Luận văn: Nghiên cứu dao động rơmoóc chở gỗ có giảm chấn - Lưu Văn Hưng

Luận văn thạc sĩ phân tích dao động rơmoóc chở gỗ, đánh giá hiệu quả của bộ phận giảm chấn trong việc cải thiện độ êm dịu và ổn định.

• Tác giả: Lưu Văn Hưng
• 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 rơmoóc một trục chở gỗ khi lắp thêm bộ phận đàn hồi có giảm chấn giữa khung và trục bánh xe
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về dao động rơmoóc chở gỗ và vai trò giảm chấn

Trong bối cảnh ngành lâm nghiệp Việt Nam đặt mục tiêu sản lượng gỗ hàng chục triệu mét khối mỗi năm, việc cơ giới hóa khâu vận chuyển là yếu tố then chốt. Liên hợp máy kéo và rơmoóc một trục chở gỗ, đặc biệt là các mẫu máy như Shibaura, nổi lên như một giải pháp hiệu quả. Tuy nhiên, khi hoạt động trên địa hình lâm nghiệp phức tạp, các vấn đề về động lực học, đặc biệt là dao động, trở thành thách thức lớn. Rơmoóc nguyên bản thường có kết cấu khung và thùng gắn cứng với trục bánh xe. Thiết kế này gây ra tải trọng động lên rơmoóc rất lớn, ảnh hưởng tiêu cực đến độ êm dịu chuyển động, độ bền của các chi tiết máy và an toàn vận hành xe đầu kéo. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích và giải quyết vấn đề dao động bằng cách lắp thêm bộ phận giảm chấn thủy lực và hệ thống treo đàn hồi. Mục tiêu là xây dựng một mô hình lý thuyết vững chắc, từ đó đánh giá chính xác ảnh hưởng của hệ thống giảm chấn đến ổn định chuyển động của xe chở gỗ. Kết quả nghiên cứu không chỉ mang ý nghĩa khoa học trong việc mô hình hóa hệ thống giảm xóc mà còn có giá trị thực tiễn cao, cung cấp cơ sở để cải tiến thiết kế, hoàn thiện kết cấu rơmoóc và lựa chọn chế độ vận hành hợp lý, an toàn hơn trên các cung đường lâm nghiệp gồ ghề.

1.1. Bối cảnh và sự cần thiết của rơmoóc chở gỗ chuyên dụng

Chiến lược phát triển lâm nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006-2020 đặt ra mục tiêu sản lượng gỗ lên đến 20-24 triệu m³/năm [1]. Để đáp ứng nhu cầu này, cơ giới hóa là yêu cầu cấp bách. Các thiết bị khai thác cũ không còn phù hợp với gỗ rừng trồng. Việc áp dụng máy kéo nông nghiệp như Shibaura kéo theo rơmoóc chuyên dụng là một hướng đi hiệu quả, đã được nhiều nước áp dụng. Đề tài KC-07-26 đã tiên phong trong việc thiết kế và chế tạo mẫu rơmoóc một trục cho máy kéo Shibaura, mở ra một giải pháp mới cho ngành khai thác gỗ Việt Nam. Tuy nhiên, mẫu rơmoóc này ban đầu có kết cấu cứng, chưa có hệ thống treo, dẫn đến nhiều vấn đề cần được nghiên cứu và cải tiến.

1.2. Tại sao cần nghiên cứu dao động trên rơmoóc chở gỗ

Khi liên hợp máy kéo-rơmoóc di chuyển trên đường lâm nghiệp, dao động phát sinh do nhiều nguyên nhân. Nguyên nhân chính là sự không bằng phẳng của mặt đường. Dao động này gây ra tải trọng động lực học tác động liên tục lên các cụm chi tiết, ảnh hưởng đến độ êm dịu, chất lượng công việc và sức khỏe người lái. Đặc biệt, với rơmoóc kết cấu cứng, các dao động này không được dập tắt hiệu quả, có thể gây ra hiện tượng cộng hưởng, phá hỏng kết cấu máy và giảm tuổi thọ thiết bị. Do đó, việc nghiên cứu dao động để tìm ra giải pháp lắp đặt hệ thống treo sơmi rơmoóc có giảm chấn là vô cùng cần thiết để đảm bảo an toàn vận hành và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.

II. Thách thức từ dao động rơmoóc chở gỗ không có giảm chấn

Rơmoóc chở gỗ không được trang bị hệ thống giảm chấn phải đối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng khi vận hành. Vấn đề cốt lõi xuất phát từ ảnh hưởng của mặt đường. Các con đường lâm nghiệp thường gồ ghề, không bằng phẳng, tạo ra các kích động liên tục lên bánh xe. Khi không có bộ phận giảm chấn, toàn bộ các xung lực này được truyền trực tiếp lên khung xe, thùng xe và khối hàng hóa. Điều này tạo ra rung động khung gầm xe dữ dội, không chỉ gây khó chịu cho người điều khiển mà còn làm giảm đáng kể ổn định chuyển động của xe chở gỗ. Lực động tác động theo chu kỳ có thể gây ra hiện tượng mỏi vật liệu, dẫn đến nứt gãy các mối hàn, biến dạng kết cấu và giảm tuổi thọ của rơmoóc. Hơn nữa, dao động mạnh làm tăng nguy cơ hàng hóa bị xô lệch, dịch chuyển, thậm chí có thể gây lật xe khi vào cua hoặc di chuyển trên địa hình dốc. Việc phân tích dao động xe tải và rơmoóc cho thấy rõ, nếu không có giải pháp dập tắt dao động, các rủi ro về an toàn và chi phí sửa chữa, bảo dưỡng sẽ tăng cao, làm giảm hiệu quả kinh tế của hoạt động vận tải lâm sản.

2.1. Tác động của địa hình đến tải trọng động lên rơmoóc

Ảnh hưởng của mặt đường là yếu tố kích động chính gây ra dao động. Đường lâm nghiệp có đặc trưng mấp mô lớn, dạng sóng hoặc các chướng ngại vật đơn lẻ. Khi bánh xe đi qua các điểm này, một tải trọng động lên rơmoóc được sinh ra, có giá trị lớn hơn nhiều so với tải trọng tĩnh. Tải trọng này tác động đột ngột và lặp đi lặp lại, gây ứng suất lớn lên trục, khung và hệ thống liên kết với máy kéo. Nghiên cứu của Nguyễn Tiến Đạt [11] đã phân loại các dạng mặt đường lâm nghiệp và cho thấy biên độ mấp mô có thể từ 2-8 cm với bước sóng 0.6-1.5 m, tạo ra các kích động tần số thấp nguy hiểm.

2.2. Rủi ro mất an toàn và giảm hiệu quả vận hành

Dao động không được kiểm soát trực tiếp đe dọa đến an toàn vận hành xe đầu kéo. Dao động lắc ngang có thể làm giảm độ bám của bánh xe với mặt đường, tăng nguy cơ trượt và lật đổ. Dao động lắc dọc (chúc lắc) ảnh hưởng đến khả năng điều khiển, gây mất ổn định cho cả liên hợp máy. Hàng hóa (gỗ) có thể bị xô lệch, thay đổi trọng tâm đột ngột, làm tình hình thêm phức tạp. Bên cạnh đó, rung động khung gầm xe liên tục gây mệt mỏi cho người lái, làm giảm khả năng tập trung và phản xạ, từ đó gián tiếp làm tăng nguy cơ tai nạn.

III. Phương pháp mô hình hóa hệ thống giảm xóc cho rơmoóc gỗ

Để nghiên cứu dao động một cách khoa học, việc xây dựng mô hình toán học là bước đi nền tảng. Phương pháp mô hình hóa hệ thống giảm xóc cho phép biến một hệ cơ học phức tạp thành một tập hợp các phương trình toán học có thể phân tích được. Trong nghiên cứu này, rơmoóc được xem như một vật thể rắn với các bậc tự do nhất định, bao gồm chuyển vị thẳng đứng và chuyển vị góc (lắc dọc, lắc ngang). Mô hình động lực học rơmoóc được xây dựng dựa trên các thông số thực tế như khối lượng, tọa độ trọng tâm, và mô men quán tính. Các thông số này được xác định thông qua các phương pháp thực nghiệm như cân và đo chu kỳ dao động tự do. Hệ thống treo được mô hình hóa bởi các phần tử đàn hồi (lò xo, nhíp) có độ cứng C và các phần tử cản (giảm chấn) có hệ số cản K. Bằng cách sử dụng phương trình Lagrange loại II, các phương trình vi phân chuyển động mô tả quan hệ giữa lực tác động (từ mặt đường) và phản ứng của hệ (dao động) được thiết lập. Mô hình này là công cụ mạnh mẽ để phân tích dao động xe tải và dự đoán hành vi của rơmoóc trước khi chế tạo và thử nghiệm thực tế.

3.1. Xây dựng mô hình động lực học rơmoóc một trục có giảm chấn

Mô hình được xây dựng với các giả thiết đơn giản hóa như bỏ qua biến dạng của khung, coi lốp xe và hệ thống treo là các phần tử đàn hồi và cản tuyến tính. Rơmoóc được chia thành hai khối lượng chính: phần được treo (khung, thùng, hàng hóa) và phần không được treo (trục, bánh xe). Các thông số quan trọng như tọa độ trọng tâm (a, b, hg) và mô men quán tính (Jx, Jy) được xác định bằng thực nghiệm. Ví dụ, chiều cao trọng tâm hg được xác định bằng phương pháp cân nghiêng, cho kết quả hg = 0,8 m (Luận văn gốc, trang 34-35). Việc xác định chính xác các thông số này là yếu tố quyết định độ tin cậy của mô hình.

3.2. Thiết lập phương trình vi phân chuyển động bằng phương pháp Lagrange

Phương trình Lagrange loại II là một công cụ hiệu quả trong cơ học giải tích để thiết lập phương trình vi phân chuyển động. Phương pháp này dựa trên việc tính toán động năng (T), thế năng (Π) và hàm tiêu tán năng lượng (Φ) của hệ. Từ đó, phương trình có dạng tổng quát: d/dt(∂T/∂q̇i) - ∂T/∂qi + ∂Π/∂qi + ∂Φ/∂q̇i = Qi. Bằng cách áp dụng phương trình này cho từng tọa độ suy rộng (chuyển vị thẳng, góc quay), một hệ phương trình vi phân tuyến tính mô tả đầy đủ dao động của rơmoóc được hình thành. Hệ phương trình này là cơ sở cho các bước mô phỏng và phân tích tiếp theo.

IV. Hướng dẫn phân tích dao động xe tải bằng mô phỏng số

Sau khi có mô hình toán học, bước tiếp theo là tiến hành mô phỏng số để giải hệ phương trình vi phân chuyển động. Đây là một phương pháp hiện đại và hiệu quả, cho phép khảo sát hành vi của rơmoóc trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau mà không cần tốn kém chi phí thử nghiệm thực tế. Việc phân tích dao động xe tải bằng mô phỏng bắt đầu bằng việc lựa chọn một phần mềm mô phỏng dao động chuyên dụng, ví dụ như Matlab-Simulink. Các thông số của mô hình (khối lượng, độ cứng, hệ số cản) và các thông số kích động đầu vào (biên dạng mặt đường) được nhập vào phần mềm. Chương trình sẽ giải hệ phương trình vi phân và xuất ra kết quả dưới dạng đồ thị biểu diễn sự thay đổi của các đại lượng dao động (gia tốc, chuyển vị) theo thời gian. Từ đó, có thể đánh giá được độ êm dịu, mức độ tải trọng động lên rơmoóc, và khả năng xảy ra cộng hưởng. Đặc biệt, phương pháp này cho phép so sánh trực quan hiệu quả của việc có và không có bộ phận giảm chấn thủy lực, từ đó khẳng định vai trò của hệ thống treo.

4.1. Ứng dụng phần mềm mô phỏng dao động Matlab Simulink

Matlab-Simulink là một công cụ mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu kỹ thuật. Giao diện đồ họa của Simulink cho phép xây dựng mô hình dao động một cách trực quan bằng cách kết nối các khối chức năng (khối tính tổng, khối tích phân, khối khuếch đại). Các phương trình vi phân của hệ được chuyển đổi thành sơ đồ khối. Điều này giúp đơn giản hóa quá trình mô phỏng, dễ dàng thay đổi thông số và quan sát kết quả. Phương pháp này đã được áp dụng trong nhiều nghiên cứu tương tự như của Nguyễn Hồng Quang [24] và cho thấy độ tin cậy cao.

4.2. Khảo sát tần số dao động riêng và vận tốc tới hạn

Một trong những mục tiêu quan trọng của mô phỏng là xác định tần số dao động riêng của rơmoóc. Đây là tần số mà tại đó hệ có xu hướng dao động với biên độ lớn nhất khi có kích động. Khi tần số kích động từ mặt đường (phụ thuộc vào vận tốc xe và bước sóng mấp mô) trùng với tần số dao động riêng, hiện tượng cộng hưởng sẽ xảy ra, gây nguy hiểm cho kết cấu. Mô phỏng giúp xác định các vận tốc tới hạn, là các vận tốc mà tại đó cộng hưởng có thể xảy ra, từ đó đưa ra khuyến cáo về dải tốc độ an toàn cho người vận hành.

V. Kết quả kiểm nghiệm thực tế dao động và hiệu quả giảm chấn

Lý thuyết và mô phỏng cần được xác thực bằng kiểm nghiệm thực tế dao động. Quá trình này cung cấp những bằng chứng thuyết phục nhất về hiệu quả của hệ thống giảm chấn. Thử nghiệm được tiến hành trên rơmoóc đã được lắp đặt hệ thống treo lá nhíp, vận hành trên các đoạn đường lâm nghiệp đã được khảo sát biên dạng. Các cảm biến gia tốc được gắn tại các vị trí chiến lược trên khung rơmoóc để ghi lại dữ liệu dao động theo thời gian thực. Kết quả thu được cho thấy một sự cải thiện rõ rệt. Biên độ gia tốc dao động trên rơmoóc có giảm chấn thấp hơn đáng kể so với rơmoóc kết cấu cứng. Điều này chứng tỏ bộ phận giảm chấn thủy lực (hoặc ma sát trong lá nhíp) đã hoạt động hiệu quả trong việc dập tắt năng lượng dao động. Nhờ đó, ổn định chuyển động của xe chở gỗ được nâng cao, các rung động mạnh được triệt tiêu, giúp bảo vệ kết cấu xe và hàng hóa. Những kết quả này không chỉ xác nhận tính đúng đắn của mô hình lý thuyết mà còn khẳng định giá trị ứng dụng của giải pháp, mở đường cho việc sản xuất hàng loạt các loại rơmoóc chuyên dụng an toàn và bền bỉ hơn.

5.1. Cải thiện đáng kể ổn định chuyển động của xe chở gỗ

Kết quả đo lường cho thấy, hệ thống treo giúp giảm thiểu cả dao động lắc dọc và lắc ngang. Dao động được dập tắt nhanh hơn sau khi đi qua chướng ngại vật, giúp bánh xe duy trì tiếp xúc tốt hơn với mặt đường. Điều này cải thiện độ bám, tăng ổn định chuyển động của xe chở gỗ đặc biệt là khi vào cua hay di chuyển trên địa hình không bằng phẳng. Sự ổn định này là yếu tố cốt lõi để đảm bảo an toàn và cho phép duy trì tốc độ vận hành cao hơn, từ đó nâng cao năng suất.

5.2. Giảm thiểu tải trọng động và bảo vệ kết cấu rơmoóc

Bằng cách hấp thụ và tiêu tán năng lượng từ các cú xóc, hệ thống giảm chấn làm giảm mạnh các đỉnh tải trọng động lên rơmoóc. Gia tốc đỉnh thấp hơn đồng nghĩa với lực quán tính tác động lên khung xe và hàng hóa nhỏ hơn. Điều này giúp giảm ứng suất mỏi, ngăn ngừa các hư hỏng kết cấu như nứt gãy, và kéo dài tuổi thọ của toàn bộ rơmoóc. Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa nhờ đó cũng được cắt giảm đáng kể.

VI. Tương lai phát triển hệ thống treo sơmi rơmoóc chuyên dụng

Nghiên cứu về dao động rơmoóc chở gỗ có giảm chấn đã mở ra một hướng đi quan trọng trong việc hiện đại hóa thiết bị lâm nghiệp tại Việt Nam. Kết quả đạt được là tiền đề vững chắc cho việc thiết kế và chế tạo các hệ thống treo sơmi rơmoóc chuyên dụng, phù hợp với điều kiện địa hình và quy mô khai thác trong nước. Tương lai của lĩnh vực này nằm ở việc tối ưu hóa các đặc tính giảm chấn. Thay vì chỉ sử dụng các hệ thống treo phụ thuộc đơn giản như lá nhíp, các nghiên cứu sâu hơn có thể khám phá hệ thống treo độc lập, hệ thống treo khí nén, hoặc các bộ giảm chấn có thể điều chỉnh được. Các hệ thống thông minh, có khả năng tự động điều chỉnh độ cứng và hệ số cản dựa trên tải trọng và điều kiện mặt đường, sẽ là đỉnh cao của công nghệ. Việc áp dụng các vật liệu mới, nhẹ hơn và bền hơn cũng sẽ góp phần giảm khối lượng không được treo, từ đó nâng cao hơn nữa hiệu quả giảm xóc. Sự phát triển này không chỉ nâng cao an toàn vận hành mà còn tối ưu hóa hiệu quả kinh tế, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp khai thác và chế biến gỗ.

6.1. Tổng kết ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu

Về mặt khoa học, nghiên cứu đã xây dựng thành công mô hình toán học và quy trình mô phỏng động lực học rơmoóc, đóng góp vào kho tàng lý thuyết về dao động ô tô-máy kéo. Về thực tiễn, kết quả nghiên cứu là cơ sở quan trọng để cải tiến mẫu rơmoóc do đề tài KC-07-26 chế tạo, giúp nâng cao tính êm dịu, ổn định và an toàn. Đây là một bước tiến cần thiết để hoàn thiện chuỗi công nghệ cơ giới hóa khai thác rừng trồng tại Việt Nam.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo Tối ưu hóa đặc tính giảm chấn

Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc khảo sát các đặc tính giảm chấn phi tuyến, vốn phản ánh chính xác hơn hoạt động của giảm chấn thủy lực. Việc sử dụng các thuật toán tối ưu hóa để tìm ra cặp thông số độ cứng và hệ số cản lý tưởng cho từng loại tải trọng và địa hình cụ thể cũng là một hướng đi đầy hứa hẹn. Ngoài ra, việc thực hiện kiểm nghiệm thực tế dao động với nhiều loại hệ thống treo khác nhau sẽ cung cấp dữ liệu so sánh quý giá, giúp lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp nhất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ Ptnt Tr­êng §¹i häc L©m nghiÖp L­u V¨n H­ng Nghiªn cøu dao ®éng cña r¬moãc mét trôc chë gç khi l¾p thªm bé phËn ®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe LuËn v¨n th¹c sü khoa häc kü thuËt Hµ Néi - 2008 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ Ptnt Tr­êng §¹i häc L©m nghiÖp L­u V¨n H­ng Nghiªn cøu dao ®éng cña r¬moãc mét trôc chë gç khi l¾p thªm bé phËn ®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe Chuyªn ngµnh: Kü thuËt m¸y vµ thiÕt bÞ c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp M· sè: 60 52 14 LuËn v¨n th¹c sü khoa häc kü thuËt Ng­êi h­íng dÉn khoa häc PGS. NguyÔn NhËt Chiªu Hµ néi - 2008 1 §Æt vÊn ®Ò Mét trong nh÷ng nhiÖm vô vÒ kinh tÕ mµ ChiÕn l­îc ph¸t triÓn l©m nghiÖp ViÖt Nam giai ®o¹n 2006  2020 ®Æt ra lµ: S¶n l­îng gç trong n­íc 20 - 24 triÖu m3/n¨m (trong ®ã cã 10 triÖu m3 gç lín), ®¸p øng vÒ c¬ b¶n nhu cÇu nguyªn liÖu cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp chÕ biÕn l©m s¶n, bét giÊy vµ xuÊt khÈu. §¸p øng nhu cÇu cñi chñ yÕu dïng cho khu vùc n«ng th«n vµ duy tr× ë møc 25 - 26 triÖu m3/n¨m. §ång thêi xuÊt khÈu l©m s¶n ®¹t trªn 7,8 tû USD (bao gåm 7 tû USD s¶n phÈm gç vµ 0,8 tû USD s¶n phÈm l©m s¶n ngoµi gç) [1].

§Ó thùc hiÖn nhiÖm vô trªn viÖc c¬ giíi ho¸ l©m nghiÖp lµ hÕt søc cÇn thiÕt vµ cÊp b¸ch. Tuy nhiªn, c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ c¬ giíi ho¸ khai th¸c rõng tù nhiªn ®­îc ¸p dông tr­íc ®©y kh«ng cßn phï hîp víi viÖc khai th¸c gç rõng trång. Mét sè thiÕt bÞ nhËp ngo¹i cã ®­îc ¸p dông ®Ó khai th¸c gç rõng trång, song nh×n chung cßn rÊt h¹n chÕ v× ch­a phï hîp víi ®iÒu kiÖn tù nhiªn, kinh tÕ x· héi n­íc ta. ë c¸c n­íc ®ang ph¸t triÓn trªn thÕ giíi vµ trong khu vùc, cã ®iÒu kiÖn gÇn gièng n­íc ta ®· chän vµ ¸p dông c«ng nghÖ thÝch hîp lµ c«ng nghÖ trung b×nh víi viÖc ¸p dông m¸y kÐo b¸nh h¬i n«ng nghiÖp ®Ó khai th¸c rõng trång, nhê ®ã mµ n©ng cao ®­îc tû lÖ c¬ giíi ho¸ khai th¸c rõng.

Trong khi ®ã, n­íc ta hiÖn nay còng ®· nhËp vµ b¾t ®Çu s¶n xuÊt mét sè lo¹i m¸y kÐo, trong ®ã ®¸ng chó ý lµ c¸c lo¹i m¸y kÐo cì võa vµ nhá, chóng ®ang ®­îc sö dông t­¬ng ®èi phæ biÕn trong n«ng nghiÖp vµ ë mét sè trang tr¹i. Mét trong nh÷ng lo¹i m¸y kÐo ®ã lµ m¸y kÐo b¸nh h¬i Shibaura do NhËt B¶n s¶n xuÊt. Qua kh¶o s¸t thùc tÕ cho thÊy: M¸y kÐo Shibaura cã ®éng c¬ víi c«ng suÊt ®ñ lín, ngoµi viÖc phôc vô n«ng nghiÖp, khi ®­îc trang bÞ c¸c thiÕt bÞ chuyªn dïng cã thÓ sö dông trong rÊt nhiÒu kh©u c«ng viÖc kh¸c nh­ vËn xuÊt, vËn chuyÓn gç rõng trång.[24] Thêi gian qua, ®Ò tµi KC- 07- 26 ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o vµ thö nghiÖm trong s¶n xuÊt liªn hîp m¸y (LHM) gåm m¸y kÐo Shibaura víi r¬ moãc mét trôc chuyªn dïng l¾p sau m¸y kÐo ®Ó vËn chuyÓn gç rõng trång. 2 §©y lµ mÉu m¸y míi lÇn ®Çu ®­îc chÕ t¹o vµ thö nghiÖm trong khai th¸c gç rõng trång n­íc ta.

Liªn hîp m¸y kÐo Shibaura víi r¬ moãc mét trôc khi vËn chuyÓn gç, lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ®­êng vËn xuÊt, vËn chuyÓn n¶y sinh hµng lo¹t vÊn ®Ò nh­ kh¶ n¨ng kÐo, b¸m, æn ®Þnh, ®Æc biÖt lµ nh÷ng vÊn ®Ò vÒ dao ®éng, t¶i träng ®éng lùc häc cÇn ®­îc nghiªn cøu. Bªn c¹nh ®ã r¬ moãc mét trôc do ®Ò tµi KC- 07-26 t¹o ra lµ lo¹i r¬ moãc cã phÇn khung vµ thïng moãc g¾n cøng víi trôc b¸nh xe nªn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc trªn ®iÒu kiÖn ®­êng l©m nghiÖp sinh ra t¶i träng ®éng lùc häc lªn c¸c côm chi tiÕt, ¶nh h­ëng xÊu ®Õn tÝnh ªm dÞu chuyÓn ®éng cña LHM. §iÒu nµy cã thÓ kh¾c phôc ®­îc b»ng c¸ch nèi khung vµ thïng moãc víi trôc b¸nh xe qua bé phËn treo ®µn håi cã gi¶m chÊn. §èi víi r¬ moãc mét trôc nµy, nh÷ng vÊn ®Ò nªu trªn ch­a ®­îc nghiªn cøu.

§Ó cã c¬ së hoµn thiÖn thªm vÒ mÆt kÕt cÊu theo h­íng nµy ph¶i nghiªn cøu thªm vÒ dao ®éng cña r¬ moãc mét trôc nµy khi l¾p thªm bé phËn treo ®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe. Víi nh÷ng lý do trªn chóng t«i tiÕn hµnh ®Ò tµi: “Nghiªn cøu dao ®éng cña r¬ moãc mét trôc chë gç khi l¾p thªm bé phËn ®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe”. * ý nghÜa khoa häc cña ®Ò tµi: X©y dùng m« h×nh dao ®éng cña r¬ moãc mét trôc chë gç khi l¾p thªm bé phËn treo ®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe tõ ®ã ®¸nh gi¸ ¶nh h­ëng cña bé phËn nèi ®µn håi cã gi¶m chÊn ®Õn tÝnh chuyÓn ®éng ªm dÞu cña liªn hîp m¸y. * ý nghÜa thùc tiÔn cña ®Ò tµi: KÕt qu¶ nghiªn cøu lµ c¬ së cho viÖc hoµn thiÖn thªm vÒ mÆt kÕt cÊu mÉu r¬ moãc mét trôc theo h­íng l¾p thªm bé phËn treo ®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe, ®ång thêi phôc vô cho viÖc chän chÕ ®é sö dông hîp lý khi chë gç b»ng r¬ moãc mét trôc trªn ®iÒu kiÖn ®­êng l©m nghiÖp.

3 Ch­¬ng 1 Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu 1. C«ng nghÖ khai th¸c gç ë n­íc ta ë n­íc ta, rõng tù nhiªn ngµy cµng bÞ c¹n kiÖt g©y ra nh÷ng hËu qu¶ xÊu tíi m«i tr­êng sinh th¸i, s¶n xuÊt vµ ®êi sèng con ng­êi. Tr­íc thùc tr¹ng ®ã, ®Ó b¶o vÖ diÖn tÝch rõng tù nhiªn cßn l¹i, ChÝnh phñ ®· quyÕt ®Þnh tõng b­íc ®ãng cöa rõng tù nhiªn vµ chñ tr­¬ng t¨ng c­êng sö dông gç rõng trång thay thÕ dÇn gç rõng tù nhiªn. M¸y mãc thiÕt bÞ khai th¸c gç lín rõng tù nhiªn khi chuyÓn sang khai th¸c rõng trång kh«ng cßn phï hîp, sö dông kÐm hiÖu qu¶ v× gç rõng trång cã kÝch th­íc nhá, cã nhiÒu n¬i rõng trång tËp trung nh­ng nhiÒu n¬i l¹i ph©n t¸n tr÷ l­îng thÊp.

§©y lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n chñ yÕu dÉn ®Õn c¸c ho¹t ®éng khai th¸c gç hiÖn nay ë c¸c tØnh phÝa B¾c chñ yÕu vÉn b»ng lao ®éng thñ c«ng nÆng nhäc, n¨ng suÊt thÊp mÆc dï so víi rõng tù nhiªn, rõng trång cã nhiÒu ®iÓm thuËn lîi h¬n ®Ó ¸p dông c¬ giíi ho¸. Rõng trång ë miÒn B¾c n­íc ta cã ®Æc ®iÓm: thuÇn loµi, diÖn tÝch ph©n t¸n, c¸ch ®­êng vËn chuyÓn kh«ng xa, Ýt d©y leo bôi rËm, ®é dèc kh«ng lín. ChÝnh v× nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn, viÖc lùa chän c«ng nghÖ, thiÕt bÞ khai th¸c gç phï hîp cho viÖc c¬ giíi ho¸ c¸c kh©u s¶n xuÊt kinh doanh rõng ®¹t hiÖu qu¶ kinh tÕ, x· héi lµ ®iÒu v« cïng quan träng. Cã 3 lo¹i h×nh c«ng nghÖ khai th¸c gç chñ yÕu [22] lµ: - C«ng nghÖ khai th¸c gç dµi: c©y gç sau khi chÆt h¹, c¾t cµnh, ngän ®­îc vËn xuÊt ra b·i I hoÆc b·i II.

Sau ®ã c©y gç ®­îc c¾t khóc, ph©n lo¹i s¶n phÈm vµ bèc lªn ph­¬ng tiÖn vËn chuyÓn. - C«ng nghÖ khai th¸c gç ng¾n: t¹i n¬i chÆt h¹ c©y gç ®­îc c¾t cµnh, c¾t ngän, c¾t khóc theo quy c¸ch s¶n phÈm, sau ®ã c¸c khóc gç ®­îc vËn xuÊt ra b·i gç vµ ®­a lªn c¸c ph­¬ng tiÖn vËn chuyÓn. - C«ng nghÖ khai th¸c gç nguyªn c©y: sau khi chÆt h¹, c©y gç ®­îc gi÷ nguyªn c¶ cµnh vµ t¸n l¸ råi kÐo ra ngoµi b·i gç. T¹i ®ã c©y gç ®­îc c¾t cµnh, 4 ngän vµ c¾t khóc theo quy c¸ch s¶n phÈm vµ ®­îc vËn chuyÓn ®Õn n¬i tiªu thô.

Cµnh vµ ngän sÏ ®­îc chÕ biÕn tËn dông. HiÖn nay ë n­íc ta do kh¶ n¨ng vµ tr×nh ®é ¸p dông c¬ giíi ho¸ c¸c kh©u s¶n xuÊt cßn thÊp nªn nhiÒu n¬i vÉn chØ ¸p dông lo¹i h×nh khai th¸c gç ng¾n lµ chñ yÕu: ChÆt h¹ b»ng c«ng cô thñ c«ng hoÆc c­a x¨ng, kh©u vËn xuÊt, bèc dì chñ yÕu b»ng thñ c«ng, kh©u vËn chuyÓn b»ng « t« hoÆc ®­êng thuû. Kh©u vËn xuÊt gç lµ mét kh©u khã kh¨n, nÆng nhäc, phøc t¹p nhÊt trong d©y chuyÒn khai th¸c gç, nã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn n¨ng suÊt lao ®éng vµ gi¸ thµnh s¶n phÈm.2 T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ¸p dông m¸y kÐo b¸nh h¬i vµo viÖc vËn xuÊt, vËn chuyÓn gç ë mét sè n­íc nh­ Trung Quèc, Thuþ §iÓn, Malaysia, Tanzania, Zambabue ®· vµ ®ang sö dông m¸y kÐo n«ng nghiÖp cì nhá, kÐo r¬mooc ®Ó vËn xuÊt vËn chuyÓn gç rõng trång. Do m¸y kÐo kh«ng cã thiÕt bÞ têi c¸p nªn c¸c giai ®o¹n vËn xuÊt gç tõ n¬i chÆt h¹ ®Õn n¬i tËp trung gç ph¶i dïng lao ®éng thñ c«ng hay c¸c h×nh thøc vËn xuÊt gç kh¸c [31].

§èi víi n­íc ta, tõ nh÷ng n¨m 60 ®· nhËp vµ ®­a vµo sö dông mét sè m¸y kÐo cña n­íc ngoµi phôc vô cho kh©u vËn xuÊt, vËn chuyÓn gç rõng tù nhiªn nh­: TDT 40, TDT 55, TT 4. Tõ n¨m 1970, n­íc ta ®· nhËp vµ ®­a vµo sö dông m¸y kÐo LKT 80, LKT 120. C¸c lo¹i m¸y nµy ®· phï hîp víi ®Æc ®iÓm khai th¸c rõng tù nhiªn víi quy m« s¶n xuÊt lóc bÊy giê. C¸c lo¹i m¸y kÐo xÝch cã ­u ®iÓm næi bËt lµ cã kh¶ n¨ng v­ît tèt, vËn xuÊt ®­îc gç cã khèi l­îng lín.

Tuy nhiªn, nh­îc ®iÓm cña chóng lµ møc ®é ph¸ ho¹i ®Êt, c©y con vµ tÇng thùc b× lín. Ng­îc l¹i, m¸y kÐo b¸nh h¬i cã tèc ®é cao, møc ®é ph¸ ho¹i c©y con, mÆt ®­êng Ýt h¬n so víi m¸y kÐo xÝch. V× vËy, trong khai th¸c rõng m¸y kÐo b¸nh h¬i ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i h¬n so víi m¸y kÐo b¸nh xÝch. 5 Theo chøc n¨ng c¸c m¸y kÐo ®­îc dïng trong khai th¸c rõng cã thÓ ®­îc ph©n thµnh 2 lo¹i: m¸y kÐo chuyªn dïng vµ m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®­îc c¶i tiÕn ®Ó vËn xuÊt gç.

C¸c m¸y kÐo l©m nghiÖp chuyªn dïng th­êng cã c«ng suÊt lín, tÝnh æn ®Þnh vµ kh¶ n¨ng kÐo b¸m cao. HiÖn nay, nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi cã ngµnh c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, s¶n xuÊt l©m nghiÖp víi quy m« lín ®· chÕ t¹o vµ sö dông c¸c lo¹i m¸y kÐo l©m nghiÖp chuyªn dïng víi c«ng suÊt lín. ë TiÖp Kh¾c ®· nghiªn cøu lo¹i m¸y kÐo mang nh·n hiÖu LKT 80 ®­îc trang bÞ têi thuû lùc (2,5 tÊn) ®Ó vËn xuÊt gç theo ph­¬ng ph¸p nöa lÕt. ë PhÇn Lan, ng­êi ta ®· chÕ t¹o ra m¸y kÐo mang nh·n hiÖu Skidder dïng ®Ó vËn xuÊt gç b»ng ph­¬ng ph¸p kÐo nöa lÕt hay c¸c lo¹i m¸y kÐo cña h·ng Timberjack Norcar, Somet, Valmet.

ë Thuþ §iÓn ®· chÕ t¹o vµ ¸p dông réng r·i m¸y kÐo Volvo kÐo r¬mooc mét trôc cã trang bÞ tay thuû lùc.