Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động máy kéo MTZ - 82 khi kéo rơ moóc chở gỗ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

31
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xây dựng được mô hình và hệ phương trình vi phân dao động của liên hợp máy kéo MTZ - 82 kéo rơ moóc chở gỗ. Đề xuất một số giải pháp để nâng cao sự chuyển động êm dịu của liên hợp máy kéo MTZ - 82 kéo rơ moóc chở gỗ. 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 nâng cao độ êm dịu chuyển động máy kéo MTZ - 82 khi kéo rơ moóc chở gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------ NGUYỄN VĂN HUỆ YỂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG MÁY KÉO MTZ - 82 KHI KÉO RƠ MOÓC CHỞ GỖ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------------- NGUYỄN VĂN HUỆ NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG MÁY KÉO MTZ - 82 KHI KÉO RƠ MOÓC CHỞ GỖ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị Cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội, 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cơ giới hóa nông, lâm nghiệp luôn giữ một vai trò hết sức quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa nước ta hiện nay. Để góp phần nâng cao năng suất lao động và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động lâm nghiệp, đặc biệt là trong khâu vận xuất, vận chuyển gỗ, chúng ta đã sử dụng một số loại máy, thiết bị để cơ giới các khâu này. Máy kéo đã và đang được sử dụng rộng rãi trong khai thác lâm sản. Để khai thác gỗ có hiệu quả, vừa đáp ứng các yêu cầu về kinh tế vừa đáp ứng các yêu cầu về môi sinh thì hàng loạt các vấn đề cần phải được nghiên cứu một cách thấu đáo, trong đó có vấn đề sử dụng máy kéo công suất lớn để cơ giới hóa khâu vận xuất, vận chuyển gỗ. Đã có rất nhiều công trình đề cập đến việc sử dụng máy kéo bánh hơi trong vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng, song nhiều vấn đề về độ êm dịu chuyển động của máy kéo chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tính êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng, nó được đặc trưng bởi tần số và biên độ dao động của liên hợp máy khi chuyển động trên các địa hình không bằng phẳng. Trường hợp máy kéo, kéo vật nặng (rơ moóc chở gỗ…) chịu nhiều lực kích thích gây dao động, ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động, tính năng kéo, bám, điều khiển và ổn định của máy kéo. Trong dự án sản xuất thử nghiệm sau kết quả đề tài nhánh cấp Nhà nước KN-03-04 do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì đã nghiên cứu chế tạo và đưa vào sản xuất liên hợp máy kéo MTZ - 82, kéo rơ moóc một trục chở gỗ rừng trồng. Tuy nhiên chưa có công trình nào nghiên cứu về dao động, nâng cao độ chuyển động êm dịu của liên hợp máy này.
2 Với những lý do trên, tác giả thực hiện đề tài: Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động máy kéo MTZ - 82 khi kéo rơ moóc chở gỗ. * Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xây dựng được mô hình và hệ phương trình vi phân dao động của liên hợp máy kéo MTZ-82 kéo rơ moóc chở gỗ, làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động của liên hợp máy kéo này. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở hoàn thiện kết cấu và chọn chế độ sử dụng hợp lý liên hợp máy kéo MTZ-82 kéo rơ moóc chở gỗ.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị cơ giới hóa khai thác gỗ rừng trồng 1.1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị cơ giới hóa khai thác gỗ rừng trồng trên thế giới Khai thác gỗ được định nghĩa là toàn bộ các thao tác, các công đoạn để biến cây đứng thành sản phẩm gỗ tròn theo qui cách xác định rồi chuyển chúng từ rừng đến một điểm tiêu thụ nào đó. Nó là cầu nối giữa nguồn tài nguyên rừng và các nghành công nghiệp sử dụng gỗ làm nguyên liệu như công nghệ chế biến gỗ, công nghiệp giấy, khai thác than, xây dựng… Việc khai thác cũng như mọi công việc khác đều phải tuân thủ theo những công nghệ nhất định. Công nghệ khai thác gỗ có thể là công nghệ cổ truyền, công nghệ thủ công, công nghệ tiên tiến. Mỗi loại công nghệ chỉ có thể thích hợp với các đièu kiện nhất định. Công nghệ thích hợp là công nghệ phù hợp với các điều kiện kinh tế - xã hội phổ biến có tính địa phương môi trường và phù hợp với điều kiện môi trường. Do vậy công nghệ khai thác gỗ phải giảm mức tối đa các chi phí sản xuất cũng như tác động xấu đến môi trường. Điều này được trình bày trong tài liệu [33]. Trong việc khai thác gỗ rừng trồng hiện nay người ta thường áp dụng các loại công nghệ [23],[24]. Loại hình công nghệ khai thác gỗ nguyên cây (Full- tree-method): Cây gỗ sau khi hạ được giữ nguyên cả cành và tán rồi được kéo ra bãi gỗ. Tại đây chúng được cắt cành, cắt khúc theo quy cách sản phẩm sau đó được vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Loại hình công nghệ khai thác gỗ dài (Full-length-method ): Cây gỗ sau khi hạ được cắt cành, ngọn tại nơi chặt hạ rồi được kéo ra ven đường vận
4 chuyển hoặc bãi gỗ. Tại đây chúng được cắt khúc rồi vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Loại công nghệ khai thác gỗ ngắn (Short-wood method/Cut-to-length method): Toàn bộ các thao tác hạ cây, cắt cành ngọn và cắt khúc đều được thực hiện ở nơi chặt hạ, sau đó các khúc được đưa đến bãi gỗ ven đường rồi được chuyển về nhà máy hoặc một điểm nào đó. Như đã đề cập, việc áp dụng loại hình công nghệ này loại hình công nghệ kia, cũng như việc lựa chọn được một công nghệ thích hợp trong khai thác rừng, phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như việc cung cấp nhân lực và tiền công lao động, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khả năng đầu tư, tính sẵn của trang thiết bị, máy, phụ tùng thay thế, điều kiện rừng, điều kiện kinh tế-xã hội và bảo vệ rừng khi khai thác. Ở Brazil, người ta áp dụng cả ba loại hình nêu trên trong việc khai thác gỗ rừng trồng [29]. Loại hình khai thác gỗ ngắn được áp dụng chủ yếu trong khai thác rừng bạch đàn. Để tăng năng suất,giảm giá thành khâu chặt hạ người ta tổ chức nhóm làm việc hai người, một người chặt hạ và cắt khúc bằng cưa xích người kia dùng búa để chặt cành.Việc tập trung 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 nông nghiệp được trang bị thêm rơ moóc chở gỗ, tay thủy lực và các kết cấu phụ trợ đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi làm việc trong rừng. Đối với địa hình dốc, người ta sử dụng đường cấp lưu động với nguồn động lực là máy kéo nông nghiệp để đưa gỗ từ nơi chặt hạ về chỗ tập trung. Ở một số lâm trường và trang trại quy mô nhỏ người ta dùng bò hoặc ngựa kéo gỗ. Hình thức khai thác gỗ dài và gỗ nguyên cây ở Brazil được áp dụng trong khai thác rừng thông (hình 1.1). Ở hình thức khai thác gỗ dài, việc chặt hạ, cắt cành ngọn được thực hiện ở nơi chặt hạ bằng việc sử dụng cưa xích,
5 sau đó các thân cây được kéo tập trung về kho gỗ hoặc bãi gỗ nhỏ ven đường bằng máy kéo nông nghiệp, có trang bị thêm bộ phận treo gỗ. Hình 1.1: Cơ giới hóa trong khai thác gỗ rừng trồng Còn ở hình thức khai thác gỗ nguyên cây, sau khi các cây được hạ bằng các máy hạ cây chuyên dùng (Feller - Buncher) 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 bó cây được tiếp tục kéo qua “cổng chặt cành” tại đây nhờ các kết cấu cắt vận hành một cách 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. Việc vận chuyển gỗ từ các bãi gỗ đến nơi tiêu thụ ở Brazil được thực hiện chủ yếu bằng các xe vận tải chuyên dùng theo nhiều kiểu khác nhau: Xe tải không rơ moóc, xe tải và một sơ mi rơ moóc, xe tải kéo theo một hoặc hai rơ moóc. Việc bốc dỡ trên các kho gỗ hầu như được cơ giới hóa bằng việc sử dụng các cầu trục thủy lực cố định chuyên dùng. Việc bốc dỡ gỗ ở những nơi có sản lượng khai thác nhỏ vẫn phổ biến bằng lao động thủ công. Ở phần Lan và các nước Bắc Âu [28], từ những năm 80 trở về trước, cả ba loại hình công nghệ trên cũng đều được áp dụng trong khai thác gỗ rừng trồng. Hiện nay nhờ những tiến bộ trong ngành chế tạo máy lâm nghiệp và
6 đặc biệt là đường vận chuyển dày đặc với chất lượng tốt đã đến tận khu rừng xa xôi nên hình thức khai thác gỗ ngắn được sử dụng là chính. Việc hạ cây, cắt cành, cây chuyên dùng (Feller - Buncher) và máy khai thác liên hợp (Harvester) sau đó các khúc gỗ được vận chuyển đến các ven đường nhờ sử dụng các máy kéo vận xuất bánh hơi chuyên dùng (Forwarder) hoặc máy kéo nông nghiệp được trang bị tay thủy lực và rơ moóc chở gỗ. Việc vận chuyển gỗ từ rừng đến nơi tiêu thụ chủ yếu bằng đường bộ, nhờ sử dụng các xe vận tải cỡ lớn có thể kéo một hoặc hai rơ moóc. Ngoài ra việc vận chuyển gỗ cũng được thực hiện bằng đường thủy và đường sắt nhưng theo xu hướng ngày càng giảm. Việc bốc dỡ gỗ đã được cơ giới hóa hoàn toàn nhờ các cần trục thuỷ lực đặt trên các bãi gỗ hoặc đặt ngay trên các xe vận tải. Việc sử dụng các công cụ thủ công trong việc chặt hạ như cưa cùng, búa cũng như việc dùng ngựa để vận chuyển gỗ. Ở Phần Lan hiện nay vẫn được sử dụng nhưng với tỷ trọng nhỏ, chủ yếu dùng trong khai thác, tỉa thưa quy mô nhỏ. Ở Nga và các nước SNG (Liên xô cũ), tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên và phương thức khai thác người ta cũng áp dụng một số các loại khai thác nêu trên cho phù hợp. Phần lớn các khu rừng có thể khai thác trắng (nơi chiếm phần lớn sản lượng gỗ khai thác hàng năm của Nga) đều phân bố ở những vùng đất ẩm ướt, do vậy hệ thống di động của các máy khai thác gỗ chủ yếu là dạng di động xích còn các liên hợp máy bánh hơi ít được sử dụng ở vùng này. Công nghệ khai thác gỗ chủ yếu ở đây như sau: Người ta sử dụng các máy chuyên dùng hoặc các máy liên hợp chặt hạ - vận xuất để hạ cây, sau đó bó cây được vận chuyển cự ly ngắn bằng các liên hợp máy kéo xích về kho gỗ; tại đây chúng được chặt cành, cắt khúc, phân loại rồi vận chuyển đến nơi tiêu thụ bằng đường bộ hoặc đường thủy. Trong các hoạt động khai thác hoặc
7 tỉa thưa (chủ yếu thuộc phần lãnh thổ châu Âu) người ta áp dụng hình thức khai thác gỗ ngắn là chính. Việc chặt hạ được thực hiện bằng cưa xích hoặc máy hạ cây chuyên dùng; sau đó các khúc gỗ được thực hiện bằng cưa xích hoặc máy hạ cây chuyên dùng; sau đó các khúc gỗ được chuyển ra bãi gỗ bằng các loại máy vận xuất chuyên dùng hoặc máy kéo nông nghiệp [32]. Ở một số nước đang phát triển như Ethiopia, Tanzania, Zimbabwe, Philipine…[26], công nghệ khai thác thác gỗ rừng trồng phổ biến là công nghệ trung bình với đặc trưng là dùng máy kéo nông nghiệp được lắp đặt thêm các trang bị chuyên dùng để bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly ngắn. Ở Malaisia [31] trước đây người ta kết hợp máy kéo xích và máy kéo bánh hơi lâm nghiệp để vận chuyển gỗ trồng nhưng qua sử dụng cho thấy; do di chuyển nhiều trong rừng nên trong bề mặt đất rừng bị phá hoại nghiêm trọng ảnh hưỏng xấu đến quá trình tái sinh rừng và làm cho quá trình xói mòn đất tăng lên. Hiện nay phần lớn rừng trồng của Malaisia tập trung ở các tập đoàn lâm nghiệp, tại đây với một hệ thống cơ sở hạ tầng và dịch vụ kỹ thuật tương đối tốt và đồng bộ nên người ta áp dụng loại hình khai thác nguyên cây là chủ yếu. Thiết bị trong khâu chặt hạ là cưa xích cỡ nhỏ. Để đưa các cây gỗ cả tán từ nơi chặt hạ ra bãi gỗ người ta sử dụng đường cáp ba dây vận hành theo công nghệ kéo căng - thả chùng. Việc vận chuyển gỗ từ rừng về nhà máy chủ yếu bằng ôtô, khâu bốc dỡ gỗ về cơ bản đã đựơc cơ giới hóa. 1.1.2. Tổng quan về công nghệ và thiết bị cơ giới hóa khai thác gỗ rừng trồng ở Việt Nam Ở nước ta, phần lớn gỗ được khai thác, sản xuất và tiêu thụ trong nội địa chiếm 98% gỗ tròn, 92% gỗ xẻ và 80% sản phẩm giấy. Một phần gỗ và các lâm đặc sản như quế, dầu hồi, hạt điều, cánh kiến được được xuất khẩu sang các nước như: Nhật Bản, Hồng Kông, Singapore,... Hiện nay nước ta đã cho phép việc khai thác gỗ và tre nứa ở các rừng giàu và trung bình (rừng gỗ
8 có trữ lượng trên 80 m3, rừng tre, luồng có từ 3 – 3,5 nghìn cây/ha trở lên; rừng nứa, vầu có từ 6 – 7 nghìn cây/ ha trở lên). Chỉ được tiến hành khai thác chọn lọc, cường độ chặt chỉ giới hạn không quá 35% đối với gỗ và 50% đối với tre nứa theo tổng trữ lượng toàn vùng [41]. . Ở vùng chuyên canh gỗ nguyên liệu giấy người ta áp dụng loại hình khai thác gỗ ngắn là chủ yếu. Quy trình công nghệ hiện nay như sau: Khâu chặt hạ Việc hạ cây, căt cành, cắt khúc được thực hiện chủ yếu bằng các công cụ thủ công như búa, cưa gỗ. Gỗ nguyên liệu có chiều dài 4m tới 70% được cắt khúc tại nơi chặt hạ, 30% được cắt khúc dưới chân đồi sau khi dùng các phương tiện khác nhau đưa cả thân cây xuống. Khâu vận xuất Vận xuất gỗ ở vùng nguyên liệu phổ biến gồm hai bước: Bước thứ nhất: Gom gỗ từ nơi chặt hạ về tập trung tại các bãi bốc tạm thời ven đường vận chuyển. Do đặc điểm địa hình ở nước ta khá phức tạp, khó có khả năng cơ giới hóa nên trong nhiều năm qua, việc tập trung gỗ từ nơi chặt hạ về các bãi gỗ ven đường hiện nay hầu như vẫn bằng thủ công: Cây gỗ sau khi được cắt thành khúc, dùng sức người “cò kéo”, lao xeo, khiêng vác hoặc dùng trâu kéo để đưa gỗ ra các bãi gỗ ven đường. Ở một số dạng địa hình dốc người ta thử nghiệm dùng đường cáp một dây với công nghệ kéo căng - thả chùng để đưa gỗ ra, nhưng việc áp dụng trong thực tế còn ít do những hạn chế về nguồn động lực và kết cấu. Bước thứ hai: Đưa gỗ từ các bãi gỗ nhỏ ven đường vận xuất ra các bãi gỗ trung chuyển ven đường vận chuyển hoặc ven sông với cự ly trung bình 10 - 15 km. Ở bước này người ta sử dụng máy kéo nông nghiệp được trang bị thêm rơ moóc chở gỗ, có tay thủy lực tự bốc dỡ gỗ. Từ năm 1991 trở về
9 trước, nhờ sự tài trợ của chính phủ Thụy Điển loại thiết bị này được sử dụng rất phổ biến ở các tỉnh miền bắc. Khâu vận chuyển Vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy chế biến, nhà máy giấy... được thực hiện bằng đường sông và đường bộ. Việc bốc dỡ gỗ cho các phương tiện vận chuyển được thực hiện bằng lao động thủ công hoặc bằng các phương tiện bốc dỡ tùy theo các phương tiện bốc gỗ vận chuyển. Ở các bãi gỗ tập trung quy mô lớn người ta dùng các máy bốc xếp kiểu hàm bốc để bốc dỡ cho ô tô hoặc đưa xuống bến sông. Còn ở những nơi lượng gỗ ít, phân tán người ta dùng lao động thủ công để bốc dỡ cho phương tiện vận chuyển. 1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động của ôtô, máy kéo bánh hơi 1.2.1. Tình hình nghiên cứu về dao động của ôtô, máy kéo bánh hơi trên thế giới Trong công trình [38], Muller đã đưa ra mô hình không gian mô tả tất cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi, tác giả đã bỏ qua các tác động của tải trọng kéo và các yếu tố ảnh hưởng khác. Theo tác giả, một máy kéo có thể có 7 bậc tự do: Dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục ngang, dao động dọc, dao động xoay quanh trục dọc và dao động liên kết xoay quanh trục cân bằng. Tác giả Volgel [39], 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, cả của hệ truyền lực và 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 thiết đưa ra. Trong công trình của Wendebon [40], bằng lý thuyết và thực nghiệm, tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao động thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các
10 chuyển động khác. Do vậy công trình này chưa đánh giá và thể hiện được đầy đủ các tính chất động lực học của máy cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung. Năm 1973 Barski I.B [1], nghiên cứu động lực học máy kéo. Tác giả đã nghiên cứu về động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích và độ êm dịu chuyển động của máy kéo. Năm 1983 Đobrưnhin Iu.A [36], nghiên cứu động lực học thẳng đứng của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ. Năm 1987 Zucov A.B [35], đã nghiên cứu những vấn đề dao động của máy kéo lâm nghiệp. Bên cạnh đó còn có 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: Tải trọng, vận tốc, độ mấp mô của mặt đường. Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao động của ô tô, máy kéo đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Dao động ô tô được nghiên cứu trong tổng thể hệ thống “Đường-Xe-Người”. Để nghiên cứu riêng biệt và tổng thể mối quan hệ vừa nêu, các hãng sản xuất ô tô và các cơ quan chuyên môn hàng đầu trên thế giới đã thiết lập các phòng thí nghiệm, xây dựng các bãi thử để nghiên cứu dao động của ô tô, trong đó có kể đến biến dạng thực tế của mặt đường và khả năng của con người chịu tác động của dao động. 1.2.2. Tình hình nghiên cứu về dao động của ôtô và máy kéo ở Việt Nam Đối với sản suất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện dùng để vận xuất gỗ chủ yếu là các loại máy kéo chuyên dùng, hoặc các loại máy kéo nông nghiệp có lắp đặt các thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ. Ở nước ta thường sử dụng các loại máy kéo được nhập từ nước ngoài để khai thác gỗ. Các công trình nghiên cứu chỉ tập trung vào xây dựng hệ thống định mức kinh tế, kỹ thuật
11 đối với các loại máy, có ít các công trình nghiên cứu về các đặc tính động lực học của các loại máy kéo. Các nghiên cứu về độ ổn định, khả năng kéo bám khi tải trọng ngoài thay đổi, các đặc trưng động lực học… của các bộ phận làm việc của liên hợp máy hoạt động trên các địa hình và các điều kiện làm việc khác nhau chưa được đề cập nhiều. Có thể kể ra một số công trình nghiên cứu về ô tô máy kéo ở nước ta như sau: Công trình nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Hữu Cẩn và các cộng sự [3] cho thấy, tính êm dịu trong chuyển động của ô tô, máy kéo được đánh giá qua các chỉ tiêu: Tần số dao động thích hợp, gia tốc dao động thích hợp, thời gian tác động của dao động. Trong chuyển động, ô tô máy kéo dao động theo các phương: Thẳng đứng, phương ngang, phương dọc máy, các dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng chính đến con người; theo phương ngang, phương dọc ảnh hưởng không đáng kể, có thể bỏ qua. Đối với máy kéo bánh hơi làm việc trên các mặt đường gồ ghề, thân máy dao động với tần số 160 - 240 dao động/phút, vượt quá mức độ chịu đựng của con người, 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 thống treo cho ghế nên chọn tỷ số giữa tần số kích động và tần số dao động riêng của ghế trong khoảng 0,5 - 0,6. TS. Nguyễn Tiến Đạt [7], đã nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng vận xuất gỗ rừng trồng bằng phương pháp kéo nửa lết của máy kéo bốn bánh cỡ nhỏ. Công trình đã xây dựng mô hình và nghiên cứu dao động của máy kéo công suất nhỏ khi vận xuất trên mặt đường có dạng hàm xác định.
12 Th.S Nguyễn Hồng Quang [19], đã nghiên cứu dao động của máy kéo Shibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết. Th.S Lưu Văn Hưng [13], đã nghiên cứu dao động của rơ moóc một trục chở gỗ khi lắp thêm bộ phận đàn hồi có giảm chấn giữa khung và trục bánh xe. Các công trình nghiên cứu dao động của máy kéo ở nước ta chưa nhiều và xuất hiện trong những năm gần đây [1], [14]. Các công trình này là nghiên cứu trong phạm vi hẹp nhằm xác định ảnh hưởng của rung xóc tới sức khỏe của công nhân lái và bước đầu đặt ra một số biện pháp chống rung cho người lái máy như cải tiến ghế chống rung. Tuy nhiên, các tác giả mới xem xét dao động của 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. Một số công trình nghiên cứu thiết kế giảm rung [16], [17], đã dựa trên cơ sở các số liệu về dao động con người, chọn sơ bộ các thông số chủ yếu: Khối lượng người - ghế, độ cứng lò xo, hệ số cản và tính toán theo điều kiện cho phép về biên độ dịch chuyển. Th.S Trịnh Minh Hoàng [10], nghiên cứu, khảo sát dao động của xe tải hai cầu dưới tác động ngẫu nhiên của mặt đường. Tác giả đã trình bày một mô hình dao động xe tải hai cầu (không gian) và mô phỏng bằng MatLab Simulink. Phần mô hình và tính toán khá hoàn chỉnh, đã trình bày một phần dao động dưới kích động ngẫu nhiên của mặt đường. Th.S Huỳnh Hội Quốc [20], đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc dọc của ô tô ở vận tốc cao. Th.S Hoàng Gia Thắng [21], đã nghiên cứu dao động trong mặt phẳng thẳng đứng của toa xe khách bốn trục hai hệ lò xo khi qua mối nối ray. Năm 2002 TS. Lê Minh Lư [15], nghiên cứu dao động của máy kéo bánh hơi có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi. Tác giả đã
13 xây dựng mô hình, hệ phương trình vi phân và các điều kiện biên mô tả dao động thẳng đứng của máy kéo, của cầu trước, cầu sau và ghế ngồi có tính đến những đặc điểm riêng của hệ, như liên kết một chiều giữa bánh xe và mặt đường, đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi. Công trình đã nghiên cứu một cách khá đầy đủ các dạng dao động của máy kéo, có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi, trong trường hợp kích động mặt đường là các hàm ngẫu nhiên và xác định. Tuy nhiên công trình mới chỉ nghiên cứu trong trường hợp máy kéo di chuyển độc lập, mà chưa tính đến dao động của máy kéo trong trường hợp kéo có tải. Năm 2010 TS.Trần Việt Hà [9], đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến độ êm dịu chuyển động của ô tô khách được đóng mới ở Việt Nam. Ths. Lê Thị Minh Vượng [22], bằng lý thuyết và thực nghiệm đã nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi chuyển động trên đường lâm nghiệp. Tuy nhiên công trình này mới chỉ đưa ra mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe, chưa kể đến dao động của nước trong thùng chứa trong trường hợp di chuyển trên đường lâm nghiệp. Tác giả chưa đề cập tới mô hình dao động của xe khi đang thực hiện nhiệm vụ chữa cháy. Bên cạnh những công trình nghiên cứu nhằm sử dụng các loại máy kéo hoặc liên hợp máy phục vụ cho sản xuất ở trong nước, các nhà khoa học nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu để cải tiến các bộ phận hoặc các hệ thống của máy kéo được nhập từ nước ngoài vào Việt nam. Đối với sản xuất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện vận xuất gỗ chủ yếu là máy kéo chuyên dùng hoặc máy kéo nông nghiệp có lắp đặt các thiết bị chuyên dùng.
14 Nhìn chung các công trình nghiên cứu về êm dịu chuyển động của máy kéo bánh hơi trong vận chuyển gỗ ở Việt Nam chưa nhiều, nhưng những kết quả nghiên cứu đó có ý nghĩa cho việc hoàn thiện thêm kết cấu và chọn ra chế độ sử dụng hợp lý cho máy kéo bánh hơi. 1.3. Tổng quan về máy kéo MTZ - 82 và rơ moóc một trục chở gỗ rừng trồng 1.3.1. Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật của máy kéo MTZ - 82 1.3.1.1. Cấu tạo chung của máy kéo MTZ - 82 Máy kéo MTZ - 82 gồm 5 phần chính: Động cơ 5, hệ thống truyền lực 2, phần di động 1, cơ cấu điều khiển 4 và trang bị làm việc 3. (Hình 1.2) Hình 1.2: Vị trí của các cơ cấu chính trên máy kéo 1- Phần di động; 2- Truyền động; 3- Hệ thống treo; 4- Cơ cấu điều khiển; 5- Động cơ Động cơ biến nhiệt năng thành cơ năng. Nó là nguồn lực để cho máy kéo di động. Hệ thống truyền lực để truyền mô men quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của máy kéo. Hệ thống truyền lực bao gồm ly hợp chính, khớp nối, hộp số và cầu sau. Bộ ly hợp có nhiệm vụ tách trục khuỷu của động cơ khỏi hộp số trong thời gian ngắn khi cần ngắt truyền động và nối lại một cách êm dịu khi máy
15 kéo di chuyển. Khớp nối là những phần tử đàn hồi cho phép nối trục ly hợp với hộp số với độ lệch trục không lớn. Hộp tốc độ cho phép thay đổi tỷ số truyền cho hệ thống truyền lực ở bánh chủ động máy kéo, do đó thay đổi được chiều chuyển động của máy kéo và tách nguồn lực từ động cơ đến bánh chủ động khi chạy không. Phần di động gồm: Trục và bánh lốp, nhiệm vụ dẫn hướng và truyền chuyển động quay cho bánh chủ động để máy kéo chuyển động tịnh tiến. Cơ cấu điều khiển có nhiệm vụ thay đổi hướng chuyển động của máy kéo Trang bị làm việc của máy kéo dùng để liên kết các bộ phận công tác của máy. Trang bị làm việc bao gồm: Trục trích công suất, cơ cấu móc, hệ thống treo, puli truyền động. 1.3.1.2. Đặc tính kỹ thuật của máy kéo MTZ - 82 Máy kéo MTZ - 82 [5], là loại máy kéo bánh hơi, xuất xứ từ Liên Xô cũ, được sử dụng phổ biến ở Việt Nam vào những thập niên 80. Máy kéo MTZ - 82 sử dụng động cơ Diezel 4 kỳ, 4 xi lanh, thứ tự làm việc 1-3-4-2, công suất 80 mã lực. Bao gồm một số thông số kỹ thuật cơ bản sau: Chiều dài máy kéo là 3930 mm; Chiều rộng máy kéo là 1970 mm; Chiều cao máy (Từ đỉnh buồng lái) là 2470 mm; Khối lượng máy kéo là 3450 Kg; Số vòng quay định mức của động cơ là 2200 Vg/ph; Đường kính xi lanh là 110 mm; Hành trình pít tông là 125 mm… 1.3.2. Liên hợp máy kéo MTZ - 82 kéo rơ moóc chở gỗ Năm 1995 trong khi thực hiện đề tài cấp nhà nước có mã số KN 03- 04, PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu Trường Đại học Lâm Nghiệp đã thiết kế, chế
16 tạo và khảo nghiệm sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy, vùng gỗ nhỏ rừng trồng. Đề tài đã thiết kế, chế tạo thành công rơ moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ -50 (Hình 1.3). Thiết bị kéo và tự bốc dỡ gỗ gồm có tời và cơ cấu nâng gỗ thủy lực. Tời được đặt sau máy kéo có nhiệm vụ kéo gỗ từ xa và kéo gỗ lên sàn moóc. Giá đỡ của tời ghép vào thân cầu sau máy kéo. Truyền động cho tời được thực hiện từ trục thu công suất phía sau của máy kéo qua bộ truyền xích đến trục tời rồi qua ly hợp vấu đến trống tời. Trống tời lắp trên trục qua hai ổ lăn. Khi ly hợp ngắt trống tời có thể quay tự do trên trục để xả cáp. Việc truyền hay ngắt mô men quay cho trục tời được thực hiện nhờ cơ cấu điều khiển trục thu công suất và cóc hãm. Đóng, ngắt côn tời bằng dẫn động cơ học với tay điều khiển trong ca bin máy kéo. Ngoài ra tời được trang bị phanh cơ học. Cơ cấu nâng gỗ thủy lực được lắp ở phần sau rơ moóc có nhiệm vụ, nâng một đầu bó gỗ cho vượt qua đầu các cây gỗ đã được bốc lên ở các lớp trước theo phương pháp bốc dọc. Cơ cấu gồm hai đòn khung lắp khớp với khung rơ moóc. Hai đầu mút của chúng lắp trục đòn con lăn. Hai đòn có thể nâng hạ trục đòn con lăn nhờ hai xi lanh thủy lực hoạt động đồng thời. Hai xi lanh thủy lực hoạt động nhờ hệ thống thủy lực có sẵn trên máy kéo. Khung rơ moóc đã được thiết kế theo ba phương án để có thể dùng cho việc khai thác các loại gỗ rừng trồng có kích thước khác nhau. Theo phương án I khung rơ moóc có một dầm dọc tiết diện hình chữ nhật rỗng do hàn hai thanh thép chữ U lại với nhau. Đầu trước của dầm hàn hai tấm thép định hình để hạ thấp điểm nối moóc. Hai dầm ngang trước và sau được hàn chặt vào hai ống trượt. Hai ống trượt này có thể dịch chuyển dọc theo dầm dọc và cố định ở mỗi vị trí nhờ chốt ngang. Vị trí ống trượt và khoảng cách từ điểm nối moóc đến trục sau rơ moóc có thể thay đổi tùy thuộc chiều dài gỗ cần chở.
17 Khung rơ moóc được thiết kế theo phương án II, có hai dầm dọc bằng thép chữ C. Các dầm ngang trước và sau có dạng cong đặc biệt giống khung moóc lắp sau Volvo để hạ thấp trọng tâm, các dầm ngang này cũng có thể xê dịch dọc theo hai dầm dọc và cố định ở mỗi vị trí tùy theo chiều dài cây gỗ cần chở. Khung rơ moóc thiết kế theo phương án III có kết cấu tương tự như loại rơ moóc một trục đã được sản xuất hàng loạt lắp sau máy kéo MTZ dùng trong vận chuyển trong nông nghiệp. Sàn moóc gồm hai dầm dọc có tiết diện chữ U hàn chặt với các thanh ngang có tiết diện hình chữ nhật rỗng. Phần nối moóc có dạng bền đều. Khung moóc loại này dùng để chở gỗ nguyên liệu giấy có chiều dài 4m. Rơ moóc còn được trang bị phanh với dẫn động thủy lực. Hình 1.3: Liên hợp máy kéo MTZ 82 kéo rơ moóc 1.4. Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ôtô, máy kéo Tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của ô tô, máy kéo. Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết cấu xe và trước hết là hệ thống treo, phụ thuộc vào cường độ kích động và cuối cùng là kỹ thuật lái xe.
18 Để đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô, máy kéo ta thường dùng một số chỉ tiêu sau: 1.4.1. Tần số dao động riêng Tần số dao động riêng của một hệ dao động (bao gồm 01 khối lượng đặt trên 01 lò xo) được hiểu là số dao động của hệ trong một phút (dao động/phút), hoặc trong một giây (1/s tương ứng với 01Hz). C  M Trong đó: C - Độ cứng của hệ dao động; M - Khối lượng được đặt trên hệ. Tần số dao động riêng chỉ phụ thuộc vào các thông số kết cấu của hệ thống dao động (khối lượng, độ cứng, lực cản) mà không phụ thuộc vào kích thích dao động. 1.4.2. Gia tốc dao động Gia tốc dao động riêng là một chỉ tiêu quan trọng, nó kể đến ảnh hưởng đồng thời của biên độ và tần số dao động. Chúng ta biết rằng dao động tự do tắt dần chỉ tồn tại trong một chu kỳ, do vậy việc xác định gia tốc dao động sẽ có ý nghĩa lớn khi nghiên cứu dao động cưỡng bức với sự kích thích của mặt đường. 1.4.3. Chỉ tiêu về độ êm dịu Cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số độ êm dịu chuyển động K. Nếu K = const thì cảm giác khi chịu dao động sẽ không thay đổi. Hệ số K phụ thuộc vào tần số dao động , gia tốc dao động (khi   5Hz) hoặc theo vận tốc dao động (khi   15 Hz) và phụ thuộc vào hướng dao động đối với trục thân con người (theo phương thẳng đứng và phương ngang) và phụ thuộc vào thời gian tác động của chúng lên cơ thể.