Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của xe ôtô Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận văn nhằm nghiên cứu dao động của xe ô tô Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp làm cơ sở cho việc hoàn thiện hệ thống treo của xe. 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 dao động của xe ôtô Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VĂN PHÚ LIỆU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ VINAXUKI 4,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ MỎ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VĂN PHÚ LIỆU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ VINAXUKI 4,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ MỎ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP 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, 2011
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Một trong những nhiệm vụ về kinh tế mà chiến lược phát triển lâm nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006  2020 đặt ra là: Sản lượng gỗ trong nước từ 20 - 24 triệu m3/năm (trong đó có 10 triệu m3 gỗ rừng trồng) [29], đáp ứng về cơ bản nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến lâm sản, bột giấy và xuất khẩu. Hiện tại rừng trông nước ta ở nhiều nơi đã và đang được khai thác với số lượng lớn để làm nguyên liệu giấy, làm gỗ trụ mỏ, làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ. Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự di chuyển gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, đến nơi xuất khẩu và nơi sử dụng. Đây là một khâu công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâm nghiệp độ mấp mô, độ dốc lớn. Một vài năm trước việc vận chuyển này các hộ kinh doạnh, khai thác gỗ đều dùng các loại xe công nông, xe tự chế để vận chuyển. Đến năm 2007 Chính phủ đã cấm sử dung các loại công nông, xe tự tạo, tự chế tương tự [30]. Vì vậy, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói chung, các tỉnh vùng núi phía Đông Bắc nói riêng được thực hiện chủ yếu nhờ các loại xe tải cỡ nhỏ hoặc trung bình tùy thuộc vào quy mô sản xuất, kinh doanh và địa hình khai thác. Để phục vụ cho công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước ngành công nghiệp ôtô Việt Nam ngày càng phát triển, hàng loạt các công ty, nhà máy, xí nghiệp và các hãng sản xuất, nhập khẩu ôtô ra đời đặc biệt là các công ty, nhà máy sản xuất liên doanh với Trung Quốc như hãng Đông Phong, Trường Hải, Vinaxuki… đã và đang đáp ứng được nhu cầu vận chuyển của nước ta. Xe tải Vinaxuki 4,5 tấn do liên doanh giữa Việt Nam và Trung Quốc sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta, vì giá thành thấp, phụ tùng thay thế nhiều phù hợp với các hộ kinh doanh, các nhà máy, đơn vị sản xuất vừa và nhỏ. Trong số đó là các lâm trường, công ty khai thác, hộ sản xuất kinh doanh rừng
2 đã và đang sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ mỏ rừng trồng rất phổ biến, đem lại những hiệu quả bước đầu khả quan. Tuy nhiên khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp là hết sức phức tạp do đường có độ dốc, độ mấp mô lớn dẫn đến độ êm dịu chuyển động của xe bị hạn chế, ngoài ra các bộ phận của hệ thống treo thường xuyên bị hư hỏng ảnh hưởng tới độ êm dịu chuyển động và gây hư hỏng một số bộ phận khác của xe. Việc nghiên cứu đánh giá độ êm dịu và cải tiến một số bộ phận treo của các xe tải cỡ nhỏ và cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam nói chung và xe tải Vinaxuki loại 4,5 tấn nói riêng sau một thời gian đưa vào sử dụng là rất cần thiết. Để làm cơ sở cho việc nghiên cứu hoàn thiện thêm hệ thống treo và chọn chế độ sử dụng hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động khi sử dụng loại xe tải Vinaxuki 4,5 tấn vào việc vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu dao động của xe ôtô Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp” * Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xây dựng mô hình dao động của ô tô tải Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp từ đó đánh giá ảnh hưởng của điều kiện làm việc đến tính chuyển động êm dịu của ô tô và làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động của ôtô. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm hệ thống treo, đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi xe vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong khai thác và vận chuyển gỗ. 1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong khai thác và vận chuyển gỗ 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 ngành 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 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. [33]. Trong việc khai thác gỗ rừng trồng hiện nay người ta thường áp dụng các loại công nghệ sau [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 có 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 [36]. 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. 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, sau đó các thân cây được kéo
5 tập trung về kho gỗ hoặc bãi gỗ nhỏ ven đường bằng máy kéo nông nghiệp, có trang bị thêm bộ phận treo gỗ. 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, củi 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 [36], 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 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 thường dùng máy chuyên dùng (Feltler - 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 ngày càng giảm. 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 Malaisia [38] trước đây người ta kết hợp máy kéo xích và máy kéo bánh hơi lâm nghiệp để vận chuyển gỗ rừng trồng nhưng qua sử dụng cho
6 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. 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. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong khai thác và vận chuyển 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 sản đặc sản như quế, dầu hồi, hạt điều, cánh kiến được được xuất khẩu sang các nước như: Nhật Bản, Hồng Kông, Singapore, Thái Lan... Hiện nay nước ta đã cho phép việc khai thác gỗ và tre nứa ở các rừng giàu và trung bình (rừng gỗ 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 [48]. 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. Hiện nay, ở hầu hết các lâm trường đã sử dụng cưa xăng cỡ nhỏ để chặt hạ. 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.
7 Khâu vận xuất. Trong những năm gần đây, khâu vận xuất gỗ cũng đã được rất nhiều nhà khoa học cũng như các đơn vị sản xuất quan tâm. Hiện nay đối với một số địa hình thuận lợi người ta đã tiến hành cơ giới hoá khâu công việc này bằng các loại máy móc thiết bị hiện đại nhằm giải phóng sức lao động nặng nhọc, nguy hiểm và tăng tỷ lệ tận dụng gỗ, (hình 1.1). Hình 1.1. Vận xuất gỗ bằng máy kéo LKT 180 kết hợp tời cáp Hình 1.2. Vận xuất gỗ bằng máy kéo bánh xích TDT 55 Khâu bốc dỡ và vận chuyển: Vận chuyển gỗ từ rừng về khu chế biến hiện nay phổ biến gồm hai bước: vận chuyển cự ly ngắn và vận chuyển đường dài. Vận chuyển cự ly ngắn: đưa gỗ từ các bãi gỗ nhỏ trong rừng ra các bãi gỗ trung chuyển ven đường quốc lộ hoặc cạnh bờ sông với cự ly trung bình 10 - 15 km. Vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy chế biến, nhà
8 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. Việc bốc dỡ gỗ cho các phương tiện vận chuyển được thực hiện chủ yếu bằng lao động thủ công hoặc bằng cần cẩu ôtô, tời cáp, (hình 1.3). Hình 1.3. Bốc dỡ gỗ bằng tời cáp Vận chuyển đường dài: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận chuyển là các xe ôtô chuyên dụng (hình 1.4), tàu thuỷ, thuyền. Hình 1.4. Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng
9 Vận chuyển đường ngắn: việc vận chuyển gỗ từ địa điểm khai thác tới các bãi gỗ, các nhà máy, các xưởng chế biến gỗ…phương tiện vận chuyển trước đây là xe Reo 7, xe Volvo, Jil 157K, xe IFA, xe công nông. Nhưng hiện nay các hộ kinh doanh rừng, các doanh nghiệp, nhà máy chế biến gỗ thường sử dụng các loại xe tải cở trung bình và lớn để vận chuyển gỗ, (hình 1.5). Hình 1.5. Vận chuyển gỗ mỏ bằng ôtô tải cỡ trung bình Năm 1972, Tiến sỹ Nguyễn Kính Thảo cùng một số cán bộ giảng dạy khoa Công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ Năm 1985, Tiến sỹ Nguyễn Kính Thảo và đồng nghiệp Viện Khoa học Lâm nghiệp đã nghiên cứu chế tạo tời một trống dẫn động từ trục thu công suất và rơ moóc một trục lắp sau máy kéo Zeto để tự bốc và vận xuất gỗ. Năm 1994, PGS. TS. Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số cán bộ giảng dạy Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công đề mục thuộc đề tài cấp Nhà nước KN-03-04, đã thiết kế, chế 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 kiểu rơ moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ – 50 có thiết bị tời cáp và cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực vừa gom gỗ từ xa vừa tự bốc cho rơ moóc[9].
10 Năm 2002, Th.S. Phạm Minh Đức nghiên cứu khả năng kéo bám của máy kéo DFH -180 kéo rơ moóc một trục khi vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng[18]. Năm 2005, PGS.TS. Nông Văn Vìn cùng một số cán bộ giảng dạy Trường Đại học Lâm nghiệp và Trường Đại học Nông nghiệp I thực hiện đề tài nhánh cấp Nhà nước KC -07- 26 đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sản xuất rơ moóc một trục lắp sau máy kéo cải tiến để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng. Năm 2010 Th.S Dương Văn Cường thực hiện đề tài Những cơ sở khoa học của việc áp dụng xe tải xích cao xu MST – 600 vào vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. Nhìn chung các nghiên cứu ở nước ta trong những nâm gần đây chủ yếu đi vào nghiên cứu cải tiến, thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dùng lắp cho máy kéo bánh hơi để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng. 1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ô tô, máy kéo 1.2.1. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo trên thế giới Trong công trình [45], 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 [46], 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.
11 Trong công trình của Wendebon [49], 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 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 [7], nghiên cứu Động lực học máy kéo. Tác giả đã nghiên cứu đầy đủ 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 đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Dao động ôtô 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. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, 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
12 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. vận chuyển gỗ là các loại xe tải cở trung bình, cở lớn các xe chuyên dùng. Các công trình nghiên cứu chỉ tập trung vào xây dựng hệ thống định mức kinh tế kỹ thuật đối với các loại máy, có ít các công trình nghiên cứu về các đặc tính động lực học của các loại ôtô tải cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam. 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 ôtô, máy kéo 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 dao động tô máy kéo ở nước ta như sau: Công trình nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Hữu Cẩn và các cộng sự [11], 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 (OZ), phương ngang (OX), phương dọc máy (OY), 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. Th.S Nguyễn Hồng Quang [28], 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 [20], 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 [32], [2]. Các công trình này là nghiên cứu trong phạm vi hẹp nhằm xác định ảnh hưởng của rung xóc tới sức khỏe của người lái và bước đầu đặt ra một số biện pháp chống rung cho người lái
13 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 [18], [19] 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 Huỳnh Hội Quốc [29] đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc dọc của ô tô ở vận tốc cao. Th.S Hoàng Gia Thắng [30] 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 [24] 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 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 tải. Năm 2010 TS.Trần Việt Hà [18] 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. Luận án đã xây dựng được mô hình dao động phù hợp, khảo sát được sự ảnh hưởng của một số thông số tới độ êm dịu chuyển động và sức chịu đựng chịu đựng của con người cho một số ôtô khách đống mới tại Việt Nam
14 và đã thí nghiệm xác định các chỉ tiêu êm dịu chuyển động trong phòng thí nghiệm và trên đường thử nghiệm có biên dạng hình sin cho xe ôtô đã được khảo sát . Th.S. Lê Thị Minh Vượng [31], 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. Th.S Nguyễn Văn Huệ [32], đã nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động của máy kéo MTZ – 82 khi kéo rơ moóc trở gỗ. Các công trình nghiên cứu trên đã góp phần đóng góp rất tích cực cho các hoạt động sản xuất nông nghiệp ở nước ta. Đồng thời làm cơ sở cho việc xây dựng các mô hình nghiên cứu các lĩnh vực cơ khí khác. Bên cạnh những công trình nghiên cứu nhằm sử dụng các loại ôtô, 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. các phương tiện vận chuyển gỗ trước kia là các loại xe công nông, xe Reo, xe Vonvol, xe IFA... Hiện nay các loại xe này đã bị cấm hoặc hết hạn sử dụng, sử dụng không kinh tế. Thay vào đó để vận chuyển gỗ rừng trồng người ta thường sử dụng các loại xe tải trung bình, xe tải lớn như HYUNDAI, HINO… đặc biệt là các loại xe tải cỡ trung bình của các hãng
15 liên doanh nước ngoài và được đóng mới tại Việt Nam như Vinaxuki, Trường Hải, Đông Phong… phần nào đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong việc vận chuyển hàng hoá nói chung và vận chuyển gỗ rừng trồng nói riêng. Nhìn chung các công trình nghiên cứu về êm dịu chuyển động của ôtô, máy kéo trong vận xuất và vận chuyển gỗ ở Việt Nam chưa nhiều, nhưng những kết quả nghiên cứu đó có ý nghĩa lớn cho việc hoàn thiện thêm kết cấu và chọn ra chế độ sử dụng hợp lý cho ôtô, máy kéo. 1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ôt ô, máy kéo. Chúng ta đã biết cộng dụng của hệ thống treo là tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắc ngang, lắc dọc và truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên. Do đó cần có độ cứng thích hợp để xe chuyển động êm dịu và có khả năng dập tắt nhanh dao động đặc biệt là những dao động có biên độ lớn. Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ cũng là kết quả dung hoà giữa hai lựa chọn. Độ an toàn và độ êm dịu của ôtô, máy kéo. Cấu tạo chung của hệ thống treo thường dùng trên ôtô, máy kéo có các bô phận sau: * Bộ phận đàn hồi: Trong hệ thống treo, bộ phận đàn hồi thường dùng lò xo xoắn, bó nhíp túi khí nén, đệm cao su. Lò xo có các đặc điểm chính sau: Ưu điểm: Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn. Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nên tiết kiệm không gian và cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ.
16 Nhược điểm: Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh dao động. Lò xo dùng cho các loại xe ôtô du lịch, xe tải nhỏ, xe khách có các loại lò xo như lò xo trụ, lò xo côn, (hình 1.6). Hình 1.6: Lò xo trụ dùng trong hệ thống treo Loại nhíp: Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền, dễ chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khối lượng lớn, thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một bánh bị nâng lên làm phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ bị trượt ngang. Loại bó nhíp (hình 1.7) và đệm cao su (hình 1.8) được dùng hầu hết trên các loại ôtô, máy kéo. Hình 1.7: Bó nhíp Hình 1.8: Đệm cao su
17 Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có tính đàn hồi khi bị nén. Hệ thống treo loại khí (hình 1.9) được sử dụng tốt ở các ôtô có trọng lượng phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe. Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi. Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn. Hình 1.9: Bộ phận đàn hồi loại khí được dùng trên các xe ôtô hiện đại * Bé phËn gi¶m chÊn: Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với các mục đích sau: Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng. Đảm bảo dao động của phần không treo (unsprung) ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tính năng lái và tăng tốc cũng như chuyển động an toàn. Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả năng an toàn khi chuyển động. Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu.
18 Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp, (h×nh 1.10). Hình 1.10: Cấu tạo bộ phận giảm chấn thường dùng trên ôtô, máy kéo Loại ống nhún giảm chấn thuỷ - khí (hình 1.11) được dùng trên một số xe ôtô hiện đại, có giá thành cao, vận hành phức tạp, lại thêm hệ thống nén khí cao áp rất đắt đỏ, nên hầu như không được phổ biến. Đây là tổng hợp của lò xo đàn hồi có giảm chấn cùng với lò xo khí thủy lực, trong hệ thống này, Piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó đồng thời là trục của bộ giảm chấn. Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu bao bọc bởi một màng cao su đặc biệt. Phần tích trữ khí cùng với không gian mặt trên của Piston được nối với nhau bởi 1 đường ống thủy lực. Hình 1.11: Cấu tạo bộ phận giảm chấn thuỷ - khí dùng trên ôtô hiện đại