CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Hình thức và thiết bị vận xuất gỗ Vận xuất gỗ là quá trình di chuyển cây gỗ từ nơi chặt hạ về kho gỗ I hoặc bãi gỗ tập trung, từ đó cây gỗ được vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Vận xuất gỗ là công việc rất nặng nhọc, nguy hiểm và ảnh hưởng lớn đến môi trường rừng. Trong tất cả các khâu của quá trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ vai trò hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng lớn đến năng suất, giá thành và chi phí trong khai thác.
Để giảm giá thành, tăng năng suất lao động, đồng thời vẫn đảm bảo được các yêu cầu về môi trường thì việc chọn một hình thức vận xuất hợp lý là hết sức quan trọng. Trong công nghệ vận xuất gỗ thường được sử dụng các loại hình như: Vận xuất bằng xúc vật, vận xuất bằng máng lao, vận xuất bằng máy kéo, vận xuất bằng đường cáp, vận xuất bằng đường thuỷ… Trong các hình thức vận xuất nêu trên thì hình thức vận xuất bằng máy kéo là phổ biến hơn cả. Máy kéo dùng trong vận xuất gỗ được chia làm 2 loại: Máy kéo bánh xích và máy kéo bánh hơi. Trong máy kéo bánh hơi lại chia làm 2 loại: Máy kéo bánh hơi chuyên dùng và máy kéo bánh hơi nông nghiệp có lắp thêm các thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ và vận chuyển gỗ.
Việc sử dụng máy kéo bánh hơi chuyên dùng trong vận xuất gỗ cho năng suất rất cao và giảm nhiều chi phí vì máy kéo chuyên dùng có công suất lớn, tính ổn định và khả năng kéo bám cao, kết cấu phù hợp, làm việc linh hoạt. Tuy nhiên, loại máy kéo này thường có giá thành cao và chỉ phù hợp với qui mô sản xuất lớn, trữ lượng khu khai thác nhiều, kích thước sản phẩm gỗ lớn. Hiện nay, trên thế giới một số nước có ngành sản xuất lâm nghiệp phát 4 triển họ đã chế tạo và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo chuyên dùng có công suất lớn. Các máy kéo dùng trong vận xuất gỗ rất đa dạng song có thể chia làm 2 nhóm: Máy kéo bánh xích và máy kéo bánh bơm.
Các máy kéo bánh bơm có ưu điểm nội trội hơn so với máy kéo bánh xích cùng cỡ vì: Chúng có khối lượng nhỏ, tốc độ làm việc lớn hơn, chi phí nhiên liệu cho 1m3 gỗ vận xuất ít hơn và năng suất cao hơn. Mặt khác, máy kéo bánh bơm ít phá hại cây con, đất rừng. Do những ưu điểm như vậy mà máy kéo bánh bơm được sử dụng ngày càng rộng rãi so với máy kéo bánh xích. Bên cạnh loại máy kéo chuyên dùng, các nước còn sử dụng loại máy kéo bánh bơm nông nghiệp được trang bị các thiết bị chuyên dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ và phục vụ cho các khâu trồng rừng.
Việc sử dụng máy kéo nông nghiệp trong khai thác rừng làm tăng hiệu quả sử dụng máy và góp phần giải quyết công ăn, việc làm, tăng thu nhập cho người lao động [40]. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy kéo vận xuất gỗ trên thế giới Vào những năm 1950 Tiệp Khắc (cũ) đã đưa vào sử dụng loại máy kéo bánh hơi LKT - 80, máy được trang bị tời, thuỷ lực có thể gom gỗ từ xa và vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết, đây là loại máy kéo khung gập 4 bánh chủ động [22], [27]. Ở Phần Lan, việc sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ được bắt đầu từ những năm 1950 và cho thấy: Năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Vì vậy sử dụng loại máy kéo này để vận xuất, vận chuyển gỗ tại các nước này được tăng nhanh.
5 Từ 1957, Liên Xô (cũ) đã sử dụng các loại máy kéo bánh hơi TT - 1, T - 210, K210, K703, T - 127 để vận xuất, vận chuyển gỗ và cho thấy có thể sử dụng máy kéo bánh hơi vận chuyển gỗ từ nơi chặt hạ ra bãi 2, giảm bớt được khâu trung gian trong dây truyền khai thác và vận xuất [22], [27]. Việc sử dụng máy kéo nông nghiệp bánh hơi để vận xuất gỗ được nhiều nước như: Thuỵ Điển, Na Uy, Italia, Australia, Newzealand… áp dụng rộng rãi, nhất là trong trang trại quy mô vừa và nhỏ. Ở Canada từ năm 1963 đã sử dụng máy kéo Timberjack 201 để vận xuất gỗ trên địa hình dốc tương đối lớn rất phù hợp [22], [27]. Trong khi máy kéo nông nghiệp được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong lâm nghiệp ở các nước công nghiệp phát triển thì hầu hết các nước đang phát triển lĩnh vực này còn hiểu biết rất ít.
Để khuyến cáo và đẩy mạnh việc sử dụng máy kéo nông nghiệp trong hoạt động sản xuất lâm nghiệp ở các nước đang phát triển, tổ chức FAO đã thực hiện hàng loạt các nghiên cứu, chuyên đề ở các vùng khác nhau trên thế giới về lĩnh vực sử dụng máy kéo nông nghiệp trong khai thác gỗ rừng trồng. Năm 1986 tại Tanzania tổ chức FAO đã triển khai nghiên cứu và sử dụng máy kéo bánh hơi Valmet có công suất 50 Kw trong vận xuất gỗ, khẳng định máy kéo nông nghiệp có thể làm việc tốt trên địa hình rừng trồng tương đối bằng phẳng [43]. Cùng năm 1986 tại Ethiopia, tổ chức FAO đã triển khai nghiên cứu, sử dụng máy kéo bánh hơi Volvo vận xuất gỗ rừng trồng, khẳng định máy kéo nông nghiệp có trang bị tời, rơmoóc cũng phù hợp và mang lại hiệu quả kinh tế cao [33]. Năm 1988 tại Zimbabwe tổ chức FAO cũng đã nghiên cứu sử dụng máy kéo nông nghiệp Valmet vận xuất gỗ kết hợp chế biến gỗ tại cửa rừng 6 cho thấy máy kéo nông nghiệp ngoài vận xuất gỗ, máy có thể làm nguồn động lực cho các máy cưa tại những nơi chưa có nguồn năng lượng điện [44].
Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy kéo vận xuất gỗ ở nước ta Đối với nước ta, từ những năm 1960 đã nhập và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo của nước ngoài phục vụ vào khâu vận xuất gỗ TDT 40, TDT 55, DT 75. Sau năm 1970 nhập và đưa vào sử dụng máy kéo TT 4, LKT 80, LKT 120. Các loại máy này đã phù hợp với đặc điểm khai thác rừng tự nhiên với quy mô sản xuất lúc bấy giờ. Vào những năm 1980 máy kéo bánh hơi Volvo của Thuỵ Điển được nhập vào nước ta để phục vụ cho các khâu bốc dỡ và vận chuyển gỗ rừng trồng ở các khu nguyên liệu giấy, do không có thiết bị tời cáp để gom gỗ nên máy chỉ sử dụng trong công tác bốc dỡ, vận chuyển là chính.
Để khai thác gỗ rừng tự nhiên và khai thác gỗ rừng trồng ở một số vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ, chúng ta đã nhập khẩu và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo, trong đó có cả những máy kéo nông nghiệp. Để phù hợp với điều kiện khai thác lâm nghiệp, các máy kéo này đã và đang được nghiên cứu, thiết kế cải tiến. Tuy nhiên, việc nghiên cứu đưa máy kéo nông nghiệp bánh hơi vào sản xuất lâm nghiệp chưa nhiều. Năm 1963 tập thể cán bộ Phòng cơ giới lâm trường Bắc Yên và Viện Công nghiệp rừng, đã nghiên cứu chế tạo tời 2 trống lắp trên máy kéo Krabat để vận xuất gỗ.
Năm 1972 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và tập thể cán bộ giảng dạy Trường đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ. 7 Năm 1985 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và các đồng nghiệp ở Viện khoa học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo tời 1 trống dẫn động từ trục thu công suất và rơ moóc 1 trục lắp sau máy kéo Zeto để bốc gỗ và vận xuất gỗ theo kiểu xe REO [11]. Năm 1994 PGS - TS Nguyễn Nhật Chiêu và một số cán bộ giảng dạy Trường đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công đề tài KN 03 - 04: “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm, sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy gỗ nhỏ rừng trồng” [40]. Năm 1997 nhóm cán bộ giảng dạy Bộ môn máy Lâm nghiệp, Trường đại học Lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng: Tời cơ khí 1 trống và cần treo gỗ hình chữ A lắp cho máy kéo DFH - 180 để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng.
Tác giả Nguyễn Văn An trong công trình [1] đã nghiên cứu về ảnh hưởng của độ mấp mô mặt đất và tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước của máy kéo DFH - 180 khi vận xuất gỗ rừng trồng. Tác giả Phạm Minh Đức trong công trình [16] đã nghiên cứu về khả năng kéo, bám của máy kéo DFH - 180 khi sử dụng rơmoóc một trục để vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng. Tác giả Nguyễn Tiến Đạt trong công trình nghiên cứu [14] đã xây dựng mô hình và tính toán dao động của máy kéo công suất nhỏ khi vận xuất gỗ theo công nghệ vận xuất gỗ dài. Các nghiên cứu chủ yếu đi vào 2 hướng: - Nghiên cứu cải tiến, chế tạo lắp đặt thêm một số thiết bị nhằm nâng cao khả năng làm việc của máy kéo.
8 - Nghiên cứu về ổn định của liên hợp máy trong điều kiện làm việc mới nhằm xác lập chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy. Tình hình nghiên cứu về dao động của máy kéo và ghế ngồi lái Các máy kéo sử dụng trong sản xuất lâm nghiệp thường làm việc trong điều kiện không có đường hoặc trên các tuyến đường lâm nghiệp có độ mấp mô mặt đường lớn, nghĩa là hoạt động trong điều kiện không thuận lợi xét về mặt dao động. Do vậy ảnh hưởng xấu đến những chỉ tiêu sử dụng quan trọng của liên hợp máy như: Độ êm dịu, độ ổn định, độ bền lâu, sức khoẻ của người lái. Vì vậy nghiên cứu dao động của máy kéo là vấn đề cần thiết có ý nghĩa trong thực tế sử dụng máy, thiết kế chế tạo, cải tiến liên hợp máy, đảm bảo điều kiện về an toàn lao động cho người và thiết bị.
Trong công trình [45] khi nghiên cứu tải trọng kích động lên người lái máy kéo lâm nghiệp có cần bốc tác giả đã sử dụng mô hình toán học để nghiên cứu động lực học hệ: Máy lâm nghiệp - đối tượng lao động để xác định kích động lên người điều khiển. Mô hình được nghiên cứu theo phương pháp hệ nhiều khối lượng (môi trường - con người - máy - đối tượng lao động), mô hình được chia ra 2 hệ con: Máy - gỗ và hệ một khối lượng là người lái.