Luận văn Thạc sĩ Khoa học Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của xe ôtô Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:94

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu dao động của xe ô tô HYUNDAI tải trọng 3,5 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp làm cơ sở cho việc hoàn thiện thêm hệ thống treo và chọn chế độ sử dụng hợp lý. 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 Khoa học Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của xe ôtô Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------ ĐẶNG ĐÌ NH TIỆU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hà Nội - 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------ ĐẶNG ĐÌ NH TIỆU NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã Số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội - 2012
i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Hoàn thành luận văn, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu xắc nhất. Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu đã trực tiếp tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp trong suốt thời gian qua. Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình đúng thời gian và nội dung đảm bảo theo đúng yêu cầu. Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA-1 Ninh Bình, nơi tôi đang công tác, đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên động viên khích lệ, giúp đỡ tôi và tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian qua. Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Những kết quả trong luận văn này đã 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 rõ nguồn gốc. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận văn Đặng Đình Tiệu
ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn ......................................................................................................... i Mục lục .............................................................................................................. ii Danh mục các ký hiệu trong luận văn ............................................................... v Danh mục các bảng ......................................................................................... vii Danh mục các hình .......................................................................................... vii ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................... 3 1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận chuyển gỗ. ..................................................................................................... 3 1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận chuyển gỗ trên thế giới. ............................................................................. 3 1.1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận chuyển gỗ ở Việt Nam ............................................................................... 4 1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ................................. 8 1.2.1. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo trên thế giới ...... 8 1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam ....... 9 1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ôt ô, máy kéo. ................................... 13 1.3.1. Các bộ phận của hệ thống treo trên ôtô, máy kéo. ....................... 13 1.3.2. Đặc trưng các phần tử đàn hồi của hê ̣ thố ng treo trên ôtô, máy kéo. .......................................................................................................... 20 1.4. Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ôtô, máy kéo..................... 23 1.4.1. Tần số dao động riêng. ................................................................. 24 1.4.2. Gia tốc dao động ........................................................................... 24 1.4.3. Chỉ tiêu về độ êm dịu..................................................................... 24
iii 1.5. Các phương pháp cơ học trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo.... 25 1.5.1. Phương pháp phần tử hữu hạn. .................................................... 25 1.5.2. Phương pháp sử dụng nguyên lý Dalambe:.................................. 26 1.5.3. Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại II. ............... 27 1.6. Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ... 28 1.6.1. Phần mềm Mathematica................................................................ 28 1.6.2. Phần mềm Maple........................................................................... 28 1.6.3. Phần mềm Mathcad ...................................................................... 29 1.6.4. Phần mềm Matlab & Simulink ...................................................... 29 1.7. Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động. ........................... 29 Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................................................33 2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 33 2.2. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 33 2.2.1. Xe ô tô Hyundai trọng tải 3,5 tấn ................................................. 33 2.2.2. Biên dạng đường lâm nghiệp ....................................................... 34 2.3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 36 2.4. Nội dung nghiên cứu: ........................................................................... 36 2.4.1. Nghiên cứu lý thuyết...................................................................... 36 2.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ............................................................... 37 2.5. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 37 2.5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ............................................... 37 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ......................................... 38 Chương 3 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP .........................................39 3.1. Xây dựng mô hình dao động của xe Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp ................................................................................ 39
iv 3.1.1. Các giả thiết .................................................................................. 39 3.1.2. Xây dựng mô hình dao động tổng quát của xe ôtô Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. .................................................. 39 3.2. Lập hệ phương trình vi phân dao động của ôtô tải Hyunđai tải trọng 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ................................................ 41 3.3. Giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động của cơ hệ ......... 46 3.3.1. Xác định các thông số đầu vào ..................................................... 46 3.3.2. Giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân và mô phỏng dao động của xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ...... 51 3.4. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ chuyển động êm dịu của xe Hyunđai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ............................ 60 Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM........................................................68 4.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm ...................................................... 68 4.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm ..................................................... 68 4.3. Trang thiết bị thực nghiệm ................................................................... 69 4.3.1. Thiết bị đo Spider8 và phần mềm Catman .................................... 70 4.3.2. Đầu đo gia tốc ............................................................................... 71 4.4. Tiến hành thực nghiệm......................................................................... 73 4.5. Kết quả thực nghiệm ............................................................................ 75 4.6. So sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm. ......................................... 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN Ký Đơn vị Ý nghĩa hiệu tính Jy Mô men quán tính phần được treo của ôtô đối với trục nằm Kg.m2 ngang OY vuông góc với phương chuyển động đi qua trọng tâm xe c1 Độ cứng quy đổi của giảm xóc trước xe ôtô N/m c2 Độ cứng quy đổi của giảm xóc sau xe ôtô N/m k1 Hệ số cản quy đổi của giảm xóc trước ôtô Ns/m k2 Hệ số cản quy đổi của giảm xóc sau ôtô Ns/m cL1 Độ cứng quy đổi của lốp trước xe ôtô N/m cL2 Độ cứng quy đổi của lốp sau xe ôtô N/m kL1 Hệ số cản quy đổi của giảm chấn lốp trước Ns/m kL2 Hệ số cản quy đổi giảm chấn của lốp sau Ns/m m Khối lượng được treo của xe đặt tại trọng tâm của xe ôtô Kg m1 Khối lượng cầu trước ôtô Kg m2 Khối lượng cầu sau ôtô Kg l1 Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm của xe tới tâm cầu m trước xe ôtô l2 Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm của xe tới tâm cầu m sau xe ôtô a Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu trước đến m trọng tâm của ôtô. b Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu sau đến m trọng tâm của ôtô, l chiều dài cơ sở của xe ôtô m
vi Z Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm ôtô, m Z1 Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm cầu m trước, cầu sau ôtô, Z2 Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm cầu m trước, cầu sau ôtô,  Chuyển vị góc của thân xe trong mặt phẳng thẳng đứng dọc rad tại vị trọng tâm xe, L1 Biến dạng của lốp trước ôtô mm L2 Biến dạng của lốp sau ôtô mm 1 Biến dạng của nhíp trước ôtô mm 2 Biến dạng của nhíp sau ôtô mm y1 Độ cao mấ p mô mă ̣t đường ta ̣i vị trí tiế p xúc với bánh trước mm y2 Độ cao mấ p mô mă ̣t đường ta ̣i vi tri ̣ ́ tiế p xúc với bánh sau mm
vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của xe ô tô Hyundai 3,5 tấn 34 3.1 Các thông số đầu vào của mô hình dao động trường hợp không 50 có giảm xóc ở cầ u sau ôtô DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 1.1 Vận chuyển gỗ bằng ôtô lâm nghiệp chuyên dùng 4 1.2 Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trung bình 5 1.3 Lò xo trụ dùng trong hệ thống treo 14 1.4 Bó nhíp 15 1.5 Đệm cao su 15 1.6 Bộ phận đàn hồi loại khí được dùng trên các xe ôtô hiện đại 15 1.7 Cấu tạo bộ phận giảm chấn thường dùng trên ôtô, máy kéo 16 1.8 Cấu tạo bộ phận giảm chấn thuỷ - khí dùng trên ôtô hiện đại 17 1.9 Thanh ổn định và các đòn dẫn hướng trong cơ cấu treo 17 1.10 Hệ thống treo phụ thuộc dùng lá nhíp 18 1.11 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn dọc 19 1.12 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn ngang 19 1.13 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn chéo 20 1.14 Đường đặc tính đàn hồi của lò xo 22 1.15 Đường đặc tính lò xo khi tăng và giảm tải 22 2.1 Xe Hyundai 3,5 tấn 33 3.1 Mô hình dao động tổng quát của xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn 40
viii 3.2 M-files khai báo thông số đầu vào của mô hình 51 3.3 Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát hệ phương trình trên Matlab, 52 hàm kích thích là mấp mô đơn 3.4 Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát hệ phương trình trên Matlab, 52 dạng hàm sin 3.5 Sơ đồ khối mô phỏng chuyển dịch thẳng đứng 53 3.6 Sơ đồ khối mô phỏng gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng 53 tâm xe ôtô 3.7 Sơ đồ khối mô phỏng gia tốc dịch chuyển góc của xe ôtô trong 54 mặt phẳng dọc 3.8 Sơ đồ khối mô phỏng gia tốc dịch chuyển góc của xe ôtô trong 54 mặt phẳng dọc 3.9 Dịch huyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn 55 3.10 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô 56 3.11 Dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 56 3.12 Gia tốc dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 57 3.13 Hình 3.13. Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát hệ phương trình trên 58 Matlab, hàm kích thích là mấ p mô đơn 3.14 Chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn 58 3.15 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô 59 3.16 Dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 59 3.17 Gia tốc dịch chuyển góc của ôtô trong mặt phẳng dọc 60 3.18 Mfiles khai báo thông số đầu vào của mô hình trong trường 61 hơ ̣p có lắ p thêm giảm xóc ở cầ u sau xe 3.19 Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát hệ phương trình trên Matlab, 62 hàm kích thích là mấ p mô đơn
ix 3.20 Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát hệ phương trình trên Matlab, 62 dạng hàm sin 3.21 Dịch huyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn 63 3.22 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô 63 3.23 Dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 64 3.24 Gia tốc dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 64 3.25 Chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn 65 3.26 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô 65 3.27 Dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 66 3.28 Gia tốc dịch chuyển góc của ôtô trong mặt phẳng dọc 66 4.1 Xe ôtô Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp 68 4.2 Vị trí đầu đo gia tốc theo nguyên lý ten zô trên tro ̣ng tâm của xe 69 4.3 Thiết bị đo và vị trí treo đầu đo gia tốc thẳng đứng của ghế lái 70 4.4 Thiết bị Spider8 70 4.5 Đầ u đo gia tố c theo nguyên lý ten zô. 71 4.6 Ma ̣ch đo của chuyể n đổi ten zô. 72 4.7 Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm 73 4.8 Tiến hành đo gia tốc dao động thẳ ngđứng của xe ô tô Hyundai 74 3,5 tấ n 4.9 Tiế n hành đo gia tố c thẳng đứng của ghế người lái 74 4.10 Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của xe ô tô Hyunđai 3,5 tấn 75 khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp ở tốc độ 30km/h 4.11 Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của ghế người lái ở tốc độ 76 30 km/h
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15 triệu m3 gỗ rừng trồng) [3], 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 nước ta ở nhiều nơi đã và đang được khai thác với số lượng lớn để làm nguyên liệu giấy, gỗ nguyên liệu dùng trong xây dựng và nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ. Vận chuyển gỗ là công đoạn cuối cùng 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 có độ mấp mô, độ dốc lớn. Những năm trước đây việc vận chuyển này chủ yếu dùng các phương tiện thô sơ, tự chế [7]. Hiện nay kinh tế của Việt Nam đang trên đà tăng trưởng, cùng với việc ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến vào thực tiễn sản xuất. Vì vậy, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói chung, các tỉnh có rừng khai thác 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, lắp ráp liên doanh với Hàn quốc, Trung quốc như hãng Hyundai, Thaco, Đông Phong, Trường Hải, Cửu Long, … đã và đang đáp ứng được nhu cầu vận chuyển gỗ của nước ta. Xe tải Hyundai 3,5 tấn sản xuất lắp ráp, đóng mới 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
2 máy, đơn vị sản xuất vừa và nhỏ. Đó là các lâm trường, công ty khai thác gỗ, hộ sản xuất kinh doanh rừng đã và đang sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ rừng trồng rất phổ biến, đem lại những hiệu quả bước đầu là rất tốt. Tuy nhiên khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp 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 phần của bộ phận treo của các xe tải cỡ nhỏ và cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam nói chung và xe tải Hyundai tải trọng 3,5 tấn nói riêng được đưa vào sử dụng vận chuyển gỗ 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 Hyundai 3,5 tấn vào việc vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu dao động của xe ôtô Hyundai tải trọng 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp” Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI * Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xây dựng mô hình dao động của ô tô tải HYUNDAI tải trọng 3,5 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp từ đó đánh giá ảnh hưởng của mấp mô mặt đường đến một số chỉ tiêu êm dịu chuyển động của ô tô. * 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 vận chuyển gỗ 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 vận chuyển gỗ. 1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong 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 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 điều kiện nhất định. Công nghệ thích hợp, hiệu quả là công nghệ phù hợp với các điều kiện kinh tế - xã hội phổ biến có tính địa phương 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. Một nghiên cứu mới đây cho thấy chi phí vận chuyển gỗ có thể lên tới trên 45% trong toàn bộ chi phí khai thác 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 [40]: 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 [40], từ những năm 80 trở về trước, Việc vận chuyển gỗ từ rừng đến nơi tiêu thụ chủ yếu bằng đường bộ nhờ sử
4 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 xu thế hiện nay ngày càng giảm. Ở Malaisia [42] trước đây người ta kết hợp máy kéo xích và máy kéo bánh hơi lâm nghiệp để vận chuyển gỗ nhưng qua sử dụng cho thấy; do di chuyển nhiều trong rừng nên trong bề mặt đất rừng bị phá hoại nghiêm trọng ảnh hưỏng xấu đến quá trình tái sinh rừng và làm cho quá trình xói mòn đất tăng lên. Hiện nay việc vận chuyển gỗ từ rừng về nhà máy chủ yếu bằng ôtô, khâu bốc dỡ gỗ về cơ bản đã được cơ giới hóa tối đa. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận chuyển gỗ 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. 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 1.1), tàu thuỷ, thuyền. Hình 1.1. Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng
5 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 1.2). Hình 1.2. Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trung bình Hình thức vận chuyển bằng đường ôtô có ưu điểm cơ bản là có thể áp dụng được trên các dạng địa hình với các phương thức khai thác khác nhau. Tuy nhiên, loại hình vận chuyển gỗ bằng đường ôtô có một số hạn chế nhất định: - Chi phí cho xây dựng hệ thống đường ôtô lâm nghiệp từ đường trục đến đường nhánh tương đối lớn. - Việc thiết kế và thi công đường ôtô không đúng sẽ ảnh hưởng xấu tới môi trường: rừng, đất rừng, động thực vật sống trong rừng, ảnh hưởng đến các dòng chảy trong khu vực, cộng đồng dân cư sống xung quanh. - Chi phí vận chuyển gỗ có thể lên tới trên 45% trong toàn bộ chi phí khai thác gỗ.
6 - Xe vận chuyển có tải trọng lớn tạo ra áp lực lớn giữa bánh xe và mặt đường làm cho nền đường và áo đường bị biến dạng nhanh giảm khả năng vận chuyển của đường. Vì vậy công tác chăm sóc và bảo quản đường phải được tiến hành thường xuyên. - Đối với các tuyến đường chất lượng thấp (đường trục phụ và nhánh) do không xây dựng áo đường, về mùa mưa mặt đường lầy lội, khó có thể thực hiện công tác vận chuyển. - Trong quá trình vận chuyển, khí thải và nhiên liệu thải ra từ các thiết bị bốc, dỡ, vận chuyển gây ô nhiễm không khí và nếu không quản lý tốt sẽ gây ra ô nhiễm nguồn nước, các dòng chảy... Yêu cầu kỹ thuật trong vận chuyển gỗ bằng đường ôtô - Các xe vận chuyển gỗ chỉ được chở đúng tải trọng đã được quy định đối với từng loại xe vừa đảm bảo an toàn cho xe vừa tránh cho mặt đường khỏi bị phá hoại do áp lực tác động từ bánh xe xuống mặt đường. - Chỉ nên sử dụng các loại xe có sức bám và vượt lớn trong các trường hợp cần thiết như khi đường quá xấu, quá lầy lội để hạn chế sự phá hoại mặt đường do bánh xe gây ra. - Các xe vận chuyển gỗ nên sử dụng là các loại xe chuyên dùng với các trang thiết bị chuyên dùng của nó. Các trang bị chuyên dùng phải đầy đủ và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật như cọc ke phải thẳng đứng, cáp buộc và xích phải chắc chắn đảm bảo an toàn cho xe và người trong quá trình chuyển động trên đường lâm nghiệp cũng như đường công cộng. - Trong trường hợp đường quá trơn và lầy lội, xe chở gỗ cần có các trang thiết bị trợ giúp như tời chống trượt, xích chống trượt.... - Gỗ xếp trên ôtô phải phân bố hợp lý về tải trọng, phải được giàng buộc cẩn thận tránh xô ngang và trượt về sau xe trong khi chuyển động.
7 - Các loại xe vận chuyển bốc, dỡ gỗ phải được kiểm tra thường xuyên trước khi sử dụng; được bảo dưỡng, sửa chữa theo định kỳ. - Khi sửa chữa, nhiên liệu và các chất thải ra phải thu gom vào những nơi quy định, không làm ảnh hưởng và gây ô nhiễm đối với nước mặt, sông suối, nước ngầm. - Tốc độ xe chạy trên đường không được vượt quá tốc độ quy định trong bảng dưới đây cho từng loại đường. Tốc độ xe chạy cho phép trên các loại đường. Cấp đường Chỉ tiêu kỹ thuật I II III IV Tốc độ thiết kế (km/h) - Vùng đồi 30 25 20 10 - Vùng núi 25 20 15 10 20 15 10 10 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 [8].
8 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 [14]. 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. 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. 1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo 1.2.1. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo trên thế giới Trong công trình [48], 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 [49], đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp máy cày, khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi, cả của hệ truyền lực và bánh xe. Công trình cho phép đánh giá một cách khái quát tác động của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy khi cày đất, tuy nhiên chưa có thực nghiệm để chứng minh các giả thiết đưa ra. Trong công trình của Wendebon [50], 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
9 chuyển động khác. Do vậy công trình này chưa đánh giá và thể hiện được đầy đủ các tính chất động lực học của máy cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung. Năm 1973 Barski I.B [1], nghiên cứu Động lực học máy kéo. Tác giả đã nghiên cứu 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 [46], nghiên cứu động lực học thẳng đứng của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ . Năm 1987 Zucov A.B [45], 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 ôtô 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 ôtô, 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 Trong sản suất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện dùng để vận xuất gỗ chủ yếu là các loại máy kéo chuyên dùng hoặc các loại máy kéo nông nghiệp có lắp đặt các thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ. Ở nước ta thường sử dụng các loại máy kéo được nhập từ nước ngoài để khai thác gỗ. 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