Thiết Kế Cần Trục Di Động Để Bốc Dỡ Gỗ Tại Trung Tâm Nghiên Cứu Thực Nghiệm Và Chuyển Giao Công Nghệ Công Nghiệp Rừng

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt nam là một đất nước có nguồn tài nguyên rừng phong phú và đa dạng,

với nhiều loài lâm sản có giá trị cao.Rừng có tác dụng bảo vệ môi trường và

cung cấp nhiều loại gỗ quý. Do đó rừng đóng vai trò quan trọng trong cuộc

sống con người, nó đóng góp không nhỏ cho nền kinh tế quốc dân.

Qua mấy chục năm do tác hại của chiến tranh, cùng với nạn du canh du cư

đốt rừng làm lương rẫy, khai thác rừng bừa bãi làm cho nguồn tài nguyên rừng

tự nhiên ngày bị cạn kiệt. vì vậy rừng trồng là nguồn nguyên liệu chủ yếu của

ngành công nghiệp khai thác và chế biến lâm sản ở nước ta hiện nay.

Trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp

rừng trường Đại học Lâm Nghiệp là trung tâm nghiên cứu, thực tập thực hành

cho sinh viên, còn là doanh nghiệp trực tiếp sản xuất chế biến gỗ với sản phẩm

chủ yếu là gỗ xẻ, gỗ dán, ván ghép thanh. Hiện nay, tại trung tâm việc bốc dỡ

chủ yếu bằng tay, nên công việc rất nặng nhọc, nguy hiểm với người lao động,

năng suất thấp, giá thành cao. Do đó việc đưa cơ giới hoá vào khâu bốc dỡ gỗ

và các hàng hóa khác tại trung tâm ngày càng trở lên cấp thiết.

Nếu dùng các trang bị bốc dỡ như ô tô cần trục, cần cẩu thủy lực thì vốn

đầu tư lớn, lại không sử dụng hết khả năng làm việc của nó. Do đó việc cơ giới

hoá khâu bốc dỡ , vận chuyển gỗ tại trung tâm là cần thiết. Xuất phát từ những

yêu cầu trên, được sự nhất trí của nhà trường, của bộ môn cơ sở kỹ thuật và cô

giáo hướng dẫn Th.S Lê Thị Kiểm tôi thực hiện đề tài:

“ Thiết kế cần trục di động để bốc, dỡ gỗ tại trung tâm nghiên cứu, thực

nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng “.

2

Chƣơng 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về tình hình bốc dỡ gỗ hiện nay

1.1.1. Sơ lƣợc lịch sử phát triển máy trục vận chuyển

Lịch sử phát triển máy trục gắn liền với lịch sử phát triển xã hội và gắn liền

với quá trình phát triển khoa học kỹ thuật của loài người.

Thời kỳ cổ đại Trung Hoa, Người Trung Hoa đã biết sử dụng các loại vật

liệu đơn giản có sẵn trong tự nhiên như: Gỗ cành cây, tre, dây leo, ống

bương…để làm ra cần vợt và tời thô sơ lấy nước ở các giếng sâu. Đây là các

dạng sơ khai của máy trục, về nguyên lý kết cấu và nguyên lý làm việc của

chúng, ta thấy không khác gì mấy so với cơ cấu nâng hạ hàng và nâng hạ cần

của các máy trục hiện đại hiện nay.

Trong thời cổ Ai Cập, Công trình nổi bật thời đó là công trình xây dựng

quần thể Kim Tự Tháp. Để đưa các phiến đá nặng hàng chục tấn lên cao người

ta dự đoán lúc đó chỉ có thể dùng hình thức chủ yếu là áp dụng nguyên tắc đòn

bẩy, con lăn, mặt nghiêng và dây kéo.

Thời trung cổ, Con người đã chế tạo ra được các loại tời quay tay đặt ở các

bến cảng dùng vào việc xếp dỡ hàng hóa phục vụ buôn bán giao lưu giữa các

nước.

Tại Việt Nam, Người Việt từ xa xưa cũng đã sử dụng những thiết bị thô sơ

căn bản dựa trên nguyên tắc đòn bẩy, con lăn và mặt phẳng nghiêng để xây

dựng những thành quách lâu đài: Thành nhà Hồ,Thành Huế….

Từ 1763 đến nay, từ khi phát minh ra động cơ hơi nước, động cơ đốt trong

và sau đó là động cơ điện đã thúc đẩy mạnh mẽ ngành máy trục phát triển; nhất

là từ thế kỷ 19 trở lại đây. Chiếc cần trục không tự hành đầu tiên có nguồn

động lực là máy hơi nước được chế tạo vào năm 1827 và vào năm 1846 chiếc

cần trục có hệ thống truyền động thủy lực đầu tiên ra đời. Sau đó là các cần trục

di chuyển trên đường ray, cần trục nổi, các loại cần trục có bộ di chuyển bánh

xích hay bánh lốp với nguồn động lực là động cơ đốt trong hoặc động cơ điện

3

nối tiếp nhau ra đời.

Các loại cần trục này ngày càng được hoàn thiện về kết cấu, tinh sảo về truyền

động và hiện đại, tiện nghi về điều khiển, dải sức nâng rất rộng từ 0,5 tấn đến

hàng ngàn tấn.

1.1.2. Tình hình vận chuyển gỗ hiện nay

a. Trên thế giới:

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật cùng với những thành tựu

của nó được áp dụng vào sản xuất đã không ngừng nâng cao năng suất lao động

và tạo ra sự biến đổi trong sản xuất lâm nghiệp trên thế giới. Tại một số nước

có ngành lâm nghiệp phát triển, việc cơ giới hoá các khâu khai thác, bốc dỡ và

vận chuyển lâm sản được áp dụng triệt để. Đặc biệt là áp dụng máy móc vào

sản xuất thay thế sức người và súc vật là biện pháp cơ bản để nâng cao năng

suất lao động trên phạm vi rộng. Với những trang thiết bị hiện đại, cơ động,

năng suất cao: Cần trục bánh xích, Ô tô cần trục, Cần trục cầu, Cần trục tháp….

b. Tại Việt Nam:

Ngày nay, nước ta đã và đang tiến hành công nghiệp hoá và hiện đại hoá

đất nước, bước đầu đã đem lại những kết quả khả quan. Số lượng máy móc

được áp dụng vào sản xuất Nông Lâm nghiệp tăng lên. Theo thống kê năm

1999, cả nước có 146000 máy kéo các loại, tổng động lực trang bị 13,6 triệu

mã lực và gần 1,9 tỉ (Kw.h) điện dùng vào sản xuất Nông Lâm nghiệp và Chế

biến Thuỷ sản.

Chỉ tính riêng cho trên 400 lâm trường quốc doanh đã trang bị trên 700.000

mã lực bao gồm: ôtô, máy kéo, tàu thuyền, máy bơm nước, máy phun thuốc trừ

sâu. Để phục vụ các khâu sản xuất giống cây con, trồng rừng, chăm sóc, khai

thác, vận chuyển, bốc dỡ. Tỷ lệ cơ giới hoá khai thác và vận chuyển 60



70%.

Tuy đạt được như vậy nhưng so với các nước phát triển như: Hàn quốc, Nhật

bản…chúng ta lạc hậu hơn họ ít nhất 20



30 năm. Để rút ngắn khoảng cách này

nhà nước cần có chính sách đầu tư hỗ trợ và tăng cường trang bị kỹ thuật mới

vào sản xuất, nâng cao trình độ cơ giới hoá, nhất là trong sản xuất lâm nghiệp.

4

Tại kỳ họp thứ 2 quốc hội khoá IX đã thông qua nghị quyết về trồng mới 5

triệu ha rừng giai đoạn (1998 ÷ 2001). Do đó trong những năm tới nhu cầu về

máy móc, trang bị cơ điện lâm nghiệp sẽ lớn để phục vụ cho các khâu sản xuất

cây giống, trồng chăm sóc rừng, khai thác, vận chuyển, bốc dỡ…Dự báo nhu

cầu cơ điện lâm nghiệp năm 2010 là 892500 mã lực và năm 2020 là 2,2 triệu

mã lực.

Trong thời gian qua Viện Cơ Điện đã thực hiện 80 đề tài nghiên cứu khoa

học để áp dụng tiến bộ khoa học vào sản xuất Nông Lâm nghiệp; Trong đó có

24 đề tài thuộc về công trình cấp nhà nước. Ngoài ra còn kết hợp với các địa

phương thực hiện hàng trăm đề tài nghiên cứu cải tiến máy, thiết bị đưa vào sản

xuất cho phù hợp với đặc điểm Lâm nghiệp ở nước ta, thì có tới 70% đề tài

nghiên cứu của viện được ứng dụng vào thực tế sản xuất. Như máy Tẽ ngô,

máy Gặt, Thiết bị sơ chế bảo quản…

Riêng Bộ Môn Máy trường Đại học Lâm nghiệp cũng có nhiều đề tài nghiên

cứu về cải tiến máy móc và thiết bị trong khai thác vận chuyển và bốc dỡ gỗ.

Điển hình là chuyên đề nghiên cứu khoa học mang tên: “ Thiết kế chế tạo và

khảo nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên

liệu, vùng gỗ nhỏ rừng trồng “ do PGS-TS Nguyễn Nhật Chiêu và các cộng

tác viên: TS.Nguyễn Văn Bỉ; ThS.Nguyễn Văn An…thực hiện. Ngoài ra, còn

có hàng trăm đề tài nghiên cứu cải tiến của sinh viên các khoá đã tốt nghiệp:….

Tuy nhiên các đề tài còn một số hạn chế: thiết bị chưa gọn nhẹ, cồng kềnh hoặc

chưa phù hợp với điều kiện nơi sử dụng.

1.2. Các phƣơng pháp và thiết bị bốc dỡ

1.2.1. Các phƣơng pháp bốc dỡ

Bốc dỡ gỗ, hàng hoá lên xuống các xe vận chuyển là công việc nặng nhọc,

nguy hiểm. Để đạt hiệu quả sản xuất kinh doanh, thì tuỳ theo quy mô sản xuất,

mức độ cơ giới hoá của lâm trường, công ty khai thác, xí nghiệp chế biến mà

lựa chọn phương pháp bốc dỡ gỗ thích hợp. Thông thường với quy mô sản xuất

5

nhỏ, vốn đầu tư ít thì áp dụng phương pháp thủ công là khênh vác, xe bắn, bốc

bằng hầm, phổ biến nhất là dùng máy kéo vận xuất để bốc lên xe vận chuyển.

Đối với đơn vị có quy mô sản xuất lớn, với khối lượng hàng hoá bốc dỡ

lớn thì sử dụng các ôtô cần trục với thiết bị tời cáp và cần bốc thuỷ lực để bốc

dỡ gỗ vì nó có ưu điểm là khả năng cơ động cao, năng suất cao, giá thành hạ lại

an toàn lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao, nhưng đòi hỏi vốn đầu tư lớn.

Ngoài ra còn sử dụng các thiết bị máy móc bốc dỡ hiện đại như cẩu trục, máy

truyền xích, thiết bị tời cáp, xe reo, ôtô tự vận chuyển bốc dỡ Volvo của thuỵ

điển…với quy mô sản xuất vừa và nhỏ, tùy theo điều kiện mà người ta dùng

các thiết bị nhỏ gọn như: Xe cỡ nhỏ, cần trục…

1.2.2. Máy móc thiết bị dùng trong bốc dỡ gỗ

Hiện nay có nhiều loại cần trục cáp: Cần trục cáp cố định, cần trục cáp bánh

xích, cần trục cầu, cần trục tháp…Tuỳ theo công dụng và điều kiện địa

hình…mà người ta áp dụng các loại cần trục bốc dỡ gỗ khác nhau.

a. Cần trục cáp:

Cần trục cáp là loại máy móc thiết bị được sử dụng rộng rãi ở trên các bãi gỗ

và kho gỗ để bốc dỡ, xếp đống và vớt gỗ từ dưới sông lên bờ hoặc đưa gỗ từ bờ

xuống sông, lên xà lan, tàu vận chuyển. Sơ đồ như hình 1.

1

8

3

2

6

7

5

4

Hình – 1:

Cần trục cáp cố định có hai trụ đỡ bằng gỗ với động lực là tời hai trống

1 – Trụ đỡ. 5 – Trống tời.

2 – Cáp mang. 6 – Cáp kéo.

3 – Xe reo. 7 – Ròng rọc chuyển hướng.

4 – Cáp di chuyển xe reo. 8 – Dây chằng.

6

b. Cần trục bánh xích:

Cần trục bánh xích là loại thiết bị

được dùng rộng rãi trên các kho gỗ,

có khả năng bốc hàng với khối lượng

lớn 10



100 KN và làm việc được ở

điều kiện địa hình dốc (22



25



), khi

di chuyển không đòi hỏi đường

chuyên dùng. Sơ đồ như hình 2. Hình – 2:Cần trục bánh xích

c. Ôtô cần trục:

Ôtô cần trục được sử dụng rộng rãi

trong nền kinh tế quốc dân nói chung

và ngành công nghiệp khai thác nói

riêng: Có tính cơ động cao, làm được

nhiều công việc khác nhau, khối

lượng hàng bốc lớn, đòi hỏi vốn đầu

tư lớn, độ ổn định kém.

Sơ đồ như hình 3. Hình – 3:Ô tô cần trục

d. Cần trục cầu:

Cần trục cầu là loại thiết bị hiện đại dùng trong các cảng, kho gỗ II và các

nhà máy. Sử dụng để bốc, dỡ xếp đống các loại hàng nói chung và gỗ trên

các kho gỗ. Sơ đồ như hình 4.

Hình – 4:Cần trục cầu

7

e. Cần trục tháp:

Cần trục tháp được sử dụng

rộng rãi trên các cảng, kho gỗ để

bốc dỡ xếp đống hàng hóa, lâm

sản. Khối lượng hàng hóa bốc lớn,

phạm vi bốc gỗ rộng, không cơ

động, kết cấu phức tạp, vốn đầu tư

lớn. Sơ đồ như hình 5. Hình – 5: Cần trục tháp

f. Cần trục công sôn:

Là thiết bị để vớt gỗ từ sông lên

bờ, dỡ gỗ từ các xe vận chuyển và

xếp đống, có khả năng bốc hàng

có tải trọng 75



125 KN, xếp

đống gỗ có chiều cao 5



10 m.

Sơ đồ như hình 6.

Hình – 6: Cần trục công sôn

g. Tời bốc gỗ:

Là loại thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành Lâm nghiệp để vận

xuất, dỡ gỗ, kéo gỗ từ dưới sông lên, kéo gỗ lên các xe vận chuyển .

Cấu tạo đơn giản, giá đầu tư ít, lắp đặt dễ dàng, cơ động, phù hợp với quy

mô sản xuất lâm nghiệp ở nước ta.

Hình – 7: Tời 1 trống

Ngoài các loại trên còn có các loại ôtô tự bốc dỡ vận chuyển có trang thiết

bị tay bốc thủy lực, loại này cơ động, có khả năng bốc nhiều loại hàng hóa.

Nhưng chăm sóc, chế tạo phức tạp, giá đầu tư lớn.