I. Tổng Quan Nghiên Cứu Dao Động Ghế Máy Kéo Shibaura
Nghiên cứu dao động ghế ngồi máy kéo là vấn đề cấp thiết, đặc biệt khi sử dụng máy kéo nông nghiệp Shibaura trong điều kiện lâm nghiệp. Việc này ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lái máy kéo và hiệu quả công việc. Rừng và đất rừng chiếm phần lớn diện tích Việt Nam, việc sử dụng máy kéo nông nghiệp trong lâm nghiệp giúp nâng cao hiệu quả vốn đầu tư và tạo thêm việc làm. Tuy nhiên, điều kiện sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp khác nhau, đòi hỏi máy kéo cần được nghiên cứu, cải tiến để phù hợp. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào kéo, bám, ổn định động học và động lực học. Đề tài này tập trung vào nghiên cứu dao động ghế ngồi để nâng cao khả năng phục vụ của máy kéo trong điều kiện lâm nghiệp.
1.1. Vận Xuất Gỗ và Vai Trò của Máy Kéo Nông Nghiệp
Vận xuất gỗ là quá trình di chuyển cây gỗ từ nơi chặt hạ về kho, ảnh hưởng lớn đến năng suất và chi phí. Vận xuất bằng máy kéo là hình thức phổ biến, bao gồm máy kéo bánh xích và máy kéo bánh hơi. Máy kéo bánh hơi nông nghiệp có thể được trang bị thêm thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ, tăng hiệu quả sử dụng máy và giải quyết việc làm. Việc sử dụng máy kéo nông nghiệp trong khai thác rừng làm tăng hiệu quả sử dụng máy và góp phần giải quyết công ăn, việc làm, tăng thu nhập cho người lao động.
1.2. Tình Hình Sử Dụng Máy Kéo Vận Xuất Gỗ Trên Thế Giới
Nhiều nước trên thế giới đã sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ từ những năm 1950, cho thấy năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Các nước như Phần Lan, Liên Xô (cũ), Thụy Điển, Na Uy, Italia, Australia, Newzealand… áp dụng rộng rãi. Tổ chức FAO cũng đã thực hiện nhiều nghiên cứu về sử dụng máy kéo nông nghiệp trong khai thác gỗ rừng trồng ở các nước đang phát triển. Việc sử dụng máy kéo nông nghiệp trong khai thác rừng làm tăng hiệu quả sử dụng máy và góp phần giải quyết công ăn, việc làm, tăng thu nhập cho người lao động.
II. Thách Thức Dao Động Ghế Ngồi Máy Kéo Lâm Nghiệp
Việc đưa máy kéo nông nghiệp vào điều kiện lâm nghiệp đặt ra nhiều thách thức, đặc biệt là vấn đề dao động ghế ngồi. Địa hình phức tạp và mặt đường mấp mô làm tăng rung động máy kéo, ảnh hưởng đến độ êm dịu, ổn định và sức khỏe người lái. Người điều khiển phải chịu đựng biên độ và tần số rung lớn hơn cho phép. Nghiên cứu của đề tài KC - 07-26 đã khẳng định tính phù hợp của máy kéo Shibaura trong vận xuất gỗ rừng trồng ở Việt Nam, nhưng cần nghiên cứu sâu hơn về dao động ghế ngồi để đảm bảo an toàn và thoải mái cho người lái.
2.1. Ảnh Hưởng của Địa Hình Lâm Nghiệp Đến Dao Động Máy Kéo
Đường vận xuất và vận chuyển lâm sản có địa hình phức tạp, mặt đường có độ mấp mô lớn. Khi máy kéo nông nghiệp di chuyển trên đó, 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.
2.2. Tác Động của Rung Động Đến Sức Khỏe Người Lái Máy Kéo
Dao động của cơ thể con người hoặc một bộ phận của cơ thể là những tác động sinh học phức tạp chúng có thể gây ra một loạt các thay đổi trong cơ thể và ảnh đến sức khoẻ của người lái, gây ra các bệnh lý. Tác động của dao động của con người phụ thuộc vào tần số, thời gian, hướng và cường độ tác động. Sự kích thích nguy hiểm nhất ở giải tần số dao động riêng của cơ thể con người.
III. Phương Pháp Phân Tích Dao Động Ghế Ngồi Máy Kéo
Để giải quyết vấn đề dao động ghế ngồi, cần áp dụng các phương pháp phân tích và mô phỏng hiện đại. Mô hình toán học có thể được sử dụng để nghiên cứu động lực học hệ: Máy kéo lâm nghiệp - đối tượng lao động, xác định kích động lên người điều khiển. Việc giải bài toán đặt ra 2 giai đoạn: Nghiên cứu dao động của hệ máy kéo - gỗ và nghiên cứu dao động của ghế ngồi. Các công trình nghiên cứu của Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Văn Khang 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.
3.1. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Dao Động Máy Kéo
Trong công trình [45] 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 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.
3.2. Đo Lường và Phân Tích Tần Số Dao Động Thực Tế
Cần tiến hành đo lường dao động thực tế của ghế ngồi trên máy kéo Shibaura trong điều kiện lâm nghiệp. Dữ liệu đo lường sẽ được phân tích để xác định tần số và biên độ dao động, từ đó đánh giá mức độ ảnh hưởng đến người lái. Các kết quả này sẽ là cơ sở để thiết kế hệ thống giảm xóc ghế máy kéo hiệu quả.
IV. Giải Pháp Giảm Xóc Ghế Ngồi Máy Kéo Shibaura Hiệu Quả
Dựa trên kết quả phân tích dao động, cần đề xuất các giải pháp giảm xóc ghế máy kéo phù hợp. Các giải pháp có thể bao gồm thay đổi thiết kế ghế ngồi, sử dụng vật liệu giảm chấn hoặc cải tiến hệ thống treo. Mục tiêu là giảm thiểu rung động truyền đến người lái, tăng sự thoải mái và đảm bảo an toàn. Các nghiên cứu về chống rung cho người điều khiển máy đã được công bố trong công trình của Triệu Quốc Lộc [29]; Nguyễn Văn Khang, Đỗ Sanh [26] về dao động trong bảo hộ lao động.
4.1. Thiết Kế Hệ Thống Treo Ghế Máy Kéo Tối Ưu
Thiết kế hệ thống treo cho ghế ngồi cần được tính toán kỹ lưỡng để đạt hiệu quả giảm xóc cao nhất. Các thông số như độ cứng lò xo, hệ số cản nhớt cần được lựa chọn phù hợp với đặc điểm dao động của máy kéo và thể trạng của người lái. Trong tính toán chưa kể đến thành phần cản.
4.2. Sử Dụng Vật Liệu Giảm Chấn Tiên Tiến
Việc sử dụng vật liệu giảm chấn như cao su, polyurethane hoặc các vật liệu composite có thể giúp hấp thụ rung động và giảm thiểu tác động lên người lái. Cần lựa chọn vật liệu có khả năng giảm chấn tốt, độ bền cao và phù hợp với điều kiện làm việc khắc nghiệt trong lâm nghiệp.
V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Đánh Giá Hiệu Quả Giảm Xóc
Sau khi đề xuất các giải pháp giảm xóc, cần tiến hành thử nghiệm thực tế trên máy kéo Shibaura trong điều kiện lâm nghiệp. Dữ liệu dao động sẽ được thu thập và phân tích để đánh giá hiệu quả của các giải pháp. Các chỉ số như độ thoải mái của người lái, mức độ mệt mỏi và năng suất làm việc cũng cần được đánh giá. Đề tài 58A - 02 - 04 tác giả đã nghiên cứu chế tạo thành công hai mẫu ghế ngồi lái giảm rung áp dụng cho loại máy kéo MTZ - 50 và máy kéo BS - 12 khi vận chuyển. Hệ giảm sóc của các ghế này là hệ đàn hồi hỗn hợp gồm hệ thống lò xo và vật liệu hấp thụ rung (đệm mút), hiệu quả giảm rung đạt 67 - 82%).
5.1. Thử Nghiệm và Đo Lường Dao Động Sau Cải Tiến
Cần tiến hành đo lường dao động thực tế của ghế ngồi sau khi áp dụng các giải pháp giảm xóc. So sánh dữ liệu dao động trước và sau cải tiến để đánh giá hiệu quả của các giải pháp. Các chỉ số như tần số, biên độ và gia tốc dao động cần được theo dõi và phân tích.
5.2. Đánh Giá Chủ Quan và Khách Quan về Độ Thoải Mái
Ngoài các chỉ số dao động khách quan, cần thu thập ý kiến chủ quan của người lái về độ thoải mái và mức độ mệt mỏi sau khi làm việc. Sử dụng các phương pháp đánh giá như bảng hỏi, phỏng vấn hoặc quan sát để thu thập thông tin. Kết hợp đánh giá chủ quan và khách quan để có cái nhìn toàn diện về hiệu quả của các giải pháp giảm xóc.
VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Dao Động Ghế Máy Kéo
Nghiên cứu dao động ghế ngồi trên máy kéo nông nghiệp Shibaura trong điều kiện lâm nghiệp là một vấn đề quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lái và hiệu quả công việc. Các giải pháp giảm xóc hiệu quả có thể giúp cải thiện điều kiện làm việc, tăng sự thoải mái và đảm bảo an toàn. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào phát triển các hệ thống giảm xóc chủ động, sử dụng công nghệ cảm biến và điều khiển để tự động điều chỉnh độ giảm xóc theo điều kiện địa hình.
6.1. Tổng Kết Kết Quả Nghiên Cứu và Đề Xuất
Tổng kết các kết quả nghiên cứu về dao động ghế ngồi và hiệu quả của các giải pháp giảm xóc. Đề xuất các giải pháp cụ thể để cải thiện điều kiện làm việc cho người lái máy kéo trong lâm nghiệp. Các đề xuất cần dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả.
6.2. Hướng Phát Triển Hệ Thống Giảm Xóc Chủ Động
Nghiên cứu và phát triển các hệ thống giảm xóc chủ động, sử dụng công nghệ cảm biến và điều khiển để tự động điều chỉnh độ giảm xóc theo điều kiện địa hình. Hệ thống giảm xóc chủ động có thể mang lại hiệu quả giảm xóc cao hơn so với hệ thống giảm xóc thụ động, đặc biệt trong điều kiện lâm nghiệp có địa hình phức tạp.
