Đỗ Sanh [7] đã cho thấy sự nguy hiểm khi tần số kích động nằm trong dải tần số dao động riêng của cơ thể. Cụ thể, tần số từ 6-11 Hz gây cộng hưởng ở nhiều bộ phận, trong khi dải 11-45 Hz có thể làm rối loạn chức năng của các cơ quan bên trong. Những tác động này không chỉ làm giảm năng suất lao động do mệt mỏi và mất tập trung, mà còn là nguyên nhân trực tiếp gây ra các bệnh lý nghiêm trọng. Việc đo lường dao động và so sánh với các giới hạn cho phép trong tiêu chuẩn ISO 2631 là bước đi bắt buộc để đánh giá mức độ nguy hiểm và xây dựng phương án can thiệp.

2.2. Ảnh hưởng của địa hình canh tác và điều kiện vận hành

Ảnh hưởng của địa hình canh tác là yếu tố kích động chính gây ra dao động. Luận văn của TS. Nguyễn Tiến Đạt [14] đã phân loại mặt đường vận xuất lâm nghiệp thành hai dạng: dạng xác định (tuần hoàn) và dạng ngẫu nhiên. Nghiên cứu này tập trung vào dạng mấp mô điều hòa với chiều cao trung bình h0 = 0,1 m và bước sóng S0 = 1 m để đơn giản hóa mô hình tính toán. Tốc độ di chuyển của máy kéo và tải trọng của rơ-moóc chở gỗ cũng là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến đặc tính dao động. Khi tốc độ tăng, tần số kích động từ mặt đường cũng tăng, có thể tiến gần đến vùng cộng hưởng nguy hiểm. Tải trọng thay đổi làm thay đổi vị trí trọng tâm và các tham số động lực học của hệ thống, từ đó ảnh hưởng đến phản ứng dao động của toàn bộ liên hợp máy. Đây là những biến số quan trọng cần được khảo sát trong quá trình mô phỏng dao động.

III. Phương pháp phân tích dao động cơ học của máy kéo John Deere

Để giải quyết bài toán phức tạp này, luận văn đã áp dụng một phương pháp nghiên cứu khoa học bài bản, kết hợp giữa lý thuyết và mô phỏng số. Nền tảng của phương pháp này là xây dựng một mô hình động lực học chính xác cho hệ liên hợp máy kéo-rơ moóc. Mô hình này xem xét hệ thống như một tập hợp các khối lượng (cầu trước, thân máy, rơ moóc) được liên kết với nhau bằng các phần tử đàn hồi và giảm chấn (lốp xe, khớp nối). Từ mô hình này, một hệ phương trình vi phân chuyển động phức tạp được thiết lập để mô tả quá trình phân tích dao động cơ học. Các thông số kỹ thuật John Deere 5310 như khối lượng, tọa độ trọng tâm, mô-men quán tính và độ cứng của lốp xe được thu thập và tính toán cẩn thận để đảm bảo tính chính xác của mô hình. Cách tiếp cận này cho phép dự đoán và phân tích dao động của bất kỳ điểm nào trên khung máy, đặc biệt là vị trí đặt ghế ngồi, dưới tác động của các điều kiện vận hành khác nhau. Đây là cơ sở vững chắc để tiến hành các bước khảo sát và tối ưu hóa tiếp theo.

3.1. Xây dựng mô hình toán học và phương trình vi phân

Luận văn kế thừa và phát triển mô hình tính toán dao động của tác giả Phạm Minh Đức [17]. Hệ liên hợp máy kéo John Deere 5310 và rơ-moóc một trục được mô hình hóa thành một hệ nhiều bậc tự do. Các biến số chính của hệ bao gồm chuyển vị thẳng đứng và các góc xoay (lắc dọc, lắc ngang) của thân máy kéo và rơ-moóc. Hệ phương trình vi phân (PTVP) tuyến tính được xây dựng để mô tả mối quan hệ giữa các lực kích động từ mặt đường và phản ứng dao động của hệ thống. Các hệ số trong PTVP phụ thuộc vào các tham số hình học và động lực học của máy kéo và rơ-moóc, bao gồm khối lượng, mô-men quán tính, và độ cứng của các bánh lốp. Mô hình này đủ phức tạp để nắm bắt được các dạng dao động chính nhưng cũng đủ đơn giản để có thể giải được bằng các phương pháp giải tích và số học hiện đại.

3.2. Quy trình thu thập thông số kỹ thuật và động lực học

Để mô hình có tính thực tiễn, việc xác định chính xác các tham số đầu vào là cực kỳ quan trọng. Các thông số kỹ thuật John Deere 5310 (chiều dài cơ sở, trọng lượng, tọa độ trọng tâm) được lấy từ tài liệu của nhà sản xuất. Các tham số động lực học như mô-men quán tính và độ cứng của bánh lốp được xác định thông qua phương pháp thực nghiệm hoặc tra cứu từ các công trình nghiên cứu đã công bố. Ví dụ, mô-men quán tính của các bộ phận được tính toán dựa trên các mô hình 3D, trong khi độ cứng của lốp xe được xác định qua các thí nghiệm nén tĩnh. Toàn bộ dữ liệu này được tổng hợp và đưa vào hệ phương trình vi phân, tạo thành một mô hình số hóa hoàn chỉnh, sẵn sàng cho việc mô phỏng dao động bằng MATLAB/Simulink hoặc các phần mềm tương tự như Mathematica đã được sử dụng trong luận văn.

IV. Hướng dẫn mô phỏng và đánh giá dao động ghế lái máy kéo

Sau khi có mô hình toán học, bước tiếp theo là tiến hành mô phỏng dao động để khảo sát hành vi của hệ thống trong các điều kiện vận hành cụ thể. Luận văn đã sử dụng phần mềm toán học Mathematica để giải hệ phương trình vi phân, từ đó thu được các đồ thị biểu diễn dao động theo thời gian của trọng tâm máy kéo và đặc biệt là điểm đặt ghế ngồi. Quá trình mô phỏng được thực hiện với nhiều kịch bản khác nhau, thay đổi các yếu tố đầu vào như vận tốc máy kéo (từ 5 km/h đến 20 km/h), tải trọng và dạng mấp mô mặt đường (lệch pha và đồng pha). Kết quả mô phỏng không chỉ cho thấy biên độ dao động và tần số dao động ghế lái, mà còn tính toán được vận tốc và gia tốc dao động – những chỉ số quan trọng để đánh giá mức độ ảnh hưởng đến con người. Các giá trị gia tốc này sau đó được so sánh trực tiếp với các ngưỡng cho phép được quy định trong tiêu chuẩn ISO 2631, cung cấp một đánh giá khách quan và khoa học về mức độ an toàn của điều kiện làm việc.

4.1. Kịch bản mô phỏng dao động trên phần mềm Mathematica

Nghiên cứu đã khảo sát hai trường hợp chính về mấp mô mặt đường. Trường hợp 1, các bánh xe bên trái và phải đi qua các điểm mấp mô lệch pha nhau nửa chu kỳ. Trường hợp 2, các bánh xe đi qua các điểm mấp mô đồng pha. Kết quả cho thấy trường hợp đồng pha gây ra dao động thẳng đứng và lắc dọc lớn hơn, đây được xem là trường hợp nguy hiểm hơn cần tập trung phân tích. Các kịch bản được chạy với các vận tốc khác nhau (5, 10, 15, 20 km/h) để quan sát sự thay đổi của các đặc trưng dao động. Việc mô phỏng dao động bằng MATLAB/Simulink cũng là một phương pháp phổ biến và có thể cho kết quả tương tự, tuy nhiên luận văn này đã chọn Mathematica để thực hiện các phép tính giải tích và vẽ đồ thị. Kết quả được trình bày dưới dạng các biểu đồ dao động theo thời gian, giúp trực quan hóa hành vi của hệ thống.

4.2. Phân tích kết quả biên độ vận tốc và gia tốc dao động

Kết quả mô phỏng cung cấp các giá trị định lượng quan trọng. Các đồ thị cho thấy rõ biên độ dao động của ghế ngồi (Zghe) tăng lên đáng kể khi vận tốc tăng. Quan trọng hơn, gia tốc dao động (Z''ghe) là chỉ số cốt lõi để đánh giá tác động sinh học. Luận văn đã tính toán các giá trị gia tốc cực đại và so sánh chúng với giới hạn an toàn trong TCVN 5126-90. Kết quả phân tích cho thấy ở một số vận tốc nhất định, gia tốc dao động vượt quá ngưỡng cho phép, khẳng định rằng điều kiện làm việc của người lái là không an toàn. Việc sử dụng gia tốc kế trong các nghiên cứu thực nghiệm trong tương lai có thể giúp xác thực các kết quả mô phỏng này, tạo ra một bức tranh toàn diện hơn về vấn đề đo lường dao động thực tế trên máy kéo.

V. Bí quyết tối ưu hóa thiết kế ghế lái và hệ thống giảm chấn

Từ những phân tích và kết quả mô phỏng, luận văn không chỉ dừng lại ở việc chỉ ra vấn đề mà còn đề xuất giải pháp cụ thể: tối ưu hóa thiết kế ghế lái. Đây là hướng đi thực tiễn và hiệu quả nhất để giảm thiểu tác động của chấn động toàn thân. Mục tiêu của việc tối ưu hóa là thiết kế một hệ thống treo ghế lái mới, có khả năng "lọc" và hấp thụ phần lớn năng lượng dao động từ khung máy trước khi nó truyền đến người ngồi. Giải pháp này tập trung vào việc xác định các thông số tối ưu cho hệ giảm chấn, bao gồm độ cứng của lò xo và hệ số cản của bộ giảm xóc. Một hệ thống được thiết kế tốt sẽ đảm bảo rằng tần số dao động ghế lái nằm ngoài vùng cộng hưởng nguy hiểm của cơ thể người, đồng thời giữ cho biên độ dao động ở mức thấp nhất có thể. Việc cải tiến hệ thống giảm chấn không chỉ là một nâng cấp về mặt kỹ thuật mà còn là một sự đầu tư trực tiếp vào sức khỏe người vận hành máy kéo và năng suất lao động lâu dài.

5.1. Nguyên lý thiết kế hệ thống treo ghế lái hiệu quả

Nguyên lý cơ bản của việc thiết kế một hệ thống treo ghế lái hiệu quả là lựa chọn các thông số sao cho hệ số truyền dao động là nhỏ nhất. Hệ số truyền thể hiện tỷ lệ giữa biên độ dao động của ghế và biên độ dao động của khung máy. Theo lý thuyết dao động, để giảm thiểu hệ số truyền, tần số riêng của hệ "người-ghế" phải khác xa so với tần số kích động chính từ mặt đường. Công trình [36] gợi ý rằng tỉ số giữa tần số kích động và tần số riêng nên lớn hơn 1,41. Dựa trên nguyên lý này, luận văn đề xuất các bước tính toán để chọn độ cứng lò xo và hệ số cản nhớt phù hợp với khối lượng trung bình của người lái Việt Nam và dải tần số kích động đã xác định qua mô phỏng. Đây là cơ sở khoa học cho việc cải tiến hệ thống giảm chấn.

5.2. Đề xuất thông số kỹ thuật cho hệ thống giảm xóc mới

Dựa trên các giá trị gia tốc dao động Z''ghemax đã tính toán từ mô phỏng, luận văn đề xuất các thông số cụ thể cho hệ thống giảm xóc ghế máy cày. Quá trình này bao gồm việc xây dựng một mô hình dao động riêng cho hệ "người-ghế" (hệ một bậc tự do), với đầu vào là dao động của điểm đặt ghế trên khung máy. Bằng cách giải phương trình dao động của hệ này với các thông số lò xo và giảm chấn khác nhau, nghiên cứu tìm ra bộ thông số tối ưu giúp giảm gia tốc truyền lên người lái xuống dưới ngưỡng an toàn của tiêu chuẩn ISO 2631. Các thông số đề xuất này là kết quả trực tiếp của toàn bộ quá trình nghiên cứu và có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo quan trọng cho các nhà sản xuất hoặc các đơn vị cơ khí muốn thực hiện việc tối ưu hóa thiết kế ghế lái cho máy kéo John Deere 5310 hoạt động tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 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 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 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. Trong những năm 1980 máy kéo bánh hơi Volvo của Thuỵ Điển được nhập vào nước ta để phục vụ cho các khâu bốc dỡ và vận chuyển gỗ rừng trồng ở các khu nguyên liệu giấy. Hiện nay nước ta đã nhập khẩu và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo, trong đó có cả những máy kéo nông nghiệp cho việc cơ giới hoá một lâm nghiệp trong rừng tự nhiên và rừng trồng vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ ….

Để phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp, các máy kéo này đã và đang được nghiên cứu, thiết kế cải tiến, từng bước nâng cao hiệu quả tác nghiệp của máy kéo nông nghiệp bánh hơi phù hợp cho sản xuất lâm nghiệp. Một số công trình nghiên cứu trong nước + Năm 1975 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. + Năm 1985 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và các cộng sự -Viện khoa học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo tời 1 trống dẫn động từ trục thu công suất và rơ moóc 1 trục lắp sau máy kéo Zeto tự bốc gỗ và vận xuất gỗ [11].TS Nguyễn Nhật Chiêu và tập thể cán bộ giảng dạy trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm, sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy gỗ nhỏ rừng trồng” thuộc đề tài KN 03 - 04 [39]. + Tác giả Nguyễn Văn An trong công trình [1] đã nghiên cứu về ảnh hưởng của độ mấp mô mặt đất và tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước của máy kéo DFH - 180 khi vận xuất gỗ rừng trồng.

7 + Tác giả Phạm Minh Đức trong công trình [16], [17] đã nghiên cứu về khả năng kéo, bám của máy kéo DFH - 180; ổn định hướng chuyển động của máy kéo Shibaura 3000A khi sử dụng rơmoóc một trục để vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng. +Tác giả Nguyễn Tiến Đạt trong công trình nghiên cứu [14] đã xây dựng mô hình và tính toán dao động của máy kéo công suất nhỏ khi vận xuất gỗ theo công nghệ vận xuất gỗ dài. Các nghiên cứu chủ yếu đi vào 2 hướng: - Nghiên cứu cải tiến, chế tạo lắp đặt thêm một số thiết bị nhằm nâng cao khả năng làm việc của máy kéo. - Nghiên cứu về ổn định của liên hợp máy trong điều kiện làm việc mới nhằm xác lập chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy.

Một số kết quả nghiên cứu về dao động của máy kéo và ghế ngồi cho người lái Các máy kéo sử dụng trong sản xuất lâm nghiệp thường làm việc trong điều kiện không có đường hoặc trên các tuyến đường lâm nghiệp có độ mấp mô mặt đường lớn, nghĩa là hoạt động trong điều kiện không thuận lợi. Do vậy ảnh hưởng xấu của điều kiện mặt đường đến những chỉ tiêu sử dụng quan trọng của liên hợp máy như: Độ êm dịu, độ ổn định, độ bền lâu, sức khoẻ của người lái. Vì vậy nghiên cứu dao động của máy kéo là vấn đề cần thiết có ý nghĩa trong thực tế sử dụng máy, thiết kế chế tạo, cải tiến liên hợp máy, đảm bảo điều kiện về an toàn lao động cho người và thiết bị. Trong công trình [44] khi nghiên cứu tải trọng kích động lên người lái máy kéo lâm nghiệp có cần bốc 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.

Mô hình được nghiên cứu theo phương 8 pháp hệ nhiều khối lượng (môi trường - con người - máy - đối tượng lao động), mô hình được chia ra 2 hệ con: máy - gỗ và hệ một khối lượng là người lái. Việc giải bài toán đặt ra 2 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Nghiên cứu dao động của hệ máy kéo - gỗ với mô hình tính toán dao động hệ nhiều bậc tự do chịu tác động của lực kích thích do độ mấp mô mặt đường, nhằm xác định các đặc trưng dao động của khung máy kéo tại vị trí đặt ghế ngồi. - Giai đoạn 2: Nghiên cứu dao động của ghế ngồi với mô hình dao động của hệ một bậc tự do, chịu tác động kích thích từ khung máy lên ghế ngồi.