Luận văn thạc sĩ nghiên cứu động lực học kéo của ô tô tải thaco foton 1 25 tấn sản xuất lắp ráp ở việt nam khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp

Nghiên cứu động lực học kéo của ô tô tải Thaco Foton 1.25 tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp. Luận văn thạc sĩ cung cấp thông tin về đặc tính kỹ th...

• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật
• Đề tài: Nghiên Cứu Động Lực Học Kéo Của Ô Tô Tải THACO - FOTON 1.25 Tấn Khi Vận Chuyển Gỗ Trên Đường Lâm Nghiệp
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ rừng trồng
• 1.2. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ trên thế giới
• 1.3. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ ở Việt Nam
• 1.4. Cơ sở động lực học ô tô – máy kéo bánh hơi
• 1.5. Động lực học kéo của ô tô
• 1.6. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo
• 1.7. Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo
• 1.7.1. Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo trên thế giới
• 1.7.2. Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo ở Việt Nam
• 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ HƯỚNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• 2.5. Khảo sát động lực học kéo của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp
• 2.6. Nghiên cứu thực nghiệm
• 2.6.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
• 2.6.2. Các thông số đo và thiết bị đo
• 2.6.3. Kết quả thực nghiệm
• 3. KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ TẢI THACO – FOTON 1.25 TẤN SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ RỪNG TRỒNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP
• 3.1. Đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO – FOTON
• 3.2. Cân bằng công suất và cân bằng lực kéo của ô tô tải THACO - FOTON
• 3.2.1. Cân bằng công suất
• 3.2.2. Cân bằng lực kéo của ô tô
• 3.3. Yếu tố động lực học và đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON
• 3.3.1. Yếu tố động lực học
• 3.3.2. Khảo sát quá trình tăng tốc của ô tô tải THACO - FOTON
• 3.3.3. Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn khi tải trọng thay đổi
• 3.3.4. Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn theo khả năng bám
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Động Lực Học Kéo Xe Tải THACO FOTON

Nghiên cứu động lực học kéo xe tải là yếu tố then chốt trong khai thác và vận hành xe, đặc biệt khi vận chuyển gỗ trên địa hình phức tạp như đường lâm nghiệp. Hiện nay, việc vận chuyển gỗ rừng trồng tại Việt Nam chủ yếu dựa vào ô tô tải, trong đó THACO FOTON 1.25 tấn là một lựa chọn phổ biến. Tuy nhiên, việc sử dụng loại xe này trên đường lâm nghiệp với chất lượng đường thấp gây ảnh hưởng lớn đến khả năng kéo và độ bám của xe. Đã có nhiều nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô, nhưng chưa có công trình nào tập trung vào xe THACO FOTON 1.25 tấn trong điều kiện vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Nghiên cứu này nhằm cung cấp cơ sở kỹ thuật để khai thác xe an toàn và hiệu quả.

1.1. Công nghệ và Thiết bị Vận Chuyển Gỗ Rừng Trồng Hiện Nay

Vận chuyển gỗ từ rừng đến nơi tiêu thụ có thể thực hiện bằng đường ô tô, đường sắt hoặc đường thủy. Trên thế giới, vận chuyển bằng ô tô là phổ biến nhất do tính cơ động và chi phí tương đối thấp. Các nước tiên tiến sử dụng xe tải 3 trục với rơ moóc có tải trọng lớn. Tại Việt Nam, phương tiện vận chuyển gỗ lâm sản theo đường bộ gồm ô tô và máy kéo bánh bơm. Các loại ô tô vận tải nhập từ Liên Xô và các nước xã hội chủ nghĩa như Praga S5T, V3S, Zil 130, Maz 5091, Kamaz 54112, Kraz 255, MTZ 82 được sử dụng rộng rãi.

1.2. Cơ Sở Động Lực Học Ô Tô và Các Chỉ Tiêu Đánh Giá

Động lực học kéo của ô tô liên quan đến khả năng của xe khi làm việc ở chế độ kéo. Lực kéo trên bánh xe chủ động được tạo ra từ mômen quay của động cơ thông qua hệ thống truyền lực. Nghiên cứu động lực học kéo giúp đánh giá khả năng vận chuyển, vận tốc trung bình và các đặc tính khác. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo bao gồm tốc độ cực đại, tốc độ ổn định nhỏ nhất, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc, gia tốc trung bình và cực đại, độ dốc cực đại khắc phục được và chiều dài quãng đường chuyển động bằng quán tính.

II. Thách Thức Về Lực Kéo Xe Tải THACO FOTON Trên Đường Lâm Nghiệp

Việc sử dụng xe THACO FOTON 1.25 tấn để vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp đặt ra nhiều thách thức về lực kéo xe tải. Độ dốc đường lâm nghiệp thay đổi liên tục, bề mặt đường gồ ghề và trơn trượt ảnh hưởng đến hiệu suất kéo xe tải. Tải trọng xe tải khi chở gỗ cũng tác động lớn đến khả năng vượt dốc và duy trì tốc độ ổn định. Ngoài ra, yếu tố ma sát lốp xe và hệ số kéo cũng cần được xem xét để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào phân tích các yếu tố này để đưa ra giải pháp tối ưu.

2.1. Ảnh Hưởng của Địa Hình và Tải Trọng Đến Lực Kéo

Địa hình đường lâm nghiệp với độ dốc lớn và bề mặt không bằng phẳng tạo ra lực cản lớn, đòi hỏi xe phải có lực kéo đủ mạnh để vượt qua. Tải trọng của gỗ cũng làm tăng lực cản và giảm khả năng tăng tốc của xe. Việc xác định mối quan hệ giữa địa hình, tải trọng và lực kéo là rất quan trọng để lựa chọn chế độ vận hành phù hợp.

2.2. Tác Động của Ma Sát Lốp và Hệ Số Kéo Đến Hiệu Suất

Ma sát lốp xe và hệ số kéo ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bám đường và truyền lực kéo của xe. Khi ma sát lốp giảm do đường trơn trượt, xe dễ bị mất lái và giảm hiệu suất kéo. Việc lựa chọn loại lốp phù hợp và điều chỉnh áp suất lốp có thể cải thiện ma sát lốp và hệ số kéo.

2.3. Yếu Tố An Toàn Vận Chuyển Gỗ Trên Đường Lâm Nghiệp

An toàn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp là ưu tiên hàng đầu. Các yếu tố như độ ổn định xe tải, khả năng kiểm soát phanh và kỹ năng lái xe của người lái đều ảnh hưởng đến an toàn. Nghiên cứu này sẽ đề xuất các biện pháp đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển gỗ.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Động Lực Học Kéo THACO FOTON 1

Nghiên cứu động lực học kéo của xe THACO FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp sử dụng kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Phương pháp lý thuyết tập trung vào xây dựng mô hình toán học mô tả lực kéo xe tải, moment xoắn động cơ, và các yếu tố ảnh hưởng khác. Phương pháp thực nghiệm tiến hành đo đạc các thông số vận hành thực tế của xe trên các đoạn đường lâm nghiệp điển hình. Kết quả từ hai phương pháp này sẽ được so sánh và phân tích để đưa ra kết luận chính xác.

3.1. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Về Động Lực Học Kéo

Mô hình toán học sẽ mô tả mối quan hệ giữa công suất động cơ, tỷ số truyền, tải trọng, độ dốc đường và lực kéo. Các phương trình cân bằng lực và moment sẽ được sử dụng để tính toán lực kéo cần thiết để xe có thể di chuyển trên đường lâm nghiệp.

3.2. Thực Nghiệm Đo Đạc Thông Số Vận Hành Thực Tế

Thực nghiệm sẽ được tiến hành trên các đoạn đường lâm nghiệp có độ dốc và bề mặt khác nhau. Các thông số như vận tốc xe tải, gia tốc, lực kéo, tiêu hao nhiên liệu và moment xoắn động cơ sẽ được đo đạc bằng các thiết bị chuyên dụng.

3.3. Phân Tích và So Sánh Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả từ mô hình toán học và thực nghiệm sẽ được so sánh và phân tích để đánh giá độ chính xác của mô hình và xác định các yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến động lực học kéo của xe THACO FOTON 1.25 tấn.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Thực Nghiệm Động Lực Kéo THACO FOTON

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy động lực học kéo của xe THACO FOTON 1.25 tấn bị ảnh hưởng đáng kể bởi độ dốc đường lâm nghiệp và tải trọng xe tải. Khi độ dốc tăng, lực kéo cần thiết tăng lên đáng kể, dẫn đến giảm vận tốc xe tải và tăng tiêu hao nhiên liệu. Tải trọng lớn cũng làm giảm khả năng tăng tốc và vượt dốc của xe. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc lựa chọn tỷ số truyền phù hợp có thể cải thiện hiệu suất kéo xe tải.

4.1. Ảnh Hưởng của Độ Dốc Đường Đến Lực Kéo và Vận Tốc

Khi độ dốc đường tăng, lực kéo cần thiết để duy trì vận tốc ổn định tăng lên. Điều này có thể dẫn đến giảm vận tốc và tăng tiêu hao nhiên liệu. Người lái cần điều chỉnh tỷ số truyền để tối ưu hóa lực kéo và duy trì vận tốc phù hợp.

4.2. Tác Động của Tải Trọng Đến Khả Năng Vượt Dốc

Tải trọng lớn làm giảm khả năng tăng tốc và vượt dốc của xe. Người lái cần giảm tải trọng hoặc lựa chọn tỷ số truyền thấp hơn để tăng lực kéo và vượt qua các đoạn dốc.

4.3. Đánh Giá Tiêu Hao Nhiên Liệu Trong Quá Trình Vận Chuyển

Tiêu hao nhiên liệu là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong quá trình vận chuyển gỗ. Nghiên cứu này sẽ đánh giá tiêu hao nhiên liệu của xe THACO FOTON 1.25 tấn trên các đoạn đường lâm nghiệp khác nhau và đề xuất các biện pháp tiết kiệm nhiên liệu.

V. Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Suất Kéo Xe Tải THACO FOTON 1

Để nâng cao hiệu suất kéo xe tải THACO FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp, cần áp dụng đồng bộ các giải pháp về kỹ thuật và vận hành. Về kỹ thuật, cần cải thiện hệ thống truyền lực, lựa chọn loại lốp phù hợp và bảo dưỡng xe định kỳ. Về vận hành, cần đào tạo kỹ năng lái xe cho người lái, lựa chọn tải trọng phù hợp và tuân thủ các quy định về an toàn vận chuyển gỗ.

5.1. Cải Thiện Hệ Thống Truyền Lực và Lựa Chọn Tỷ Số Truyền

Việc cải thiện hệ thống truyền lực có thể giúp tăng lực kéo và giảm tiêu hao nhiên liệu. Lựa chọn tỷ số truyền phù hợp với độ dốc đường và tải trọng là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất kéo.

5.2. Lựa Chọn Lốp Xe Phù Hợp Với Điều Kiện Đường Lâm Nghiệp

Lựa chọn loại lốp có độ bám tốt và khả năng chịu tải cao có thể cải thiện ma sát lốp và hệ số kéo. Điều này giúp xe di chuyển an toàn và hiệu quả hơn trên đường lâm nghiệp.

5.3. Đào Tạo Kỹ Năng Lái Xe An Toàn và Tiết Kiệm Nhiên Liệu

Đào tạo kỹ năng lái xe cho người lái là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và tiết kiệm nhiên liệu. Người lái cần được trang bị kiến thức về động lực học kéo, kỹ năng điều khiển xe trên đường lâm nghiệp và các biện pháp tiết kiệm nhiên liệu.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Động Lực Học Kéo

Nghiên cứu động lực học kéo của xe THACO FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp đã cung cấp những thông tin quan trọng về khả năng vận hành của xe trong điều kiện thực tế. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để đưa ra các khuyến nghị về lựa chọn xe, đào tạo lái xe và quản lý vận hành, nhằm nâng cao hiệu suất kéo xe tải và đảm bảo an toàn vận chuyển gỗ. Hướng phát triển của nghiên cứu này là xây dựng hệ thống điều khiển lực kéo tự động để tối ưu hóa hiệu suất và an toàn.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu và Khuyến Nghị

Nghiên cứu đã xác định các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học kéo của xe THACO FOTON 1.25 tấn và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu suất kéo. Các khuyến nghị bao gồm lựa chọn tỷ số truyền phù hợp, sử dụng lốp xe có độ bám tốt và đào tạo kỹ năng lái xe cho người lái.

6.2. Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Hệ Thống Điều Khiển Lực Kéo

Hướng phát triển của nghiên cứu là xây dựng hệ thống điều khiển lực kéo tự động dựa trên các thuật toán tối ưu hóa. Hệ thống này sẽ tự động điều chỉnh tỷ số truyền và phân phối lực kéo để tối ưu hóa hiệu suất và an toàn.

6.3. Ứng Dụng Thực Tế và Tiềm Năng Phát Triển

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong thực tế để cải thiện hiệu suất và an toàn trong quá trình vận chuyển gỗ. Nghiên cứu cũng có tiềm năng phát triển thành các sản phẩm và dịch vụ thương mại, như hệ thống điều khiển lực kéo tự động và phần mềm mô phỏng động lực học kéo.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khai thác và vận chuyển gỗ rừng trồng đóng vai trò trụ cột trong ngành lâm nghiệp Việt Nam. Hằng năm, ngành lâm nghiệp khai thác trung bình khoảng 1,2 triệu mét khối gỗ tròn, đóng góp 3,5% tổng sản phẩm xã hội và chiếm 6,6% tổng nguồn vốn đầu tư xây dựng cơ bản của cả nước. Trong chuỗi cung ứng lâm sản, phương thức vận tải bằng đường bộ chiếm tỷ trọng trên 80% khối lượng lưu chuyển, với sự tham gia chủ lực của các dòng ô tô tải cỡ vừa và nhỏ được sản xuất, lắp ráp trong nước. Trong đó, xe tải THACO - FOTON tải trọng 1,25 tấn là mẫu phương tiện được sử dụng rất phổ biến nhờ tính linh hoạt và chi phí đầu tư ban đầu hợp lý.

Tuy nhiên, dòng xe tải THACO - FOTON 1,25 tấn vốn được thiết kế kỹ thuật tối ưu cho hệ thống đường giao thông tiêu chuẩn hoặc đường quốc lộ bằng phẳng. Khi đưa vào khai thác vận chuyển lâm sản, phương tiện thường xuyên phải di chuyển trực tiếp trên nền đất rừng tự nhiên không định hình hoặc các tuyến đường lâm nghiệp cấp thấp có chất lượng nền đường kém. Điều kiện mặt đường lầy lội, độ dốc thay đổi liên tục và hệ số bám thấp đã làm suy giảm nghiêm trọng khả năng kéo bám, tính ổn định chuyển động và độ an toàn của xe. Mặc dù lý thuyết động lực học kéo ô tô đã được nghiên cứu rộng rãi, nhưng tính đến thời điểm thực hiện đề tài năm 2013 tại Hà Nội, chưa có công trình nào đánh giá chuyên sâu động lực học kéo của dòng xe THACO - FOTON 1,25 tấn trên đường lâm sinh.

Đề tài đặt mục tiêu xác định định lượng các đặc tính động lực học kéo, cân bằng công suất, lực kéo tiếp tuyến và nhân tố động lực học của xe khi chở gỗ rừng trồng với các dải tải trọng khác nhau. Nghiên cứu tập trung khảo sát chuyển động thẳng của xe với tải trọng từ 0% đến trên 150% định mức. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở kỹ thuật chuẩn xác giúp người lái lựa chọn chế độ vận hành tối ưu, giảm thiểu từ 10% đến 15% mức tiêu hao nhiên liệu và hạn chế tối đa nguy cơ trượt lật nguy hiểm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết động lực học ô tô máy kéo bánh hơi và lý thuyết động cơ đốt trong. Để khảo sát động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp trang bị trên xe THACO - FOTON 1,25 tấn khi chưa có đường đặc tính thực nghiệm từ bệ thử, luận văn áp dụng mô hình giải tích thực nghiệm của S. Leyderman với các hệ số đặc trưng gồm a = 0,5, b = 1,5 và c = 1,5.

Khung lý thuyết cân bằng năng lượng và lực kéo được mô hình hóa qua hai phương trình cơ bản: phương trình cân bằng công suất và phương trình cân bằng lực kéo tiếp tuyến. Tại bánh xe chủ động, công suất phát ra từ động cơ phải khắc phục tổng các công suất cản lăn, cản không khí, cản lên dốc và cản quán tính. Nghiên cứu sử dụng 5 khái niệm cốt lõi bao gồm:

1. Cân bằng công suất động cơ;
2. Cân bằng lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động;
3. Nhân tố động lực học D biểu thị tỷ số giữa lực kéo dư của xe với trọng lượng toàn bộ;
4. Điều kiện bám giới hạn của bánh xe chủ động với mặt đường;
5. Hệ số cản tổng cộng của nền đường.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp mô hình hóa giải tích toán học và khảo nghiệm thực nghiệm đo đạc hiện trường. Về phương pháp giải tích, tác giả lập bảng tính và xây dựng hệ thống đồ thị đặc tính ngoài động cơ, đồ thị cân bằng lực kéo, đồ thị công suất và đồ thị tia nhân tố động lực học qua 5 cấp số truyền của hộp số với hiệu suất truyền lực toàn phần đạt 0,89 và bán kính làm việc của bánh xe là 0,7106 mét.

Về phương pháp thực nghiệm, nghiên cứu sử dụng phương pháp đo các đại lượng không điện bằng thiết bị điện tử. Cỡ mẫu thực nghiệm là 01 xe tải THACO - FOTON 1,25 tấn đại diện nguyên bản, được chọn mẫu có chủ đích điển hình cho đội xe tải nhẹ vận chuyển gỗ rừng trồng. Quá trình thực nghiệm diễn ra trên đoạn đường lâm nghiệp nằm ngang phẳng, thực hiện theo phương pháp hai xe kéo nhau bằng dây tời cáp với vận tốc ổn định 30 km/h ở hai trạng thái: chở đầy gỗ 1,25 tấn và chạy không tải.

Hệ thống thiết bị đo lường gồm đầu đo lực tenzo Z4 do Cộng hòa Liên bang Đức chế tạo có giới hạn đo 50 kN với độ nhạy 2 mV/V, đầu đo gia tốc điện cảm B12-1000 có giới hạn đo 500 m/s2 với độ nhạy 80 mV/V đặt trên cabin, ghép nối trực tiếp với bộ thu nhận dữ liệu DMC Plus và phần mềm điều khiển DMC Laplus. Phương pháp này được lựa chọn vì mang lại độ chính xác cao, khử nhiễu tốt và ghi nhận đồng thời các thông số lực kéo, gia tốc và độ trượt bánh xe theo thời gian thực.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, qua tính toán đặc tính ngoài của động cơ theo mô hình S. Leyderman, động cơ xe đạt giá trị mô-men xoắn cực đại 174 N.m tại số vòng quay 1500 vòng/phút và công suất cực đại 46 kW tại số vòng quay 3200 vòng/phút. Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động ở tay số 1 đạt giá trị lớn nhất trên 10,4 kN, tạo khả năng sinh công mạnh mẽ khi khởi hành hoặc vượt dốc đứng.

Thứ hai, nhân tố động lực học D phân bố phân tầng rõ rệt qua 5 cấp số truyền. Ở tay số 1, nhân tố động lực học D1 đạt giá trị cao nhất, cho phép xe khắc phục hệ số cản tổng cộng lớn của mặt đường lâm nghiệp bùn lầy. Ở tay số 5, nhân tố động lực học D5 chỉ phù hợp cho xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường bằng phẳng có hệ số cản lăn tiêu chuẩn khoảng 0,014.

Thứ ba, khảo sát quá trình tăng tốc chỉ ra rằng hệ số khối lượng quay ở tay số 1 có giá trị lớn khoảng 1,18 khiến năng lượng tiêu hao cho các chi tiết quay gia tăng, dẫn đến gia tốc thực tế ở tay số 1 thấp hơn tay số 2. Gia tốc cực đại của xe đạt đỉnh ở tay số 2 trong khoảng từ 0,85 m/s2 đến 1,20 m/s2 trước khi suy giảm dần ở các tay số 3, 4 và 5.

Thứ tư, khi tải trọng xe thay đổi từ không tải, định mức 1,25 tấn đến quá tải từ 20% đến 40%, nhân tố động lực học giảm tỷ lệ nghịch tương ứng từ 16,7% đến 28,6%. Khi chở quá tải trên 40% trên nền đường đất ướt, lực kéo tiếp tuyến dễ dàng vượt quá ngưỡng lực bám cực đại, khiến bánh xe chủ động bị trượt quay tại chỗ và mất hoàn toàn khả năng di chuyển.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng trượt quay là do xe THACO - FOTON 1,25 tấn chỉ sở hữu cấu hình dẫn động 4x2 một cầu chủ động phía sau. Khi xe chở gỗ đi vào đường lâm nghiệp có hệ số bám thấp dưới 0,35, toàn bộ công suất cực đại 46 kW của động cơ không thể chuyển hóa thành lực kéo hữu ích do giới hạn bám của mặt tiếp xúc lốp - đất. So với các dòng xe vận tải chuyên dụng ba cầu chủ động như Maz 509 hay Praga V3S từng sử dụng trong lâm trường trước đây, dòng xe tải nhẹ 1,25 tấn đòi hỏi chế độ kiểm soát chân ga và phân bố tải trọng khắt khe hơn rất nhiều.

Toàn bộ dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua hệ thống biểu đồ kỹ thuật:

• Đồ thị cân bằng công suất và lực kéo giúp xác định trực quan điểm giao cắt giữa đường công suất động cơ với tổng lực cản, từ đó chỉ ra chính xác vận tốc cực đại và dự trữ công suất của xe.
• Đồ thị tia nhân tố động lực học đặt ở góc phần tư thứ hai kết hợp góc phần tư thứ nhất. Đồ thị này biểu diễn các tia góc nghiêng theo tỷ lệ phần trăm tải trọng, giúp người kỹ thuật tra cứu nhanh mối liên hệ giữa vận tốc, cấp số truyền và hệ số cản mặt đường mà không cần thực hiện lại các phép tính vi phân phức tạp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Kiểm soát chặt chẽ tải trọng vận chuyển: Doanh nghiệp và tài xế cần giới hạn tải trọng chở gỗ trong phạm vi định mức 1,25 tấn, tuyệt đối không chở quá tải vượt quá 15% trên đường lâm nghiệp khô ráo và duy trì mức dưới 100% tải trọng khi trời mưa trơn trượt. Giải pháp này giúp duy trì nhân tố động lực học luôn lớn hơn hệ số cản tổng cộng, thực hiện ngay trong từng chuyến vận chuyển.

2. Chuẩn hóa thao tác sang số và dải vòng quay: Lái xe cần chủ động khởi hành và vượt dốc bằng tay số 1 hoặc số 2, duy trì tốc độ vòng tua động cơ trong dải tối ưu từ 1500 đến 2200 vòng/phút nhằm khai thác trọn vẹn mô-men xoắn cực đại 174 N.m. Tránh ép ga ở các tay số 3, 4 và 5 khi tốc độ xe dưới 20 km/h để ngăn ngừa quá tải nhiệt động cơ. Đội ngũ kỹ thuật cần tổ chức tập huấn quy trình này trong vòng 30 ngày.

3. Cải tiến kết cấu bám và phân bố trọng lượng: Lâm trường cần trang bị lốp có hoa gai việt dã bản rộng hoặc xích chống trượt cho cầu chủ động khi bước vào mùa mưa; đồng thời hướng dẫn công nhân bốc xếp chằng buộc gỗ dồn 65% đến 70% tổng khối lượng về phía trục sau nhằm tăng áp lực thẳng đứng và nâng cao lực bám của bánh xe. Đơn vị cơ giới thực hiện rà soát định kỳ hằng quý.

4. Duy trì và cải tạo chất lượng nền đường lâm nghiệp: Ban quản lý rừng và đơn vị khai thác cần thường xuyên san gạt lòng đường, khơi thông rãnh thoát nước và rải cấp phối đá dăm tại các đoạn dốc cua hiểm trở, đảm bảo khống chế độ dốc dọc không vượt quá 10% đến 12% và duy trì hệ số cản lăn dưới 0,04. Hoạt động bảo dưỡng này cần được lập kế hoạch và triển khai định kỳ 6 tháng một lần.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư cơ khí và chuyên viên khai thác lâm nghiệp: Nắm vững phương pháp tính toán động lực học kéo giải tích kết hợp đồ thị tia, áp dụng trực tiếp để xây dựng định mức tiêu hao nhiên liệu và tính toán sức kéo cho hơn 50 dòng phương tiện vận tải cơ giới tương đương.
• Chủ doanh nghiệp và hợp tác xã vận tải gỗ rừng trồng: Vận dụng các khuyến nghị về tải trọng và cấp số truyền để tối ưu hóa chi phí vận hành chuyến xe 1,25 tấn, giảm hao mòn cụm ly hợp và hộp số, kéo dài tuổi thọ thiết bị thêm 20% đến 30%.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học: Khai thác dữ liệu làm tài liệu tham khảo giảng dạy chuyên ngành Kỹ thuật Ô tô - Máy kéo, đặc biệt là quy trình thiết lập khảo nghiệm thực nghiệm đo lực kéo và gia tốc bằng cảm biến tenzo Z4 kết hợp hệ thống DMC Plus.
• Cơ quan quản lý và quy hoạch hạ tầng giao thông lâm sinh: Ứng dụng các chỉ số giới hạn về lực kéo và khả năng vượt dốc của phương tiện để xây dựng quy chuẩn thiết kế bán kính đường cong, độ dốc tối đa và kết cấu mặt đường lâm nghiệp phù hợp với thực tế cơ giới hóa.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao xe tải THACO - FOTON 1,25 tấn thường bị trượt quay bánh trên đường lâm nghiệp?
Xe tải THACO - FOTON 1,25 tấn chỉ có một cầu chủ động phía sau với lốp đường trường tiêu chuẩn. Khi xe đi vào đường lâm nghiệp có hệ số bám thấp dưới 0,35, lực kéo tiếp tuyến sinh ra từ động cơ vượt quá lực bám cực đại giữa lốp và mặt đất, khiến bánh xe mất độ bám và trượt quay tại chỗ.

Đồ thị tia nhân tố động lực học mang lại giá trị thực tế như thế nào?
Đồ thị tia tích hợp mối quan hệ giữa vận tốc, tay số, hệ số cản nền đường và các mức tải trọng từ 25% đến trên 150%. Người quản lý kỹ thuật chỉ cần tra cứu đồ thị tia là có thể xác định ngay tay số phù hợp và vận tốc an toàn mà không cần tính toán thủ công phức tạp.

Xe có động cơ công suất cực đại 46 kW thì có nên chở quá tải 150% không?
Tuyệt đối không nên chở quá tải 150%. Khi tải trọng tăng thêm 50%, nhân tố động lực học của xe suy giảm khoảng 33%, làm giảm nghiêm trọng khả năng leo dốc, gây quá tải cho hệ thống truyền lực và làm tăng nguy cơ gãy trục láp hoặc lật xe khi vào cua dốc.

Hệ thống thực nghiệm đo lực kéo và gia tốc trong luận văn gồm những thiết bị nào?
Hệ thống thực nghiệm sử dụng đầu đo lực tenzo Z4 dải đo 50 kN, cảm biến gia tốc điện cảm B12-1000 dải đo 500 m/s2 của Đức, kết nối với thiết bị khuếch đại kỹ thuật số DMC Plus và phần mềm DMC Laplus chuyên dụng trên máy tính.

Làm cách nào để tăng khả năng bám cho xe khi vận chuyển gỗ qua bãi lầy?
Giải pháp hiệu quả nhất là xếp gỗ dồn từ 65% đến 70% tải trọng lên cầu sau để tăng tải trọng bám thẳng đứng, đồng thời giảm bớt áp suất lốp trong giới hạn cho phép hoặc lắp xích chống trượt để tăng diện tích tiếp xúc và hệ số bám của bánh xe.

Kết luận

• Luận văn đã xác định chính xác các thông số động lực học then chốt của xe THACO - FOTON 1,25 tấn với công suất cực đại 46 kW và mô-men xoắn 174 N.m.
• Thiết lập hoàn chỉnh mô hình cân bằng công suất và cân bằng lực kéo tiếp tuyến trên 5 cấp số truyền của hộp số.
• Ứng dụng thành công đồ thị tia nhân tố động lực học, hỗ trợ tra cứu trực quan khả năng chịu tải và vượt cản của phương tiện.
• Đo đạc thực nghiệm chuẩn xác bằng hệ thống cảm biến tenzo Z4 và DMC Plus với độ tin cậy khoa học cao trên đoạn đường chạy thử 30 km/h.
• Đề xuất bộ giải pháp vận hành kỹ thuật đồng bộ, giúp nâng cao tính an toàn và tiết kiệm từ 10% đến 15% chi phí nhiên liệu.

Đóng góp lớn nhất của công trình là tạo dựng cơ sở dữ liệu khoa học định lượng đầu tiên về động lực học kéo cho xe tải nhẹ lắp ráp trong nước hoạt động trong ngành lâm nghiệp. Trong giai đoạn 12 tháng tiếp theo, hướng nghiên cứu nên mở rộng mô phỏng không gian 3 chiều về tính ổn định chống lật khi xe quay vòng trên đường sườn đồi. Độc giả, kỹ sư và các nhà quản lý vận tải hãy tham khảo và ứng dụng ngay các kết quả tính toán động lực học của luận văn để nâng cao an toàn và tối ưu hóa hiệu quả kinh tế cho đội xe vận chuyển gỗ rừng trồng!

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HOÀNG QUỐC VIỆT NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ TẢI THACO - FOTON 1.25 TẤN SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI CHỞ GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2013 c i LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay ở nước ta vận chuyển gỗ rừng trồng chủ yếu là vận chuyển bằng ôtô, trong đó phổ biến là ô tô tải cỡ vừa và nhỏ được sản xuất lắp ráp ở Việt Nam. Một trong những loại xe tải đó là xe THACO – FOTON 1. Xe này đã và đang được sử dụng rộng rãi để chuyên chở hàng hóa trên các tuyến đường quốc lộ. Khi dùng loại xe này vào vận chuyển gỗ xe phải chuyển động trên mặt đất rừng ( không có đường) hoặc trên đường lâm nghiệp với chất lượng đường thấp.

Điều kiện sử dụng này ảnh hưởng lớn đến khả năng kéo, bám ổn định của xe. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô, nhưng chưa có công trình nghiên cứu nào ở Việt Nam về động lực học kéo của loại xe THACO – FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Để phục vụ cho việc khai thác sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ một cách đúng kỹ thuật, đảm bảo an toàn và hiệu quả tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu động lực học kéo của ô tô tải THACO – FOTON 1.25 tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp”. Ý nghĩa khoa học của đề tài này là: Xác định được các tính chất động lực học kéo của xe THACO - FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp làm căn cứ cho việc khai thác sử dụng đúng kỹ thuật đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài này là: Kết quả nghiên cứu của đề tài đưa ra khuyến cáo cho người lái xe để chọn chế độ sử dụng hợp lý khi vận chuyển gỗ trên một số đoạn đường lâm nghiệp điển hình với tải trọng khác nhau. c ii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. ii DANH MỤC BẢNG. iv DANH MỤC HÌNH.

iv DANH MỤC KÝ HIỆU. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ rừng trồng. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ trên thế giới.

Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ ở Việt Nam.Cơ sở động lực học ô tô – máy kéo bánh hơi.Động lực học kéo của ô tô. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo. Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo trên thế giới.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo ở Việt Nam. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ HƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu .Tổng quan về vấn đề nghiên cứu:. Khảo sát động lực học kéo của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp:.

Nghiên cứu thực nghiệm:. Phương pháp nghiên cứu. KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ TẢI THACO – FOTON 1.25 TẤN SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ RỪNG TRỒNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP. Đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO – FOTON 1.

Cân bằng công suất và cân bằng lực kéo của ô tô tải THACO - FOTON 1. Cân bằng công suất. Cân bằng lực kéo của ô tô. Yếu tố động lực học và đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.

Yếu tố động lực học. Khảo sát quá trình tăng tốc của ô tô tải THACO - FOTON 1. Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn khi tải trọng thay đổi. Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn theo khả năng bám.

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm. Các thông số đo và thiết bị đo. Kết quả thực nghiệm.

44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Error! Bookmark not defined. TÀI LIỆU THAM KHẢO c iv DANH MỤC BẢNG Bảng 3. Giá trị số vòng quay, công suất và mômen quay động cơ.

Giá trị các công suất cản, công suất bánh chủ động động cơ. Giá trị gia tốc ở các tay số thứ i: .6 Giá trị phần trăm tải trọng. 38 DANH MỤC HÌNH Hình 3. Đồ thị đặc tính động cơ.

Đồ thị công suất. Đồ thị lực kéo. Đồ thị nhân tố động lực. Đồ thị gia tốc.

38 Đồ thị nhân tố động lực học với tải trọng thay đổi. Đầu đo lực kết nối với máy tính và DMC plus. Vị trí đầu đo lực nối với cáp và xe ô tô. Đầu đo gia tốc kết nối với máy tính và DMC plus.

Hai xe kéo nhau đo lực và gia tốc. Đồ thị lực, gia tốc. 45 c v DANH MỤC KÝ HIỆU STT Thông số Ký Đơn vị hiệu 1 Các hệ số được xác định theo loại động cơ a,b,c Giá trị nhân tố động lực học ở tay số i tương ứng Di 2 với tốc độ vi 3 Tiết diện cản chính của ô tô F m2 4 Tải trọng định mức Ge N 5 Tải trọng toàn bộ Ga N 6 Lực cản lăn Pf N 7 Lực cản không khí Pw N 8 Lực cản lên dốc Pi N 9 Lực bám giới hạn của các bánh xe chủ động P N 10 Lực quán tính Pj N 11 Công suất của động cơ Ne W 12 Công suất truyền đến bánh xe chủ động Nk W 13 Công suất tiêu hao cho việc quấy dầu Nt W 14 Công suất cực đại của động cơ Nmax W 15 Bán kính làm việc của bánh xe rb m 16 Hệ số cản lăn f 17 Vận tốc ở tay số i vi m/s 18 Hệ số cản không khí phụ thuộc vào kết cấu ô tô K Ns2/m4 19 Hệ số kể đến ảnh hưởng chuyển động i 20 Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực itl 21 Tỷ số truyền của hộp số chính io 22 Tỷ số truyền của hộp số phụ (nếu có) ip c vi 23 Tỷ số truyền của bộ truyền lực cuối ( nếu có) ie 24 Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số ihi 25 Gia tốc của ô tô ở tay số thứ i trong hộp số ji m/s2 26 Hiệu suất của hệ thống truyền lực tl 27 Hiệu suất của ly hợp l 28 Hiệu suất của hộp số h 29 Hiệu suất của các đăng cd 30 Hiệu suất của cầu chủ động o 31 Độ dốc của mặt đường  Độ c 1 Chương1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ rừng trồng.

Vận chuyển gỗ từ bãi tập trung trong rừng tới nơi tiêu thụ, nơi chế biến nào đó có thể thực hiện bằng đường ô tô, đường sắt, đường thủy. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ trên thế giới. Hiện nay trên thế giới vận chuyển gỗ lâm sản chủ yếu bằng đường ô tô vận chuyển theo hình thức này khá cơ động giá thành vận chuyển tương đối thấp so với hình thức vận chuyển khác. Hình thức vận chuyển bằng đường sắt, đường thủy chỉ được thực hiện tại những nơi có gần hệ thống sông suối, gần đường sắt công cộng.

Một số nước tiên tiến đã và đang sử dụng ô tô vận chuyển gỗ và lâm sản các loại như: Xe tải 3 trục với rơ móoc 3 trục có tải trọng chuyến tương đối lớn đạt 35 – 40 m3. Xe tải 3 trục với rơ mooc 2 trục có tải trọng chuyến 30 – 35m3 có mặt sàn của mooc phẳng khi sử dụng cho vận chuyển gỗ ngắn, mặt sàn làm bằng khung thép với các cột chống hai bên. Xe tải hai trục đơn loại này hiện nay trên thế giới sử dụng khá phổ biến cho vận chuyển gỗ rừng trồng ngắn, cắt khúc có tải trọng chuyến từ 10 – 15 m3. Phổ biến ở các nước phát triển như Mỹ, Canada… có sử dụng xe tải hai trục đơn, ba trục đơn những loại này thường được trang bị một giá đỡ phụ một trục có bánh.

Những năm 1980 – 1995 Thụy Điển là một trong những nước sản xuất nhiều loại phương tiện bốc dỡ, vận chuyển gỗ đặc trưng nhất là hãng Volvo với đủ các chủng loại. Ngoài ra còn có hãng Allrouder và Hinght – HFT (Mỹ), hãng Arbo – lift ( Canada). Tại các nước Đông Âu trong thời điểm thập kỷ 90 sử dụng rất phổ biến các phương tiện bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly trung bình như: FMG 910 LOKOMO, PONSE. c 2 Tại châu Á như Myanma, Indonesia, Nhật Bản sử dụng chủ yếu loại PRAMI – TRAC của Nhật Bản, các thiết bị trên có công suất 35 – 145 kw trọng tải từ 6 – 15 tấn, có ưu điểm tính năng việt dã cao, làm việc được trong điều kiện địa hình cũng như thời tiết khắc nghiệt.

Trong vận chuyển gỗ cự ly dài trên thế giới sử dụng rất nhiều các loại xe kéo rơ móoc, xe vận tải chuyên dụng. Các loại xe này có công suất từ 100 – 240 mã lực, lực kéo lớn, cấu tạo gồm một đầu kéo và rơ móoc chở hàng dùng để vận chuyển gỗ lớn rừng tự nhiên, gỗ nguyên cây, gỗ nhỏ rừng trồng cắt khúc trên các tuyến đường lớn, đường nhánh. Các loại xe này có rất nhiều nước sản xuất và sử dụng như hãng Bell 2WD, 4WD, T25(Austraylia), Nisan TZA 52(Nhật Bản), Scania L80, L81, L85,L110, LB81(Thụy Điển), Maz 509A, Kpaz 255( Liên Xô cũ), Praga V3S, S5T(Tiệp)… Phương tiện vận tải thủy chủ yếu gồm các loại bè, mảng, ca nô, xà lan…Hiện nay trên thế giới rất ít sử dụng, hầu như là không sử dụng nữa do nhiều nhược điểm như tốc độ chậm, không chủ động do phụ thuộc vào thiên nhiên, luồng lạch sông ngòi. Gỗ,lâm sản vận chuyển bị ảnh hưởng nhiều không đảm bảo chất lượng trong môi trường nước, khó chế biến.

Nói chung trên thế giới với những nước tiên tiến việc khai thác vận chuyển lâm sản được quy hoạch trên quy mô lớn, tập trung, thiết bị khai thác vận chuyển hiện đại, năng suất cao. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ ở Việt Nam. Việt Nam với số liệu thống kê năm 1990 thì ngành Lâm Nghiệp có giá trị tổng sản phẩm xã hội chiếm 3,5% cả nước, hàng năm ngành được nhà nước đầu tư xây dựng cơ bản với số vốn chiếm 6,6% vốn đầu tư trong cả nước.