Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Xác định một số thông số công nghệ hợp lý khi sử dụng tời tự hành một trống để vận xuất gỗ rừng trồng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:90

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm xác định một số thông số công nghệ hợp lý của tời tự hành một trống để sử dung một cách hiệu quả nhất khi vân xuất gỗ rừng trồng trong các điều kiên địa hình khai thác khác nhau. 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: Xác định một số thông số công nghệ hợp lý khi sử dụng tời tự hành một trống để vận xuất gỗ rừng trồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- NGUYỄN PHÚC DUY XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HỢP LÝ KHI SỬ DỤNG TỜI TỰ HÀNH MỘT TRỐNG ĐỂ VẬN XUẤT GỖ RỪNG TRỒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- NGUYỄN PHÚC DUY XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HỢP LÝ KHI SỬ DỤNG TỜI TỰ HÀNH MỘT TRỐNG ĐỂ VẬN XUẤT GỖ RỪNG TRỒNG 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: TS. NGUYỄN VĂN BỈ Hà Nội - 2011
i LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian làm việc khẩn trương, nghiêm túc, đề tài của tôi đã hoàn thành. Nhân dịp này cho phép tôi được trân trọng bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Văn Bỉ, TS. Lê Tấn Quỳnh ThS. Phạm Văn Lý đã dành nhiều thời gian hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp nhiều tài liệu tham khảo có giá trị cao. Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện và Công trình, trường Đại học Lâm nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài. Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới những giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố. Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ dẫ nguồn gỗ rõ ràng./. Hà Nội, tháng 9 năm 2011 Tác giả Nguyễn Phúc Duy
ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn ......................................................................................................... i Mục lục .............................................................................................................. ii Danh mục các bảng .......................................................................................... vi Danh mục các hình ............................................................................................ v ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................5 1.1. Hiǹ h thức và thiế t bi ̣vâ ̣n xuấ t gỗ ........................................................... 5 1.2. Tình hình nghiên cứu tời ở trên thế giới ................................................ 6 1.3. Tình hình nghiên cứu tời ở trong nước. ................................................. 9 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI .................... 13 2.1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ........................................................... 13 2.2. Đối tượng và phạm vi, giới hạn nghiên cứu ........................................ 13 2.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 13 2.4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................... 14 2.4.1. Lựa cho ̣n phương pháp nghiên cứu ............................................... 14 2.4.2. Nô ̣i dung nghiên cứu thực nghiê ̣m ................................................ 16 2.5. Tiế n hành công tác chuẩ n bi ................................................................. ̣ 23 2.6. Tiế n hành thực nghiê ̣m đơn yế u tố ....................................................... 23 2.6.1 Đánh giá tính đồng nhất của phương sai ........................................ 23 2.6.2. Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố .................................. 24 2.6.3. Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích và dự báo cần thiết ............................................................................ 25 2.6.4. Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy ............................ 25 2.6.5. Xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến thông số đầu ra .................................................................................................................. 27
iii 2.7. Tiế n hành thực nghiê ̣m đa yế u tố ......................................................... 27 2.7.1. Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm và lập ma trận thí nghiệm .................................................................................................................. 27 2.7.2. Tiến hành thí nghiệm ..................................................................... 29 2.7.3. Xác định mô hình toán học ............................................................ 31 2.7.4. Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai........................................ 32 2.7.5. Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi qui.................................. 33 2.7.6. Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy ..................... 34 2.7.7. Tính lại các hệ số hồi qui ............................................................... 34 2.7.8. Kiểm tra khả năng làm việc của phương trình hồi qui .................. 35 2.7.9. Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực .................................. 36 2.7.10. Xác đinh ̣ i ưu của các yế u tố đầ u vào của hàm mu ̣c tiêu36 ̣ giá tri tố Chương 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ............................................... 37 3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của tời tự hành mô ̣t trống ..................... 37 3.2. Sơ đồ công nghệ khi vận xuất gỗ bằng tời mô ̣t trống .......................... 41 3.3. Năng suất của tời khi vận xuất ............................................................. 42 3.4. Những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của tời khi vận xuất .............. 43 3.5. Chi phí năng lượng riêng ...................................................................... 43 3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng ........................... 46 3.7. Nhâ ̣n xét................................................................................................ 47 Chương 4 KẾT QUẢ ĐỀ TÀI ...................................................................... 48 4.1. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố .......................................................... 48 4.1.1. Ảnh hưởng của tải trọng chuyến (Q) đến năng suất Ng................. 48 4.1.3. Ảnh hưởng của vận tốc cáp tải đến năng suất Ng .......................... 52 4.1.5. Kết luận .......................................................................................... 57 4.2. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ......................................................... 57 4.2.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng ....................................................................................................... 57
iv 4.2.3. Tiến hành thí nghiệm theo ma trận kế hoạch trung tâm hợp thành với số lần lặp lại của mỗi thí nghiệm m = 3 ............................................ 58 4.2.4. Xác định mô hình toán và thực hiện các phép tính kiểm tra ......... 59 4.2.5. Chuyển phương trình hồi quy của hàm mục tiêu về dạng thực..... 61 4.2.6. Xác định thông số làm việc tối ưu của tời 1 trống ........................ 61 4.2.7. Khảo nghiệm máy với các giá trị tối ưu của các thông số ảnh hưởng ....................................................................................................... 62 4.2. Kết quả xác định hệ số cản giữa cây gỗ và mặt đất khi kéo lết bằng tời.. 63 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................... 65 1. Kết luận.................................................................................................... 65 2. Khuyến nghị ............................................................................................ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
v DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 4.1 Ảnh hưởng của tải tro ̣ng Q đế n năng suấ t Ng 49 4.2 Ảnh hưởng của tải tro ̣ng Q đế n chi phí năng lươ ̣ng riêng Nr 51 4.3 Ảnh hưởng của vâ ̣n tố c V đế n năng suấ t Ng 54 4.4 Ảnh hưởng của vâ ̣n tố c V đế n chi phí năng lươ ̣ng riêng Nr 56 4.5 Da ̣ng mã của các thông số tải tro ̣ng Q và vâ ̣n tố c V 57 4.6 Ma trâ ̣n thí nghiê ̣m kế hoa ̣ch trung tâm hơ ̣p thành 58 Tổ ng hơ ̣p các giá tri ̣ xử lý đươ ̣c các hàm chi phí năng lượng 4.7 59 riêng Nr 4.8 ̣ ̉ lý đươ ̣c các hàm năng suấ t Ng Bảng tổ ng hơ ̣p các giá tri xư 60 4.9 ́ h toán lực cản ma sát giữa gỗ và mă ̣t đấ t Kế t quả tin 64
vi DANH MỤC HÌNH VẼ TT Tên hình Trang 2.1 Đầu đo lực (HBM) tiêu chuẩn 17 2.2 Ghép nối đầu đo vào bó gỗ và cáp tời kéo 18 2.3 Kết nối dây tín hiệu và hiệu chỉnh thiết bị đo 18 2.4 Sơ đồ cầu đủ điện trở 19 2.5 Xác đinh ̣ thể tích gỗ trước khi khảo nghiệm 20 2.6 Xác đinh ̣ tro ̣ng lươ ̣ng của gỗ 20 2.7 Đồ ng hồ bấ m giây 21 2.8 Sơ đồ kéo gỗ theo phương pháp kéo lế t 22 3.1 Sơ đồ nguyên lý tời tự hành mô ̣t trố ng 37 3.2 Mẫu tời mô ̣t trố ng do đề tài cấ p bô ̣ chế ta ̣o 38 3.3 Hô ̣p giảm tố c 40 3.4 Vâ ̣n xuấ t gỗ bằ ng tời 1 trố ng 50 4.1 Đồ thi ̣ảnh hưởng của tải tro ̣ng Q đế n năng suấ t Ng 52 Đồ thi ̣ ảnh hưởng của ta ̣i tro ̣ng Q đế n chi phí năng 4.2 54 lươ ̣ng riêng Nr 4.3 Đồ thi ̣ảnh hưởng của vâ ̣n tố c V đế n năng suấ t Ng 59 Đồ thi ̣ ảnh hưởng của vâ ̣n tố c V đế n chi phí năng 4.4 62 lươ ̣ng riêng Nr
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Rừng là nguồn tài nguyên quý giá của đất nước ta, rừng không những là cơ sở phát triển kinh tế - xã hội mà còn giữ chức năng sinh thái cực kỳ quan trọng, rừng tham gia vào quá trình điều hoà khí hậu, đảm bảo chu chuyển oxy và các nguyên tố cơ bản khác trên hành tinh, duy trì tính ổn định và độ màu mỡ của đất, hạn chế lũ lụt, hạn hán, ngăn chặn xói mòn đất, làm giảm nhẹ sức tàn phá khốc liệt của các thiên tai, bảo tồn nguồn nước và làm giảm mức ô nhiễm không khí. Vấn đề quản lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng hiện nay được coi là một trong những nhiệm vụ trọng tâm trong sự nghiệp phát triển kinh tế-xã hội Việt Nam. Từ đa ̣i hô ̣i Đảng VI năm 1986 đế n nay Viê ̣t nam thực hiêṇ đường lố i đổ i mới kinh tế đã có sự thay đổi sâu sắc và toàn diện về mặt kinh tế và xã hội. Cùng với sự tăng trưởng kinh tế nói chung, ngành lâm nghiệp cũng có những thay đổi cơ bản. Tài nguyên rừng phong phú và đa dạng của Việt Nam sau một thời gian suy giảm đang được phục hồi. Theo thống kê của các địa phương trong cả nước, đến năm 2008, toàn quốc có trên 12,9 triệu ha (hécta) rừng, bao gồm: 10,3 triệu (ha) rừng tự nhiên và trên 2,6 triệu (ha) rừng trồng; độ che phủ đạt 38,27%. Từ năm 1991 đến nay (sau khi Luật bảo vệ và phát triển rừng được ban hành), hoạt động bảo vệ rừng và thực thi pháp luật lâm nghiệp có chuyển biến tích cực, diện tích rừng ngày càng được phục hồi, Việt Nam trở thành quốc gia duy nhất trong khu vực có diện tích rừng ngày càng tăng. Diện tích rừng tăng lên do khoanh nuôi, xúc tiến tái sinh tự nhiên và trồng mới những năm qua luôn cao hơn diện tích rừng bị giảm do những nguyên nhân hợp pháp và bất hợp pháp. Thống kê về diện tích rừng trên đây cho thấy, độ che phủ rừng toàn quốc 5 năm qua (2002 – 2007) tăng bình quân gần 0,5% mỗi năm, kết quả này là cố
2 gắ ng rất lớn trong công tác quản lý bảo vệ, phát triển rừng của Việt Nam, trong khi độ che phủ rừng các nước trong khu vực đang suy giảm. Chất lượng, trữ lượng và giá trị đa dạng sinh học được duy trì, bảo tồn tốt hơn ở những khu rừng đặc dụng đã được thành lập và có ban quản lý. Tuy nhiên, tình trạng phổ biến là rừng tự nhiên vẫn bị suy giảm về chất lượng, những khu rừng nguyên sinh, rừng giàu chủ yếu chỉ còn ở những khu rừng đặc dụng và phòng hộ thuộc vùng sâu, vùng xa, rừng tự nhiên thuộc quy hoạch rừng sản xuất hiện có 3.105.647ha, trong đó rừng giàu và trung bình chỉ còn 652.645 ha chiếm 21%, rừng nghèo và rừng non 2.453.002ha chiếm 79% đa số là rừng tự nhiên tái sinh và rừng phục hồi sau khai thác, sau canh tác nương rẫy. Rừng trồng tăng nhanh cả về diện tích và trữ lượng trong năm năm qua, góp phần nâng cao độ che phủ rừng trong cả nước. Đã có nhiều khu rừng các loài cây bản địa, phát triển vùng nguyên liệu công nghiệp chế biến gỗ (chủ yếu là dăm, giấy). Năng xuất, sản lượng gỗ và lâm sản hàng hóa tăng nhanh, đến năm 2008 ước đạt gần 4 triệu mét khối gỗ khai thác từ rừng trồng. Tuy nhiên, trữ lượng rừng trồng còn thấp so với các nước khác, cấu trúc thiếu ổn định, giá trị về đa dạng sinh học, khả năng cung cấp gỗ, tác dụng phòng hộ và bảo vệ môi trường chưa cao. Trong những năm gần đây, công nghiệp chế biến lâm sản không ngừng phát triển, tốc độ tăng trưởng khoảng 30% đã tạo thành một mạng lưới với nhiều ngành, nhiều thành phần kinh tế tham gia gồm trên 1.200 doanh nghiệp, trong đó doanh nghiệp nhà nước chiếm 26,7%, liên doanh và vốn nước ngoài 3,3%, doanh nghiệp ngoài quốc doanh chiếm 70% với tổng công suất chế biến khoảng 3 triệu m3/năm. Giá trị xuất khẩu nhờ vào đó không ngừng tăng nhanh, năm 1996 đạt 60,5 triệu USD, năm 1998 đạt 108,1 triệu USD, năm 2000 đạt 219,3 triệu USD, năm 2002 đạt 435 triệu USD, năm 2004 đạt 1,12 tỷ
3 USD, năm 2005 đạt 1,6 tỷ USD. Ngành lâm nghiệp đóng góp cho nền kinh tế quốc dân khoảng 1,4%. Gỗ rừng trồng là nguyên liệu chủ yếu cho các ngành chế biến để làm hàng xuất khẩu của nước ta, từ năm 2000 trở lại đây phần lớn phải nhập khẩu từ nước ngoài. Năm 2003 đã nhập trên 250 triệu USD gỗ và phụ liệu gỗ, năm 2004 nhập 700 triệu USD tương đương 2,5 triệu m3, và tính đến năm 2010 nhập khẩu 1,1 tỷ USD gỗ và sản phẩm gỗ, được nhập từ 23 thị trường trên toàn thế giới. Những năm tới và trong tương lai lâu dài, các nước có tài nguyên rừng giàu có trên thế giới đều có chính sách chung là đảm bảo sự cân bằng giữa bảo vệ môi trường và phát triển thương mại. Vì vậy việc nhập khẩu gỗ nguyên liệu để phát triển và tăng trưởng kim ngạch xuất khẩu của Việt nam trong những năm tới sẽ gặp không ít khó khăn. Trong khi đó theo tính toán của “Dự thảo chiến lược phát triển Lâm nghiệp quốc gia 2006 – 2010” tổng nhu cầu nguyên liệu gỗ cần 22 triệu m3; trong đó cần 12 triệu m3 gỗ lớn. Đến 2010 nguồn gỗ trong nước mới đáp ứng 8 triệu m3. Như vậy, từ 2010 đến 2015 mỗi năm phải nhập khoảng 4 triệu m3, từ năm 2015 - 2020 mỗi năm nhập khoảng 3 triệu m3 gỗ. Chính vì vậy, để phát triển bền vững ngành chế biến lâm sản đạt chỉ tiêu xuất khẩu 2,1 tỷ USD vào năm 2010 và 3,2 tỷ USD vào năm 2020 cần thiết phải tăng năng lực sản xuất của ngành để duy trì trung bình 70 - 80% khả năng tự cung cấp nguyên liệu gỗ từ rừng trồng và rừng tự nhiên được quản lý bền vững. Hiện nay, diện tích rừng trồng đang ngày một mở rộng, thay thế cho những diện tích rừng tự nhiên đã mất đi, việc sử dụng các thiết bị, phương tiện kỹ thuật vào trong quá trình vận xuất gỗ từ thủ công đến cơ giới đã và đang được áp dụng một cách triệt để, trong đó sử dụng tời vận xuất gỗ là một trong những biện pháp mang lại nhiều hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên chưa có
4 một đánh giá một cách cụ thể nào đối với việc sử dụng tời trong vận xuất gỗ rừng trồng để đạt năng suất cao, giá thành hạ thông qua việc xác định một số thông số hợp lý. Chính vì vậy, được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm khoa sau đại học Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài: “Xác định một số thông số công nghệ hợp lý khi sử dụng tời tự hành một trống để vận xuất gỗ rừng trồng ”.
5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ̣ ̣n xuấ t gỗ ̀ h thức và thiế t bi vâ 1.1. Hin Vâ ̣n xuấ t gỗ là quá trình di chuyể n cây gỗ từ nơi chă ̣t ha ̣ về kho gỗ I hoă ̣c baĩ gỗ tâ ̣p trung, từ đó cây gỗ đươ ̣c vâ ̣n chuyể n tới kho gỗ II hoă ̣c đế n nơi tiêu thu ̣. Vâ ̣n xuấ t gỗ là công viê ̣c nă ̣ng nho ̣c, nguy hiể m và có ảnh hưởng lớn đế n môi trường rừng. Trong tấ t cả các khâu của quá triǹ h khai thác gỗ, khâu vâ ̣n xuấ t giữ vai trò hế t sức quan tro ̣ng, nó ảnh hưởng đế n năng suấ t, giá thành, chi phí trong khai thác. Để giảm giá thành, tăng năng suấ t lao đô ̣ng thì viêc̣ cho ̣n mô ̣t hin ̀ h thức vâ ̣n xuấ t hơ ̣p lý là hế t sức quan tro ̣ng. Trong công nghê ̣ vâ ̣n xuấ t gỗ thường sử du ̣ng các loa ̣i hình như: vâ ̣n xuấ t gỗ bằ ng súc vâ ̣t, vâ ̣n xuấ t gỗ bằ ng máng lao, vâ ̣n xuấ t gỗ bằ ng máy kéo, vâ ̣n xuấ t gỗ bằ ng đường cáp,… Trong các hiǹ h thức vâ ̣n xuấ t trên thì hình thức vâ ̣n xuấ t gỗ bằ ng tời cáp lắ p trên máy kéo thường đươ ̣c áp du ̣ng để tâ ̣p kế t gỗ ở những khu vực mà máy móc và thiế t bi ̣ khác không thể thu gom đươ ̣c. Chiń h vì đă ̣c điể m và tầ m quan tro ̣ng như vâ ̣y nên có rấ t nhiề u công trình nghiên cứu về công nghê ̣ cũng như máy móc thiế t bi ̣trong khâu sản xuất này. * Theo phương pháp vâ ̣n xuấ t gỗ, người ta chia ra: - Phương pháp kéo lế t, kéo nửa lế t (skidding): ở phương pháp kéo lế t, toàn bô ̣ gỗ đươ ̣c kéo lế t trên mă ̣t đấ t; kéo nửa lế t thì mô ̣t đầ u cây gỗ đươ ̣c kéo lế t trên mă ̣t đấ t, còn 1 đầ u thì đươ ̣c nhấ c khỏi mă ̣t đấ t nhờ hê ̣ thố ng treo đỡ của phương tiên. ̣ - Phương pháp chở gỗ (Forwarding): Là phương pháp mà toàn bô ̣ tải đươ ̣c đă ̣t trên các xe chở gỗ có bánh và đươ ̣c đưa về nơi tâ ̣p trung bằ ng sức người, sức súc vâ ̣t hoă ̣c bằ ng máy kéo.
6 * Căn cứ vào hiêṇ tra ̣ng cây gỗ: - Vâ ̣n xuấ t gỗ khúc: (Short wood): Gỗ vâ ̣n xuấ t đươ ̣c cắ t thành khúc theo tiêu chuẩ n gỗ thương phẩ m rồ i đươ ̣c chuyể n ra baĩ gỗ. - Vâ ̣n xuấ t gỗ dài (tree length): Cây gỗ sau khi ha ̣ đươ ̣c cắ t cành, ngo ̣n rồ i cả thân cây đươ ̣c đưa về baĩ gỗ, viê ̣c cắ t khúc sẽ đươ ̣c thực hiêṇ trên baĩ gỗ. - Vâ ̣n xuấ t gỗ nguyên cây (Full tree): Sau khi ha ̣, cây gỗ còn nguyên cả cành tán và được chuyể n ra baĩ gỗ, ta ̣i đây chúng được cắ t cành và cắ t khúc. Trên thế giới hiêṇ nay nhiề u nước có nề n công nghiêp̣ khai thác phát triể n, người ta đã chế ta ̣o và sản xuấ t tời tự hành đưa vào vâ ̣n xuất gỗ rừng tự nhiên và rừng trồ ng đã mang la ̣i hiêụ quả và năng suấ t cao với những ưu điể m riêng mà những thiế t bi vâ ̣ ̣t xuấ t khác không có được. Tời có ưu điể m là cấ u ta ̣o đơn giản, pha ̣m vi sử du ̣ng rô ̣ng raĩ , làm đươ ̣c nhiề u viê ̣c nên thích hơ ̣p cho khai thác gỗ. Tời kéo đươ ̣c gỗ từ xa, qua những điạ hin ̀ h phức ta ̣p, không phải làm đường, bề mă ̣t rừng ít bi ̣phá hoại như máy kéo. Tời có khả năng kéo gỗ ngắ n, dài, kéo mô ̣t cây hay cả bó gỗ. Tời không phù hơ ̣p ở nơi có sản lươ ̣ng thấ p, gỗ phân tán. Tuỳ theo đô ̣ dố c điạ hình mà người ta có những sơ đồ công nghê ̣ sản suấ t khác nhau. 1.2. Tình hình nghiên cứu tời ở trên thế giới Tời là thiế t bi ̣ vận xuất gỗ được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước. Trong khai thác lâm sản tời được sử dụng độc lập để bốc gỗ, xếp đống gỗ, kéo gỗ từ xa hoặc là bộ phận chính của đường cáp vận xuất, thiết bị công nghệ của máy kéo chuyên dùng vận xuất gỗ. Ở những nước có nền công nghiệp rừng tiên tiến như Mỹ, Canada, Áo, Thụy Sỹ, Na Uy, Nga,…. Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng và hoàn thiện tời được quan tâm ngay từ thập niên 20 của thế kỷ trước. Làm thế nào
7 để tăng năng suất lao động và giảm giá thành vận xuất là vấn đề nghiên cứu được quan tâm hàng đầu. Ở các nước như Mỹ, Canada vận xuất gỗ bằng tời được sử dụng rộng rãi ở các vùng núi cao, xuất hiện còn sớm hơn vận xuất gỗ bằng máy kéo. Ở các nước này cũng giống như các nước Tây Âu và Bắc Âu vận xuất gỗ bằng tời được gọi chung là hệ thống đường cáp khai thác gỗ (Cable logging Systems) cho nên việc nghiên cứu hoàn thiện tời song hành với nghiên cứu hoàn thiện đường cáp vận xuất. Các hướng nghiên cứu chính với các mục tiêu được tiến hành. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng tời tự hành lắp trên máy kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích thay cho việc sử dụng tời cố định. Các hãng sản xuất tời cáp hàng đầu của Mỹ như Skedfet Berger, Timberland, Veirhozer đã cho ra đời các loại các loại tời cáp tự hành Wowniton 108 với tời 3 trống công suất 320 mã lực, dây cáp được nối thành vòng kín, cột tời cao 15m lắp trên máy kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích. Các loại tời cáp tự hành của hãng Ckedjet như GT5C, GT5D, GT4 được sử dụng hiệu quả khi vận xuất ở cự ly 200-300m, diện tích của mỗi lô khai thác 15-16ha, một ca làm việc kéo được 350 cây gỗ. Việc lắp đặt tời tự hành làm giảm công di chuyển, sử dụng tời dẫn đến giảm giá thành vận xuất. Nghiên cứu thay thế việc buộc gỗ bằng cơ cấu ngàm kẹp thay cho buộc gỗ bằng dây cáp. Kết quả nghiên cứu của Viện FERIC (Mỹ) cho thấy rằng khi sử dụng tời cáp tự hành Medill 044 và American 7250 trang bị cơ cấu ngàm kẹp gỗ trong khu khai thác gỗ của Công ty Maxmilan Broedel cho năng suất 210m3/h ở cự ly vận xuất 113m, thể tích trung bình của khúc gỗ 0,3 -0,5 m3, thời gian cho một chuyến kéo 0,95- 1,34 phút. Việc sử dụng ngàm kẹp gỗ đã cho năng suất tăng 2 lần và góp phần cải thiện điều kiện làm việc của công nhân vận xuất.
8 Song song việc sử dụng ngàm kẹp gỗ thì nghiên cứu điều khiển từ xa bằng vô tuyến được nghiên cứu và áp du ̣ng. Các hãng sản xuất “Jonson ind LTD (Canada) sử du ̣ng hệ thống điều khiển khâu buộc gỗ bằng sóng vô tuyến trên diện tích khu khai thác nhờ hệ thống MK11 đã tăng năng suất lên 2 lần (58 khúc gỗ/giờ so với tính toán 30-38 khúc gỗ/giờ). Ở các nước Châu Âu như Na Uy, Thuỵ Sỹ, Áo, Pháp, Thụy Điển, do điều kiện tự nhiên và điều kiện rừng khác hẳn với Mỹ và Canada hệ thống tời cáp chỉ sử dụng ở những nơi mà máy kéo không sử dụng được. Phương thức khai thác chủ yếu được áp dụng ở những nước này là chặt chọn hoặc chặt tỉa thưa, sản lượng gỗ trên 1ha thấp, gỗ có kích thước nhỏ cho nên tời tự hành có công suất nhỏ được sử dụng và nghiên cứu. Một số hãng sản xuất tên tuổ i như Igland A/C (NaUy) đã sản xuất các loại tời một trống Primett 4000LH có lực kéo 45kN và tời 2 trống 8002F có lực kéo 80kN có thể lắp trên các loại máy kéo nông nghiệp, sản phẩm đã được xuất khẩu sang trên 25 nước trên thế giới. Hãng sản xuất Kyfer (Pháp) sản xuất tời tự hành MF 10, MF 15, MF25 lắp trên máy kéo bánh lốp 3 hoặc 4 bánh công suất từ 16 mã lực đến 31 mã lực, lực kéo 3700 kg tốc độ cuốn của dây cáp 0,2 – 2,1 m/s [13]. Các kiểu tời tự hành của hãng Sespon, Koska (Thụy Điển), Kracer (Áo), Opvallden (Thụy Sỹ) với lực kéo 3000 kg, tốc độ cuốn cáp 0,3 – 2,5 m/s là những mẫu tời 2 trống tự hành điển hình của các nước Châu Âu. Ở nước Nga, tời vận xuất gỗ được áp dụng từ thế kỷ 19 được các kỹ sư Nga N.Sưtrenco (1878). IA.Vasiliev (1890) thiết kế và chế tạo. Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh và sử dụng tời được các trung tâm nghiên cứu lớn như: Viện nghiên cứu cơ giới hoá và năng lượng (XNiiMe), viện nghiên cứu lâm nghiệp Xibiri (XibNiiLP), Viện nghiên cứu lâm nghiệp IRờcut (Irơcutsk NiiLΠ) tiến hành trong nhiều năm qua.
9 Để vận xuất gỗ ở điều kiện địa hình bằng phẳng với cự li vận xuất dưới 500m và địa hình dốc dưới 2000m Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng đã thiết kế và chế tạo các mẫu tời TL.3, TL.4, TL.5. Theo [12]. Kết quả nghiên cứu sử dụng các loại tời trên cho thấy rằng ngoài những ưu việt nổi bật như ít phá hoại cây con, phá hoại đất, còn có những ưu việt như giảm công sửa chữa 2 – 3 lần, chi phí nhiên liệu giảm 50 – 60%, giá thành ca máy giảm 1,5 lần so với sử dụng máy kéo để vận xuất ở điều kiện thể tích trung bình của gỗ khai thác 0,2m3 sản lượng 150m2/ha cự li vận xuất 500 – 550m. Các loại tời cố định LL12A, LL-8 được nghiên cứu hoàn thiện thay thế các mẫu tời trên lực kéo tăng (20 – 30)%, tốc độ cuốn cáp tăng (25 – 40)%, việc trang bị thêm hộp số cho phép đổi chiều quay của trống tời và giảm tốc tốc độ tăng lên đã giúp mở rộng phạm vi sử dụng tời. Từ thập kỷ 80, việc nghiên cứu chế tạo các loại tời di động thay thế cho các loại tời cố định được nghiên cứu rộng rãi. Các mẫu tời tự hành loại nhỏ do chi nhánh KiaVKazơ của Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng Nga nghiên cứu, chế tạo có dung tích chứa cáp của trống tời 1000m, lực kéo 2100kg, tốc độ cuốn cáp 0,3 – 4,3m/s tời này lắp trên máy kéo T40A. Các mẫu tời tự hành LC.2, LL-20 do chi nhánh Irơcut của Viện XniiMe nghiên cứu chế tạo lắp trên máy kéo TDT-55, TT4, viện nghiên cứu áp dụng hệ thống điều khiển từ xa cho tời di động được quan tâm nghiên cứu. Mẫu tời LL-14 được chế tạo khảo nghiệm ở Viện lâm nghiệp GoRiAtre – KlutreVXki cho thấy việc sử dụng điều khiển từ xa giảm giá thành vận xuất 15%. Ở Trung Quốc các loại tời 2 trống, 3 trống được sử dụng phổ biến để vận xuất gỗ ở vùng núi như JS – 0,4, JS208, JS2.3, JS3 – 6, JZ.2-1,5, JZ2 - 3 có lực kéo từ 4-30KN, tốc độ cuốn cáp 0,2 – 6m/s, cự ly kéo từ 80 – 1000m. 1.3. Tình hình nghiên cứu tời ở trong nước. Ở Viê ̣t nam hiêṇ có hai trung tâm lớn nghiên cứu về khai thác gỗ là Trường Đại học Lâm nghiệp và Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Các nghiên cứu tập trung vào một số hướng chủ yếu sau:
10 - Khảo nghiệm các thiết bị nhập nội phục vụ một số khâu sản xuất. - Cải tiế n các thiế t bi ̣ngoa ̣i nhâ ̣p sao cho phù hơ ̣p với điề u kiêṇ khai thác ở Viê ̣t nam. - Khảo nghiệm một số cưa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên – Viêṇ công nghiê ̣p rừng thực hiên. ̣ “Sử dụng máy kéo TT.4 để vận xuất” – Nguyễn Tro ̣ng Hùng thực hiêṇ năm 1982; “Sử dụng máy kéo để vận chuyển gỗ” – Nguyễn Văn Lơ ̣i thực hiê ̣n năm 1982. “Thiết kế máy kéo khung gập vận xuất gỗ L-35” do tác giả Nguyễn Kính Thảo; “Thiết kế đường cáp Visen vận xuất gỗ” do tác giả Lê Duy Hiền; Viện khoa học Lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo rơ moóc chở gỗ dài, đường cáp vận xuất gỗ 1A… Từ những năm 90 của thế kỷ trước đến nay, đã có các nghiên cứu tập trung vào công nghệ và thiết bị khai thác rừng trồng. Có thể liệt kê ra đây một vài công trình tiêu biểu: - Trịnh Hữu Lập: “Hoàn chỉnh quy trình công nghệ vận xuất gỗ, vận chuyển gỗ rừng trồng”; “Thiết kế lắp đặt đường cáp kéo căng thả chùng vận xuất gỗ”. - Đề tài cấp Nhà nước KN-03-04 “Thử nghiệm hoàn thiện và áp dụng công nghệ khai thác, chế biến và bảo quản gỗ nhỏ” do TS. Nguyễn Kính Thảo làm chủ nhiệm đã tạo ra được 1 mẫu máy có thiết bị tời cáp dẫn động cơ khí, cơ cấu nâng gỗ dẫn động thuỷ lực, thiết bị có thể gom gỗ từ xa, tự bốc gỗ lên rơ mooc và vận chuyển ở cự li ngắn. Đã khảo nghiệm cưa xăng Partner P-70 và tời 2 trống chặt hạ và vận xuất gỗ ở trong rừng ngập mặn.
11 - Nguyễn Nhật Chiêu “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác gỗ nguyên liệu giấy và gỗ nhỏ rừng trồng”. - Nguyễn Văn Quân “Nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh hơi để vận xuất gỗ rừng trồng”. - Đề tài nhánh số 06 KC 07 – 26 – 06 “Lựa cho ̣n công nghê ̣ và hê ̣ thống thiế t bi ̣cơ giới hoá khai thác gỗ rừng trồ ng ở đô ̣ dố c trên 200” do T.S Nguyễn Văn Bỉ làm chủ nhiêm ̣ đã thiế t kế tời tự hành gom gỗ 1 trố ng. - Công suất của tời: 4,5kw;- Cự ly vận xuất 80m;- Lực kéo lớn nhất: 5000N;- Vận tốc cáp kéo: 0,8- 1,5m/s (tuỳ thuộc vào chế độ ga). Năm 2005, thực hiện đề tài nghiên cứu cấp nhà nước: “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hóa các khâu làm đất, trồng, chăm sóc rừng trồng và khai thác gỗ” thuộc chương trình KHCN trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2001 – 2005 KC07 đã thiết kế chế tạo được mẫu tời thuyền tự hành 1 trống để vận xuất gỗ rừng trồng, công suất 4,2 kW, cự ly gom 50m, lực kéo tối đa 5696N; năng suất 15 – 20 m3/ca. Ưu điểm lớn nhất của tời là thiết kế gọn nhẹ, đơn giản, dễ chế tạo, phù hợp với gỗ rừng trồng. Nhược điểm: Cự ly gom gỗ ngắn, lực kéo nhỏ, côn ly tâm có độ bền kém. Tóm lại: Tời là thiết bị vận xuất thông dụng được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới và đã được nghiên cứu tương đối hoàn chỉnh và có hệ thống. Tùy theo điều kiện địa hình, điều kiện rừng, quy mô sản xuất mà ở đó mỗi nước có những kiểu tời thông dụng khác nhau nhưng nhìn chung xu thế chuyển từ tời cố định sang tời di động nhằm giảm nhẹ công di chuyển, lắp đặt được nhiều nước quan tâm nghiên cứu. Trong số các loại tời đơn giản thì tời 1 trống là loại tời go ̣n nhe ̣, phổ biến nhất và được dùng đa năng với ưu điể m go ̣n nhe ̣, cơ đô ̣ng, phù hơ ̣p với nhiề u trường hơ ̣p khác nhau về điạ hiǹ h. Ở nước ta, việc
12 nghiên cứu tời vận xuất chưa được quan tâm nhiều, nghiên cứu chưa thành hệ thống. Cho đến nay chưa có một mẫu tời nào được sản xuất hàng loạt, được thực tế sản xuất chấp nhận. Vì vậy, nghiên cứu để ứng dụng tời vào sản xuất là rất cần thiết nhằm tăng năng suất lao động, cải tiến điều kiện làm việc của công nhân đồ ng thời giảm thiể u tác đô ̣ng xấ u đế n môi trường. Đề tài “Xác đi ̣nh một số thông số công nghê ̣ hợp lý khi sử dụng tời tự hành một trố ng để vận xuấ t gỗ rừng trồ ng” đề tài lựa cho ̣n với mu ̣c đích thực hiê ̣n vấ n đề nêu trên.