Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Để đáp ứng nhu cầu cơ giới hoá lâm nghiệp, nhiều nước công nghiệp phát triển đã chế tạo ra các loại máy kéo chuyên dùng có tính an toàn cao, khả năng kéo bám tốt, nhờ đó nâng cao hiệu quả sử dụng trong sản xuất. Tuy nhiên, các máy nhập ngoại thường rất đắt tiền chưa phù hợp với điều kiện kinh tế - xã hội nhiều nước hiện nay, đặc biệt các nước đang phát triển. Vì vậy, xu hướng cải tiến các máy kéo nông nghiệp thông dụng để đáp ứng phần nào công việc cơ giới hoá lâm nghiệp vẫn được nghiên cứu và áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Ở nước ta, do nền công nghiệp chế tạo máy nói chung và chế tạo máy kéo nói riêng chưa phát triển, mặt khác do đầu tư của các lâm trường, chủ trang trại còn hạn chế nên việc cải tiến máy kéo nông nghiệp thông dụng ở đồng bằng để làm việc trên đất rừng lâm nghiệp là một phương án có tính khả thi.
Tuy nhiên, đối với quy mô sản xuất lớn các công việc mang tính chuyên môn cao thì vẫn phải dùng các máy chuyên dùng. Để giải quyết vấn đề trên, trước hết phải có đầu tư nghiên cứu lựa chọn loại máy kéo nông nghiệp có thể cải tiến được. Sau đó cần nghiên cứu cơ sở khoa học để công tác cải tiến đạt hiệu quả cao nhất, không đòi hỏi chi phí quá lớn và có thể thực hiện được trong điều kiện chế tạo ở nước ta hiện nay.1 Tổng quan về kết cấu máy Công tác nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy kéo ở nước ta bắt đầu tương đối sớm, từ năm 1962 đã nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm loại máy kéo MTZ-7M. Tiếp theo, liên tục đã có nhiều chương trình khoa học cấp Nhà nước về chế tạo máy kéo nhưng cho đến nay vẫn chưa có mẫu máy kéo lớn c 4 nào được sản xuất chấp nhận.
Nguyên nhân chính là chúng ta chưa có những hệ thống máy móc thiết bị hiện đại nhằm đáp ứng được yêu cầu chế tạo các loại máy có cấu tạo phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, chưa có cả công nghệ hợp lý tiên tiến và chưa có cả kinh nghiệm thiết kế. Có thể nói sự phát triển của ngành chế tạo máy kéo ở nước ta vẫn đang trong thời kỳ nghiên cứu chế tạo và sản xuất thăm dò. Thời kỳ bao cấp, miền Bắc chủ yếu nhập các loại máy kéo từ các nước Liên Xô, Trung Quốc và các nước Đông Âu, trong đó lượng máy kéo nhập từ Liên Xô là nhiều nhất. Về chất lượng, qua thực tế sử dụng nhiều năm đã khẳng định các loại máy kéo bánh MTZ-50/80 và loại máy kéo xích DT-75 do Liên Xô chế tạo là phù hợp với điều kiện sản xuất nước ta thời kỳ đó.
Sau nghị quyết 10 của Bộ Chính trị, ruộng đất được giao cho người nông dân sử dụng lâu dài , kích thước ruộng bị thu hẹp, manh mún các máy kéo lớn không phát huy được hiệu quả sử dụng. Thay vào đó là các máy kéo công suất nhỏ nhập khẩu từ Trung Quốc, Nhật Bản hoặc chế tạo trong nước. Các máy kéo được nhập ồ ạt từ nước ngoài không được quản lý về chất lượng và cũng không có những chỉ dẫn cần thiết của các cơ quan khoa học. Hậu quả của việc trang bị máy móc thiếu căn cứ khoa học cần thiết dẫn đến nhiều xí nghiệp máy kéo bị phá sản hoặc hiệu quả sử dụng rất thấp, chưa thật sự có tác dụng kích thích phát triển sản xuất nông nghiệp.
Đây cũng là bài học thực tế cho cả các nhà khoa học, nhà quản lý và người sử dụng máy. Trong những năm gần đây, xu thế nhập khẩu các loại máy kéo có công suất đa dạng và hiện đại hơn như: MTZ-80A(Nga); KOBUTA, SHIBAURA, KOMATSU(Nhật Bản); CAT(Mỹ). Các loại máy kéo này bước đầu đã phát huy hiệu quả tuy nhiên giá thành còn cao. Mặc dù vậy, máy kéo vẫn được sử dụng rộng rãi trên toàn quốc phục vụ cho cả nông nghiệp, lâm nghiệp và ranh giới phục vụ cho những ngành này ngày càng thu hẹp.
Theo Hoàng Quốc Đô[7] và báo cáo tổng kết, nghiên c 5 cứu của Viện Cơ điện nông nghiệp[15], máy kéo phục vụ nông nghiệp có thể phục vụ cả lâm nghiệp thường là những máy kéo 4 bánh có vô lăng điều khiển công suất từ 10 đến 80 mã lực. Máy kéo có công suất từ 10 đến 80 kw, tuỳ theo công nghệ chế tạo mỗi nước có thể dùng động cơ 1, 2 đến 4 xilanh lắp trên máy kéo 4 bánh từ 1 cầu chủ động đến 2 cầu chủ động để phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp. Các loại máy kéo công suất vừa và nhỏ đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta được nhập từ Trung quốc, Thuỵ điển, Nhật bản, Nga…và một phần trong nước sản xuất. Các máy kéo bốn bánh có nhiều loại và có thông số kỹ thuật khác nhau, nhiều loại có trục thu công suất phía sau nên sử dụng rộng rãi trong sản xuất.
Do trình độ kỹ thuật sản xuất chung ngày càng được nâng cao cho nên nông dân thường trang bị cho mình loại máy kéo công suất vừa, bốn bánh và điều khiển bằng vô lăng rất tiện dụng. MTZ-5 Đơn vị Zetop- MTZ- MTZ- 4011 T-40 Các thông số 50 80 Khối lượng máy kéo Kg 3200 2660 2800 3200 1851 Mômen quán tính khối Kg.cm2 43127 26000 - - - lượng với trục ngang Khối lượng dưới lò xo Kg - 140 140 140 116 Khoảng cách giữa 2 Cm 246,5 215,5 236 237 - trục Khoảng cách từ trọng Cm 150,0 152,5 161,2 - - tâm tới trục trước Độ cứng lò xo trục kG/cm 600 266 - - 255 trước Độ cứng bánh lốp kG/cm 450 525 320 358 260 trước Độ cứng bánh lốp sau kG/cm 565 610 309 432 260 Bảng 1.1 Một số loại máy kéo được sử dụng ở Việt nam c 6 Máy kéo công suất vừa và nhỏ là nguồn động lực quan trọng trong sản xuất cũng như trong đời sống xã hội. Nhiều năm qua các nhà khoa học trong nước đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm đưa máy kéo vào sử dụng các mục đích khác nhau để nâng cao năng suất sản xuất nông nghiệp nước nhà. Nhưng để máy kéo nông nghiệp phát huy hiệu quả trong vận xuất gỗ lâm nghiệp theo các nghiên cứu đã chỉ ra rằng máy kéo nông nghiệp phải có công suất động cơ trên 35kw trở lên, có trục thu công suất với số vòng quay khoảng 500v/ph.
Tổng quan về mấp mô mặt đường của đường vận xuất 1.1 Đường vận xuất gỗ Rừng ở Việt nam có địa hình thường là dạng đồi bát úp, mái dông 1 chiều hoặc dạng thung lũng. Để vận xuất gỗ bằng máy kéo, các cơ sở sản suất lâm nghiệp phải tiến hành làm đường vận xuất, tuỳ theo sơ đồ mạng lưới đường vận xuất chính mà đường vận xuất gỗ có đầy đủ đường trục chính và đường trục phụ. Đường vận xuất chính là những tuyến đường nối tiếp với những đường ôtô đi vào trung tâm lô khai thác, còn đường vận xuất phụ là các đường băng khai thác. Tại nơi tiếp giáp giữa đường vận xuất chính và đường ôtô người ta bố trí các điểm tập trung gỗ.
Đường vận xuất chính được thiết kế xây dựng theo tiêu chuẩn đường cấp 3 Lâm nghiệp[12]. Đường vận xuất phụ là đường đi qua lô khai thác, toả ra từ các đường vận xuất chính theo hình xương cá. Chiều rộng mặt đường vận xuất phụ tuỳ thuộc vào phương tiện vận xuất gỗ và chiều dài cây gỗ, trên hành lang đường vận xuất phụ các chướng ngại vật như gốc cây, đá, mô đất, các hố được san phẳng. Khi dùng máy kéo bánh hơi để vận xuất gỗ thì yêu cầu nền đường phải cứng, độ dốc dọc cho phép nhỏ hơn 25%.
Mặt đường vận xuất thường không có dốc ngang để đảm bảo an toàn khi kéo gỗ. c 7 Cự ly vận xuất có thể từ 100 m đến 1-2 nghìn m tuỳ thuộc địa hình, nơi tiếp giáp đường ôtô và phương tiện vận xuất gỗ. Việc bố trí các đường vận xuất gỗ phụ thuộc vào dạng địa hình( Hình 1. Đường vận xuất Máy kéo Hình 1.1 Các dạng địa hình Hình 1.1a là sơ đồ vận xuất làm theo đường xoáy ốc đi từ chân núi lên đỉnh núi.
Máy kéo khi vận xuất gỗ đi theo đường xoáy ốc và dừng lại ở từng chỗ có gỗ chặt hạ.1b là sơ đồ vận xuất ở địa hình dốc thoải có dạng hình chữ S. Máy kéo vận xuất gỗ khi gỗ được gom thành đống.1c là sơ đồ vận xuất ở địa hình dạng thung lũng. Máy kéo vận xuất gỗ ra bãi gỗ tiếp giáp khe suối. c 8 Dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật và sơ đồ bố trí mạng lưới đường vận xuất như đã trình bày ở trên, nhiều cơ sở đã áp dụng để xây dựng mạng lưới vận xuất rừng trồng.
Để thực hiện nghiên cứu, chúng tôi chọn một số đoạn đường thuộc khu rừng trồng có dạng tương tự như đã nêu ở trên làm đối tượng nghiên cứu.2 Một số dạng mặt đường Tuỳ theo điều kiện địa hình của các loại rừng, thiết bị và công nghệ khai thác gỗ mà quyết định thiết kế xây dựng mạng lưới đường vận xuất gỗ. Theo quy phạm kỹ thuật được ban hành 1983, đường vận xuất chính dùng cho các loại máy kéo bánh hơi được xây dựng theo tiêu chuẩn cấp 3 đường lâm nghiệp, các đường vận xuất phụ cũng phải đảm bảo các điều kiện kỹ thuật cho phép. Các đường vận xuất gỗ thường sử dụng tạm thời trong mùa khô ráo, nền đường vận xuất dùng cho các loại máy kéo phải đảm bảo độ cứng, độ dốc dọc cho phép theo chiều có tải không quá 25%, mặt đường phải được san ủi gạt bỏ những chướng ngại vật [12]…. Do kích động động học của mấp mô mặt đường lên bánh xe máy kéo và đuôi bó gỗ gây lên dao động của cả hệ thống làm ảnh hưởng tới khả năng kéo bám, chống lật, ổn định của các chi tiết cũng như toàn bộ máy kéo và sức khoẻ người điều khiển.
Vì vậy việc kiểm tra khảo sát, phân loại các dạng mặt đường mà máy kéo qua lại khi vận xuất gỗ là vấn đề cần thiết. Mấp mô mặt đường là các yếu tố đầu vào khi nghiên cứu dao động của máy kéo vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết.