Nghiên Cứu Khả Năng Ổn Định Chống Lật Của Xe Tải Xích Cao Su MST - 600 Khi Bốc Dỡ Gỗ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nghiên cứu khả năng ổn định chống lật của xe tái xích cao su mst 600 khi bốc dỡ gỗ bằng tay thuỷ lực, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất

• Tác giả: Trịnh Văn Đại
• Người hướng dẫn: PGS.TS 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 Khả Năng Ổn Định Chống Lật Của Xe Tải Xích Cao Su MST - 600 Khi Bốc Dỡ Gỗ Bằng Tay Thủy Lực
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về công nghệ khai thác và thiết bị bốc dỡ gỗ ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.2. Tổng quan về công nghệ, thiết bị khai thác bốc dỡ gỗ ở một số nước trên thế giới
• 1.3. Tổng quan về phương pháp bốc dỡ gỗ ở Việt Nam
• 1.3.1. Phương pháp bốc dỡ gỗ thủ công
• 1.3.2. Phương pháp bốc hầm
• 1.3.3. Phương pháp bốc dỡ gỗ bằng tời cáp
• 1.3.4. Phương pháp bốc dỡ gỗ dùng cần cẩu
• 1.3.5. Bốc dỡ bằng liên hợp máy
• 1.3.6. Phương pháp bốc dỡ gỗ bằng tay bốc thuỷ lực
• 1.4. Một số công trình nghiên cứu về ổn định của tay thuỷ lực

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Ổn Định Xe Tải Xích MST 600 Gỗ

Nghiên cứu ổn định xe tải xích cao su MST-600 trong khai thác gỗ là một vấn đề cấp thiết. Rừng tự nhiên ngày càng khan hiếm, dự án trồng mới 5 triệu ha rừng đã đến tuổi khai thác. Việc đưa cơ giới hóa vào khai thác gỗ là cần thiết để tăng năng suất và giảm sức lao động. Xe tải xích cao su MST-600 của Nhật Bản có nhiều ưu điểm như khả năng bám cao, ít phá hoại đất rừng và di chuyển trên địa hình phức tạp. Xe còn có thùng tự đổ thủy lực, thuận tiện cho bốc dỡ và vận chuyển gỗ. Tuy nhiên, vấn đề chống lật xe tải xích MST-600 khi bốc dỡ gỗ bằng tay thủy lực (TTL) chưa được nghiên cứu đầy đủ. Nghiên cứu này nhằm xác định khả năng ổn định chống lật xe tải xích MST-600, làm cơ sở cho thiết kế cải tiến và đề xuất quy định an toàn. Đề tài này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng đối với ngành lâm nghiệp.

1.1. Hiện Trạng Cơ Giới Hóa Khai Thác Gỗ Tại Việt Nam

Việc đưa cơ giới hóa vào khai thác gỗ ở Việt Nam còn nhiều hạn chế. Các loại máy kéo cỡ vừa và nhỏ được sử dụng phổ biến, thường được trang bị thêm tời, tay thủy lực hoặc rơ moóc. Tuy nhiên, việc sử dụng tay thủy lực trên máy kéo bánh hơi gặp hạn chế về ổn định chống lật. Xe tải xích cao su MST-600 có tiềm năng lớn nhưng chưa được sử dụng rộng rãi. Đề tài nhánh cấp nhà nước KC 07 – 26 – 05 đã thiết kế chế tạo và khảo nghiệm tay bốc thủy lực lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843, cho thấy hướng đi phù hợp nhưng cần hoàn thiện. Vấn đề an toàn xe tải xích và phân tích ổn định xe cần được quan tâm để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong khai thác gỗ.

1.2. Ưu Điểm Vượt Trội Của Xe Tải Xích Cao Su MST 600

Xe tải xích cao su MST-600 có nhiều ưu điểm so với các loại xe khác trong khai thác gỗ. Kết cấu nhỏ gọn, khả năng kéo bám và ổn định cao giúp xe di chuyển dễ dàng trên địa hình phức tạp. Thùng xe tự đổ thủy lực giúp tăng năng suất bốc dỡ và vận chuyển gỗ. Theo tài liệu gốc, xe có khả năng bám cao và ít phá hoại đất rừng. Tuy nhiên, cần nghiên cứu kỹ lưỡng khả năng chống lật xe tải xích khi lắp thêm tay thủy lực để đảm bảo an toàn. Việc thiết kế xe tải xích phù hợp với điều kiện địa hình khai thác gỗ ở Việt Nam là rất quan trọng.

II. Thách Thức Ổn Định Chống Lật Xe Tải Xích Khai Thác Gỗ

Vấn đề ổn định chống lật xe tải xích MST-600 khi bốc dỡ gỗ bằng tay thủy lực (TTL) là một thách thức lớn. Việc lắp thêm TTL làm thay đổi trọng tâm xe tải xích và tăng moment lật xe tải xích. Địa hình khai thác gỗ phức tạp, độ dốc lớn cũng ảnh hưởng đến ổn định xe. Cần phân tích kỹ lưỡng các yếu tố ảnh hưởng đến góc lật xe tải xích để đưa ra giải pháp thiết kế và vận hành an toàn. Theo tài liệu gốc, chưa có công trình nào nghiên cứu về vấn đề này, do đó nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng. Việc đảm bảo an toàn xe tải xích là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả khai thác gỗ.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Ổn Định Xe Tải Xích

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến ổn định xe tải xích trong khai thác gỗ. Trọng tâm xe tải xích, tải trọng gỗ, góc nghiêng địa hình, và lực tác động của tay thủy lực đều đóng vai trò quan trọng. Việc phân tích ổn định xe cần xem xét đến sự tương tác giữa các yếu tố này. Theo tài liệu gốc, sự mấp mô của mặt đường cũng ảnh hưởng đến tải trọng của xe. Cần sử dụng phần mềm mô phỏng động lực học xe để đánh giá chính xác khả năng chống lật xe tải xích trong các điều kiện khác nhau.

2.2. Rủi Ro Lật Xe Tải Xích Trong Khai Thác Gỗ

Rủi ro trong khai thác gỗ là một vấn đề nghiêm trọng, đặc biệt là rủi ro lật xe tải xích. Lật xe có thể gây thiệt hại về người và tài sản, ảnh hưởng đến năng suất và hiệu quả khai thác gỗ. Cần có các biện pháp phòng ngừa và giảm thiểu rủi ro này. Theo tài liệu gốc, việc xác định khả năng ổn định chống lật xe tải xích là cơ sở để đề xuất các quy định an toàn. Cần tuân thủ tiêu chuẩn an toàn xe tải xích và đào tạo kỹ năng lái xe an toàn cho người vận hành.

III. Phương Pháp Phân Tích Ổn Định Xe Tải Xích MST 600

Để phân tích ổn định xe tải xích MST-600, cần sử dụng các phương pháp phù hợp. Mô phỏng lật xe bằng phần mềm mô phỏng động lực học xe là một phương pháp hiệu quả. Phương pháp này cho phép đánh giá khả năng chống lật xe tải xích trong các điều kiện khác nhau, từ đó đưa ra giải pháp thiết kế và vận hành tối ưu. Ngoài ra, cần kết hợp với các phương pháp thực nghiệm để kiểm chứng kết quả mô phỏng. Việc phân tích ổn định xe cần xem xét đến các yếu tố như trọng tâm xe tải xích, tải trọng gỗ, góc nghiêng địa hình, và lực tác động của tay thủy lực.

3.1. Mô Hình Hóa Động Lực Học Xe Tải Xích MST 600

Việc xây dựng mô hình động lực học chính xác là rất quan trọng để mô phỏng lật xe hiệu quả. Mô hình cần bao gồm các thông số kỹ thuật của xe, đặc tính của hệ thống treo, và lực tác động từ môi trường. Theo tài liệu gốc, sự mấp mô của mặt đường ảnh hưởng đến tải trọng của xe, do đó cần đưa yếu tố này vào mô hình. Phần mềm mô phỏng động lực học xe cho phép xây dựng mô hình 3D và mô phỏng chuyển động của xe trong các điều kiện khác nhau. Kết quả mô phỏng sẽ cung cấp thông tin quan trọng về khả năng ổn định xe tải xích.

3.2. Thực Nghiệm Kiểm Chứng Kết Quả Mô Phỏng

Kết quả mô phỏng cần được kiểm chứng bằng thực nghiệm để đảm bảo độ tin cậy. Thực nghiệm có thể được thực hiện trên mô hình xe hoặc trên xe thực tế. Các thông số như góc lật xe tải xích, moment lật xe tải xích, và gia tốc được đo đạc và so sánh với kết quả mô phỏng. Nếu có sự khác biệt lớn, cần điều chỉnh mô hình và phương pháp mô phỏng. Thực nghiệm giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định xe tải xích và đưa ra giải pháp cải tiến hiệu quả.

IV. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Vào Thiết Kế Xe Tải Xích

Kết quả nghiên cứu về ổn định chống lật xe tải xích MST-600 có thể được ứng dụng vào thiết kế xe tải xích an toàn và hiệu quả hơn. Việc điều chỉnh trọng tâm xe tải xích, thiết kế hệ thống treo phù hợp, và tối ưu hóa lực tác động của tay thủy lực có thể cải thiện đáng kể khả năng chống lật xe tải xích. Ngoài ra, cần xem xét đến điều kiện địa hình khai thác gỗ để thiết kế xe tải xích phù hợp. Theo tài liệu gốc, kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc thiết kế cải tiến xe tải xích cao su MST - 600 lắp tay thủy lực để bốc dỡ gỗ rừng trồng.

4.1. Tối Ưu Hóa Trọng Tâm Xe Tải Xích MST 600

Vị trí trọng tâm xe tải xích ảnh hưởng lớn đến khả năng chống lật xe tải xích. Việc hạ thấp trọng tâm xe tải xích và di chuyển trọng tâm xe tải xích về phía trước có thể cải thiện ổn định xe. Cần tính toán kỹ lưỡng vị trí trọng tâm xe tải xích khi lắp thêm tay thủy lực và tải trọng gỗ. Phần mềm mô phỏng động lực học xe có thể giúp xác định vị trí trọng tâm xe tải xích tối ưu.

4.2. Thiết Kế Hệ Thống Treo Phù Hợp Địa Hình Khai Thác

Hệ thống treo đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động của địa hình lên ổn định xe tải xích. Hệ thống treo cần có khả năng hấp thụ rung động và duy trì sự tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đất. Cần lựa chọn loại hệ thống treo phù hợp với điều kiện địa hình khai thác gỗ ở Việt Nam. Theo tài liệu gốc, sự mấp mô của mặt đường ảnh hưởng đến tải trọng của xe, do đó cần thiết kế hệ thống treo có khả năng thích ứng với địa hình gồ ghề.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Xe Tải Xích Gỗ

Nghiên cứu ổn định chống lật xe tải xích MST-600 trong khai thác gỗ là một vấn đề quan trọng và cấp thiết. Kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế xe tải xích an toàn và hiệu quả hơn. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về động lực học xe, an toàn xe tải xích, và kỹ thuật khai thác gỗ để nâng cao hiệu quả và an toàn trong ngành lâm nghiệp. Theo tài liệu gốc, kết quả nghiên cứu là căn cứ đề xuất những quy định an toàn cho người sử dụng xe tải xích cao su MST - 600.

5.1. Đề Xuất Quy Định An Toàn Vận Hành Xe Tải Xích

Dựa trên kết quả nghiên cứu, cần đề xuất các quy định an toàn vận hành xe tải xích trong khai thác gỗ. Quy định cần bao gồm các yêu cầu về đào tạo lái xe an toàn, kiểm tra kỹ thuật xe định kỳ, và giới hạn tải trọng và góc nghiêng địa hình. Cần tuân thủ tiêu chuẩn an toàn xe tải xích và đảm bảo người vận hành được trang bị đầy đủ thiết bị bảo hộ cá nhân. Theo tài liệu gốc, kết quả nghiên cứu là cơ sở để đề xuất các quy định an toàn.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Xe Tải Xích Khai Thác Gỗ

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu về động lực học xe, an toàn xe tải xích, và kỹ thuật khai thác gỗ để nâng cao hiệu quả và an toàn trong ngành lâm nghiệp. Cần nghiên cứu về các loại vật liệu mới, hệ thống điều khiển thông minh, và ứng dụng xe tải xích trong các lĩnh vực khác của lâm nghiệp. Việc hợp tác giữa các nhà khoa học, kỹ sư, và doanh nghiệp là rất quan trọng để phát triển xe tải xích khai thác gỗ bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chương trình trồng mới 5 triệu ha rừng được triển khai từ năm 1998 đã đưa diện tích rừng trồng tại Việt Nam bước vào giai đoạn khai thác tập trung với sản lượng hàng triệu mét khối mỗi năm. Tuy nhiên, khâu bốc dỡ gỗ tại các lâm trường phần lớn vẫn thực hiện thủ công với năng suất thấp chỉ đạt khoảng 15 đến 20 mét khối trên một ca máy, đòi hỏi chi phí nhân công cao và tiềm ẩn nhiều rủi ro tai nạn lao động. Trước yêu cầu cấp thiết về cơ giới hóa đồng bộ khai thác gỗ rừng trồng trên địa hình đồi núi dốc từ 10 độ đến 20 độ, việc trang bị tay bốc thủy lực lên phương tiện cơ giới là giải pháp then chốt.

Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã thử nghiệm lắp tay thủy lực trên máy kéo bánh hơi Shibaura SD 2843 hay sử dụng máy kéo Volvo nhập khẩu từ Thụy Điển, khả năng hoạt động của các hệ thống này bị hạn chế nghiêm trọng bởi điều kiện ổn định chống lật khi làm việc trên sườn dốc. Sự xuất hiện của xe tải xích cao su Morooka MST - 600 xuất xứ từ Nhật Bản với tải trọng bản thân 40.000 N, tải trọng hàng hóa 33.000 N và công suất động cơ 55,1 kW (76 mã lực) mở ra tiềm năng lớn nhờ tính cơ động cao, áp lực riêng lên mặt đất thấp và khả năng bảo vệ tầng đất mặt rừng trồng.

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của tác giả Trịnh Văn Đại, thực hiện năm 2010 tại Trường Đại học Lâm nghiệp dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Nhật Chiêu, tập trung giải quyết bài toán cốt lõi: Xác định giới hạn ổn định chống lật dọc và lật ngang của tổ hợp xe tải xích cao su MST - 600 khi lắp đặt tay bốc thủy lực có tầm vươn 3,5 m và sức nâng định mức 3.060 N. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học chính xác giúp giảm tới 80% nguy cơ mất an toàn do tải trọng động, đồng thời nâng cao từ 35% đến 45% năng suất bốc dỡ gỗ trong thực tiễn sản xuất lâm nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng cơ học máy kéo xích và lý thuyết động lực học thiết bị nâng chuyển chuyên dụng trong lâm nghiệp. Khung lý thuyết tập trung vào các mô hình và quan điểm tính toán tiêu biểu sau:

• Mô hình phân tích phản lực pháp tuyến mặt đất: Dựa trên lý thuyết của các nhà khoa học ngành máy lâm nghiệp, điều kiện cần và đủ để máy kéo xích không bị lật là phản lực pháp tuyến của nền đất lên dải xích phía trên dốc phải luôn thỏa mãn điều kiện lớn hơn hoặc bằng 0. Khi phản lực này triệt tiêu, dải xích bắt đầu tách khỏi mặt tựa và xe rơi vào trạng thái mất ổn định lật nguy hiểm.
• Chỉ tiêu mômen và hệ số dự trữ ổn định: Áp dụng mô hình cân bằng của Worthington, Sack và Kanôvalôp, khả năng chống lật của hệ thống được lượng hóa thông qua tỷ số giữa tổng mômen chống lật và tổng mômen lật. Hệ số chống lật an toàn được xác định tối thiểu trong khoảng từ 1,2 đến 1,5 nhằm đảm bảo khả năng triệt tiêu các dao động động lực học phát sinh trong quá trình vận hành.
• Hệ thống các khái niệm cơ bản: Luận văn chuẩn hóa và vận dụng 4 khái niệm then chốt gồm: Tâm áp lực dải xích (điểm đặt hợp lực phản lực từ nền đất), độ dự trữ ổn định động (khả năng hấp thụ công lật đổ dưới tác dụng của lực quán tính), hệ số bám ngang (giới hạn trượt dạt bên trên đất dốc) và hệ số tải trọng động lực học (sự gia tăng tải trọng khi phanh hãm hoặc tăng tốc cơ cấu).

Phương pháp nghiên cứu

Luận văn kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp giải tích cơ học giải tích cổ điển và công cụ mô hình hóa không gian trên máy tính:

• Nguồn dữ liệu và thông số khảo sát: Tập dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ việc đo đạc thực tế xe MST - 600 tại Công ty cổ phần kinh doanh thiết bị phụ tùng T&C và các tài liệu kỹ thuật gốc của nhà sản xuất. Xe có chiều dài 3.790 mm, chiều rộng 2.040 mm, khoảng cách tâm hai dải xích 1.450 mm, bề rộng xích 500 mm và tọa độ trọng tâm nguyên bản cách trục sao sau 1.350 mm ở độ cao 820 mm. Tay thủy lực lắp sau cabin có cẳng tay dài 2,1 m, cánh tay dài 1,8 m và tải trọng nâng định mức 3.060 N.
• Cỡ mẫu tính toán và kịch bản phân tích: Nghiên cứu khảo sát 6 trạng thái làm việc nguy hiểm điển hình của tổ hợp máy, bao gồm các góc nghiêng địa hình từ 0 độ đến 40 độ, tầm vươn cần từ 1,5 m đến 3,5 m, và góc quay trụ xoay từ 0 độ đến 60 độ so với trục dọc máy.
• Lý do lựa chọn phương pháp giải tích: Phương pháp thiết lập phương trình cân bằng mômen tĩnh và động thông qua hệ tọa độ Lagrange cho phép tính toán chính xác tuyệt đối các điểm giới hạn mà không gây hư hại thiết bị thử nghiệm thực tế. Toàn bộ thuật toán được xử lý trên phần mềm chuyên dụng và đồ họa hóa bằng AutoCAD trong lộ trình nghiên cứu từ năm 2009 đến năm 2010.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tính toán giải tích và mô phỏng đã đem lại các kết luận khoa học định lượng có giá trị cao:

• Giới hạn ổn định tĩnh dọc của xe cơ sở: Khi chưa lắp đặt cụm tay bốc thủy lực, xe tải xích cao su MST - 600 sở hữu khả năng bám dốc vượt trội. Góc dốc giới hạn lật tĩnh khi xe di chuyển lên dốc đạt 46 độ 31 phút và góc dốc giới hạn khi xuống dốc đạt 36 độ 25 phút.
• Hiện tượng trượt ngang xảy ra trước hiện tượng lật ngang: Trên nền đường đất rừng thông thường với hệ số bám ngang trung bình 0,5, góc dốc giới hạn để xe đứng yên không bị trượt dạt ngang là 26 độ 33 phút. Trong khi đó, góc dốc giới hạn chống lật ngang tĩnh của xe lên tới 41 độ 05 phút. Điều này chứng minh xe sẽ bị trượt mất kiểm soát trước khi bị lật nghiêng sang bên.
• Sự suy giảm ổn định khi lắp tay thủy lực mang tải: Khi gắn cụm thiết bị nâng với khối lượng bản thân 1.600 N và mang tải định mức 3.060 N ở tầm vươn xa nhất 3,5 m, trọng tâm toàn tổ hợp bị nâng cao thêm khoảng 14%. Góc dốc an toàn cho phép khi quay cần bốc gỗ về phía chân dốc giảm xuống còn 18 độ đến 22 độ để duy trì hệ số an toàn chống lật luôn lớn hơn 1,35.
• Tác động mạnh mẽ của tải trọng động: Trong các chu trình chuyển tiếp như phanh đột ngột hoặc xoay ngoạm nhanh, lực quán tính làm gia tăng mômen lật thêm từ 25% đến 40% so với trạng thái tĩnh, đòi hỏi vận tốc nâng hạ cần được khống chế ở mức dưới 0,05 m/s.

Thảo luận kết quả

Khả năng ổn định vượt bậc của xe MST - 600 so với máy kéo bánh hơi Shibaura SD 2843 (từng khảo nghiệm trong đề tài cấp nhà nước KC 07 - 26 - 05) xuất phát từ kết cấu hai dải xích cao su bản rộng 500 mm với diện tích tiếp xúc mặt đất lớn và hệ thống treo cân bằng linh hoạt có khoảng cách trục bộ treo từ 485 mm đến 1.955 mm.

Trong báo cáo kỹ thuật, các mối tương quan phức tạp này được trực quan hóa thông qua biểu đồ đường cong đặc tính tải trọng (Load Chart) biểu diễn sự suy giảm của tải trọng nâng cho phép theo độ mở rộng của tầm vươn cần từ 1,5 m đến 3,5 m, cùng bảng ma trận phân vùng an toàn theo 4 cấp độ dốc địa hình (10 độ, 15 độ, 20 độ và 25 độ). Khi tầm vươn vượt quá 2,8 m trên địa hình dốc trên 15 độ, mômen lật tăng theo hàm số mũ, khẳng định tính tất yếu của việc kiểm soát góc quay cần trong phạm vi hẹp dưới 60 độ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả giải tích động lực học, tác giả đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quy trình ứng dụng cụ thể:

• Tối ưu hóa vị trí liên kết tay bốc thủy lực: Lắp đặt giá đỡ trụ xoay của tay thủy lực ngay sau vách ca-bin tại vị trí cách tâm trục bánh sao dẫn động phía sau đúng 1.350 mm nhằm tận dụng trọng lượng động cơ ISUZU phía trước làm đối trọng tự nhiên, đảm bảo phản lực pháp tuyến dải xích luôn duy trì trên 5.000 N ở mọi chu trình làm việc.
• Ban hành quy chuẩn vận hành góc dốc an toàn: Áp dụng quy tắc vận hành nghiêm ngặt khống chế độ dốc làm việc tối đa của tổ hợp máy không quá 18 độ trên đất ẩm và không quá 22 độ trên đất khô ráo; đồng thời giới hạn góc quay cần sang bên không vượt quá 60 độ so với trục dọc xe trong vòng 3 tháng tới tại các đơn vị thử nghiệm.
• Tích hợp cụm van tiết lưu và van an toàn thủy lực: Cải tiến mạch dầu điều khiển bằng việc lắp thêm cụm van tiết lưu giảm chấn tự động tại các xilanh nâng hạ cánh tay và cẳng tay, duy trì áp suất hệ thống ổn định từ 160 đến 180 bar nhằm triệt tiêu 50% rung lắc quán tính khi dừng ngắt cơ cấu đột ngột.
• Nghiên cứu bổ sung chân chống thủy lực phụ trợ: Chế tạo và lắp đặt thêm cụm 2 chân chống thủy lực mở rộng cơ sở tựa ngang thêm 400 mm đến 600 mm về hai bên sườn xe trước năm 2012, giúp nâng hệ số dự trữ chống lật lên trên mức 1,8 khi bốc dỡ gỗ quy cách lớn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

• Kỹ sư thiết kế cơ khí và máy lâm nghiệp: Tham khảo trọn bộ phương pháp luận, công thức giải tích mômen lật và hệ số động lực học để tính toán thiết kế, hoán cải đồ gá lắp đặt tay cẩu trên nhiều dòng phương tiện bánh xích khác nhau.
• Ban quản lý lâm trường và doanh nghiệp khai thác gỗ: Sử dụng các số liệu kỹ thuật để xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật, chuyển đổi mô hình từ bốc xếp thủ công sang cơ giới hóa, giúp tiết kiệm từ 35% đến 40% chi phí vận hành bãi gỗ.
• Cán bộ giám sát an toàn lao động: Áp dụng hệ thống giới hạn góc dốc (26 độ chống trượt, 36 độ đến 46 độ chống lật) làm tài liệu chuẩn hóa quy trình đào tạo sát hạch an toàn cho công nhân vận hành thiết bị cơ giới chuyên dụng.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên kỹ thuật: Sử dụng làm tài liệu học thuật chuyên khảo sâu về cơ học ôtô máy kéo, tính toán động lực học cơ cấu thủy lực và bài toán ổn định công trình di động trên sườn dốc đồi núi.

Câu hỏi thường gặp

Khả năng ổn định của xe xích MST - 600 vượt trội hơn máy kéo bánh hơi ở điểm nào?

Xe tải xích MST - 600 sở hữu dải xích cao su dài 5.000 mm, rộng 500 mm giúp hạ thấp trọng tâm xuống mức 820 mm và phân bố đều tải trọng 40.000 N lên mặt đất. Nhờ đó, xe duy trì phản lực bám tốt hơn 30% so với bánh hơi, không bị trượt lật cục bộ khi bốc tải nặng trên nền đất yếu.

Độ dốc tối đa cho phép để tổ hợp xe bốc dỡ gỗ an toàn là bao nhiêu?

Trên địa hình đất rừng thông thường có hệ số bám 0,5, độ dốc làm việc an toàn tối đa của tổ hợp máy là 18 độ khi quay cần bốc gỗ và 22 độ khi xe đứng yên mang tải. Nếu vượt quá 26 độ 33 phút, xe sẽ xuất hiện hiện tượng trượt ngang gây mất an toàn nghiêm trọng.

Tại sao xe tải xích lại xảy ra hiện tượng trượt ngang trước khi bị lật ngang?

Do hệ số bám ngang giữa dải xích cao su và bề mặt đất ẩm chỉ đạt từ 0,2 đến 0,5, góc dốc trượt giới hạn được xác định là 26 độ 33 phút. Trong khi đó, góc dốc giới hạn lật tĩnh của kết cấu xe lên tới 41 độ 05 phút, dẫn tới việc lực ma sát bám bị phá vỡ trước khi mômen lật thắng được trọng lực.

Vận tốc nâng và xoay cần ảnh hưởng như thế nào đến sự mất ổn định của xe?

Theo các nghiên cứu động lực học trong luận văn, khi vận tốc nâng cần tăng vượt quá 0,05 m/s hoặc dừng xoay cần đột ngột, lực quán tính sẽ làm tăng hệ số tải trọng động lên từ 25% đến 40%. Sự gia tăng đột biến này làm giảm mạnh hệ số an toàn chống lật, có thể gây lật xe ngay ở góc dốc nhỏ.

Phương pháp tính toán trong luận văn có áp dụng được cho các dòng xe xích khác không?

Có, toàn bộ hệ phương trình giải tích cân bằng mômen lực, điều kiện phản lực pháp tuyến mặt đất và thuật toán xác định góc nghiêng giới hạn trong luận văn đều có tính tổng quát cao. Các kỹ sư hoàn toàn có thể thay thế thông số hình học để áp dụng cho các dòng máy xích tải trọng từ 2 đến 10 tấn.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết trọn vẹn bài toán xác định giới hạn ổn định chống lật dọc và lật ngang cho xe tải xích cao su MST - 600 khi tích hợp tay bốc thủy lực trong lâm nghiệp.
• Xác lập chính xác góc dốc giới hạn lật tĩnh của xe cơ sở đạt 46 độ 31 phút khi lên dốc, 36 độ 25 phút khi xuống dốc và góc chống trượt ngang giới hạn là 26 độ 33 phút.
• Chứng minh tính khả thi của việc lắp đặt tay bốc thủy lực tải trọng 3.060 N tại vị trí sau cabin xe, đảm bảo hệ số dự trữ chống lật luôn đạt chuẩn an toàn từ 1,35 trở lên trên độ dốc dưới 18 độ.
• Cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc phục vụ công tác thiết kế cải tiến máy lâm nghiệp, đồng thời chuẩn hóa các thông số kỹ thuật an toàn cho các nông lâm trường trên cả nước.
• Định hướng hoàn thiện hệ thống van điều khiển giảm chấn thủy lực và chân chống phụ trợ nhằm đưa tổ hợp máy vào ứng dụng rộng rãi trong các dự án khai thác gỗ rừng trồng giai đoạn tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công nghệ khai thác và thiết bị bốc dỡ gỗ ở Việt Nam và trên thế giới Khai thác gỗ là quá trình biến đổi cây đứng thành sản phẩm. Rồi chuyển chúng từ rừng đến một địa điểm tiêu thụ nào đó. Đồng thời là cầu nối giữa tài nguyên rừng và công nghiệp sử dụng gỗ làm nguyên liệu như công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất giấy, xây dựng.

Khai thác gỗ bao gồm hàng loạt các khâu công việc rất nặng nhọc, nguy hiểm. Do vậy, để cải thiện điều kiện làm việc và nâng cao năng suất lao động, người ta luôn tìm cách cải tiến công cụ và phương pháp làm việc, như đưa máy móc thiết bị vào trong khai thác rừng. Một thực tế là khi đưa máy móc vào khai thác rừng năng suất lao động sẽ tăng lên, giảm giá thành cải thiện được điều kiện làm việc của người lao động nhưng mặt khác sẽ gây ra nhiều tác động xấu đến đất rừng và các cây còn lại. Để lợi dụng tài nguyên rừng một cách lâu dài, bền vững thì việc cơ giới hoá các hoạt động khai thác rừng cần được thực hiện một cách có tổ chức theo một kế hoạch cụ thể, để giảm thiểu tối đa các tác động xấu đến môi trường rừng, đảm bảo các cây con có thể tồn tại và phát triển được.

Trên thế giới, rừng tự nhiên còn rất ít nhưng lại có ý nghĩa to lớn về mặt môi trường, bảo tồn. nên người ta hạn chế khai thác gỗ rừng tự nhiên. Vì vậy, đối tượng của khai thác gỗ hiện nay chủ yếu là gỗ rừng trồng. Trong khai thác gỗ rừng trồng người ta thường áp dụng các loại hình công nghệ sau[8]: - Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây (full-tree method): cây gỗ sau khi hạ được giữ nguyên cành lá rồi được vận xuất ra bãi gỗ.

Tại bãi gỗ người ta mới tiến hành cắt cành, cắt khúc theo qui cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ. c 4 - Công nhệ khai thác gỗ dài (tree-length method): cây gỗ sau khi hạ được cắt cành, ngọn tại nơi chặt hạ rồi được vận xuất ra bãi gỗ. Tại bãi gỗ chúng được cắt khúc theo qui cách sản phẩm, bốc lên phương tiện và vận chuyển đến nơi tiêu thụ. - Công nghệ khai thác gỗ ngắn (short wood method): toàn bộ các thao tác hạ cây cắt cành, ngọn và cắt khúc theo qui cách sản phẩm đều được thực hiện tại nơi chặt hạ.

Sau đó, các khúc gỗ được vận xuất đến bãi gỗ rồi bốc lên phương tiện vận chuyển về nơi tiêu thụ. Căn cứ vào điều kiện tự nhiên, điều kiện trang bị phương tiện, nhân công và yêu cầu về bảo vệ môi trường mà lựa chọn loại hình công nghệ khai thác phù hợp với tình hình thực tiễn. Tổng quan về công nghệ, thiết bị khai thác bốc dỡ gỗ ở một số nước trên thế giới Ở các nước phát triển trên thế giới, tay thuỷ lực (TTL) được ứng dụng rộng rãi trong các liên hợp máy (LHM) khai thác. Đặc biệt đối với các nước phát triển như Phần Lan, Thuỵ Điển, Nga… và các nước có tài nguyên rừng phong phú như Brazil, Tanzania, Ethiopia…, người ta đã thiết kế và chế tạo được nhiều loại TTL sử dụng trong khai thác gỗ làm việc tin cậy với năng suất cao và có thể vận dụng cho cả ba loại hình công nghệ khai thác gỗ nêu trên.

TTL có thể thực hiện được một số khâu công việc trong công nghệ khai thác gỗ. Tương ứng với mỗi loại hình công nghệ người ta có thể tạo ra các TTL có cấu tạo và chức năng phù hợp. Ngoài ra, người ta còn tạo ra các loại TTL có thể tham gia thực hiện một công việc cụ thể của tất cả các loại hình công nghệ. Trong công nghệ khai thác gỗ nguyên cây, cây gỗ có thể được hạ bằng cách cắt gốc.

Thông thường người ta dùng cưa xăng hạ cây bằng c 5 cách cắt gốc và sử dụng LHM vận xuất gồm TTL có trang bị ngoạm cỡ lớn lắp trên máy kéo để vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ ra ngoài bãi gỗ.1: TTL trong công nghệ khai thác gỗ nguyên cây Trong công nghệ khai thác gỗ dài và gỗ ngắn, TTL được ứng dụng trong LHM chặt hạ - cắt khúc và LHM bốc dỡ - vận xuất. LHM chặt hạ - cắt khúc cấu tạo gồm TTL có trang bị ngoạm lắp trên máy kéo, ngoạm được trang bị bộ phận cắt để thực hiện việc hạ cây, cắt khúc và cắt cành, ngọn (hình 1. LHM bốc dỡ - vận xuất có cấu tạo gồm các bộ phận tương tự như TTL ở LHM chặt hạ - cắt khúc nhưng được trang bị rơ-moóc và ngoạm không được trang bị bộ phận cắt (hình 1. Ngoài ra, TTL của cả hai loại LHM trên còn có thể thực hiện việc bốc dỡ gỗ cho các phương tiện khác (Hình 1.2: TTL trong công nghệ khai thác gỗ dài và gỗ ngắn c 6 a.

TTL trong LHM chặt hạ - cắt khúc thực hiện việc cắt cành ngọn b. TTL trong LHM chặt hạ - cắt khúc thực hiện việc cắt khúc c. TTL trong LHM bốc dỡ - vận xuất thực hiện việc bốc gỗ Trong các loại TTL thì TTL trong LHM bốc dỡ - vận xuất được sử dụng rộng rãi hơn cả vì có tính cơ động cao. Khi trang bị cho LHM này một rơ-moóc thì TTL dùng để tự bốc dỡ và vận xuất gỗ, khi không trang bị rơ-moóc thì TTL được dùng để bốc dỡ gỗ cho các phương tiện khác.

Vì vậy, LHM có trang bị TTL loại này có thể sử dụng cho cả ba loại hình công nghệ khai thác gỗ. Ở Brazil người ta áp dụng cả ba loại hình nêu trên trong việc khai thác gỗ rừng trồng. Loại hình khai thác gỗ gắn được áp dụng chủ yếu trong khai thác rừng bạch đàn. Để tăng năng suất, giảm giá thành trong khâu chặt hạ người ta tổ chức nhóm làm việc hai người: Một người hạ cây và cắt khúc bằng cưa xăng, người còn lại dùng búa để chặt cành.Việc tập trung gỗ từ nơi chặt hạ về các bãi gỗ nhỏ ven đường hoặc kho gỗ được thực hiện bằng máy kéo bánh hơi lâm nghiệp hoặc máy kéo bánh hơi nông nghiệp được trang bị thêm rơ moóc, tay thuỷ lực để bốc và chở gỗ.

Loại hình khai thác gỗ dài, việc hạ cành, cắt cành ngọn được thực hiện ở nơi chặt hạ bằng việc sử dụng cưa xích, sau đó các thân cây được kéo tập trung về kho gỗ hoặc các bãi gỗ nhỏ ven đường bằng máy kéo nông nghiệp có trang bị thêm TTL. Còn loại hình khai thác gỗ nguyên cây, là sau khi các cây được hạ bằng các máy hạ cây chuyên dùng chúng được kéo về kho gỗ cùng với cả cành và tán bằng máy kéo vận xuất chuyên dùng theo phương pháp nửa lết. Đến bãi gỗ, các cây này được tiếp tục kéo qua cổng chặt cành, tại đây nhờ các kết cấu cắt hợp lý, các cành nhánh được cắt ra khỏi thân cây. Sau đó bó gỗ đã sạch cành nhánh tiếp tục được chuyển đến vị trí cắt khúc.

Việc cắt khúc ở bãi gỗ được thực hiện bằng cưa xích. c 7 Việc vận chuyển gỗ từ các bãi gỗ đến nơi tiêu thụ ở Brazil được thực hiện chủ yếu bằng xe vận tải chuyên dùng theo nhiều dạng khác nhau như: Xe tải không rơ moóc, xe tải sơ mi rơ moóc, xe tải kéo theo một hoặc hai rơ moóc. Còn việc bốc dỡ trên các kho gỗ hầu như được cơ giới hoá bằng các cần trục thuỷ lực cố định. Tổng quan về phương pháp bốc dỡ gỗ ở Việt Nam - Phương pháp bốc dỡ gỗ thủ công Cây gỗ sau khi được chặt hạ được bốc trực tiếp lên các phương tiện vận chuyển bằng chính sức lực của người công nhân.

Ở một số nơi địa hình phức tạp hơn thì gỗ sau khi được khai thác sẽ được cắt khúc ngay tại địa điểm khai thác hoặc được đưa đến bãi gỗ tạm thời rồi mới được cắt khúc. Sau khi cắt khúc gỗ được xếp thành đống ngay bên đường vận chuyển. Gỗ khúc được bốc lên rơmooc cũng bằng sức lực của người công nhân, thường thì cứ hai người công nhân bốc một khúc gỗ (Hình 1.3: Phương pháp bốc gỗ thủ công Ưu điểm: Thực hiện đơn giản, không cần đầu tư trang thiết bị máy móc Nhược điểm: Năng suất bốc gỗ thấp, cần nhiều công nhân, tốn sức lực, gây nguy hiểm. c 8 - Phương pháp bốc hầm Khi bốc gỗ theo phương pháp này thì ôtô hoặc máy kéo được tiến vào hầm.

Khi xe đã vào vị trí ổn định thì người công nhân dùng đòn bẩy để đẩy khúc gỗ vào thùng xe hoặc rơmooc vận chuyển.4: Phương pháp bốc hầm Ưu điểm: Thực hiện đơn giản, năng suất tương đối cao. Nhược điểm: Chỉ áp dụng được ở mùa khô, lực va đập giữa khúc gỗ và rơmooc, thùng xe lớn. - Phương pháp bốc dỡ gỗ bằng tời cáp Bốc dỡ bằng tời cáp có thể được thực hiện theo phương pháp bốc ngang hoặc bốc dọc tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình, loại gỗ. Trên một số loại máy kéo cỡ lớn thường có trang bị thêm thiết bị tời cáp để thực hiện bốc dỡ gỗ.

Trong phương pháp bốc dọc trên máy kéo thường được bố trí một tời, một cần trục chữ A, đối với loại xe tải cần trục chữ A có thể được bố trí ngay sau thành trước của thùng phía sau buồng lái, tời được dẫn động bằng hệ thống ròng rọc dẫn hướng lắp phía trên một tay đòn. Quá trình bốc dỡ gỗ được thực hiện bằng hệ thống cáp dẫn động từ tời qua các ròng rọc dẫn hướng, một đầu của cáp được trang bị thêm móc để móc vào cây gỗ hoặc bó gỗ được buộc sẵn. Trống tời có thể được dẫn động bằng hệ thống thuỷ lực c 9 hoặc bằng cơ có thể thực hiện quay theo hai chiều ngược nhau để quấn cáp hoặc nhả cáp. Để bốc gỗ trống tời hoạt động theo chiều quấn cáp.

Khi tời hoạt động gỗ sẽ được kéo về phía thùng xe. Khi gần tới thùng xe bó gỗ sẽ di chuyển theo trạng thái nửa lết sau đó một đầu bó gỗ sẽ được kéo lên máng kê và được kéo lên thùng xe.5: Phương pháp bốc gỗ bằng thiết bị tời cáp Trong phương pháp bốc ngang, người ta thiết kế hai thanh đà đặt cạnh rơmooc làm đường dẫn hướng cho gỗ lên sàn xe, gỗ được kéo lên là nhờ nguồn động lực của tời cáp qua các ròng rọc dẫn hướng lắp trên khung đỡ của máy kéo.