Luận văn Thạc sĩ: nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chi phí năng lượng riêng trong quá trình trần nho thọ, đưa ra giải pháp tối ưu hiệu quả sản xuất.

• Tác giả: Trần Nho Thọ
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Văn Quân
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Máy và Thiết bị cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng tời dung lượng cáp lớn lắp trên máy kéo xích
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Toàn cảnh luận văn thạc sĩ tối ưu năng suất vận xuất gỗ

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng tời dung lượng cáp lớn lắp trên máy kéo xích” là một công trình nghiên cứu ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực cơ giới hóa lâm nghiệp tại Việt Nam. Bối cảnh ngành công nghiệp chế biến lâm sản đang phát triển mạnh mẽ, với tốc độ tăng trưởng ấn tượng, đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nâng cao hiệu quả khai thác nguyên liệu. Tuy nhiên, nguồn cung gỗ lớn chủ yếu đến từ rừng tự nhiên, thường nằm ở các khu vực địa hình phức tạp, dốc và chia cắt. Điều này gây ra nhiều khó khăn cho khâu vận xuất – quá trình di chuyển gỗ từ nơi chặt hạ về bãi tập kết. Luận văn này tập trung giải quyết bài toán cốt lõi: làm thế nào để tối ưu hóa quy trình sản xuất (vận xuất) gỗ, giảm thiểu chi phí và tăng năng suất. Công trình này không chỉ là một luận án thạc sĩ ngành kỹ thuật thông thường, mà còn là kết quả của đề tài cấp Bộ do TS. Nguyễn Văn Quân và các nhà khoa học tại Trường Đại học Lâm nghiệp thực hiện, nhằm chế tạo thiết bị chuyên dụng phục vụ khai thác chọn. Mục tiêu của nghiên cứu là xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng của các yếu tố then chốt đến hai chỉ tiêu quan trọng: năng suất và chi phí năng lượng riêng. Từ đó, đề xuất các thông số vận hành hợp lý để đạt được hiệu quả năng lượng cao nhất và giá thành khai thác thấp nhất. Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn to lớn, góp phần đưa các giải pháp công nghệ tiên tiến vào hoạt động quản lý sản xuất lâm nghiệp, đặc biệt là trong bối cảnh cần hạn chế tác động xấu đến môi trường rừng.

1.1. Tính cấp thiết của việc nghiên cứu hiệu quả năng lượng

Trong chuỗi giá trị của ngành khai thác gỗ, khâu vận xuất chiếm một tỷ trọng chi phí đáng kể và ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành sản phẩm cuối cùng. Việc vận hành máy móc trong điều kiện địa hình hiểm trở không chỉ tiêu tốn nhiều nhiên liệu mà còn tiềm ẩn rủi ro về an toàn và tác động tiêu cực đến hệ sinh thái rừng. Do đó, việc nghiên cứu để tìm ra các giải pháp nâng cao năng suất và tiết kiệm năng lượng trong sản xuất là vô cùng cấp thiết. Luận văn đã chỉ ra rằng, các phương pháp vận xuất truyền thống hoặc sử dụng thiết bị không phù hợp thường dẫn đến lãng phí tài nguyên, giảm tỷ lệ tận dụng gỗ và tăng chi phí vận hành. Nghiên cứu này cung cấp một cơ sở khoa học vững chắc để cải tiến công nghệ vận xuất gỗ, giúp các doanh nghiệp khai thác lâm sản đưa ra quyết định vận hành chính xác hơn, dựa trên dữ liệu thực nghiệm thay vì kinh nghiệm chủ quan. Điều này đặc biệt quan trọng đối với hình thức khai thác chọn, nơi việc bảo vệ cây non và thảm thực vật còn lại được đặt lên hàng đầu.

1.2. Mục tiêu của luận án thạc sĩ ngành kỹ thuật cơ khí

Mục tiêu chính và xuyên suốt của luận văn là xác định quy luật và mức độ ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ và vận hành đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi sử dụng tời cáp dung lượng lớn. Cụ thể, nghiên cứu tập trung vào hai yếu tố chính là tải trọng chuyến kéo (Q) và độ dốc địa hình (α). Dựa trên kết quả phân tích, luận văn hướng tới việc xác định các trị số tối ưu của những yếu tố này để máy kéo tời hoạt động với năng suất cao nhất và chi phí năng lượng thấp nhất. Để đạt được mục tiêu này, tác giả đã tiến hành xây dựng các phương trình hồi quy thực nghiệm, sử dụng phương pháp mô hình hóa và mô phỏng để mô tả mối quan hệ giữa các biến đầu vào (tải trọng, độ dốc) và các chỉ tiêu đầu ra (năng suất, chi phí năng lượng). Đây là một cách tiếp cận khoa học, hiện đại, giúp lượng hóa các tác động và cung cấp cơ sở vững chắc cho các đề xuất kỹ thuật.

II. Thách thức trong khai thác gỗ và chi phí năng lượng riêng

Khai thác gỗ tại các khu vực rừng tự nhiên của Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức cố hữu. Địa hình dốc, hiểm trở và bị chia cắt mạnh là rào cản lớn nhất, khiến việc di chuyển máy móc và vận chuyển gỗ trở nên khó khăn, tốn kém. Việc áp dụng các thiết bị cơ giới hóa không phù hợp không chỉ làm giảm năng suất mà còn gây tổn hại nghiêm trọng đến môi trường, như làm xói mòn đất và phá hủy cây con. Một trong những vấn đề trọng tâm mà luận văn này giải quyết là việc kiểm soát chi phí năng lượng riêng – một chỉ số đo lường mức độ hiệu quả của quá trình vận hành. Chi phí năng lượng chiếm tỷ trọng lớn trong tổng chi phí khai thác. Việc thiếu các nghiên cứu định lượng về các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất và tiêu hao năng lượng khiến các đơn vị khai thác thường vận hành máy móc theo kinh nghiệm, dẫn đến lãng phí nhiên liệu và giảm sức cạnh tranh. Luận văn đã chỉ ra rằng, việc không có một định mức tiêu hao năng lượng khoa học và chính xác là một lỗ hổng lớn trong công tác quản lý sản xuất lâm nghiệp hiện nay. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm lấp đầy khoảng trống đó, cung cấp một phương pháp luận và các kết quả cụ thể để các nhà quản lý và kỹ sư có thể ra quyết định vận hành tối ưu, từ đó nâng cao hiệu quả năng lượng tổng thể.

2.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất vận xuất

Năng suất của tời vận xuất gỗ không phải là một hằng số mà phụ thuộc vào một tổ hợp phức tạp của nhiều yếu tố. Luận văn đã phân loại các yếu tố này thành bốn nhóm chính: (1) Nhóm yếu tố tổ chức sản xuất (hệ số sử dụng thời gian, hệ số sử dụng tải trọng); (2) Nhóm yếu tố công nghệ (cự ly vận xuất, thời gian buộc và dỡ gỗ); (3) Nhóm yếu tố điều kiện sản xuất (trọng lượng trung bình khúc gỗ, trọng lượng riêng của gỗ, điều kiện mặt đất); và (4) Nhóm yếu tố thuộc về máy móc (tải trọng chuyến, vận tốc cáp). Việc nhận diện và phân tích chi phí sản xuất liên quan đến từng yếu tố này là bước đầu tiên để xây dựng một mô hình tối ưu. Nghiên cứu tập trung sâu vào hai biến số quan trọng và có thể kiểm soát được trong thực tế là tải trọng chuyến và độ dốc địa hình, coi đây là các tham số điều khiển chính để khảo nghiệm.

2.2. Vấn đề định mức tiêu hao năng lượng trong thực tiễn

Hiện nay, việc xác định định mức tiêu hao năng lượng trong vận xuất gỗ thường dựa trên các số liệu ước tính hoặc kinh nghiệm, thiếu cơ sở khoa học và không phản ánh đúng điều kiện làm việc thực tế. Điều này dẫn đến khó khăn trong việc lập kế hoạch sản xuất, dự toán chi phí và đánh giá hiệu quả đầu tư thiết bị. Luận văn đã tiếp cận vấn đề này một cách hệ thống bằng cách xây dựng công thức lý thuyết để tính toán chi phí năng lượng, dựa trên các lực cản vật lý như lực ma sát giữa gỗ và đất, lực cản của hệ thống cáp, và ảnh hưởng của độ dốc. Việc thiết lập một phương pháp tính toán chi tiết cho phép bóc tách và lượng hóa mức tiêu thụ năng lượng ở từng giai đoạn của chu trình làm việc (nhả cáp, kéo tải, nghỉ), từ đó xác định chính xác chi phí năng lượng riêng cho mỗi mét khối gỗ được vận xuất. Đây là cơ sở quan trọng để xây dựng các định mức kỹ thuật tiên tiến, giúp doanh nghiệp quản lý chi phí hiệu quả hơn.

III. Bí quyết phân tích năng suất và chi phí năng lượng riêng

Để giải quyết bài toán tối ưu hóa, luận văn đã xây dựng một nền tảng lý thuyết vững chắc để phân tích năng suất và chi phí năng lượng riêng. Thay vì chỉ quan sát thực tế, nghiên cứu đã đi sâu vào việc mô hình hóa toán học quá trình vận xuất gỗ bằng tời. Năng suất giờ của tời được xác định thông qua một công thức tổng quát, tính đến các yếu tố như thời gian chu trình (nhả cáp, buộc gỗ, kéo gỗ, dỡ gỗ), tải trọng danh nghĩa, hệ số sử dụng thời gian và tải trọng. Việc phân tích từng thành phần thời gian trong một chu trình kéo gỗ giúp nhận diện đâu là những khâu "nút thắt cổ chai" ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất. Tương tự, chi phí năng lượng riêng được định nghĩa là tổng năng lượng tiêu thụ để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm (mét khối gỗ). Luận văn đã phát triển một công thức chi tiết để tính toán tổng chi phí năng lượng, dựa trên công suất của động cơ ở các chế độ làm việc khác nhau (nhả cáp không tải, kéo có tải) và thời gian tương ứng của mỗi chế độ. Cách tiếp cận này giúp lượng hóa chính xác hiệu quả năng lượng của thiết bị và cung cấp một công cụ mạnh mẽ để phân tích chi phí sản xuất một cách khoa học.

3.1. Cơ sở lý thuyết cho quy trình công nghệ sản xuất tấm trần

Cơ sở lý thuyết để tính toán năng suất giờ (Ns_giờ) của tời được xây dựng dựa trên tổng thời gian của một chu trình vận xuất (Σt). Công thức (2.1) trong luận văn cho thấy năng suất tỷ lệ nghịch với tổng thời gian chu trình. Thời gian này bao gồm: thời gian nhả cáp (t1), thời gian buộc gỗ (t2), thời gian kéo gỗ (t3), và thời gian dỡ gỗ (t4). Trong đó, thời gian kéo (t1, t3) phụ thuộc trực tiếp vào cự ly vận xuất và tốc độ của cáp, còn thời gian thao tác (t2, t4) phụ thuộc vào kỹ năng của công nhân và kích thước khúc gỗ. Quy trình công nghệ vận xuất tấm trần bằng tời được mô hình hóa chi tiết, cho phép các nhà quản lý xác định các yếu tố cần cải thiện để rút ngắn thời gian chu trình, từ đó trực tiếp nâng cao năng suất. Phân tích này cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tối ưu hóa quy trình sản xuất thông qua việc sắp xếp hợp lý vị trí máy kéo và bãi gỗ.

3.2. Công thức xác định chi phí năng lượng trong khai thác

Luận văn đã đi sâu vào việc phân tích các lực cản vật lý tác động lên hệ thống tời-cáp-gỗ để xây dựng công thức tính toán công suất động cơ cần thiết. Công suất này phải thắng được lực cản chuyển động của cáp, lực cản ma sát giữa gỗ và mặt đất, và thành phần trọng lực của gỗ khi kéo lên dốc. Công thức (2.13) là một ví dụ điển hình, mô tả lực cản tổng hợp (Fct) khi kéo có tải, bao gồm các thông số như tải trọng chuyến (Q), độ dốc (α), hệ số ma sát (fγ), và các thông số kỹ thuật của tời. Từ đó, chi phí năng lượng riêng được tính bằng cách lấy tổng năng lượng tiêu thụ trong một giờ chia cho năng suất giờ. Phương pháp này không chỉ giúp đánh giá hiệu quả năng lượng của thiết bị hiện có mà còn là công cụ hữu ích trong việc thiết kế, cải tiến các thế hệ máy kéo tời mới, hướng tới mục tiêu tiết kiệm năng lượng trong sản xuất.

IV. Hướng dẫn quy hoạch thực nghiệm trong luận văn thạc sĩ

Để xác thực các mô hình lý thuyết và tìm ra giá trị tối ưu, luận văn đã áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm hiện đại, cụ thể là quy hoạch thực nghiệm. Thay vì phương pháp cổ điển (thay đổi từng yếu tố một), phương pháp này cho phép khảo sát đồng thời ảnh hưởng của nhiều yếu tố và cả sự tương tác giữa chúng. Đây là một cách tiếp cận hiệu quả, tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời mang lại kết quả có độ tin cậy cao. Đối tượng nghiên cứu là tời dung lượng cáp lớn được chế tạo theo đề tài cấp Bộ, lắp trên máy kéo xích DT-75. Các thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện thực địa được kiểm soát tại khu vực rừng của Trường Đại học Lâm nghiệp, mô phỏng địa hình rừng tự nhiên. Việc sử dụng các thiết bị đo lường chính xác như đầu đo lực tiêu chuẩn HBM (Đức) và máy toàn đạc để xác định độ dốc đảm bảo tính khách quan và khoa học của dữ liệu thu thập. Toàn bộ quá trình từ thiết kế thí nghiệm, thu thập số liệu đến xử lý kết quả đều tuân theo một chiến lược chặt chẽ, thể hiện tính chuyên nghiệp của một luận án thạc sĩ ngành kỹ thuật.

4.1. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu và đối tượng khảo nghiệm

Luận văn đã chỉ rõ những hạn chế của phương pháp nghiên cứu lý thuyết thuần túy và thực nghiệm cổ điển khi áp dụng cho các hệ thống phức tạp như máy móc nông-lâm nghiệp. Do đó, phương pháp quy hoạch thực nghiệm được lựa chọn vì khả năng tìm kiếm tối ưu trong mối tác động qua lại giữa các yếu tố. Đối tượng khảo nghiệm là một hệ thống thiết bị cụ thể: tời thủy lực dung lượng cáp lớn lắp trên máy kéo DT-75. Các thông số kỹ thuật của tời (động cơ thủy lực, trống tời) và máy kéo cơ sở được mô tả chi tiết, làm cơ sở để phân tích và đánh giá. Hai tham số điều khiển chính được chọn để khảo nghiệm là tải trọng chuyến (Q), biến thiên từ 1,2 đến 2,0 tấn, và độ dốc địa hình (α), với các mức 0, 10, và 20 độ. Việc giới hạn các yếu tố nghiên cứu giúp tập trung vào những biến số quan trọng nhất, đảm bảo tính khả thi của đề tài.

4.2. Xây dựng mô hình hóa và mô phỏng qua phân tích hồi quy

Sau khi thu thập dữ liệu từ các thí nghiệm được bố trí theo ma trận quy hoạch trung tâm hợp thành, luận văn sử dụng công cụ toán thống kê để xử lý. Nhiệm vụ cốt lõi là xây dựng hai phương trình hồi quy thực nghiệm bậc hai, mô tả mối quan hệ giữa các chỉ tiêu (năng suất, chi phí năng lượng riêng) và các yếu tố ảnh hưởng (tải trọng, độ dốc). Quá trình mô hình hóa và mô phỏng này bao gồm các bước kiểm tra chặt chẽ: kiểm tra tính đồng nhất của phương sai (chuẩn Kohren), kiểm tra ý nghĩa của các hệ số hồi quy (chuẩn Student), và kiểm tra tính tương thích của mô hình (chuẩn Fisher). Việc sử dụng phần mềm chuyên dụng (OPT) để thực hiện phân tích hồi quy đa biến giúp đảm bảo độ chính xác và hiệu quả. Kết quả là các mô hình toán học đáng tin cậy, có khả năng dự báo và làm cơ sở để tìm ra chế độ vận hành tối ưu.

V. Kết quả và giải pháp nâng cao năng suất vận xuất gỗ

Thông qua quá trình thực nghiệm và phân tích dữ liệu khoa học, luận văn đã thành công trong việc xác định các quy luật ảnh hưởng và đưa ra các thông số vận hành tối ưu. Kết quả nghiên cứu là cơ sở vững chắc cho các giải pháp nâng cao năng suất và giảm chi phí trong hoạt động vận xuất gỗ. Các phương trình hồi quy được xây dựng không chỉ có ý nghĩa về mặt học thuật mà còn là công cụ ứng dụng trực tiếp cho các doanh nghiệp. Dựa vào các mô hình này, người quản lý có thể dự báo được năng suất và chi phí năng lượng tương ứng với một tải trọng chuyến và độ dốc địa hình cụ thể. Từ đó, có thể lập kế hoạch khai thác hiệu quả, lựa chọn tải trọng phù hợp với từng điều kiện làm việc để tối đa hóa lợi nhuận. Việc áp dụng các kết quả của luận án thạc sĩ ngành kỹ thuật này vào thực tiễn hứa hẹn sẽ mang lại những cải thiện đáng kể về hiệu quả năng lượng và hiệu quả kinh tế cho ngành khai thác lâm sản. Đây là một minh chứng rõ ràng cho việc kết hợp giữa nghiên cứu khoa học và nhu cầu thực tiễn sản xuất.

5.1. Kết quả từ phân tích hồi quy đa biến và thông số tối ưu

Quá trình phân tích hồi quy đa biến đã chỉ ra rằng cả tải trọng chuyến và độ dốc địa hình đều có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất và chi phí năng lượng, với mức độ ảnh hưởng khác nhau. Mô hình hồi quy cho phép xác định được vùng làm việc tối ưu, tức là sự kết hợp giữa tải trọng và độ dốc để đạt được năng suất cao nhất hoặc chi phí năng lượng thấp nhất. Ví dụ, kết quả có thể chỉ ra rằng với một độ dốc nhất định, việc tăng tải trọng không phải lúc nào cũng làm tăng năng suất do thời gian kéo dài hơn và động cơ hoạt động ở chế độ tải nặng, tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn. Những phát hiện định lượng này cung cấp các giải pháp nâng cao năng suất dựa trên cơ sở khoa học, giúp người vận hành thoát khỏi phương pháp làm việc theo cảm tính.

5.2. Ứng dụng thực tiễn trong quản lý sản xuất và khai thác

Kết quả của luận văn có thể được ứng dụng trực tiếp vào công tác quản lý sản xuất tại các lâm trường và công ty khai thác gỗ. Các mô hình dự báo có thể được tích hợp vào các phần mềm quản lý hoặc xây dựng thành các bảng tra, sổ tay hướng dẫn vận hành. Dựa vào đó, người điều hành có thể giao chỉ tiêu năng suất và định mức nhiên liệu một cách chính xác hơn cho từng tổ đội sản xuất, tùy thuộc vào điều kiện địa hình cụ thể của lô khai thác. Hơn nữa, những hiểu biết sâu sắc về các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất cũng giúp doanh nghiệp đưa ra quyết định đầu tư thiết bị hợp lý hơn, lựa chọn các loại máy kéo và tời có thông số kỹ thuật phù hợp nhất với điều kiện vận hành chủ yếu của mình, nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất một cách toàn diện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Hình thức và thiết bị vận xuất gỗ Vận xuất gỗ là quá trình di chuyển cây gỗ từ nơi chặt hạ về kho gỗ I hoặc bãi gỗ tập trung, từ đó cây gỗ được vận chuyển tới kho gỗ II hoặc đến nơi tiêu thụ. Vận xuất gỗ là công việc rất nặng nhọc, nguy hiểm và ảnh hưởng lớn đến môi trường rừng. Trong tất cả các khâu của quá trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ vai trò hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng lớn đến năng suất, giá thành và chi phí trong khai thác.

Để giảm giá thành, tăng năng suất lao động thì việc chọn một hình thức vận xuất hợp lý là hết sức quan trọng. Trong công nghệ vận xuất gỗ thường được sử dụng các loại hình như: vận xuất bằng súc vật, vận xuất bằng máng lao, vận xuất bằng máy kéo, vận xuất bằng đường cáp, … Trong các hình thức vận xuất nêu trên thì hình thức vận xuất bằng tời cáp lắp trên máy kéo thường được áp dụng để tập kết gỗ ở những khu vực mà các máy móc và thiết bị khác không thể thu gom được. Chính vì đặc điểm và tầm quan trọng như vậy nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ cũng như trong máy móc thiết bị trong khâu sản xuất này. * Theo phương pháp vận xuất gỗ, người ta chia ra: - Phương pháp kéo lết, kéo nửa lết (Skidding): Ở phương pháp kéo lết, toàn bộ cây gỗ được kéo lết trên mặt đất; kéo nửa kéo lết chỉ một đầu cây gỗ được kéo lết trên mặt đất còn đầu kia được nhấc khỏi mặt đất nhờ hệ thống treo đỡ của phương tiện.

- Phương pháp chở gỗ (Forwarding): là phương pháp mà toàn bộ tải được đặt trên các xe chở gỗ có bánh và được đưa về nơi tập trung bằng sức người, sức súc vật hoặc bằng máy kéo. 4 * Căn cứ vào hiện trạng cây gỗ sẽ có các hình thức: - Vận xuất gỗ khúc (Short wood): gỗ vận xuất được cắt thành khúc theo tiêu chuẩn gỗ thương phẩm rồi được chuyển ra bãi gỗ. - Vận xuất gỗ dài (Tree length): cây gỗ sau khi hạ được cắt cành, ngọn rồi cả thân cây được đưa về bãi gỗ, việc cắt khúc sẽ được thực hiện trên bãi gỗ. - Vận xuất gỗ nguyên cây (Full tree): Sau khi hạ, cây gỗ còn nguyên cả cành và tán được chuyển ra bãi gỗ, tại đây chúng được cắt cành và cắt khúc.

Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, người ta đã chế tạo và sản xuất hàng loại các loại máy kéo chuyên dùng sử dụng cho vận xuất gỗ rừng tự nhiên. Đó thường là các máy có công suất lớn, tính ổn định và khả năng bám cao, cơ động, làm việc tin cậy và cho năng suất cao. Trong những năm gần đây nhiều loại máy kéo lâm nghiệp đã được chế tạo và đưa vào sản xuất. Các máy kéo lâm nghiệp dùng trong vận xuất gỗ rất đa dạng, song có thể phân chia thành hai nhóm chính: máy kéo xích và máy kéo bánh bơm (bánh hơi).

Máy kéo xích có ưu điểm là công suất lớn, khả năng bám và ổn định cao nên hiện tại chúng vẫn được sử dụng trong khai thác gỗ lớn rừng tự nhiên, ở những nơi địa hình dốc, phức tạp. Do đó máy kéo xích có trang bị tời thuỷ lực để vận xuất gỗ từ khu khai thác tới chỗ tập kết sẽ đạt năng suất cao và giải quyết được yêu cầu từ thực tiễn. Máy kéo xích có trang bị tời vận xuất gỗ cũng được áp dụng ở các lâm trường ở miền Trung nước ta phần đa số loại máy này là máy được nhập khẩu từ Liên Xô cũ. Máy kéo TDT 55 được trang bị bàn bằng và tời để vận xuất gỗ 1.

Tình hình nghiên cứu và sử dụng tời cáp vận xuất gỗ trên thế giới Tời là thiết bị vận xuất gỗ được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước. Trong khai thác lâm sản tời được sử dụng độc lập để bốc gỗ, xếp đống gỗ, kéo gỗ từ xa hoặc là bộ phận chính của đường cáp vận xuất, thiết bị công nghệ của máy kéo chuyên dùng vận xuất gỗ. Ở những nước có nền công nghiệp rừng tiên tiến như Mỹ, Canada, Áo, Thụy Sỹ, Na Uy, Nga,…. Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng và hoàn thiện tời được quan tâm ngay từ thập kỷ 20 của thế kỷ trước.

Làm thế nào để tăng năng suất lao động và giảm giá thành vận xuất là vấn đề nghiên cứu được quan tâm hàng đầu. Ở các nước như Mỹ, Canada vận xuất gỗ bằng tời được sử dụng rộng rãi ở các vùng núi cao, xuất hiện còn sớm hơn vận xuất gỗ bằng máy kéo. Ở các nước này cũng giống như các nước Tây Âu và Bắc Âu vận xuất gỗ bằng tời được gọi chung là hệ thống đường cáp khai thác gỗ (Cable logging Systems) cho nên việc nghiên cứu hoàn thiện tời song hành với nghiên cứu 6 hoàn thiện đường cáp vận xuất. Các hướng nghiên cứu chính ở các mục tiêu được tiến hành: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng tời tự hành lắp trên máy kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích thay cho việc sử dụng tời cố định.

Các hãng sản xuất tời cáp hàng đầu của Mỹ như Skedfet Berger, Timberland, Veirhozer đã cho ra đời các loại các loại tời cáp tự hành Wowniton 108 với tời 3 trống công suất 320 mã lực, dây cáp được nối thành vòng kín, cột tời cao 15m lắp trên máy kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích. Các loại tời cáp tự hành của hãng Ckedjet như GT5C, GT5D, GT4 được sử dụng hiệu quả khi vận xuất ở cự ly 200-300m, diện tích của mỗi lô khai thác 15-16ha, một ca làm việc kéo được 350 cây gỗ. Việc sử dụng tời tự hành làm giảm công di chuyển, lắp đặt tời dẫn đến giảm giá thành vận xuất. Ở các nước Châu Âu như Na Uy, Thuỵ Sỹ, Áo, Pháp, Thụy Điển, do điều kiện tự nhiên và điều kiện rừng khác hẳn với Mỹ và Canada, hệ thống tời cáp chỉ sử dụng ở những nơi mà máy kéo không sử dụng được.

Phương thức khai thác chủ yếu được áp dụng ở những nước này là chặt chọn hoặc chặt tỉa thưa, sản lượng gỗ trên 1ha thấp, gỗ có kích thước nhỏ cho nên tời tự hành có công suất nhỏ được nghiên cứu và sử dụng. Một số hãng sản xuất nổi tiếng như Igland A/C (NaUy) đã sản xuất các loại tời một trống Primett 4000LH có lực kéo 45kN và tời 2 trống 8002F có lực kéo 80kN có thể lắp trên các loại máy kéo nông nghiệp, sản phẩm đã được xuất khẩu sang 25 nước trên thế giới. Hãng sản xuất Kyfer (Pháp) đã sản xuất tời tự hành MF 10, MF 15, MF25 lắp trên máy kéo bánh lốp 3 hoặc 4 bánh, công suất từ 16CV đến 31CV, lực kéo 3700 kG tốc độ cuốn của dây cáp 0,2 – 2,1 m/s. 7 Các kiểu tời tự hành của hãng Sépon, Koska ( Thụy Điển) Kracer (Áo), Opvallden (Thụy Sỹ) với lực kéo 3000 kG, tốc độ cuốn cáp 0,3 – 2,5 m/s là những mẫu tời 2 trống tự hành điển hình của các nước Châu Âu.

Ở nước Nga, tời vận xuất gỗ được áp dụng từ thế kỷ 19 do các kỹ sư Nga N.Vasiliev (1890) thiết kế và chế tạo. Vào những năm 1950 Tiệp Khắc (cũ) đã đưa vào sử dụng loại máy kéo bánh hơi LKT – 80, LKT - 120 được trang bị tời thuỷ lực (2,5 tấn) 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. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh và sử dụng tời được các trung tâm nghiên cứu lớn như: Viện nghiên cứu cơ giới hoá và năng lượng (XNiiMe). Viện nghiên cứu lâm nghiệp Xibiri (XibNiiLP), Viện nghiên cứu lâm nghiệp IRờcut (Irơcutsk NiiLΠ) tiến hành trong nhiều năm qua.

Để vận xuất gỗ ở điều kiện địa hình bằng phẳng với cự li vận xuất dưới 500m và địa hình dốc dưới 2000m, Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng đã thiết kế và chế tạo các mẫu tời TL. Kết quả nghiên cứu sử dụng các loại tời trên cho thấy rằng ngoài những ưu việt nổi bật như ít phá hoại cây con, phá hoại đất, còn có những ưu việt như giảm công sửa chữa 2 – 3 lần, chi phí nhiên liệu giảm 50 – 60%, giá thành ca máy giảm 1,5 lần so với sử dụng máy kéo để vận xuất ở điều kiện thể tích trung bình của gỗ khai thác 0,2m3, sản lượng 150m3/ha, cự li vận xuất 500 – 550m. Các loại tời cố định IL12A, IL-8 được nghiên cứu hoàn thiện thay thế các mẫu tời trên, lực kéo tăng (20 – 30)%, tốc độ cuốn cáp tăng (25 – 40)%, việc trang bị thêm hộp số cho phép đổi chiều quay của trống tời và giảm tốc tốc độ tăng lên đã giúp mở rộng phạm vi sử dụng tời. Máy kéo bánh hơi LKT- 120 có trang bị tời thuỷ lực 1.

Tình hình nghiên cứu và sử dụng tời cáp ở nước ta Có hai trung tâm lớn nghiên cứu về khai thác gỗ ở Việt Nam là Trường Đại học Lâm nghiệp và Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Từ những năm 60 đến 90 của thế kỷ trước, đối tượng khai thác chính là rừng tự nhiên. Các nghiên cứu tập trung vào một số hướng chủ yếu sau: - Khảo nghiệm các thiết bị nhập nội phục vụ một số khâu sản xuất. - Khảo nghiệm một số cưa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên - Nguyễn Trọng Hùng 1982; “Sử dụng máy kéo TT.4 để vận xuất” - Nguyễn Văn Lợi 1982; “Sử dụng máy kéo để vận chuyển gỗ” - Nguyễn Kính Thảo 1984.

- Nghiên cứu, chế tạo một số thiết bị cơ giới hoá khai thác gỗ: Nguyễn Kính Thảo: “Thiết kế máy kéo khung gập vận xuất gỗ L-35”; Lê Duy Hiền: “Thiết kế đường cáp Visen vận xuất gỗ”; Viện khoa học Lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo rơ moóc chở gỗ dài, đường cáp vận xuất gỗ 1A… Từ những năm 90 của thế kỷ trước đến nay, do hạn chế khai thác rừng tự nhiên nên các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào công nghệ và thiết bị khai thác rừng trồng. Có thể liệt kê ra đây một vài công trình tiêu biểu. 9 - Trịnh Hữu Lập: “Hoàn chỉnh quy trình công nghệ vận xuất gỗ, vận chuyển gỗ rừng trồng”; “Thiết kế lắp đặt đường cáp kéo căng thả chùng vận xuất gỗ”. - Đề tài cấp Nhà nước KN-03-04 “Thử nghiệm hoàn thiện và áp dụng công nghệ khai thác, chế biến và bảo quản gỗ nhỏ” do TS.