Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu một số tính chất động học và động lực học của thiết bị tời cáp – càng ngoạm gỗ lắp sau máy kéo DT - 75 để vận xuất gỗ rừng tự nhiên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu một số tính chất động học và động lực học của thiết bị tời cáp – càng ngoạm gỗ lắp trên máy kéo DT 75 để làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế cơ khí, xác định khả năng làm việc và lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý của thiết bị khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên. 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 một số tính chất động học và động lực học của thiết bị tời cáp – càng ngoạm gỗ lắp sau máy kéo DT - 75 để vận xuất gỗ rừng tự nhiên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------------------ CAO BÁ HOÀNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA THIẾT BỊ TỜI CÁP – CÀNG NGOẠM GỖ LẮP SAU MÁY KÉO DT -75 ĐỂ VẬN XUẤT GỖ RỪNG TỰ NHIÊN 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 CAO BÁ HOÀNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA THIẾT BỊ TỜI CÁP – CÀNG NGOẠM GỖ LẮP SAU MÁY KÉO DT -75 ĐỂ VẬN XUẤT GỖ RỪNG TỰ NHIÊN Chuyên ngành: Kỹ thuật 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: TS. Lê Văn Thái HÀ NỘI - 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vận xuất gỗ là một trong những khâu cuối cùng trong khai thác rừng. Đây là khâu công việc nặng nhọc và nguy hiểm. Đặc biệt đối với rừng tự nhiên do thành phần và chủng loại gỗ trong rất phức tạp, thêm vào đó là cây gỗ có đường kính lớn, cong vênh, hệ thống dây leo chằng chịt gây khó khăn cho công việc vận xuất. Một khó khăn khác trong khai thác gỗ là hệ thống giao thông chưa phát triển. Máy móc, xe cộ cho khai thác và vận xuất còn thiếu và yếu dẫn đến tình trạng lãng phí gỗ. Để cải thiện điều kiện làm việc, đảm bảo an toàn cho người lao động, giảm tác động xấu tới môi trường rừng và tăng năng suất lao động thì khâu công việc này cần được cơ giới hoá. Ở trên thế giới, khâu vận xuất gỗ đặc biệt là gỗ rừng tự nhiên đã được cơ giới hoá từ rất lâu, nhiều liên hợp máy khai thác và vận xuất đã được các hãng Timberjack, Somet, Valmet, Volvo…nghiên cứu, sản xuất và bán rộng rãi trên thị trường. Các trang thiết bị máy móc này được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất đem lại hiệu quả cao và đảm bảo an toàn cho người lao động. Ở Việt Nam từ những năm 70 – 80 nhiều loại máy móc thiết bị đã được đưa vào sử dụng để khai thác và vận xuất gỗ cho đến nay. Tuy nhiên việc ứng dụng trang bị máy móc vào khai thác vận xuất còn rất hạn chế. Các khâu chính trong quá trình khai thác gỗ chính vẫn bằng thủ công: Việc chặt hạ, cắt cành, cắt khúc chủ yếu bằng rìu, cưa mang, cưa xăng, sau đó được vận xuất ra các bãi gỗ bằng phương pháp lao xeo, trâu bò kéo hoặc người vác. Từ đó được vận chuyển bằng đường bộ (ôtô) hoặc đường thuỷ tới các nhà máy. Việc khai thác gỗ thủ công rất tốn công sức, năng suất thấp và tác động xấu đến môi trường xung quanh. Đối với rừng tự nhiên ở nước ta tuy diện tích không còn nhiều nhưng công nghệ khai thác cũng cần phải được quan tâm nghiên cứu. Ở đây công việc chặt hạ có thể sử dụng cưa xăng để nâng cao tính cơ
2 động, còn việc vận xuất không thể dùng sức kéo thủ công được mà bắt buột phải áp dụng máy móc để cơ giới hoá khâu công việc nặng nhọc này. Trong thời gian qua đề tài trọng điểm cấp Bộ: “Nghiên cứu công nghệ và cải tiến, thiết kế chế tạo một số thiết bị phục vụ khai thác chọn rừng tự nhiên nhằm nâng cao tỷ lệ tận dụng gỗ và hạn chế tác động xấu đến môi trường xung quanh”, do TS. Nguyễn Văn Quân chủ trì cùng một số cán bộ trong khoa Cơ Điện và Công Trình - Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công thiết bị tời cáp và càng ngoạm lắp sau máy kéo DT – 75 để vận xuất gỗ rừng tự nhiên. Quá trình khảo nghiệm tại khu khai thác rừng tự nhiên thuộc Ban quản lý rừng Sông Chàng - Như Xuân – Thanh Hoá, đã bước đầu đánh giá được hiệu quả làm việc của thiết bị. Để đưa vao ứng dụng rộng rãi trong thực tế thì yêu cầu phải hoàn thiện thiết kế cơ khí, đưa ra được chế độ vận hành và sử dụng hợp lý LHM (liên hợp máy). Do đó việc nghiên cứu các tính chất động học và động lực học của thiết bị và LHM là rất cần thiết. Xuất phát từ những lý do trên tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu một số tính chất động học và động lực học của thiết bị tời cáp – càng ngoạm gỗ lắp trên máy kéo DT-75 để vận xuất gỗ rừng tự nhiên”. * Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xây dựng mô hình làm việc của LHM kéo DT75 với thiết bị tời cáp và ngoạm giữ gỗ từ đó đánh giá ảnh hưởng của điều kiện làm việc đến khả năng làm việc của thiết bị và LHM. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện kết cấu cơ khí của thiết bị tời cáp và càng ngoạm giữ gỗ, đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ và thiết bị khai thác rừng tự nhiên trên thế giới. 1.1.1. Công nghệ khai thác Ở các nước phát triển về lâm nghiệp như Phần Lan, Thụy Điển, Nga …và các nước có tài nguyên rừng phong phú như Brazil, Ethiopia, …người ta thường áp dụng một số loại hình công nghệ khai thác sau: 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. Công nghệ 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 (shortwood 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. Các loại hình công nghệ khai thác trên nói chung được áp dụng rộng rãi tuy vậy tuỳ vào từng khu vực, điều kiện địa hình, loại rừng đặc trưng và yêu cầu bảo vệ môi trường mà áp dụng loại hình công nghệ phù hợp. Ở các nước đang phát triển hoạt động khai thác gỗ có thể được chia thành 2 nhóm rõ ràng: Khai thác gỗ ở rừng tự nhiên và khai thác gỗ trong các
4 đồn điền. Đối với các khu vực nhiệt đới thì diện tích rừng tự nhiên chiếm số lượng khá lớn. Công nghệ và thiết bị phục vụ khai thác rừng tự nhiên đòi hỏi máy móc và chi phí khá tốn kém. Hiện nay do sự suy thoái dần của rừng tự nhiên. Do vậy ở các nước đang phát triển việc phát triển các khu rừng trồng đang được ưu tiên mở rộng để đáp ứng nhu cầu hiện tại và tương lai.[27]. Trong những năm gần đây công nghệ khai thác với việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu tác động tác động xấu đến môi trường là vấn đề được quan tâm nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Hiệu quả của khâu khai thác gỗ không chỉ tính riêng về mặt kinh tế mà còn bao gồm cả hiệu quả của các biện pháp hạn chế tác động đến môi trường. Hội thảo của Ủy ban lâm nghiệp Châu Á – Thái Bình Dương (Asia – Pacific Foresty Commission) 2/1998 đã ban hành "Quy phạm thực hành về khai thác rừng khu vực Châu Á – Thái Bình Dương". Quy phạm này đưa ra các hướng dẫn về các quy tắc khai thác rừng tự nhiên ở khu vực Châu Á – Thái Bình Dương nhằm giảm thiểu tác động xấu đến môi trường. Trong tất cả các khâu của quá trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ một vai trò hết sức quan trọng, ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, giá thành và chi phí khai thác. Để giảm giá thành, tăng năng suất lao động, đồng thời vẫn đảm bảo yêu cầu về môi trường, xã hội, nên nhiều nước trên thế giới đã không ngừng cải tiến công nghệ và thiết bị, áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật mới cho khâu vận xuất. Để vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ ra các bãi gỗ, tùy theo điều kiện của mỗi nước và mỗi vùng sản xuất khác nhau mà áp dụng các hình thức sau: - Hình thức vận xuất gỗ bằng thủ công: Vác vai, súc vật kéo,... - Hình thức vận xuất gỗ bằng máng lao; - Hình thức vận xuất gỗ bằng tời;
5 - Hình thức vận xuất gỗ bằng đường cáp trên không; - Hình thức vận xuất gỗ bằng máy kéo; - Hình thức vận xuất gỗ bằng khinh khí cầu hoặc máy bay. 1.1.2 Hệ thống thiết bị cơ giới hóa khai thác gỗ Hiện nay ở trên thế giới với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và trong lĩnh vực lâm nghiệp nói riêng, các nghiên cứu, cải tiến đã được ứng dụng rộng rãi vào thực tế sản xuất. Thiết bị chặt hạ dần được cải tiến theo hướng hoàn thiện kết cấu, tăng năng suất, giảm tối đa chi phí và nghiên cứu cải tiến các LHM vừa khai thác, vừa vận xuất. Các loại liên hợp máy vừa khai thác, vận xuất và bốc dỡ đã đưa vào sử dụng rộng rãi. Trên hình vẽ 1.1 LHM hạ cây cắt cành, cắt khúc. Ở đây ngoạm được trang bị trên tay thuỷ lực đồng thời ngoạm được trang bị bộ phận cắt để hạ cây, cắt cành, ngọn và cắt khúc [23]. Hình 1.1 LHM khai thác gỗ khúc Trong công nghệ khai thác gỗ nguyên cây, các LHM vận xuất - bốc dỡ được trang bị ngoạm lắp trên tay thuỷ lực và rơmoóc. Gỗ sau khi được chặt hạ, để nguyên cả cây. Sau đó LHM vận xuất - bốc dỡ kẹp chặt một đầu gỗ bằng cơ cấu càng ngoạm, nâng và vận xuất theo phương pháp nửa lết ra bãi
6 gỗ. Tại bãi gỗ các công việc như cắt cành, cắt ngọn, cắt khúc mới được thực hiện. Trên hình 1.2 và 1.3 là một số LHM vận xuất có trang bị tay thuỷ lực với cơ cấu ngoạm. Hình 1.2 Ngoạm được trang bị trên các LHM vận xuất - bốc dỡ Hình 1.3 Vận xuất gỗ bằng thiết bị càng ngoạm lắp trên máy kéo bánh hơi Đối với rừng tự nhiên, do địa hình khai thác khó khăn (độ dốc lớn), đường kính cây gỗ lớn, các LHM khai thác - vận xuất yêu cầu phải có lực kéo và bám lớn. Đáp ứng yêu cầu này thì chỉ có máy kéo bánh xích, các loại máy kéo xích có công suất lớn, khả năng kéo bám ổn định cao. Chính vì vậy nên các LHM khai thác - vận xuất có cơ cấu bánh xích đã sử dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia trên thế giới.
7 Hình 1.4. Liên hợp máy khai thác gỗ nguyên cây do hãng Timberjack sản xuất [26] Ở một số nước như Phần Lan, Nga, khi khai thác gỗ ở những vùng đất yếu (đất than bùn ) người ta sử dụng máy kéo xích để vận xuất gỗ. Mặt khác ta thấy đối với rừng tự nhiên do địa hình khai thác khó khăn (độ dốc lớn, khu khai thác rộng) nhằm hạn chế sự di chuyển của máy kéo để giảm thiểu chi phí năng lượng, sự phá hoại đất rừng và cây con. Trên máy kéo cần phải được trang bị thêm hệ thống tời cáp để gom gỗ từ các điểm khác nhau trong khu vực khai thác về tập trung một chỗ. Do đó một số loại máy kéo xích ngoài ngoạm được lắp trên tay thuỷ lực, còn được trang bị thêm tời cáp để kéo gỗ ở các khu vực khác nhau trong khu khai thác theo phương pháp lết hoặc nửa lết về tập trung tại vị trí của máy kéo. Theo phương pháp này thì máy kéo đứng yên một chỗ, dùng cáp buột vào đầu cây gỗ, sau đó dùng tời để kéo gỗ về vị trí đỗ máy. Phương pháp này hạn chế sự di chuyển của máy kéo trong khu khai thác do vậy giảm thiểu được sự phá hoại đất rừng và các loại cây còn lại trong quá trình vận xuất (hình 1.5).
8 a b Hình 1.5. Vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng thiết bị tời cáp trên máy kéo bánh xích. a- Gom gỗ bằng tời cáp được trang bị trên máy kéo bánh xích; b- Vận xuất gỗ bằng máy kéo theo phương pháp kéo nửa lết bằng máy kéo bánh xích. Hiện nay các nghiên cứu về máy kéo xích trên thế giới đang tập trung chủ yếu vào một số hướng sau đây: [10] - Tăng công suất của động cơ, giảm trọng lượng để tăng tốc độ của máy kéo. - Hoàn thiện hệ thống truyền lực nhờ sử dụng truyền lực thuỷ lực cho phép truyền động được êm dịu. - Hoàn thiện bộ phận truyền động: Sử dụng xích cao su có vấu thép để làm việc ở những nơi có nền đất yếu (áp lực lên đất cho phép 0.015 – 0.02 MPA). - Chế tạo cơ cấu căng xích cho phép giảm lực cản chuyển động của đầu kéo khi chuyển động ở các tốc độ khác nhau. - Mắt xích được rèn từ thép hợp kim lắp các ngõng cao su cho phép mắt xích uốn lượn được không bị gãy khi đi qua đá và kéo dài tuổi thọ. - Hoàn thiện hệ thống treo của máy kéo. - Hoàn thiện hệ thống khung máy: Sử dụng khung gập.
9 - Tạo điều kiện thuận lợi cho người lái: Thiết kế cabin nằm cân xứng theo trục dọc của máy kéo, trang bị hệ thống lò xo, giảm xóc cho ghế lái. - Nghiên cứu thay thế dần xích làm từ kim loại bằng vật liệu compesite để giảm thiểu sự phá hoại đất rừng và cây con. 1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ và thiết bị khai thác rừng tự nhiên ở Việt Nam. 1.2.1 Về công nghệ khai thác 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 theo phương pháp thủ công (vác vai, lao xeo hoặc trâu bò kéo). Tuy nhiên ở mỗi vùng, khu vực khác nhau do điều kiện địa hình, trữ lượng gỗ và cơ sở vật chất được trang bị mà có các công nghệ khai thác phù hợp. Ví dụ ở Nam Trung Bộ do địa hình rừng có độ dốc nhỏ, mật độ tập trung diện tích rừng lớn hơn so với độ dốc và mật độ tập trung của rừng ở Vùng núi phía Bắc nên công nghệ khác thác cũng khác nhau nhiều. Việc áp dụng máy móc cơ giới hóa khai thác gỗ nói chung và vận xuất gỗ nói riêng ở khu vực Nam Trung Bộ rất thuận lợi. Hình 1.6 và 1.7 thể hiện 2 loại hình công nghệ khai thác gỗ điển hình ở Miền Bắc và Tây Nguyên thuộc Nam Trung Bộ. Chặt hạ Cắt khúc Xẻ hộp Vận xuất (cưa xăng) (Cưa xăng) (Cưa xăng) (Súc vật hoặc Bãi gỗ máy kéo) Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên ở miền Bắc Trong sơ đồ công nghệ này, khâu chặt hạ, cắt khúc và xẻ hộp chủ yếu được thực hiện chủ yếu bằng cưa xăng. Do địa hình quá dốc nên khâu vận xuất trong sơ đồ công nghệ này đa số được thực hiện bằng xúc vật kéo hoặc lao xeo. Trong một số trường hợp địa hình không quá phức tạp người ta sử dụng
10 máy kéo chuyên dùng để ngoạm gỗ hoặc sử dụng thiết bị tời cáp để gom gỗ về phía chân dốc rồi từ đó dùng máy kéo để vận xuất tới bãi gỗ. Sơ đồ công nghệ này có ưu điểm là chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp, điều kiện đầu tư thấp cũng có thể thực hiện được. Tuy vậy tỷ lệ lợi dụng gỗ thấp, gây lãng phí tài nguyên rừng. Chặt hạ Cắt khúc Vận xuất Bãi gỗ (cưa xăng) (Cưa xăng) (Máy kéo) Hình 1.7. Sơ đồ công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên khu vực Tây Nguyên Trong sơ đồ này, khâu chặt hạ và cắt khúc cũng được thực hiện chủ yếu bằng cưa xăng , sau khi cắt khúc gỗ sẽ được vận xuất tới bãi gỗ nhờ máy kéo hoặc xúc vật kéo. Công nghệ này có ưu điểm là tỷ lệ tận dụng gỗ lớn hơn, chất lượng gỗ cũng được đảm bảo hơn nhưng chi phí giá thành trên một đơn vị sản phẩm cao hơn. Trong công nghệ khai thác gỗ, tùy theo điều kiện và trang thiết bị của mỗi địa phương, mỗi khu vực, mỗi lâm trường mà kết hợp một số hình thức vận xuất sau: - Vận xuất gỗ bằng thủ công: Vác vai, trâu bò kéo... - Vận xuất gỗ bằng máng lao, lao xeo; - Vận xuất gỗ bằng tời cáp; - Vận xuất gỗ bằng máy kéo; - Vận xuất gỗ bằng các đường cáp treo. 1.2.2. Về hệ thống thiết bị Từ những năm trước, ở một số tỉnh miền núi phía Bắc (Yên Bái, Tuyên Quang, Phú Thọ …) là những vùng chuyên canh trồng gỗ nguyên liệu cho các
11 nhà máy giấy, đã được chính phủ Thụy Điển tài trợ một số máy móc và thiết bị bốc dỡ và vận xuất gỗ ví dụ như hệ thống cáp, máy kéo Volvo… Hiện nay khi chính phủ Thụy Điển không còn tài trợ nữa, các máy móc thiết bị đó dần hỏng hóc, phụ tùng thay thế rất khan hiếm, hầu như không có. Đa số các máy móc, thiết bị khai thác đều được nhập khẩu từ nước ngoài. Các loại máy móc và thiết bị này được thiết kế phù hợp với điều kiện khai thác rừng ở các nước trên thế giới. Đặc điểm khai thác rừng ở nước ta có sự khác biệt rõ rệt với các nước trên thế giới, do đó việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và cải tiến tạo ra các thiết bị khai thác và vận xuất phù hợp với điều kiện thực tế ở nước ta là rất cần thiết. Hiện nay ở nước ta việc khai thác gỗ nói riêng và lâm sản nói chung chủ yếu vẫn bằng thủ công. Việc chặt hạ, cắt cành, cắt khúc được thực hiện bằng cưa xăng, cưa mang, … Sau đó được vận xuất bằng vác vai, lao xeo hoặc súc vật (Trâu, Bò,...) kéo ra bãi gỗ. Từ đó được vận chuyển bằng ôtô hoặc tàu, thuyền tới các nhà máy. Dưới đây là một số thiết bị phổ biến dùng trong khai thác gỗ ở nước ta [8] Hình 1.8. Cưa xăng Mc.culloch và Husqvarna 365 [8]
12 Hình 1.9. Vận xuất gỗ bằng súc vật kéo[8] Ở Miền Bắc nước ta do địa hình đồi núi có độ dốc lớn, rừng bị chia nhỏ giao cho từng hộ gia đình. Vì vậy việc áp dụng cơ giới hoá khai thác gặp rất nhiều khó khăn. Chủ yếu khâu vận xuất vẫn bằng thủ công súc vật kéo, máng lao… Ngoài ra còn dùng đường cáp để vận xuất gỗ. Hình 1.10. Vận xuất gỗ bằng máng lao Hình 1.11. Vận xuất gỗ bằng đường cáp
13 Từ những năm 1960, nước ta đã nhập và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo của nước ngoài phục vụ vào khâu vận xuất gỗ như TDT 40, TDT 55. Sau năm 1970 nhập và đưa vào sử dụng máy kéo TT 4, LKT80, LKT120. Các loại máy này đã phù hợp với đặc điểm khai thác rừng tự nhiên với quy mô sản xuất lúc bấy giờ.[5] Các loại máy kéo này có công suất khá lớn, khả năng vận chuyển được khối lượng gỗ lớn. Tuy vậy chi phí nhiên liệu, mức độ phá hoại đất rừng và cây con lớn. Loại xe Reo 7 do Mỹ sản xuất được trang bị thêm hệ thống tời cáp và dàn khung trên xe nên có thể gom gỗ từ xa, tự bốc và vận chuyển gỗ. Đây là mẫu LHM rất phù hợp với điều kiện khai thác có độ dốc thấp như ở khu vực Nam Trung Bộ.(hình 1.1.).[5] Hình 1.12. Vẫn xuất gỗ bằng máy kéo LKT 80 kết hợp tời cáp Hình 1.13. Vẫn xuất gỗ bằng máy kéo bánh xích TDT55
14 Hình 1.14. Vận chuyển gỗ bằng xe Reo Năm 1980 máy kéo bánh hơi Volvo của Thụy Điển được nhập vào nước ta để phục vụ cho các khâu bốc dỡ và vận chuyển gỗ rừng trồng ở các khu nguyên liệu giấy, do không có thiết bị tời cáp để gom gỗ nên máy chỉ sử dụng trong công tác bốc dỡ, vận chuyển là chính. Để khai thác gỗ rừng tự nhiên và khai thác gỗ rừng trồng ở một số vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ, chúng ta đã nhập khẩu và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo, trong đó có cả những máy kéo nông nghiệp. 1.2.3 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng thiết bị tời cáp và càng ngoạm để vận xuất gỗ Vận xuất gỗ là quá trình di chuyển cây gỗ từ nơi chặt hạ về tập trung ở bãi gỗ ven đường hoặc kho gỗ I rồi từ đó gỗ được vận chuyển đến một nơi tiêu thụ. Đây là khâu công việc khó khăn, nặng nhọc và phức tạp nhất trong dây chuyền công nghệ khai thác gỗ, ảnh hưởng đến, năng suất, chất lượng gỗ, cây con và đất rừng. Ở nước ta trong một vài năm trở lại đây đã có nhiều nghiên cứu, cải tiến, thiết kế và chế tạo các trang thiết bị máy móc phục vụ cho khâu sản xuất này. Để tận dụng nguồn động lực sẵn có, đa số các hướng nghiên cứu đều tập trung nghiên cứu chế tạo ra các trang thiết bị lắp trên các
15 máy kéo lâm nghiệp hoặc các máy kéo nông nghiệp sẵn có để tạo thành LHM vận xuất gỗ. Tuy vậy hiệu quả mà các công trình nghiên cứu đem lại chưa cao: Năm 1960 tập thể cán bộ Phòng cơ giới lâm trường Bắc Yên và Viện Công nghiệp rừng, đã nghiên cứu chế tạo tời 2 trống lắp trên máy kéo Krabat để vận xuất gỗ. Hệ thống thiết bị này mới chỉ đánh giá được chỉ tiêu sử dụng, các tính chất động học và động lực học chưa được nghiên cứu nên còn hạn chế trong việc lựa chọn chế độ sử dụng. Năm 1972 Tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và tập thể cán bộ giảng dạy trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp của rừng tự nhiên. Máy có thể nhả cáp của tời kéo gỗ từ xa tới bãi tập kết gỗ và có thể len lỏi trong khu khai thác để vận xuất gỗ theo phương pháp nữa lết với bán kính quay vòng nhỏ.[6] Vào những năm 1980, Viện khoa học Lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm rơmoóc chuyên dùng được trang bị tơi cáp để bốc gỗ nhỏ theo phương pháp bốc dọc kiểu xe Reo, động lực là máy kéo nông nghiệp nhãn hiệu Zetor [6]. Năm 1994 PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số cán bộ giảng dạy trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công một đề mục của đề tài cấp nhà nước KN - 03 – 04: “ Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ và vận chuyển để phục vụ khai thác gỗ nhỏ rừng trồng”. Đề tài đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo thành công rơmoóc 1 trục, tời cơ học và cơ cấu nâng đầu bó gỗ dẫn động bằng thuỷ lực lắp trên máy kéo cơ sở MTZ50. Đây là thiết bị có sự kết hợp giữa tời cáp và cơ cấu nâng đầu gỗ bằng thuỷ lực giúp cho việc gom gỗ và bốc gỗ lên rơmoóc hiệu quả.[6]
16 Năm 1997 nhóm cán bộ giảng dạy trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công thiết bị chuyên dùng là tời cơ khí 1 trống và cần treo gỗ chữ A lắp trên máy kéo DFH – 180 để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng. Năm 2001, TS Nguyễn Tiến Đạt nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực nghiệm của việc sử dụng máy kéo cỡ nhỏ để cơ giới hóa khâu vận xuất gỗ rừng trồng ở Việt Nam. Đề tài đã nghiên cứu được ảnh hưởng của độ mấp mô mặt đường, tốc độ và tải trọng tới một số đặc tính động lực học của máy kéo có công suất nhỏ với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ rừng trồng. Năm 2002, TS Nguyễn Văn Quân đã nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh hơi nông nghiệp để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng. Đề tài đã xây dựng được mô hình máy kéo nông nghiệp MTZ50 gom gỗ, nâng gỗ lên rơmooc và xác định được lực tải công nghệ tác dụng lên máy kéo và trang bị chuyên dùng khi LHm vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng. [11] Năm 2007, Thạc sỹ Nguyễn Hồng Quang đã nghiên cứu dao động của máy kéo Shibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết, làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế cơ khí và lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý.[6] Năm 2008, Thạc sỹ Đặng Thị Hà đã nghiên cứu động lực học quá trình khởi hành của liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp trên máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng trên dốc dọc. Làm cơ sở cho việc đưa ra chỉ dẫn sử dụng liên hợp máy nhằm đảm bảo an toàn, ổn định trên đồi dốc khi khởi hành.[6] Việc sử dụng và nghiên cứu tận dụng các nguồn động lực sẵn có để cải tiến, thiết kế, chế tạo và lắp ráp thêm một số bộ phận chuyên dùng nhất là hệ thống tời cáp trang bị trên máy kéo tạo thành LHM để vận xuất gỗ ở nước ta đã đạt được nhiều thành quan trọng.
17 Tóm lại, để hoàn thiện thiết kế cơ khí và lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý đảm bảo tính an toàn và ổn định cho LHM, ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn sản xuất thì cần phải nghiên cứu đầy đủ hơn về các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng làm việc, các tính chất động học và động lực học của thiết bị nói chung và LHM nói riêng. Vì những lý do đó nên tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu một số tính chất động học và động lực học của thiết bị tời cáp – càng ngoạm gỗ lắp trên máy kéo DT-75 để vận xuất gỗ rừng tự nhiên”.
18 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu Nghiên cứu một số tính chất động học và động lực học của thiết bị tời cáp – càng ngoạm gỗ lắp trên máy kéo DT 75 để làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế cơ khí, xác định khả năng làm việc và lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý của thiết bị khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên. 2.2. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là LHM kéo bánh xích DT75 với thiết bị tời cáp - ngoạm giữ gỗ do đề tài trọng điểm cấp Bộ: “Nghiên cứu công nghệ và cải tiến, thiết kế chế tạo một số thiết bị phục vụ khai thác chọn rừng tự nhiên nhằm nâng cao tỷ lệ tận dụng gỗ và hạn chế tác động xấu đến môi trường xung quanh” đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo (Hình 2.1) Hình 2.1 - Cấu tạo của LHM 1. Máy kéo cơ sở; 2. Khung chính; 3. Hộp giảm tốc; 4. Động cơ thuỷ lực;5. Cần treo ngoạm; 6. Khớp nối; 7. Khung ngoạm; 8. Càng ngoạm 9. Xylanh nâng hạ cần; 10. Rulô đỡ cáp.