Trần Văn Thịnh (ĐH Lâm nghiệp): Năng suất & Chi phí vận xuất gỗ rừng bằng tời hai trống

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất, chi phí năng lượng riêng khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng tời hai trống.

• Tác giả: Trần Văn Thịnh
• Người hướng dẫn: Ts. Trần Tuấn
• 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 Hai Trống
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan phương pháp vận xuất gỗ bằng tời hai trống tối ưu

Trong bối cảnh ngành lâm nghiệp Việt Nam đối mặt với thách thức khai thác tại các vùng địa hình phức tạp, việc áp dụng công nghệ tiên tiến là yếu tố then chốt. Vận chuyển gỗ bằng cáp sử dụng tời kéo gỗ lâm nghiệp nổi lên như một giải pháp hiệu quả, đặc biệt là máy tời hai tang (tời hai trống). Thiết bị này không chỉ giải quyết bài toán vận xuất ở những khu vực đồi núi, độ dốc cao mà còn là một phương pháp khai thác ít tác động, giảm thiểu thiệt hại cho hệ sinh thái rừng. Nghiên cứu của Trần Văn Thịnh (2009) về tời hai trống tự hành do Trường Đại học Lâm nghiệp chế tạo đã cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để đánh giá năng suất và chi phí. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành, từ đó tìm ra chế độ sử dụng hợp lý nhằm tăng năng suất và giảm giá thành khai thác gỗ. Các hệ thống tời cáp hiện đại, đặc biệt là loại hai trống, cho phép cơ giới hóa khâu kéo cáp tải về vị trí tập kết gỗ, rút ngắn thời gian chu kỳ và nâng cao đáng kể hiệu quả công việc so với các phương pháp thủ công hoặc tời một trống. Việc phân tích sâu các yếu tố như tải trọng, vận tốc kéo, và cự ly vận xuất là nền tảng để xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật khai thác gỗ chính xác, giúp các doanh nghiệp tối ưu hóa suất đầu tư thiết bị lâm nghiệp và đạt được hiệu quả kinh tế vận xuất gỗ bền vững.

1.1. Giới thiệu hệ thống tời cáp trong khai thác lâm nghiệp

Các hệ thống tời cáp là thiết bị không thể thiếu trong công nghệ khai thác sau thu hoạch ở nhiều quốc gia có nền lâm nghiệp phát triển như Mỹ, Canada, Nga. Tời được sử dụng độc lập hoặc là bộ phận chính của đường cáp để gom gỗ từ vị trí khai thác về nơi tập kết. Đặc biệt, tại các khu vực khai thác gỗ địa hình dốc, nơi máy kéo chuyên dụng không thể hoạt động, tời cáp là giải pháp duy nhất. Xu hướng chung trên thế giới là chuyển từ tời cố định sang tời di động, tự hành để giảm thời gian và chi phí lắp đặt. Mẫu tời hai trống trong nghiên cứu của Đại học Lâm nghiệp là một thiết bị như vậy, được thiết kế để gom gỗ trong cự ly 100-200m về đường vận xuất chính. Cấu tạo của tời bao gồm động cơ xăng Robin EH41D công suất 10kW, hai trống tời (chính và phụ), hộp số 4 cấp, hệ thống phanh và khung sườn tự hành. Nguyên lý hoạt động dựa trên một vòng cáp kín, giúp kéo gỗ về bãi và đồng thời đưa móc kéo trở lại điểm khai thác một cách tự động, nâng cao hiệu suất lao động.

1.2. Ưu điểm của máy tời hai tang so với phương pháp truyền thống

So với các phương pháp vận xuất truyền thống như dùng sức kéo của trâu, voi hay máy kéo nông nghiệp, máy tời hai tang mang lại nhiều ưu điểm vượt trội. Thứ nhất, nó hoạt động hiệu quả trên địa hình phức tạp, độ dốc lớn, điều mà các phương tiện khác không làm được. Thứ hai, đây là một phương pháp khai thác ít tác động đến môi trường. Quá trình kéo lết gỗ theo một tuyến cáp xác định giúp giảm thiểu sự phá hủy thảm thực vật, cây con tái sinh và hạn chế xói mòn đất. Thứ ba, việc cơ giới hóa khâu kéo cáp ngược dòng giúp giảm đáng kể thời gian chết trong một chu kỳ làm việc, từ đó tăng năng suất chung. Theo nghiên cứu, việc sử dụng hệ thống tời cáp hai trống có thể giảm công sửa chữa, chi phí nhiên liệu và giá thành ca máy so với máy kéo ở một số điều kiện nhất định. Cuối cùng, việc áp dụng thiết bị này còn góp phần cải thiện điều kiện lao động và đảm bảo an toàn lao động trong khai thác gỗ cho công nhân.

II. Thách thức khai thác gỗ địa hình dốc và giải pháp tời kéo

Rừng tự nhiên có khả năng khai thác ở Việt Nam hiện nay chủ yếu phân bố ở các vùng sâu, vùng xa với địa hình bị chia cắt mạnh và độ dốc lớn. Đây là thách thức hàng đầu đối với ngành khai thác lâm sản. Việc khai thác gỗ địa hình dốc bằng các phương tiện thông thường như máy kéo gặp nhiều khó khăn, không hiệu quả và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn. Hơn nữa, các phương pháp này thường gây tác động tiêu cực đến môi trường, làm suy thoái đất và phá hủy hệ sinh thái rừng non. Để giải quyết vấn đề này, giải pháp vận chuyển gỗ bằng cáp sử dụng tời kéo gỗ lâm nghiệp đã được nghiên cứu và áp dụng. Thiết bị tời hai trống tự hành là một công nghệ phù hợp, được thiết kế đặc biệt để gom gỗ từ những vị trí khó tiếp cận. Nó không chỉ là một công cụ tăng năng suất mà còn là một phần của chiến lược phát triển lâm nghiệp bền vững, hướng tới các phương pháp khai thác ít tác động. Việc nghiên cứu sâu về các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chi phí của hệ thống này, như trong luận văn của Trần Văn Thịnh, là cực kỳ cần thiết để hoàn thiện công nghệ và đưa vào ứng dụng rộng rãi, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế vận xuất gỗ và bảo vệ tài nguyên rừng.

2.1. Khó khăn trong vận chuyển gỗ bằng cáp ở vùng núi cao

Hoạt động vận chuyển gỗ bằng cáp ở vùng núi cao đối mặt với nhiều trở ngại. Trước hết, việc lắp đặt hệ thống tời cáp đòi hỏi kỹ thuật cao, phải tính toán chính xác vị trí đặt tời, các puli đổi hướng và neo giữ cột tời để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Địa hình hiểm trở làm tăng thời gian và công sức cho việc chuẩn bị hiện trường. Thứ hai, lực cản do ma sát giữa gỗ và mặt đất, đặc biệt trên địa hình dốc và gồ ghề, là rất lớn, đòi hỏi tời phải có công suất đủ mạnh và cáp kéo gỗ phải có độ bền cao. Thứ ba, điều kiện thời tiết khắc nghiệt như mưa trơn, sương mù có thể ảnh hưởng đến tầm nhìn và độ an toàn trong vận hành. Cuối cùng, việc bảo dưỡng máy tời gỗ tại hiện trường cũng là một thách thức, đòi hỏi công nhân phải có kỹ năng và sự chuẩn bị tốt về phụ tùng thay thế để đảm bảo thiết bị hoạt động liên tục.

2.2. Vai trò của tời trong phương pháp khai thác ít tác động

Phương pháp khai thác ít tác động (Reduced Impact Logging - RIL) là mộtแนวทางที่สำคัญในการจัดการ rừng bền vững. Trong đó, tời kéo gỗ lâm nghiệp đóng một vai trò trung tâm. Thay vì mở nhiều đường vận xuất phụ cho máy kéo, hệ thống tời chỉ cần một tuyến cáp chính và có thể gom gỗ từ nhiều hướng khác nhau thông qua việc thay đổi vị trí của puli đổi hướng. Điều này giúp giảm thiểu diện tích rừng bị tác động, bảo vệ lớp đất mặt và hạn chế sự phá hủy đối với cây con và cây non còn lại trên bài chặt. Bằng cách kéo gỗ lên và di chuyển dọc theo hành lang cáp, thiệt hại cho thân cây gỗ thành phẩm cũng được giảm bớt so với việc kéo lê bằng máy kéo. Do đó, việc đầu tư và hoàn thiện công nghệ khai thác sau thu hoạch sử dụng tời cáp không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn là một cam kết đối với việc bảo tồn môi trường và phát triển ngành lâm nghiệp một cách có trách nhiệm.

III. Phương pháp tối ưu năng suất vận xuất gỗ bằng tời hai trống

Để tối ưu hóa năng suất vận xuất gỗ, việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng là bước đi khoa học và cần thiết. Luận văn của Trần Văn Thịnh đã xây dựng cơ sở lý luận vững chắc để xác định năng suất và chi phí. Năng suất giờ (Ng) của máy tời hai tang phụ thuộc vào nhiều biến số, được thể hiện qua công thức Ng = (3600 * φ * φ1 * Q) / Σt. Trong đó, các yếu tố chính bao gồm: hệ số sử dụng thời gian (φ), hệ số sử dụng tải trọng (φ1), khối lượng gỗ mỗi chuyến (Q) và tổng thời gian một chu kỳ kéo (Σt). Tổng thời gian chu kỳ lại bao gồm thời gian cáp chạy không tải, thời gian buộc gỗ, thời gian cáp chạy có tải và thời gian dỡ gỗ. Phân tích công thức này cho thấy, để tăng năng suất, cần phải tối ưu đồng thời nhiều yếu tố. Việc giảm thời gian cho các khâu phụ trợ như buộc/dỡ gỗ thông qua cải tiến kỹ thuật và tổ chức lao động hợp lý là rất quan trọng. Bên cạnh đó, việc xác định tải trọng chuyến (Q) và vận tốc kéo (V) tối ưu là chìa khóa để đạt được hiệu quả kinh tế vận xuất gỗ cao nhất. Đây chính là mục tiêu mà các nghiên cứu thực nghiệm hướng tới, nhằm cung cấp các thông số vận hành cụ thể cho thực tiễn sản xuất.

3.1. Phân tích công thức xác định năng suất của hệ thống tời cáp

Công thức tính năng suất giờ của hệ thống tời cáp cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa các yếu tố công nghệ, tổ chức và điều kiện sản xuất. Cụ thể, thời gian cáp chạy có tải và không tải phụ thuộc trực tiếp vào cự ly vận xuất trung bình (ltb) và vận tốc của cáp (vt, vot). Thời gian buộc và dỡ gỗ lại phụ thuộc vào thể tích trung bình của một khúc gỗ (q) và kỹ năng của công nhân. Do đó, để tăng năng suất, cần tác động vào các yếu tố này. Ví dụ, việc lựa chọn vận tốc kéo phù hợp với tải trọng và điều kiện địa hình có thể rút ngắn đáng kể thời gian một chu kỳ. Đồng thời, việc chuẩn bị gỗ và tổ chức khu vực bãi gỗ hợp lý sẽ giảm thời gian buộc và dỡ gỗ. Các hệ số sử dụng thời gian (φ) và sử dụng tải trọng (φ1) phản ánh hiệu quả của công tác tổ chức sản xuất. Việc tuân thủ nghiêm ngặt quy trình vận hành tời kéo và thực hiện bảo dưỡng máy tời gỗ định kỳ sẽ giúp duy trì các hệ số này ở mức cao, đảm bảo năng suất ổn định.

3.2. Ảnh hưởng của tải trọng chuyến và vận tốc kéo đến hiệu quả

Tải trọng chuyến (Q) và vận tốc kéo (V) là hai yếu tố kỹ thuật quan trọng nhất mà người vận hành có thể điều khiển trực tiếp, và chúng có ảnh hưởng quyết định đến cả năng suất lẫn chi phí. Nghiên cứu thực nghiệm chỉ ra rằng, khi tăng tải trọng chuyến, năng suất có xu hướng tăng theo quy luật parabol, đạt giá trị cực đại ở một mức tải trọng tối ưu rồi sau đó giảm dần. Tương tự, vận tốc kéo cũng có một giá trị tối ưu. Kéo quá chậm sẽ làm tăng thời gian chu kỳ, trong khi kéo quá nhanh có thể gây quá tải động cơ, tăng hao mòn cáp kéo gỗ và thiết bị, thậm chí gây mất an toàn. Việc xác định được mối tương quan này thông qua các mô hình hồi quy thực nghiệm cho phép xây dựng một chế độ vận hành tối ưu, cân bằng giữa năng suất cao và chi phí thấp, đảm bảo an toàn lao động trong khai thác gỗ và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

IV. Hướng dẫn tính chi phí vận xuất gỗ và giảm giá thành hiệu quả

Chi phí năng lượng riêng (Nr) là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả kinh tế của thiết bị và quá trình sản xuất, chiếm một tỷ trọng lớn trong giá thành khai thác gỗ. Việc xác định và tối ưu hóa chi phí này là mục tiêu cốt lõi của mọi doanh nghiệp lâm nghiệp. Theo lý thuyết, chi phí năng lượng riêng được tính bằng tổng năng lượng tiêu thụ trong một chu kỳ (khi kéo có tải, không tải và thời gian chờ) chia cho khối lượng gỗ vận xuất được (Q). Công thức này cho thấy chi phí năng lượng chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố tương tự như năng suất, bao gồm: công suất động cơ, hiệu suất truyền động, lực cản của hệ thống, tải trọng, vận tốc và thời gian các khâu. Để giảm chi phí, cần tập trung vào việc giảm các lực cản không cần thiết (ma sát trong ổ trục, ma sát giữa cáp và gỗ với mặt đất) và tối ưu hóa chế độ vận hành. Việc xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật khai thác gỗ dựa trên các nghiên cứu thực nghiệm sẽ cung cấp một công cụ quản lý hiệu quả, giúp dự toán chi phí chính xác và tìm ra các giải pháp giảm giá thành khai thác gỗ một cách khoa học.

4.1. Định mức kinh tế kỹ thuật khai thác gỗ bằng tời hai trống

Định mức kinh tế kỹ thuật khai thác gỗ là cơ sở để lập kế hoạch sản xuất, quản lý chi phí và đánh giá hiệu quả. Đối với công nghệ vận xuất bằng máy tời hai tang, việc xây dựng định mức cần dựa trên các dữ liệu thực nghiệm tin cậy về năng suất và chi phí trong các điều kiện làm việc khác nhau (độ dốc, loại đất, cự ly). Các chỉ tiêu trong định mức bao gồm: năng suất ca máy (m³/ca), định mức nhiên liệu (lít/m³), định mức nhân công (công/m³), và chi phí khấu hao thiết bị. Việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng như tải trọng và vận tốc kéo giúp xác định các thông số vận hành tối ưu, từ đó xây dựng các bộ định mức linh hoạt, phù hợp với từng điều kiện khai thác cụ thể, giúp doanh nghiệp tối ưu hóa nguồn lực và nâng cao năng lực cạnh tranh.

4.2. Phân tích chi phí năng lượng riêng và giá thành khai thác gỗ

Chi phí năng lượng riêng (Nr) phản ánh mức độ hiệu quả của việc chuyển hóa năng lượng thành công có ích. Phân tích công thức tính Nr cho thấy, chi phí này chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố thuộc về thiết bị (hiệu suất truyền động η, trọng lượng cáp qc, qp), công nghệ (cự ly l, số puli đổi hướng K) và điều kiện sản xuất (hệ số ma sát f, độ dốc α). Để giảm Nr, cần cải tiến thiết kế tời để nâng cao hiệu suất, sử dụng cáp kéo gỗ có tỷ lệ độ bền/trọng lượng tối ưu, và lập sơ đồ công nghệ hợp lý để giảm thiểu số lượng puli và các điểm ma sát. Tối ưu hóa tải trọng chuyến (Q) cũng là một giải pháp quan trọng, vì khi Q tăng, mẫu số trong công thức tính Nr tăng, giúp giảm chi phí trên một đơn vị sản phẩm. Giảm được chi phí năng lượng riêng sẽ trực tiếp góp phần hạ thấp giá thành khai thác gỗ, nâng cao hiệu quả kinh tế vận xuất gỗ.

V. Top kết quả nghiên cứu thực tiễn về năng suất tời hai trống

Nghiên cứu thực nghiệm của 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 tự hành hai trống” đã cung cấp những số liệu quý giá, làm rõ mối quan hệ giữa các yếu tố đầu vào và hiệu quả đầu ra. Thí nghiệm được tiến hành tại khu rừng thực nghiệm của Trường Đại học Lâm nghiệp, trên địa hình có độ dốc trung bình 10°, mô phỏng điều kiện khai thác gỗ địa hình dốc. Đối tượng nghiên cứu là mẫu máy tời hai tang do trường thiết kế, chế tạo. Các tham số điều khiển chính được khảo sát là tải trọng chuyến (Q) và vận tốc kéo (V). Kết quả cho thấy cả hai yếu tố này đều có ảnh hưởng đáng kể đến năng suất (Ng) và chi phí năng lượng riêng (Nr). Cụ thể, mối quan hệ giữa chúng và các chỉ tiêu đầu ra có dạng đường cong bậc hai (parabol). Điều này khẳng định rằng tồn tại một giá trị tải trọng và vận tốc tối ưu để đạt được năng suất cao nhất và chi phí thấp nhất. Những kết quả này là cơ sở khoa học để xây dựng quy trình vận hành tời kéo chuẩn và tối ưu hóa suất đầu tư thiết bị lâm nghiệp trong thực tế.

5.1. Thiết kế và thông số kỹ thuật của máy tời hai tang nghiên cứu

Mẫu máy tời hai tang được nghiên cứu có thiết kế tự hành, nhỏ gọn, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Tời được trang bị động cơ xăng Robin EH41D 4 kỳ, công suất 13.5 HP (~10kW). Hệ thống truyền động bao gồm hộp số 4 cấp, hộp giảm tốc 2 cấp, và các bộ truyền đai, xích. Trống tời chính có đường kính 282mm, sử dụng cáp kéo gỗ đường kính 12mm, cho phép đạt các vận tốc cuốn cáp khác nhau, từ 0,38 m/s đến 1,4 m/s. Trống tời phụ sử dụng cáp 8mm, có vận tốc cuốn cáp cao hơn (7,5 m/s) để thu hồi cáp nhanh chóng. Toàn bộ hệ thống được đặt trên một khung sườn có bánh xe, kích thước tổng thể 2020x1200x653mm, giúp dễ dàng di chuyển trong khu vực khai thác. Các thông số kỹ thuật này cho thấy đây là một thiết bị có công suất và cự ly làm việc phù hợp cho việc gom gỗ rừng tự nhiên, là một bước tiến trong công nghệ khai thác sau thu hoạch trong nước.

5.2. Hiệu quả kinh tế vận xuất gỗ qua mô hình thực nghiệm

Kết quả xử lý số liệu thực nghiệm đã lượng hóa được hiệu quả kinh tế vận xuất gỗ. Mô hình hồi quy cho thấy năng suất Ng đạt cực đại khi tải trọng chuyến (Q) ở một giá trị nhất định và giảm dần nếu tải trọng quá lớn hoặc quá nhỏ. Tương tự, chi phí năng lượng riêng (Nr) cũng có một điểm tối ưu. Việc xác định các điểm tối ưu này cho phép người quản lý và vận hành lựa chọn chế độ làm việc hiệu quả nhất. Ví dụ, phương trình thực nghiệm Ng = 0,257 + 2,433x – 0,592x² (với x là tải trọng) cho thấy rõ quy luật này. Bằng cách áp dụng các mô hình toán học này vào thực tế, các đơn vị khai thác có thể lập kế hoạch vận hành chính xác, tối đa hóa sản lượng và giảm thiểu chi phí nhiên liệu, góp phần quan trọng vào việc giảm giá thành khai thác gỗ và nâng cao lợi nhuận.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu tời vận xuất gỗ ở 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 [13]. 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 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 4 được trung bình 350 cây gỗ. Việc sử dụng tời tự hành làm giảm công di chuyển, lắp đặt tời dẫn đến giảm giá thành vận xuất.

Nghiên cứu thay thế việc buộc gỗ bằng cơ cấu ngàm kẹp thay cho buộc gỗ bằng dây cáp. Kết quả nghiên cứu của Viện FERIC (Mỹ) cho thấy rằng khi sử dụng tời cáp tự hành Medill 044 và American 7250 trang bị cơ cấu ngàm kẹp gỗ trong khu khai thác gỗ của Công ty Maxmilan Broedel cho năng suất 210m3/h ở cự ly vận xuất 113m, thể tích trung bình của khúc gỗ 0,3 - 0,5 m3, thời gian cho một chuyến kéo 0,95- 1,34 phút. Việc sử dụng ngàm kẹp gỗ đã cho năng suất tăng 2 lần và góp phần cải thiện điều kiện làm việc của công nhân vận xuất. Song song việc sử dụng ngàm kẹp gỗ thì nghiên cứu điều khiển từ xa bằng vô tuyến được nghiên cứu sử dụng.

Các hãng sản xuất “Jonson ind LTD (Canada) áp dụng điều khiển khâu buộc gỗ bằng sóng vô tuyến trên diện tích khu khai thác nhờ hệ thống MK11 đã tăng năng suất lên 2 lần (58 khúc gỗ/giờ so với tính toán 30-38 khúc gỗ/giờ). 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, 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.

5 Hãng sản xuất Kyfer (Pháp) sản xuất tời tự hành MF 10, MF 15, MF25 lắp trên máy kéo bánh lốp 3 hoặc 4 bánh công suất từ 16 HP đến 31 HP, lực kéo 3700 N, vận tốc cuốn của dây cáp 0,2 – 2,1 m/s [13]. Các kiểu tời tự hành của hãng Sespon, Koska (Thụy Điển) Kracer (Áo), Opvallden (Thụy Sỹ) với lực kéo 3000 kg, vận tốc cuốn cáp 0,3 – 2,5 m/s là những mẫu tời 2 trống tự hành điển hình của các nước Châu Âu. Ở liên bang Nga, tời vận xuất gỗ được áp dụng từ thế kỷ 19 do các kỹ sư người Nga N.Vasiliev (1890) thiết kế và chế tạo. 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 Irơcut tiến hành trong nhiều năm qua.

Để vận xuất gỗ ở điều kiện địa hình bằng phẳng với cự li vận xuất dưới 500m, 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 điểm 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 LL12A, LL-8 được nghiên cứu hoàn thiện thay thế các mẫu tời trên, lực kéo tăng 20 ÷ 30 %, vận tốc cuốn cáp tăng 25 ÷ 40 %, việc trang bị thêm hộp số cho phép đổi chiều quay của trống tời đã giúp mở rộng phạm vi sử dụng tời. Từ thập kỷ 80, việc nghiên cứu chế tạo các loại tời di động thay thế cho các loại tời cố định được nghiên cứu rộng rãi.

Các mẫu tời tự hành loại nhỏ do chi nhánh KavKazơ của Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng Nga nghiên 6 cứu, chế tạo tời có dung tích chứa cáp của trống tời 1000m, lực kéo 2100kg, vận tốc cuốn cáp 0,3 – 4,3m/s, tời này lắp trên máy kéo T40A. Các mẫu tời tự hành LC.2, LL-20 do chi nhánh Irơcut của Viện Xniime nghiên cứu chế tạo được lắp trên máy kéo TDT-55, TT4. Việc nghiên cứu áp dụng hệ thống điều khiển từ xa cho tời di động được quan tâm nghiên cứu. Mẫu tời LL-14 được chế tạo khảo nghiệm ở Viện lâm nghiệp Goriatre – Klutrevxki cho thấy việc sử dụng điều khiển từ xa giảm giá thành vận xuất 15%.

Ở Trung Quốc các loại tời 2 trống, 3 trống được sử dụng phổ biến để vận xuất gỗ ở vùng núi như JS – 0,4, JS208, JS2.2-1,5, JZ2 - 3 có lực kéo từ 4-30KN, vận tốc cuốn cáp 0,2 – 6m/s, cự li kéo từ 80 – 1000m. Tình hình nghiên cứu ở trong nước 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. - Thiết kế cải tiến các thiết bị nhập nội cho phù hợp với điều kiện khai thác rừng ở Việt Nam.

Có thể kể đến một số nghiên cứu điển hình sau: - Khảo nghiệm một số cưa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên do Viện Công nghiệp rừng thực hiện. “Sử dụng máy kéo TT.4 để vận xuất” của Nguyễn Trọng Hùng thực hiện năm 1982; “Sử dụng máy kéo để vận chuyển gỗ” của Nguyễn Văn Lợi thực hiện năm 1982; 7 ‘’ Nghiên cứu, chế tạo một số thiết bị cơ giới hoá khai thác gỗ’’ của Nguyễn Kính Thảo; “Thiết kế máy kéo khung gập vận xuất gỗ L-35”; Thiết kế đường cáp Visen vận xuất gỗ” của Lê Duy Hiền; 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 đóng cửa 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: 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.

Nguyễn Kính Thảo làm chủ nhiệm đã tạo ra được 1 mẫu máy có thiết bị tời cáp dẫn động cơ khí, cơ cấu nâng gỗ dẫn động thuỷ lực, thiết bị có thể gom gỗ từ xa, tự bốc gỗ lên rơ móoc và vận chuyển ở cự li ngắn. Đã khảo nghiệm cưa xăng Partner P-70 và tời 2 trống chặt hạ và vận xuất gỗ ở trong rừng ngập mặn. Nguyễn Nhật Chiêu “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác gỗ nguyên liệu giấy và gỗ nhỏ rừng trồng”. Nguyễn Văn Quân thực hiện luận án Tiến sĩ với đề tài “Nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh hơi để vận xuất gỗ rừng trồng”.

Năm 2005, đề tài nghiên cứu cấp nhà nước: “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hóa các khâu làm đất, trồng, chăm sóc rừng trồng và khai thác gỗ” thuộc chương trình KHCN trọng điểm cấp nhà nước 8 KC 07, giai đoạn 2001 – 2005 do Trường Đại học Lâm Nghiệp chủ trì đã thiết kế chế tạo được mẫu tời thuyền tự hành 1 trống để vận xuất gỗ rừng trồng, công suất 4.2 kW, cự ly gom 50m, lực kéo tối đa 5696N, năng suất 15 – 20 m3/ca. Ưu điểm lớn nhất của mẫu tời này là thiết kế gọn nhẹ, đơn giản, dễ chế tạo. Song còn một số nhược điểm: Cự ly gom gỗ ngắn, lực kéo nhỏ chỉ phù hợp với gỗ rừng trồng, côn ly tâm có độ bền kém. Năm 2006, Trường Đại học Lâm nghiệp được giao Đề tài nghiên cứu trọng điểm cấp bộ “Nghiên cứu công nghệ, cải tiến, thiết kế, chế tạo một số thiết bị phục vụ khai thác chọn rừng tự nhiên nhằm nâng cao tỷ lệ tận dụng gỗ và hạn chế tác động xấu đến môi trường xung quanh” thực hiện từ năm 2006 – 2009 chủ trì, các tác giả của đề tài đã thiết kế, chế tạo được mẫu tời hai trống công suất 10 kW.