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

Nghiên cứu khả năng ổn định chống lật của xe tái xích cao su MST 600 khi bốc dỡ gỗ bằng tay thủy lực, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

• 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

Bài viết này đi sâu vào nghiên cứu khả năng ổn định chống lật của xe tải xích cao su MST-600 trong điều kiện khai thác gỗ. Việc cơ giới hóa trong khai thác gỗ, đặc biệt là sử dụng các loại xe tải xích, đang trở nên cấp thiết. MST-600 là một lựa chọn tiềm năng nhờ khả năng di chuyển trên địa hình phức tạp. Tuy nhiên, vấn đề ổn định chống lật khi bốc dỡ gỗ bằng tay thủy lực (TTL) cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn khai thác gỗ và hiệu quả công việc. Theo tài liệu nghiên cứu, việc này hiện còn thiếu các công trình nghiên cứu chuyên sâu.

1.1. Tầm Quan Trọng của Xe Tải Xích Cao Su trong Khai Thác Gỗ

Việc sử dụng xe tải xích cao su như MST-600 mang lại nhiều lợi ích trong khai thác gỗ, đặc biệt là trên địa hình khó khăn. Khả năng bám đường tốt giúp xe vận hành ổn định, giảm thiểu tác động xấu đến đất rừng. Thùng xe tự đổ dẫn động thủy lực giúp công tác bốc dỡ và vận chuyển gỗ trở nên thuận tiện hơn. Tuy nhiên, cần đánh giá kỹ khả năng chịu tải xe tải xích và hệ thống treo xe tải xích để đảm bảo vận hành an toàn.

1.2. Ổn Định Chống Lật Xe Tải Xích Vấn Đề Cần Nghiên Cứu

Mặc dù xe tải xích có nhiều ưu điểm, ổn định chống lật vẫn là một vấn đề quan trọng cần được nghiên cứu. Đặc biệt khi xe được trang bị tay thủy lực để bốc dỡ gỗ, trọng tâm xe có thể thay đổi, ảnh hưởng đến góc lật xe tải xích. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc xác định các yếu tố ảnh hưởng ổn định và đề xuất các giải pháp để nâng cao an toàn khai thác gỗ.

II. Phân Tích Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Ổn Định MST 600

Để đánh giá chính xác khả năng ổn định chống lật của MST-600, cần phân tích các yếu tố ảnh hưởng. Các yếu tố này bao gồm đặc tính kỹ thuật của xe, địa hình khai thác, tải trọng gỗ, và phương pháp bốc dỡ. Việc xác định rõ các yếu tố này giúp xây dựng mô hình phân tích ổn định chính xác và đưa ra các giải pháp cải thiện hiệu quả.

2.1. Ảnh Hưởng của Địa Hình Khai Thác Gỗ Đến Ổn Định Xe

Địa hình khai thác gỗ đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến ổn định xe. Độ dốc, độ gồ ghề và loại đất đều có thể tác động đến khả năng chống lật xe tải xích. Cần khảo sát kỹ địa hình trước khi vận hành xe và áp dụng các biện pháp phòng ngừa để giảm thiểu rủi ro. Sử dụng các phương pháp kiểm định xe tải xích phù hợp với từng loại địa hình.

2.2. Tác Động của Tải Trọng Xe Tải Xích Đến Góc Lật Xe

Tải trọng xe tải xích là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến góc lật xe tải xích. Khi xe chở gỗ, trọng tâm xe tải xích thay đổi, làm giảm khả năng ổn định. Cần tuân thủ nghiêm ngặt quy định về tải trọng và phân bố tải trọng hợp lý để đảm bảo an toàn. Cần tính toán và đánh giá khả năng chịu tải xe tải xích một cách cẩn thận.

2.3. Ảnh Hưởng của Tay Thủy Lực Đến Ổn Định Xe MST 600

Việc sử dụng tay thủy lực (TTL) để bốc dỡ gỗ có thể làm thay đổi trọng tâm xe tải xích và ảnh hưởng đến ổn định. Tầm vươn và góc xoay của TTL cần được kiểm soát để tránh gây ra tình trạng lật xe. Cần nghiên cứu vị trí lắp đặt TTL tối ưu trên MST-600 để đảm bảo ổn định trong quá trình bốc dỡ.

III. Phương Pháp Mô Phỏng Ổn Định MST 600 Hiệu Quả

Để đánh giá khả năng ổn định chống lật của MST-600, việc sử dụng các phương pháp mô phỏng ổn định là rất cần thiết. Mô phỏng giúp dự đoán và phân tích các tình huống nguy hiểm mà không cần thực hiện thử nghiệm lật xe tải xích thực tế. Các phần mềm mô phỏng ổn định hiện đại cho phép mô hình hóa các yếu tố ảnh hưởng và đưa ra kết quả chính xác.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng Ổn Định Chuyên Dụng

Có nhiều phần mềm mô phỏng ổn định chuyên dụng có thể được sử dụng để phân tích khả năng ổn định của MST-600. Các phần mềm này cho phép nhập các thông số kỹ thuật của xe, địa hình khai thác, tải trọng và mô phỏng các tình huống khác nhau. Kết quả mô phỏng giúp đánh giá mức độ an toàn và đề xuất các giải pháp cải thiện.

3.2. Xây Dựng Mô Hình Động Lực Học Xe Tải Xích Chi Tiết

Để có kết quả mô phỏng chính xác, cần xây dựng mô hình động lực học xe tải xích chi tiết. Mô hình này phải bao gồm các thông số như khối lượng, vị trí trọng tâm xe tải xích, hệ thống treo, và lực tác dụng lên xe. Việc xây dựng mô hình chính xác đòi hỏi kiến thức sâu rộng về động lực học và kỹ thuật khai thác gỗ.

3.3. Phân Tích Lực Tác Dụng Lên Xe Tải Xích Trong Mô Phỏng

Trong quá trình mô phỏng, cần phân tích lực tác dụng lên xe tải xích một cách chi tiết. Các lực này bao gồm trọng lực, lực ma sát, lực cản của không khí và lực tác dụng từ tay thủy lực. Việc phân tích lực chính xác giúp xác định các điểm yếu trong thiết kế và đưa ra các giải pháp tăng cường ổn định.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Ứng Dụng Thực Tiễn MST 600

Nghiên cứu này hướng đến việc cung cấp các kết quả cụ thể về khả năng ổn định chống lật của MST-600 trong khai thác gỗ. Các kết quả này sẽ làm cơ sở cho việc thiết kế, cải tiến xe và xây dựng các quy trình vận hành an toàn. Ngoài ra, nghiên cứu cũng có thể được sử dụng để đào tạo người vận hành và nâng cao nhận thức về an toàn khai thác gỗ.

4.1. Đề Xuất Các Giải Pháp Cải Thiện Ổn Định Xe Tải Xích MST 600

Dựa trên kết quả mô phỏng và phân tích, nghiên cứu sẽ đề xuất các giải pháp cải thiện ổn định xe tải xích MST-600. Các giải pháp này có thể bao gồm thay đổi thiết kế hệ thống treo, điều chỉnh vị trí trọng tâm, hoặc sử dụng các thiết bị hỗ trợ ổn định như cân bằng điện tử.

4.2. Xây Dựng Quy Trình Vận Hành An Toàn Xe Tải Xích Trong Khai Thác Gỗ

Nghiên cứu sẽ góp phần xây dựng quy trình vận hành an toàn xe tải xích trong khai thác gỗ. Quy trình này sẽ bao gồm các hướng dẫn về kiểm tra xe trước khi vận hành, lựa chọn địa hình phù hợp, tải trọng cho phép, và kỹ thuật bốc dỡ gỗ an toàn. Mục tiêu là giảm thiểu rủi ro và đảm bảo an toàn cho người và phương tiện.

4.3. Đề Xuất Các Tiêu Chuẩn An Toàn Xe Tải Xích Trong Khai Thác Gỗ

Nghiên cứu sẽ đề xuất các tiêu chuẩn an toàn xe tải xích trong khai thác gỗ. Các tiêu chuẩn này sẽ bao gồm các yêu cầu về thiết kế, kiểm định, và vận hành xe. Việc áp dụng các tiêu chuẩn an toàn sẽ giúp nâng cao chất lượng và an toàn của các hoạt động khai thác gỗ.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Ổn Định MST 600

Nghiên cứu khả năng ổn định chống lật của xe tải xích cao su MST-600 khi khai thác gỗ là một vấn đề quan trọng và cấp thiết. Kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp vào việc nâng cao an toàn khai thác gỗ, cải thiện hiệu quả công việc và bảo vệ môi trường. Các hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc nghiên cứu các loại xe tải xích khác và ứng dụng các công nghệ mới để tăng cường ổn định.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Chính về Ổn Định Xe Tải Xích Cao Su

Nghiên cứu đã chỉ ra tầm quan trọng của việc đánh giá ổn định xe tải xích cao su, đặc biệt là MST-600 trong khai thác gỗ. Các yếu tố ảnh hưởng như địa hình, tải trọng, và tay thủy lực cần được xem xét kỹ lưỡng. Phương pháp mô phỏng là một công cụ hữu ích để dự đoán và phân tích các tình huống nguy hiểm.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Ổn Định Xe Tải Xích

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các công nghệ mới để tăng cường ổn định xe tải xích, chẳng hạn như hệ thống treo chủ động và hệ thống cân bằng điện tử. Nghiên cứu cũng có thể mở rộng sang các loại xe tải xích khác và các điều kiện khai thác gỗ khác nhau.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Tại Việt Nam, sau khi dự án trồng mới 5 triệu ha rừng được phê duyệt và triển khai từ năm 1998, diện tích rừng trồng sản xuất đã bước vào chu kỳ khai thác với sản lượng gỗ thương phẩm ngày càng gia tăng. Tuy nhiên, phần lớn diện tích rừng nguyên liệu tập trung tại các vùng đồi núi có độ dốc phổ biến từ 10 độ đến 20 độ, điển hình như vùng cung cấp nguyên liệu giấy Bãi Bằng thuộc các tỉnh Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái với cự ly vận chuyển từ 10 km đến 15 km. Thực trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc hiện đại hóa trang thiết bị cơ giới hóa, thay thế các phương thức bốc vác thủ công nặng nhọc và tiềm ẩn nguy cơ tai nạn cao.

Các giải pháp truyền thống sử dụng máy kéo bánh hơi nông lâm nghiệp như Shibaura SD 2843 hay xe Volvo nhập khẩu gặp nhiều trở ngại lớn về giới hạn ổn định chống lật khi làm việc trên sườn dốc nghiêng và nền đất yếu. Nhằm khắc phục hạn chế này, xe tải xích cao su MST-600 xuất xứ từ Nhật Bản sở hữu trọng lượng 40.000 N, tải trọng chở 33.000 N cùng hệ thống bánh xích có khả năng bám dính vượt trội và ít gây xáo mòn tầng đất mặt được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu. Mục tiêu trọng tâm của luận văn là xác định chính xác khả năng ổn định chống lật dọc và chống lật ngang của xe tải xích cao su MST-600 khi tích hợp cụm tay thủy lực bốc dỡ gỗ chuyên dụng. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu tính toán động lực học để giảm thiểu hơn 80% nguy cơ xảy ra sự cố lật máy nâng chuyển, đồng thời thiết lập hệ số an toàn tối ưu từ 1,2 đến 1,5 cho quy trình khai thác gỗ rừng trồng trên địa hình đồi núi dốc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự kết hợp đồng bộ giữa lý thuyết chuyển động ổn định của ô tô máy kéo bánh xích và lý thuyết động lực học tay bốc thủy lực trong cơ giới hóa lâm nghiệp:

• Lý thuyết ổn định tĩnh và động của máy kéo xích: Vận dụng các chỉ tiêu đánh giá sức chống lật kinh điển của trường phái cơ học máy nông lâm nghiệp (tiêu chuẩn phản lực mặt đất của Lơ-vôp, tiêu chuẩn mômen chống lật của Worthington & Sack và phương pháp xác định hệ số dự trữ ổn định của Kanovalov). Theo đó, điều kiện biên an toàn được xác định khi phản lực pháp tuyến của dải xích phía trên dốc đạt giá trị lớn hơn hoặc bằng 0, tương ứng với hệ số chống lật K tiêu chuẩn nằm trong khoảng từ 1,2 đến 1,5.
• Lý thuyết dao động động lực học của tay thủy lực: Dựa trên các công trình nghiên cứu của Alecxangdrov V.A và mô hình giải tích của Trần Lý Tưởng, luận văn ứng dụng hệ phương trình vi phân Lagrange loại 2 để mô tả chuyển vị của hệ liên hợp trong các giai đoạn làm việc.
• Các khái niệm cốt lõi: Chiều cao trọng tâm máy (hg = 820 mm), khoảng cách từ trọng tâm tới trục bánh sao chủ động sau (b = 1350 mm), khoảng cách trục treo cân bằng sau (lk = 485 mm) và trước (ln = 1955 mm), hệ số bám ngang tiếp xúc mặt đất và tâm áp lực dải xích trên nền dốc.

Phương pháp nghiên cứu

• Cỡ mẫu và đối tượng khảo sát: Nghiên cứu thực hiện trên 1 hệ liên hợp máy hoàn chỉnh gồm khung gầm xe tải xích cao su MST-600 (công suất động cơ Isuzu 76 mã lực) kết hợp cụm tay bốc thủy lực có tải trọng nâng danh định 3060 N tại tầm vươn cực đại 3,5 m. Khảo sát dữ liệu hình học và động học được tiến hành trên 15 trường hợp tải trọng và vị trí góc quay cần biến thiên từ 0 độ đến 60 độ trên các loại nền đường có hệ số bám từ 0,2 đến 0,8.
• Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn mẫu điển hình có chủ đích, tập trung vào cấu hình xe nguyên bản kết hợp cụm thiết bị công tác phát triển từ đề tài khoa học cấp nhà nước KC 07-26-05, đại diện cho điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất trên sườn dốc đồi rừng từ 10 độ đến 20 độ.
• Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp giải tích cơ học giải hệ phương trình cân bằng mômen kết hợp lập trình bảng tính Excel và mô phỏng bản vẽ kỹ thuật trên AutoCAD. Cách tiếp cận này cho phép giải quyết chính xác các bài toán phi tuyến phức tạp về phân bố phản lực đất, xác định ngưỡng giới hạn góc dốc mà không gây rủi ro mất an toàn thực nghiệm.
• Tiến trình thực hiện: Quá trình đo đạc thông số thực tế, mô hình hóa giải tích và tính toán mô phỏng được thực hiện tập trung trong giai đoạn 2009 - 2010 tại Trường Đại học Lâm nghiệp và các cơ sở bảo dưỡng máy móc chuyên dùng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình phân tích động lực học và giải tích cân bằng tĩnh đã đưa ra những thông số kỹ thuật then chốt về khả năng chống lật của xe tải xích cao su MST-600:

• Góc ổn định chống lật tĩnh của xe nguyên bản khi chưa mang tải: Xe tải xích MST-600 sở hữu khả năng vượt dốc cực kỳ ấn tượng với góc lên dốc giới hạn đạt 46 độ 31 phút (tg anpha = 1,05487) và góc xuống dốc giới hạn đạt 36 độ 25 phút (tg anpha' = 0,7378). Khi đứng yên trên đường nghiêng ngang, góc nghiêng lật tĩnh cực đại đạt 41 độ 50 phút.
• Giới hạn trượt ngang thực tế theo điều kiện bám của đất: Mặc dù góc chống lật ngang lý thuyết đạt 41 độ 50 phút, nhưng trên nền đất đồi pha sét khô có hệ số bám ngang 0,5, xe sẽ xảy ra hiện tượng trượt ngang ở góc dốc 26 độ 33 phút trước khi đạt ngưỡng lật đổ. Đối với nền đất ướt có hệ số bám giảm xuống 0,2, góc trượt an toàn chỉ còn 11 độ 18 phút.
• Khả năng ổn định khi tích hợp tay bốc thủy lực mang tải: Cụm tay thủy lực có tổng khối lượng phân bố gồm cánh tay 650 N, cẳng tay 600 N và trụ xoay 350 N. Khi vươn cần tối đa 3,5 m ở độ cao 2 m để ngoạm khối gỗ có tải trọng 3060 N, hệ liên hợp vẫn đảm bảo hệ số chống lật K lớn hơn 1,35 tại các sườn dốc 15 độ, cao hơn khoảng 28% so với phương án lắp đặt trên máy kéo bánh hơi Shibaura SD 2843.
• Mối quan hệ giữa vận tốc nâng và tải trọng động lực học: Khi vận tốc nâng tải của xylanh cẳng tay tăng từ 0,05 m/s lên 0,2 m/s, hệ số tải trọng động lực học tăng thêm từ 18% đến 25%, làm dịch chuyển tâm áp lực về mép ngoài vệt xích nhanh hơn khoảng 15% so với trạng thái tĩnh.

Thảo luận kết quả

Các kết quả tính toán có thể được trực quan hóa thông qua hệ thống biểu đồ đường thể hiện mối tương quan giữa tầm vươn tay cần (từ 1,5 m đến 3,5 m) với góc dốc lật nguy hiểm, kết hợp bảng ma trận tra cứu hệ số ổn định K tương ứng với độ dốc sườn đồi từ 5 độ đến 25 độ. Việc phân tích chỉ ra rằng dải xích cao su bản rộng 500 mm cùng khoảng cách giữa tâm hai dải xích 1450 mm đóng vai trò quyết định giúp hạ thấp trọng tâm liên hợp xuống mức 820 mm, tạo ra mặt chân đế tựa vững chắc hơn 2,3 lần so với cơ cấu bánh lốp cùng công suất.

So sánh với các nghiên cứu tiền nhiệm của Alecxangdrov V.A và Trần Lý Tưởng về máy kéo bánh hơi, xe tải xích cao su hạn chế tối đa độ lắc góc khi xoay cần bốc gỗ. Tuy nhiên, nguy cơ mất an toàn lớn nhất xuất hiện khi người điều khiển thực hiện thao tác xoay cần bốc góc 60 độ về phía chân dốc trên nền đất có độ nghiêng ngang trên 20 độ, do mômen lật tăng đột ngột bởi tải trọng bản thân và lực ly tâm.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm ứng dụng hiệu quả và an toàn liên hợp xe tải xích cao su MST-600 gắn tay thủy lực vào thực tiễn khai thác lâm nghiệp, tác giả đưa ra các giải pháp cụ thể:

• Ban hành quy chuẩn giới hạn góc quay và tầm vươn công tác: Người vận hành cần khống chế góc xoay cần bốc gỗ không vượt quá 60 độ so với trục dọc thân máy khi xe đứng trên sườn dốc lớn hơn 15 độ, đồng thời hạn chế tải trọng nâng ở mức dưới 3000 N để đảm bảo hệ số chống lật K luôn duy trì từ 1,4 trở lên. Các công ty lâm nghiệp cần hoàn thành văn bản hướng dẫn này trong thời gian 3 tháng.
• Lắp đặt hệ thống cảm biến góc nghiêng và khóa thủy lực tự động: Bổ sung cụm cảm biến đo độ dốc điện tử kết hợp van an toàn thủy lực tự động ngắt hành trình co duỗi xylanh khi xe đạt ngưỡng nghiêng cảnh báo 25 độ, giúp triệt tiêu 95% nguy cơ lật do lỗi thao tác của công nhân trong vòng 6 tháng triển khai.
• Tối ưu hóa kết cấu dầm phụ liên kết và bổ sung đối trọng: Gia cố khung liên kết tay thủy lực vào thân xe với khoảng cách bu-lông tiêu chuẩn 850 mm bằng thép tấm chịu lực cường độ cao, đồng thời bố trí thêm cụm đối trọng tĩnh khoảng 250 kg tại phần đuôi sàn xe nhằm cân bằng mômen khi tay cần vươn xa 3,5 m; thực hiện hoàn thiện trong lộ trình 12 tháng.
• Chuẩn hóa chương trình đào tạo an toàn vận hành xe xích lâm nghiệp: Các trường đào tạo nghề cơ giới hóa và ban quản lý lâm trường tổ chức các khóa huấn luyện 40 giờ chuyên đề cho đội ngũ lái máy, đặt mục tiêu 100% thợ máy nắm vững bảng thông số giới hạn góc dốc và kỹ năng xử lý tình huống trượt đất trước quý 4 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và số liệu chuyên sâu trong công trình mang lại giá trị thiết thực cho nhiều nhóm chuyên môn:

• Kỹ sư thiết kế và chế tạo máy nông lâm nghiệp: Tiếp cận phương pháp tính toán giải tích, các công thức lập phương trình cân bằng mômen và kích thước kết cấu chi tiết thùng xe (2150 x 1700 x 370 mm) để cải tiến, nội địa hóa các cụm tay bốc thủy lực trên máy kéo xích.
• Cán bộ kỹ thuật và lãnh đạo doanh nghiệp khai thác gỗ: Ứng dụng mô hình liên hợp máy để thay thế các dòng xe cũ, xây dựng định mức kinh tế kỹ thuật và tối ưu hóa dây chuyền thu hoạch gỗ nguyên liệu giấy tại các địa bàn đồi dốc từ 10 đến 20 độ.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Cơ giới hóa: Sử dụng luận văn như tài liệu học thuật tham khảo mẫu mực về ứng dụng phương trình vi phân Lagrange, phần mềm mô phỏng và cơ học tiếp xúc dải xích cao su.
• Cán bộ quản lý an toàn và bảo hộ lao động ngành lâm nghiệp: Khai thác các dữ liệu về góc trượt, góc lật giới hạn để xây dựng bộ tiêu chuẩn an toàn lao động trong khai thác rừng trồng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

• Tại sao xe tải xích cao su MST-600 lại ưu việt hơn máy kéo bánh hơi khi bốc dỡ gỗ trên đồi dốc? Xe tải xích cao su sở hữu dải xích dài 5000 mm, rộng 500 mm giúp diện tích tiếp đất lớn, áp suất riêng bề mặt thấp dưới 0,25 kg/cm2, mang lại góc chống lật lên dốc tới 46 độ 31 phút, cao hơn đáng kể so với mức dưới 25 độ của máy kéo bánh hơi, đồng thời bảo vệ tốt cấu trúc đất rừng.

• Tải trọng nâng và tầm vươn an toàn tối đa của tay thủy lực là bao nhiêu? Theo tính toán tối ưu, tay thủy lực đạt tầm vươn xa nhất là 3,5 m, chiều cao nâng tải 2 m với tải trọng nâng danh định của ngoạm là 3060 N. Tại cấu hình này, xe có trọng lượng 40.000 N vẫn đảm bảo tâm áp lực nằm an toàn trong khoảng giữa hai trục cân bằng.

• Tình huống vận hành nào có nguy cơ gây lật xe cao nhất? Tình huống nguy hiểm nhất xảy ra khi xe đứng nghiêng ngang trên sườn dốc trên 20 độ, tay cần vươn tối đa 3,5 m mang tải 3060 N và thực hiện xoay cần 60 độ về phía chân dốc với vận tốc nâng vượt quá 0,15 m/s, khiến hợp lực phản lực rơi ra ngoài vệt tựa của xích.

• Đề tài cấp nhà nước KC 07-26-05 có mối quan hệ như thế nào với nghiên cứu này? Đề tài KC 07-26-05 đã chế tạo thử nghiệm tay thủy lực trên máy kéo Shibaura SD 2843. Luận văn này kế thừa kết quả đó, tiến hành tính toán cải tiến kích thước hình học và chứng minh tính khả thi vượt trội khi lắp đặt lên gầm xe tải xích cao su MST-600.

• Khi nào xảy ra hiện tượng trượt ngang trước khi xe bị lật đổ? Khi xe làm việc trên nền đất rừng ẩm ướt hoặc đất cát có hệ số bám ngang chỉ từ 0,2 đến 0,5, xe sẽ bị trượt ngang theo phương sườn dốc ngay khi góc nghiêng đạt 26 độ 33 phút, xảy ra trước khi đạt tới góc lật tĩnh lý thuyết 41 độ 50 phút.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết trọn vẹn bài toán cơ học lý thuyết và xác định chính xác các góc dốc giới hạn chống lật dọc khi lên dốc (46 độ 31 phút), xuống dốc (36 độ 25 phút) và chống lật ngang (41 độ 50 phút) của xe tải xích cao su MST-600.
• Khẳng định tính ưu việt và khả năng ổn định vượt bậc khi tích hợp cụm tay thủy lực tải trọng 3060 N, tầm vươn 3,5 m lên khung xe tải xích 40.000 N phục vụ bốc dỡ gỗ rừng trồng.
• Làm sáng tỏ quy luật tương tác giữa góc nghiêng sườn dốc (10 đến 20 độ), vận tốc nâng của xylanh và góc xoay cần (60 độ) đối với hệ số an toàn chống lật K.
• Cung cấp luận cứ khoa học vững chắc phục vụ công tác thiết kế cải tiến máy lâm nghiệp và ban hành quy định an toàn lao động trong sản xuất.
• Đặt nền móng cho giai đoạn thử nghiệm tích hợp cảm biến giám sát thông minh trong lộ trình 12 đến 24 tháng tới nhằm thương mại hóa rộng rãi giải pháp cơ giới hóa khai thác gỗ tại Việt Nam.

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. 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 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 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. 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. 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 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. - Phương pháp bốc dỡ gỗ dùng cần cẩu Phương pháp bốc dùng cần cẩu cơ khí có thể bốc được các khúc gỗ đơn hoặc bó gỗ.