Nghiên cứu dao động của rơ moóc khi lắp thêm bộ phận giảm chấn giữa khung và trục bánh xe

Hiện nay, cơ giới hóa khai thác gỗ ở Việt Nam còn hạn chế, chủ yếu vẫn dựa vào lao động thủ công. Máy móc nhập khẩu chưa phù hợp với điều kiện địa hình và kinh tế. Việc sử dụng máy kéo bánh hơi nông nghiệp kéo rơ moóc để vận chuyển gỗ còn nhiều bất cập, đặc biệt là vấn đề dao động và tải trọng động. Cần có những nghiên cứu chuyên sâu để cải thiện hiệu quả và an toàn của quá trình này. Theo tài liệu gốc, sản lượng gỗ trong nước cần đạt 20-24 triệu m3/năm vào năm 2020, đòi hỏi cơ giới hóa đồng bộ.

Rơ moóc một trục là phương tiện vận chuyển gỗ phổ biến, đặc biệt trong khai thác gỗ rừng trồng. Tuy nhiên, thiết kế truyền thống với khung và thùng gắn cứng với trục bánh xe gây ra nhiều vấn đề về dao động và tải trọng động lực học. Việc lắp thêm hệ thống treo có giảm chấn là một giải pháp tiềm năng để cải thiện tính năng vận hành của rơ moóc. Nghiên cứu này sẽ đánh giá hiệu quả của giải pháp này trong điều kiện thực tế.

Dao động không chỉ ảnh hưởng đến độ êm dịu mà còn tác động tiêu cực đến an toàn rơ moóc. Rung động mạnh có thể gây mất ổn định, đặc biệt khi vào cua hoặc phanh gấp. Tải trọng động tăng lên cũng làm tăng nguy cơ hỏng hóc các chi tiết, dẫn đến tai nạn. Việc giảm thiểu dao động là yếu tố then chốt để đảm bảo an toàn cho người vận hành và hàng hóa.

Tải trọng động do dao động gây ra có thể vượt quá nhiều lần so với tải trọng tĩnh, gây ra ứng suất lớn trong kết cấu rơ moóc. Điều này dẫn đến hiện tượng mỏi kim loại, giảm tuổi thọ của các chi tiết và tăng nguy cơ hỏng hóc. Việc thiết kế hệ thống treo và giảm chấn hiệu quả giúp phân tán tải trọng động, bảo vệ kết cấu rơ moóc.

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến dao động rơ moóc, bao gồm độ gồ ghề của mặt đường, vận tốc rơ moóc, tải trọng rơ moóc, và đặc tính của hệ thống treo. Việc phân tích các yếu tố này giúp xác định nguyên nhân gây ra dao động và lựa chọn giải pháp giảm thiểu phù hợp. Theo tài liệu, độ mấp mô mặt đường và tốc độ chuyển động ảnh hưởng đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước của máy kéo.

Có nhiều loại giảm chấn khác nhau, bao gồm giảm chấn thủy lực, giảm chấn khí nén, và giảm chấn ma sát. Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng và phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Giảm chấn thủy lực là loại phổ biến nhất, có khả năng hấp thụ năng lượng dao động tốt. Giảm chấn khí nén có thể điều chỉnh độ cứng, phù hợp với các điều kiện tải trọng khác nhau.

Việc tính toán các thông số của giảm chấn, như hệ số cản và độ cứng, là rất quan trọng để đạt được hiệu quả giảm dao động tối ưu. Cần sử dụng các phương pháp phân tích dao động và mô phỏng dao động rơ moóc để xác định các thông số này. Phần mềm mô phỏng dao động giúp dự đoán hiệu quả của các thiết kế giảm chấn khác nhau.

Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc giảm dao động rơ moóc. Thiết kế hệ thống treo cần phù hợp với loại giảm chấn được sử dụng và điều kiện vận hành của rơ moóc. Các loại hệ thống treo phổ biến bao gồm hệ thống treo lò xo, hệ thống treo lá nhíp, và hệ thống treo khí nén. Theo tài liệu, đặc trưng của các phần tử đàn hồi trên máy kéo cần được xem xét khi nghiên cứu sự chuyển động êm dịu.

Việc xây dựng mô hình toán học chính xác là bước quan trọng trong mô phỏng dao động. Mô hình cần bao gồm các thông số như khối lượng, độ cứng, và hệ số cản của các thành phần rơ moóc. Các phương trình động lực học rơ moóc được sử dụng để mô tả chuyển động của rơ moóc dưới tác động của các lực bên ngoài.

Nhiều phần mềm mô phỏng dao động chuyên dụng có sẵn, như ANSYS, ADAMS, và MATLAB. Các phần mềm này cung cấp các công cụ mạnh mẽ để xây dựng mô hình, mô phỏng, và phân tích kết quả. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp phụ thuộc vào độ phức tạp của mô hình và yêu cầu của bài toán.

Kết quả mô phỏng cần được phân tích kỹ lưỡng để đánh giá hiệu quả của thiết kế. Các thông số như tần số dao động, biên độ dao động, ứng suất, và biến dạng được sử dụng để đánh giá. Nếu kết quả không đạt yêu cầu, cần điều chỉnh thiết kế và thực hiện mô phỏng lại.

Mẫu rơ moóc thử nghiệm cần được thiết kế và chế tạo theo đúng thiết kế đã được mô phỏng. Các thành phần, như giảm chấn và hệ thống treo, cần được lựa chọn và lắp đặt cẩn thận. Mẫu rơ moóc cần đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn.

Thử nghiệm dao động được tiến hành trên đường thử với các điều kiện khác nhau, như đường bằng phẳng, đường gồ ghề, và đường dốc. Các cảm biến dao động được sử dụng để đo tần số dao động và biên độ dao động tại các vị trí khác nhau trên rơ moóc.

Độ êm dịu chuyển động được đánh giá bằng cách cảm nhận chủ quan của người lái và bằng các thiết bị đo rung động. An toàn vận hành được đánh giá bằng cách quan sát khả năng ổn định của rơ moóc khi vào cua, phanh gấp, và di chuyển trên đường dốc.

Nghiên cứu đã xây dựng mô hình dao động rơ moóc, mô phỏng dao động, và thử nghiệm thực tế. Kết quả cho thấy việc lắp thêm bộ phận giảm chấn giúp giảm đáng kể dao động. Nghiên cứu đóng góp vào việc hoàn thiện thiết kế rơ moóc và nâng cao hiệu quả khai thác gỗ.

Hướng nghiên cứu tiếp theo là phát triển các giải pháp giảm chấn chủ động, sử dụng các cảm biến và bộ điều khiển để điều chỉnh lực giảm chấn theo thời gian thực. Ngoài ra, cần nghiên cứu ứng dụng các vật liệu mới, như vật liệu composite, để chế tạo hệ thống treo nhẹ và bền.