LUẬN văn THẠC sĩ HAY nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm việc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN LỘC

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG
CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG
ĐA NĂNG KHI LÀM VIỆC

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hố nơng lâm nghiệp
Mã số: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2013

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN LỘC

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG

CỦA GHẾ NGỒI NGƯỜI LÁI TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG
ĐA NĂNG KHI LÀM VIỆC

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hố nơng lâm nghiệp
Mã số: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:
TS. Nguyễn Văn Bỉ

Hà Nội, 2013

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


i

LỜI CẢM ƠN
Được sự đồng ý của Ban giám hiệu Nhà trường, Khoa Sau đại học, Khoa Cơ
điện và Công trình trường đại học Lâm Nghiệp Việt Nam và dưới sự hướng dẫn của
thầy giáo TS. Nguyễn Văn Bỉ tôi đã thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật
chun ngành Kỹ thuật máy và cơ giới hố nơng lâm nghiệp với tên đề tài: “Nghiên
cứu dao động của ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm
việc”.
Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Nguyễn Văn Bỉ đã tận
tình hướng dẫn, góp ý, giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Dương Văn Tài, PGS.TS. Nguyễn Nhật
Chiêu cùng quý thầy cô Khoa Cơ điện và Cơng trình, Khoa Sau đại học trường đại
học Lâm Nghiệp, các bạn lớp cao học K18A chun ngành Kỹ thuật máy và cơ giới

hố nơng lâm nghiệp đã giúp đỡ tôi trong trong suốt thời gian thực hiện luận văn
này và khố học vừa qua.
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Những kết quả
trong luận văn này được tính tốn chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào cơng
bố; những nội dung tham khảo, trích dẫn trong trong luận văn này đều đã được chỉ
rõ nguồn gốc.
Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp, bổ xung cho bản luận văn
này được hoàn chỉnh hơn.
Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2013
Tác giả

Nghuyễn Văn Lộc

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


ii

MỤC LỤC
Trang phụ bia
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................2
1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ...........................................2
1.1.1. Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới ...........................................................2
1.1.2. Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới ................................................................2
Hình 1.1: Máy bay phun hố chất chữa cháy rừng .....................................................3
Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ ..................................3
Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước .................................................................4
Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc .....................................................................4

1.1.3. Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam ...........................................5
Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa ...........................................................................5
Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng .......................................................6
Hình 1.7: Xe thang chữa cháy

Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén ....7

Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m ..........................................................7
1.2. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng ............................................................8
Hình 1.10: Xe chữa cháy rừng đa năng.......................................................................9
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng .....................9
Hình 1.11: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng ........................................................10
Hình 1.12: Xe Ural - 4320........................................................................................11
1.2.2. Nghiên cứu sử dụng xe chữa cháy rừng đa năng............................................13
Bảng 1.1: Kết quả khảo nghiệm các thơng số cơ bản của xe CCR ...........................13
Hình 1.14: Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng ...................................................14
Hình 1.15: Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe .................................15
1.2.2. Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng ...................................15
1.3. Một số kết quả nghiên cứu về dao đông của máy kéo và ghế ngồi người lái ....16

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


iii

1.4. Tình hình nghiên cứu về chống rung cho người điều khiển máy. .....................18
CHƯƠNG 2 ..............................................................................................................22
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...22
2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................22
2.2. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................22

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng ............................23
2.3. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................24
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết........................................................................................24
2.3.2. Nghiên cứu thực nghiệm .................................................................................24
2.4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................24
2.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .................................................................24
2.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ...........................................................25
CHƯƠNG 3 ..............................................................................................................26
DAO ĐỘNG CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG KHI LÀM VIỆC TRÊN
MẶT ĐẤT RỪNG ....................................................................................................26
3.1. Xác định các đặc trưng của các nguồn kích động ..............................................26
3.1.1. Xác định hàm kích động động học từ mặt đất rừng ........................................26
3.1.2. Xác định các đặc trưng kích động động lực ...................................................27
3.2. Dao động của xe chữa cháy rừng khi làm băng cản lửa ....................................29
3.2.1. Lập mơ hình tính tốn dao động của xe CCR khi tạo băng cản lửa ...............29
Hình 3.1:Mơ hình dao động của xe CCR đa năng ...................................................29
trong mặt phẳng đối xứng dọc oxz. ...........................................................................29
3.2.2. Lập phương trình vi phân dao động (PTVP) của xe CCR . ............................31
3.3. Dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe ............................................................34
3.3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến dao động của điểm đặt ghế ngồi ...........34
Bảng 3.1: Các thông số đầu vào của mơ hình dao động ...........................................35
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc di chuyển của xe. ........................................36
Hình 3.2: Sơ đồ khối giải hệ phương trình(3.11)&(3.12). ........................................36
Hình 3.4: Khảo sát với v = 2.222 m/s (8 km/h). .......................................................41

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


iv

Bảng 3.2: Các đặc trưng dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe CCR...................44
Bảng 3.3. Giá trị cho phép của rung loại 1 với thời gian tác động 480 phút. ...........46
3.4.2. Xác định các thông số dao động tác động lên người lái khi vận xuất. ...........46
3.4.2.1. Tần số dao động f (Hz). ..............................................................................46
3.4.2.2. Thời gian tác động của dao động. ...............................................................47
3.4.3. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động máy kéo lên người lái. ...............47
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu dao động của của ghế ngồi khi tạo băng cản lửa. .................48
3.5. Kết luận chương 3 ..............................................................................................48
CHƯƠNG 4 ..............................................................................................................50
PHƯƠNG ÁN GIẢM XÓC CHO NGƯỜI LÁI .......................................................50
XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG ....................................................................50
4.1. Cơ sở lý thuyết của vấn đề giảm rung cho người lái xe CCR. ...........................50
4.2. Phương án kết cấu ghế chống rung trên xe CCR. ..............................................51
Bảng 4.1: Các thông số của hệ treo ghế chống rung trên xe CCR ............................53
CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .......................................................55
5.1. Mục đích nghiên cứu ..........................................................................................55
5.2. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................55
5.3. Điều kiện thực nghiệm .......................................................................................55
5.4. Dụng cụ và thiết bị đo ........................................................................................55
5.4.1. Thiết bị đo DMC plus .....................................................................................55
Hình 5.1a: Sơ đồ nguyên lý DMC plus Hình 5.1b: Thiết bị đo lường DMC plus ..55
5.4.2. Cảm biến đo gia tốc.........................................................................................56
Hình 5.2: Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm ...................................................56
5.5. Tổ chức tiến hành thực nghiệm ..........................................................................57
5.5.1. Chuẩn bị thí nghiệm và dụng cụ đo ................................................................57
Hình 5.3: Kết nối chạy thử

Hình 5.4: Gắn đầu đo vào trọng tâm ghế .................57

ngồi người lái của xe .................................................................................................57

5.5.2. Tổ chức thí nghiệm đo dao động của ghế ngồi người lái xe khi làm việc ......58
Hình 5.5: Quá trình đo dao động ...............................................................................59

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


v

Hình 5.6: Người điều khiển thiết bị đo trong quá trình đo dao động ........................60
5.6. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm .......................................................................60
5.6.1 Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ không làm việc với V = 5km/h ......................60
Hình 5.7: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 5km/h ...........................61
5.6.2. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ khơng làm việc với V = 10km/h ...................61
Hình 5.8: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 10km/h .........................61
5.6.3. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ khơng làm việc với V = 20km/h ...................61
Hình 5.9: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 20km/h .........................62
5.6.4. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 5km/h ................................62
Hình 5.10: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 5km/h ...62
5.6.5. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 10km/h ..............................62
Hình 5.11: Đồ thị gia tốc ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 10km/h .......63
5.6.6. Thực nghiệm khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với V = 15km/h ..............................63
Hình 5.12: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với 63
v = 15km/h ................................................................................................................63
5.7. So sánh kết quả nghiên cứu thực nghiệm với mơ hình tính theo lý thuyết ........63
CHƯƠNG 6 ..............................................................................................................65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................65
6.1. Kết luận ..............................................................................................................65
6.2. Kiến nghị ............................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................67

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
TT

Ký hiệu

1

A, B, D

2

l1, l2, l3

3

L

4

Z0, ZA, ZB, ZD

5

Z1 , Z2 , Z 3 , Z4

6

α0, α

7

h1, h2, h3

8

c1 , c2 , c 3 , c4

9

cn1, cn2

10

k1, k2, k3, k4

11

kn1

12

Ý nghĩa
Vị trí các gối đỡ trên khung xe tương ứng với cặp bánh
trước, bánh sau và cơ cấu làm sạch cỏ
Khoảng cách theo phương dọc từ trọng tâm O đến các điểm

A, B, D
Chiều dài tay quay của các trục bánh xe sau - từ tâm
các bánh xe đến chốt xoay C;
Chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm xe và của các vị trí
gối đỡ A, B, D;
chuyển vị thẳng đứng của tâm cầu trước, cầu sau và cơ
cấu làm sạch cỏ;
Chuyển vị góc của thân xe và của nhíp cầu sau trong mặt
phẳng thẳng đứng dọc Oxz;
Độ cao mấp mơ mặt đường tại vị trí tiếp xúc với các bánh
xe
Hệ số độ cứng của các cặp bánh xe 1, 2, 3 và cơ cấu treo
hệ thống làm sạch cỏ, rác
Hệ số độ cứng của các nhíp cầu trục trước và nhíp trục
sau: 1, 2
Hệ số giảm chấn của bánh lốp trươc, các bánh sau và cơ
cấu treo hệ thống làm sạch cỏ, rác
Hệ số giảm chấn của nhíp trươc

m0, m1, m2, m3, khối lượng thu gọn của thân xe, các cặp bánh 1, 2, 3 và
m4

của hệ thống làm sạch cỏ, rác

13

J0y

Mơ men qn tính của thân xe đối với trục OY

14

δ1, δ2, δ3 , δ4

15

δn1, δn2 , δn3

Biến dạng của các bánh lốp 1, 2, 3 và của cơ cấu treo hệ
thống làm sạch cỏ, rác
Biến dạng của các nhíp cầu trước và cầu sau

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Hình 1.1: Máy bay phun hố chất chữa cháy rừng .....................................................3
Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ ..................................3
Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước .................................................................4
Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc .....................................................................4
Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa ...........................................................................5
Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng .......................................................6
Hình 1.7: Xe thang chữa cháy

Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén ....7

Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m ..........................................................7
Hình 1.10: Xe chữa cháy rừng đa năng .......................................................................9

Hình 1.11: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng ........................................................10
Hình 1.12: Xe Ural - 4320........................................................................................11
Bảng 1.1: Kết quả khảo nghiệm các thơng số cơ bản của xe CCR ...........................13
Hình 1.14: Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng ...................................................14
Hình 1.15: Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe .................................15
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng ............................23
Hình 3.1:Mơ hình dao động của xe CCR đa năng ...................................................29
trong mặt phẳng đối xứng dọc oxz. ...........................................................................29
Bảng 3.1: Các thông số đầu vào của mơ hình dao động ...........................................35
Hình 3.2: Sơ đồ khối giải hệ phương trình(3.11)&(3.12). ........................................36
Hình 3.4: Khảo sát với v = 2.222 m/s (8 km/h). .......................................................41
Bảng 3.2: Các đặc trưng dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe CCR...................44
Bảng 3.3. Giá trị cho phép của rung loại 1 với thời gian tác động 480 phút. ...........46
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu dao động của của ghế ngồi khi tạo băng cản lửa. .................48
Bảng 4.1: Các thông số của hệ treo ghế chống rung trên xe CCR ............................53
Hình 5.1a: Sơ đồ nguyên lý DMC plus Hình 5.1b: Thiết bị đo lường DMC plus ..55
Hình 5.2: Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm ...................................................56
Hình 5.3: Kết nối chạy thử

Hình 5.4: Gắn đầu đo vào trọng tâm ghế .................57

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


viii

ngồi người lái của xe .................................................................................................57
Hình 5.5: Quá trình đo dao động ...............................................................................59
Hình 5.6: Người điều khiển thiết bị đo trong quá trình đo dao động ........................60
Hình 5.7: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 5km/h ...........................61

Hình 5.8: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 10km/h .........................61
Hình 5.9: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 20km/h .........................62
Hình 5.10: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 5km/h ...62
Hình 5.11: Đồ thị gia tốc ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 10km/h .......63
Hình 5.12: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với 63
v = 15km/h ................................................................................................................63

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Máy bay phun hố chất chữa cháy rừng .....................................................3
Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ ..................................3
Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước .................................................................4
Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc .....................................................................4
Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa ...........................................................................5
Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng .......................................................6
Hình 1.7: Xe thang chữa cháy .....................................................................................7
Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén ..............................................................7
Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m ..........................................................7
Hình 1.10: Xe chữa cháy rừng đa năng.......................................................................9
Hình 1.11: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng ........................................................10
Hình 1.12: Xe Ural - 4320........................................................................................11
Hình 1.14: Hệ thống phun đất vào đám cháy rừng ...................................................14
Hình 1.15: Hệ thống chữa cháy rừng bằng phun nước trên xe .................................15
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của xe chữa cháy rừng đa năng ............................23
Hình 3.1:Mơ hình dao động của xe CCR đa năng ...................................................29
trong mặt phẳng đối xứng dọc oxz. ...........................................................................29

Bảng 3.1: Các thơng số đầu vào của mơ hình dao động ...........................................35
Hình 3.2: Sơ đồ khối giải hệ phương trình(3.11)&(3.12). ........................................36
Hình 3.4: Khảo sát với v = 2.222 m/s (8 km/h). .......................................................41
Bảng 3.2: Các đặc trưng dao động của điểm đặt ghế ngồi trên xe CCR...................44
Bảng 3.3. Giá trị cho phép của rung loại 1 với thời gian tác động 480 phút. ...........46
Bảng 3.4. Các chỉ tiêu dao động của của ghế ngồi khi tạo băng cản lửa. .................48
Bảng 4.1: Các thông số của hệ treo ghế chống rung trên xe CCR ............................53
Hình 5.1a: Sơ đồ nguyên lý DMC plus Hình 5.1b: Thiết bị đo lường DMC plus ..55
Hình 5.2: Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm ...................................................56
Hình 5.3: Kết nối chạy thử

Hình 5.4: Gắn đầu đo vào trọng tâm ghế .................57

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


x

ngồi người lái của xe .................................................................................................57
Hình 5.5: Quá trình đo dao động ...............................................................................59
Hình 5.6: Người điều khiển thiết bị đo trong quá trình đo dao động ........................60
Hình 5.7: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 5km/h ...........................61
Hình 5.8: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 10km/h .........................61
Hình 5.9: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe với v = 20km/h .........................62
Hình 5.10: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 5km/h ...62
Hình 5.11: Đồ thị gia tốc ghế ngồi khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với v = 10km/h .......63
Hình 5.12: Đồ thị gia tốc của ghế ngồi người lái xe khi cơ cấu cắt cỏ làm việc với 63
v = 15km/h ................................................................................................................63

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cháy rừng là thảm họa gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho tài nguyên,
môi trường và con người. chính vì vậy mà các nhà khoa học trên thế giới nói chung,
ở việt nam nói riêng đã và đang nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị phịng – chữa
cháy rừng, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Đã có
một số cơng trình nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị chữa cháy rừng được đưa vào sử
dụng.
Ở Việt nam, đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 do tiến sĩ Dương Văn Tài
chủ trì đã thiết kế chế tạo xe chữa cháy rừng đa năng (CCR). Đây là mẫu xe chữa
cháy rừng mới, được thiết kế chế tạo trên cơ sở xe quân sự Ural – 4320 của Liên xô
trước đây. Khác với các xe chữa cháy thông thường, xe chữa cháy rừng đa năng
thường phải hoạt động và làm việc trên mặt đất rừng, mấp mơ mặt đất rừng và các
nguồn kích động của các cơ cấu làm việc gây ra dao động của xe, ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sự êm dịu của xe và điều kiện làm việc của người điều khiển. Do
đó, việc nghiên cứu dao động của ghế ngồi người lái khi xe làm việc là rất cần thiết.
Trong thực tế, đã có một số đề tài nghiên cứu về dao động của xe CCR;
nhưng chưa có cơng trình nào nghiên cứu dao động của ghế ngồi và đánh giá mức
độ ảnh hưởng của dao động đó đến sức khỏe và sự an tồn của người điều khiển là
cơng dân Việt nam. Để góp phần nâng cao khả năng làm việc của xe CCR trong
điều kiện rừng và người Việt nam; tôi tiến hành đề tài “ Nghiên cứu dao động của
ghế ngồi người lái trên xe chữa cháy rừng đa năng khi làm việc”.
Mục tiêu của đề tài này là từ điều kiện an toàn của người lái xe chữa cháy
rừng xác định chế độ làm vệc hợp lý và đề xuất phương án cải tiến ghế ngồi trên xe
theo các tiêu chuẩn nhà nước của Việt Nam
Ý nghĩa của đề tài là xây dựng được cơ sở lý luận để đánh giá mức độ ảnh
hưởng của dao động khi xe CCR làm việc đến khả năng chịu đựng của người lái

theo tiêu chuẩn nhà nước Việt nam về rung tác động lên cơ thể con người.
Kết quả nghiên cứu của đề tài phụ vụ cho việc hoàn thiện mẫu xe chữa cháy
rừng đa năng do đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 đã thiết kế, chế tạo theo
hướng nâng cao mức độ an toàn cho người lái.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng
1.1.1. Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới
Theo tài liệu thống kê về phương pháp chữa cháy rừng thì hiện nay các nước
trên thế giới đang sử dụng một số công nghệ chữa cháy rừng như sau [38]:
Công nghệ chữa cháy rừng trực tiếp: là phương pháp bố trí đội hình chữa
cháy trực tiếp đối đầu, bao vây ngọn lửa và dùng dụng cụ đập lửa liên tục. Phương
pháp này chỉ được sử dụng khi đám cháy có ngọn lửa thấp, cường độ cháy nhỏ.
Công nghệ chữa cháy rừng song song: là phương pháp bố trí đội hình chữa
cháy đứng về phía trước (đầu hướng gió) để thực hiện biện pháp phát dọn băng
trắng ngăn cản lửa. Phương pháp này sử dụng trong điều kiện khi đám cháy có ngọn
lửa cháy với cường độ vừa phải.
Công nghệ chữa cháy rừng gián tiếp (hay công nghệ đốt chặn): là phương
pháp dùng lửa đốt ngay từ phía trước đầu hướng gió của đám cháy để hai ngọn lửa
tiến giáp lại với nhau và tự tắt (do cháy hết vật liệu cháy). Sử dụng phương pháp
này khi đám cháy có cường độ dữ dội, sức nóng lan tỏa trên phạm vi rộng, con
người khó tiếp cận với đám cháy. [38]
1.1.2. Thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới
Cháy rừng là một hiểm họa rất lớn đối với bất kỳ quốc gia nào trên thế giới

bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người và mơi trường xung
quanh. Do đó rất nhiều nước trên thế giới quan tâm, chú trọng đầu tư phát triển,
nghiên cứu thiết kế ra các loại máy, phương tiện chữa cháy rừng, đồng thời ứng
dụng, cải tiến các kỹ thuật và cơng nghệ phịng cháy, chữa cháy rừng để hạn chế
đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra.
Ở một số nước phát triển như Mỹ, Canada, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản… sử
dụng thiết bị chữa cháy chủ yếu là máy bay phun nước và hố chất để dập lửa.
Ngồi ra cịn sử dụng cả xe ơ tơ mang theo nước và hố chất để chữa cháy. Các

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


3

cơng trình nghiên cứu về thiết bị này tương đối hiện đại và chúng đã được sử dụng
rộng dãi và hiệu quả trong thực tế chữa cháy rừng ở các nước phát triển.

Hình 1.1: Máy bay phun hố chất chữa cháy rừng
Trong những năm qua hình ảnh về chiếc máy bay cứu hoả lớn nhất thế giới
Evergreen Supertanker của Mỹ đã thực hiện nhiệm vụ chữa cháy rừng đã trở lên
quen thuộc ở một số nước. Evergreen Supertanker chính là máy bay chở khách
Boeing 747 – 200 được cải tiến thành máy bay chữa cháy. Dung tích bình chứa
nước của nó lên tới 95.000 lít. Evergreen Supertanker được chế tạo sau vụ cháy
rừng khủng khiếp ở Mỹ năm 2002, khi hai chiếc máy bay khác tham gia chữa cháy
rừng bị nổ tung.

Hình 1.2: Máy bay chữa cháy Evergreen Supertanker của Mỹ

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

4

Ở những nơi gần nguồn nước như sông, suối, ao, hồ… người ta đã sử dụng
máy bơm nước để chữa cháy rừng. Thiết bị chuyên dùng hình 1.3 là các tháp nước
được sử dụng để dập tắt các đám cháy rừng. Thiết bị này có ưu điểm là hiệu quả dập
lửa lớn, chữa được loại cháy trên tán cây. Nhược điểm của loại thiết bị này là tính di
động khơng cao, phụ thuộc vào nguồn nước, đối với khu rừng cách xa nguồn nước
khoảng 3km thì thiết bị này khơng sử dụng được. Loại máy này phù hợp với chữa
cháy ở rừng ngập nước.

Hình 1.3: Chữa cháy rừng bằng tháp nước
Tại Trung Quốc vừa chế tạo thành công xe chữa cháy có khả năng phun bốn
tấn nước mỗi phút, phạm vi tối đa dập tắt ngọn lửa là 120m (gần 400feet), hình 1.4.
Xe này có khả năng cơ động trong phạm vị lớn, nhưng cũng chỉ phát huy được hiệu
quả ở những địa bàn có nguồn nước.

Hình 1.4: Xe chữa cháy tại Trung Quốc

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


5

1.1.3. Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam
Hiện nay ở Việt Nam sử dụng thiết bị chữa cháy rừng cịn rất thơ sơ và cũng
khơng có lực lượng chuyên trách chữa cháy rừng. Lực lượng kiểm lâm vừa làm
công việc bảo vệ rừng, vừa làm công việc phịng và chống cháy rừng. Do đó khi có
cháy rừng các cơ quan chức năng mới huy động nhân lực tại chỗ để chữa cháy, nên
hiệu quả còn rất hạn chế.

Phương pháp chữa cháy rừng ở nước ta còn đơn giản, thủ công như dùng cành
cây, vỉ dập lửa, cào quốc… để dập lửa như hình 1.5. Đây là những công cụ dập lửa
đơn giản dẻ tiền, phù hợp với điều kiện địa hình phức tạp mà các phương tiện khác
không tiếp cận được. Phương pháp này chỉ phù hợp với những đám cháy nhỏ, mới
bắt đầu cháy. Nhưng tốn nhiều công lao động, năng xuất thấp, không chữa cháy
được đám cháy lớn.

Hình 1.5: Dùng cành cây để dập lửa
Một số đơn vị quản lý rừng đang sử dụng bình bơm nước đeo vai, máy thổi
gió cơng suất lớn, máy bơm nước khiêng tay để chữa cháy. Hiệu quả khi sử dụng
phương tiện này có cao hơn phương tiện chữa cháy bằng thủ cơng, nhưng cũng
khơng có khả năng dập được các đám cháy lớn. Giá thành các phương tiện này còn
cao do phải nhập khẩu.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


6

Hình 1.6: Sử dụng bơm nước để chữa cháy rừng
Thiết bị tạo băng cách ly: Trong chữa cháy rừng, phương pháp tạo băng trắng
để khoanh vùng, cô lập đám cháy cũng thường xuyên được áp dụng đối với những
đám cháy rừng lớn, cháy trên tán cây, cháy ngầm dưới mặt đất. Các thiết bị tạo băng
trắng hiện nay ở Việt Nam chủ yếu là dùng cưa xăng, máy phát quang, cào cuốc,...
Sử dụng cơng trình phục vụ phịng chống cháy rừng: kênh nước, kênh cạn,
băng trắng, băng xanh, hồ chứa nước giữ ẩm đất rừng…
Xe chuyên dụng chữa cháy: Mặc dù đã có khá nhiều loại xe chữa cháy trên thị
trường đã được đưa vào thử nghiệm hay sử dụng như: xe thang chữa cháy do Mỹ
sản xuất (hình 1.7), xe chữa cháy cơng nghệ phun bọt khí nén (CAFS) do hãng
Morita (Nhật Bản) sản xuất, xe chữa cháy Dol với nhiều thế hệ khác nhau đã xuất

hiện tại Việt Nam (hình 1.8). Các loại xe chữa cháy này chủ yếu là xe nhập khẩu giá
thành rất cao. Nhìn chung, chúng ta chưa sản xuất ra được các loại xe hay các
phương tiện phục vụ công tác chữa cháy.
Gần đây nhất, kĩ sư Trần Thành Đạt và cử nhân Huỳnh Hữu Phước đã chế tạo
xe chữa cháy tí hon SAMCO Tina-m để chữa cháy trong các hẻm và các ngõ ngách
nhỏ ở khu dân cư (hình 1.9).

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


7

Hình 1.7: Xe thang chữa cháy

Hình 1.8: Xe chữa cháy phun bọt và khí nén

Hình 1.9: Xe chữa cháy tí hon SAMCO tina-m
Trong năm 2009 tiến sỹ Phạm Đắc Thống đã nghiên cứu, chế tạo ra hỗn hợp
chữa cháy có tên là ĐT-HP. Hỗn hợp chữa cháy đa năng ĐT-HP được sản xuất ở
dạng dung dịch 5% của hỗn hợp hai muối Natriclorua và Natri Laurylsulfat. Khi sử
dụng chỉ việc pha thêm nước để thành dung dịch nồng độ 0,5%. Đối với vật dạng
rắn, chỉ cần dùng đầu lăng phun dung dịch đủ thấm ướt bề mặt vật cháy; với vật
cháy dạng lỏng như xăng dầu hay chất kỵ nước thì dùng đầu lăng tạo bọt hịa khơng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


8

khí phun lên bề mặt chất cháy, đám cháy sẽ bị dập tắt ngay. Đặc biệt, hỗn hợp ĐTHP còn tạo một màn ngăn cách chất cháy với khơng khí nên không bị bắt cháy trở

lại, mặc dù chất cháy vẫn cịn (dù châm lửa đốt cũng khơng cháy). Hỗn hợp chữa
cháy đa năng ĐT-HP không gây hư hại tài sản, hàng hóa, ít ăn mịn kim loại. Hỗn
hợp này được sử dụng với hiệu quả cao cho mọi phương tiện chữa cháy như ơ tơ, rơ
móoc chữa cháy, trạm chữa cháy cố định của khách sạn, kho xăng dầu, tầu thủy…
Đặc biệt, hỗn hợp rất thích hợp để chữa cháy rừng vì giải quyết được tình trạng
thiếu nước khi chữa cháy và dập tắt nhanh đám cháy mà không bị bùng cháy trở lại.
Qua đó ta có thể thấy tại Việt Nam chưa có xe chữa cháy rừng chuyên dụng,
một xe chữa cháy có thể hoạt động ở những địa hình phức tạp, có độ dốc lớn, có thể
chữa cháy rừng ở những nơi xa nguồn nước. Tất cả các loại xe chữa cháy rừng nói
chung và xe chữa cháy thơng thường của Việt Nam hiện nay hồn tồn phụ thuộc
vào nguồn nước và hố chất. Trong khi đó các đám cháy thì có thể cháy ở bất cứ
nơi nào có thể gần hoặc xa nguồn chất chữa cháy. Cũng có một số cải tiến từ những
xe U-óat, Isuzu… bằng cách đặt thêm téc nước, bơm nước. Những xe cải tiến này
có số lượng rất ít, khơng đáp ứng được nhu cầu chữa cháy rừng ở nước ta. Chúng ta
cần thiết bị chữa cháy đa dụng đáp ứng được các yếu tố hiện đại, gọn nhẹ dễ di
chuyển, hiệu xuất cao có thể sản xuất trong nước, nguồn chữa cháy đa dạng, tại
chỗ… Xuất phát từ những yếu tố đó đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 do trường
đại học Lâm Nghiệp chủ trì đã thiết kế chế tạo thành công xe chữa cháy rừng đa
năng, sử dụng nhiều nguồn vật liệu chữa cháy. Do mới được thiết kế chế tạo thành
mẫu xe mới, nên nó cần được nghiên cứu sâu sắc hơn nữa về động lực học, làm cơ
sở cho việc cải tiến và hoàn thiện trước khi được chế tạo hang loạt để cung cấp cho
các cơ sở chữa cháy rừng.
1.2. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng
- Xe chữa cháy rừng đa năng (hình 1.10) do đề tài cấp nhà nước KC
07.13/06-10 thiết kế chế tạo với ba chức năng chủ yếu là:
- Tạo băng cản lửa, cách ly đám cháy theo công nghệ cô lập các đám cháy để
chúng không lan truyền tới những khu rừng chưa bị cháy;.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

9

- Dập lửa các đám cháy bằng nguyên liệu tại chỗ là đất và khơng khí theo
cơng nghệ tách ngọn lửa khỏi vật liệu cháy bằng sức gió và ngăn khơng khí tiếp xúc
với vật cháy bằng mùn đất.
- Dập tắt hoàn toàn đám cháy bằng nước theo nguyên tắc làm giảm nhiệt độ
tại nguồn gây cháy.

Hình 1.10: Xe chữa cháy rừng đa năng
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng
a. Cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng
Để thực hiện các chức năng nói trên xe chữa cháy rừng đa năng được thiết
kế, chế tạo và cải tiến từ xe Ural – 4320 tại nhà máy cơ khí Mê-cơng (Đơng Anh –
Hà Nội), trong đó đã lắp đặt thêm một số thiết bị chuyên dùng sau (hình 1.11):
-

Hệ thống cắt cây ở phía trước của xe;

-

Hệ thống cắt đất ở phía sau, dưới sàn xe;

-

Hệ thống phun đất;

-

Hệ thống làm sạch cỏ, rác ở phía sau xe;

-

Thùng chứa nước trên thùng xe;

-

Hệ thống phun nước gồm vòi phun và súng nước trện đính xe;

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


10

Hình 1.11: Cấu tạo xe chữa cháy rừng đa năng
1 – Hệ thống cắt cây

2 – Xi lanh nâng hạ hệ thống cắt cây

3 – Đĩa cưa cắt cây

4 – Khung để nâng hạ hệ thống cắt cây

5 – Giá đỡ lắp hệ thống chặt hạ cây

6 – Xe ô tô cơ sở;

7 – Sàn xe

8 – Xi lanh nâng hạ hệ thống cắt đất

9 – Xi lanh nâng hạ hệ thống cắt cỏ rác

10 – Khung nâng hạ hệ thống cắt cỏ đất

11 – Buồng hút đất

12 – Hệ thống làm sạch cỏ rác

13 - Ống hút đất

14 - Ống nối để lắp ống phun đất

15 – Vòi phun nước

16 – Thùng chứa đất

17 – Hệ thống hút đất

18 – Thùng chứa nước

19 – Súng phun nước

20 – Thanh bảo hiểm cabin

Xe Ural – 4320 là loại xe tải việt dã đa năng 6x6 được sản xuất tại nhà máy ô
tô Ural ở thành phố Minsk (Nga) cho quân đội Liên xơ trước đây (hình 1.12). Loại
xe này được thiết kế năm 1973, bắt đầu sản xuất vào năm 1976 và đến nay vẫn được
tiếp tục chế tạo [39].
Ural – 4320 là loại xe tải phát triển từ loại xe Ural – 375D. Ural – 4320 được

trang bị động cơ diesel được lắp ở đầu xe.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


11

Hình 1.12: Xe Ural - 4320
Một số đặc tính kỹ thuật chủ yếu của xe Ural – 4320 [39]:
- Ural – 4320 có hai loại khác nhau được lắp động cơ diesel YamZ – 238M2
V-8 có cơng suất 240 mã lực hoặc YamZ – 236M2 V– 6 có 180 mã lực.
- Trọng lượng xe: 15300kg / 14975kg
- Trọng tải: 6000kg/5000kg hoặc 27 ghế ngồi
- Trọng tải của rơ mooc: 11500kg
- Tốc độ tối đa: 82km/h; 75km/h
- Lốp xe: 14.00 – 20HC (PR)14. Có hệ thống tự động điều chỉnh áp suất.
- Hộp số tự động 5 số, hộp phân phối 2 cấp khố vi sai.
- Giảm xóc trước kiểu nhíp treo, giảm xóc sau kiểu nhíp địn gánh.
Trong đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 đã cải tiến xe Ural – 4320 YamZ –
236V có cơng suất 180 mã lực, 3 cầu chủ động thành xe chữa cháy rừng đa năng.
Các hệ thống chuyên dụng lắp đặt trên xe có đặc điểm như sau [20];
Trên xe có lắp thêm téc nước phía sau ca bin. Hai bên téc nước có các khoang
đựng dụng cụ phụ trợ, ngồi ra phía trước xe còn lắp thêm thiết bị cắt cây bằng cưa
đĩa, phía sau téc nước có chứa khoang bơm nước và thiết bị hút đất và quạt thổi.
Phía dưới khoang chứa bơm này cịn có thiết bị đào, làm tới đất và thiết bị làm sạch
cỏ rác. Tất cả các thiết bị trên đều được dẫn động bằng động cơ thuỷ lực lắp tại các
thiết bị đó. Ngồi chức năng chữa cháy rừng bằng nước như thơng thường mà xe
cịn có tác dụng chữa cháy rừng bằng đất.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

12

Đây là loại xe chữa cháy rừng lần đầu tiên được chế tạo tại Việt Nam trên xe
có lắp hệ thống phun nước với thùng chứa 5,1m3 nước, lưu lượng bơm 10m3/h,
chiều dài ống bơm nước 300m. Hệ thống chữa cháy rừng bằng sức gió với lưu
lượng quạt 110m3/phút, chiều dài ống thổi khơng khí 35m. Hệ thống phun đất với
lưu lượng 45kg/phút, chiều dài ống phun đất 35m. Hệ thống làm băng cản lửa với
tốc độ cắt cây, làm sạch cỏ rác tạo băng cản lửa là 8km/h, đường kính lớn nhất của
cây mà máy có thể cắt được là 30cm.
b) Nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng
Hệ thống chặt hạ cây, cắt cây bụi được lắp ở phía trước xe bằng khớp quay
nâng lên hạ xuống nhờ xi lanh thuỷ lực (2), đĩa cưa (3) quay được nhờ động cơ thuỷ
lực, chuyển động tịnh tiến ra phía trước nhờ xi lanh thuỷ lực và hệ thống ổ trượt,
khi cắt cây xi lanh đẩy lưỡi cưa ăn vào gỗ.
Hệ thống làm sạch cỏ rác được lắp sau xe bằng khớp quay, chuyển động nâng
lên hạ xuống của hệ thống nhờ xi lanh thuỷ lực (9). Chuyển động quay của hệ thống
cắt cỏ nhờ động cơ thuỷ lực. Hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc dạng búa.
Hệ thống cắt đất được nâng lên, hạ xuống nhờ xi lanh thuỷ lực (8) và được lắp
ở gầm xe, dao cắt đất của hệ thống hoạt động theo nguyên lý dạng búa. Buồng hút
đất (11) nối với thùng chứa đất (16). Đất được dao cắt đất tung lên buồng hút và
được bơm hút lên theo đường ống đi vào thùng chứa (16) và rơi xuống ống thổi.
Bơm thổi (24) thổi đất đi ra ống (14), ống (14) lại được nối với vòi phun nên đất
theo vòi phun đất vào đám cháy.
Bơm nước và thùng chứa nước lắp trên sàn xe, bơm nước hút nước vào trong
thùng chứa nước. Khi chữa cháy thì bơm nước hút nước ở trong thùng chứa đẩy ra
ống bơm nước và được phun ra từ súng phun.
Khi đám cháy xảy ra người lái xe nhanh chóng cho xe di chuyển đến nơi có
đám cháy sử dụng hệ thống cắt cây phía trước, hệ thống làm sạch cỏ rác phía sau để

làm băng trắng cách ly, cô lập và khoanh vùng đám cháy. Sử dụng hệ thống cắt đất,
hút đất và phun đất vào đám cháy rừng để dập lửa. Ngồi ra cịn sử dụng hệ thống
phun nước trên xe để dập tắt đám cháy.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


13

1.2.2. Nghiên cứu sử dụng xe chữa cháy rừng đa năng
Sau khi chế tạo, xe CCR đã được nghiên cứu khảo nghiệm xác định các
thông số kỹ thuật của tất cả các hệ thống đã lắp đặt trên xe. Quá trình khảo nghiệm
được tiến hành trong điều kiện thực tế tại một số khu rừng ở Tây nguyên và cho kết
quả như trong bảng 1.1 [20].
Bảng 1.1: Kết quả khảo nghiệm các thông số cơ bản của xe CCR
TT

Thông số kỹ thuât của xe CCR

Giá trị

Đơn vị

Giá trị

Tính

đăng ký

mã lực

120-180

180

m/ph

≥ 10

12

M

≤8

9

khảo
nghiệm

A

Thông số chung của thiết bị

1

Công suất xe ô tô

2

Tốc độ dập lửa

3.

Chiều cao ngọn lửa được dập tắt

4

Tốc độ di chuyển trên mặt đất rừng

km/h

20-30

25

5

Độ dốc dọc thiết bị di chuyển được

độ

< 150

< 150

6

Độ dốc ngang thiết bị di chuyển được

độ

< 40

≤ 50

B

Hệ thống bơm nước

1

Dung tích thùng chứa nước

m3

4-6

5,1

2

Lưu lượng bơm nước

M3/h

2-4

10

3

Chiều dài ống bơm

M

150

300

C

Hệ thống chữa cháy bằng sức gió

1

Lưu lượng quạt gió

M3/ph

100

104

2

Vận tốc khơng khí miệng ống thỏi

m/s

60

65

3

Chiều dài ổng thổi khơng khí

M

30-50

35

D

Hệ thống phun đất cát

1

Khối lượng đất phun vào đám cháy

Kg/ph

40-60

45

2

Chiều dài ống phun đất

M

30-50

35

E

Hệ thống làm băng cản lửa

1

Tốc độ làm sạch cỏ rác, tạo băng cản lửa

km/h

≥1

10

2

Đường kính cây lớn nhất có thể cắt được.

Cm

20

25

LUAN VAN CHAT LUONG download : add