ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển của đất nƣớc, đời sống nhân dân nông thôn miền núi ngày càng phát triển, vì thế nhu cầu xây dựng nhà ở, các công trình nông thôn ngày càng cấp thiết. Trong xây dựng nhà ở, các công trình nƣớc sạch,. việc đƣa vật liệu xây dựng lên cao là công việc nặng nhọc nhất. Công việc này chiếm nhiều công sức và nhân lực nhƣng ở nông thôn hiện nay việc đƣa vật liệu lên cao chủ yếu làm thủ công, chƣa đƣợc cơ giới hóa.
Việc cơ giới hóa nông nghiệp nông thôn đang đƣợc đẩy mạnh trong tất cả các lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp, giao thông và cả trong xây dựng. Do vậy việc cơ giới hóa công việc đƣa vật liệu lên cao là có nhiều triển vọng bởi vì ở nông thôn hiện nay có rất nhiều nguồn động lực cỡ nhỏ đƣợc nhà nƣớc và ngành chế tạo máy cung cấp. Song vấn đề này hiện nay lại chƣa đƣợc nghiên cứu một cách đầy đủ. Một số nơi đã thực hiện đƣợc việc cơ giới hóa công việc đƣa vật liệu lên cao nhƣng vẫn ở mức thấp và thiếu an toàn.
Có thể dễ dàng nhìn thấy ở những nơi xây dựng ngƣời ta dùng tời dẫn động bằng động cơ điện để đƣa gạch, ngói, bê tông, sắt thép lên cao nhƣng không có phanh hãm, nếu mất điện đột ngột thì vật liệu sẽ rơi tự do rất nguy hiểm. Khi cần di chuyển hệ thống tời phải tháo dỡ và mang vác rất khó khăn, nặng nhọc. Một vấn đề đặt ra là làm thế nào nâng cao năng suất lao động, giảm thiểu sức lao động thủ công, bảo đảm an toàn lao động và khi cần di chuyển ta có thể thực hiện đơn giản dễ dàng trong khâu đƣa vật liệu lên cao. Trong sản xuất lâm nghiệp hiện nay thực hiện đề tài nghiên cứu cấp nhà nƣớc KC07-10 đã chế tạo ra hệ thống tời lắp trên máy kéo Shibaura để vận xuất gỗ rừng trồng.
Với mục đích mở rộng khả năng ứng dụng của thiết bị này và thực hiện yêu cầu thực tế trên, đƣợc sự đồng ý của khoa Đào tạo sau đại học, tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng tới chi phí năng lượng riêng và năng suất khi sử dụng tời lắp trên máy kéo cỡ nhỏ để nâng hạ vật liệu xây dựng". c 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình sử dụng máy kéo trong nông, lâm nghiệp ở nƣớc ta Thực hiện Nghị quyết Đại hội Đảng Cộng Sản Việt Nam lần thứ XI, công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc không ngừng đƣợc nâng cao, hƣớng tới vào năm 2020 nƣớc ta trở thành nƣớc công nghiệp theo hƣớng hiện đại. Để thực hiện mục tiêu này, việc giải quyết các vấn đề nông nghiệp và nông thôn đƣợc đặt lên hàng đầu.
Hiện nay, 70% dân số sống ở nông thôn, trong đó có 68% số này sống dựa chủ yếu vào sản xuất nông, lâm, thủy sản, vì vậy nhu cầu máy móc phục vụ cho việc cơ giới hoá là rất lớn. Trong một vài năm gần đây thực hiện chủ trƣơng lớn của Đảng và Nhà nƣớc ta về công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn. Quá trình chuyển dịch cơ cấu nông nghiệp gắn với cơ khí hóa để nâng cao năng suất, chất lƣợng, hiệu quả và sức cạnh tranh của nông sản hàng hóa trên thị trƣờng đã góp phần nâng cao trình độ cơ giới hóa sản xuất trong nông nghiệp. Theo [14], cả nƣớc ta hiện nay có trên 400 nghìn máy kéo các loại với công suất khoảng 4,5 triệu mã lực tăng 2,7 lần so với năm 2001, trong đó máy kéo hai bánh dƣới 12 mã lực chiếm 67,5%, máy kéo 12-35 mã lực chiếm 26,5% và máy kéo lớn trên 35 mã lực chiếm khoảng 6%.
Bình quân trang bị động lực cho một ha canh tác cả nƣớc đạt 1,16 mã lực/ha. Do điều kiện phát triển kinh tế ở từng vùng khác nhau nên việc trang bị động lực cũng khác nhau. Vùng đồng bằng sông Cửu Long là nơi có trang bị máy kéo cao nhất toàn quốc với 1,85% mã lực/ha và vùng miền núi phía Bắc là nơi có trang bị động lực thấp nhất toàn quốc 0,39 mã lực/ha. Cùng với việc thay đổi chính sách trong sản xuất nông nghiệp, chủ sở hữu nông nghiệp cũng chuyển dần từ doanh nghiệp hoạt động theo mô hình nhà nƣớc sang sở hữu tƣ nhân, hộ gia đình, đây là những đối tƣợng có tiềm c 3 năng lớn áp dụng máy móc vào sản xuất nhờ đó mà hàng nghìn máy kéo, máy nông nghiệp đã đến với bà con nông dân.
Nhiều loại máy kéo cỡ nhỏ đã nhập vào Việt Nam với số lƣợng lớn từ các nƣớc nhƣ là Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc. Các loại máy kéo này đƣợc sử dụng ở nƣớc ta đã góp phần cơ giới hoá nhiều khâu công việc trong sản xuất nông nghiệp. Những năm gần đây tỷ lệ cơ giới hóa làm đất bình quân cả nƣớc đạt 63,8% cao nhất là đồng bằng sông Cửu Long đạt 87%; Đông Nam Bộ 75%; Đồng bằng sông Hồng và duyên hải Nam Trung Bộ trên 65%, các vùng khác xấp xỉ 41%. Do điều kiện kinh tế nông thôn còn nhiều khó khăn, khả năng áp dụng những kỹ thuật công nghệ mới đắt tiền còn hạn chế.
Chính vì vậy việc cơ giới hoá hiện đại hoá các khâu sản xuất cần rất nhiều vốn đầu tƣ và thời gian. Mặt khác nhu cầu cải thiện đời sống của ngƣời dân ngày càng tăng đặc biệt ở vùng nông thôn miền núi, nơi không có nhiều cơ hội tiếp xúc với công nghệ hiện đại. Chính vì vậy những nghiên cứu cải tiến áp dụng những công nghệ sẵn có là cần thiết. Hiện nay, nhu cầu sử dụng máy kéo cỡ nhỏ trong các khâu canh tác nông nghiệp là rất lớn.
Song do đặc điểm của sản xuất nông lâm nghiệp là mang tính thời vụ, thời gian rảnh rỗi trong năm của máy móc còn nhiều. Vì vậy để nâng cao hiệu quả vốn đầu tƣ và hiệu quả sử dụng máy móc đồng thời tạo thêm việc làm cho ngƣời lao động, ở nƣớc ta, máy kéo không chỉ phục vụ trong nông nghiệp mà còn lĩnh vực khác nhƣ vận tải, xây dựng. Để nâng cao hiệu quả vốn đầu tƣ, tận dụng và phát huy khả năng làm việc của máy kéo nông nghiệp, đã có nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học Việt Nam tập trung vào việc cải tiến, mở rộng phạm vi sử dụng của máy kéo cho chúng phù hợp với điều kiện sản xuất ở Việt Nam. Có thể kể đến một số công trình nghiên cứu trong lĩnh vực này nhƣ: c 4 - Nguyễn Nhật Chiêu năm 1994 đã nghiên cứu thành công một đề mục của đề tài cấp nhà nƣớc KN03-04: “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để phục vụ khai thác gỗ nhỏ rừng trồng”.
Với động lực là máy kéo nông nghiệp MTZ 50, liên hợp máy trang bị rơ moóc một trục, tời cơ học, cơ cấu nâng đầu bó gỗ dẫn động thuỷ lực [4]. - Năm 1997, nhóm cán bộ giảng dạy bộ môn Máy lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng là tời cơ khí một trống và cần treo gỗ hình chữ A lắp trên máy kéo DFH 180 vận xuất gỗ rừng trồng. - ThS Nguyễn Văn An trong công trình [1] đã xác định bằng lý thuyết các chỉ tiêu kéo, bám của máy kéo nông nghiệp khi làm việc ở vùng núi dốc. - TS Đậu Thế Nhu trong công trình [15] đã thiết kế cải tiến và chế tạo đƣợc máy kéo MKS công suất 18 HP có đặc tính kỹ thuật đáp ứng đƣợc yêu cầu trong chăm sóc mía và đã chế tạo thành công hệ thống các thiết bị phục vụ công tác chăm sóc mía giữa hàng với đặc tính kỹ thuật đáp ứng đƣợc các yêu cầu về nông học nhƣ điều chỉnh độ sâu phay, độ vun cao luống… - TS Phạm Minh Đức trong công trình nghiên cứu [9] đã phân tích đƣợc những yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng kéo bám của máy kéo DFH 80 khi vận chuyển gỗ bằng rơ moóc một trục có tính đến sự hoạt động phi tuyến của động cơ (mô men quay) với tải trọng trên moóc thay đổi và kết cấu moóc thay đổi.
Nghiên cứu góp phần cho việc sử dụng hợp lý máy kéo DFH 180 cũng nhƣ làm cơ sở khoa học cho tính toán một số phần tử trong kết cấu moóc phù hợp. Từ những vấn đề đƣợc nêu ở trên cho thấy rằng máy kéo cỡ nhỏ đã, đang đƣợc từng bƣớc sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp nông thôn Việt Nam hiện nay và từng bƣớc đƣợc nghiên cứu mở rộng phạm vi sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tình hình nghiên cứu và sử dụng tời trên thế giới và trong nƣớc 1. Tình hình trên thế giới Tời là thiết bị vận xuất gỗ đƣợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc.
Trong khai thác lâm sản tời đƣợc sử dụng độc lập để bốc gỗ, xếp đống gỗ, kéo gỗ từ xa hoặc là bộ phận chính của đƣờng cáp vận xuất, thiết bị công nghệ của máy kéo chuyên dùng vận xuất gỗ. Ở những nƣớc có nhiều nền công nghiệp rừng tiên tiến nhƣ Mỹ, Canada, Áo, Thụy Sỹ, Na Uy, Nga,… Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng và hoàn thiện tời đƣợc quan tâm ngay từ thập kỷ 20 của thế kỷ trƣớc. Làm thế nào để tăng năng suất lao động và giảm giá thành vận xuất là vấn đề nghiên cứu đƣợc quan tâm hàng đầu. Ở các nƣớc nhƣ Mỹ, Canada vận xuất gỗ bằng tời đƣợc sử dụng rộng rãi ở các vùng núi cao, xuất hiện còn sớm hơn vận xuất gỗ bằng máy kéo.
Ở các nƣớc này cũng giống nhƣ các nƣớc Tây Âu và Bắc Âu vận xuất gỗ bằng tời đƣợc gọi chung là hệ thống đƣờng cáp khai thác gỗ (Cable logging Systems) cho nên việc nghiên cứu hoàn thiện tời song hành với nghiên cứu hoàn thiện đƣờng cáp vận xuất. Các hƣớng nghiên cứu chính ở các mục tiêu đƣợc 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 nhƣ Sketjet Berger, Timberland, Veirhozer đã cho ra đời các loại tời cáp tự hành Wowniton 108 với tời 3 trống công suất 320 mã lực, dây cáp đƣợc 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 nhƣ GT5C, GT5D, GT4 đƣợc 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 đƣợc c 6 350 cây gỗ.