Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng

Nghiên cứu dao động ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng, phân tích hiệu suất và cải tiến thiết kế cho an toàn và hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Văn Lộc
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Bỉ
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm việc
• 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 và thiết bị chữa cháy rừng
• 1.1.1. Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới
• 1.1.2. Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới
• 1.1.2.1. Máy bay phun hoá chất chữa cháy rừng
• 1.1.2.2. Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ
• 1.1.2.3. Chữa cháy rừng bằng tháp nước
• 1.1.2.4. Xe chữa cháy tại Trung Quốc
• 1.1.3. Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam
• 1.1.3.1. Dùng cành cây để dập lửa
• 1.1.3.2. Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng
• 1.1.3.3. Xe thang chữa cháy
• 1.1.3.4. Xe chữa cháy phun bọt và khí nén
• 1.1.3.5. Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m
• 1.1.4. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng
• 1.1.4.1. Xe chữa cháy rừng đa năng. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng
• 1.1.4.2. Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng
• 1.1.5. Nghiên cứu sử dụng xe chữa cháy rừng đa năng
• 1.1.5.1. Kết quả khảo nghiệm các thông số cơ bản của xe CCR
• 1.1.5.2. Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng
• 1.1.5.3. Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe
• 1.1.6. Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng
• 1.1.6.1. Một số kết quả nghiên cứu về dao động của máy kéo và ghế ngồi người lái
• 1.1.6.2. Tình hình nghiên cứu về chống rung cho người điều khiển máy
• 1.2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.2.2.1. Các thông số kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng
• 1.2.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết
• 1.2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm
• 1.2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.2.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
• 1.2.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 2. DAO ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG KHI LÀM VIỆC TRÊN MẶT ĐẤT RỪNG
• 2.1. Xác định các đặc trưng của các nguồn kích động
• 2.2. Xác định hàm kích động động học từ mặt đất rừng
• 2.3. Xác định các đặc trưng kích động động lực
• 2.4. Dao động của xe chữa cháy rừng khi làm băng cản lửa
• 2.4.1. Lập mô hình tính toán dao động của xe CCR khi tạo băng cản lửa
• 2.4.1.1. Mô hình dao động của xe CCR đa năng
• 2.4.1.2. Lập phương trình vi phân dao động (PTVP) của xe CCR
• 2.4.2. Dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe
• 2.4.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến dao động của điểm đặt ghế ngồi
• 2.4.2.1.1. Các thông số đầu vào của mô hình dao động
• 2.4.2.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc di chuyển của xe
• 2.5. Kết luận chương 3
• 3. PHƯƠNG ÁN GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG
• 3.1. Cơ sở lý thuyết của vấn đề giảm rung cho người lái xe CCR
• 3.2. Phương án kết cấu ghế chống rung trên xe CCR
• 3.2.1. Các thông số của hệ treo ghế chống rung trên xe CCR
• 4. CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 4.1. Mục đích nghiên cứu
• 4.2. Đối tượng nghiên cứu
• 4.3. Điều kiện thực nghiệm
• 4.4. Dụng cụ và thiết bị đo
• 4.4.1. Thiết bị đo DMC plus
• 4.4.1.1. Sơ đồ nguyên lý DMC plus
• 4.4.1.2. Thiết bị đo lường DMC plus
• 4.4.2. Cảm biến đo gia tốc
• 4.4.2.1. Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm
• 4.5. Tổ chức tiến hành thực nghiệm
• 4.5.1. Chuẩn bị thí nghiệm và dụng cụ đo
• 4.5.2. Kết nối chạy thử
• 4.5.3. Gắn đầu đo vào trọng tâm ghế ngồi người lái của xe
• 4.5.4. Tổ chức thí nghiệm đo dao động của ghế ngồi người lái xe khi làm việc
• 4.5.4.1. Quá trình đo dao động
• 4.5.4.2. Người điều khiển thiết bị đo trong quá trình đo dao động
• 4.6. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
• 4.6.1. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ không làm việc với V = 5km/h
• 4.6.2. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ không làm việc với V = 10km/h
• 4.6.3. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ không làm việc với V = 20km/h
• 4.6.4. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 5km/h
• 4.6.5. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 10km/h
• 4.6.6. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 15km/h
• 4.6.7. So sánh kết quả nghiên cứu thực nghiệm với mô hình tính theo lý thuyết
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu dao động ghế ngồi lái xe chữa cháy rừng đa năng

Nghiên cứu dao động ghế ngồi lái xe chữa cháy rừng đa năng là một lĩnh vực quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả hoạt động của các phương tiện chữa cháy. Việc hiểu rõ về dao động ghế ngồi không chỉ giúp cải thiện sự thoải mái cho người lái mà còn đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến dao động và tìm kiếm giải pháp tối ưu hóa ghế ngồi.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu dao động ghế ngồi

Nghiên cứu dao động ghế ngồi giúp xác định mức độ ảnh hưởng của dao động đến sức khỏe người lái. Điều này đặc biệt quan trọng trong các tình huống làm việc căng thẳng như chữa cháy rừng.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến dao động ghế ngồi

Các yếu tố như tốc độ di chuyển, địa hình và thiết kế ghế ngồi đều có tác động lớn đến dao động. Việc phân tích các yếu tố này giúp đưa ra các giải pháp cải tiến hiệu quả.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu dao động ghế ngồi

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về dao động ghế ngồi, nhưng vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết. Các vấn đề như thiếu dữ liệu thực nghiệm và sự phức tạp trong việc mô phỏng dao động là những trở ngại lớn. Ngoài ra, việc áp dụng các công nghệ mới vào nghiên cứu cũng gặp nhiều khó khăn.

2.1. Thiếu dữ liệu thực nghiệm

Nhiều nghiên cứu hiện tại thiếu dữ liệu thực nghiệm đáng tin cậy, điều này làm giảm tính chính xác của các kết quả nghiên cứu.

2.2. Sự phức tạp trong mô phỏng dao động

Mô phỏng dao động ghế ngồi trong các điều kiện thực tế là một thách thức lớn. Các yếu tố như địa hình và tải trọng cần được xem xét kỹ lưỡng.

III. Phương pháp nghiên cứu dao động ghế ngồi hiệu quả

Để nghiên cứu dao động ghế ngồi, các phương pháp lý thuyết và thực nghiệm được áp dụng. Phương pháp lý thuyết giúp xây dựng mô hình dao động, trong khi phương pháp thực nghiệm cung cấp dữ liệu thực tế để kiểm chứng mô hình.

3.1. Phương pháp lý thuyết trong nghiên cứu

Phương pháp lý thuyết sử dụng các công thức toán học để mô phỏng dao động ghế ngồi. Điều này giúp dự đoán các tình huống khác nhau mà người lái có thể gặp phải.

3.2. Phương pháp thực nghiệm và thu thập dữ liệu

Phương pháp thực nghiệm bao gồm việc đo đạc dao động trong các điều kiện thực tế. Dữ liệu thu thập được sẽ được sử dụng để phân tích và cải tiến thiết kế ghế ngồi.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu dao động ghế ngồi

Kết quả nghiên cứu về dao động ghế ngồi có thể được áp dụng để cải tiến thiết kế ghế ngồi trên xe chữa cháy rừng đa năng. Việc này không chỉ nâng cao sự thoải mái mà còn đảm bảo an toàn cho người lái trong quá trình làm việc.

4.1. Cải tiến thiết kế ghế ngồi

Dựa trên kết quả nghiên cứu, các nhà thiết kế có thể cải tiến cấu trúc ghế ngồi để giảm thiểu dao động và tăng cường sự thoải mái cho người lái.

4.2. Đảm bảo an toàn cho người lái

Nghiên cứu cũng giúp xác định các tiêu chuẩn an toàn cho người lái, từ đó đưa ra các giải pháp bảo vệ sức khỏe và an toàn trong quá trình làm việc.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu dao động ghế ngồi

Nghiên cứu dao động ghế ngồi lái xe chữa cháy rừng đa năng là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp cải thiện thiết kế ghế ngồi mà còn nâng cao hiệu quả làm việc của xe chữa cháy. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến đáng kể trong công nghệ chữa cháy.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu này sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển công nghệ chữa cháy rừng, giúp nâng cao hiệu quả và an toàn cho người lái.

5.2. Hướng đi mới cho nghiên cứu

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc áp dụng công nghệ mới như cảm biến và trí tuệ nhân tạo để cải thiện khả năng phân tích và dự đoán dao động ghế ngồi.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Cháy rừng là thảm họa môi trường nghiêm trọng, đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái và gây thiệt hại kinh tế ước tính hàng trăm tỷ đồng mỗi năm tại Việt Nam. Để chủ động ứng phó, đề tài khoa học cấp nhà nước KC 07.13/06-10 đã nghiên cứu, chế tạo thành công mẫu xe chữa cháy rừng đa năng trên nền xe cơ sở việt dã Ural-4320 (công suất động cơ 180 mã lực, dung tích bồn chứa nước 5,1 m³ và tổng khối lượng chở đầy tải lên đến 17.230 kg). Khác với các phương tiện vận tải thông thường, xe chữa cháy rừng đa năng phải hoạt động liên tục trên địa hình đồi núi hiểm trở, mặt đất mấp mô phức tạp và chịu thêm các lực kích động lớn từ hệ thống công tác như đĩa cưa cắt cây bụi và dàn phay làm sạch cỏ rác.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là sự kết hợp giữa mấp mô mặt đất và tải trọng động của thiết bị chuyên dùng gây ra dao động mạnh cho toàn bộ thân xe, truyền trực tiếp lên người điều khiển qua vị trí ghế ngồi. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là xây dựng mô hình toán học động lực học dao động, xác định các đặc trưng biên độ và gia tốc dao động của điểm đặt ghế lái, từ đó đánh giá mức độ an toàn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5126-90. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trên các địa bàn rừng tự nhiên đặc thù với dải tốc độ làm việc từ 5 km/h đến 20 km/h. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình là cung cấp cơ sở tính toán chuẩn xác nhằm thiết kế cải tiến hệ thống giảm xóc ghế ngồi, giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh nghề nghiệp và bảo vệ sức khỏe người lái trong ca làm việc tiêu chuẩn 480 phút liên tục.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết dao động cơ học hiện đại và phương pháp cơ học giải tích để thiết lập phương trình vi phân chuyển động thông qua phương trình Lagrange loại 2. Hệ dao động của xe chữa cháy rừng khi tạo băng cản lửa được mô hình hóa thành một cơ hệ không gian phẳng gồm 5 khối lượng tập trung với 7 bậc tự do độc lập: dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm thân xe, dịch chuyển góc lắc dọc của thân xe, cùng các chuyển vị thẳng đứng của trục cầu trước, hai trục cầu sau và cụm cơ cấu phay cỏ rác phía sau.

Mô hình tính toán tích hợp hai nguồn kích động đồng thời. Nguồn kích động động học từ mấp mô mặt đất rừng được mô tả dưới dạng hàm điều hòa với biên độ mấp mô trung bình h0 = 0,3 m và bước sóng s0 = 0,8 m. Nguồn kích động động lực từ hệ thống phay cỏ rác phía sau (gồm 20 đĩa dao quay với vận tốc 1.000 vòng/phút, tạo lực va đập tiếp tuyến Fx = 558,9 N) được khai triển thành chuỗi Fourier tuần hoàn theo thời gian. Các khái niệm chính được sử dụng bao gồm gia tốc dao động thẳng đứng z'', gia tốc bình phương trung bình zc'', hệ số độ êm dịu K và dải tần số nguy hiểm đối với cơ thể người từ 6 Hz đến 11 Hz (dải gây cộng hưởng các cơ quan nội tạng) cùng dải 11 Hz đến 45 Hz (dải gây phân tán thị giác và ức chế thần kinh).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa tính toán mô phỏng lý thuyết và thực nghiệm hiện trường:

• Phương pháp phân tích lý thuyết: Toàn bộ hệ phương trình vi phân phi tuyến bậc hai mô tả dao động của xe và điểm đặt ghế lái (cách trọng tâm xe lgh = 0,75 m) được lập trình và giải bằng phần mềm Maple 10 kết hợp công cụ mô phỏng Matlab-Simulink. Lý do lựa chọn phương pháp này là khả năng giải quyết nhanh các hệ phương trình vi phân liên kết phức tạp với các ma trận khối lượng, độ cứng và hệ số cản biến thiên.
• Phương pháp thu thập dữ liệu và cỡ mẫu thực nghiệm: Thực nghiệm đo đạc được tiến hành trên mẫu xe chữa cháy rừng thực tế tại hiện trường. Phương pháp chọn mẫu là đo lường lặp lại theo 6 kịch bản vận hành độc lập: khảo sát ở 3 mức tốc độ (5 km/h, 10 km/h, 20 km/h) khi hệ thống cắt cỏ không hoạt động và 3 mức tốc độ (5 km/h, 10 km/h, 15 km/h) khi hệ thống cắt cỏ hoạt động hết công suất. Mỗi kịch bản ghi nhận hàng nghìn điểm dữ liệu gia tốc tức thời trong suốt chiều dài vệt di chuyển thực nghiệm.
• Phương pháp phân tích thực nghiệm: Sử dụng phương pháp đo đại lượng không điện bằng tín hiệu điện qua hệ thống đo động lực học đa kênh DMC Plus, đầu đo gia tốc điện cảm có độ nhạy cao gắn trực tiếp tại trọng tâm ghế ngồi, và xử lý dữ liệu số học trên phần mềm DMC Laplus. Lý do chọn hệ thống này là tính ổn định cao, khả năng khử nhiễu môi trường và ghi nhận chính xác phổ tần số dao động tức thời.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát mô phỏng và đo đạc thực nghiệm đã đem lại những phát hiện định lượng quan trọng:

1. Khi xe di chuyển không bật cơ cấu công tác, gia tốc dao động tại ghế ngồi tăng mạnh theo vận tốc. Tại tốc độ 5 km/h, biên độ gia tốc dao động thẳng đứng ghi nhận ở mức thấp; tuy nhiên khi tăng tốc lên 10 km/h và 20 km/h, biên độ gia tốc cực đại tăng vọt lần lượt 95% và 185%, gây ra hiện tượng rung lắc mạnh cho cabin.
2. Khi bật cơ cấu phay cỏ rác nặng 600 kg để tạo băng cản lửa, lực kích động tuần hoàn từ các lưỡi dao va đập vào nền đất làm gia tăng biên độ gia tốc tại điểm đặt ghế thêm 35% đến 45% so với khi chạy không tải ở cùng dải vận tốc 5 - 10 km/h.
3. Ở dải tốc độ làm việc hiệu quả của xe (8 - 10 km/h), phổ tần số dao động của ghế ngồi nguyên bản rơi vào khoảng 2,6 Hz đến 4,2 Hz với gia tốc vượt quá ngưỡng cho phép của rung động loại 1 theo tiêu chuẩn TCVN 5126-90 khi người lái làm việc trong thời gian 480 phút.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến rung động lớn tại vị trí người lái là do hệ thống treo cơ sở của xe Ural-4320 sử dụng cặp nhíp trước có độ cứng quy đổi 600.000 N/m và cặp nhíp sau có độ cứng 808.000 N/m. Cụm nhíp này được thiết kế để chịu tải trọng toàn bộ xe 17.230 kg trên đường dã chiến, nên khi di chuyển trên địa hình gồ ghề không bằng phẳng của nền đất rừng, phản lực truyền từ 3 cầu xe lên khung xe không được triệt tiêu hoàn toàn. Ngoài ra, việc cơ cấu phay đất và rác đặt lệch ở đuôi xe tạo ra mô men kích động uốn dọc lớn tác động ngược về trọng tâm thân xe (J0 = 56.212 kg.m²).

Dữ liệu dao động được minh chứng rõ nét khi so sánh giữa đường cong mô phỏng trên Matlab-Simulink và biểu đồ sóng gia tốc đo được từ thiết bị DMC Plus. Trên các đồ thị phổ gia tốc theo thời gian, dạng sóng thực nghiệm thể hiện độ trùng khớp cao với mô hình giải tích, sai số đỉnh gia tốc chỉ dao động dưới 10%. So sánh với các nghiên cứu trước đây trên máy kéo lâm nghiệp MTZ-50 hay máy kéo kéo rơ-moóc, mức độ kích động trên xe chữa cháy rừng đa năng có tính chất phức tạp hơn do sự tương tác đồng thời của cả nguồn kích động động học và động lực học. Kết quả này khẳng định hệ thống ghế ngồi nguyên bản chưa đủ khả năng bảo vệ người lái và bắt buộc phải có hệ thống treo ghế giảm chấn thứ cấp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, 4 giải pháp kỹ thuật và tổ chức được đề xuất cụ thể nhằm nâng cao độ êm dịu và đảm bảo an toàn lao động:

1. Thiết kế và lắp đặt hệ thống treo giảm chấn độc lập cho ghế lái: Chế tạo cụm ghế ngồi giảm rung mới sử dụng cơ cấu lò xo trụ kết hợp ống giảm chấn thủy lực hai chiều, bố trí tỉ số truyền tần số dao động ở mức 1,41 để tránh hiện tượng cộng hưởng. Mục tiêu kỹ thuật là giảm từ 65% đến 80% biên độ gia tốc truyền lên người lái. Tiến độ hoàn thiện mẫu thử nghiệm trong vòng 6 tháng do nhóm nghiên cứu cơ điện trường Đại học Lâm nghiệp phối hợp với nhà máy cơ khí Mekong thực hiện.
2. Quy định dải tốc độ vận hành chuẩn khi tạo băng cản lửa: Ban hành quy trình vận hành kỹ thuật giới hạn tốc độ xe tối đa từ 5 km/h đến 8 km/h trong lúc các cơ cấu cắt cây bụi và phay cỏ rác hoạt động đồng thời. Target metric là giữ gia tốc rung thẳng đứng tại ghế lái luôn dưới ngưỡng 0,5 m/s²; áp dụng ngay trong tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của Cục Kiểm lâm.
3. Hiệu chỉnh áp suất lốp xe linh hoạt theo địa hình: Tận dụng hệ thống tự động điều chỉnh áp suất lốp 14.00-20 của xe Ural-4320 để giảm độ cứng đàn hồi của bánh xe từ 1.060.000 N/m xuống mức thấp hơn khi di chuyển trên nền đất xốp. Giải pháp này giúp triệt tiêu ngay 15% - 20% năng lượng kích động từ mấp mô mặt đất rừng, triển khai trong các đợt tập huấn lái xe chữa cháy hàng năm.
4. Bổ sung đệm liên kết đàn hồi cho cụm cơ cấu phay cỏ rác: Lắp đặt các bạc lót cao su giảm chấn có hệ số cản k4 = 2.800 N.s/m tại các khớp nối xi lanh thủy lực nâng hạ dàn phay sau xe, nhằm cách ly lực va đập Fx = 558,9 N với khung gầm chính. Thời gian thực hiện cải tiến trong 9 tháng trước khi sản xuất hàng loạt.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư thiết kế ô tô chuyên dụng và máy lâm nghiệp: Tiếp cận phương pháp thiết lập phương trình vi phân mô hình cơ hệ 7 bậc tự do, công thức tính toán lực kích động phay cắt và các thông số tối ưu hóa hệ treo giảm chấn cho phương tiện việt dã hạng nặng.
• Cán bộ quản lý kỹ thuật tại Cục Kiểm lâm và các Chi cục Kiểm lâm địa phương: Nắm bắt chính xác các giới hạn tốc độ và điều kiện vận hành an toàn của xe chữa cháy rừng đa năng KC 07.13/06-10, phục vụ việc xây dựng quy chế bảo hộ lao động và bảo dưỡng phương tiện.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Cơ giới hóa: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chất lượng cao về phương pháp kết hợp phần mềm Maple, Matlab-Simulink với thiết bị đo điện tử DMC Plus trong nghiên cứu động lực học máy.
• Các doanh nghiệp sản xuất, đóng mới xe cứu hỏa và máy công trình: Khai thác các thông số nhân trắc học và hệ thống treo ghế giảm xóc phù hợp với thể trạng của người lao động Việt Nam để ứng dụng thương mại hóa sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần nghiên cứu dao động riêng cho ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng?
Xe chữa cháy rừng đa năng có trọng lượng lớn (17.230 kg), hệ thống treo nguyên bản rất cứng và làm việc trên địa hình rừng gồ ghề. Rung động thẳng đứng tác động liên tục vượt mức cho phép sẽ gây chấn thương cột sống, suy giảm thị lực và giảm khả năng xử lý tình huống khẩn cấp của người lái.

2. Nguồn kích động chính nào gây ra dao động lớn nhất cho xe khi làm việc?
Nghiên cứu chỉ ra hai nguồn kích động chính: kích động động học từ độ mấp mô mặt đất rừng (biên độ h0 = 0,3 m, bước sóng s0 = 0,8 m) tác động qua 3 cầu chủ động và kích động động lực từ lực va đập tuần hoàn của 20 lưỡi dao phay cỏ rác (lực cắt Fx = 558,9 N).

3. Mô hình mô phỏng lý thuyết trong luận văn có độ tin cậy như thế nào?
Mô hình lý thuyết 7 bậc tự do lập qua phương trình Lagrange loại 2 được đối chứng trực tiếp với kết quả đo thực nghiệm hiện trường bằng thiết bị DMC Plus. Dạng sóng và các giá trị đỉnh gia tốc giữa hai phương pháp có sự trùng khớp cao với sai số dưới 10%.

4. Dải tần số dao động nào nguy hiểm nhất đối với cơ thể người điều khiển?
Theo y học lao động và cơ sở động lực học, dải tần số từ 6 Hz đến 11 Hz gây cộng hưởng nguy hiểm cho các tạng trong ổ bụng, trong khi dải tần số từ 11 Hz đến 45 Hz gây phân tán chức năng điều khiển thần kinh và giảm thị lực.

5. Ghế ngồi giảm chấn đề xuất giúp cải thiện điều kiện làm việc ra sao?
Ghế giảm chấn độc lập với hệ lò xo trụ và giảm chấn thủy lực giúp hấp thụ và triệt tiêu năng lượng rung lắc, giảm từ 65% đến 80% biên độ gia tốc truyền lên người lái, đảm bảo các chỉ số êm dịu nằm trong giới hạn an toàn của tiêu chuẩn TCVN 5126-90.

Kết luận

• Xây dựng thành công mô hình động lực học dao động 5 khối lượng với 7 bậc tự do, phản ánh đầy đủ tác động đồng thời của mấp mô mặt đất rừng và xung lực từ cụm phay cỏ rác lên xe chữa cháy rừng đa năng.
• Xác định chính xác các quy luật biến thiên gia tốc dao động tại điểm đặt ghế lái theo dải vận tốc từ 5 km/h đến 20 km/h cả về mặt giải tích số học lẫn thực nghiệm hiện trường.
• Đánh giá định lượng mức độ vượt chuẩn an toàn rung động loại 1 theo TCVN 5126-90 của ghế lái nguyên bản khi xe tạo băng cản lửa trong ca làm việc 480 phút.
• Đề xuất hoàn chỉnh phương án kết cấu hệ thống treo giảm chấn cho ghế ngồi người lái cùng các thông số độ cứng và hệ số cản tối ưu, nâng cao hiệu quả triệt tiêu rung động lên đến 80%.
• Mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo về việc tối ưu hóa tự động hóa hệ thống điều khiển vị trí công tác và chuyển giao công nghệ sản xuất ghế chống rung hàng loạt cho các phương tiện cơ giới hóa nông lâm nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng 1. Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới Theo tài liệu thống kê về phương pháp chữa cháy rừng thì hiện nay các nước trên thế giới đang sử dụng một số công nghệ chữa cháy rừng như sau [38]: Công nghệ chữa cháy rừng trực tiếp: là phương pháp bố trí đội hình chữa cháy trực tiếp đối đầu, bao vây ngọn lửa và dùng dụng cụ đập lửa liên tục. Phương pháp này chỉ được sử dụng khi đám cháy có ngọn lửa thấp, cường độ cháy nhỏ.

Công nghệ chữa cháy rừng song song: là phương pháp bố trí đội hình chữa cháy đứng về phía trước (đầu hướng gió) để thực hiện biện pháp phát dọn băng trắng ngăn cản lửa. Phương pháp này sử dụng trong điều kiện khi đám cháy có ngọn lửa cháy với cường độ vừa phải. Công nghệ chữa cháy rừng gián tiếp (hay công nghệ đốt chặn): là phương pháp dùng lửa đốt ngay từ phía trước đầu hướng gió của đám cháy để hai ngọn lửa tiến giáp lại với nhau và tự tắt (do cháy hết vật liệu cháy). Sử dụng phương pháp này khi đám cháy có cường độ dữ dội, sức nóng lan tỏa trên phạm vi rộng, con người khó tiếp cận với đám cháy.

Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới Cháy rừng là một hiểm họa rất lớn đối với bất kỳ quốc gia nào trên thế giới bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người và môi trường xung quanh. Do đó rất nhiều nước trên thế giới quan tâm, chú trọng đầu tư phát triển, nghiên cứu thiết kế ra các loại máy, phương tiện chữa cháy rừng, đồng thời ứng dụng, cải tiến các kỹ thuật và công nghệ phòng cháy, chữa cháy rừng để hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Ở một số nước phát triển như Mỹ, Canada, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản… sử dụng thiết bị chữa cháy chủ yếu là máy bay phun nước và hoá chất để dập lửa. Ngoài ra còn sử dụng cả xe ô tô mang theo nước và hoá chất để chữa cháy.

Các LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 công trình nghiên cứu về thiết bị này tương đối hiện đại và chúng đã được sử dụng rộng dãi và hiệu quả trong thực tế chữa cháy rừng ở các nước phát triển.1: Máy bay phun hoá chất chữa cháy rừng Trong những năm qua hình ảnh về chiếc máy bay cứu hoả lớn nhất thế giới Evergreen Supertanker của Mỹ đã thực hiện nhiệm vụ chữa cháy rừng đã trở lên quen thuộc ở một số nước. Evergreen Supertanker chính là máy bay chở khách Boeing 747 – 200 được cải tiến thành máy bay chữa cháy. Dung tích bình chứa nước của nó lên tới 95. Evergreen Supertanker được chế tạo sau vụ cháy rừng khủng khiếp ở Mỹ năm 2002, khi hai chiếc máy bay khác tham gia chữa cháy rừng bị nổ tung.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 Ở những nơi gần nguồn nước như sông, suối, ao, hồ… người ta đã sử dụng máy bơm nước để chữa cháy rừng.

Thiết bị chuyên dùng hình 1.3 là các tháp nước được sử dụng để dập tắt các đám cháy rừng. Thiết bị này có ưu điểm là hiệu quả dập lửa lớn, chữa được loại cháy trên tán cây. Nhược điểm của loại thiết bị này là tính di động không cao, phụ thuộc vào nguồn nước, đối với khu rừng cách xa nguồn nước khoảng 3km thì thiết bị này không sử dụng được. Loại máy này phù hợp với chữa cháy ở rừng ngập nước.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước Tại Trung Quốc vừa chế tạo thành công xe chữa cháy có khả năng phun bốn tấn nước mỗi phút, phạm vi tối đa dập tắt ngọn lửa là 120m (gần 400feet), hình 1.

Xe này có khả năng cơ động trong phạm vị lớn, nhưng cũng chỉ phát huy được hiệu quả ở những địa bàn có nguồn nước.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam Hiện nay ở Việt Nam sử dụng thiết bị chữa cháy rừng còn rất thô sơ và cũng không có lực lượng chuyên trách chữa cháy rừng. Lực lượng kiểm lâm vừa làm công việc bảo vệ rừng, vừa làm công việc phòng và chống cháy rừng. Do đó khi có cháy rừng các cơ quan chức năng mới huy động nhân lực tại chỗ để chữa cháy, nên hiệu quả còn rất hạn chế.

Phương pháp chữa cháy rừng ở nước ta còn đơn giản, thủ công như dùng cành cây, vỉ dập lửa, cào quốc… để dập lửa như hình 1. Đây là những công cụ dập lửa đơn giản dẻ tiền, phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp mà các phương tiện khác không tiếp cận được. Phương pháp này chỉ phù hợp với những đám cháy nhỏ, mới bắt đầu cháy. Nhưng tốn nhiều công lao động, năng xuất thấp, không chữa cháy được đám cháy lớn.5: Dùng cành cây để dập lửa Một số đơn vị quản lý rừng đang sử dụng bình bơm nước đeo vai, máy thổi gió công suất lớn, máy bơm nước khiêng tay để chữa cháy.

Hiệu quả khi sử dụng phương tiện này có cao hơn phương tiện chữa cháy bằng thủ công, nhưng cũng không có khả năng dập được các đám cháy lớn. Giá thành các phương tiện này còn cao do phải nhập khẩu. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng Thiết bị tạo băng cách ly: Trong chữa cháy rừng, phương pháp tạo băng trắng để khoanh vùng, cô lập đám cháy cũng thường xuyên được áp dụng đối với những đám cháy rừng lớn, cháy trên tán cây, cháy ngầm dưới mặt đất. Các thiết bị tạo băng trắng hiện nay ở Việt Nam chủ yếu là dùng cưa xăng, máy phát quang, cào cuốc,.

Sử dụng công trình phục vụ phòng chống cháy rừng: kênh nước, kênh cạn, băng trắng, băng xanh, hồ chứa nước giữ ẩm đất rừng… Xe chuyên dụng chữa cháy: Mặc dù đã có khá nhiều loại xe chữa cháy trên thị trường đã được đưa vào thử nghiệm hay sử dụng như: xe thang chữa cháy do Mỹ sản xuất (hình 1.7), xe chữa cháy công nghệ phun bọt khí nén (CAFS) do hãng Morita (Nhật Bản) sản xuất, xe chữa cháy Dol với nhiều thế hệ khác nhau đã xuất hiện tại Việt Nam (hình 1. Các loại xe chữa cháy này chủ yếu là xe nhập khẩu giá thành rất cao. Nhìn chung, chúng ta chưa sản xuất ra được các loại xe hay các phương tiện phục vụ công tác chữa cháy. Gần đây nhất, kĩ sư Trần Thành Đạt và cử nhân Huỳnh Hữu Phước đã chế tạo xe chữa cháy tí hon SAMCO Tina-m để chữa cháy trong các hẻm và các ngõ ngách nhỏ ở khu dân cư (hình 1.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.7: Xe thang chữa cháy Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m Trong năm 2009 tiến sỹ Phạm Đắc Thống đã nghiên cứu, chế tạo ra hỗn hợp chữa cháy có tên là ĐT-HP. Hỗn hợp chữa cháy đa năng ĐT-HP được sản xuất ở dạng dung dịch 5% của hỗn hợp hai muối Natriclorua và Natri Laurylsulfat. Khi sử dụng chỉ việc pha thêm nước để thành dung dịch nồng độ 0,5%. Đối với vật dạng rắn, chỉ cần dùng đầu lăng phun dung dịch đủ thấm ướt bề mặt vật cháy; với vật cháy dạng lỏng như xăng dầu hay chất kỵ nước thì dùng đầu lăng tạo bọt hòa không LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 khí phun lên bề mặt chất cháy, đám cháy sẽ bị dập tắt ngay.

Đặc biệt, hỗn hợp ĐT- HP còn tạo một màn ngăn cách chất cháy với không khí nên không bị bắt cháy trở lại, mặc dù chất cháy vẫn còn (dù châm lửa đốt cũng không cháy). Hỗn hợp chữa cháy đa năng ĐT-HP không gây hư hại tài sản, hàng hóa, ít ăn mòn kim loại. Hỗn hợp này được sử dụng với hiệu quả cao cho mọi phương tiện chữa cháy như ô tô, rơ móoc chữa cháy, trạm chữa cháy cố định của khách sạn, kho xăng dầu, tầu thủy… Đặc biệt, hỗn hợp rất thích hợp để chữa cháy rừng vì giải quyết được tình trạng thiếu nước khi chữa cháy và dập tắt nhanh đám cháy mà không bị bùng cháy trở lại. Qua đó ta có thể thấy tại Việt Nam chưa có xe chữa cháy rừng chuyên dụng, một xe chữa cháy có thể hoạt động ở những địa hình phức tạp, có độ dốc lớn, có thể chữa cháy rừng ở những nơi xa nguồn nước.

Tất cả các loại xe chữa cháy rừng nói chung và xe chữa cháy thông thường của Việt Nam hiện nay hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn nước và hoá chất. Trong khi đó các đám cháy thì có thể cháy ở bất cứ nơi nào có thể gần hoặc xa nguồn chất chữa cháy. Cũng có một số cải tiến từ những xe U-óat, Isuzu… bằng cách đặt thêm téc nước, bơm nước. Những xe cải tiến này có số lượng rất ít, không đáp ứng được nhu cầu chữa cháy rừng ở nước ta.

Chúng ta cần thiết bị chữa cháy đa dụng đáp ứng được các yếu tố hiện đại, gọn nhẹ dễ di chuyển, hiệu xuất cao có thể sản xuất trong nước, nguồn chữa cháy đa dạng, tại chỗ… Xuất phát từ những yếu tố đó đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 do trường đại học Lâm Nghiệp chủ trì đã thiết kế chế tạo thành công xe chữa cháy rừng đa năng, sử dụng nhiều nguồn vật liệu chữa cháy. Do mới được thiết kế chế tạo thành mẫu xe mới, nên nó cần được nghiên cứu sâu sắc hơn nữa về động lực học, làm cơ sở cho việc cải tiến và hoàn thiện trước khi được chế tạo hang loạt để cung cấp cho các cơ sở chữa cháy rừng. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng - Xe chữa cháy rừng đa năng (hình 1.10) do đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 thiết kế chế tạo với ba chức năng chủ yếu là: - Tạo băng cản lửa, cách ly đám cháy theo công nghệ cô lập các đám cháy để chúng không lan truyền tới những khu rừng chưa bị cháy;. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 - Dập lửa các đám cháy bằng nguyên liệu tại chỗ là đất và không khí theo công nghệ tách ngọn lửa khỏi vật liệu cháy bằng sức gió và ngăn không khí tiếp xúc với vật cháy bằng mùn đất.

- Dập tắt hoàn toàn đám cháy bằng nước theo nguyên tắc làm giảm nhiệt độ tại nguồn gây cháy.10: Xe chữa cháy rừng đa năng 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng a.