Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giải pháp giảm xóc cho người lái xe tải xích cao su MST 600 khi vận chuyển gỗ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm kiểm chứng lý thuyết là công việc rất quan trọng không thể thiếu được trong các công trình nghiên cứu. Trong khuôn khổ luận văn tiến hành thí nghiệm dao động của xe tải xích cao su MST 600 trước và sau khi lắp bộ phận đàn hồi có giảm chấn cho ghế ngồi người lái khi di chuyển trên đường lâm nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giải pháp giảm xóc cho người lái xe tải xích cao su MST 600 khi vận chuyển gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------------------------------- TÔ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI XE TẢI XÍCH CAO SU MST 600 KHI VẬN CHUYỂN GỖ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP -------------------------------- TÔ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI XE TẢI XÍCH CAO SU MST 600 KHI VẬN CHUYỂN GỖ Chuyên ngành: Máy và thiết bị cơ giới hoá nông - lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu Hà Nội, 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển gỗ được thực hiện trong điều kiện cực kỳ khó khăn. Chính vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng cơ giới hóa trong vận chuyển gỗ cần được quan tâm. Trước đây công việc vận chuyển gỗ chủ yếu sử dụng những thiết bị tự chế như: Xe công nông, các loại máy kéo bánh hơi kéo rơ moóc một trục, hai trục... Những loại xe vận chuyển trên đa số có công suất nhỏ, khả năng kéo bám và ổn định thấp, không phù hợp với việc vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp ở nước ta. Đã có một số đề tài nghiên cứu tạo ra một số mẫu máy dùng cho việc vận chuyển gỗ trên đất rừng và đường lâm nghiệp, nhưng việc áp dụng vào sản xuất còn hạn chế. Hiện nay, trên thị trường nước ta xuất hiện loại xe tải xích cao su MST 600 của Nhật Bản, với những ưu điểm vượt trội như: Kết cấu nhỏ gọn, khả năng quay vòng tốt, di chuyển linh hoạt, đặc biệt là loại xe này có sức bám và tính ổn định cao nên có thể di chuyển được trên địa hình đất rừng và đường lâm nghiệp. Ngoài ra xe MST 600 còn có thùng xe tự đổ được dẫn động bằng thuỷ lực rất thuận tiện cho công tác bốc dỡ, vận chuyển. Tuy nhiên xe tải xích cao su MST 600 có ghế ngồi của người lái nối cứng với khung xe, nếu sử dụng để chở gỗ trên đường lâm nghiệp với tốc độ lớn hơn sẽ gây ra dao động mạnh, ảnh hưởng tới chuyển động của xe cũng như sức khoẻ của người điều khiển. Để sử dụng xe tải xích cao su MST 600 vào vận chuyển gỗ cần có nghiên cứu thiết kế, cải tiến ghế ngồi cho người lái theo hướng lắp thêm bộ phận đàn hồi có giảm chấn để giảm xóc. Để giải quyết vấn đề trên tôi thực hiện Đề tài: “Nghiên cứu giải pháp giảm xóc cho người lái xe tải xích cao su MST 600 khi vận chuyển gỗ”
2 Ý nghĩa khoa học là của đề tài này là xây dựng được mô hình dao động của xe tải xích cao su MST600 trước và sau khi được trang bị bộ phận đàn hồi và giảm chấn cho ghế ngồi. Lập, giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động của xe trước và sau khi lắp ghế ngồi đã được thiết kế cải tiến, làm cơ sở cho việc chọn các thông số của bộ phận treo của ghế ngồi người lái. Kết quả nghiên cứu của đề tài mang ý nghĩa thực tiễn cho việc chọn các thông số của bộ phận đàn hồi, giảm chấn của ghế ngồi người lái. Đồng thời, làm căn cứ cho việc lựa chọn chế độ sử dụng xe hợp lý khi vận chuyển gỗ trên mặt đất rừng và đường lâm nghiệp.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về thiết bị vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp 1.1.1. Thiết bị vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp trên thế giới Hiện nay trên thế giới vận chuyển gỗ lâm sản trên đường lâm nghiệp chủ yếu bằng ô tô hoặc máy kéo kéo rơ mooc vì vận chuyển theo hình thức này khá cơ động. Trên thế giới ở một số nước đang phát triển và kém phát triển như Ethiopia, Tanzania, Zimbabwe, Philipine... chủ yếu sử dụng máy kéo nông nghiệp được lắp đặt thêm rơ moóc, cần bốc, hệ thống tời cáp để vận xuất, bốc dỡ và vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. 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 Arbro - lift (Canada). Nổi bật và sử dụng hiệu quả nhất trong vận chuyển gỗ cự ly ngắn trên lâm nghiệp đó là máy kéo FMV 350-84 của Thụy Điển [19]. Là máy kéo nông nghiệp, hai cầu chủ động kéo theo một rơ móoc có gắn cần bốc thủy lực. Rơ moóc được truyền động thủy lực cả 4 bánh từ hệ thống bơm đặt trên máy kéo hoặc rơ moóc. Rơ moóc có thể lái được bằng thủy lực, do vậy khả năng kéo bám của máy rất cao. Các nước phát triển ở châu Âu sử dụng nhiều các máy kéo bánh hơi có trang bị cần thủy lực bốc gỗ đồng thời vận chuyển cự ly ngắn trên đường lâm nghiệp như máy FMG OSA 280 (của Bồ Đào Nha) . Các máy kéo này có khả năng kéo bám tốt, tải trọng từ 3-8 tấn/chuyến.
4 Hình 1.1: Máy kéo FMG OSA 280 (Bồ Đào Nha) bốc dỡ vận chuyển gỗ Tại các nước Đông Âu vào thập kỷ 90 sử dụng rất phổ biến các phương tiện tự bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly trung bình. Trong đó loại máy kéo FMG 910 LOKOMO của Phần Lan, đây là loại máy kéo vận tải chuyên dùng để vận chuyển gỗ nhỏ, ngắn với trọng tải 10 tấn, máy có phần thùng xe chứa được gỗ và cần bốc thủy lực, lực kéo khỏe, ổn định và phù hợp cho khai thác chọn. Ngoài ra còn có nhiều hãng máy kéo có rơ moóc chuyên dùng cho vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp tại các nước tiên tiến. Ví dụ như: PONSSE.S.15, FISKARS F70 S, F900Z, F1200 (Phần Lan). Tại Châu á như: Myanma, Indonesia, Nhật Bản sử dụng chủ yếu loại PRAMI-TRAC (Nhật Bản). Tất cả các thiết bị trên có công suất 35 - 145 kw trọng tải từ 6 - 15 tấn với hệ thống gồm một máy kéo bánh xích kéo theo một rơ moóc nhỏ có gắn cần bốc thủy lực [19]. Với phương tiện này có ưu điểm tính năng việt dã cao, làm việc được trong điều kiện địa hình cũng như thời tiết khắc nhiệt.
5 Hình 1.2: Xe PONSSE.S.15 (Phần Lan) bốc dỡ và vận chuyển gỗ khúc 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. 1.1.2. Thiết bị vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp ở Việt Nam Ở 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. Mỗi năm ngành lâm nghiệp khai thác trung bình 1,2 triệu m 3 gỗ tròn và nhiều lâm sản khác. Ngành lâm nghiệp nước ta vào thời điểm này chủ yếu hoạt động theo hai thành phần chính là quốc doanh và ngoài quốc doanh. Sản xuất lâm nghiệp cần có những máy móc thiết bị cần thiết, mà ngành cơ khí chế tạo của nước ta còn rất yếu, chỉ sản xuất được một số thiết bị chế biến gỗ chất lượng thấp, các loại máy móc thiết bị khai thác vận chuyển lâm sản phần lớn là nhập ngoại từ các nước xã hội chủ nghĩa [4]. Ngoài ra còn có một số loại máy tư bản được nhập vào qua đường viện trợ hợp tác khu nguyên liệu giấy Vĩnh Phú.
6 Đa số các máy móc thiết bị nhập ngoại đã qua sử dụng 10 năm như: (TDT 55, ô tô MA3 509 A...) Ở nước ta phương tiện vận chuyển gỗ lâm sản theo đường bộ gồm các loại ô tô và máy kéo bánh bơm. Trước đây, công việc vận chuyển gỗ từ rừng về nhà máy giấy Bãi Bằng hiện chủ yếu sử dụng máy kéo Volvo (Thụy Điển) có trang bị thêm rơ moóc chở gỗ chuyên dùng có tay thủy lực để tự bốc dỡ gỗ. Hình 1.3: Máy kéo Volvo bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly ngắn Hiện nay, ngoài các loại máy còn sử dụng đã nêu trên, các xí nghiệp sản xuất lâm nghiệp đã sử dụng các loại xe Reo 7 (Mỹ), xe Bò Vàng (Pháp) và xe zin 157 K (Liên Xô cũ) cải tiến như xe Reo 7 để vận xuất, vận chuyển, [6]. Các loại xe này len lỏi trong rừng, dùng cáp gom gỗ kéo lên xe và chở về các bãi gỗ. Đối với địa hình bằng phẳng, các loại xe trên vận xuất gỗ rất năng suất. Đồng thời người ta cũng dùng chúng để vận chuyển gỗ về các xí nghiệp chế biến. Sản phẩm gỗ lâm sản, các loại cây trồng, vật tư nguyên vật liệu... của sản xuất nông lâm nghiệp được vận chuyển chủ yếu nhờ các loại phương tiện máy kéo có rơ moóc và ô tô.
7 Đối với các nông hộ, trang trại người ta sử dụng chủ yếu là máy kéo nhỏ 2 bánh và máy kéo nhỏ 4 bánh kèm theo rơmooc để vận chuyển, mỗi chuyến có khả năng kéo được tải trọng từ 1 đến 3 tấn. Các loại máy kéo này liên hợp với các loại máy công tác khác có khả năng làm được nhiều việc trong sản xuất nông nghiệp. Nước ta có hai đơn vị lớn nghiên cứu về lĩnh vực cơ giới hóa lâm nghiệp đó là Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và Trường Đại học Lâm nghiệp. Nghiên cứu tập trung vào một số công việc như khảo nghiệm các thiết bị nhập ngoại và nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một số thiết bị chuyên dùng để phục vụ cơ giới hóa trong sản xuất lâm nghiệp. Đối với khâu vận chuyển gỗ rừng trồng có một số công trình nghiên cứu và đạt được một số kết quả nhất định như: - Giai đoạn 1992-1996, Đề tài cấp nhà nước KN-03-04 do PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo một loại hình thiết bị để vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển gỗ nguyên liệu giấy. Thiết bị chủ yếu phục vụ vận chuyển cự ly ngắn trên đường lâm nghiệp. Theo hình (1.4) sau: Hình 1.4: Liên hợp máy MTZ 50 kéo rơ moóc bốc và vận chuyển gỗ
8 Thiết bị này là Liên hợp máy với động lực là máy kéo MTZ 50, kéo rơ moóc một trục, tời cơ học và cơ cấu nâng đầu gỗ dẫn động bằng thuỷ lực Kết qủa nghiên cứu đã tạo ra một liên hợp máy bốc gỗ nhỏ theo phương dọc trục của liên hợp máy bằng hệ thống tời cáp kết hợp với cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực. - Gần đây đề tài cấp nhà nước KC 07. 26 do TS. Lê Tấn Quỳnh [16] chủ trì. Trong đó, PGS. TS. Nông Văn Vìn đã trực tiếp nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm rơ moóc chủ động lắp sau máy kéo Shibaura để vận chuyển gỗ rừng trồng (hình 1.5). Hình 1.5: Liên hợp máy kéo Shibaura kéo rơ moóc vận chuyển gỗ Kết quả nghiên cứu tạo rơ moóc có hệ thống truyền động thủy lực cho cầu moóc hoạt động tốt, tự động gài cầu khi có hiện tượng tới mức giới hạn. Mặt khác rơ moóc lắp sau máy kéo Shibaura cải tiến có lắp bánh lồng có thể hoạt động tốt để vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp, có khả năng vượt qua độ dốc 180 với tải trọng 3 tấn trong điều kiện mặt đường đất tự nhiên khô ráo [16]. 1.2. Tổng quan về xe tải xích cao su MST 600 MST 600 là loại xe tải bánh xích cao su do hãng Morooka của Nhật Bản sản xuất, xe có cấu tạo như hình 1.6 sau:
9 2 2150 1 350 3 370 4 8 2240 7 5 6 1700 3790 Hình 1.6. Cấu tạo của xe tải xích cao su MST 600 1: Thùng xe; 2: Cabin; 3: Thanh ngang; 4: Bánh sao chủ động; 5: Con lăn xích; 6: Dải xích cao su; 7: Xylanh thuỷ lực, 8: Bánh sao dẫn hướng Bộ phận chuyển động của xe là hai dải xích cao su được dẫn động bằng hai bánh sao chủ động ở hai bên và hoạt động nhờ hai động cơ thuỷ lực đặt hai bên bán trục. Động cơ thuỷ lực làm việc nhờ dầu thủy lực có áp suất cao do bơm thuỷ lực cỡ lớn đặt phía dưới vị trí giữa thùng xe và cabin cung cấp đến. Động cơ của xe truyền động tới bơm thuỷ lực hoạt động là động cơ xăng. Bơm hoạt động sẽ bơm dầu lên hệ thống van phân phối thuỷ lực và dầu từ phân phối thuỷ lực đến các động cơ thuỷ lực và xylanh thuỷ lực. Cabin và thùng xe được thiết kế tựa trên hai thanh dầm dọc có tiết diện chữ nhật 100  150mm. Khoảng cách giữa đường trục dọc của hai thanh là 860mm, khoảng cách giữa cabin và thùng xe là 400mm.
10 Nhìn chung xe tải xích cao su MST600 mới nhập về Việt Nam nên việc đưa vào sử dụng là chưa phổ biến. Qua khảo sát thực tế và tìm hiểu các tài liệu về xe này tôi thấy rằng xe thích hợp cho công việc vận chuyển gỗ cắt khúc trên các địa hình gồ ghề, hiện trường có độ dốc phức tạp trong sản xuất lâm nghiệp. 1.3. Các công trình nghiên cứu về dao động của ô tô máy kéo Nghiên cứu chế tạo các loại ô tô, máy kéo để đưa vào sử dụng thì nghiên cứu vấn đề dao động của ô tô máy kéo là công việc quan trọng và cần thiết để đảm bảo cho ô tô máy kéo hoạt động êm dịu, ổn định, đặc biệt là đảm bảo an toàn sức khỏe cho người điều khiển. 1.3.1. Các công trình nghiên cứu về dao động của ô tô, máy kéo trên thế giới Trên thế giới đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu về dao động của các chủng loại ô tô, máy kéo trong đó nghiên cứu cơ bản xây dựng cơ sở lý thuyết ôtô, máy kéo. Những người đi đầu trong nghiên cứu về lĩnh vực này là của viện sĩ E.V. Chudacôp và giáo sư Lơvôp, tiếp theo là công trình nghiên cứu của B.S. Fankevich, D.A. Chudacôp, G.V. Dimechep, V.N. Divacôp… những vấn đề cơ bản chung về lý thuyết ôtô, máy kéo đã được thể hiện trong các công trình nghiên cứu này. Tiếp theo là các nhà nghiên cứu như: S.F. Oclôp, D.M. Gontbery, V.B. Prochonôp, A.V. Giucôp [34],[36], đã đi sâu nghiên cứu về những cơ sở lý thuyết cho ôtô, máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng trong công trình nghiên cứu này thường được sử dụng các mô hình toán với dao động nhiều bậc tự do. Những nghiên cứu về dao động của máy kéo bánh bơm được công bố trong các công trình của Muller [27], trong công trình này tác giả đã đưa ra mô hình không gian mô tả tất cả các loại dao động của máy kéo, tác giả đã bỏ qua các tác động của tải trọng kéo và các yếu tố ảnh hưởng khác. Trong công
11 trình của Volgel [28], tác giả đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp máy cày khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi, tính cản của hệ truyền lực vào bánh xe. Công trình cho phép đánh giá một cách khái quát tác động của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy khi cày đất, tuy nhiên chưa có thực nghiệm để chứng minh các giả thuyết đưa ra. Một số công trình nghiên cứu về dao động thẳng đứng của máy kéo có kể đến các yếu tố ảnh hưởng của điều kiện làm việc như: Tải trọng, vận tốc, độ mấp mô của mặt đường [32],[33]. Những công trình nghiên cứu về động lực học xác định cơ sở lý thuyết cho việc bố trí các thiết bị chuyên dùng lắp trên máy kéo cho việc vận xuất gỗ của Oclôp và các đồng nghiệp [34],[35],[36]. Điển hình nhất là công trình nghiên cứu của I.B. Barski, B.I. Anilovich, G.M. Kuchkov [31], các tác giả đã đưa ra cơ sở lý thuyết tính toán động lực học trong việc thiết kế, chế tạo máy kéo, trong đó có tính toán về dao động của ghế ngồi lái. Quan điểm của các tác giả cho rằng vị trí đặt ghế trên khung máy ảnh hưởng lớn đến dao động của ghế ngồi lái và kết luận: Với máy kéo có một cầu chủ động, ghế ngồi cần có giảm chấn và đặt ở phía trên cầu sau, đối với máy kéo có 2 cầu chủ động hoặc bánh trước có giảm chấn là cầu chủ động thì ghế ngồi có thể không cần giảm chấn nhưng phải đặt gần cầu trước. Những công trình nghiên cứu về dao động của máy kéo xích được Hoogterp F.B., Saxon N.L., Schih P.J [26] Nghiên cứu giảm chấn bán tích cực lắp trên xe xích (M1A1 Abrams và M2 Bradley). Kết quả cho thấy giá trị bình phương trung bình của vận tốc giảm 20%, của biên độ dao động góc giảm 19% so với hệ thống treo bị động. S.B. Choi, M.S. Suh, DW.Park và M.J.Shin [25] nghiên cứu hệ thống treo bán tích cực trên xe xích, sử dụng giảm chấn điện hóa được được điều khiển
12 bằng nơ ron mờ cho cơ cấu treo. Kết quả nghiên cứu thấy được sự cải thiện về đỉnh cộng hưởng của gia tốc thẳng đứng giảm 35%, gia tốc góc giảm 40%. 1.3.2. Các công trình nghiên cứu về dao động của ô tô, máy kéo ở Việt Nam Ở Việt Nam, nghiên cứu dao động của các cơ hệ nói chung đã đưa ra cơ sở lý thuyết cơ bản về phương trình vi phân chuyển động và các phương pháp tính toán dao động của các cơ hệ đã được Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Văn Khang [9] nghiên cứu và công bố kết quả. Công trình nghiên cứu của Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh và các cộng sự [3] cho thấy tính êm dịu trong chuyển động của ôtô, máy kéo được đánh giá qua các chỉ tiêu: thời gian tác động của dao động, Tần số dao động và gia tốc dao động thích hợp. Trong chuyển động, ôtô, máy kéo dao động theo các phương: Thẳng đứng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc (OY), các dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng chính đến con người, theo phương ngang, theo phương dọc ảnh hưởng không đáng kế nên có thể bỏ qua. Hình 1.7. Sơ đồ dao động tương đương của máy kéo xích của GS.TS Nguyễn Hữu Cẩn Đối với máy kéo phải chú ý giải quyết vấn đề treo cho ghế ngồi để đảm bảo điều kiện cho người lái. Tác giả cũng đưa ra sơ đồ tính toán hệ thống treo cho ghế ngồi với dạng kích động động lực và cho rằng khi tính toán, thiết kế hệ
13 thống treo cho ghế nên chọn tỉ số giữa tần số kích động và tần số dao động riêng của ghế trong khoảng 0,5 - 0,6. Trong tính toán chưa kể đến thành phần cản. Trong những năm gần đây một số công trình đã đề cập giải quyết mô hình dao động phi tuyến ngẫu nhiên khi coi tác động của mặt đường là các hàm ngẫu nhiên dừng, ecgodich và không quán tính. Giáo sư Đặng Thế Huy với công trình [8], đã xây dựng mô hình dao động phi tuyến ngẫu nhiên của cầu sau máy kéo. Tác giả đã sử dụng phương pháp tuyến tính hóa thống kê đưa mô hình dao động phi tuyến thành mô hình dao động tuyến tính hóa tương đương và sử dụng lý thuyết hàm tương quan để nghiên cứu hệ thống đã được tuyến tính hóa, lời giải gần đúng bằng đồ thị. Nghiên cứu về dao động trên máy kéo xích ở nước ta không được nhiều. Trong đó công trình của PGS.TS Lê Kỳ Nam đã nghiên cứu tương đối nhiều về dao động của máy kéo xích, xe nhiều cầu [14]. Tác giả đã xây dựng chương trình tính toán hệ thống treo xe xích chiến đấu. Mô hình theo hình (1.8) Hình:1.8. Mô hình khảo sát dao động của xe nhiều trục bằng hàm truyền của tác giả Phan Nguyên Di và Lê Kỳ Nam Công trình [14] tác giả đã dùng phương pháp hàm truyền để khảo sát dao động của xe có bánh nhiều trục và kết quả nhận định rằng "phương pháp hàm
14 truyền là phương pháp tiện dụng để khảo sát dao động của các hệ tuyến tính. Nó cho phép xác định dễ dàng các đáp ứng ra của hệ dao động theo cả miền thời gian và miền tần số, với hàm tác động tiền định và ngẫu nhiên." TS. Nguyễn Chí Thanh [18] đã nghiên cứu sử dụng hệ thống treo có điều khiển để nâng cao chất lượng dao động của xe xích chiến đấu. Công trình đã mô phỏng mô hình dao động thân xe có hệ thống treo bán tích cực với thuật toán điều khiển xây dựng được bằng công cụ mô phỏng Simulink. Gần đây trong nước có một số công trình nghiên cứu nhằm xác định ảnh hưởng của rung xóc tới sức khỏe của công nhân lái máy và bước đầu đưa ra được một số phương án chống rung người điều khiển máy như cải tiến ghế chống rung, găng tay bảo vệ lao động như [13]... Tuy nhiên các công trình mới chỉ nghiên cứu dao động máy kéo trong một số điều kiện cụ thể khi xem hệ là tuyến tính, một bậc tự do chịu tác động của mặt đường dạng hàm xác định. Trong công trình nghiên cứu [17], tác giả đã đưa ra mô hình tính toán giảm xóc nói chung và cho rằng: Hệ số truyền càng nhỏ, chất lượng bộ giảm xóc càng tốt, muốn vậy nên chọn tỉ số giữa tần số kích động và tần số riêng của vật cần bảo vệ 1,41, chọn như vậy vừa đảm bảo tránh cộng hưởng vừa giảm được biên độ dao động cho người lái, hiệu quả giảm xóc tốt hơn. Một số công trình nghiên cứu, thiết kế ghế giảm rung [21] đã dựa trên cơ sở các số liệu về dao động của con người, chọn sơ bộ các thông số chủ yếu: Khối lượng người - ghế, độ cứng lò xo, hệ số cản nhớt và tính toán theo điều kiện cho phép về biên độ dịch chuyển. Tác giả Nguyễn Văn Vệ trong công trình [22] đã nghiên cứu dao động thẳng đứng của ghế ngồi trên máy kéo DFH 180 và giải pháp giảm xóc cho người lái khi vận xuất gỗ. Công trình đạt được 2 kết quả chính đó là: đã đánh giá được tác động của dao động máy kéo khi vận xuất gỗ trên đường lâm
15 nghiệp đến điều kiện làm việc của người lái và đã tìm ra phương án thiết kế kết cấu ghế giảm xóc cho người lái. Tác giả Nguyễn Văn An trong công trình [1] đã nghiên cứu về ảnh hưởng của độ mấp mô mặt đất và tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước của máy kéo DFH - 180 khi vận xuất gỗ rừng trồng. Tác giả Phạm Minh Đức trong công trình [7] đã nghiên cứu về khả năng kéo, bám của máy kéo DFH - 180 khi sử dụng rơmoóc một trục để vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng. Tác giả Nguyễn Tiến Đạt trong công trình nghiên cứu [6] đã xây dựng mô hình và tính toán dao động của máy kéo công suất nhỏ khi vận xuất gỗ theo công nghệ vận xuất gỗ dài. Các nghiên cứu chủ yếu đi vào 2 hướng: - Nghiên cứu cải tiến, chế tạo lắp đặt thêm một số thiết bị nhằm nâng cao khả năng làm việc của máy kéo. - Nghiên cứu về ổn định của liên hợp máy trong điều kiện làm việc mới nhằm xác lập chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy. Tất cả các công trình nghiên cứu trên chủ yếu nghiên cứu về dao động của máy kéo bánh hơi, công suất nhỏ nhằm nâng cao khả năng sử dụng máy và thiết bị máy nông nghiệp vào sản xuất lâm nghiệp. Cho đến nay việc nghiên cứu về dao động máy kéo xích, đặc biệt là xe tải xích cao su sử dụng cho việc vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp là hoàn toàn chưa có. 1.4. Các phương pháp để nghiên cứu dao động 1.4.1. Các phương pháp lý thuyết để nghiên cứu dao động Nghiên cứu dao động của ô tô - máy kéo do các tác động động học của mấp mô mặt đường gây ra, khi biểu diễn chúng là các hàm xác định hoặc các hàm ngẫu nhiên, trước hết xây dựng mô hình tính toán và sử dụng các phương
16 pháp phù hợp để nghiên cứu dao động. Từ mô hình thích hợp đã được xây dựng, lập phương trình vi phân dao động diễn tả mối liên hệ giữa các thông số vào và các đặc trưng của mô hình. Để giải hệ thống các phương trình vi phân cần phải có các phương pháp phù hợp tùy thuộc và các mô hình nghiên cứu, vào thông số đầu vào và mục đích nghiên cứu. Sau đây luận văn trình bày sơ lược một số phương pháp thường được sử dụng để nghiên cứu dao động của ô tô - máy kéo. 1.4.1.1 Phương pháp số. Trong nghiên cứu về dao động, do đặc tính phi tuyến của các phần tử đàn hồi, hệ phương trình vi phân diễn tả dao động của hệ thống là phương trình vi phân tuyến tính chỉ có lời giải theo các phương pháp gần đúng. Phương pháp số là một trong những phương pháp giải gần đúng được sử dụng rộng rãi, ưu điểm của phương pháp này là có thể sử dụng cho nhiều lớp bài toán khác nhau với các điều kiện giới hạn khác nhau. Với sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử hiện nay có nhiều loại máy tính có bộ nhớ lớn, tốc độ tính toán rất cao có thể thực hiện được các yêu cầu phức tạp từ các bài toán đặt ra. Vì vậy, phương pháp số được sử dụng phổ biến để giải gần đúng các phương trình vi phân phi tuyến và các hệ phương trình siêu việt. 1.4.1.2 Phương pháp giải tích. Sau khi lựa chọn mô hình tính toán và các thông số của hệ thống, dựa vào các định luật cơ học nguời ta mô tả các chuyển động của các cơ hệ bằng các phương trình vi phân dao động của hệ thống và các phương trình vi phân này có thể được giải bằng phương pháp giải tích. Trong dao động, đối với các mô hình tuyến tính, việc giải các phương trình vi phân bằng phương pháp giải tích theo nhiều cách khác nhau, lời giải nhận được có độ chính xác tùy ý. Phương pháp này có ý nghĩa rất lớn trong
17 việc giải quyết các bài toán dao động tuyến tính. Ví dụ như trường hợp liên hợp máy chuyển động với vận tốc thấp, các tác động động học của mấp mô mặt đường thay đổi không lớn, không có hiện tượng mất liên kết giữa bánh xe và mặt đường. Đồng thời các phương pháp này cũng có ưu điểm lớn trong việc phân tích, tổng hợp các kết quả nghiên cứu, tối ưu hóa các thông số của hệ thống tuyến tính. 1.4.1.3 Phương pháp tối ưu hóa. Tất các các bài toán tổng hợp hệ thống trong dao động có thể dẫn về bài toán tìm giá trị của các thông số tổng hợp thỏa mãn được các điều kiện hạn chế và hàm mục tiêu có giá trị cực trị. Phương pháp tối ưu hóa được sử dụng để xác định các thông số ra từ điều kiện cực trị của hàm mục tiêu và thỏa mãn các điều kiện hạn chế. Khối lượng tính toán sẽ rất lớn khi mà số lượng các thông số cần tối ưu hóa lớn. Được sự trợ giúp của máy tính điện tử hiện nay thì các dạng bài toán này được sử dụng phổ biến. Theo phương pháp này, khi cần xác địng các thông số ra theo điều kiện cực tiểu của hàm mục tiêu. Khi tìm giá trị ứng với hàm mục tiêu cực đại, thì dùng nghịch đảo của hàm mục tiêu và bài toán trở về điều kiện cực tiểu [8] Trong phương pháp tối ưu hóa có thể sử dụng các phương pháp như: tìm ngẫu nghiên (phương pháp Montê Cáclô), phương pháp lặp, phương pháp tìm theo định hướng. Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm tùy thuộc vào đặc điểm của bài toán cần giải, mục đích nghiên cứu. 1.4.1.4 Phương pháp động lực học thống kê. Trong cơ khí nông lâm nghiệp có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới quá trình làm việc của máy móc nông nghiệp được xem là những tác động mang tính ngẫu nhiên như ảnh hưởng của mấp mô mặt đường, ảnh hưởng của sự biến đổi lực cản máy nông nghiệp đến dao động của máy kéo.
18 Thông thường có thể chia các hệ thống động lực học tùy theo các đặc điểm của chúng thành ba loại, đó là: tuyến tính, phi tuyến và thông số. Phương pháp động lực học thống kê khi nghiên cứu dao động tuyến tính ngẫu nhiên của hệ thống sử dụng lý thuyết tương quan các hàm ngẫu nhiên [9]. Lý thuyết chỉ dựa vào hai mô men phân bố đầu tiên (giá trị trung bình và hàm tương quan) để nghiên cứu hệ động lực học. Theo phương pháp này, đối với những quá trình ngẫu nhiên có quy luật phân phối chuẩn các đặc trưng này là hoàn toàn đủ, vì nó cho phép xác định được kỳ vọng toán, phương sai và mô men phân bố của các đại lượng ngẫu nhiên bất kỳ x1,...., xn của quá trình X(t) tại những thời điểm t1,..., tn, từ đó xác định được hàm phân bố n chiều. Sử dụng lý thuyết tương quan đối với hệ thống tuyến tính với những thông số không đổi rất thuận lợi vì nếu quá trình ở cửa vào của hệ thống có qui luật phân phối chuẩn thì quá trình ở cửa ra cũng có quy luật phân phối chuẩn. Lý thuyết tương quan cũng được sử dụng để phân tích gần đúng các hệ thống có thông số biến đổi và hệ thống phi tuyến đã được tuyến tính hóa. Lý thuyết tương quan chỉ dựa trên hai thông số là kỳ vọng toán và hàm tương quan nên liên hệ giữa các biểu thức giải tích các thông số này ở cửa vào và cửa ra sẽ là những liên hệ cơ bản. Khi quá trình ngẫu nhiên là dừng, kỳ vọng toán và phương sai là các hằng số, không phụ thuộc vào thời gian. Phương pháp tuyến tính hóa thống kê là phương pháp gần đúng nghiên cứu các động lực học. Phương pháp này dựa trên sự tuyến tính hóa các phương trình ban đầu của hệ thống được xét, sau đó ứng dụng lý thuyết tương quan cho các phương trình của hệ đã được tuyến tính hóa. Khi tính chất phi tuyến của hệ là không lớn thì kết quả là khá chính xác. Nội dung của phương pháp tuyến tính hóa thống kê là thay thế gần đúng hàm số phi tuyến bằng một hàm số tuyến tính tương đương với nó về mặt thống kê. Tiêu chuẩn tương đương thống kê của hệ phi tuyến và hệ tuyến tính