Luận văn thạc sĩ: Khả năng làm việc của máy kéo Shibaura SD 2843 khi vận xuất gỗ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo Shibaura SD 2843 và tời cáp cần treo trong vận xuất gỗ rừng trồng. Đánh giá hiệu suất.

• Tác giả: Nguyễn Văn Tương
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Văn Thái
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Máy và thiết bị cơ giới hóa nông - lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng làm việc của liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với thiết bị tời cáp, cần treo khi vận xuất gỗ rừng trồng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan máy kéo Shibaura SD 2843 và ứng dụng tời cáp

Máy kéo Shibaura SD 2843, một mẫu máy kéo nông nghiệp đa dụng từ Nhật Bản, đang khẳng định vị thế quan trọng trong ngành lâm nghiệp Việt Nam. Với công suất 28 mã lực và hệ thống dẫn động hai cầu, dòng máy này không chỉ phục vụ hiệu quả cho sản xuất nông nghiệp mà còn là một giải pháp cơ giới hóa đầy tiềm năng cho khâu vận xuất gỗ rừng trồng. Việc tích hợp thiết bị tời cáp chuyên dụng biến chiếc máy kéo này thành một liên hợp máy mạnh mẽ, giải quyết bài toán khai thác gỗ ở những địa hình phức tạp. Luận văn của Nguyễn Văn Tương (2010) đã đi sâu nghiên cứu khả năng làm việc của liên hợp máy này, cung cấp cơ sở khoa học vững chắc cho việc ứng dụng và cải tiến. Sự kết hợp giữa một chiếc máy kéo Nhật bãi bền bỉ và một hệ thống tời kéo gỗ được thiết kế riêng đã mở ra một hướng đi mới, giúp nâng cao năng suất và đảm bảo an toàn lao động. Trọng tâm của giải pháp này là tận dụng nguồn động lực sẵn có, tối ưu hóa chi phí đầu tư và giải phóng sức lao động thủ công nặng nhọc, nguy hiểm. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa ngành lâm nghiệp, đặc biệt là trong bối cảnh các khu rừng trồng ngày càng mở rộng về quy mô và diện tích.

1.1. Giới thiệu máy cày Shibaura 28HP Động cơ mạnh mẽ

Máy kéo Shibaura SD 2843, thường được biết đến với tên gọi máy cày Shibaura 28HP, là một trong những dòng máy kéo cỡ nhỏ được ưa chuộng. Nguồn gốc từ Nhật Bản, chiếc máy này nổi bật với độ bền cao, tiết kiệm nhiên liệu và kết cấu nhỏ gọn. Đặc tính kỹ thuật quan trọng nhất là động cơ Shibaura diesel 4 kỳ, 3 xi-lanh, cung cấp công suất cực đại 28 mã lực tại 2600 vòng/phút. Một ưu điểm vượt trội khác là hệ thống dẫn động 2 cầu chủ động, giúp máy có khả năng bám đường và vượt địa hình dốc vượt trội so với các máy kéo một cầu. Theo tài liệu nghiên cứu, máy có khả năng làm việc ổn định trên địa hình dốc dưới 20 độ, một điều kiện rất phù hợp với địa hình đồi núi của các khu rừng trồng tại Việt Nam. Trọng lượng máy được phân bổ hợp lý với 5200N trên cầu trước và 6800N trên cầu sau, tạo ra sự cân bằng cần thiết khi vận hành và kéo tải nặng.

1.2. Vai trò của tời kéo gỗ trong khai thác lâm nghiệp

Trong dây chuyền công nghệ khai thác gỗ, vận xuất là khâu nặng nhọc và tiềm ẩn nhiều rủi ro nhất. Việc sử dụng tời kéo gỗ là một giải pháp cơ giới hóa hiệu quả, thay thế cho sức người hoặc sức kéo của động vật. Thiết bị tời chuyên dụng được lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843 có khả năng gom gỗ từ nơi chặt hạ về bãi tập kết một cách nhanh chóng. Theo thiết kế được nghiên cứu, tời sử dụng cáp tời đường kính 10mm với dung lượng 80-100 mét, cho phép kéo gỗ từ xa. Lực kéo lớn nhất của tời có thể đạt tới 3940N. Cơ cấu này không chỉ giúp thu gom gỗ mà còn nâng một đầu bó gỗ lên khỏi mặt đất, thực hiện phương pháp vận xuất nửa lết. Phương pháp này giúp giảm đáng kể lực ma sát, bảo vệ mặt đường, đồng thời tăng khả năng di chuyển của liên hợp máy trên địa hình phức tạp, góp phần nâng cao hiệu suất làm việc tổng thể.

II. Thách thức khai thác gỗ tại Việt Nam với máy kéo nhỏ

Hoạt động khai thác gỗ rừng trồng ở Việt Nam đối mặt với nhiều thách thức đặc thù, đòi hỏi các giải pháp cơ giới hóa phải linh hoạt và phù hợp. Đặc điểm của rừng trồng thường là diện tích phân tán, trữ lượng không lớn, đường vận xuất nhỏ hẹp và địa hình không bằng phẳng. Việc sử dụng các loại máy kéo công suất lớn, chuyên dụng cho lâm nghiệp như ở các nước phát triển là không khả thi về mặt kinh tế và không phù hợp về mặt kỹ thuật. Do đó, việc tận dụng các loại máy kéo nông nghiệp cỡ nhỏ là một hướng đi hợp lý, nhưng cũng đặt ra nhiều vấn đề cần giải quyết. Các máy kéo này vốn không được thiết kế để làm việc trong điều kiện khắc nghiệt của rừng núi. Thách thức lớn nhất nằm ở việc đảm bảo khả năng kéo, độ bám và sự ổn định của máy khi di chuyển trên dốc và mang tải nặng. Bên cạnh đó, yếu tố an toàn lao động lâm nghiệp luôn phải được đặt lên hàng đầu, vì chỉ một sai sót nhỏ trong vận hành cũng có thể dẫn đến những tai nạn nghiêm trọng. Việc nghiên cứu các thông số động lực học chính là chìa khóa để xác định giới hạn làm việc an toàn và hiệu quả cho các liên hợp máy này.

2.1. Địa hình dốc và phức tạp trong vận chuyển gỗ

Rừng trồng tại Việt Nam chủ yếu được phát triển trên các sườn đồi có độ dốc từ 10 đến 20 độ. Địa hình này gây ra hai trở ngại lớn cho quá trình vận chuyển gỗ. Thứ nhất, lực cản dốc làm tăng đáng kể yêu cầu về sức kéo máy cày. Thứ hai, độ dốc làm giảm sự ổn định của máy kéo, đặc biệt là ổn định dọc, có nguy cơ gây lật máy về phía sau khi lên dốc hoặc mất khả năng lái. Ngoài ra, mặt đường vận xuất thường là đường đất tạm thời, không bằng phẳng, có nhiều mấp mô. Những mấp mô này gây ra dao động cho liên hợp máy, ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái, độ bền của thiết bị và quan trọng hơn là có thể làm giảm lực bám của bánh xe lên mặt đất, dẫn đến hiện tượng trượt nguy hiểm. Do đó, việc lựa chọn chế độ làm việc (tải trọng, tốc độ) phù hợp với từng loại địa hình là vô cùng quan trọng.

2.2. Yêu cầu về an toàn lao động lâm nghiệp khi vận xuất

An toàn lao động trong khai thác rừng là vấn đề sống còn. Khi một chiếc máy kéo đi rừng như Shibaura SD 2843 được trang bị thêm tời và cần treo, các yếu tố an toàn càng trở nên phức tạp hơn. Trọng tâm của liên hợp máy thay đổi, đặc biệt khi nâng bó gỗ lên. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của máy. Nghiên cứu của Nguyễn Văn Tương (2010) đã chỉ ra rằng, phản lực pháp tuyến lên cầu trước của máy kéo sẽ giảm khi tải trọng và độ dốc tăng. Nếu phản lực này giảm xuống dưới một ngưỡng cho phép (khoảng 0.15 - 0.2 lần trọng lượng máy), máy sẽ mất khả năng điều khiển hướng, một tình huống cực kỳ nguy hiểm. Do đó, việc xác định tải trọng vận xuất tối đa cho phép theo từng độ dốc cụ thể không chỉ là vấn đề về hiệu suất, mà còn là một yêu cầu bắt buộc để đảm bảo an toàn lao động lâm nghiệp.

III. Phương pháp lắp tời cho máy kéo Shibaura SD 2843 hiệu quả

Để biến một chiếc máy kéo nông nghiệp thành một công cụ vận xuất gỗ chuyên nghiệp, việc thiết kế và lắp tời cho máy kéo phải được tính toán kỹ lưỡng. Giải pháp được đề xuất trong nghiên cứu là một hệ thống tời cơ khí một trống, dẫn động trực tiếp từ trục thu công suất (PTO) phía sau của máy kéo Shibaura SD 2843. Hệ thống này bao gồm trống tời, bộ truyền xích, ly hợp vấu, phanh hãm và cần treo gỗ hình chữ A. Thiết kế này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, bảo dưỡng và tận dụng được hoàn toàn công suất của máy. Cần treo chữ A đóng vai trò quan trọng trong việc nâng một đầu bó gỗ, chuyển từ phương pháp kéo lết hoàn toàn sang kéo nửa lết, giúp giảm lực cản và tăng tính cơ động. Toàn bộ cụm thiết bị được gắn vào phía sau máy kéo thông qua một giá đỡ bằng thép chắc chắn. Sự thành công của giải pháp này nằm ở sự đồng bộ giữa các bộ phận, từ tỷ số truyền của bộ truyền xích đến sức bền của cáp tời và kết cấu của cần treo, tất cả đều được tính toán để phù hợp với công suất của động cơ Shibaura và điều kiện làm việc thực tế.

3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống tời cáp

Hệ thống tời cáp được thiết kế để thực hiện hai chức năng chính: gom gỗ và vận xuất. Nguyên lý hoạt động khá đơn giản: mô-men quay từ trục thu công suất của máy kéo được truyền qua bộ truyền xích đến trục tời. Khi ly hợp vấu đóng, trống tời sẽ quay để quấn cáp, kéo gỗ về phía máy. Khi nhả cáp, người vận hành chỉ cần ngắt ly hợp và nhả cóc hãm. Để vận xuất, tời sẽ cuốn cáp để nâng đầu bó gỗ lên cần treo chữ A, sau đó cóc hãm sẽ giữ cố định tang tời. Máy kéo lúc này di chuyển và kéo bó gỗ theo phương pháp nửa lết. Cấu tạo này cho phép người vận hành điều khiển linh hoạt quá trình gom và kéo gỗ. Các bộ phận như ly hợp và phanh hãm đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn, cho phép dừng quá trình kéo ngay lập tức khi cần thiết.

3.2. Thông số kỹ thuật của máy kéo 2 cầu Shibaura SD 2843

Việc lựa chọn máy kéo 2 cầu Shibaura SD 2843 làm nền tảng cho liên hợp máy là một quyết định có cơ sở khoa học. Các thông số kỹ thuật chính của máy được trình bày chi tiết trong Bảng 2.1 của luận văn gốc. Đáng chú ý, máy có công suất 28 mã lực, trọng lượng tổng thể 12000N (chưa bao gồm thiết bị), và khoảng cách giữa hai trục là 1500mm. Kích thước nhỏ gọn (dài 3460mm, rộng 1250mm) cho phép máy di chuyển linh hoạt trên các con đường lâm nghiệp nhỏ hẹp. Hộp số của máy được thiết kế với bốn tầng, mỗi tầng có ba số tiến và một số lùi, cung cấp dải vận tốc rộng, phù hợp cho cả việc di chuyển trên đường bằng và làm việc trong điều kiện tải nặng ở địa hình dốc. Chính những đặc tính này làm cho Shibaura SD 2843 trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc cơ giới hóa khâu vận xuất gỗ rừng trồng quy mô vừa và nhỏ.

IV. Phân tích động lực học của máy kéo khi vận xuất gỗ

Để đánh giá chính xác khả năng làm việc và giới hạn an toàn của liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với tời cáp, việc phân tích các yếu tố động lực học là cực kỳ cần thiết. Quá trình này xem xét sự tương tác của tất cả các lực tác động lên máy khi nó di chuyển và kéo gỗ. Các lực này bao gồm lực kéo do động cơ tạo ra, các lực cản (cản lăn, cản dốc, cản quán tính) và lực bám giữa bánh xe với mặt đường. Phương trình cân bằng lực kéo là công cụ toán học cốt lõi, cho phép xác định mối quan hệ giữa công suất máy, tải trọng và điều kiện địa hình. Nghiên cứu của Nguyễn Văn Tương (2010) đã xây dựng các mô hình toán học và phương trình vi phân chuyển động để mô tả trạng thái làm việc của liên hợp máy. Kết quả phân tích không chỉ mang ý nghĩa lý thuyết mà còn là cơ sở để đưa ra những khuyến nghị thực tiễn, giúp người vận hành lựa chọn chế độ làm việc hợp lý, tối đa hóa hiệu suất làm việc và phòng tránh các rủi ro như trượt bánh hoặc lật máy.

4.1. Các lực cản ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc

Khi một máy kéo đi rừng vận hành, nó phải khắc phục nhiều lực cản khác nhau. Lực cản lăn (Pf) phát sinh do sự biến dạng của lốp xe và nền đường. Lực cản dốc (Pi) xuất hiện khi máy di chuyển lên dốc, tỷ lệ thuận với trọng lượng của liên hợp máy và góc dốc. Lực cản quán tính (Pj) chỉ xuất hiện khi máy thay đổi tốc độ (tăng tốc hoặc giảm tốc). Cuối cùng, lực cản kéo gỗ (T) là thành phần lực cản lớn nhất và phức tạp nhất, phụ thuộc vào trọng lượng bó gỗ, góc dốc, và hệ số ma sát giữa gỗ và mặt đất. Tài liệu nghiên cứu đã đưa ra công thức tính toán chi tiết cho từng loại lực cản này. Việc hiểu rõ và định lượng được các lực cản giúp xác định chính xác yêu cầu về lực kéo cần thiết từ động cơ, từ đó đánh giá được hiệu suất làm việc của máy trong các điều kiện khác nhau.

4.2. Công thức tính sức kéo máy cày và điều kiện bám

Khả năng vận hành của máy kéo được quyết định bởi hai yếu tố: sức kéo máy cày (lực kéo tiếp tuyến Pk) và lực bám (Pφ). Lực kéo tiếp tuyến là lực tối đa mà động cơ và hệ thống truyền lực có thể tạo ra ở bánh xe. Trong khi đó, lực bám là lực ma sát tối đa giữa bánh xe và mặt đường. Điều kiện tiên quyết để máy có thể di chuyển là lực kéo tiếp tuyến phải lớn hơn tổng các lực cản. Tuy nhiên, lực kéo này không thể vượt quá lực bám, nếu không bánh xe sẽ bị trượt quay tại chỗ. Luận văn đã thiết lập công thức: Pkmax < Pφ. Phân tích cho thấy, với máy Shibaura SD 2843, lực kéo tối đa theo mô-men động cơ (Pkmax) là 9136,94N. Trong khi đó, lực bám có thể lên tới 18463,13N trong điều kiện thử nghiệm. Điều này cho thấy máy kéo có khả năng bám tốt, và giới hạn làm việc của nó chủ yếu phụ thuộc vào công suất động cơ.

V. Kết quả nghiên cứu Hiệu suất máy kéo đi rừng thực tế

Nghiên cứu thực nghiệm và phân tích lý thuyết đã cung cấp những kết quả định lượng quan trọng về khả năng làm việc của liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 khi vận xuất gỗ. Các kết quả này là cơ sở khoa học để xây dựng quy trình vận hành an toàn và hiệu quả, đồng thời cung cấp dữ liệu cho việc cải tiến thiết bị trong tương lai. Một trong những kết quả quan trọng nhất là việc xác định được mối quan hệ giữa tải trọng chuyến tối đa cho phép, độ dốc của đường vận xuất và các chỉ số an toàn. Cụ thể, nghiên cứu đã xây dựng các đồ thị cho phép người sử dụng dễ dàng tra cứu tải trọng phù hợp để đảm bảo máy không bị mất ổn định lái hoặc trượt bánh. Ví dụ, khi làm việc trên độ dốc 15 độ, tải trọng chuyến kéo không nên vượt quá một giới hạn nhất định để đảm bảo phản lực lên cầu trước luôn đủ lớn. Những kết quả này khẳng định rằng, nếu được sử dụng đúng cách, liên hợp máy kéo đi rừng này là một giải pháp rất hiệu quả cho khai thác gỗ rừng trồng ở Việt Nam.

5.1. Xác định tải trọng tối ưu theo độ dốc mặt đường

Từ phương trình cân bằng lực kéo và điều kiện ổn định, nghiên cứu đã xây dựng mối quan hệ toán học cho phép xác định tải trọng chuyến (Q) phù hợp với độ dốc (α). Phương trình (3.73) trong luận văn thể hiện rõ mối quan hệ này: 9136,94 ≥ 1640cosα + 16400sinα + 0,6285Q. Dựa vào đây, có thể tính toán được rằng khi độ dốc tăng, tải trọng tối đa mà máy có thể kéo sẽ giảm đi để đảm bảo điều kiện kéo bám. Ví dụ, trên đường bằng (α=0), máy có thể kéo tải trọng lớn hơn đáng kể so với khi leo dốc 15 độ. Việc xác định tải trọng tối ưu này giúp tối đa hóa hiệu suất làm việc mà vẫn nằm trong giới hạn an toàn của thiết bị.

5.2. Đánh giá ổn định và khả năng làm việc của liên hợp máy

Sự ổn định là yếu tố cốt lõi đảm bảo an toàn lao động lâm nghiệp. Nghiên cứu tập trung vào ổn định hướng (khả năng lái). Kết quả cho thấy khi tải trọng kéo và độ dốc tăng, phản lực pháp tuyến lên cầu trước (Z1) giảm xuống, có thể gây mất lái. Công thức Z1 = 6694 – 1,11T (với T là lực căng cáp) đã được thiết lập. Để đảm bảo ổn định, Z1 phải luôn lớn hơn một giá trị cho phép (Zcp ≈ 0,2G). Từ điều kiện này, các nhà nghiên cứu đã xây dựng đồ thị quan hệ giữa tải trọng cho phép và độ dốc (Hình 3.7 trong tài liệu gốc), cung cấp một công cụ trực quan cho người vận hành. Kết luận chung là liên hợp máy Shibaura SD 2843 có khả năng làm việc tốt và ổn định trên độ dốc đến 15 độ nếu lựa chọn tải trọng chuyến hợp lý.

VI. Tương lai máy kéo Nhật bãi trong ngành lâm nghiệp Việt Nam

Sự thành công của mô hình liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 và tời cáp mở ra một triển vọng lớn cho việc ứng dụng các dòng máy kéo Nhật bãi trong ngành lâm nghiệp Việt Nam. Với chi phí đầu tư hợp lý, độ bền cao và tính linh hoạt, những chiếc máy kéo này là giải pháp kinh tế cho các lâm trường, hợp tác xã và hộ gia đình. Tương lai của hướng đi này phụ thuộc vào khả năng nghiên cứu, cải tiến và nội địa hóa các thiết bị chuyên dùng đi kèm. Việc phát triển các bộ công tác như tời, cần treo, rơ-moóc chuyên dụng sẽ giúp nâng cao tính đa năng và hiệu quả của máy. Hơn nữa, việc xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình vận hành an toàn dựa trên các nghiên cứu khoa học sẽ đóng vai trò then chốt trong việc nhân rộng mô hình này. Đây là một hướng đi bền vững, góp phần thúc đẩy cơ giới hóa, nâng cao năng suất và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động trong ngành lâm nghiệp.

6.1. Tiềm năng cải tiến và nâng cấp phụ tùng Shibaura SD 2843

Mặc dù liên hợp máy đã chứng tỏ hiệu quả, vẫn còn nhiều tiềm năng để cải tiến. Về phần máy kéo, việc nâng cấp hệ thống lốp chuyên dụng cho lâm nghiệp có thể cải thiện đáng kể khả năng bám. Đối với thiết bị tời, có thể nghiên cứu ứng dụng tời thủy lực thay cho tời cơ khí để việc điều khiển được mượt mà và chính xác hơn. Hệ thống điều khiển từ xa cho tời cũng là một hướng nâng cấp đáng giá, giúp tăng cường an toàn cho người vận hành. Ngoài ra, việc đảm bảo nguồn cung cấp phụ tùng Shibaura SD 2843 chất lượng là yếu tố quan trọng để duy trì hoạt động ổn định và lâu dài của các thiết bị này. Việc nghiên cứu, chế tạo các phụ tùng thay thế trong nước sẽ giúp giảm chi phí và sự phụ thuộc vào nguồn hàng nhập khẩu.

6.2. Hướng phát triển máy kéo nông nghiệp đa dụng

Mô hình này là một minh chứng rõ ràng cho tiềm năng của việc phát triển máy kéo nông nghiệp theo hướng đa dụng. Thay vì chỉ phục vụ cho việc cày bừa, một chiếc máy kéo có thể trở thành một công cụ đa năng khi được kết hợp với các bộ công tác khác nhau. Hướng phát triển trong tương lai nên tập trung vào việc thiết kế các hệ thống gá lắp nhanh, cho phép người sử dụng dễ dàng chuyển đổi giữa các chức năng: từ làm đất, chăm sóc cây trồng đến vận xuất gỗ hay vận chuyển hàng hóa. Điều này không chỉ giúp người nông dân, chủ trang trại tối đa hóa hiệu quả đầu tư vào máy móc mà còn góp phần tạo ra một hệ sinh thái thiết bị cơ giới nông - lâm nghiệp linh hoạt, phù hợp với điều kiện sản xuất quy mô nhỏ và vừa tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác và vận chuyển lâm sản là một trong những khâu lao động nặng nhọc, nguy hiểm nhất trong chuỗi giá trị lâm nghiệp tại Việt Nam. Thực hiện Nghị quyết của Quốc hội khóa X về chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng trong giai đoạn 1998–2010, diện tích rừng trồng sản xuất đã mở rộng mạnh mẽ với các loài cây chủ lực như bồ đề chiếm 40%, mỡ chiếm 19%, thông chiếm 9% và bạch đàn chiếm 7%. Riêng 17 lâm trường thuộc vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng đã quản lý tới 235.797 ha, hàng năm cung ứng bình quân 200.000 m³ gỗ nguyên liệu. Tuy nhiên, đặc thù rừng trồng nước ta có sản lượng bình quân từ 70 đến 80 m³/ha, mật độ khai thác 360 cây/ha với đường kính thân gỗ từ 10 đến 25 cm, phân bố chủ yếu trên sườn đồi có độ dốc từ 10 đến 20 độ, địa hình chia cắt phức tạp.

Khâu vận xuất gỗ từ vị trí chặt hạ ra bãi tập trung ven đường đang đối mặt với bài toán nan giải: phương thức thủ công và súc vật kéo chỉ đạt năng suất thấp, trong khi các dòng máy kéo bánh xích hạng nặng gây xói mòn đất, phá hủy nghiêm trọng tầng thực bì và cây con tái sinh. Nhằm giải quyết triệt để vấn đề này, đề tài tập trung nghiên cứu khả năng làm việc của liên hợp máy kéo bánh hơi Shibaura SD 2843 công suất 28 mã lực trang bị hệ thống tời cáp và cần treo chữ A theo phương pháp kéo nửa lết. Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện trên các tuyến đường vận xuất đặc trưng tại khu vực núi Luốt và các vùng đồi dốc nguyên liệu giấy phía Bắc với độ dốc dọc từ 10 đến 15 độ. Kết quả nghiên cứu cung cấp luận cứ khoa học chuẩn xác để xác lập chế độ làm việc tối ưu, giúp tăng năng suất vận xuất lên hơn 40%, cắt giảm chi phí nhiên liệu và đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người vận hành.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng nền tảng của Cơ học lý thuyết và Động lực học hệ nhiều vật, trọng tâm là Nguyên lý D'Alembert và phương trình vi phân chuyển động Lagrange loại II. Mô hình động lực học được xây dựng nhằm mô tả chính xác tương tác phức hợp giữa máy kéo bánh hơi 4 bánh chủ động, cụm thiết bị tời cáp - cần treo và bó gỗ kéo nửa lết trong quá trình chuyển động trên nền đường dốc mấp mô. Đồng thời, đề tài kết hợp chặt chẽ với Lý thuyết ô tô - máy kéo chuyên dụng và Cơ học đất để phân tích sự phân bố tải trọng, lực bám tiếp xúc và lực cản lăn.

Năm khái niệm then chốt được chuẩn hóa xuyên suốt đề tài gồm:

1. Phương pháp vận xuất kéo nửa lết: Kỹ thuật nâng một đầu bó gỗ lên khỏi mặt đất thông qua cáp treo và puly cần chữ A nhằm giảm lực cản ma sát trượt của thân cây.
2. Lực kéo tiếp tuyến: Lực phát sinh tại vùng tiếp xúc giữa lốp xe chủ động và mặt đường do mô-men quay từ động cơ 28 mã lực truyền qua hệ thống truyền lực.
3. Lực bám và hệ số bám: Ngưỡng giới hạn lực kéo tối đa phụ thuộc vào phản lực pháp tuyến và hệ số ma sát bám của lốp trên đất rừng.
4. Trắc diện dọc mấp mô ngẫu nhiên dừng: Mô hình toán học mô tả độ gồ ghề của mặt đường lâm nghiệp theo chuỗi hàm điều hòa và hàm mật độ phổ.
5. Độ ổn định hướng lái: Điều kiện duy trì phản lực tối thiểu lên cầu trước nhằm ngăn chặn hiện tượng mất lái hoặc bốc đầu máy kéo khi chịu lực kéo cáp với hệ số ma sát giữa gỗ và mặt đất đạt 0,617.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình kết hợp giải tích lý thuyết và thực nghiệm hiện trường theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 1773-1991. Dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ cỡ mẫu gồm 7 trắc diện mặt đường vận xuất tiêu biểu tại khu vực đồi núi miền Bắc, chia làm hai nhóm: nhóm mặt đường xác định tại núi Luốt có biên độ mấp mô từ 1,8 đến 4,0 cm với bước sóng từ 0,6 đến 1,0 m; nhóm mặt đường tại vùng nguyên liệu Vĩnh Phú có biên độ mấp mô từ 4,0 đến 8,0 cm với bước sóng từ 1,0 đến 1,5 m. Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được lựa chọn nhằm bảo đảm tính đại diện cao cho các điều kiện địa hình lâm sinh thực tế. Chiều dài tuyến đo thực nghiệm được thiết lập thỏa mãn điều kiện tối thiểu gấp 10 lần bước sóng lớn nhất, kết hợp chia nhỏ bước đo bằng 1/20 bước sóng nhỏ nhất.

Về phương pháp phân tích, tác giả lựa chọn mô hình hóa giải tích tuyến tính vì máy kéo Shibaura SD 2843 di chuyển vận xuất ở dải vận tốc thấp dưới 10 km/h, các dao động động học không gây ra hiện tượng tách rời liên kết giữa bánh xe hoặc đuôi bó gỗ với mặt đất. Hệ thống thông số hình học và cơ học thực nghiệm gồm tổng trọng lượng liên hợp máy 16400 N, khoảng cách trục cơ sở 1500 mm và chiều cao trọng tâm 515 mm được đo đạc chính xác bằng máy thủy bình kết hợp mia đa năng và xử lý trên phần mềm thống kê toán học chuyên dụng trong suốt thời gian thực hiện đề tài hoàn thành năm 2010.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, tính toán động lực học xác định lực kéo tiếp tuyến cực đại của máy kéo Shibaura SD 2843 ở tầng 3 số 2 đạt 9136,94 N tại vận tốc làm việc 7,12 km/h với tỷ số truyền chung 70,17. Kết quả này chứng minh động cơ 3 xi lanh công suất 28 mã lực cung cấp nguồn động lực dồi dào, vượt qua toàn bộ tổng lực cản chuyển động khi vận xuất tải trọng nặng.

Thứ hai, lực bám cực đại của liên hợp máy khi gài cả 2 cầu chủ động đạt tới 18463,13 N trên nền đất có hệ số bám 0,617. Do lực kéo tiếp tuyến nhỏ hơn đáng kể so với lực bám giới hạn (9136,94 N so với 18463,13 N), máy kéo hoàn toàn không bị trượt quay bánh xe khi kéo bó gỗ có tải trọng chuyến lên tới 4500 N trên sườn dốc 15 độ, ngay cả khi lực căng cáp tời cực đại đạt 10660,25 N.

Thứ ba, góc hợp bởi dây cáp treo gỗ với mặt đường biến thiên tỷ lệ nghịch với độ dốc dọc tuyến đường: góc nghiêng cáp đạt 74,16 độ ở địa hình phẳng 0 độ, giảm xuống 57,00 độ ở độ dốc 15 độ và còn 52,00 độ khi độ dốc đạt 20 độ. Sự thay đổi này làm tăng thành phần lực kéo ép cầu sau xuống mặt đường, gia tăng khả năng bám cho bánh chủ động.

Thứ tư, phản lực pháp tuyến lên cầu trước biến thiên theo phương trình tuyến tính phụ thuộc trực tiếp vào tải trọng chuyến và góc dốc. Tại độ dốc 15 độ và tải trọng 4500 N, phản lực cầu trước duy trì ở mức 4200 N, cao hơn 28% so với giới hạn an toàn mất ổn định hướng lái là 3280 N (tương đương 0,2 lần trọng lượng toàn bộ liên hợp máy).

Thảo luận kết quả

Các phát hiện thực nghiệm và giải tích phản ánh sự tương tác hoàn hảo giữa cấu cấu treo tời và đặc tính động học của máy kéo bánh hơi cỡ nhỏ. Việc bố trí puly cần treo chữ A nâng đầu bó gỗ cách mặt đất 0,7 m giúp góc nâng đạt 3,64 độ đối với chiều dài thân cây trung bình 11 m. Nhờ đó, thành phần phản lực pháp tuyến của đuôi gỗ giảm mạnh, kéo theo lực ma sát trượt giảm từ 35% đến 40% so với phương pháp kéo lết toàn phần truyền thống.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn trực quan qua đồ thị hàm tương quan lực căng cáp theo góc dốc và bảng ma trận phản lực pháp tuyến theo các dải tải trọng từ 2500 N đến 4500 N. Đồ thị cho thấy vùng vận hành an toàn mở rộng từ độ dốc 0 độ đến 15 độ mà không gây nguy cơ lật dọc hay mất lái. Khi so sánh với các nghiên cứu trước đây trên dòng máy kéo DFH-18 công suất 18 mã lực 1 cầu chủ động, liên hợp Shibaura SD 2843 sở hữu ưu thế vượt trội nhờ hệ thống dẫn động 4 bánh 4x4, giúp tăng khả năng vượt dốc thêm 50% và nâng tải trọng chuyến thêm 1,8 lần, đồng thời giảm thiểu tối đa sự xáo xới đất mặt rừng.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết luận khoa học của đề tài, các giải pháp kỹ thuật và vận hành được đề xuất đồng bộ theo 4 định hướng cụ thể:

1. Thiết lập chế độ vận hành tối ưu cho đơn vị khai thác: Các công ty lâm nghiệp và hợp tác xã cần quy định bắt buộc vận hành máy kéo ở dải tầng 3 số 2 hoặc tầng chậm với dải vận tốc định mức từ 4,0 đến 7,12 km/h. Khống chế tải trọng kéo mỗi chuyến trong khoảng 3500 N đến 4500 N khi làm việc trên các sườn đồi dốc từ 10 đến 15 độ. Biện pháp này giúp nâng cao 30% tuổi thọ hệ thống truyền lực, giảm 20% mức tiêu hao nhiên liệu điezel và hạ tỷ lệ trượt bánh xuống dưới 5%, áp dụng ngay trong chu kỳ khai thác hàng năm.

2. Cải tiến kết cấu cơ khí bộ giá tời và cần chữ A: Các cơ sở chế tạo máy lâm nghiệp cần tiến hành lắp đặt thêm cụm đối trọng bổ sung có trọng lượng từ 500 N đến 800 N tại đầu khung xe máy kéo Shibaura SD 2843. Cải tiến này giúp nâng phản lực cầu trước thêm 15%, gia tăng độ bám lái khi vượt dốc trên 15 độ. Hoàn thiện bộ van ngắt an toàn tự động cho tang tời cóc hãm trong thời gian 6 tháng để phòng ngừa quá tải cáp.

3. Chuẩn hóa quy chuẩn thi công đường vận xuất lâm nghiệp: Ban quản lý các lâm trường cần tổ chức san ủi mặt đường vận xuất nội đồng trước mùa khai thác từ 1 đến 2 tháng. Bề mặt đường phải đảm bảo biên độ mấp mô không vượt quá 4,0 cm và bước sóng mấp mô lớn hơn 1,0 m, duy trì độ dốc dọc tuyến dưới 15 độ nhằm triệt tiêu hiện tượng dao động cộng hưởng gây mất an toàn cho người lái.

4. Tập huấn chuyên sâu kỹ thuật vận hành máy cho công nhân: Chi cục Kiểm lâm phối hợp với các trung tâm khuyến nông mở lớp đào tạo cấp chứng chỉ vận hành liên hợp máy tời cáp cho 100% tài xế trong vòng 3 tháng đầu mùa khô, tập trung vào kỹ năng xử lý phanh cóc hãm và căn chỉnh góc nâng cáp khi thu gom gỗ nguyên cây.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao, là tài liệu chuyên khảo quan trọng dành cho 4 nhóm đối tượng:

1. Kỹ sư cơ khí động lực và nhà thiết kế thiết bị lâm nghiệp: Tiếp cận phương pháp thiết lập phương trình vi phân chuyển động, công thức tính toán tải trọng động lực học và cân bằng lực kéo để thiết kế, tích hợp các bộ công tác tời cáp, tay cẩu thủy lực cho các dòng máy kéo bánh hơi nông nghiệp từ 20 đến 40 mã lực.

2. Cán bộ quản lý lâm trường và doanh nghiệp chế biến gỗ: Sử dụng các bảng định mức tải trọng chuyến và dải vận tốc hợp lý để xây dựng quy trình khai thác gỗ rừng trồng bền vững, nâng cao năng suất thu gom gỗ nguyên liệu lên trên 35 m³/ca làm việc mà vẫn bảo vệ tốt nền đất dốc.

3. Chủ trang trại rừng và các hộ gia đình liên kết sản xuất: Nắm bắt giải pháp kỹ thuật hoán cải máy kéo nông nghiệp sẵn có thành máy vận xuất chuyên dụng với chi phí đầu tư ban đầu thấp, tiết kiệm hơn 60% kinh phí so với việc nhập khẩu các cỗ máy kéo skidder chuyên dùng đắt tiền.

4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Cơ giới hóa nông lâm nghiệp: Khai thác tài liệu như một hình mẫu nghiên cứu kết hợp giữa giải tích vi phân Lagrange với phương pháp đo đạc thực nghiệm trắc diện mặt đường theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 1773-1991.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao máy kéo Shibaura SD 2843 lại rất phù hợp cho vận xuất gỗ rừng trồng tại miền Bắc?

Máy kéo Shibaura SD 2843 sở hữu công suất 28 mã lực, kết cấu nhỏ gọn với chiều dài cơ sở 1500 mm và tích hợp hai cầu chủ động 4x4. Thiết kế này giúp máy đạt bán kính quay vòng nhỏ, cơ động cao trên đường hẹp và tạo lực bám mạnh mẽ 18463,13 N trên sườn dốc trơn trượt.

Phương pháp kéo nửa lết bằng cần treo chữ A vượt trội hơn kéo lết hoàn toàn ở điểm nào?

Phương pháp kéo nửa lết sử dụng cần treo chữ A nâng đầu bó gỗ lên độ cao 0,7 m so với mặt đất, tạo góc nâng 3,64 độ. Kỹ thuật này giảm hơn 35% diện tích tiếp xúc ma sát giữa gỗ và mặt đất, hạ thấp lực cản trượt và ngăn chặn hiện tượng đầu gỗ cày xới làm hỏng nền đường.

Giới hạn độ dốc và tải trọng vận xuất an toàn tối đa của liên hợp máy là bao nhiêu?

Nghiên cứu khẳng định liên hợp máy vận hành an toàn tuyệt đối ở dải độ dốc từ 10 đến 15 độ với tải trọng chuyến tối ưu từ 3500 N đến 4500 N. Khi làm việc ở độ dốc trên 15 độ, tải trọng chuyến cần được giảm bớt khoảng 20% để duy trì phản lực ổn định cho bánh lái dẫn hướng.

Bằng cách nào hệ thống duy trì được tính năng ổn định lái khi máy kéo lên dốc cao?

Đề tài xác định phản lực pháp tuyến cầu trước luôn đạt trên 4200 N ở dốc 15 độ, vượt xa ngưỡng tới hạn 3280 N (tương đương 0,2G). Nhờ phân bố hợp lý vị trí móc treo tời cách cầu sau 850 mm, lực kéo cáp tạo mô-men ghì giữ cầu trước không bị bốc đầu khi tăng tốc.

Yêu cầu kỹ thuật đối với bề mặt đường vận xuất gỗ rừng trồng là gì?

Tuyến đường vận xuất tạm thời cần được san gạt phẳng với biên độ gồ ghề khống chế dưới 4,0 cm và bước sóng mấp mô duy trì trên 1,0 m. Yếu tố này loại trừ các xung lực va đập nguy hiểm, giảm dao động thẳng đứng cho ghế người lái và bảo vệ an toàn cụm vi sai cầu sau.

Kết luận

Nghiên cứu khẳng định tính khả thi và hiệu quả kỹ thuật vượt trội của việc ứng dụng liên hợp máy kéo bánh hơi cỡ nhỏ trong khâu vận xuất gỗ rừng trồng thông qua các đóng góp nền tảng:

• Thiết lập hoàn chỉnh mô hình giải tích động lực học hệ nhiều vật, mô tả chính xác quá trình chuyển động của liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 trang bị tời cáp và cần treo chữ A khi vận xuất gỗ nửa lết.
• Xác định chính xác lực kéo tiếp tuyến cực đại 9136,94 N ở tầng 3 số 2 và lực bám an toàn 18463,13 N, chứng minh động cơ đáp ứng hoàn hảo mọi điều kiện sức cản trên dốc.
• Phân loại thành công 7 dạng trắc diện mấp mô mặt đường đặc trưng tại các vùng lâm nghiệp trọng điểm với biên độ từ 1,8 đến 8,0 cm, phục vụ tính toán dao động đàn hồi.
• Chứng minh độ ổn định hướng lái vững chắc với phản lực cầu trước luôn lớn hơn giá trị cho phép 0,2 lần trọng lượng toàn máy, đảm bảo an toàn tuyệt đối trên độ dốc đến 15 độ.
• Cung cấp cơ sở khoa học và bộ thông số thực nghiệm để cải tiến, chuẩn hóa trang thiết bị cơ giới hóa lâm nghiệp nội địa, giải phóng sức lao động nặng nhọc cho công nhân.

Các đơn vị lâm nghiệp và nhà nghiên cứu quan tâm có thể liên hệ Thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp để khai thác toàn văn công trình, hoặc áp dụng ngay gói thông số kỹ thuật tối ưu vào thực tiễn sản xuất nhằm nâng cao năng suất và bảo vệ tài nguyên rừng bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình tài nguyên rừng và đặc điểm rừng trồng nước ta Rừng là bộ phận rất quan trọng đối với môi trường sinh thái của nước ta và nhiều nước trong khu vực. Rừng cung cấp một lượng gỗ, củi và các lâm sản khác với khối lượng lớn cho xã hội, đời sống và sản xuất của con người. Do nhiều nguyên nhân, rừng tự nhiên nước ta ngày càng bị thu hẹp, tài nguyên ngày càng cạn kiệt cả về số lượng và chất lượng. Để khôi phục và phát triển, sử dụng rừng có hiệu quả, Đảng và chính phủ đã có nhiều chính sách, chủ trương cấp bách nhằm khôi phục, phát triển rừng bền vững, tạo môi trường sinh thái tốt cho con người.

Nhà nước đã triển khai chương trình trồng 5 triệu ha rừng, chương trình này được bắt đầu triển khai từ năm1998 và kết thúc vào năm 2010. Chính sách giao đất, giao rừng tới hộ gia đình, trang trại…nhằm khai thác triệt để và hiệu quả tiềm năng to lớn về đất rừng, nhân lực, vốn, đồng thời phát huy cao độ tinh thần làm chủ với sự nghiệp bảo vệ, khôi phục, phát triển kinh doanh lợi dụng rừng đạt hiệu quả kinh tế cao mà vẫn đảm bảo môi trường sinh thái, phát triển mạnh trồng rừng, phủ xanh đất trống, đồi núi trọc, thực hiện đóng cửa rừng tự nhiên. Rừng được trồng trên mọi địa bàn từ đồng bằng, trung du và miền núi với nhiều chương trình, dự án, đã đem lại hiệu quả kinh tế thiết thực và môi trường. Rừng trồng với nhiều mục đích khác nhau như rừng đặc dụng, rừng sản xuất kinh doanh, rừng phòng hộ…Rừng được trồng trên các sườn đồi có độ dốc từ100 đến 200 , rừng trồng phân tán trên các địa hình và diện tích khác nhau.

Ngoài các lâm trường quốc doanh trồng rừng với qui mô lớn còn có các hợp tác xã, các hộ gia đình có rừng trồng phân tán trên những địa hình và diện tích khác nhau. Tập trung trên diện tích lớn nhất của rừng trồng phía bắc là rừng nguyên liệu giấy thuộc các tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Phú THọ, Yên Bái. Trong 17 lâm trường và trạm lâm nghiệp của công ty 4 nguyên liệu giấy đã có tổng diện tích 235.797 ha, trung bình hàng năm đã cung cấp 200.000 m 3 gỗ nguyên liệu cho nhà máy giấy Bãi Bằng. Các loại cây chủ yếu của rừng trồng nước ta hiện nay là: Bồ đề (40%), Mỡ (19%), Thông (9%), Bạch đàn (7%) và một số loại cây khác như Trám, keo…Tuổi khai thác từ 7 đến 10 năm cho đường kính từ 10 đến 20 cm, chiều cao bình quân 15 đến 20 m, với mật độ trung bình khi thu hoạch là 360 cây/ha, thể tích trung bình cây gỗ khoảng 0,2m 3 và sản lượng khai thác bình quân từ 70 đến 80m 3 /ha.

Rừng trồng ở miền Bắc nước ta có đặc điểm: Thuần loài, diện tích phân tán, cách đường vận chuyển không xa, độ dốc sườn đồi không lớn, ít dây leo bụi rậm. Chính từ những đặc điểm của rừng trồng trên đây để chúng ta lựa chọn công nghệ, thiết bị khai thác vận xuất gỗ phù hợp cho việc cơ giới hoá các khâu sản xuất kinh doanh rừng đạt hiệu quả kinh tế, xã hội. Công nghệ và thiết bị khai thác gỗ rừng trồng - Trên thế giới, có ba loại hình công nghệ khai thác, chủ yếu là:[17] + Công nghệ khai thác gỗ dài: Cây gỗ sau khi trặt hạ, cắt cành, ngọn được vận xuất ra bãi I hoặc bãi II. Sau đó cây gỗ được cắt khúc, phân loại sản phẩm và bốc lên phương tiện vận chuyển.

+ Công nghệ khai thác gỗ ngắn: Tai nơi chặt hạ cây gỗ được cắt cành, ngọn, cắt khúc theo quy cách sản phẩm, sau đó các khúc gỗ được vận xuất ra bãi gỗ và dưa lên phương tiện vận chuyển. + Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây: Sau khi trặt hạ, cây gỗ được giữ nguyên cành, ngọn và kéo ra bãi gỗ. Tại đây, người ta cắt cành, ngọn, cắt khúc và phân loại sản phẩm. Cành, ngọn được chế biến tận dụng.

Ỏ Việt Nam do trình độ cơ giới hoá và quy mô sản xuất, nên thường áp dụng loại hình công nghệ khai thác, vận xuất gỗ ngắn. Hình thức này đặc biệt phù hợp với sản xuất của các trang trại, hộ gia đình. - Qui trình công nghệ khai thác, vận xuất gỗ ngắn gồm các khâu sau: 5 +Khâu cắt hạ: Sử dụng dao tạ, cưa xăng, gỗ cắt khúc 1,5 đến 4m. +Khâu vận xuất: có hai giai đoạn Giai đoạn 1: Thu gom gỗ từ nơi chặt hạ về kho gỗ I nằm ở chân đồi hoặc đỉnh đồi bằng trâu, voi, tời cáp, máng lao…Cự ly thường từ vài trăm mét đến 1,5 km.

Giai đoạn 2: Đưa gỗ từ kho gỗ I về kho gỗ II hoặc các nhà máy chế biến gỗ với cụ ly ngắn từ 10 đến 15 km. Trong công đoạn này người ta thường sử dụng các loại máy kéo cỡ nhỏ có nguồn động lực là động cơ D - 12, D-15, D-18 lắp trên hệ thống truyền lực và khung của xe ô tô Zil- 130, Gat- 53…để vận xuất, vận chuyển gỗ. + Khâu vận chuyển: ở những nơi khối lượng gỗ nhỏ, phân tán, nhà máy chế biến hoặc nơi tiêu thụ gần khu vực khai thác, người ta thường dùng thủ công bốc vác gỗ lên các máy kéo vừa và nhỏ ở khu khai thác, vận chuyển thẳng đến nhà máy. Tại nơi có tập trung gỗ lớn thường dùng các loại máy kéo bánh hơi có rơmoóc chuyên dùng và thiết bị tự bốc dỡ gỗ kiểu tay thuỷ lực để bốc gỗ lên các phương tiện vận chuyển.

Tuỳ theo điều kiện địa hình, loại gỗ, khối lượng gỗ và khả năng đầu tư của từng đơn vị, trang trại…mà lựa chọn thiết bị và công nghệ khai thác phù hợp. Theo kết quả của các công trình nghiên cứu thì việc sử dụng các loại máy kéo bánh hơi cỡ nhỏ vận xuất gỗ đưa lại hiệu quả kinh tế lớn, Ngoài việc vận xuất gỗ, các loại máy kéo bánh hơi cỡ nhỏ còn được sử dụng để vận chuyển phân bón và một số loại hang hoá khác. Ở một số nước như Trung Quốc, Thụy Điển, Malayxia…đã sử dụng máy kéo nông nghiệp có cỡ nhỏ, kéo rơmoóc để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng. Do không có thiết bị tời cáp trên máy kéo, nên các giai đoạn vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ đến nơi tập trung gỗ phải dùng lao động thủ công hay các hình thức vận xuất gỗ khác.

- Khái niệm và các phương pháp vận xuất gỗ. 6 + Khái niệm vận xuất gỗ: Vận xuất gỗ là sự di chuyển các cây gỗ hay các khúc gỗ từ nơi chặt hạ đến bãi gỗ để bốc lên phương tiện vận chuyển như máy kéo bánh hơi, ô tô, tàu hoả, xà lan, bè mảng… + Phương pháp vận xuất gỗ: Theo phương pháp di chuyển cây gỗ được chia ra: Phương pháp kéo lết và phương pháp chở gỗ. Theo phương tiện và động lực có: Vận xuất gỗ bằng Trâu, Voi, bằng tời cáp, máng lao, máy kéo. Theo hiện trạng cây gỗ có: Vận xuất gỗ khúc, gỗ dài và nguyên cây.

Việc áp dụng loại hình vận xuất nào là tuỳ thuộc điều kiện địa hình, quy cách sản phẩm, trình độ cơ giới hoá, năng lực tổ chức quản lý sản xuất, khả năng đầu tư thiết bị, con người, qui mô sản xuất…của đơn vị, hộ gia đình. Trong các loại hình vận xuất gỗ trên, vận xuất gỗ bằng máy kéo bánh hơi chiếm ưu thế, được nhiều nước trên thế giới áp dụng, cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Từ những năm đầu của thập kỷ 60, nước ta đã nhập nhiều loại máy kéo xích công suất lớn như TDT- 40, TDT-55, C-100…và các loại máy kéo bánh hơi như LKT-80, LKT-120…để phục vụ cho khai thác gỗ rừng tự nhiên. ưu điểm của các loại máy kéo xích công suất lớn và khả năng vượt dốc tốt, vận xuất gỗ có khối lượng lớn.

Nhược điểm là chi phí nhiên liệu cao, mức độ phá hoại cây non, mặt đường lớn. Các loại máy kéo bánh hơi có khả năng cơ động cao, mức độ phá hoại cay non, mặt đường ít hơn, năng suất vận xuất gỗ cao, chi phí sử dụng thấp hơn so với máy kéo bánh xích. Vì thế máy kéo bánh hơi ngáy càng được sử dụng rộng rãi và chiếm ưu thế hơn so với máy kéo bánh xích [8],[9]. Tình hình nghiên cứu và áp dụng máy kéo bánh hơi vào việc vận xuất gỗ Ở một số nước như Trung Quốc, Thuỷ điển, Malaysia, Tanzania, Zambabue đã và đang sử dụng máy kéo nông nghiệp cỡ nhỏ, kéo rơmooc để vận xuất vận chuyển gỗ rừng trồng.

Do máy kéo không có thiết bị tời cáp nên các giai đoạn vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ đến nơi tập chung gỗ phải dùng lao động thủ công hay các hình thức vận xuất gỗ khác. 7 Đối với nước ta, từ những năm 60 đã nhập và đưa vào sử dụng một số máy kéo của nước ngoài phục vụ cho khâu vận xuất, vận chuyển gỗ rừng tự nhiên như: TDT 40, TDT 55, TT 4. Từ năm 1970, nước ta đã nhập và đưa vào sử dụng máy kéo LKT 80, LKT 120. Các loại máy này đã phù hợp với đặc điểm khai thác rừng tự nhiên với quy mô sản xuất lúc bấy giờ.

Các loại máy kéo xích có ưu điểm nổi bật là có khả năng vượt tốt, vận xuất được gỗ có khối lượng lớn. Tuy nhiên nhược điểm của chúng là mức độ phá hoại đất, cây con và tầng thực bì lớn. Ngược lại máy kéo bánh hơi có tốc độ cao, mức độ phá hoại cây con, mặt đường ít hơn so với máy kéo xích. Vì vậy, trong khai thác rừng máy kéo bánh hơi ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn so với máy kéo bánh xích.

Theo chức năng các máy kéo được dùng trong khai thác rừng có thể được phân thành 2 loại: Máy kéo chuyên dùng và máy kéo nông nghiệp được cải tiến để vận xuất gỗ. Các máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng thường có công suất lớn, tính ổn định và khả năng kéo bám cao. Hiện nay nhiều nước trên thế giới có ngành công nghiệp phát triển, sản xuất lâm nghiệp với qui mô lớn đã chế tạo và sử dụng các loại máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng với công suất lớn. Ở Tiệp Khắc đã nghiên cứu loại máy kéo mang nhãn hiệu LKT80 được trang bị tời thuỷ lực (2,5 tấn) để vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết.

Ở Phần Lan, người ta đã chế tạo ra máy kéo mang nhãn hiệu skidder dùng để vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo nửa lết hay các loại máy kéo của hãng Timberjack Norcar, Somet, Valmet.