Nghiên Cứu Dao Động Của Liên Hợp Máy Kéo Mtz 82 Với Thiết Bị Chuyên Dùng Khi Vận Xuất Gỗ Bằng Phương Pháp Kéo Nửa Lết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

------------------------

NGUYỄN HẢI QUÂN

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO MTZ - 82

VỚI THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG KHI VẬN XUẤT GỖ

BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÉO NỬA LẾT

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

---------------------------

NGUYỄN HẢI QUÂN

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO MTZ - 82

VỚI THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG KHI VẬN XUẤT GỖ

BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÉO NỬA LẾT

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, 2010

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vận xuất gỗ là một trong những khâu quan trọng trong công nghệ khai

thác rừng. Việc áp dụng thiết bị cơ giới hóa vào công đoạn vận xuất gỗ từ nơi

chặt hạ đến nơi tập kết, bến bãi nhằm tăng năng suất khai thác và cải thiện sức

lao động nặng nhọc cho người lao động là việc làm hết sức cần thiết và hữu ích.

Ở các nước đang phát triển trên thể giới và khu vực có điều kiện gần

giống nước ta đã chọn và áp dụng công nghệ thích hợp với việc áp dụng máy

kéo bánh hơi nông nghiệp để khai thác rừng, nhờ đó mà nâng cao được tỷ lệ

cơ giới hóa vào khai thác rừng. Trong khi đó ở nước ta từ trước cho đến nay

cũng đã nhập và bắt đầu sản xuất nhiều loại máy kéo vừa và nhỏ. Đáng chú ý

trong thập niên từ năm 1960 – 1990 nước ta được Liên Xô trước đây viện trợ

và cung cấp cho một số loại máy kéo nông nghiệp trong đó có máy kéo bánh

hơi MTZ – 82. Chúng được sử dụng tương đối phổ biến ở một số nông, lâm

trường và trang trại phục vụ cho các công việc làm đất canh tác, vận chuyển

nông, lâm sản. Qua khảo sát thực tế cho thấy máy kéo MTZ – 82 có động cơ

và công suất đủ lớn, ngoài việc phục vụ cho nông nghiệp khi được trang bị

các thiết bị chuyên dùng có thể sử dụng trong rất nhiều khâu công việc khác

như vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng…

Trong khi thực hiện đề tài nhánh cấp nhà nước KN 03-04 PGS TS

Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số cán bộ giảng dạy Trường Đại học Lâm

nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thành công

thiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyển 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 thủy lực

để vừa gom gỗ từ xa, vừa tự bốc gỗ cho rơ moóc. Thiết bị có thể áp dụng cho

nhiều loại máy kéo tương tự trong đó có máy kéo MTZ-82. Sau khi đề tài KN

03-04 được nghiệm thu, dự án sản xuất thử đã tạo ra thiết bị vận xuất, bốc dỡ

vận chuyển lắp sau máy kéo MTZ-82 để khai thác gỗ rừng trồng vùng Đông

bắc Việt Nam

2

Việc sử dụng máy kéo bánh hơi MTZ - 82 với thiết bị chuyên dùng tời

cáp vào công đoạn vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo nửa lết là vận dụng

một cách sáng tạo trong việc sử dụng máy kéo nông nghiệp vào công nghệ

khai thác rừng có ý nghĩa lớn trong việc nâng cao tỷ lệ cơ giới hoá, cải thiện

sức lao động và nâng cao năng suất khai thác rừng. Tuy nhiên trong quá trình

làm việc do địa hình không bằng phẳng, liên hợp máy thường di chuyển trên

mặt đất rừng chịu nhiều tác động của mặt đường lồi, lõm gây ra những dao

động ảnh hưởng lớn đến tính cơ động và ồn định của máy kéo, đến tải trọng

và khả năng kéo, bám đặc biệt ảnh hưởng đến sức khoẻ của người lái. Những

vấn đề nêu trên chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ.

Để có sơ sở hoàn thiện thêm về mặt kết cấu và chọn chế độ sử dụng hợp

lý cần phải nghiên cứu thêm về dao động khi liên hợp máy làm việc trên

đường vận xuất gỗ.

Với những lý do trên, tôi tiến hành đề tài: "Nghiên cứu dao động của

liên hợp máy kéo MTZ – 82 với thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ bằng

phương pháp kéo nửa lết".

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Xây dựng được mô hình dao động, lập và giải hệ phương trình vi phân

của liên hợp máy kéo MTZ - 82 với thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ bằng

phương pháp kéo nửa lết.

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở hoàn thiện kết cấu và chọn chế

độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy kéo MTZ-82 với thiết bị chuyên dùng để

vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết.

3

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1. 1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng

1.1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ rừng trồng trên thế

giới

Trong tất cả các khâu trong quá trình khai thác gỗ, khâu vận xuất giữ

một vai trò hết sức quan trọng, ảnh hưởng lớn tới năng suất, giá thành và chi

phí trong khai thác. Chính do sự quan trọng như vậy mà lâu nay các nước trên

thế giới đã không ngừng cải tiến công nghệ và thiết bị phục vụ cho khâu công

việc này.

Hiện nay trên thế giới thường áp dụng các hình thức công nghệ và thiết

bị vận xuất gỗ [10] sau đây: Vận xuất gỗ bằng thủ công; vận xuất gỗ bằng súc

vật; vận xuất gỗ bằng máng lao; vận xuất gỗ bằng tời vận xuất gỗ bằng đường

cáp trên không; vận xuất gỗ bằng máy kéo; vận xuất gỗ bằng kinh khí cầu

hoặc máy bay trực thăng

Tuỳ theo điều kiện và hoàn cảnh của mỗi nước, mỗi khu vực mà áp dụng

các loại hình công nghệ, thiết bị nào cho phù hợp. Việc lựa chọn được công

nghệ thích hợp trong vận xuất gỗ nói riêng và trong khai thác rừng nói chung

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 phụ tùng máy móc thay thế, điều kiện rừng, điều kiện kinh tế xã hội và vấn

đề bảo vệ môi trường vùng khai thác.

Ở các nước công nghiệp phát triển, các tập đoàn kinh tế mạnh thường áp

dụng công nghệ và thiết bị tiên tiến vào các khâu vận xuất, vận chuyển gỗ

hoặc sử dụng các thiết bị liên hợp để hoàn thành các khâu từ chặt hạ, vận

xuất, bốc dỡ đến vận chuyển gỗ về nơi tiêu thụ . Điển hình như ở Phần Lan,

Thụy Điển và các nước Bắc âu từ những năm 1980 trở về trước, các loại hình

4

công nghệ trên đều được áp dụng trong khâu vận xuất gỗ rừng trồng. Nhưng

hiện nay nhờ những tiến bộ trong ngành chế tạo máy lâm nghiệp và đặc biệt

là hệ thống đường vận chuyển dày đặc với chất lượng tốt đã đến tận các khu

rừng xa xôi.

Hình 1.1: Vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo nửa lết ở Phần Lan

Công nghệ vận xuất gỗ phổ biến như sau: việc hạ cây, cắt cành cắt khúc

được thực hiện tại nơi khai thác nhờ sử dụng cưa xích hoặc máy liên hợp. Sau

đó gỗ được vận xuất đến các bãi tập kết ven đường nhờ máy kéo bánh hơi

chuyên dùng. Những loại máy này làm việc tin cậy cho năng suất cao nhưng

thường rất đắt tiền, chúng chỉ tỏ ra phù hợp với quy mô sản xuất lớn, trình độ

cơ giới hoá cao, địa hình bằng phẳng, cơ sở hạ tầng và dịch vụ kỹ thuật tốt.

Ở Nga và các nước SNG tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên và phương

thức khai thác, người ta chủ yếu áp dụng phương thức vận xuất gỗ bằng máy

liên hợp bánh xích chặt hạ, vận xuất .

Đối với các nước đang phát triển thường sử dụng công nghệ cổ điển

hoặc công nghệ, thiết bị trung bình để khai thác gỗ.

Trong các hình thức đã nêu, hình thức vận xuất bằng máy kéo là phổ biến

5

hơn cả. Máy kéo dùng trong vận xuất gỗ lại chia ra làm hai loại: Máy kéo bánh

xích và Máy kéo bánh hơi. Trong máy kéo bánh hơi lại chia ra làm hai loại :

Máy kéo bánh hơi chuyên dùng và máy kéo bánh hơi nông nghiệp có lắp các

thiết bị chuyên dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ.

Từ những năm 1950 và sau hội nghị quốc tế họp ở Giơnevơ năm 1963 về

qui hoạch các dường vận chuyển, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng máy

kéo bánh hơi vào vận xuất gỗ rừng tự nhiên và rừng trồng. Điển hình là các

nước ở Bắc âu, Cộng hoà liên bang Đức, Canađa, Mỹ, Tiệp khắc( cũ) vv…đã

dùng máy kéo khung gập với tay bốc thuỷ lực và bộ phận chở gỗ chuyên dùng

để vận xuất gỗ. Các hãng sản xuất máy kéo Valmet, TimberJack (Phần lan)

Volvo (Thuỵ điển), JohnDeer (Mỹ), LKT (Tiệp khắc cũ) vv… đã sản xuất ra

nhiều loại máy kéo chuyên dùng cho lâm nghiệp và đã được bán rộng rãi trên

thị trường thể giới [31] [32] . Những loại máy kéo của các hãng kể trên có

kết cấu gọn, làm việc linh hoạt cho năng xuất cao, nhẹ nhàng trong thao tác,

dễ điều khiển. Nhìn chung các loại máy kéo của các hãng trên thường đắt tiền,

phù hợp với quy mô sản xuất lớn, trình độ cơ giới hoá cao, cơ sở hạ tầng và

dịch vụ kỹ thuật tốt. Ngoài những máy kéo chuyên dùng có công suất lớn xu

hướng hiện nay các nước sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất, vận

chuyển gỗ. Các loại máy kéo nông nghiệp được sử dụng thường có công suất

trên 35 kw [10], có trục thu công suất với số vòng quay trên 500 vòng/ phút,

trên cơ sở đó lắp đặt các thiết bị chuyên dùng, các cơ cấu phụ trợ để vận xuất

gỗ. Một số nước Phần Lan, Thuỵ Điển, Trung Quốc, Malaixia vv… đã sử

dụng máy kéo công suất nhỏ kéo thêm rơ moóc để vận chuyển gỗ rừng trồng

[30]. Do không có các thiết bị tời cáp nên các khâu công việc lấy gỗ từ nơi

chặt hạ ra tới máy đều phải sử dụng lao động thủ công hoặc các phương tiện

vận xuất khác.

1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận xuất gỗ ở Việt Nam

Những năm trước đây ở nước ta chủ yếu khai thác rừng tự nhiên và

6

khai thác rừng trồng ở một số vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ. Gỗ

rừng tự nhiên to, dài thường mọc trên các địa hình phức tạp, đòi hỏi phải

có những thiết bị công xuất lớn mới có thể lấy gỗ ra được. Chúng ta đã

nhập một số loại thiết bị máy móc của nước ngoài, những loại máy móc

thiết bị được nhập thường đắt tiền, yêu cầu sử dụng lại hết sức chặt chẽ,

vì vậy việc áp dụng các máy móc công nghệ và thiết bị của nước ngoài

vào khai thác rừng tự nhiên ở Việt Nam là rất hạn chế. Trong quá trình

khai thác gỗ ở nước ta, chúng ta đã thực hiện và áp dụng các hình thức

vận xuất gỗ sau đây: Vận xuất gỗ bằng thủ công; Vận xuất gỗ bằng súc

vật; Vận xuất gỗ bằng máng lao; Vận xuất gỗ bằng tời; Vận xuất gỗ bằng

máy kéo; Vận xuất gỗ bằng đường cáp trên không.

Trong số những công nghệ nêu trên, hình thức vận xuất gỗ bằng máy

kéo là phổ biến hơn cả. Từ những năm 1960 ở cả hai miền nam, bắc

chúng ta đã nhập một số loại máy kéo bánh xích của Liên Xô cũ như

TDT55, TT-4, ĐT-75, máy kéo bánh hơi LKT -80, LKT -120 của Tiệp

Khắc chủ yếu để phục vụ cho khai thác rừng tự nhiên. Ưu điểm của máy

kéo bánh xích do Liên Xô chế tạo có công suất lớn, khả năng vượt dốc

tốt, vận xuất được khối lượng gỗ lớn. Nhược điểm là chi phí nhiên liệu

khá cao, mức độ phá hoại đường và cây con lớn. Các loại máy kéo LKT

của Tiệp Khắc sản xuất là loại máy kéo bánh hơi khung gập có khả năng

vận xuất được khối lượng gỗ lớn, bán kính quay vòng nhỏ nên di chuyển

đi lại được trong rừng dễ dàng. Loại xe Reo-7 của Mỹ được trang bị

thêm tời cáp và dàn khung trên xe nên có thể gom gỗ từ xa tới, tự bốc,

vận chuyển và dỡ gỗ được. Đối với loại này rất phù hợp với điều kiện

khai thác gỗ ở địa hình tương đối bằng phẳng. Các loại máy kéo bánh

hơi Volvo của Thụy Điển được nhập vào nước ta từ những năm 1970 để

phục vụ cho khai thác gỗ rừng trồng ở vùng nguyên liệu giấy Bãi Bằng.

Các loại máy kéo này đã phát huy tác dụng tốt ở vùng công nghiệp giấy