Nghiên Cứu Dao Động Của Rơmoóc Một Trục Chở Gỗ Khi Lắp Thêm Bộ Phận Đàn Hồi Có Giảm Chấn Giữa Khung Và Trục Bánh Xe

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ Ptnt

Tr­êng §¹i häc L©m nghiÖp

L­u V¨n H­ng

Nghiªn cøu dao ®éng cña r¬moãc mét trôc chë gç

khi l¾p thªm bé phËn ®µn håi cã gi¶m chÊn

gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe

LuËn v¨n th¹c sü khoa häc kü thuËt

Hµ Néi - 2008

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Bé n«ng nghiÖp vµ Ptnt

Tr­êng §¹i häc L©m nghiÖp

L­u V¨n H­ng

Nghiªn cøu dao ®éng cña r¬moãc mét trôc chë gç

khi l¾p thªm bé phËn ®µn håi cã gi¶m chÊn

gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe

Chuyªn ngµnh: Kü thuËt m¸y vµ thiÕt bÞ c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp

M· sè: 60 52 14

LuËn v¨n th¹c sü khoa häc kü thuËt

Ng­êi h­íng dÉn khoa häc

PGS.TS. NguyÔn NhËt Chiªu

Hµ néi - 2008

1

§Æt vÊn ®Ò

Mét trong nh÷ng nhiÖm vô vÒ kinh tÕ mµ ChiÕn l­îc ph¸t triÓn l©m

nghiÖp ViÖt Nam giai ®o¹n 2006  2020 ®Æt ra lµ: S¶n l­îng gç trong n­íc 20

- 24 triÖu m3

/n¨m (trong ®ã cã 10 triÖu m3 gç lín), ®¸p øng vÒ c¬ b¶n nhu cÇu

nguyªn liÖu cho c¸c ngµnh c«ng nghiÖp chÕ biÕn l©m s¶n, bét giÊy vµ xuÊt

khÈu. §¸p øng nhu cÇu cñi chñ yÕu dïng cho khu vùc n«ng th«n vµ duy tr× ë

møc 25 - 26 triÖu m3

/n¨m. §ång thêi xuÊt khÈu l©m s¶n ®¹t trªn 7,8 tû USD

(bao gåm 7 tû USD s¶n phÈm gç vµ 0,8 tû USD s¶n phÈm l©m s¶n ngoµi gç)

[1]. §Ó thùc hiÖn nhiÖm vô trªn viÖc c¬ giíi ho¸ l©m nghiÖp lµ hÕt søc cÇn

thiÕt vµ cÊp b¸ch.

Tuy nhiªn, c«ng nghÖ vµ thiÕt bÞ c¬ giíi ho¸ khai th¸c rõng tù nhiªn

®­îc ¸p dông tr­íc ®©y kh«ng cßn phï hîp víi viÖc khai th¸c gç rõng trång.

Mét sè thiÕt bÞ nhËp ngo¹i cã ®­îc ¸p dông ®Ó khai th¸c gç rõng trång, song

nh×n chung cßn rÊt h¹n chÕ v× ch­a phï hîp víi ®iÒu kiÖn tù nhiªn, kinh tÕ x·

héi n­íc ta.

ë c¸c n­íc ®ang ph¸t triÓn trªn thÕ giíi vµ trong khu vùc, cã ®iÒu kiÖn

gÇn gièng n­íc ta ®· chän vµ ¸p dông c«ng nghÖ thÝch hîp lµ c«ng nghÖ trung

b×nh víi viÖc ¸p dông m¸y kÐo b¸nh h¬i n«ng nghiÖp ®Ó khai th¸c rõng trång,

nhê ®ã mµ n©ng cao ®­îc tû lÖ c¬ giíi ho¸ khai th¸c rõng. Trong khi ®ã, n­íc

ta hiÖn nay còng ®· nhËp vµ b¾t ®Çu s¶n xuÊt mét sè lo¹i m¸y kÐo, trong ®ã

®¸ng chó ý lµ c¸c lo¹i m¸y kÐo cì võa vµ nhá, chóng ®ang ®­îc sö dông t­¬ng

®èi phæ biÕn trong n«ng nghiÖp vµ ë mét sè trang tr¹i.

Mét trong nh÷ng lo¹i m¸y kÐo ®ã lµ m¸y kÐo b¸nh h¬i Shibaura do

NhËt B¶n s¶n xuÊt. Qua kh¶o s¸t thùc tÕ cho thÊy: M¸y kÐo Shibaura cã ®éng

c¬ víi c«ng suÊt ®ñ lín, ngoµi viÖc phôc vô n«ng nghiÖp, khi ®­îc trang bÞ c¸c

thiÕt bÞ chuyªn dïng cã thÓ sö dông trong rÊt nhiÒu kh©u c«ng viÖc kh¸c nh￾vËn xuÊt, vËn chuyÓn gç rõng trång.[24]

Thêi gian qua, ®Ò tµi KC- 07- 26 ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o vµ thö

nghiÖm trong s¶n xuÊt liªn hîp m¸y (LHM) gåm m¸y kÐo Shibaura víi r¬

moãc mét trôc chuyªn dïng l¾p sau m¸y kÐo ®Ó vËn chuyÓn gç rõng trång.

2

§©y lµ mÉu m¸y míi lÇn ®Çu ®­îc chÕ t¹o vµ thö nghiÖm trong khai th¸c gç

rõng trång n­íc ta.

Liªn hîp m¸y kÐo Shibaura víi r¬ moãc mét trôc khi vËn chuyÓn gç,

lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ®­êng vËn xuÊt, vËn chuyÓn n¶y sinh hµng lo¹t vÊn

®Ò nh­ kh¶ n¨ng kÐo, b¸m, æn ®Þnh, ®Æc biÖt lµ nh÷ng vÊn ®Ò vÒ dao ®éng, t¶i

träng ®éng lùc häc cÇn ®­îc nghiªn cøu.

Bªn c¹nh ®ã r¬ moãc mét trôc do ®Ò tµi KC- 07-26 t¹o ra lµ lo¹i r¬

moãc cã phÇn khung vµ thïng moãc g¾n cøng víi trôc b¸nh xe nªn trong qu¸

tr×nh lµm viÖc trªn ®iÒu kiÖn ®­êng l©m nghiÖp sinh ra t¶i träng ®éng lùc häc

lªn c¸c côm chi tiÕt, ¶nh h­ëng xÊu ®Õn tÝnh ªm dÞu chuyÓn ®éng cña LHM.

§iÒu nµy cã thÓ kh¾c phôc ®­îc b»ng c¸ch nèi khung vµ thïng moãc víi trôc

b¸nh xe qua bé phËn treo ®µn håi cã gi¶m chÊn. §èi víi r¬ moãc mét trôc

nµy, nh÷ng vÊn ®Ò nªu trªn ch­a ®­îc nghiªn cøu. §Ó cã c¬ së hoµn thiÖn thªm vÒ mÆt kÕt cÊu theo h­íng nµy ph¶i nghiªn

cøu thªm vÒ dao ®éng cña r¬ moãc mét trôc nµy khi l¾p thªm bé phËn treo

®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe. Víi nh÷ng lý do trªn chóng t«i tiÕn hµnh ®Ò tµi: “Nghiªn cøu dao ®éng

cña r¬ moãc mét trôc chë gç khi l¾p thªm bé phËn ®µn håi cã gi¶m chÊn

gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe”. * ý nghÜa khoa häc cña ®Ò tµi:

X©y dùng m« h×nh dao ®éng cña r¬ moãc mét trôc chë gç khi l¾p thªm

bé phËn treo ®µn håi cã gi¶m chÊn gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe tõ ®ã ®¸nh gi¸

¶nh h­ëng cña bé phËn nèi ®µn håi cã gi¶m chÊn ®Õn tÝnh chuyÓn ®éng ªm

dÞu cña liªn hîp m¸y.

* ý nghÜa thùc tiÔn cña ®Ò tµi:

KÕt qu¶ nghiªn cøu lµ c¬ së cho viÖc hoµn thiÖn thªm vÒ mÆt kÕt cÊu

mÉu r¬ moãc mét trôc theo h­íng l¾p thªm bé phËn treo ®µn håi cã gi¶m chÊn

gi÷a khung vµ trôc b¸nh xe, ®ång thêi phôc vô cho viÖc chän chÕ ®é sö dông

hîp lý khi chë gç b»ng r¬ moãc mét trôc trªn ®iÒu kiÖn ®­êng l©m nghiÖp.

3

Ch­¬ng 1

Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu

1.1. C«ng nghÖ khai th¸c gç ë n­íc ta

ë n­íc ta, rõng tù nhiªn ngµy cµng bÞ c¹n kiÖt g©y ra nh÷ng hËu qu¶

xÊu tíi m«i tr­êng sinh th¸i, s¶n xuÊt vµ ®êi sèng con ng­êi. Tr­íc thùc tr¹ng

®ã, ®Ó b¶o vÖ diÖn tÝch rõng tù nhiªn cßn l¹i, ChÝnh phñ ®· quyÕt ®Þnh tõng

b­íc ®ãng cöa rõng tù nhiªn vµ chñ tr­¬ng t¨ng c­êng sö dông gç rõng trång

thay thÕ dÇn gç rõng tù nhiªn. M¸y mãc thiÕt bÞ khai th¸c gç lín rõng tù

nhiªn khi chuyÓn sang khai th¸c rõng trång kh«ng cßn phï hîp, sö dông kÐm

hiÖu qu¶ v× gç rõng trång cã kÝch th­íc nhá, cã nhiÒu n¬i rõng trång tËp trung

nh­ng nhiÒu n¬i l¹i ph©n t¸n tr÷ l­îng thÊp. §©y lµ mét trong nh÷ng nguyªn

nh©n chñ yÕu dÉn ®Õn c¸c ho¹t ®éng khai th¸c gç hiÖn nay ë c¸c tØnh phÝa B¾c

chñ yÕu vÉn b»ng lao ®éng thñ c«ng nÆng nhäc, n¨ng suÊt thÊp mÆc dï so víi

rõng tù nhiªn, rõng trång cã nhiÒu ®iÓm thuËn lîi h¬n ®Ó ¸p dông c¬ giíi ho¸.

Rõng trång ë miÒn B¾c n­íc ta cã ®Æc ®iÓm: thuÇn loµi, diÖn tÝch ph©n

t¸n, c¸ch ®­êng vËn chuyÓn kh«ng xa, Ýt d©y leo bôi rËm, ®é dèc kh«ng lín.

ChÝnh v× nh÷ng ®Æc ®iÓm trªn, viÖc lùa chän c«ng nghÖ, thiÕt bÞ khai th¸c gç

phï hîp cho viÖc c¬ giíi ho¸ c¸c kh©u s¶n xuÊt kinh doanh rõng ®¹t hiÖu qu¶

kinh tÕ, x· héi lµ ®iÒu v« cïng quan träng. Cã 3 lo¹i h×nh c«ng nghÖ khai th¸c

gç chñ yÕu [22] lµ: - C«ng nghÖ khai th¸c gç dµi: c©y gç sau khi chÆt h¹, c¾t cµnh, ngän

®­îc vËn xuÊt ra b·i I hoÆc b·i II. Sau ®ã c©y gç ®­îc c¾t khóc, ph©n lo¹i s¶n

phÈm vµ bèc lªn ph­¬ng tiÖn vËn chuyÓn. - C«ng nghÖ khai th¸c gç ng¾n: t¹i n¬i chÆt h¹ c©y gç ®­îc c¾t cµnh,

c¾t ngän, c¾t khóc theo quy c¸ch s¶n phÈm, sau ®ã c¸c khóc gç ®­îc vËn xuÊt

ra b·i gç vµ ®­a lªn c¸c ph­¬ng tiÖn vËn chuyÓn. - C«ng nghÖ khai th¸c gç nguyªn c©y: sau khi chÆt h¹, c©y gç ®­îc gi÷

nguyªn c¶ cµnh vµ t¸n l¸ råi kÐo ra ngoµi b·i gç. T¹i ®ã c©y gç ®­îc c¾t cµnh,

4

ngän vµ c¾t khóc theo quy c¸ch s¶n phÈm vµ ®­îc vËn chuyÓn ®Õn n¬i tiªu

thô. Cµnh vµ ngän sÏ ®­îc chÕ biÕn tËn dông.

HiÖn nay ë n­íc ta do kh¶ n¨ng vµ tr×nh ®é ¸p dông c¬ giíi ho¸ c¸c

kh©u s¶n xuÊt cßn thÊp nªn nhiÒu n¬i vÉn chØ ¸p dông lo¹i h×nh khai th¸c gç

ng¾n lµ chñ yÕu: ChÆt h¹ b»ng c«ng cô thñ c«ng hoÆc c­a x¨ng, kh©u vËn

xuÊt, bèc dì chñ yÕu b»ng thñ c«ng, kh©u vËn chuyÓn b»ng « t« hoÆc ®­êng

thuû. Kh©u vËn xuÊt gç lµ mét kh©u khã kh¨n, nÆng nhäc, phøc t¹p nhÊt trong

d©y chuyÒn khai th¸c gç, nã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn n¨ng suÊt lao ®éng vµ gi¸

thµnh s¶n phÈm.

1.2 T×nh h×nh nghiªn cøu vµ ¸p dông m¸y kÐo b¸nh h¬i vµo viÖc vËn xuÊt,

vËn chuyÓn gç

ë mét sè n­íc nh­ Trung Quèc, Thuþ §iÓn, Malaysia, Tanzania,

Zambabue ®· vµ ®ang sö dông m¸y kÐo n«ng nghiÖp cì nhá, kÐo r¬mooc ®Ó

vËn xuÊt vËn chuyÓn gç rõng trång. Do m¸y kÐo kh«ng cã thiÕt bÞ têi c¸p nªn

c¸c giai ®o¹n vËn xuÊt gç tõ n¬i chÆt h¹ ®Õn n¬i tËp trung gç ph¶i dïng lao

®éng thñ c«ng hay c¸c h×nh thøc vËn xuÊt gç kh¸c [31].

§èi víi n­íc ta, tõ nh÷ng n¨m 60 ®· nhËp vµ ®­a vµo sö dông mét sè

m¸y kÐo cña n­íc ngoµi phôc vô cho kh©u vËn xuÊt, vËn chuyÓn gç rõng tù

nhiªn nh­: TDT 40, TDT 55, TT 4. Tõ n¨m 1970, n­íc ta ®· nhËp vµ ®­a vµo

sö dông m¸y kÐo LKT 80, LKT 120. C¸c lo¹i m¸y nµy ®· phï hîp víi ®Æc

®iÓm khai th¸c rõng tù nhiªn víi quy m« s¶n xuÊt lóc bÊy giê.

C¸c lo¹i m¸y kÐo xÝch cã ­u ®iÓm næi bËt lµ cã kh¶ n¨ng v­ît tèt, vËn

xuÊt ®­îc gç cã khèi l­îng lín. Tuy nhiªn, nh­îc ®iÓm cña chóng lµ møc ®é

ph¸ ho¹i ®Êt, c©y con vµ tÇng thùc b× lín. Ng­îc l¹i, m¸y kÐo b¸nh h¬i cã tèc

®é cao, møc ®é ph¸ ho¹i c©y con, mÆt ®­êng Ýt h¬n so víi m¸y kÐo xÝch. V×

vËy, trong khai th¸c rõng m¸y kÐo b¸nh h¬i ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i

h¬n so víi m¸y kÐo b¸nh xÝch.

5

Theo chøc n¨ng c¸c m¸y kÐo ®­îc dïng trong khai th¸c rõng cã thÓ

®­îc ph©n thµnh 2 lo¹i: m¸y kÐo chuyªn dïng vµ m¸y kÐo n«ng nghiÖp ®­îc

c¶i tiÕn ®Ó vËn xuÊt gç. C¸c m¸y kÐo l©m nghiÖp chuyªn dïng th­êng cã c«ng

suÊt lín, tÝnh æn ®Þnh vµ kh¶ n¨ng kÐo b¸m cao. HiÖn nay, nhiÒu n­íc trªn thÕ

giíi cã ngµnh c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, s¶n xuÊt l©m nghiÖp víi quy m« lín ®·

chÕ t¹o vµ sö dông c¸c lo¹i m¸y kÐo l©m nghiÖp chuyªn dïng víi c«ng suÊt

lín.

ë TiÖp Kh¾c ®· nghiªn cøu lo¹i m¸y kÐo mang nh·n hiÖu LKT 80 ®­îc

trang bÞ têi thuû lùc (2,5 tÊn) ®Ó vËn xuÊt gç theo ph­¬ng ph¸p nöa lÕt.

ë PhÇn Lan, ng­êi ta ®· chÕ t¹o ra m¸y kÐo mang nh·n hiÖu Skidder

dïng ®Ó vËn xuÊt gç b»ng ph­¬ng ph¸p kÐo nöa lÕt hay c¸c lo¹i m¸y kÐo cña

h·ng Timberjack Norcar, Somet, Valmet.

ë Thuþ §iÓn ®· chÕ t¹o vµ ¸p dông réng r·i m¸y kÐo Volvo kÐo

r¬mooc mét trôc cã trang bÞ tay thuû lùc. Liªn hîp m¸y nµy cã kÕt cÊu hîp lý,

lµm viÖc linh ho¹t nhê bèn b¸nh xe cña r¬mooc ®­îc bè trÝ trªn 2 trôc cña ®ßn

c©n b»ng cã thÓ quay t­¬ng ®èi víi khung xe. Lo¹i m¸y nµy ®­îc sö dông

trong c«ng viÖc vËn xuÊt, vËn chuyÓn gç trªn cù ly ng¾n.

ë Canada, ng­êi ta ®· sö dông m¸y kÐo Timberjack 201 ®Ó vËn xuÊt gç

trªn ®Þa h×nh cã ®é dèc t­¬ng ®èi lín.

ë §øc ®· s¶n xuÊt vµ sö dông m¸y kÐo MG 25 c«ng suÊt 25 - 34 m·

lùc, vËn xuÊt gç ë n¬i cã ®é dèc tíi 40%.

ë nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi nh­ Thôy §iÓn, Nauy, Italia, Canada,

Australia, Newzealand còng ¸p dông réng r·i m¸y kÐo b¸nh h¬i vËn xuÊt gç

víi sè l­îng ngµy cµng t¨ng, nhÊt lµ trong c¸c trang tr¹i quy m« võa vµ nhá

[39].

Qua thùc tiÔn sö dông c¸c chuyªn gia ®· kh¼ng ®Þnh m¸y kÐo b¸nh h¬i

vËn xuÊt gç sÏ c¬ ®éng, cho n¨ng suÊt cao vµ më ra triÓn väng cã thÓ vËn

6

chuyÓn th¼ng gç tõ n¬i chÆt h¹ ra b·i gç hay xuèng ®­êng vËn chuyÓn, gi¶m

bít ®­îc kh©u lao ®éng trung gian trong vËn xuÊt vËn chuyÓn gç[30]. Do ®Æc ®iÓm s¶n xuÊt cña ngµnh n«ng nghiÖp mang tÝnh thêi vô, nªn

thêi gian r¶nh rçi cña m¸y kÐo trong n¨m rÊt nhiÒu. V× thÕ, ®Ó n©ng cao hiÖu

qu¶ vèn ®Çu t­, n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông, ph¸t huy kh¶ n¨ng tËn dông toµn

bé thêi gian vµ c«ng suÊt cña m¸y trong ngµnh s¶n xuÊt n«ng nghiÖp, tæ chøc

FAO ®· thùc hiÖn hµng lo¹t c¸c nghiªn cøu chuyªn ®Ò ë c¸c vïng kh¸c nhau

trªn thÕ giíi vÒ lÜnh vùc sö dông m¸y kÐo n«ng nghiÖp b¸nh h¬i trong khai

th¸c rõng trång vµ ®· kh¼ng ®Þnh m¸y kÐo n«ng nghiÖp cã thÓ lµm viÖc tèt

trªn ®Þa h×nh rõng trång cã ®é dèc kh«ng lín, nÕu ®­îc trang bÞ thªm thiÕt bÞ

têi c¸p, r¬mooc th× rÊt phï hîp vµ ®em l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao [31]. ë n­íc ta tõ n¨m 1963, tËp thÓ c¸n bé phßng C¬ giíi l©m tr­êng B¾c

Yªn vµ ViÖn C«ng nghiÖp rõng ®· nghiªn cøu chÕ t¹o thµnh c«ng têi hai trèng

l¾p trªn m¸y kÐo Krabat ®Ó vËn xuÊt gç [10].

N¨m 1972, tiÕn sÜ NguyÔn KÝnh Th¶o vµ tËp thÓ c¸n bé gi¶ng d¹y Khoa

C«ng nghiÖp rõng tr­êng §¹i häc L©m nghiÖp ®· nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o

thµnh c«ng m¸y kÐo khung gËp L35 víi thiÕt bÞ têi c¸p ®Ó vËn xuÊt gç [10].

N¨m 1985, TiÕn sÜ NguyÔn KÝnh Th¶o vµ ®ång nghiÖp ViÖn Khoa häc

l©m nghiÖp ®· nghiªn cøu chÕ t¹o têi mét trèng dÉn ®éng tõ trôc thu c«ng suÊt

vµ R¬mooc mét trôc l¾p sau m¸y kÐo Zeto ®Ó tù bèc vµ vËn xuÊt gç [10].

N¨m 1994, PGS. TS. NguyÔn NhËt Chiªu cïng mét sè c¸n bé gi¶ng d¹y

Tr­êng §¹i häc L©m nghiÖp ®· nghiªn cøu thµnh c«ng ®Ò môc thuéc ®Ò tµi

cÊp Nhµ n­íc KN-03-04, ®· thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ kh¶o nghiÖm s¶n xuÊt thiÕt bÞ

vËn xuÊt, bèc dì vËn chuyÓn ®Ó khai th¸c vïng nguyªn liÖu giÊy, vïng gç nhá

rõng trång kiÓu r¬ moãc mét trôc l¾p sau m¸y kÐo MTZ-50 cã thiÕt bÞ têi c¸p

vµ c¬ cÊu n©ng gç thuû lùc ®Ó võa gom gç tõ xa, võa tù bèc cho r¬ moãc [7].

N¨m 1997, nhãm c¸n bé gi¶ng d¹y Bé m«n M¸y l©m nghiÖp, Tr­êng

§¹i häc L©m nghiÖp ®· thiÕt kÕ, chÕ t¹o thiÕt bÞ chuyªn dïng: Têi c¬ khÝ 1