Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu khả năng ổn định chống lật của xe tải xích cao su MST-600 khi bốc dỡ gỗ bằng tay thủy lực

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

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xác định được khả năng ổn định chống lật doc và chống lật ngang của xe tải xích cao su MST - 600 khi bốc dỡ gỗ bằng tay thuỷ lực. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết của luận văn này!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu khả năng ổn định chống lật của xe tải xích cao su MST-600 khi bốc dỡ gỗ bằng tay thủy lực

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ pTNT Tr-êng ®¹i häc l©m nghiÖp ---------------------- TRỊNH VĂN ĐẠI NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH CHỐNG LẬT CỦA XE TẢI XÍCH CAO SU MST - 600 KHI BỐC DỠ GỖ BẰNG TAY THỦY LỰC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2010
Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ pTNT Tr-êng ®¹i häc l©m nghiÖp ---------------------- TRỊNH VĂN ĐẠI NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH CHỐNG LẬT CỦA XE TẢI XÍCH CAO SU MST - 600 KHI BỐC DỠ GỖ BẰNG TAY THỦY LỰC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chuyªn ngµnh: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA NÔNG LÂM NGHIỆP M· sè: 60.52.14 Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: 1.TS. NGUYỄN VĂN QUÂN 2. PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU HÀ NỘI, 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay rừng tự nhiên ở nước ta còn lại rất ít gỗ cho các ngành kinh tế quốc dân và cho đời sống. Dự án trồng mới 5 triệu ha rừng đã được Chính phủ phê duyệt và triển khai thực hiện từ năm 1998 nhằm khôi phục, mở rộng và làm giàu nhanh chóng tài nguyên rừng, đến nay rừng đã được tuổi khai thác. Đi đôi với việc trồng rừng thì vấn đề công nghệ và thiết bị trong khai thác rừng cũng phải được quan tâm đúng mức. Trước những thực trạng của ngành lâm nghiệp hiện nay việc đưa cơ giới hóa vào các khâu công việc trong sản xuất lâm nghiệp nói chung và khâu khai thác gỗ nói riêng là vấn đề cần thiết. Nước ta hiện nay đã nhập và bắt đầu sản xuất nhiều loại máy kéo, trong đó đáng chú ý là các loại máy kéo cỡ vừa và nhỏ, chúng đang được sử dụng tương đối phổ biến trong nông lâm nghiệp. Các loại máy kéo này thường được thiết kế chế tạo thêm một số trang bị như: Tời, tay thủy lực, rơ moóc ... để phục vụ khai thác, bốc dỡ, vận chuyển gỗ. Hiện nay thị trường nước ta xuất hiện loại xe tải xích cao su MST - 600 của Nhật Bản, xe có khả năng bám cao ít phá hoại tới đất rừng, đặc biệt là loại xe này có thể di chuyển được trên địa hình đất rừng phức tạp, độ dốc lớn. Ngoài ra xe tải xích cao su MST - 600 còn có thùng xe tự đổ được dẫn động thuỷ lực, rất thuận tiện cho công tác bốc dỡ, vận chuyển gỗ. Trong thời gian vừa qua đề tài nhánh cấp nhà nước, mã số: KC 07 – 26 – 05 “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị để cơ giới hóa khai thác gỗ rừng trồng trên độ dốc 10 – 200”, do Trường Đại học Lâm nghiệp chủ trì đã thiết kế chế tạo và khảo nghiệm sản xuất tay bốc thủy lực lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843 để bốc dỡ gỗ rừng trồng. Tuy đây mới là mẫu máy khảo nghiệm nhưng đã được đánh giá là hướng đi phù hợp, cần được hoàn thiện và nhân rộng để áp dụng vào thực tiễn của sản xuất. Tay thủy lực lắp
2 trên Máy kéo bánh hơi khả năng làm việc bị giới hạn bởi điều kiện ổn định chống lật. Nhưng xe tải xích cao su MST - 600 của Nhật Bản, với những ưu điểm vượt trội như: Kết cấu nhỏ gọn, khả năng kéo bám, ổn định cao. Ở nước ta hiện nay chưa có cơ sở sản xuất nào sử dụng loại xe này phục vụ việc khai thác gỗ. Nếu tay thủy lực được lắp trên xe tải xích cao su MST- 600 để bốc dỡ gỗ rừng trồng thì chắc chắn khả năng ổn định chống lật sẽ cao hơn. Vấn đề ổn định chống lật của xe tải xích cao su MST - 600 khi bốc dỡ gỗ bằng TTL chưa có công trình nào nghiên cứu. Xuất phát từ những lý do trên tôi tiến hành nghiên cứu 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”. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xác định được khả năng ổn định chống lật của xe tải xích cao su MST - 600 khi bốc dỡ gỗ rừng trồng bằng tay thuỷ lực. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu của đề tài làm 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. Đồng thời làm căn cứ đề xuất những quy định an toàn cho người sử dụng xe tải xích cao su MST - 600.
3 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 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. 1.1.1. 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. Hình 1.1: 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 1.2a,b). 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 1.2c). 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). (a) (b) (c) 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. 1.1.2. 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). 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. Hình 1.4: 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. Hình 1.5: 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. Phương pháp này phù hợp với bốc dỡ gỗ rừng trồng. Sử dụng phương pháp này, tời cáp được dẫn đến điểm đầu cần thông qua hệ thống puly, đầu cáp được nối với móc gỗ. Khi bốc gỗ, móc được móc vào bó gỗ đã được bó sẵn hoặc khúc gỗ, tời kéo nâng bó gỗ lên và điều khiển để xếp bó gỗ vào thùng xe hoặc rơmooc.
10 Hình 1.6: Cần cẩu dùng để bốc dỡ gỗ Ưu điểm: Năng suất bốc gỗ cao, giảm sức lao động thủ công nặng nhọc của người công nhân. Nhược điểm: Đầu tư trang thiết bị tốn kém. - Bốc dỡ bằng liên hợp máy Máy liên hợp chặt hạ - bốc dỡ - vận chuyển vừa có khả năng chặt hạ, cắt khúc vừa có khả năng đưa gỗ lên xe, xếp đống và đưa gỗ lên các bến bãi để tiến hành công tác tiếp theo. Bộ phận cắt gỗ được bố trí ngay ở tay ngoạm và thường sử dụng cưa xích, bộ phận cắt được dẫn động bằng thuỷ lực, bộ phận ngoạm, cẳng tay, cánh tay được dẫn động hoàn toàn bằng thuỷ lực với độ linh động cao, tầm vươn xa, góc xoay lớn. Các loại máy liên hợp này rất thích hợp với khai thác gỗ rừng tự nhiên hoặc rừng trồng kích thước gỗ nhỏ với cường độ khai thác cao, địa hình tương đối bằng phẳng. Ưu điểm: Năng suất cao, tiết kiệm thời gian, công sức. Nhược điểm: Đầu tư lớn, giá thành máy cao.
11 - Phương pháp bốc dỡ gỗ bằng tay bốc thuỷ lực Sử dụng tay thuỷ lực để bốc dỡ gỗ sẽ cho năng suất cao, giảm sức lao động nặng nhọc của người công nhân. Tay thuỷ lực có khả năng bốc gỗ được ở cự ly xa nhất ứng với tầm vươn xa nhất và góc xoay của trụ xoay là lớn nhất. Khi thực hiện bốc gỗ càng ngoạm làm việc và di chuyển bó gỗ đến rơmooc hoặc thùng xe. Sự co duỗi của cẳng tay, cánh tay và việc đóng mở ngoạm của tay thuỷ lực được dẫn động bằng thuỷ lực. Ở Việt Nam, loại hình công nghệ khai thác gỗ phổ biến là khai thác gỗ ngắn. Gỗ được chặt hạ bằng phương pháp thủ công hoặc cưa xăng và được vận xuất ra ven đường hoặc bãi gỗ bằng phương pháp thủ công (vác vai, lao xeo) hoặc trâu kéo như: Ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam như Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Tuyên Quang, Yên Bái … là những vùng chuyên canh nguyên liệu giấy cho nhà máy giấy Bãi Bằng chủ yếu áp dụng loại hình là khai thác gỗ ngắn là chủ yếu. Việc đưa gỗ từ các bãi gỗ nhỏ ven đường vận xuất ra đường vận chuyển hoặc các bãi gỗ ven sông với cự ly trung bình từ 10 – 15Km. Người ta sử dụng máy kéo bánh hơi Volvo có trang bị thêm rơ moóc và tay thuỷ lực để tự bốc dỡ gỗ hoặc dùng Volvo bốc lên xe tải nặng để vận chuyển đường dài về nhà máy, còn ở những cự ly vận chuyển ngắn (< 15Km), gỗ cong queo với số lượng ít, người ta thường bốc thủ công lên xe cải tiến hoặc trâu kéo để vận chuyển thẳng về nhà máy. Từ trước những năm 1990, tại một số tỉnh miền núi phía Bắc (Yên Bái, Tuyên Quang, Hà Giang, Phú Thọ, Vĩnh Phúc…), là vùng chuyên canh nguyên liệu giấy cho Nhà máy giấy Bãi Bằng, đã được Chính phủ Thuỵ Điển tài trợ hàng loạt máy kéo Volvo có trang bị TTL bốc dỡ gỗ, chúng làm việc rất tin cậy cho năng suất cao. Tuy nhiên giá thành của thiết bị rất cao, đòi hỏi vốn đầu tư lớn. Kể từ khi không được Chính phủ Thuỵ Điển tài trợ, theo thời gian, số lượng máy kéo Volvo giảm dần vì hỏng hóc mà phụ tùng
12 thay thế lại rất khan hiếm. Đến nay, chỉ còn một số ít Volvo vẫn hoạt động được. Hình 1.7 là TTL lắp trên máy kéo Volvo đang thực hiện việc bốc gỗ từ rơ-moóc lên phương tiện vận chuyển tại Lâm trường Hàm Yên, Tuyên Quang. Hình 1.7: TTL bốc dỡ gỗ được trang bị trên máy kéo Volvo Với mong muốn tạo ra một thiết bị cơ giới hoá khâu bốc dỡ gỗ thay thế Volvo mà lại phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam, một trong những nội dung của đề tài cấp nhà nước, mã số: KC 07- 26 - 05, “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị để cơ giới hóa khai thác gỗ rừng trồng trên độ dốc 10 – 200”, do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì cùng một số cán bộ Khoa Công nghiệp phát triển nông thôn - Trường Đại học lâm nghiệp. Mục đích của đề tài là tính toán, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thiết bị bốc dỡ gỗ rừng trồng, trong đó thiết bị bốc dỡ gỗ là TTL lắp sau máy kéo Shibaura (Hình 1.8).
13 6 5 4 3 7 8 2 10 1 9 Hình 1.8: TTL bốc dỡ gỗ lắp sau máy kéo Shibaura 1. Trụ xoay; 2. Xylanh nâng hạ cánh tay; 3. Bộ phận điều khiển; 4. Xylanh co duỗi cẳng tay; 5. Cánh tay; 6. Cẳng tay; 7. Cụm ngoạm; 8. Gỗ; 9. Chân chống; 10. Máy kéo Shibaura Qua khảo nghiệm cho thấy TTL bốc dỡ gỗ lắp sau máy kéo Shibaura làm việc đạt yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên, năng suất và tính cơ động của thiết bị chưa thực sự cao. Nếu khắc phục được tồn tại này thì đây sẽ là một thiết bị cơ giới hoá bốc dỡ gỗ phù hợp với hoạt động qui mô vừa và nhỏ của các doanh nghiệp, các hộ gia đình, góp phần nâng cao năng suất lao động và cải thiện điều kiện làm việc nặng nhọc cho người lao động. Qua tìm hiểu tình hình ứng dụng TTL trong công nghệ khai thác gỗ cho thấy: TTL được sử dụng trong tất cả các loại hình công nghệ khai thác gỗ. Ở các nước trên thế giới, người ta đã tính toán thiết kế và chế tạo được nhiều loại TTL làm việc tin cậy với năng suất cao. Ở nước ta, cho đến nay, TTL duy nhất sử dụng hiệu quả trong bốc dỡ gỗ là một thiết bị nhập ngoại (TTL lắp trên máy kéo Volvo) nhưng hiện nay thiết bị này còn rất ít.
14 1. 2. Một số công trình nghiên cứu về ổn định của tay thuỷ lực Hiện nay ở các nước có nền công nghiệp phát triển với qui mô sản xuất lớn, TTL được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản suất để bốc dỡ gỗ, hàng hoá. Như đã đề cập ở trên, trong lâm nghiệp TTL được sử dụng rất phổ biến ở các nước có nền công nghiệp phát triển và có quy mô sản xuất lớn, còn ở những nước đang hoặc chưa phát triển thì việc áp dụng loại thiết bị này còn rất hạn chế. Vì những lý do trên nên phần lớn những nghiên cứu về TTL cũng đều tập trung vào các nước có nền công nghiệp tiên tiến. Đi đầu trong lĩnh vực này là những nhà khoa học người Nga (Liên Xô cũ), có thể kể ra một số công trình tiêu biểu như sau: Tác giả Alecxangdrov V.A (người Nga) đã đánh giá về sự chịu tải của máy móc lâm nghiệp ở các quá trình quá độ [22], theo đó tác giả đã nhận định rằng tải trọng ĐLH ảnh hưởng đáng kể đến máy móc thiết bị ở các giai đoạn quá độ như lúc mở máy, phanh hãm, lấy đà …, bằng thực nghiệm trên một số máy khai thác có TTL tác giả thấy rằng khi khối lượng gỗ càng tăng thì hệ số tải trọng ĐLH càng giảm, ngược lại khi vận tốc nâng càng tăng thì hệ số tải trọng ĐLH càng tăng (hình1.9) Hình 1.9: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Alecxangdrov V.A về sự ảnh hưởng của khối lượng nâng tới hệ số tải trọng ĐLH (1- v0=0.18 m/s; 2- v0=0.12 m/s; 3- v0= 0.05 m/s)
15 Cũng tác giả Alecxangdrov V.A đã nghiên cứu về dao động góc của đầu máy dưới tác động của gió khi bốc dỡ gỗ bằng TTL [24]. Tác giả đã phân tích và rút ra được sự ảnh hưởng của các yếu tố như tầm vươn của TTL (l1), khoảng cách giữa 2 cầu (l2), chiều cao trọng tâm cây gỗ (hT), lực tác dụng của gió đến dịch chuyển của đầu máy (1). P Hình 1.10: Sơ đồ xác định dao động góc của đầu máy dưới tác động của gió khi bốc dỡ gỗ bằng TTL Sự mấp mô của mặt đường ảnh hưởng đến tải trọng của các phương tiện đi trên nó, nhất là các máy khai thác, chúng làm việc trên những địa hình có độ mấp mô lớn thì vấn đề này rất được quan tâm. Tác giả Alecxangdrov V.A đã có công trình nghiên cứu về tải trọng của máy khai thác có trang bị TTL khi đi trên đường có độ mấp mô, sơ đồ tính toán được tác giả đưa ra(hình 1.11), trong trường hợp đơn giản nhất là các máy khai thác chưa mang tải thì sơ đồ tính toán được thể hiện như hình 1.11.a và PTVP có dạng như sau:  0  c12 m0 Z M  M Z2  c 0  c12Z0  c 0 Z0p  0;  2  c12 m2 Z M Z2  Z0   0.
16 Trong trường hợp TTL mang tải thì sơ đồ tính toán được thể hiện ở hình 1.1.b, PTVP có dạng như sau: m0 Z0  c12M  Z2   c0  c12M   Z0  c0 Z0p ; m2 Z2   c12M   c  Z 2  c12M  Z0  c Z3 ; m3 Z3   Z3  Z2  c  0 Trong đó: c0- Độ cứng quy đổi của đầu máy; M c12 - Độ cứng quy đổi của TTL; c  - Độ cứng quy đổi giữa ngoạm và gỗ; Z0, Z2, Z3- Các chuyển dịch của các khối lượng m0, m2 và m3. Hình 1.11: Sơ đồ xác định tải trọng của máy khai thác có trang bị TTL khi đi trên địa hình gồ ghề Sự ảnh hưởng các thông số động học của cơ cấu nâng đến tải trọng của TTL lắp trên máy kéo xích cỡ lớn dùng trong bốc dỡ gỗ được tác giả người Nga Pitcunôp A.C đã khảo nghiệm [21]. Năm 1973 tại học viện kỹ thuật lâm nghiệp Lêningrad, nhà khoa học người Nga Liamin I.V đã có công trình nghiên cứu về quá trình gom gỗ khi chặt chọn bằng TTL [18], sau đó 2 năm tác giả đã công bố tiếp công trình
17 “Phân tích lực của TTL máy kéo có kết cấu đặc biệt” [20]. Với 2 công trình này tác giả đã chọn ra được TTL kiểu mới cho việc gom gỗ trong khai thác chọn và cách phân tích lực cho TTL. Năm 1977 Giáo sư Barinốp K.H đã phân tích được quy luật chuyển động các bộ phận của máy lâm nghiệp với TTL khi làm việc [16]. Từ đó đưa ra cơ sở lý thuyết cho việc bố trí các chi tiết và thiết bị công tác trên máy kéo lâm nghiệp. Năm 1978 hai tác giả Venlicốc G.M và Kusliaev V.F đã tiến hành nghiên cứu và đưa ra cơ sở để áp dụng máy khai thác gỗ kiểu TTL ở trên các khu khai thác [17]. Năm 1981 Phó giáo sư Artamônốp Iu.G đã nghiên cứu thiết kế và tính toán TTL lắp trên máy kéo để bốc dỡ gỗ [15]. Cũng vào năm này tác giả Kusliaev V.F đã có nghiên cứu về tổng quan các loại máy khai thác gỗ kiểu TTL. Tầm vươn của TTL ảnh hưởng lớn đến năng suất của máy khai thác, khi TTL có tầm vươn xa thì năng suất bốc dỡ sẽ tăng và ngược lại, cụ thể về vấn đề này được tác giả Mensikop rất quan tâm và đã có kết quả nghiên cứu vào năm 1982 tại Học viện Kỹ thuật Lâm nghiệp Lêningrad [19]. Bằng phương pháp lý thuyết và thực nghiệm, năm 1982 tác giả Antômônốp đã xác định được những thông số cơ bản của hệ thống máy kéo bánh hơi với TTL [21]. Vấn đề ổn định của máy là yếu tố rất quan trọng, nó quyết định tới khả năng làm việc của máy và sự an toàn trong lao động. Với những máy có trang bị TTL thì vấn đề ổn định được nhiều nhà khoa học quan tâm, trong đó có tác giả người Nga Ciunhep V.C với đề tài: “ Phương pháp đánh giá ổn định của máy kéo bánh hơi khung gập với TTL” [21].
18 Năm 1985, nhà khoa học Nga Pitcunôp thực hiện nghiên cứu “Sự ảnh hưởng của các thông số động học cơ cấu nâng đến tải trọng của TTL lắp trên máy kéo cỡ lớn dùng trong bốc dỡ gỗ”. Đóng góp đáng kể nhất của công trình này là đã tìm ra được một chế độ sử dụng hợp lý cho LHM bốc dỡ gỗ [21]. Bên cạnh các nhà khoa học của thế giới, ở Việt Nam cũng có một số tác giả quan tâm đến vấn đề ĐLH của TTL trong LHM khai thác gỗ. Năm 1983, tại Học viện kỹ thuật Lâm nghiệp Leningrad, Nguyễn Nhật Chiêu thực hiện luận án tiến sỹ: “Nghiên cứu tải trọng của máy kéo bánh hơi khung gập với TTL khi gom và vận xuất gỗ trên sườn dốc”. Với công trình này, tác giả đã xác định được quy luật biến đổi tải trọng của LHM, đồng thời đề ra chế độ làm việc hợp lý và điều kiện làm việc an toàn cho LHM khi gom và vận xuất gỗ trên sườn dốc. Năm 2006, đề tài nhánh cấp nhà nước, mã số: KC 07 - 26 - 05 “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hoá khai thác gỗ rừng trồng trên độ dốc 10 - 200”, do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu - Trường Đại học Lâm nghiệp chủ trì đã được thực hiện. Một trong những sản phẩm của đề tài là tay bốc thuỷ lực lắp trên máy kéo Shibaura SD 2843 để bốc dỡ gỗ rừng trồng. Mẫu máy này đã được khảo nghiệm và đánh giá là hướng đi phù hợp. Năm 2007, tại trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, Trần Lý Tưởng bảo vệ thành công luận văn thạc sỹ: “Nghiên cứu tải trọng động lực học tác dụng lên TTL lắp sau máy kéo bánh hơi khi bốc dỡ gỗ” trong trường hợp giữa ngoạm gỗ và đầu cần TTL được nối cứng. Bằng phần mềm Matlab - Simulink tác giả đã xác định các thông số như: Tải trọng động lực học, sự biến dạng của TTL, các lực tác dụng lên cơ cấu, bộ phận chi tiết của TTL ở 3 giai đoạn làm việc của TTL. Qua đó tác giả đã rút ra được kết luận: Hệ số tải trọng động lực học tỷ lệ nghịch với khối lượng nâng, độ cứng quy đổi của đầu máy và độ cứng quy đổi giữa gỗ và ngoạm tỷ lệ thuận với độ cứng quy đổi của TTL và vận tốc nâng. Sơ đồ tính toán cho trường hơ ̣p này đươ ̣c tác giả xây dựng như (Hình 1. 12):