LUẬN văn THẠC sĩ HAY nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên máy kéo nông nghiệp john deere 5310 khi sử dụng trong điều kiện lâm nghiệp​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÊ XUÂN LƯU

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI
TRÊN MÁY KÉO NÔNG NGHIỆP JOHN DEERE-5310
KHI SỬ DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN LÂM NGHIỆP
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hố Nơng Lâm nghiệp
Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Nguyễn Văn Bỉ

Hà Nội, 2010

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÊ XUÂN LƯU

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI
TRÊN MÁY KÉO NÔNG NGHIỆP JOHN DEERE-5310
KHI SỬ DỤNG TRONG ĐIỀU KIỆN LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2010

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Đất nước ta với hai phần ba diện tích là rừng và đất rừng, tỷ lệ người dân
sinh sống dựa vào rừng và hiệu quả kinh doanh từ rừng trồng chiếm tỷ lệ khá
cao. Đảng và Nhà nước ta chủ trương đóng cửa khai thác rừng tự nhiên do rừng
tự nhiên bị khai thác ngày càng cạn kiệt, ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường
sinh thái, đồng thời có chủ trương đẩy mạnh cơng việc trồng rừng phủ xanh đất
trống đồi núi trọc, theo chủ trương này, rừng và đất rừng được giao cho các
đơn vị tập thể và các hộ gia đình quản lý và sử dụng lâu dài. Tạo nên những
đơn vị sản xuất nông – lâm nghiệp với qui mơ vừa và nhỏ. Vì vậy, rừng trồng
phân tán, sản lượng khai thác thấp, mức đầu tư cho sản xuất khơng lớn.
Mặt khác kích thước sản phẩn gỗ rừng trồng thường không lớn, hệ
thống đường vận xuất, vận chuyển nhỏ hẹp, kho bãi gỗ qui mô nhỏ. Do đó,
việc sử dụng máy kéo chuyên dùng có công suất lớn trong kinh doanh rừng
đem lại hiệu quả kinh tế khơng cao.
Trong khi đó, các loại máy kéo công suất vừa và nhỏ nhập khẩu vào

nước ta đang được sử dụng khá phổ biến trong sản xuất nông nghiệp. Sản
xuất nơng nghiệp lại mang tính thời vụ cao nên vào lúc nông nhàn, máy kéo
nông nghiệp rảnh rỗi nhiều. Vì thế, nếu tận dụng máy kéo nơng nghiệp phối
kết hợp với việc khai thác các sản phẩm lâm nghiệp sẽ nâng cao hiệu quả vốn
đầu tư, khai thác và phát huy tối đa năng lực của máy móc thiết bị, tạo thêm
việc làm và thu nhập cho người lao động, nâng cao khả phục vụ của máy kéo
nông nghiệp trong lâm nghiệp và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Tuy nhiên, điều kiện sản xuất của nông nghiệp và lâm nghiệp có những
đặc điểm khác nhau, có đối tượng lao động khác nhau. Nên nếu đưa máy kéo
nông nghiệp vào sản xuất lâm nghiệp thì máy cần phải nghiên cứu, cải tiến

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2

cho phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp. Những cơng trình khoa học
về các vấn đề này có ý nghĩa thực tiễn rất cao.
Để đáp ứng được yêu cầu của việc khai thác rừng, các máy kéo nông
nghiệp được nghiên cứu và cải tiến rất nhiều cho phù hợp với điều kiện vận
xuất và vận chuyển của rừng trồng Việt Nam. Các cơng trình nghiên cứu
trước đây của các tác giả chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề về kéo,
bám, ổn định động học và động lực học, lắp thêm các thiết bị vận xuất như
tời, tay thuỷ lực…
Do đặc điểm của đường vận xuất và vận chuyển lâm sản có địa hình
phức tạp, mặt đường có độ mấp mơ lớn. Nên khi máy kéo nơng nghiệp di
chuyển trên đó để khai thác lâm sản, các đặc trưng dao động của máy sẽ lớn
hơn thiết kế ban đầu. Nhất là các chỉ tiêu về: độ êm dịu, tính ổn định, độ bền
lâu… Đặc biệt người điều khiển máy kéo sẽ phải chịu đựng các giá trị về biên
độ và tần số rung lớn hơn cho phép.

Để nâng cao khả năng phục vụ của loại máy kéo nông nghiệp JOHN
DEERE- 5310 cho phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp. Nhất là điều
kiện làm việc của người điều khiển máy kéo khi di chuyển trên đường vận
xuất và vận chuyển lâm sản. Tác giả thực hiện đề tài:
"Nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên máy kéo nông
nghiệp JOHN DEERE- 5310 khi sử dụng trong điều kiện lâm nghiệp”

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về vận xuất, vận chuyển gỗ bằng máy kéo
Công nghệ vận xuất, vận chuyển gỗ thường được sử dụng nhiều loại
phương thức và phương tiện khác nhau; trong đó có vận xuất vận chuyển
đường bộ bằng ô tô, máy kéo. Loại hình này hiện nay được dùng khá phổ biến
ở các nông, lâm trường, công ty, các doanh nghiệp lâm nghiệp và phù hợp với
sản xuất quy mô vừa, nhỏ, kinh tế trang trại…. Máy kéo được chia làm 2
loại: Máy kéo bánh xích và máy kéo bánh hơi. Trong máy kéo bánh hơi lại
chia làm 2 loại: Máy kéo bánh hơi chuyên dùng và máy kéo bánh hơi nông
nghiệp có lắp thêm các thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ và vận chuyển gỗ.
Việc sử dụng máy kéo bánh hơi chuyên dùng trong vận xuất gỗ cho
năng suất rất cao và giảm nhiều chi phí vì máy kéo chun dùng có cơng suất
lớn, tính ổn định và khả năng kéo bám cao, kết cấu phù hợp, làm việc linh
hoạt. Tuy nhiên, loại máy kéo này thường có giá thành cao và chỉ phù hợp với
qui mô sản xuất lớn, trữ lượng khu khai thác nhiều, kích thước sản phẩm gỗ
lớn. Hiện nay, trên thế giới một số nước có ngành sản xuất lâm nghiệp phát
triển họ đã chế tạo và đưa vào sử dụng một số loại máy kéo chun dùng có

cơng suất lớn.
Các máy kéo dùng trong vận xuất gỗ rất đa dạng song có thể chia làm 2
nhóm: Máy kéo bánh xích và máy kéo bánh bơm.
Các máy kéo bánh bơm có ưu điểm nội trội hơn so với máy kéo bánh
xích cùng cỡ vì: Chúng có khối lượng nhỏ, tốc độ làm việc lớn hơn, chi phí
nhiên liệu cho 1m3 gỗ vận xuất ít hơn và năng suất cao hơn. Mặt khác, máy
kéo bánh bơm ít phá hại cây con, đất rừng. Do những ưu điểm như vậy mà

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


4

máy kéo bánh bơm được sử dụng ngày càng rộng rãi so với máy kéo bánh
xích [21], [26], [32].
Máy kéo bánh bơm trong vận xuất gỗ được chia làm 2 loại: Máy kéo bánh
bơm chuyên dùng và máy kéo bánh bơm nơng nghiệp có lắp thêm các thiết bị
chun dùng để vận xuất, vận chuyển gỗ. Đặc điểm của máy kéo bánh bơm
chun dùng là có cơng suất lớn, kết cấu gọn, độ bền cao, làm việc linh hoạt và
cho năng suất rất cao. Tuy nhiên, loại này thường đắt tiền và chỉ phù hợp với quy
mô sản xuất lớn, trình độ cơ giới cao, cơ sở hạ tầng và dịch vụ kỹ thuật tốt.
Bên cạnh loại máy kéo chuyên dùng, các nước còn sử dụng loại máy
kéo bánh bơm nông nghiệp được trang bị các thiết bị chuyên dùng để vận
xuất, vận chuyển gỗ và phục vụ cho các khâu trồng rừng; tận dụng được mùa
vụ, nâng cao thời gian tác nghiệp của máy, tăng hiệu quả sử dụng máy và góp
phần cơ giới hố nơng thơn, tăng thu nhập cho người lao động [40].
1.2. Sử dụng máy kéo trong lâm nghiệp trên thế giới
Vào những năm 1950 Tiệp Khắc đã đưa vào sử dụng loại máy kéo bánh
hơi LKT - 80, máy được trang bị tời, thuỷ lực có thể gom gỗ từ xa và vận xuất
gỗ theo phương pháp nửa lết, đây là loại máy kéo khung gập 4 bánh chủ động

[21], [26].
Ở Phần Lan, việc sử dụng máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ được
bắt đầu từ những năm 1950 và cho thấy: Năng suất và hiệu quả kinh tế cao.
Vì vậy sử dụng loại máy kéo này để vận xuất, vận chuyển gỗ tại các nước này
được tăng nhanh.
Từ 1957, Liên Xô (cũ) đã sử dụng các loại máy kéo bánh hơi TT - 1, T
- 210, K210, K703, T - 127 để vận xuất, vận chuyển gỗ và cho thấy có thể sử
dụng máy kéo bánh hơi vận chuyển gỗ từ nơi chặt hạ ra bãi 2, giảm bớt được
khâu trung gian trong dây truyền khai thác và vận xuất [21], [26]. Việc sử

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


5

dụng máy kéo nông nghiệp bánh hơi để vận xuất gỗ được nhiều nước như:
Thuỵ Điển, Na Uy, Italia, Australia, Newzealand… áp dụng rộng rãi, nhất là
trong trang trại quy mô vừa và nhỏ.
Ở Canada từ năm 1963 đã sử dụng máy kéo Timberjack 201 để vận
xuất gỗ trên địa hình dốc tương đối lớn rất phù hợp [21], [26].
Trong khi máy kéo nông nghiệp được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi
trong lâm nghiệp ở các nước công nghiệp phát triển thì hầu hết các nước đang
phát triển lĩnh vực này cịn hiểu biết rất ít. Để khuyến cáo và đẩy mạnh việc
sử dụng máy kéo nông nghiệp trong hoạt động sản xuất lâm nghiệp ở các
nước đang phát triển, tổ chức FAO đã thực hiện hàng loạt các nghiên cứu,
chuyên đề ở các vùng khác nhau trên thế giới về lĩnh vực sử dụng máy kéo
nông nghiệp trong khai thác gỗ rừng trồng.
Năm 1986 tại Tanzania tổ chức FAO đã triển khai nghiên cứu và sử
dụng máy kéo bánh hơi Valmet có cơng suất 50 Kw trong vận xuất gỗ, khẳng
định máy kéo nơng nghiệp có thể làm việc tốt trên địa hình rừng trồng tương

đối bằng phẳng [41]. Cùng năm 1986 tại Ethiopia, tổ chức FAO đã triển khai
nghiên cứu, sử dụng máy kéo bánh hơi Volvo vận xuất gỗ rừng trồng, khẳng
định máy kéo nông nghiệp có trang bị tời, rơ moóc cũng phù hợp và mang lại
hiệu quả kinh tế cao [32].
Năm 1988 tại Zimbabwe tổ chức FAO cũng đã nghiên cứu sử dụng
máy kéo nông nghiệp Valmet vận xuất gỗ kết hợp chế biến gỗ tại cửa rừng
cho thấy máy kéo nơng nghiệp ngồi vận xuất gỗ, máy có thể làm nguồn động
lực cho các máy cưa tại những nơi chưa có nguồn năng lượng điện [43].
1.3. Nghiên cứu và sử dụng máy kéo trong lâm nghiệp ở Việt Nam
Sau hồ bình lập lại, từ những năm 1960 đã nhập và đưa vào sử dụng
một số loại máy kéo của Liên Xô, Tiệp khắc, Mỹ… phục vụ vào các khâu

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


6

công việc của sản xuất lâm nghiệp như: TDT 40, TDT 55, DT 75, C 100, xe
REO 7. Sau năm 1970 nhập và đưa vào sử dụng máy kéo TT 4, LKT 80, LKT
120. Các loại máy này đã phù hợp với đặc điểm rừng tự nhiên với quy mô sản
xuất lúc bấy giờ. Trong những năm 1980 máy kéo bánh hơi Volvo của Thuỵ
Điển được nhập vào nước ta để phục vụ cho các khâu bốc dỡ và vận chuyển
gỗ rừng trồng ở các khu nguyên liệu giấy.
Hiện nay nước ta đã nhập khẩu và đưa vào sử dụng một số loại máy
kéo, trong đó có cả những máy kéo nơng nghiệp cho việc cơ giới hố một lâm
nghiệp trong rừng tự nhiên và rừng trồng vùng nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ
mỏ …. Để phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp, các máy kéo này đã và
đang được nghiên cứu, thiết kế cải tiến, từng bước nâng cao hiệu quả tác
nghiệp của máy kéo nông nghiệp bánh hơi phù hợp cho sản xuất lâm nghiệp.
Một số cơng trình nghiên cứu trong nước

+ Năm 1975 TS.Nguyễn Kính Thảo và tập thể cán bộ giảng dạy Trường
đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo thành công máy kéo khung gập
L35 với thiết bị tời cáp dùng trong vận xuất gỗ.
+ Năm 1985 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và các cộng sự -Viện khoa học
Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo tời 1 trống dẫn động từ trục thu cơng suất
và rơ mc 1 trục lắp sau máy kéo Zeto tự bốc gỗ và vận xuất gỗ [11].
+ Năm 1994 PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu và tập thể cán bộ giảng dạy
trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm,
sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu
giấy gỗ nhỏ rừng trồng” thuộc đề tài KN 03 - 04 [39].
+ Tác giả Nguyễn Văn An trong cơng trình [1] đã nghiên cứu về ảnh
hưởng của độ mấp mô mặt đất và tốc độ chuyển động đến phản lực pháp
tuyến lên cầu trước của máy kéo DFH - 180 khi vận xuất gỗ rừng trồng.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


7

+ Tác giả Phạm Minh Đức trong cơng trình [16], [17] đã nghiên cứu về khả
năng kéo, bám của máy kéo DFH - 180; ổn định hướng chuyển động của máy kéo
Shibaura 3000A khi sử dụng rơmoóc một trục để vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng.
+Tác giả Nguyễn Tiến Đạt trong cơng trình nghiên cứu [14] đã xây
dựng mơ hình và tính tốn dao động của máy kéo cơng suất nhỏ khi vận xuất
gỗ theo công nghệ vận xuất gỗ dài.
Các nghiên cứu chủ yếu đi vào 2 hướng:
- Nghiên cứu cải tiến, chế tạo lắp đặt thêm một số thiết bị nhằm nâng
cao khả năng làm việc của máy kéo.
- Nghiên cứu về ổn định của liên hợp máy trong điều kiện làm việc mới
nhằm xác lập chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy.

1.4. Một số kết quả nghiên cứu về dao động của máy kéo và ghế ngồi cho
người lái
Các máy kéo sử dụng trong sản xuất lâm nghiệp thường làm việc trong
điều kiện không có đường hoặc trên các tuyến đường lâm nghiệp có độ mấp
mô mặt đường lớn, nghĩa là hoạt động trong điều kiện không thuận lợi . Do
vậy ảnh hưởng xấu của điều kiện mặt đường đến những chỉ tiêu sử dụng quan
trọng của liên hợp máy như: Độ êm dịu, độ ổn định, độ bền lâu, sức khoẻ của
người lái... Vì vậy nghiên cứu dao động của máy kéo là vấn đề cần thiết có ý
nghĩa trong thực tế sử dụng máy, thiết kế chế tạo, cải tiến liên hợp máy, đảm
bảo điều kiện về an toàn lao động cho người và thiết bị.
Trong cơng trình [44] khi nghiên cứu tải trọng kích động lên người lái
máy kéo lâm nghiệp có cần bốc tác giả đã sử dụng mơ hình toán học để
nghiên cứu động lực học hệ: Máy lâm nghiệp - đối tượng lao động để xác
định kích động lên người điều khiển. Mơ hình được nghiên cứu theo phương

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


8

pháp hệ nhiều khối lượng (môi trường - con người - máy - đối tượng lao
động), mơ hình được chia ra 2 hệ con: máy - gỗ và hệ một khối lượng là
người lái. Việc giải bài toán đặt ra 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Nghiên cứu dao động của hệ máy kéo - gỗ với mơ hình
tính tốn dao động hệ nhiều bậc tự do chịu tác động của lực kích thích do độ
mấp mơ mặt đường, nhằm xác định các đặc trưng dao động của khung máy
kéo tại vị trí đặt ghế ngồi.
- Giai đoạn 2: Nghiên cứu dao động của ghế ngồi với mơ hình dao động
của hệ một bậc tự do, chịu tác động kích thích từ khung máy lên ghế ngồi.
Ở trong nước, nghiên cứu dao động của các cơ hệ nói chung được cơng

bố trong các cơng trình của Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Văn Khang [24], cơng
trình này đã đưa ra cơ sở lý thuyết cơ bản về phương trình vi phân chuyển
động và các phương pháp tính tốn dao động của các cơ hệ.
Cơng trình nghiên cứu của Giáo sư - Tiến sĩ Nguyễn Hữu Cẩn và các
cộng sự [10] cho thấy tính êm dịu trong chuyển động của ơtơ, 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, ôtô, máy kéo dao
động theo các phương: Thẳng đứng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc
(OY), các dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng chính đến con người,
theo phương ngang, theo phương dọc ảnh hưởng khơng đáng kể nên có thể bỏ
qua. Đối với máy kéo bánh bơm làm việc trên các mặt đường gồ ghề, thân
máy dao động với tần số là 160 - 240 dao động/ phút, vượt quá mức độ chịu
đựng của con người, đối với máy kéo phải chú ý giải quyết vấn đề treo cho
ghế ngồi để đảm bảo điều kiện cho người lái. Tác giả cũng đưa ra sơ đồ tính
tốn hệ thống treo cho ghế ngồi với dạng kích động động lực và cho rằng khi
tính tốn, thiết kế hệ thống treo cho ghế nên chọn tỉ số giữa tần số kích động

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


9

và tần số dao động riêng của ghế trong khoảng 0,5 - 0,6. Trong tính tốn chưa
kể đến thành phần cản.
Trong cơng trình nghiên cứu [36], tác giả đã đưa ra mơ hình tính tốn
giảm xóc nói chung và cho rằng: Hệ số truyền càng nhỏ, chất lượng bộ giảm
xóc càng tốt, muốn vậy nên chọn tỉ số giữa tần số kích động và tần số riêng
của vật cần bảo vệ 1,41, chọn như vậy vừa đảm bảo tránh cộng hưởng vừa
giảm được biên độ dao động cho người lái, hiệu quả giảm xóc tốt hơn. Đề tài
58A - 02 - 04 tác giả đã nghiên cứu chế tạo thành công hai mẫu ghế ngồi lái

giảm rung áp dụng cho loại máy kéo MTZ - 50 và máy kéo BS - 12 khi vận
chuyển. Hệ giảm sóc của các ghế này là hệ đàn hồi hỗn hợp gồm hệ thống lò
xo và vật liệu hấp thụ rung (đệm mút), hiệu quả giảm rung đạt 67 - 82%). Một
số cơng trình nghiên cứu, thiết kế ghế giảm rung [5], [38], đã dựa trên cơ sở
các số liệu về dao động của con người, chọn sơ bộ các thông số chủ yếu: Khối
lượng người - ghế, độ cứng lò xo, hệ số cản nhớt và tính tốn theo điều kiện
cho phép về biên độ dịch chuyển.
Tác giả Nguyễn Văn Vệ trong công trình [40] đã nghiên cứu dao động
thẳng đứng của ghế ngồi trên máy kéo DFH - 180 khi vận xuất gỗ và giải
pháp giảm sóc cho người lái.
Tác giả Nơng Văn Vìn và các cộng sự [8] đã nghiên cứu thiết kế, chế
tạo ghế ngồi cân bằng cho người điều khiển lắp trên máy kéo chở gỗ Shibaura
3000A ; cải thiện đáng kể cho điều kiện làm việc của người lái; đã được chế
tạo và khảo nghiệm trong thực tế sản xuất.
1.5. Tình hình nghiên cứu về chống rung cho người điều khiển máy
Cho đến nay việc tăng năng suất làm việc của máy kéo cơ bản đã đạt
được sự hoàn thiện cao về kết cấu và các thiết bị công nghệ. Song một vấn đề
cần được quan tâm trong khi thiết kế, cải tiến máy kéo nói chung và máy kéo

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


10

vận xuất gỗ nói riêng là nghiên cứu điều kiện làm việc của người điều khiển
nhằm đảm bảo cho máy phát huy hết khả năng làm việc và công suất thiết kế.
Cùng với sự nâng cao tốc độ làm việc của các liên hợp máy sẽ dẫn đến
tăng đáng kể lực kích động lên người điều khiển và cao hơn mức chịu đựng
của con người. Cơng trình nghiên cứu [44] cho thấy: Người điều khiển máy
không thể sử dụng được tối đa tốc độ của máy trong miền giới hạn của nó,

nghĩa là khơng phát huy được hết cơng suất theo thiết kế, một trong những
nguyên nhân chính là do mức độ kích động tác động đáng kể lên ghế ngồi của
người lái. Ở Mỹ trên 85% người lái máy kéo do ảnh hưởng của lực kích động
chỉ sử dụng được 65% công suất của máy.
Dao động của cơ thể con người hoặc một bộ phận của cơ thể là những
tác động sinh học phức tạp chúng có thể gây ra một loạt các thay đổi trong cơ
thể và ảnh đến sức khoẻ của người lái, gây ra các bệnh lý.
Tác động của dao động của con người phụ thuộc vào tần số, thời gian,
hướng và cường độ tác động. Sự kích thích nguy hiểm nhất ở giải tần số dao
động riêng của cơ thể con người. Cũng theo [44] thì tần số từ 6 - 11 Hz sẽ dẫn
đến cộng hưởng ở một số bộ phận của cơ thể riêng biệt của con người, dải tần
số từ 11 - 45Hz có thể dẫn đến sự phân tán các chức năng của hàng loạt bộ
phận bên trong, làm giảm tầm nhìn, giảm tính linh hoạt trong các hoạt động
điều khiển máy. Nếu dao động tác động lên người lái trong thời gian 1 ngày
và liên tục từ năm này sang năm khác thì khơng chỉ làm giảm năng suất lao
động mà còn làm xuất hiện các bệnh nghề nghiệp.
Mức độ ảnh hưởng của dao động đến cơ thể con người lần đầu tiên
được nghiên cứu với quan điểm về sự thoải mái và thuận tiện cho người điều
khiển tàu hoả và ôtô. Vấn đề này được nghiên cứu chậm hơn ở máy kéo, ngay

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


11

cả trong những năm trước đây khi sản xuất máy kéo hàng loạt người ta cũng
không chú ý và chỉ dẫn gì về việc giảm kích động lên người lái [44].
Ở Việt Nam qua một số nghiên cứu cho thấy đối với các máy nhập từ
nước ngoài, hệ thống giảm xóc cho ghế đã được tính tốn từ khi thiết kế, tuy
nhiên các thơng số thiết kế được tính tốn theo tiêu chuẩn của người nước

ngồi. Do có sự khác nhau về hằng số nhân trắc, chỉ tiêu tâm sinh lý giữa
người Việt Nam và người nước ngoài, nên khi sử dụng hiệu quả giảm rung
thực tế bị thay đổi, khơng cịn phù hợp và đáp ứng được u cầu đối với
người Việt Nam [5], [38]. Đối với một số máy, khi thay đổi điều kiện làm
việc thì tác động kích động lên người lái cũng sẽ thay đổi, vì vậy vần phải
khảo nghiệm tính tốn cải tiến hệ thống giảm xóc cho ghế ngồi lái theo từng
điều kiện làm việc cụ thể.
Một số nghiên cứu về chống rung đối với người Việt Nam đã được
cơng bố trong cơng trình của Triệu Quốc Lộc [28]; Nguyễn Văn Khang, Đỗ
Sanh [25] về dao động trong bảo hộ lao động; Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Khang
[7] về ngăn chặn rung động trên đường lan truyền đối với công nhân lái máy
kéo và công nhân của các gian chế biến lâm sản.
Nhìn chung các cơng trình nghiên cứu về chống rung theo 3 hướng:
Nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu thực nghiệm, nghiên cứu ứng dụng. Các cơng
trình nghiên cứu đã đưa ra cơ sở lý thuyết của kỹ thuật chống rung, các
phương pháp đo đạc, tính tốn, đánh giá. Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm,
người ta đã tiến hành xây dựng các tiêu chuẩn, định mức rung cho phép đối
với cơ thể con người.(phụ lục 01)
Trong cơng trình nghiên cứu của trung tâm giám định máy móc, thiết bị
cơ điện nơng nghiệp về hệ thống các tiêu chuẩn khảo nghiệm, giám định chất
lượng máy kéo, máy canh tác dùng trong sản xuất nông - lâm nghiệp [40], đã

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


12

đưa ra phương pháp khảo nghiệm xác định dao động của ghế ngồi lái máy kéo
và chỉ tiêu an toàn đối với điều kiện làm việc của người lái máy kéo là gia tốc
dao động, vận tốc dao động ứng với các tần số dao động của ghế đối với

người lái theo tiêu chuẩn quốc gia (TCVN).
Các cơng trình nghiên cứu trên đây bước đầu đã đạt được những kết quả
về lý thuyết, thực nghiệm và thực tế, góp phần đáng kể trong sự nghiệp đào
tạo, cơng nghiệp hố nơng thôn miền núi ở nước ta.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


13

Chương 2
ĐỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Giảm thiểu tác động xấu do dao động của máy kéo tới người lái nhằm
đảm bảo tính êm dịu của người lái.
Mơ hình dao động của máy kéo nhằm xác định được dao động vị trí ghế
ngồi người lái.
Xác định các thông số của hệ số giảm xóc cho ghế ngồi người lái trên
máy kéo nơng nghiệp JOHN DEERE- 5310 để đảm bảo các chỉ tiêu an toàn
cho người điều khiển máy kéo theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5126 - 90).
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là liên hợp máy kéo nông nghiệp JOHN
DEERE- 5310 có rơ moóc một trục chở gỗ.
- Dạng đường vận xuất.
Theo kết quả khảo sát ở một số địa bàn, TS. Nguyễn Tiến Đạt [14] đã
đưa ra dạng mặt đường vận xuất gỗ có dạng 2 dạng chính: dạng mặt đường
xác định có thể biểu diễn bằng các hàm tuần hoàn và dạng mặt đường biến
đổi ngẫu nhiên do tác động của nhiều yếu tố.
Khi nghiên cứu dao động của liên hợp máy kéo này, chúng tôi lựa chọn

loại đường vận xuất có dạng mấp mơ điều hồ với chiều cao mấp mơ trung
bình h0 = 0,1 m và bước sóng trung bình S0 = 1.6 m.
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu kế thừa mơ hình tính toán và PTVP dao động của liên hợp

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


14

máy kéo nơng nghiệp [17] có rơmc chở gỗ lâm nghiệp có tính đến ảnh
hưởng của sự mấp mơ mặt đường cho đối tượng LHM.
- Giải hệ PTVP dao động của LHM theo trọng tâm của LHM và điểm
đặt ghế ngồi.
- Khảo sát các yếu tố động học: dao động trọng tâm máy kéo, dao động
của điểm đặt ghế ngồi, dao động của vận tốc và gia tốc ghế ngồi; xây dựng và
vẽ các đồ thị tương ứng.
- Xác định các giá trị Zmax,Zghemax,Z’ghemax, Z’’ghemax làm cơ sở đánh giá
ảnh hưởng của dao động đó đến người lái và đề xuất phương án thiết kế, cải
tiến ghế ngồi (xác định các thơng số của hệ giảm xóc lắp cho ghế).
-Xây dựng mơ hình và PTVP dao động của ghế ngồi lái.
- Xác định các thơng số của hệ giảm xóc và dạng ghế ngồi của máy kéo
Jonh Deere 5310.
2.4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu phương pháp dao động của máy, giải bài tốn dao động
bằng phương pháp giải tích
- Dao động của trọng tâm máy kéo, điểm đặt ghế ngồi theo vận tốc, gia
tốc và tải trọng của LHM trong điều kiện đường có mấp mơ.
Trên cơ sở tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5126 - 90 "Rung giá trị cho
phép tại chỗ làm việc", làm cơ sở để đánh giá mức độ giảm rung cần thiết

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


15

Chương 3
KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA MÁY KÉO JOHN DEERE- 5310
VÀ GHẾ NGỒI KHI KÉO RƠMOÓC CHỞ GỖ TRÊN ĐƯỜNG
VẬN CHUYỂN LÂM NGHIỆP
Mức độ an toàn và ổn định của ôtô, máy kéo bánh bơm không chỉ được
đánh giá thông qua khả năng chống lật, chống trượt, khả năng điều khiển lái,
q trình phanh mà cịn thể hiện qua độ êm hay sự dao động của chuyển
động. Hiện tượng dao động khi ôtô máy kéo chuyển động trên đường đặc biệt
là với chất lượng đường xấu có ảnh hưởng rất lớn đến tính ổn định của xe,
đến sức khoẻ của người điều khiển phương tiện, độ bền của các cụm chi tiết,
chất lượng hàng hố, chi phí nhiên liệu… hay nói khác đi nó có ảnh hưởng
trực tiếp đến năng suất và hiệu quả làm việc của phương tiện và an tồn cho
người lái.
Nghiên cứu dao động của ơtơ, máy kéo bánh hơi đã được nhiều tác giả
quan tâm và có rất nhiều kết quả nghiên cứu ở hầu hết các dạng dao động,
trong số đó dao động thẳng đứng giữa khung xe với mặt đường là chủ yếu.
Với mục tiêu của đề tài này là xác định dao động của máy kéo chở gỗ
trong điều kiện đường lâm nghiệp; đánh giá ảnh hưởng của dao động đó đến
điều kiện làm việc của người lái. Dao động này phát sinh do sự kích động của
mấp mơ mặt đường, qua khung máy kéo và ghế ngồi, tác dụng liên tục lên
người điều khiển máy kéo trong quá trình tác nghiệp. Dao động này nếu có
tần số và thời gian tác động quá giới hạn cho phép sẽ rất có hại cho sức khoẻ
của người điều khiển và là một trong những nguyên nhân gây nên những bệnh
nghề nghiệp cho người điều khiển.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


16

3.1.Mơ hình dao động của liên hợp máy gồm máy kéo John Deere-5310
và rơmoóc một trục chở gỗ
Khi nghiên cứu dao động của liên hợp máy (LHM), gồm máy kéo bánh
hơi và rơmoóc 1 trục chở gỗ, do ảnh hưởng của sự mấp mô mặt đường vận
chuyển lâm nghiệp, tác giả Phạm Minh Đức [17] đã xây dựng mơ hình tính
tốn dao động của hệ cho LHM gồm máy kéo bánh hơi nơng nghiệp và rơ
mc một trục chở gỗ như hình 3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là
LHM gồm máy kéo John Deere -5310 và rơmoóc một trục chở gỗ có mơ hình
tính tốn tương tự như sau:
4

2

3

1

Hình 3.1a: Mơ hình máy kéo và rơ mooc một trục chở gỗ

1. Cầu trước máy kéo; 2. Thân và cầu sau máy kéo
3.Khớp nối mooc;

4.Rơ mooc

Hình 3.1b. Sơ đồ tính tốn dao động của LHM

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


17

Trong đó:
m1: khối lượng của cầu trước (gồm cả trục và các bánh xe);
m2: khối lượng của thân máy kéo;
m1 + m2 = mmk,
m3: khối lượng của rơmoóc có gỗ;
Om, OM: vị trí trọng tâm của máy kéo và rơmc có gỗ;
z1, z, z4: chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm cầu trước, thân máy kéo và
rơmoóc;
α1, α2 , α3 , β1, β2 , β3 : chuyển vị góc của 3 phần quanh các trục (x) và (y);

z1t, z1p, z2t, z2p, z5t, z5p: chuyển vị thẳng đứng của tâm các bánh xe bên
trái, bên phải trục trước, trục sau và trục rơmc;
q1, q2, q5: độ cao mấp mơ mặt đường tại vị trí tiếp xúc với bánh xe trước
sau, bánh xe sau và bánh xe rơmoóc;
1, 1, 1 : độ chênh mấp mơ mặt đường tại vị trí tiếp xúc với bánh xe bên

phải và trái của các cặp tương ứng;
Jix, Jiy: mơ men qn tính của các phần trong hệ đối với các trục x, y;
li (i =1, 2, 3, 4, 5): khoảng cách theo các phương ngang giữa các điểm;
d, dM: khoảng các giữa bánh xe trái và phải của máy kéo và của rơmc.
+ Thơng số của LHM: các thông số của LHM gồm máy kéo John Deere
5310 và rơmoóc chở gỗ được thống kê trong các bảng (3.1):
Bảng 3.1 : Các thơng số chính của máy kéo JOHN DEERE-5310

Các thông số

TT

Đơn vị

Giá trị

--

--

Động cơ
1

Loại động cơ: 3029DPY 01

2

Cơng suất

Kw

37

3

Số vịng quay danh nghĩa

v/ph

900

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


18

4

Số vịng quay khi mơmen cực đại

v/ph

2400

5

Nhiên liệu

---

Gart

Máykéo
6

Chiều dài

mm

3600

7

Chiều rộng

mm

1885

8

Chiều cao đến ống xả

mm

2320

9

Chiều cao khơng tính ống xả

mm

1678

10

Tâm 2 bánh
- cầu trước

mm

1400

- cầu sau

mm

1600

11

Chiều cao gầm

mm

475

12

Chiều dài cơ sở

mm

2050

13

Bán kính quay vịng tới thiểu

m

3.3

14

Trọng lượng: trung bình

kg

2063

15

Trọng lượng phụ (trục sau)

kg

48

Đối trọng phía trước

kg

45

-Dọc (so với cầu sau & cầu trước)

mm

697/1353

-Ngang (lệch trái)

mm

20

- cao

mm

783

6.5-20

--

N

1100

16,9-28

--

N

3680

16

17

Tọa độ trọng tâm:

Bánh lốp trước:- số hiệu
-Tải trọng cho phép 2 bánh

18

Bánh lốp sau: - số hiệu
-Tải trọng cho phép 2 bánh
Rơ mooc 1 trục chở gỗ

19

Chiều dài thùng mooc (L0)

mm

3060

20

Chiều rộng (B)

mm

1780

21

Chiều cao (hm)

mm

1320

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


19

22

Chiều dài đoạn nối móc

mm

23

Trọng lượng (m3) khơng tải & tải 2t

kg

1200/3200

24

Trọng tâm:
mm

700

Khi có tải 1 tấn (a1=l5)

mm

460

Khi có tải 2 tấn (a2=l5)

mm

370

-Đứng, (hg) không tải/tải 1t/ tải 2t

mm

- Khoảng cách l4 (không tải/tải 2t)

mm

- Dọc, cách trục bánh mooc (ao=l5)

900

- 2394/2724

+ Tham số động lực học của LHM
Việc xác định các tham số động lực học của LHM tiÕn hµnh b»ng thùc
nghiƯm trực tiếp trên máy kéo và rơmc [17] hoặc tra bảng tõ kết quả nghiên
cứu đã được cơng bố. Kết quả cụ thể được trình bày trong bảng 3.2 3.3.
- Mơ men qn tính (MMQT) đối với các trục OXYZ
Bảng 3.2: Mơ men qn tính đối với các trục của m/k John Deere-5310

Shibaurra 3000A

John Deere

Rơmooc 1 trục

1477

2063

1200

84

135

--

Jx ( kgm2)

305

426

218

Jy (kgm2)

911

1272,4

1040

Jz (kgm2)

1492

2083,95

1050

MMQT
m (kg)
Jix (kgm2)
(cầu trước m/k)

Ghi chú:
Trục trước (tháo

riêng tính được)

m1=232kg;
d=1,2m.
Jix=84(kgm2)

m1=240kg;
d=1,8(m),
Jx=135(kgm2)

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


20

- Độ cứng các bánh lốp.
Bảng 3.3: Hệ số độ cứng của các bánh lốp máy kéo John Deere-5310
và rơ mooc chở gỗ
Đặc trưng

Bánh lốp
trước

Bánh lốp
sau

Bánh lốp
romooc

Ghi chú

Mã hiệu

6.5-20

16.0-28

900-20

Một bánh

D (mm)

736.6

1219.2

1000

B (mm)

165,1

355.6

220

cz, (kN/m)

172

523

636.0

kz, (kNs/m)

1.05

2.0

2.96

cy , (kN/m)

120

372

372.0

(Nguồn từ: [17], [46], [48], [49])
3.2. Phương trình vi phân dao động của liên hiệp máy
Phương trình vi phân dao động (3.1) của hệ gồm máy kéo và rơmoóc
một trục đã được tác giả Phạm Minh Đức xây dựng [17]. Chúng tơi ứng dụng
phương trình này để giải quyết cho bài toán dao động của ghế ngồi.


















A1z Z  A2z  2  A3z  3  2D1 Z  D7  2  D8  3  2B1z Z  B7z  2  B8z  3  B9z  D9










A2z Z  A5z 2  A4z 3  D7 Z2  2D2 2  D12 3  B7z Z  2B2z 2  B12z 3  B10z  D10








A3z Z -A4z 2  A6z 3  D8z Z  D12 2  2D3 3  B8z Z -B12z 2  2B3z 3  B11z  D11












A7z 1  2D4 1  2B4z1  B13z  D13
A8z 2  2D5 2  2B5z2  B14z  D14

(3.1)

A9z 3  2D6 3  2B6z3  B15z  D15

Trong hệ 3.1
z - chuyển dịch theo phương thẳng đứng của trọng tâm máy kéo;

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

21

α2, α3 - góc lệch của khung máy kéo và rơmoóc đối với trục ngang Oy
(lắc dọc  );
β1, β2 , β3 - góc lệch của cặp bánh trước, khung máy kéo và rơmoóc đối

với trục Ox (lắc ngang ).
Các hệ số trong hệ PT (3.1) được tính theo các biểu thức trong bảng 3.4
Bảng 3.4: Biểu thức các hệ số trong PTVP (3.1)
A1=m1+m2+m3 B1=c1z+c2z+c3z ;

D1=k1z+k2z+k3z ;

;
A2=m1l1-

B2=c1zl12+c2zl22 +c3z(l2+l3)2 D2=k1zl12+k2zl22 +k3z(l2+l3)2

m3(l2+l3)
A3=m3l4
A4=

m3

B3= c3z(l4+l5)2

D3= k3z(l4+l5)2

l4 B4= c1z d 2

D4= k1z d

4

4

m1l12 B5= c2z d 2
4
+m3(l2+l3)2 +J2y

D5= k2z d

A6= m3l42 +J3y

B6= c3z d M

2

D6= k3z d M

4

4

(l2+l3)
A5=

2

2

4
2

A7= J1x

B7=2[c1zl1-c2zl2 -c3z(l2+l3)]

D7=2[c1zl1-c2zl2 -c3z(l2+l3)]

A8= J2x

B8=2[c3z(l4+l5)]

D8=2[c3z(l4+l5)]

A9= J3x

B9=2(c1zq1+c2zq2+c3zq3)+ D9  2k1z q1  k2 z q2  k3z q3  k1z  1  k2z  2  k3z  3
+c1zΔ1+c2zΔ2+c3zΔ3
B10=2[c1zl1q1 - c2zl2q2 c3z(l2+l3)q3]+

D10  2k1z l1q1  k2 z l2 q2  k3z (l2  l3 )q3  
 k1z l1 1  k2 z l 2  k3z (l2  l3 ) 3

+c1zl1Δ1- c2z l2 Δ2 c3z(l2+l3)Δ3
B11=c3z(l4+l5)(2q3+ Δ3).

D11  k3z (l4  l5 )(2q3  3 )

B12= 2(l2+l3)(l4+l5).c3z

D12=2(l2+l3)(l4+l5).k3z

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


22

d 
1
2

B13= c1z

d
1
2

D13  k1z

B14= c2z

d
2
2

D14  k2 z

d 

2
2

B15= c3z

dM
5
2

D15  k3z

dM 
5
2

3.3. Khảo sát các dao động của liên hiệp máy
3.3.1. Dạng mặt đường và một số trường hợp khảo sát
Hệ phương trình vi phân (PTVP) (3-1) là hệ các PTVP tuyến tính có hệ
số phụ thuộc vào các thông số của LHM và dạng mấp mô mặt đường. Đó là
hệ PTVP biểu diễn dao động theo phương thẳng đứng và các dao động quay
quanh hai trục x và y của máy kéo và rơmoóc chở gỗ do tác động động học
của mấp mô mặt đường lâm nghiệp.
Trong đó để khảo sát dao động của LHM chúng tơi xét trạng thái
chuyển động trên những đường có mấp mơ dạng hình sin [14 ]:
q  h0 sin

2 .s
2 .v
 h0 sin
t  h0 sin t ,

s0
s0

(3.3)

h0, s0 - biên độ và chiều dài bước sóng mặt đường (m);
s – chiều dài đoạn đường cần xét. Khi xe chuyển động với vận tốc v =
const thì s = v.t ;
Ω- tần số của sóng mặt đường (rad/s): Ω= 2πv/s0.
Để khảo sát dao động của LHM khi di chuyển trên đường vận chuyển
lâm nghiệp ta xét hai trường hợp thường gặp:
-Khi LHM chuyển động trên những đoạn đường có độ mấp mô bên trái
và bên phải mỗi cặp bánh lệch nhau một góc là π (rad), hay một nửa chu kỳ
bước sóng mặt đường;

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


23

- Khi LHM chuyển động trên những đoạn đường có độ mấp mô bên
trái và bên phải mỗi cặp bánh như nhau (hay còn gọi là đồng pha).
- Trường hợp 1:
Điểm tiếp xúc của bánh xe bên phải và bên trái mỗi cặp bánh lệch
nhau 1/2 chu kỳ bước sóng mặt đường,
Khi đó: qitr= h0sin Ωt , thì qiph= h0sin(Ωt+π)= - h0sin Ωt,
và Δi = - 2 h0sin Ωt. (i = 1, 2, 3).
Theo các thông số của máy kéo John Deere-5310 và rơ mooc chở gỗ
(bảng 3.1) ta có:

q1  h0 sin t  1  2h0 sin t
q2  h0 sin(t  2 )  2  2h0 sin(t  2 )

(3.4)

q3  h0 sin(t  3 )  3  2h0 sin(t  3 )
Trong đó : 2 

l l l l l
l1  l2
; 3  1 2 3 4 5
v
v

- Trường hợp 2:
Điểm tiếp súc của bánh xe bên phải và bên trái mỗi cặp bánh khơng lệch
pha nhau
Khi đó: qitr= qiph = h0sin Ωt , và Δi = 0. (i = 1, 2, 3).

q1  h0 sin t  2  0
q2  h0 sin(t  2 )  2  0

(3.4b)

q3  h0 sin(t  3 )  3  0
3.3.2. Giải hệ phương trình vi phân
Việc giải hệ PTVP (3-1) được nhập số liệu và giải trên phần mềm
toán học Mathematica. Chương trình tính tốn được ghi trong các phụ lục
Bi. và kết quả như sau:

LUAN VAN CHAT LUONG download : add