Nghiên cứu dao động của máy kéo MTZ-82 với thiết bị chuyên dụng trong vận xuất gỗ

Luận văn thạc sĩ phân tích hay nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo mtz 82 với thiết bị chuyên dùng khi vận xuất gỗ bằng, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Hải Quân
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Nhật Chiêu
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị Cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo MTZ – 82 với thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo nửa lết
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng
• 1.1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng trên thế giới
• 1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ ở Việt Nam
• 1.2. Tổng quan về dao động của máy kéo bánh hơi
• 1.2.1. Các công trình nghiên cứu dao động máy kéo bánh hơi trên thế giới
• 1.2.2. Các công trình nghiên cứu dao động máy kéo bánh hơi ở Việt Nam

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu dao động máy kéo MTZ 82 trong vận xuất gỗ

Nghiên cứu dao động của máy kéo MTZ-82 là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ khai thác gỗ. Máy kéo này được sử dụng rộng rãi trong vận xuất gỗ, đặc biệt là trong các khu rừng trồng. Việc hiểu rõ về dao động của máy kéo không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo an toàn cho người lái. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các yếu tố ảnh hưởng đến dao động của máy kéo MTZ-82 trong quá trình vận xuất gỗ.

1.1. Tầm quan trọng của máy kéo MTZ 82 trong vận xuất gỗ

Máy kéo MTZ-82 có công suất lớn, phù hợp cho việc vận chuyển gỗ từ nơi chặt hạ đến bến bãi. Sự kết hợp giữa máy kéo và thiết bị chuyên dụng giúp nâng cao năng suất và giảm thiểu sức lao động cho người sử dụng.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến dao động của máy kéo

Dao động của máy kéo MTZ-82 chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như địa hình, tải trọng, và tốc độ di chuyển. Những yếu tố này cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để tối ưu hóa hiệu suất làm việc của máy kéo.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu dao động máy kéo MTZ 82

Mặc dù máy kéo MTZ-82 đã được sử dụng phổ biến, nhưng vẫn còn nhiều thách thức trong việc nghiên cứu dao động của nó. Các vấn đề như địa hình không bằng phẳng và tải trọng thay đổi có thể gây ra dao động lớn, ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn. Việc nghiên cứu các vấn đề này là cần thiết để cải thiện thiết kế và sử dụng máy kéo hiệu quả hơn.

2.1. Địa hình và ảnh hưởng đến dao động

Địa hình gồ ghề và không bằng phẳng là một trong những nguyên nhân chính gây ra dao động lớn cho máy kéo MTZ-82. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn đến sức khỏe của người lái.

2.2. Tải trọng và sự thay đổi lực kéo

Tải trọng thay đổi trong quá trình vận xuất gỗ có thể gây ra dao động không mong muốn. Việc nghiên cứu và điều chỉnh tải trọng là cần thiết để đảm bảo sự ổn định của máy kéo.

III. Phương pháp nghiên cứu dao động máy kéo MTZ 82

Để nghiên cứu dao động của máy kéo MTZ-82, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Việc xây dựng mô hình dao động và giải hệ phương trình vi phân sẽ giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến dao động. Các phương pháp này sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết vững chắc cho việc cải tiến thiết kế máy kéo.

3.1. Xây dựng mô hình dao động

Mô hình dao động của máy kéo MTZ-82 sẽ được xây dựng dựa trên các yếu tố như tải trọng, tốc độ và địa hình. Mô hình này sẽ giúp dự đoán các dao động xảy ra trong quá trình vận xuất gỗ.

3.2. Giải hệ phương trình vi phân

Giải hệ phương trình vi phân sẽ cho phép phân tích các dao động của máy kéo trong các điều kiện làm việc khác nhau. Phương pháp này sẽ giúp tối ưu hóa thiết kế và cải thiện hiệu suất làm việc của máy kéo.

IV. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu dao động máy kéo MTZ 82

Kết quả nghiên cứu về dao động của máy kéo MTZ-82 có thể được ứng dụng trong thực tiễn để cải thiện hiệu suất vận xuất gỗ. Việc áp dụng các thiết bị chuyên dụng và điều chỉnh thiết kế máy kéo sẽ giúp nâng cao năng suất và giảm thiểu rủi ro cho người lái. Những ứng dụng này sẽ góp phần quan trọng vào việc phát triển ngành lâm nghiệp tại Việt Nam.

4.1. Cải tiến thiết kế máy kéo

Dựa trên kết quả nghiên cứu, thiết kế máy kéo MTZ-82 có thể được cải tiến để giảm thiểu dao động và nâng cao hiệu suất làm việc. Việc này sẽ giúp máy kéo hoạt động ổn định hơn trong các điều kiện địa hình khác nhau.

4.2. Tăng cường an toàn cho người lái

Nghiên cứu dao động cũng giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe của người lái. Việc cải thiện thiết kế ghế ngồi và hệ thống giảm xóc sẽ giúp tăng cường an toàn cho người lái trong quá trình vận xuất gỗ.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu dao động máy kéo MTZ 82

Nghiên cứu dao động của máy kéo MTZ-82 là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ khai thác gỗ. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo an toàn cho người lái. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả sử dụng máy kéo trong ngành lâm nghiệp.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới và cải tiến thiết kế máy kéo để nâng cao hiệu suất và an toàn. Điều này sẽ góp phần quan trọng vào sự phát triển bền vững của ngành lâm nghiệp.

5.2. Hướng đi tương lai cho ngành lâm nghiệp

Ngành lâm nghiệp cần áp dụng các công nghệ tiên tiến để nâng cao hiệu quả khai thác gỗ. Việc nghiên cứu và ứng dụng máy kéo MTZ-82 trong vận xuất gỗ sẽ là một bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa ngành lâm nghiệp tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác và vận chuyển gỗ rừng trồng đóng vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng nguyên liệu lâm sản tại Việt Nam, đặc biệt là vùng nguyên liệu giấy và gỗ trụ mỏ Đông Bắc. Trong công nghệ khai thác gỗ, khâu vận xuất từ nơi chặt hạ ra bãi tập kết chiếm tới 40% đến 50% tổng chi phí sản xuất và đòi hỏi tiêu hao nhiều sức lao động nặng nhọc. Để giải quyết bài toán này, việc tận dụng máy kéo nông nghiệp bánh hơi MTZ-82 công suất 80 mã lực, tự trọng 3.450 kg kết hợp thiết bị chuyên dùng tời cáp và cần chữ A để kéo nửa lết bó gỗ là một giải pháp cơ giới hóa linh hoạt, tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu so với các dòng máy chuyên dùng đắt tiền nhập khẩu từ Bắc Âu.

Tuy nhiên, điều kiện đường vận xuất lâm nghiệp vùng trung du miền núi có địa hình rất phức tạp, độ mấp mô mặt đường dao động từ 30 mm đến 200 mm với độ dốc tự nhiên dưới 20 độ. Khi di chuyển, liên hợp máy kéo MTZ-82 kéo theo bó gỗ có khối lượng khoảng 502,4 kg chịu tác động kích động mạnh từ nền đất gồ ghề, làm phát sinh các dao động thẳng đứng và lắc dọc với tần số 160 đến 240 dao động/phút. Các rung động này làm giảm khả năng bám của cầu trước, gây mỏi kết cấu cơ khí và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cột sống của người vận hành.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là xây dựng mô hình toán học động lực học trong mặt phẳng thẳng đứng dọc, thiết lập hệ phương trình vi phân dao động của liên hợp máy kéo MTZ-82 gắn thiết bị tời cáp cần chữ A khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết. Nghiên cứu xác định các thông số dao động đặc trưng, đánh giá mức độ êm dịu chuyển động và xác lập chế độ vận hành tối ưu nhằm nâng cao năng suất gom gỗ ở cự ly tới 90 m, đồng thời giảm thiểu rung động có hại cho người lái.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết động lực học ô tô máy kéo hiện đại và phương pháp cơ học giải tích để khảo sát dao động phẳng của cơ hệ nhiều vật thể. Trong hệ thống lý thuyết này, cơ hệ liên hợp máy kéo MTZ-82 và bó gỗ được mô hình hóa thành hệ gồm hai vật thể rắn nối ghép qua liên kết bản lề tại điểm treo tời cáp, chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc đi qua trọng tâm. Thân máy kéo là phần trên lò xo nhận kích động qua hệ thống đàn hồi của các bánh lốp hơi.

Lý thuyết đàn hồi lốp xe áp dụng công thức thực nghiệm xác định độ cứng hướng kính của lốp trước là 358.000 N/m với áp suất 1,4 đến 2,5 kG/cm², độ cứng lốp sau là 432.000 N/m với áp suất 0,8 đến 1,4 kG/cm². Hệ số cản giảm chấn nhớt của lốp được xác định tương ứng là 16.320 Ns/m ở cầu trước và 19.690 Ns/m ở cầu sau.

Khái niệm phương pháp kéo nửa lết được định nghĩa là trạng thái bó gỗ 5 cây có tổng khối lượng 502,4 kg và chiều dài 4,5 m được nâng một đầu lên cao bằng tời cáp cần chữ A, đầu còn lại trượt tì trên mặt đất. Kích động mấp mô mặt đường được biểu diễn dưới dạng hàm sóng điều hòa không gian với bước sóng trung bình 800 mm và biên độ chiều cao mấp mô trung bình 150 mm theo hàm số thực nghiệm: h = 0,268 sin(s - 38,76°).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ cỡ mẫu gồm 5 chu kỳ chạy thử nghiệm lặp lại trên đoạn đường vận xuất mẫu dài 100 m tại vùng rừng trồng Đông Bắc. Phương pháp chọn mẫu là chọn mẫu có chủ đích tại các dải đường đất tự nhiên thuộc nhóm 3 và nhóm 4, có đặc tính vi mô gồ ghề tiêu chuẩn và độ dốc dưới 20 độ, đảm bảo liên kết giữa bánh lốp và đuôi gỗ với mặt đất không bị tách rời trong suốt quá trình đo.

Phương pháp phân tích lý thuyết sử dụng hệ phương trình vi phân Lagrange loại II để thiết lập phương trình vi phân chuyển động:

$$\frac{d}{dt}\left(\frac{\partial T}{\partial \dot{q}_i}\right) - \frac{\partial T}{\partial q_i} + \frac{\partial \Phi}{\partial \dot{q}_i} + \frac{\partial \Pi}{\partial q_i} = Q_i$$

Hệ phương trình vi phân bậc hai được ma trận hóa thành dạng phương trình ma trận không thuần nhất gồm ma trận khối lượng, ma trận độ cứng và ma trận cản nhớt. Lý do lựa chọn phương pháp này là khả năng mô tả chính xác sự tương tác phi tuyến giữa tải trọng kéo và dao động góc lắc dọc của thân máy kéo.

Mô hình được giải số trị thông qua phần mềm Matlab 7.0 và khối mô phỏng Simulink. Đối chứng thực nghiệm được thực hiện bằng hệ thống cảm biến gia tốc đo đại lượng không điện kết nối với bộ thu thập dữ liệu Spider8 điều khiển bởi phần mềm Catman 3.1, sau đó xử lý tín hiệu phổ dao động bằng công cụ DMC Plus.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, việc lắp thêm thiết bị tời cáp tự trọng 105 kg và nâng một phần tải trọng bó gỗ 502,4 kg làm thay đổi đáng kể phân bố trọng tâm của liên hợp máy. Trọng tâm của toàn bộ hệ thống bị kéo lùi về phía cầu sau, làm khoảng cách từ trọng tâm tới tâm cầu trước tăng lên mức 1,70 m trong khi khoảng cách tới tâm cầu sau rút ngắn chỉ còn 0,62 m (so với mức 1,42 m và 0,90 m ở máy kéo nguyên bản). Sự dịch chuyển này làm tải trọng thẳng đứng phân bố lên cầu sau tăng thêm 35%, giúp tăng lực bám chủ động nhưng lại làm giảm tải trọng đè lên cầu trước hơn 20%, gia tăng nguy cơ mất ổn định lái khi máy vượt qua các gờ mấp mô cao.

Thứ hai, kết quả giải phương trình đặc trưng tìm tần số dao động riêng cho thấy hệ thống có hai tần số dao động riêng cơ bản trong mặt phẳng đứng dọc là 2,19 rad/s và tần số kích thích 2,86 Hz. Khi máy kéo di chuyển trên nền đường mấp mô bước sóng 800 mm với dải vận tốc vượt quá 2,5 m/s (tương đương trên 9,0 km/h), tần số kích động từ mặt đường tiệm cận vùng cộng hưởng của cơ hệ. Lúc này, gia tốc dao động thẳng đứng tại vị trí người lái tăng vọt lên trên 1,2 m/s², vượt quá ngưỡng giới hạn chịu đựng cho phép đối với sức khỏe con người.

Thứ ba, nghiên cứu xác lập được dải vận tốc vận hành tối ưu của liên hợp máy khi kéo nửa lết tải trọng 502,4 kg là từ 1,13 m/s đến 1,80 m/s (tương đương 4,0 đến 6,5 km/h). Trong dải tốc độ này, gia tốc dao động thẳng đứng và chuyển vị góc lắc dọc duy trì ổn định ở mức 0,4 đến 0,6 m/s², lực kéo duy trì dưới mức giới hạn an toàn 3.940 N, triệt tiêu hiện tượng nhấc bổng cầu trước và đảm bảo độ bền cho khung cần chữ A.

Thảo luận kết quả

Cơ chế gây ra dao động lớn khi vận xuất gỗ nửa lết bắt nguồn từ lực cản ma sát trượt và lực va đập của đuôi bó gỗ tác dụng ngược lên puly đầu cần tời. Lực này tạo ra một mô men quay làm nhấc đầu máy kéo quanh trục cầu sau. Khi máy đi qua mấp mô có chiều cao 150 mm, sự thay đổi liên tục của phản lực pháp tuyến từ mặt đất làm cho biên độ góc lắc biến thiên mạnh.

Kết quả nghiên cứu có thể được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ phản ứng miền thời gian và biểu đồ phân tích phổ tần số Fourier (FFT). Đồ thị mô phỏng trên Simulink đối chiếu với dữ liệu ghi nhận từ thiết bị Catman 3.1 cho thấy dạng sóng dao động có sự tương đồng cao về cả pha và biên độ, với sai số tương đối giữa lý thuyết và thực nghiệm chỉ dao động trong khoảng 6,5% đến 8,5%.

So sánh với các nghiên cứu trước đây trên máy kéo cỡ nhỏ 18 đến 24 mã lực như DFH-180 hay Shibaura, máy kéo MTZ-82 có ưu thế vượt trội về tự trọng (3.450 kg so với dưới 1.500 kg) và chiều dài cơ sở 2.320 mm. Nhờ đó, máy MTZ-82 có khả năng hấp thụ và dập tắt các dao động tần số cao tốt hơn từ 15% đến 20%, tạo điều kiện vận chuyển được các bó gỗ lớn hơn mà vẫn duy trì tính ổn định chuyển động.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, kiểm soát nghiêm ngặt chế độ vận tốc làm việc của máy kéo trong khoảng từ 4,0 đến 6,5 km/h khi kéo nửa lết bó gỗ có tải trọng từ 500 kg đến 700 kg. Người điều khiển máy kéo tại các lâm trường cần duy trì số truyền thấp khi di chuyển qua các cung đường gồ ghề nhằm khống chế gia tốc dao động thẳng đứng dưới 0,6 m/s², hoàn thành áp dụng quy chuẩn vận hành này ngay trong vụ khai thác gỗ năm 2026.

Thứ hai, thiết kế và lắp đặt hệ thống treo giảm chấn chất lượng cao cho ghế ngồi lái xe. Đơn vị cơ khí lâm nghiệp cần chế tạo cụm ghế có hệ thống lò xo trụ kết hợp ống giảm chấn thủy lực hoặc đệm mút triệt rung đa tầng, bảo đảm tỷ số giữa tần số kích động và tần số dao động riêng của ghế đạt trên 1,41. Giải pháp này giúp dập tắt từ 67% đến 82% năng lượng rung xóc truyền từ sàn cabin lên cơ thể người lái.

Thứ ba, cải tiến hình học cơ cấu treo tời cáp và cần chữ A gắn sau máy kéo MTZ-82. Đội ngũ kỹ sư thiết kế cần hạ thấp điểm đặt puly treo cáp xuống khoảng 150 mm đến 200 mm so với phiên bản thử nghiệm cũ, nhằm giảm cánh tay đòn của lực cản kéo gỗ, từ đó tăng phản lực bám cho cầu trước thêm ít nhất 12% để bảo đảm khả năng dẫn hướng an toàn.

Thứ tư, chuẩn hóa công tác thi công và bảo dưỡng tuyến đường vận xuất tạm thời. Ban quản lý các công ty lâm nghiệp cần sử dụng máy ủi để san gạt các mô đất, khống chế chiều cao mấp mô mặt đường dưới 80 mm và xử lý rãnh thoát nước cục bộ nhằm giảm xung lực va đập lên lốp xe trước khi đưa liên hợp máy vào vận hành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, kỹ sư thiết kế máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp: Tài liệu cung cấp toàn bộ quy trình thiết lập ma trận quán tính, ma trận độ cứng lốp và mô hình động lực học Lagrange II, làm tài liệu tham khảo trực tiếp để tính toán độ bền kết cấu tời cáp và tối ưu hóa hệ thống treo sau máy kéo.

Thứ hai, cán bộ kỹ thuật và nhà quản lý tại các công ty lâm nghiệp, lâm trường: Luận văn cung cấp các thông số kỹ thuật thực chứng về tải trọng kéo an toàn 502,4 kg, dải tốc độ tối ưu 4,0 đến 6,5 km/h và cự ly gom gỗ 90 m, giúp đơn vị xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật và quy trình an toàn lao động chuẩn xác.

Thứ ba, giảng viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học chuyên ngành cơ khí động lực: Tài liệu là nguồn tham khảo học thuật giá trị cho các học phần Động lực học ô tô máy kéo, Mô hình hóa mô phỏng cơ hệ trên Matlab/Simulink và Kỹ thuật đo lường đại lượng cơ khí.

Thứ tư, học viên cao học và sinh viên kỹ thuật cơ khí lâm nghiệp: Cung cấp phương pháp luận nghiên cứu kết hợp giữa mô phỏng số và khảo nghiệm đo đạc thực tế sử dụng hệ thống Spider8 cùng phần mềm Catman 3.1, giúp định hướng triển khai các đề tài nghiên cứu liên quan.

Câu hỏi thường gặp

Kéo gỗ nửa lết bằng máy kéo MTZ-82 có ưu điểm gì so với kéo lết hoàn toàn?

Kéo nửa lết giúp nâng một đầu bó gỗ nặng 502,4 kg lên khỏi mặt đất bằng cần chữ A, làm giảm diện tích tiếp xúc và giảm lực cản ma sát trượt từ 30% đến 45% so với phương pháp kéo lết toàn phần. Điều này giúp máy kéo MTZ-82 tiết kiệm khoảng 15% nhiên liệu tiêu thụ và bảo vệ lớp đất mặt rừng trồng.

Vì sao cần giới hạn tốc độ di chuyển của máy kéo dưới 6,5 km/h khi vận xuất gỗ?

Khi vận tốc vượt quá 2,5 m/s (khoảng 9,0 km/h) trên nền đường có độ mấp mô 150 mm, tần số kích động từ mặt đường sẽ tiến sát tần số riêng 2,86 Hz của máy kéo, gây hiện tượng cộng hưởng dao động. Giữ tốc độ từ 4,0 đến 6,5 km/h giúp duy trì gia tốc rung xóc dưới 0,6 m/s², bảo đảm độ bền cơ hệ và an toàn lái.

Lắp đặt thiết bị tời cáp 105 kg ảnh hưởng thế nào đến tính ổn định của máy kéo?

Cụm tời cáp nặng 105 kg cùng tải trọng nâng của bó gỗ làm trọng tâm máy kéo lùi về sau, khiến khoảng cách l1 tăng lên 1,70 m và l2 giảm còn 0,62 m. Tải trọng đè lên cầu trước bị giảm hơn 20%, làm giảm lực bám dẫn hướng của bánh trước nếu máy kéo phải leo dốc trên 15 độ.

Giải pháp nào giúp giảm thiểu rung xóc truyền đến người điều khiển máy kéo MTZ-82?

Cần trang bị ghế lái giảm chấn có tỷ số giữa tần số kích thích và tần số dao động riêng lớn hơn 1,41, kết hợp lò xo đàn hồi và đệm mút cao su kỹ thuật. Cụm giảm chấn này giúp triệt tiêu từ 67% đến 82% biên độ rung động ở dải tần số 160 đến 240 dao động/phút, phòng tránh chấn thương cột sống.

Vai trò của phần mềm Matlab/Simulink trong việc phân tích dao động của luận văn là gì?

Matlab và Simulink hỗ trợ thiết lập và giải hệ phương trình vi phân tuyến tính không thuần nhất với các ma trận quán tính, độ cứng và cản nhớt phức tạp. Phần mềm cho phép mô phỏng tức thời chuyển vị thẳng đứng và góc lắc trong 10 giây chuyển động, đạt độ chính xác cao với sai số thực nghiệm dưới 8,5%.

Kết luận

• Xây dựng thành công mô hình dao động phẳng 4 bậc tự do mô tả chính xác tương tác động lực học giữa máy kéo MTZ-82 tự trọng 3.450 kg và bó gỗ 502,4 kg trong quá trình kéo nửa lết.
• Thiết lập và giải trọn vẹn hệ phương trình vi phân Lagrange loại II trên phần mềm Matlab 7.0 và Simulink, làm sáng tỏ các đặc trưng tần số riêng và phản ứng động lực học của cơ hệ.
• Kiểm chứng thực nghiệm đồng bộ bằng cảm biến đo gia tốc và thiết bị thu thập Spider8 kết hợp phần mềm Catman 3.1, xác nhận độ tin cậy của mô hình lý thuyết với độ lệch dưới 8,5%.
• Xác định dải vận tốc khai thác tối ưu từ 4,0 đến 6,5 km/h trên nền đường lâm nghiệp nhóm 3 và nhóm 4 có chiều cao mấp mô trung bình 150 mm, bước sóng 800 mm.
• Đề xuất giải pháp lắp đặt ghế giảm chấn đạt hiệu quả triệt tiêu rung động từ 67% đến 82% và hạ thấp trọng tâm cần chữ A nhằm nâng cao tính ổn định bám đường của cầu trước.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2026 đến 2028, hướng nghiên cứu cần được mở rộng sang mô hình không gian 7 bậc tự do và tích hợp hệ thống điều khiển lực kéo điện tử trên các dòng máy kéo thế hệ mới. Kính mời các đơn vị sản xuất lâm nghiệp và các nhà khoa học tiếp tục hợp tác ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn cơ giới hóa khai thác rừng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng 1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng trên thế giới Trong tất cả các khâu trong quá trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ một vai trò hết sức quan trọng, ảnh hưởng lớn tới năng suất, giá thành và chi phí trong khai thác. Chính do sự quan trọng như vậy mà lâu nay các nước trên thế giới đã không ngừng cải tiến công nghệ và thiết bị phục vụ cho khâu công việc này.

Hiện nay trên thế giới thường áp dụng các hình thức công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ [10] sau đây: Vận xuất gỗ bằng thủ công; vận xuất gỗ bằng súc vật; vận xuất gỗ bằng máng lao; vận xuất gỗ bằng tời vận xuất gỗ bằng đường cáp trên không; vận xuất gỗ bằng máy kéo; vận xuất gỗ bằng kinh khí cầu hoặc máy bay trực thăng Tuỳ theo điều kiện và hoàn cảnh của mỗi nước, mỗi khu vực mà áp dụng các loại hình công nghệ, thiết bị nào cho phù hợp. Việc lựa chọn được công nghệ thích hợp trong vận xuất gỗ nói riêng và trong khai thác rừng nói chung phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như: việc cung cấp nhân lực và tiền công lao động, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khả năng đầu tư, tính sẵn có của trang thiết bị phụ tùng máy móc thay thế, điều kiện rừng, điều kiện kinh tế xã hội và vấn đề bảo vệ môi trường vùng khai thác. Ở các nước công nghiệp phát triển, các tập đoàn kinh tế mạnh thường áp dụng công nghệ và thiết bị tiên tiến vào các khâu vận xuất, vận chuyển gỗ hoặc sử dụng các thiết bị liên hợp để hoàn thành các khâu từ chặt hạ, vận xuất, bốc dỡ đến vận chuyển gỗ về nơi tiêu thụ. Điển hình như ở Phần Lan, Thụy Điển và các nước Bắc âu từ những năm 1980 trở về trước, các loại hình LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 công nghệ trên đều được áp dụng trong khâu vận xuất gỗ rừng trồng.

Nhưng hiện nay nhờ những tiến bộ trong ngành chế tạo máy lâm nghiệp và đặc biệt là hệ thống đường vận chuyển dày đặc với chất lượng tốt đã đến tận các khu rừng xa xôi.1: Vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo nửa lết ở Phần Lan Công nghệ vận xuất gỗ phổ biến như sau: việc hạ cây, cắt cành cắt khúc được thực hiện tại nơi khai thác nhờ sử dụng cưa xích hoặc máy liên hợp. Sau đó gỗ được vận xuất đến các bãi tập kết ven đường nhờ máy kéo bánh hơi chuyên dùng. Những loại máy này làm việc tin cậy cho năng suất cao nhưng thường rất đắt tiền, chúng chỉ tỏ ra phù hợp với quy mô sản xuất lớn, trình độ cơ giới hoá cao, địa hình bằng phẳng, cơ sở hạ tầng và dịch vụ kỹ thuật tốt. Ở Nga và các nước SNG tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên và phương thức khai thác, người ta chủ yếu áp dụng phương thức vận xuất gỗ bằng máy liên hợp bánh xích chặt hạ, vận xuất.

Đối với các nước đang phát triển thường sử dụng công nghệ cổ điển hoặc công nghệ, thiết bị trung bình để khai thác gỗ. Trong các hình thức đã nêu, hình thức vận xuất bằng máy kéo là phổ biến LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy kéo dùng trong vận xuất gỗ lại chia ra làm hai loại: Máy kéo bánh xích và Máy kéo bánh hơi. Trong máy kéo bánh hơi lại chia ra làm hai loại : Máy kéo bánh hơi chuyên dùng và máy kéo bánh hơi nông nghiệp có lắp các thiết bị chuyên dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ.

Từ những năm 1950 và sau hội nghị quốc tế họp ở Giơnevơ năm 1963 về qui hoạch các dường vận chuyển, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng máy kéo bánh hơi vào vận xuất gỗ rừng tự nhiên và rừng trồng. Điển hình là các nước ở Bắc âu, Cộng hoà liên bang Đức, Canađa, Mỹ, Tiệp khắc( cũ) vv…đã dùng máy kéo khung gập với tay bốc thuỷ lực và bộ phận chở gỗ chuyên dùng để vận xuất gỗ. Các hãng sản xuất máy kéo Valmet, TimberJack (Phần lan) Volvo (Thuỵ điển), JohnDeer (Mỹ), LKT (Tiệp khắc cũ) vv… đã sản xuất ra nhiều loại máy kéo chuyên dùng cho lâm nghiệp và đã được bán rộng rãi trên thị trường thể giới [31] [32]. Những loại máy kéo của các hãng kể trên có kết cấu gọn, làm việc linh hoạt cho năng xuất cao, nhẹ nhàng trong thao tác, dễ điều khiển.

Nhìn chung các loại máy kéo của các hãng trên thường đắt tiền, phù hợp với quy mô sản xuất lớn, trình độ cơ giới hoá cao, cơ sở hạ tầng và dịch vụ kỹ thuật tốt. Ngoài những máy kéo chuyên dùng có công suất lớn xu hướng hiện nay các nước sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất, vận chuyển gỗ. Các loại máy kéo nông nghiệp được sử dụng thường có công suất trên 35 kw [10], có trục thu công suất với số vòng quay trên 500 vòng/ phút, trên cơ sở đó lắp đặt các thiết bị chuyên dùng, các cơ cấu phụ trợ để vận xuất gỗ. Một số nước Phần Lan, Thuỵ Điển, Trung Quốc, Malaixia vv… đã sử dụng máy kéo công suất nhỏ kéo thêm rơ moóc để vận chuyển gỗ rừng trồng [30].

Do không có các thiết bị tời cáp nên các khâu công việc lấy gỗ từ nơi chặt hạ ra tới máy đều phải sử dụng lao động thủ công hoặc các phương tiện vận xuất khác. Công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ ở Việt Nam Những năm trước đây ở nước ta chủ yếu khai thác rừng tự nhiên và LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 khai thác rừng trồng ở một số vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ. Gỗ rừng tự nhiên to, dài thường mọc trên các địa hình phức tạp, đòi hỏi phải có những thiết bị công xuất lớn mới có thể lấy gỗ ra được. Chúng ta đã nhập một số loại thiết bị máy móc của nước ngoài, những loại máy móc thiết bị được nhập thường đắt tiền, yêu cầu sử dụng lại hết sức chặt chẽ, vì vậy việc áp dụng các máy móc công nghệ và thiết bị của nước ngoài vào khai thác rừng tự nhiên ở Việt Nam là rất hạn chế.

Trong quá trình khai thác gỗ ở nước ta, chúng ta đã thực hiện và áp dụng các hình thức vận xuất gỗ sau đây: Vận xuất gỗ bằng thủ công; Vận xuất gỗ bằng súc vật; Vận xuất gỗ bằng máng lao; Vận xuất gỗ bằng tời; Vận xuất gỗ bằng máy kéo; Vận xuất gỗ bằng đường cáp trên không. Trong số những công nghệ nêu trên, hình thức vận xuất gỗ bằng máy kéo là phổ biến hơn cả. Từ những năm 1960 ở cả hai miền nam, bắc chúng ta đã nhập một số loại máy kéo bánh xích của Liên Xô cũ như TDT55, TT-4, ĐT-75, máy kéo bánh hơi LKT -80, LKT -120 của Tiệp Khắc chủ yếu để phục vụ cho khai thác rừng tự nhiên. Ưu điểm của máy kéo bánh xích do Liên Xô chế tạo có công suất lớn, khả năng vượt dốc tốt, vận xuất được khối lượng gỗ lớn.

Nhược điểm là chi phí nhiên liệu khá cao, mức độ phá hoại đường và cây con lớn. Các loại máy kéo LKT của Tiệp Khắc sản xuất là loại máy kéo bánh hơi khung gập có khả năng vận xuất được khối lượng gỗ lớn, bán kính quay vòng nhỏ nên di chuyển đi lại được trong rừng dễ dàng. Loại xe Reo-7 của Mỹ được trang bị thêm tời cáp và dàn khung trên xe nên có thể gom gỗ từ xa tới, tự bốc, vận chuyển và dỡ gỗ được. Đối với loại này rất phù hợp với điều kiện khai thác gỗ ở địa hình tương đối bằng phẳng.

Các loại máy kéo bánh hơi Volvo của Thụy Điển được nhập vào nước ta từ những năm 1970 để phục vụ cho khai thác gỗ rừng trồng ở vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng. Các loại máy kéo này đã phát huy tác dụng tốt ở vùng công nghiệp giấy LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 trong việc vận chuyển và bốc dỡ gỗ. Trong những năm gần đây một số lâm trường ở các tỉnh phía Bắc đã sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ rừng trồng, phương pháp kéo chủ yếu là kéo lết gỗ hoặc chở gỗ trên các rơ moóc. Sau năm 1992 thực hiện đề tài nhánh cấp nhà nước KN-03-04 đề tài do Viện khoa học Việt Nam phối hợp với Trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ra một loại thiết bị lắp đặt trên máy kéo MTZ-50 để vận xuất vận chuyển gỗ rừng trồng [7].

Thiết bị này sử dụng nguồn động lực của máy kéo, có khả năng gom gỗ từ xa, tự bốc dỡ gỗ lên rơ moóc đặt sau máy kéo. Thành quả của đề tài đã được ứng dụng ở một số lâm trường vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng và vùng Đông Bắc Việt Nam. Liên hợp máy kéo MTZ-50 với thiết bị tời cáp, rơ moóc 1 trục và cơ cấu nâng gỗ thủy lực vận xuất gỗ rừng trồng Ngoài ra chúng ta đã sử dụng đường cáp trên không để vận xuất gỗ một số nơi như Hoà Bình, Chiêm Hoá, Bắc Giang, Tuyên Quang, Thanh Hoá, LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 Quảng Bình vv… Vận xuất gỗ bằng máng lao, vận xuất gỗ bằng tời có tồn tại một thời gian nhưng đến nay các loại hình thức này không còn được sử dụng ở Việt Nam. Các hình thức vận xuất gỗ bằng thủ công, bằng súc vật kéo vẫn còn tồn tại nhiều vùng trên đất nước ta sở dĩ như vậy là do đời sống kinh tế của nhiều vùng nông thôn miền núi nước ta còn nghèo, lao động dư thừa, thiếu việc làm dẫn tới hạn chế việc trang bị các loại phương tiện máy móc thiết bị đắt tiền để phục vụ cho các khâu sản xuất khai thác gỗ.

Với cơ chế chính sách như hiện nay, quy mô sản suất trang trại, hộ kinh tế gia đình đã ngày càng được nhân rộng ra khắp toàn quốc. Ở các vùng trung du miền núi mô hình sản xuất trang trại đã được hình thành và ngày càng phát triển. Hoạt động sản xuất của các trang trại không chỉ có hoạt động sản xuất nông nghiệp mà còn hoạt động sản xuất lâm nghiệp và nhiều ngành nghề khác.