Mô Phỏng Động và Khảo Sát Độ Bền Tay Thủy Lực Bốc Dỡ Gỗ Lắp Trên Máy Kéo Shibaura SD 2843

Luận văn nghiên cứu mô phỏng động và khảo sát độ bền tay thủy lực bốc dỡ gỗ trên máy kéo Shibaura SD 2843, cung cấp giải pháp tối ưu.

• Tác giả: Đào Thị Thu Hiền
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Nhật Chiêu
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Mô Phỏng Động Và Khảo Sát Độ Bền Tay Thủy Lực Bốc Dỡ Gỗ Trên Máy Kéo Shibaura SD 2843
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về công nghệ khai thác gỗ và việc sử dụng tay bốc thuỷ lực
• 1.2. Tổng quan về công nghệ khai thác gỗ rừng trồng
• 1.3. Tình hình ứng dụng tay bốc thuỷ lực trong công nghệ khai thác gỗ ở một số nước trên thế giới
• 1.4. Tình hình ứng dụng tay bốc thuỷ lực trong công nghệ khai thác gỗ ở Việt Nam
• 1.5. Tình hình nghiên cứu về tay thuỷ lực
• 1.5.1. Tình hình nghiên cứu về tay thuỷ lực trên thế giới
• 1.5.2. Tình hình nghiên cứu về tay thuỷ lực ở Việt Nam
• 1.6. Các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng máy
• 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D CỦA TAY THUỶ LỰC BỐC DỠ GỖ
• 3.1. Xây dựng mô hình 3D của tay thuỷ lực lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843
• 3.2. Xây dựng mô hình 3D các chi tiết của tay bốc thuỷ lực
• 3.3. Xây dựng mô hình 3D toàn bộ kết cấu tay thuỷ lực
• 3.4. Mô phỏng động tay thuỷ lực lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843
• 3.5. Mô phỏng tháo, lắp tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ
• 3.6. Mô phỏng động tay thuỷ lực bốc dỡ gỗ
• 4. KHẢO SÁT ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG CỦA MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA TAY THUỶ LỰC
• 4.1. Cơ sở khảo sát ứng suất, biến dạng tay thuỷ lực
• 4.2. Khảo sát ứng suất biến dạng một số chi tiết chính của tay thuỷ lực
• 4.3. Khảo sát ứng suất và biến dạng cẳng tay của tay thuỷ lực
• 4.4. Khảo sát ứng suất và biến dạng cánh tay của tay thuỷ lực
• 4.5. Khảo sát ứng suất và biến dạng trụ quay của tay thuỷ lực
• 4.6. So sánh kết quả khảo sát với kết quả nghiên cứu thực nghiệm
• 4.7. Đề xuất một số giải pháp hoàn thiện thêm kết cấu của tay thuỷ lực
• 5. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô phỏng và khảo sát độ bền tay thủy lực bốc dỡ gỗ

Mô phỏng và khảo sát độ bền của tay thủy lực bốc dỡ gỗ trên máy kéo Shibaura SD 2843 là một chủ đề quan trọng trong lĩnh vực cơ khí. Việc nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo an toàn cho người lao động. Công nghệ này đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong ngành lâm nghiệp, đặc biệt là trong việc khai thác gỗ rừng trồng. Mục tiêu của nghiên cứu là phát triển các mô hình 3D và phân tích ứng suất, biến dạng của tay thủy lực nhằm tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu quả sử dụng.

1.1. Ứng dụng tay thủy lực trong khai thác gỗ

Tay thủy lực được sử dụng phổ biến trong công nghệ khai thác gỗ, giúp giảm thiểu sức lao động và tăng năng suất. Các nước phát triển như Phần Lan và Thụy Điển đã áp dụng công nghệ này thành công, tạo ra nhiều loại tay thủy lực với năng suất cao.

1.2. Tình hình nghiên cứu tay thủy lực tại Việt Nam

Tại Việt Nam, tay thủy lực chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài, nhưng hiện nay đã có những nghiên cứu và phát triển thiết bị tay thủy lực lắp trên máy kéo Shibaura. Điều này mở ra cơ hội cho việc sản xuất trong nước và giảm phụ thuộc vào thiết bị ngoại nhập.

II. Vấn đề và thách thức trong khảo sát độ bền tay thủy lực

Khảo sát độ bền tay thủy lực bốc dỡ gỗ gặp nhiều thách thức, bao gồm việc tính toán chính xác ứng suất và biến dạng trong quá trình làm việc. Các yếu tố như tải trọng, tốc độ nâng và điều kiện làm việc đều ảnh hưởng đến độ bền của thiết bị. Việc thiếu các mô hình 3D dễ hiểu cũng gây khó khăn trong việc giám sát và hướng dẫn công nhân.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền tay thủy lực

Độ bền của tay thủy lực phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất liệu, thiết kế và điều kiện làm việc. Việc tính toán chính xác các yếu tố này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất làm việc.

2.2. Khó khăn trong việc chuyển giao công nghệ

Chuyển giao công nghệ từ thiết kế 2D sang 3D gặp nhiều khó khăn, đặc biệt trong việc hướng dẫn công nhân về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tay thủy lực. Điều này cần được cải thiện để nâng cao hiệu quả sản xuất.

III. Phương pháp mô phỏng tay thủy lực bốc dỡ gỗ

Phương pháp mô phỏng tay thủy lực bốc dỡ gỗ sử dụng phần mềm SolidWorks và Cosmos Motion để tạo ra các mô hình 3D. Các mô hình này cho phép phân tích ứng suất và biến dạng của tay thủy lực trong các điều kiện làm việc khác nhau. Việc mô phỏng giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.

3.1. Xây dựng mô hình 3D tay thủy lực

Mô hình 3D tay thủy lực được xây dựng từ các bản vẽ thiết kế, giúp dễ dàng hình dung cấu trúc và chức năng của thiết bị. Việc này cũng hỗ trợ trong quá trình chế tạo và lắp ráp.

3.2. Phân tích ứng suất và biến dạng

Phân tích ứng suất và biến dạng là bước quan trọng trong việc đánh giá độ bền của tay thủy lực. Các kết quả từ mô phỏng sẽ cung cấp thông tin cần thiết để điều chỉnh thiết kế và cải thiện hiệu suất.

IV. Kết quả khảo sát và ứng dụng thực tiễn

Kết quả khảo sát cho thấy tay thủy lực bốc dỡ gỗ lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843 hoạt động hiệu quả trong điều kiện làm việc thực tế. Năng suất và tính cơ động của thiết bị đã được cải thiện đáng kể. Việc áp dụng công nghệ mô phỏng đã giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu chi phí sản xuất.

4.1. Đánh giá hiệu suất tay thủy lực

Đánh giá hiệu suất của tay thủy lực cho thấy thiết bị hoạt động ổn định và đáp ứng được yêu cầu trong quá trình bốc dỡ gỗ. Các thông số kỹ thuật đã được cải thiện nhờ vào việc áp dụng công nghệ mô phỏng.

4.2. Ứng dụng trong nông nghiệp

Tay thủy lực bốc dỡ gỗ không chỉ được ứng dụng trong ngành lâm nghiệp mà còn có thể áp dụng trong nông nghiệp, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu sức lao động.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu mô phỏng và khảo sát độ bền tay thủy lực bốc dỡ gỗ trên máy kéo Shibaura SD 2843 đã mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển công nghệ trong ngành lâm nghiệp. Việc cải tiến thiết kế và ứng dụng công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí sản xuất. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển để hoàn thiện thiết bị này.

5.1. Hướng phát triển công nghệ

Cần nghiên cứu thêm về các vật liệu mới và công nghệ chế tạo tiên tiến để nâng cao độ bền và hiệu suất của tay thủy lực. Việc này sẽ giúp thiết bị hoạt động hiệu quả hơn trong điều kiện khắc nghiệt.

5.2. Tăng cường hợp tác nghiên cứu

Tăng cường hợp tác giữa các trường đại học và doanh nghiệp trong nghiên cứu và phát triển công nghệ tay thủy lực sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác rừng trồng là một mắt xích trọng yếu trong chuỗi cung ứng lâm sản, trong đó khâu bốc dỡ và bốc xếp gỗ lên phương tiện vận chuyển chiếm tới khoảng 35% đến 40% tổng chi phí nhân công và tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn lao động. Tại Việt Nam, phương thức bốc dỡ thủ công vẫn còn phổ biến do các hệ thống máy chuyên dụng nhập khẩu như Volvo có giá thành đầu tư rất cao và khan hiếm phụ tùng thay thế sau thời gian dài sử dụng. Nhằm giải quyết bài toán cơ giới hóa quy mô vừa và nhỏ, đề tài khoa học cấp nhà nước KC-07-26-05 đã nghiên cứu chế tạo thành công mẫu tay thủy lực bốc dỡ gỗ lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843 với tầm vươn 3,8 m và tải trọng nâng danh định 2000 N.

Tuy nhiên, hồ sơ thiết kế ban đầu chủ yếu dựa trên các bản vẽ 2D AutoCAD truyền thống và phương pháp tính toán sức bền tĩnh với hệ số an toàn cao, dẫn đến trọng lượng toàn bộ cụm tay bốc lên tới 2950 N. Trọng lượng bản thân lớn không chỉ làm tiêu hao công suất động cơ máy kéo mà còn gây hiện tượng thừa bền ở một số chi tiết và tiềm ẩn nguy cơ nứt hỏng cục bộ trong các giai đoạn quá độ. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của tác giả Đào Thị Thu Hiền, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu tại Trường Đại học Lâm nghiệp, tập trung vào mục tiêu chuyển đổi toàn bộ thiết kế sang mô hình không gian 3D trên nền tảng SolidWorks, ứng dụng CosmosMotion để mô phỏng động học quá trình làm việc và sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn khảo sát độ bền, ứng suất, biến dạng.

Nghiên cứu được triển khai trong giai đoạn hoàn thiện công nghệ cơ khí lâm sinh tại Việt Nam, mang lại ý nghĩa then chốt trong việc cắt giảm từ 15% đến 20% khối lượng kim loại thừa, nâng cao độ bền mỏi và tạo cơ sở dữ liệu số hóa trực quan phục vụ chuyển giao công nghệ sản xuất hàng loạt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu xây dựng trên nền tảng cơ học kết cấu và động lực học cơ hệ nhiều vật (Multibody Dynamics). Đề tài vận dụng lý thuyết đàn hồi kết hợp phương trình vi phân chuyển động Lagrange loại II để mô tả trạng thái dao động của hệ thống liên hợp máy kéo kết hợp tay bốc thủy lực trong các giai đoạn quá độ như bắt đầu nâng tải, phanh hãm và xoay cần.

Ba khái niệm lý thuyết cốt lõi được áp dụng xuyên suốt gồm:

• Thuyết bền ứng suất tương đương Von Mises dùng để đánh giá độ bền của các kết cấu vỏ thép hộp hàn (cẳng tay, cánh tay, trụ quay).
• Biến dạng đàn hồi tuyến tính xác định độ dịch chuyển cực đại tại đầu cần ngoạm dưới tác động của tải trọng tĩnh và tải trọng động.
• Hệ số tải trọng động lực học phản ánh sự gia tăng tải trọng tức thời khi cơ cấu thủy lực thay đổi vận tốc hoặc chịu tác động quán tính từ khối lượng gỗ bốc dỡ.

Bên cạnh đó, mô hình hình học 3D tham số hóa (Parametric Modeling) được tích hợp nhằm liên kết chặt chẽ kích thước kết cấu với các điều kiện biên và tải trọng phân bố thực tế.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa mô phỏng số trên máy tính và kiểm chứng thực nghiệm đo đạc đứt đoạn. Về phương pháp phân tích số, tác giả sử dụng phần mềm SolidWorks để thiết kế mô hình 3D, mô phỏng tháo lắp phân rã bằng Explode View, khai báo các khớp động học trong CosmosMotion và giải bài toán ứng suất - biến dạng bằng công cụ Cosmos Analysis Wizard. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được lựa chọn vì khả năng số hóa chính xác các vùng tập trung ứng suất phức tạp tại mối hàn và khớp quay mà phương pháp giải tích truyền thống không thể tính toán chi tiết.

Cỡ mẫu khảo sát bao gồm 3 cụm chi tiết chịu lực trọng yếu (cẳng tay, cánh tay, trụ quay) được đánh giá qua 3 trường hợp chịu tải tới hạn:

• Trường hợp I: Cần vươn xa nhất 3,8 m với tải trọng nâng cực đại 2000 N.
• Trường hợp II: Cần ở vị trí thấp nhất khi bắt đầu nhấc tải từ mặt đất.
• Trường hợp III: Cần ở vị trí nâng cao nhất trước khi xếp gỗ lên thùng xe.

Phương pháp chọn mẫu dựa trên nguyên tắc quét toàn bộ miền làm việc nguy hiểm nhất của cơ cấu. Về dữ liệu thực nghiệm, tác giả kế thừa và đối chiếu các thông số đo đạc thực tế từ đề tài KC-07-26-05, bao gồm dữ liệu cảm biến đo lực đầu cần và cảm biến đo biến dạng (strain gauge) gắn tại cẳng tay và trụ quay với tần số lấy mẫu tiêu chuẩn trong suốt chu trình nâng hạ 10 đến 15 giây.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình mô phỏng động và khảo sát phần tử hữu hạn đã mang lại các kết quả định lượng cụ thể:

• Số hóa hoàn chỉnh hệ thống: Tạo lập thành công mô hình 3D của hơn 20 cụm chi tiết độc lập, bao gồm cẳng tay hộp hàn, cánh tay dạng tiết diện chữ nhật, trụ quay trục bậc, cơ cấu ngoạm gỗ điều khiển thủy lực và toàn bộ thân máy kéo Shibaura SD 2843. Hệ thống mô phỏng tháo lắp dạng chuyển động phân rã cho phép quan sát rõ ràng trình tự bảo dưỡng và thay thế chi tiết.
• Xác định trường ứng suất cẳng tay: Ở trường hợp chịu tải lớn nhất (tầm vươn 3,8 m, tải nâng 2000 N), ứng suất tương đương Von Mises lớn nhất trên cẳng tay đạt khoảng 142 MPa, tập trung chủ yếu tại vị trí tai lắp chốt xilanh thủy lực và vùng gối xoay. Giá trị này thấp hơn đáng kể so với giới hạn chảy của vật liệu thép kết cấu CT3 (khoảng 240 MPa), cho thấy hệ số an toàn cục bộ đạt trên 1,69.
• Đánh giá ứng suất cánh tay và trụ quay: Cánh tay chịu ứng suất uốn lớn nhất khoảng 168 MPa tại tiết diện ngàm gần khớp nối với xilanh nâng hạ. Trụ quay chịu mômen xoắn kết hợp uốn với ứng suất cực đại khoảng 185 MPa tại vị trí chuyển bậc trục. Biến dạng chuyển vị lớn nhất tại đầu cần ghi nhận ở mức 4,2 mm, đảm bảo độ cứng vững vận hành.
• Độ tương thích với thực nghiệm: Kết quả so sánh giữa mô phỏng phần tử hữu hạn và thực nghiệm đo bằng cảm biến đo biến dạng cho thấy độ sai lệch tương đối chỉ dao động trong khoảng 5,8% đến 7,6%, khẳng định tính chuẩn xác của mô hình mô phỏng số.

Thảo luận kết quả

Phân tích biểu đồ biến thiên lực và ứng suất theo thời gian cho thấy ứng suất cực đại luôn xuất hiện tại thời điểm mở van thủy lực để nhấc tải từ trạng thái nghỉ. Hiện tượng tập trung ứng suất tại các góc lượn và mối hàn gân tăng cứng của đế trụ quay phản ánh sự thay đổi đột ngột về độ cứng kết cấu. Các kết quả này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của các tác giả thuộc Học viện Kỹ thuật Lâm nghiệp Leningrad khi phân tích tải trọng động của cần bốc trên máy kéo bánh hơi.

Dữ liệu mô phỏng được thể hiện trực quan thông qua các bản đồ màu phân bố ứng suất (Stress Color Contour) và biểu đồ quan hệ lực - góc quay (Line Plot). Trên biểu đồ đường biểu diễn quá trình nâng tải, pha dao động ban đầu kéo dài khoảng 1,2 giây trước khi hệ thống đạt trạng thái chuyển động bình ổn. So với phương pháp tính toán sức bền truyền thống vốn giả định tải trọng phân bố đều, phương pháp FEM 3D đã chỉ rõ khoảng 25% diện tích bề mặt tấm kim loại trên cẳng tay và cánh tay chịu ứng suất rất thấp (dưới 40 MPa). Điều này chứng minh kết cấu cũ bị thừa bền cục bộ, tạo tiền đề khoa học vững chắc cho việc cắt giảm chiều dày vật liệu mà vẫn đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các phân tích định lượng về ứng suất và biến dạng, bốn giải pháp cụ thể được đề xuất nhằm hoàn thiện kết cấu tay thủy lực bốc dỡ gỗ:

• Giảm chiều dày tấm kim loại tại vùng chịu lực thấp: Thực hiện giảm chiều dày các tấm thành bên của cẳng tay và cánh tay từ 8 mm xuống 6 mm ở các khu vực có ứng suất dưới 50 MPa. Giải pháp này giúp cắt giảm khoảng 15% đến 20% trọng lượng bản thân của cụm tay bốc (tương đương giảm từ 45 kg đến 60 kg), từ đó nâng cao tải trọng nâng hữu ích thêm ít nhất 10%.
• Gia cường cục bộ các vị trí tập trung ứng suất: Bổ sung thêm gân tăng cứng có chiều dày 10 mm tại tai treo xilanh nâng hạ cánh tay và tăng bán kính góc lượn tại các vị trí chuyển bậc trên trụ quay từ r = 3 mm lên r = 6 mm nhằm giảm hệ số tập trung ứng suất xuống dưới 1,2.
• Chuẩn hóa tài liệu công nghệ và đào tạo: Ứng dụng chuỗi video mô phỏng động 3D (*.AVI) và tài liệu lắp ghép trực quan từ SolidWorks để chuyển giao cho các cơ sở cơ khí địa phương, giúp rút ngắn khoảng 40% thời gian chế tạo thử nghiệm và hướng dẫn công nhân vận hành.
• Thiết lập quy trình vận hành an toàn: Giới hạn vận tốc nâng hạ đầu cần không vượt quá 0,45 m/s trong 1,5 giây đầu của chu trình bốc dỡ nhằm triệt tiêu tải trọng động quá độ, đồng thời duy trì góc quay làm việc hai bên trong phạm vi 60 độ để đảm bảo ổn định chống lật cho máy kéo Shibaura SD 2843.

Các giải pháp trên cần được triển khai bởi các kỹ sư cơ khí phối hợp cùng các đơn vị chế tạo máy nông lâm nghiệp trong lộ trình từ 6 đến 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư thiết kế cơ khí và máy lâm sinh: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình dựng hình 3D trên SolidWorks, thiết lập liên kết động học trong CosmosMotion và phân tích phần tử hữu hạn cho các cơ cấu nâng hạ dạng cần gập.
• Các xưởng cơ khí chế tạo và doanh nghiệp khai thác gỗ: Tiếp cận bản vẽ kết cấu chi tiết và quy trình tháo lắp chuẩn hóa nhằm sản xuất, lắp ráp và bảo dưỡng các bộ tay bốc thủy lực gắn sau máy kéo nông nghiệp với chi phí đầu tư thấp.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Cơ khí, Cơ điện: Ứng dụng làm case study mẫu trong giảng dạy các môn học CAD/CAM/CAE, Động lực học máy và Phương pháp phần tử hữu hạn ứng dụng trong máy công trình.
• Cán bộ quản lý kỹ thuật nông lâm nghiệp: Tham khảo định hướng phát triển trang thiết bị cơ giới hóa đồng bộ phù hợp với địa hình đồi dốc và năng lực tài chính của các lâm trường, hợp tác xã tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn giải quyết vấn đề kỹ thuật trọng tâm nào?

Luận văn giải quyết tình trạng thiết kế 2D khó chế tạo, thiếu trực quan và kết cấu bị thừa bền của tay thủy lực bốc dỡ gỗ trên máy kéo Shibaura SD 2843. Bằng cách số hóa 3D và phân tích động lực học, nghiên cứu xác định chính xác ứng suất để tối ưu hóa khối lượng thiết bị.

Tại sao việc chuyển đổi từ bản vẽ 2D sang mô hình 3D lại quan trọng?

Mô hình 3D trên SolidWorks cho phép kiểm tra va chạm động học giữa các chi tiết, mô phỏng quá trình tháo lắp phục vụ bảo trì và xuất dữ liệu trực tiếp sang các phần mềm phân tích CAE. Điều này giúp loại bỏ sai sót chế tạo và rút ngắn thời gian chuyển giao công nghệ.

Độ chính xác của kết quả mô phỏng số so với thực nghiệm đạt mức nào?

Kết quả khảo sát ứng suất và biến dạng bằng phần mềm Cosmos khi đối chiếu với dữ liệu đo đạc thực nghiệm bằng cảm biến đo biến dạng có sai số chỉ từ 5,8% đến 7,6%. Mức sai số dưới 10% chứng minh mô hình số hóa có độ tin cậy rất cao trong thực tiễn cơ khí.

Tay thủy lực trên máy kéo Shibaura SD 2843 có các thông số làm việc chính là gì?

Hệ thống có tầm vươn tối đa 3,8 m, tải trọng nâng danh định một chuyến 2000 N, trọng lượng toàn bộ kết cấu khoảng 2950 N, góc quay làm việc 60 độ sang hai bên và có khả năng gập 180 độ về phía trước khi di chuyển trên đường.

Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho các dòng máy kéo khác không?

Có. Quy trình tính toán động lực học và phương pháp số hóa 3D trong luận văn hoàn toàn có thể áp dụng tương tự cho các dòng máy kéo nông lâm nghiệp khác có dải công suất từ 25 HP đến 50 HP bằng cách điều chỉnh thông số kích thước hình học và tải trọng thiết kế.

Kết luận

• Số hóa thành công toàn bộ kết cấu tay thủy lực bốc dỡ gỗ lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843 từ bản vẽ 2D sang mô hình 3D chi tiết trên phần mềm SolidWorks.
• Thiết lập mô hình động học và thực hiện mô phỏng tháo lắp trực quan, tạo cơ sở dữ liệu số chuẩn xác phục vụ đào tạo và chuyển giao công nghệ sản xuất.
• Khảo sát toàn diện trạng thái ứng suất và biến dạng của cẳng tay, cánh tay và trụ quay tại 3 chế độ tải trọng tới hạn bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
• Xác định mức độ thừa bền từ 20% đến 35% trên các kết cấu tấm hàn, đề xuất phương án giảm chiều dày vật liệu để giảm 15% đến 20% khối lượng toàn cụm máy.
• Kiểm chứng độ tin cậy của mô hình mô phỏng với sai số thực nghiệm dưới 8%, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong chế tạo máy cơ giới hóa khai thác rừng trồng.

Các cơ sở nghiên cứu và đơn vị sản xuất cơ khí có thể áp dụng ngay quy trình tối ưu hóa này vào thực tế sản xuất nhằm nâng cao năng suất bốc dỡ gỗ rừng trồng và hạ giá thành trang thiết bị lâm sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công nghệ khai thác gỗ và việc sử dụng tay bốc thuỷ lực. Tổng quan về công nghệ khai thác gỗ rừng trồng. Trên thế giới, rừng tự nhiên còn rất ít nhưng lại có ý nghĩa to lớn về mặt môi trường, bảo tồn …nên người ta hạn chế khai thác rừng tự nhiên.

Vì vậy, đối tượng của khai thác gỗ hiện nay chủ yếu là gỗ rừng trồng. trong khai thác gỗ rừng trồng người ta thường áp dụng các loại hình công nghệ sau: Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây (full – tree method): Cây gỗ sau khi hạ được giữ nguyên cành lá rồi được vận xuất ra bãi gỗ. Tại bãi gỗ người ta mới tiến hành cắt cành, cắt khúc theo quy cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ (hình 1. Công nghệ khai thác gỗ dài (tree – length method): Cây gỗ sau khi hạ được cắt cành, cắt ngọn tại nơi chặt hạ rồi mới vận xuất ra bãi gỗ.

Tại bãi gỗ chúng được cắt khúc theo quy cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ(hình 1. Công nghệ khai thác gỗ ngắn (shortwood method): Trong công nghệ này toàn bộ các thao tác như hạ cây, cắt cành, cắt ngọn và cắt khúc theo quy cách sản phẩm đều được thực hiện tại nơi chặt hạ. Sau đó, các khúc gỗ được vận xuất đến các bãi gỗ rồi bốc lên các phương tiện vận chuyển đưa về nơi tiêu thụ (hình 1. Công nghệ khai thác gỗ Việc áp dụng loại hình công nghệ này hay loại hình công nghệ kia cũng như việc lựa chọn một công nghệ thích hợp trong khai thác rừng phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như: Việc cung cấp nhân lực và tiền công lao động, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khả năng đầu tư, tính sẵn có của trang thiết bị, máy móc và phụ tùng thay thế, điều kiện rừng, điều kiện kinh tế xã hội và vấn đề bảo vệ môi trường sinh thái ở vùng khai thác.

Tình hình ứng dụng tay bốc thuỷ lực trong công nghệ khai thác gỗ ở một số nước trên thế giới Ở các nước phát triển trên thế giới, tay thuỷ lực (TTL) được ứng dụng rộng rãi trong các liên hợp máy khai thác. Đặc biệt đối với các nước phát triển như Phần Lan, Thuỵ Điển, Nga,…và các nước có tài nguyên rừng phong phú như Brazin, Tanzania, Ethiopia,. người ta đã thiết kế và chế tạo được nhiều loại tay thuỷ lực sử dụng trong khai thác gỗ làm việc tin cậy với năng suất cao và có thể vận dụng cho cả ba loại hình công nghệ khai thác gỗ nêu trên. Tay thuỷ lực có thể thực hiện được một hoặc một số khâu công việc trong công nghệ khai thác gỗ.

Tương ứng với mỗi loại hình công nghệ người ta có thể tạo ra các TTL có cấu tạo và chức năng phù hợp. Ngoài ra người ta còn tạo ra các loại TTL có thể tham gia thực hiện một công việc cụ thể của tất cả các loại hình công nghệ. Trong công nghệ khai thác gỗ nguyên cây, cây gỗ có thể được hạ bằng cách cắt gốc hoặc hạ cả gốc. Thông thường người ta dùng cưa xăng hạ cây bằng cách cắt gốc và sử dụng liên hợp máy vận xuất gồm TTL có trang bị ngoạm cỡ lớn lắp trên máy kéo để vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ ra ngoài bãi gỗ.

Trong công nghệ khai thác gỗ dài và gỗ ngắn, TTL được áp dụng trong liên hợp máy chặt hạ - cắt khúc và liên hợp máy bốc dỡ - vận xuất.