LUẬN văn THẠC sĩ HAY nghiên cứu dao động của xe ô tô vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

VĂN PHÚ LIỆU

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ VINAXUKI 4,5 TẤN
VẬN CHUYỂN GỖ MỎ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2011

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

VĂN PHÚ LIỆU

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ VINAXUKI 4,5 TẤN
VẬN CHUYỂN GỖ MỎ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nơng lâm nghiệp
Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội, 2011

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Một trong những nhiệm vụ về kinh tế mà chiến lược phát triển lâm
nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006  2020 đặt ra là: Sản lượng gỗ trong nước từ
20 - 24 triệu m3/năm (trong đó có 10 triệu m3 gỗ rừng trồng) [29], đáp ứng về
cơ bản nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến lâm sản, bột
giấy và xuất khẩu. Hiện tại rừng trông nước ta ở nhiều nơi đã và đang được
khai thác với số lượng lớn để làm nguyên liệu giấy, làm gỗ trụ mỏ, làm
nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ.
Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự
di chuyển gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, đến nơi xuất khẩu và nơi sử
dụng. Đây là một khâu công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâm
nghiệp độ mấp mô, độ dốc lớn. Một vài năm trước việc vận chuyển này các
hộ kinh doạnh, khai thác gỗ đều dùng các loại xe công nông, xe tự chế để vận
chuyển. Đến năm 2007 Chính phủ đã cấm sử dung các loại công nông, xe tự
tạo, tự chế tương tự [30]. Vì vậy, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói chung,
các tỉnh vùng núi phía Đơng Bắc nói riêng được thực hiện chủ yếu nhờ các
loại xe tải cỡ nhỏ hoặc trung bình tùy thuộc vào quy mơ sản xuất, kinh doanh
và địa hình khai thác. Để phục vụ cho cơng nghiệp hố hiện đại hố đất nước

ngành cơng nghiệp ôtô Việt Nam ngày càng phát triển, hàng loạt các cơng ty,
nhà máy, xí nghiệp và các hãng sản xuất, nhập khẩu ôtô ra đời đặc biệt là các
công ty, nhà máy sản xuất liên doanh với Trung Quốc như hãng Đông Phong,
Trường Hải, Vinaxuki… đã và đang đáp ứng được nhu cầu vận chuyển của
nước ta.
Xe tải Vinaxuki 4,5 tấn do liên doanh giữa Việt Nam và Trung Quốc
sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rất
nhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta, vì giá thành thấp, phụ tùng thay thế nhiều
phù hợp với các hộ kinh doanh, các nhà máy, đơn vị sản xuất vừa và nhỏ.
Trong số đó là các lâm trường, công ty khai thác, hộ sản xuất kinh doanh rừng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2

đã và đang sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ mỏ rừng trồng rất phổ
biến, đem lại những hiệu quả bước đầu khả quan.
Tuy nhiên khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp là hết sức phức tạp
do đường có độ dốc, độ mấp mơ lớn dẫn đến độ êm dịu chuyển động của xe
bị hạn chế, ngoài ra các bộ phận của hệ thống treo thường xuyên bị hư hỏng
ảnh hưởng tới độ êm dịu chuyển động và gây hư hỏng một số bộ phận khác
của xe. Việc nghiên cứu đánh giá độ êm dịu và cải tiến một số bộ phận treo
của các xe tải cỡ nhỏ và cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam nói chung
và xe tải Vinaxuki loại 4,5 tấn nói riêng sau một thời gian đưa vào sử dụng là
rất cần thiết. Để làm cơ sở cho việc nghiên cứu hoàn thiện thêm hệ thống treo
và chọn chế độ sử dụng hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động
khi sử dụng loại xe tải Vinaxuki 4,5 tấn vào việc vận chuyển gỗ mỏ trên
đường lâm nghiệp, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu dao động của xe ôtô
Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp”

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Xây dựng mơ hình dao động của ơ tơ tải Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển
gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp từ đó đánh giá ảnh hưởng của điều kiện làm
việc đến tính chuyển động êm dịu của ô tô và làm cơ sở cho việc đề xuất các
giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động của ôtô.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm hệ thống treo,
đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi xe vận chuyển gỗ
mỏ trên đường lâm nghiệp.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong khai
thác và vận chuyển gỗ.
1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong khai
thác và vận chuyển gỗ trên thế giới.
Khai thác gỗ được định nghĩa là tồn bộ các thao tác, các cơng đoạn để
biến cây đứng thành sản phẩm gỗ tròn theo qui cách xác định rồi chuyển
chúng từ rừng đến một điểm tiêu thụ nào đó. Nó là cầu nối giữa nguồn tài
nguyên rừng và các ngành công nghiệp sử dụng gỗ làm nguyên liệu như công
nghệ chế biến gỗ, công nghiệp giấy, khai thác than, xây dựng… Việc khai
thác cũng như mọi công việc khác đều phải tuân thủ theo những cơng nghệ
nhất định. Cơng nghệ khai thác gỗ có thể là công nghệ thủ công, công nghệ
tiên tiến. Mỗi loại cơng nghệ chỉ có thể thích hợp với các đièu kiện nhất định.
Cơng nghệ thích hợp là cơng nghệ phù hợp với các điều kiện kinh tế - xã hội

phổ biến có tính địa phương mơi trường và phù hợp với điều kiện môi
trường. Do vậy công nghệ khai thác gỗ phải giảm mức tối đa các chi phí sản
xuất cũng như tác động xấu đến môi trường. [33].
Trong việc khai thác gỗ rừng trồng hiện nay người ta thường áp dụng
các loại cơng nghệ sau [23],[24].
- Loại hình cơng nghệ khai thác gỗ nguyên cây (Full- tree-method):
Cây gỗ sau khi hạ được giữ nguyên cả cành và tán rồi được kéo ra bãi gỗ. Tại
đây chúng được cắt cành, cắt khúc theo quy cách sản phẩm sau đó được vận
chuyển đến nơi tiêu thụ.
- Loại hình cơng nghệ khai thác gỗ dài (Full-length-method ): Cây gỗ
sau khi hạ được cắt cành, ngọn tại nơi chặt hạ rồi được kéo ra ven đường vận

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


4

chuyển hoặc bãi gỗ. Tại đây chúng được cắt khúc rồi vận chuyển đến nơi tiêu
thụ.
Loại công nghệ khai thác gỗ ngắn (Short-wood method/Cut-to-length
method): Toàn bộ các thao tác hạ cây, cắt cành ngọn và cắt khúc đều được
thực hiện ở nơi chặt hạ, sau đó các khúc được đưa đến bãi gỗ ven đường rồi
được chuyển về nhà máy hoặc một điểm nào đó.
Như đã đề cập, việc áp dụng loại hình cơng nghệ này loại hình cơng
nghệ kia, cũng như việc lựa chọn được một cơng nghệ thích hợp trong khai
thác rừng phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như việc cung cấp nhân lực và
tiền công lao động, cơ sở hạ tầng kỹ thuật, khả năng đầu tư, tính sẵn có của
trang thiết bị, máy, phụ tùng thay thế, điều kiện rừng, điều kiện kinh tế-xã hội
và bảo vệ rừng khi khai thác.
Ở Brazil, người ta áp dụng cả ba loại hình nêu trên trong việc khai thác

gỗ rừng trồng [36]. Loại hình khai thác gỗ ngắn được áp dụng chủ yếu trong
khai thác rừng bạch đàn. Để tăng năng suất,giảm giá thành khâu chặt hạ người
ta tổ chức nhóm làm việc hai người: một người chặt hạ và cắt khúc bằng cưa
xích người kia dùng búa để chặt cành.Việc tập trung từ nơi chặt hạ về các bãi
gỗ nhỏ ven đường hoặc kho gỗ được thực hiện bằng máy kéo bánh hơi lâm
nghiệp hoặc máy kéo nơng nghiệp được trang bị thêm rơ mc chở gỗ, tay
thủy lực và các kết cấu phụ trợ đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi làm
việc trong rừng. Đối với địa hình dốc, người ta sử dụng đường cấp lưu động
với nguồn động lực là máy kéo nông nghiệp để đưa gỗ từ nơi chặt hạ về chỗ
tập trung. Ở một số lâm trường và trang trại quy mơ nhỏ người ta dùng bị
hoặc ngựa kéo gỗ.
Ở hình thức khai thác gỗ dài, việc chặt hạ, cắt cành ngọn được thực
hiện ở nơi chặt hạ bằng việc sử dụng cưa xích, sau đó các thân cây được kéo

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


5

tập trung về kho gỗ hoặc bãi gỗ nhỏ ven đường bằng máy kéo nơng nghiệp,
có trang bị thêm bộ phận treo gỗ.
Việc vận chuyển gỗ từ các bãi gỗ đến nơi tiêu thụ ở Brazil được thực
hiện chủ yếu bằng các xe vận tải chuyên dùng theo nhiều kiểu khác nhau: Xe
tải khơng rơ mc, xe tải và một sơ mi rơ moóc, xe tải kéo theo một hoặc hai
rơ moóc. Việc bốc dỡ trên các kho gỗ hầu như được cơ giới hóa bằng việc sử
dụng các cầu trục thủy lực cố định chuyên dùng. Việc bốc dỡ gỗ, củi ở những
nơi có sản lượng khai thác nhỏ vẫn phổ biến bằng lao động thủ công.
Ở phần Lan và các nước Bắc Âu [36], từ những năm 80 trở về trước, cả
ba loại hình cơng nghệ trên cũng đều được áp dụng trong khai thác gỗ rừng
trồng. Hiện nay nhờ những tiến bộ trong ngành chế tạo máy lâm nghiệp và

đặc biệt là đường vận chuyển dày đặc với chất lượng tốt đã đến tận khu rừng
xa xôi nên hình thức khai thác gỗ ngắn được sử dụng là chính. Việc hạ cây,
cắt cành thường dùng máy chuyên dùng (Feltler - Buncher) và máy khai thác
liên hợp (Harvester) sau đó các khúc gỗ được vận chuyển đến các ven đường
nhờ sử dụng các máy kéo vận xuất bánh hơi chuyên dùng (Forwarder) hoặc
máy kéo nông nghiệp được trang bị tay thủy lực và rơ moóc chở gỗ.
Việc vận chuyển gỗ từ rừng đến nơi tiêu thụ chủ yếu bằng đường bộ
nhờ sử dụng các xe vận tải cỡ lớn có thể kéo một hoặc hai rơ mc. Ngồi ra
việc vận chuyển gỗ cũng được thực hiện bằng đường thủy và đường sắt
nhưng ngày càng giảm.
Việc sử dụng các công cụ thủ công trong việc chặt hạ như cưa cùng,
búa cũng như việc dùng ngựa để vận chuyển gỗ. Ở Phần Lan hiện nay vẫn
được sử dụng nhưng với tỷ trọng nhỏ, chủ yếu dùng trong khai thác tỉa thưa
quy mô nhỏ.
Ở Malaisia [38] trước đây người ta kết hợp máy kéo xích và máy kéo
bánh hơi lâm nghiệp để vận chuyển gỗ rừng trồng nhưng qua sử dụng cho

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


6

thấy; do di chuyển nhiều trong rừng nên trong bề mặt đất rừng bị phá hoại
nghiêm trọng ảnh hưỏng xấu đến quá trình tái sinh rừng và làm cho quá trình
xói mịn đất tăng lên. Hiện nay phần lớn rừng trồng của Malaisia tập trung ở
các tập đoàn lâm nghiệp, tại đây với một hệ thống cơ sở hạ tầng và dịch vụ kỹ
thuật tương đối tốt và đồng bộ nên người ta áp dụng loại hình khai thác
nguyên cây là chủ yếu. Thiết bị trong khâu chặt hạ là cưa xích cỡ nhỏ. Việc
vận chuyển gỗ từ rừng về nhà máy chủ yếu bằng ôtô, khâu bốc dỡ gỗ về cơ
bản đã đựơc cơ giới hóa.

1.1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong khai
thác và vận chuyển gỗ rừng trồng ở Việt Nam
Ở nước ta, phần lớn gỗ được khai thác, sản xuất và tiêu thụ trong nội
địa chiếm 98% gỗ tròn, 92% gỗ xẻ và 80% sản phẩm giấy. Một phần gỗ và
các lâm sản đặc sản như quế, dầu hồi, hạt điều, cánh kiến được được xuất
khẩu sang các nước như: Nhật Bản, Hồng Kông, Singapore, Thái Lan... Hiện
nay nước ta đã cho phép việc khai thác gỗ và tre nứa ở các rừng giàu và trung
bình (rừng gỗ có trữ lượng trên 80 m3, rừng tre, luồng có từ 3 - 3,5 nghìn
cây/ha trở lên; rừng nứa, vầu có từ 6 - 7 nghìn cây/ha trở lên). Chỉ được tiến
hành khai thác chọn lọc, cường độ chặt chỉ giới hạn không quá 35% đối với
gỗ và 50% đối với tre nứa theo tổng trữ lượng toàn vùng [48]. Ở vùng chuyên
canh gỗ nguyên liệu giấy người ta áp dụng loại hình khai thác gỗ ngắn là chủ
yếu. Quy trình cơng nghệ hiện nay như sau:
Khâu chặt hạ
Việc hạ cây, căt cành, cắt khúc được thực hiện chủ yếu bằng các công
cụ thủ công như búa, cưa gỗ. Hiện nay, ở hầu hết các lâm trường đã sử dụng
cưa xăng cỡ nhỏ để chặt hạ. Gỗ nguyên liệu có chiều dài 4m tới 70% được cắt
khúc tại nơi chặt hạ, 30% được cắt khúc dưới chân đồi sau khi dùng các
phương tiện khác nhau đưa cả thân cây xuống.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


7

Khâu vận xuất.
Trong những năm gần đây, khâu vận xuất gỗ cũng đã được rất nhiều
nhà khoa học cũng như các đơn vị sản xuất quan tâm. Hiện nay đối với một số
địa hình thuận lợi người ta đã tiến hành cơ giới hố khâu cơng việc này bằng
các loại máy móc thiết bị hiện đại nhằm giải phóng sức lao động nặng nhọc,

nguy hiểm và tăng tỷ lệ tận dụng gỗ, (hình 1.1).

Hình 1.1. Vận xuất gỗ bằng máy kéo LKT 180 kết hợp tời cáp

Hình 1.2. Vận xuất gỗ bằng máy kéo bánh xích TDT 55
Khâu bốc dỡ và vận chuyển:
Vận chuyển gỗ từ rừng về khu chế biến hiện nay phổ biến gồm hai
bước: vận chuyển cự ly ngắn và vận chuyển đường dài.
Vận chuyển cự ly ngắn: đưa gỗ từ các bãi gỗ nhỏ trong rừng ra các bãi
gỗ trung chuyển ven đường quốc lộ hoặc cạnh bờ sơng với cự ly trung bình 10
- 15 km. Vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy chế biến, nhà

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


8

máy giấy... được thực hiện bằng đường sông và đường bộ. Việc bốc dỡ gỗ
cho các phương tiện vận chuyển được thực hiện bằng lao động thủ công hoặc
bằng các phương tiện bốc dỡ tùy theo các phương tiện bốc gỗ vận chuyển. Ở
các bãi gỗ tập trung quy mô lớn người ta dùng các máy bốc xếp kiểu hàm bốc
để bốc dỡ cho ô tô hoặc đưa xuống bến sơng. Cịn ở những nơi lượng gỗ ít,
phân tán người ta dùng lao động thủ công để bốc dỡ cho phương tiện vận
chuyển.
Việc bốc dỡ gỗ cho các phương tiện vận chuyển được thực hiện chủ
yếu bằng lao động thủ cơng hoặc bằng cần cẩu ơtơ, tời cáp, (hình 1.3).

Hình 1.3. Bốc dỡ gỗ bằng tời cáp
Vận chuyển đường dài: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà
máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận

chuyển là các xe ôtô chuyên dụng (hình 1.4), tàu thuỷ, thuyền.

Hình 1.4. Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


9

Vận chuyển đường ngắn: việc vận chuyển gỗ từ địa điểm khai thác tới
các bãi gỗ, các nhà máy, các xưởng chế biến gỗ…phương tiện vận chuyển
trước đây là xe Reo 7, xe Volvo, Jil 157K, xe IFA, xe công nông. Nhưng hiện
nay các hộ kinh doanh rừng, các doanh nghiệp, nhà máy chế biến gỗ thường
sử dụng các loại xe tải cở trung bình và lớn để vận chuyển gỗ, (hình 1.5).

Hình 1.5. Vận chuyển gỗ mỏ bằng ơtơ tải cỡ trung bình
Năm 1972, Tiến sỹ Nguyễn Kính Thảo cùng một số cán bộ giảng dạy
khoa Công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế,
chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ
Năm 1985, Tiến sỹ Nguyễn Kính Thảo và đồng nghiệp Viện Khoa học
Lâm nghiệp đã nghiên cứu chế tạo tời một trống dẫn động từ trục thu cơng
suất và rơ mc một trục lắp sau máy kéo Zeto để tự bốc và vận xuất gỗ.
Năm 1994, PGS. TS. Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số cán bộ giảng
dạy Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công đề mục thuộc đề
tài cấp Nhà nước KN-03-04, đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sản xuất
thiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy, vùng
gỗ nhỏ rừng trồng kiểu rơ moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ – 50 có thiết
bị tời cáp và cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực vừa gom gỗ từ xa vừa tự bốc cho rơ
moóc[9].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


10

Năm 2002, Th.S. Phạm Minh Đức nghiên cứu khả năng kéo bám của
máy kéo DFH -180 kéo rơ moóc một trục khi vận chuyển gỗ nhỏ rừng
trồng[18].
Năm 2005, PGS.TS. Nông Văn Vìn cùng một số cán bộ giảng dạy
Trường Đại học Lâm nghiệp và Trường Đại học Nông nghiệp I thực hiện đề
tài nhánh cấp Nhà nước KC -07- 26 đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo
nghiệm sản xuất rơ moóc một trục lắp sau máy kéo cải tiến để vận xuất, vận
chuyển gỗ rừng trồng.
Năm 2010 Th.S Dương Văn Cường thực hiện đề tài Những cơ sở khoa
học của việc áp dụng xe tải xích cao xu MST – 600 vào vận chuyển gỗ trên
đường lâm nghiệp.
Nhìn chung các nghiên cứu ở nước ta trong những nâm gần đây chủ
yếu đi vào nghiên cứu cải tiến, thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dùng lắp
cho máy kéo bánh hơi để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng.
1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ô tô, máy kéo
1.2.1. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo trên thế giới
Trong cơng trình [45], Muller đã đưa ra mơ hình khơng gian mơ tả tất
cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi, tác giả đã bỏ qua các tác động của
tải trọng kéo và các yếu tố ảnh hưởng khác. Theo tác giả, một máy kéo có thể
có 7 bậc tự do: Dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục ngang, dao
động dọc, dao động xoay quanh trục dọc và dao động liên kết xoay quanh trục
cân bằng.
Tác giả Volgel [46], đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp
máy cày, khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi,
cả của hệ truyền lực và bánh xe. Cơng trình cho phép đánh giá một cách khái

quát tác động của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy khi cày đất, tuy
nhiên chưa có thực nghiệm để chứng minh các giả thiết đưa ra.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


11

Trong cơng trình của Wendebon [49], bằng lý thuyết và thực nghiệm,
tác giả đã xây dựng mơ hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao động
thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các
chuyển động khác. Do vậy cơng trình này chưa đánh giá và thể hiện được đầy
đủ các tính chất động lực học của máy cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự
chuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung.
Năm 1973 Barski I.B [7], nghiên cứu Động lực học máy kéo. Tác giả
đã nghiên cứu đầy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích
và độ êm dịu chuyển động của máy kéo.
Năm 1983 Đobrưnhin Iu.A [36], nghiên cứu động lực học thẳng đứng
của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ .
Năm 1987 Zucov A.B [35], đã nghiên cứu những vấn đề dao động của
máy kéo lâm nghiệp.
Bên cạnh đó cịn có một số cơng trình nghiên cứu về dao động thẳng
đứng của máy kéo có kể đến các yếu tố ảnh hưởng của điều kiện làm việc: Tải
trọng, vận tốc, độ mấp mô của mặt đường.
Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao động của ô tô đã đạt được
nhiều thành tựu đáng kể. Dao động ôtô được nghiên cứu trong tổng thể hệ
thống “Đường-Xe-Người”. Để nghiên cứu riêng biệt và tổng thể mối quan hệ
vừa nêu, các hãng sản xuất ô tô và các cơ quan chuyên môn hàng đầu trên thế
giới đã thiết lập các phịng thí nghiệm, xây dựng các bãi thử để nghiên cứu
dao động của ơ tơ, trong đó có kể đến biến dạng thực tế của mặt đường và khả

năng của con người chịu tác động của dao động.
1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam
Đối với sản suất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra
trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện dùng để vận xuất gỗ
chủ yếu là các loại máy kéo chuyên dùng hoặc các loại máy kéo nông nghiệp

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


12

có lắp đặt các thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ. Ở nước ta thường sử dụng
các loại máy kéo được nhập từ nước ngoài để khai thác gỗ. vận chuyển gỗ là
các loại xe tải cở trung bình, cở lớn các xe chun dùng. Các cơng trình
nghiên cứu chỉ tập trung vào xây dựng hệ thống định mức kinh tế kỹ thuật đối
với các loại máy, có ít các cơng trình nghiên cứu về các đặc tính động lực học
của các loại ơtơ tải cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam. Các nghiên
cứu về độ ổn định, khả năng kéo bám khi tải trọng ngoài thay đổi, các đặc
trưng động lực học… của các bộ phận làm việc của ôtô, máy kéo hoạt động
trên các địa hình và các điều kiện làm việc khác nhau chưa được đề cập nhiều.
Có thể kể ra một số cơng trình nghiên cứu về dao động tơ máy kéo ở nước ta
như sau:
Cơng trình nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Hữu Cẩn và các cộng sự
[11], cho thấy: Tính êm dịu trong chuyển động của ô tô 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, ô tô máy kéo dao động
theo các phương: Thẳng đứng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc máy
(OY), các dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng chính đến con người;
theo phương ngang, phương dọc ảnh hưởng khơng đáng kể, có thể bỏ qua.
Th.S Nguyễn Hồng Quang [28], đã nghiên cứu dao động của máy kéo

Shibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết.
Th.S Lưu Văn Hưng [20], đã nghiên cứu dao động của rơ moóc một
trục chở gỗ khi lắp thêm bộ phận đàn hồi có giảm chấn giữa khung và trục
bánh xe.
Các cơng trình nghiên cứu dao động của máy kéo ở nước ta chưa nhiều
và xuất hiện trong những năm gần đây [32], [2]. Các công trình này là nghiên
cứu trong phạm vi hẹp nhằm xác định ảnh hưởng của rung xóc tới sức khỏe
của người lái và bước đầu đặt ra một số biện pháp chống rung cho người lái

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


13

như cải tiến ghế chống rung. Tuy nhiên các tác giả mới xem xét dao động của
máy kéo trong một số điều kiện cụ thể khi xem hệ là tuyến tính, một bậc tự do
chịu tác động của mặt đường dạng hàm xác định.
Một số cơng trình nghiên cứu thiết kế giảm rung [18], [19] đã dựa trên
cơ sở các số liệu về dao động con người, chọn sơ bộ các thông số chủ yếu:
Khối lượng người - ghế, độ cứng lị xo, hệ số cản và tính tốn theo điều kiện
cho phép về biên độ dịch chuyển.
Th.S Huỳnh Hội Quốc [29] đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc
dọc của ơ tơ ở vận tốc cao.
Th.S Hồng Gia Thắng [30] đã nghiên cứu dao động trong mặt phẳng
thẳng đứng của toa xe khách bốn trục hai hệ lò xo khi qua mối nối ray.
Năm 2002 TS. Lê Minh Lư [24] nghiên cứu dao động của máy kéo
bánh hơi có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi. Tác giả đã
xây dựng mơ hình, hệ phương trình vi phân và các điều kiện biên mơ tả dao
động thẳng đứng của máy kéo, của cầu trước, cầu sau và ghế ngồi có tính đến
những đặc điểm riêng của hệ như liên kết một chiều giữa bánh xe và mặt

đường, đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi. Cơng trình đã nghiên cứu
một cách khá đầy đủ các dạng dao động của máy kéo có tính đến đặc trưng
phi tuyến của các phần tử đàn hồi trong trường hợp kích động mặt đường là
các hàm ngẫu nhiên và xác định. Tuy nhiên cơng trình mới chỉ nghiên cứu
trong trường hợp máy kéo di chuyển độc lập mà chưa tính đến dao động của
máy kéo trong trường hợp kéo tải.
Năm 2010 TS.Trần Việt Hà [18] đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số
thông số đến độ êm dịu chuyển động của ơ tơ khách được đóng mới ở Việt
Nam. Luận án đã xây dựng được mô hình dao động phù hợp, khảo sát được
sự ảnh hưởng của một số thông số tới độ êm dịu chuyển động và sức chịu
đựng chịu đựng của con người cho một số ôtô khách đống mới tại Việt Nam

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


14

và đã thí nghiệm xác định các chỉ tiêu êm dịu chuyển động trong phịng thí
nghiệm và trên đường thử nghiệm có biên dạng hình sin cho xe ơtơ đã được
khảo sát .
Th.S. Lê Thị Minh Vượng [31], bằng lý thuyết và thực nghiệm đã
nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi chuyển động trên
đường lâm nghiệp. Tuy nhiên cơng trình này mới chỉ đưa ra mơ hình dao
động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe, chưa kể đến dao động của nước
trong thùng chứa trong trường hợp di chuyển trên đường lâm nghiệp. Tác giả
chưa đề cập tới mơ hình dao động của xe khi đang thực hiện nhiệm vụ chữa
cháy.
Th.S Nguyễn Văn Huệ [32], đã nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êm
dịu chuyển động của máy kéo MTZ – 82 khi kéo rơ mc trở gỗ.
Các cơng trình nghiên cứu trên đã góp phần đóng góp rất tích cực cho

các hoạt động sản xuất nông nghiệp ở nước ta. Đồng thời làm cơ sở cho việc
xây dựng các mơ hình nghiên cứu các lĩnh vực cơ khí khác.
Bên cạnh những cơng trình nghiên cứu nhằm sử dụng các loại ôtô, máy
kéo hoặc liên hợp máy phục vụ cho sản xuất ở trong nước, các nhà khoa học
nước ta đã có nhiều cơng trình nghiên cứu để cải tiến các bộ phận hoặc các hệ
thống của máy kéo được nhập từ nước ngoài vào Việt nam.
Đối với sản xuất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra
trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện vận xuất gỗ chủ yếu là
máy kéo chuyên dùng hoặc máy kéo nông nghiệp có lắp đặt các thiết bị
chuyên dùng. các phương tiện vận chuyển gỗ trước kia là các loại xe công
nông, xe Reo, xe Vonvol, xe IFA... Hiện nay các loại xe này đã bị cấm hoặc
hết hạn sử dụng, sử dụng khơng kinh tế. Thay vào đó để vận chuyển gỗ rừng
trồng người ta thường sử dụng các loại xe tải trung bình, xe tải lớn như
HYUNDAI, HINO… đặc biệt là các loại xe tải cỡ trung bình của các hãng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


15

liên doanh nước ngồi và được đóng mới tại Việt Nam như Vinaxuki, Trường
Hải, Đông Phong… phần nào đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong việc
vận chuyển hàng hố nói chung và vận chuyển gỗ rừng trồng nói riêng.
Nhìn chung các cơng trình nghiên cứu về êm dịu chuyển động của ôtô,
máy kéo trong vận xuất và vận chuyển gỗ ở Việt Nam chưa nhiều, nhưng
những kết quả nghiên cứu đó có ý nghĩa lớn cho việc hồn thiện thêm kết cấu
và chọn ra chế độ sử dụng hợp lý cho ôtô, máy kéo.
1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ôt ô, máy kéo.
Chúng ta đã biết cộng dụng của hệ thống treo là tạo điều kiện cho bánh
xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung

xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp
nhận được những chuyển động khơng muốn có khác của bánh xe như lắc
ngang, lắc dọc và truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng
đứng, lực dọc và lực bên. Do đó cần có độ cứng thích hợp để xe chuyển động
êm dịu và có khả năng dập tắt nhanh dao động đặc biệt là những dao động có
biên độ lớn. Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ cũng là kết quả
dung hoà giữa hai lựa chọn. Độ an toàn và độ êm dịu của ôtô, máy kéo.
Cấu tạo chung của hệ thống treo thường dùng trên ơtơ, máy kéo có các
bô phận sau:
* Bộ phận đàn hồi: Trong hệ thống treo, bộ phận đàn hồi thường dùng lị xo
xoắn, bó nhíp túi khí nén, đệm cao su.
Lị xo có các đặc điểm chính sau: Ưu điểm: Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi
được bố trí lồng vào giảm chấn. Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lị
xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nên
tiết kiệm khơng gian và cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


16

Nhược điểm: Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo khơng có nội ma sát
như nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh
dao động.
Lị xo dùng cho các loại xe ơtơ du lịch, xe tải nhỏ, xe khách có các loại
lị xo như lị xo trụ, lị xo cơn, (hình 1.6).

Hình 1.6: Lị xo trụ dùng trong hệ thống treo
Loại nhíp: Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn
giản rẻ tiền, dễ chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khối lượng

lớn, thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc
độ và sự ổn định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một
bánh bị nâng lên làm phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ
bị trượt ngang. Loại bó nhíp (hình 1.7) và đệm cao su (hình 1.8) được dùng
hầu hết trên các loại ơtơ, máy kéo.

Hình 1.7: Bó nhíp

Hình 1.8: Đệm cao su

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


17

Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên ngun tắc khơng khí có tính
đàn hồi khi bị nén. Hệ thống treo loại khí (hình 1.9) được sử dụng tốt ở các
ơtơ có trọng lượng phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ô tô
vận tải và đồn xe. Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống
treo bằng cách thay đổi áp suất khơng khí bên trong phần tử đàn hồi. Giảm độ
cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn.

Hình 1.9: Bộ phận đàn hồi loại khí được dùng trên các xe ơtơ hiện đại
* Bé phËn gi¶m chÊn: Trên xe ơtơ giảm chấn được sử dụng với các mục đích
sau:
Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền
đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện
nghi cho người sử dụng.
Đảm bảo dao động của phần không treo (unsprung) ở mức độ nhỏ nhất,
nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tính năng lái và

tăng tốc cũng như chuyển động an toàn.
Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả
năng an toàn khi chuyển động.
Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi
cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


18

Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác
dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp, (h×nh 1.10).

Hình 1.10: Cấu tạo bộ phận giảm
chấn thường dùng trên ôtô, máy kéo

Loại ống nhún giảm chấn thuỷ - khí (hình 1.11) được dùng trên một số
xe ơtơ hiện đại, có giá thành cao, vận hành phức tạp, lại thêm hệ thống nén
khí cao áp rất đắt đỏ, nên hầu như không được phổ biến. Đây là tổng hợp của
lị xo đàn hồi có giảm chấn cùng với lị xo khí thủy lực, trong hệ thống này,
Piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó đồng thời là trục của bộ giảm
chấn. Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu bao bọc bởi một màng cao su
đặc biệt. Phần tích trữ khí cùng với không gian mặt trên của Piston được nối
với nhau bởi 1 đường ống thủy lực.

Hình 1.11: Cấu tạo bộ phận giảm chấn thuỷ - khí dùng trên ơtơ hiện đại

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

19

* Bé phËn ổn định và dÉn h-íng
Thanh ổn định: có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng
đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu
chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U, một đầu chữ U được nối
với phần không được treo, còn đâu kia được nối với thân vỏ xe, các đầu nối
này dùng ổ đỡ bằng cao su,( hình 1.8).
Bộ phận dẫn hướng: có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các
mômen từ bánh xe lên khung hoặc thân xe, (hình 1.12).

Hình 1.12: Thanh ổn định và các đòn dẫn hướng trong cơ cấu treo
* Mét số kiểu bố trí hệ thống treo trong ôtô, máy kÐo
Trong cấu tạo ơtơ, xe máy có rất nhiều kiểu bố trí hệ thống treo. Tuy nhiên
ngày nay người ta thường sử dụng các cách bố trí như sau:
Hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.13) các bánh xe được đặt trên một dầm
cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền đó.
Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên
chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


20

Hình 1.13: Hệ thống treo phụ thuộc dùng lá nhíp
Hệ treo độc lập hai đòn dọc là hệ treo mà mỗi bên có một địn dọc (hình
1.14). Các địn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe. Một đầu
của đòn dọc được gắn cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại liên kết bản lề

với khung hoặc dầm ơtơ. Lị xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung. Đòn
dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận dẫn hướng. Do
phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt.

Hình 1.14: Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn dọc
Hệ treo độc lập hai đòn ngang: Cấu tạo của hệ treo 2 địn ngang (hình
1.15) bao gồm 1 địn ngang trên, một địn ngang dưới. Mỗi địn khơng phải
chỉ là 1 thanh mà thường có cấu tạo hình tam giác (chữ A) hoặc hình thang.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


21

Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận
hướng, kết cấu chắc chắn đảm bảo truyền lực tốt.

Hình 1.15: Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn ngang
Hệ thống treo độc lập dùng lị xo và 2 địn chéo (hình 1.16) là cấu trúc
mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc. Bởi vậy sử
dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điểm của hai hệ treo trên và khắc
phục được một số nhược điểm của chúng. Đặc điểm của hệ treo này là đòn đỡ
bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe.

1-Dầm cầu; 2- Đòn chéo; 3-truyền lực
chính
Hình 1.16: Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn chéo

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

22

1.4. Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ôtô, máy kéo.
Tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của ơ
tơ, máy kéo. Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết cấu xe và trước hết
là hệ thống treo, phụ thuộc vào cường độ kích động và cuối cùng là kỹ thuật
lái xe.
Để đánh giá tính êm dịu chuyển động của ơ tơ, máy x m kéo ta thường
dùng một số chỉ tiêu như: tần số dao động, gia tốc dao động và độ êm dịu…
1.4.1. Tần số dao động riêng.
Tần số dao động riêng của một hệ dao động (bao gồm 01 khối lượng
đặt trên 01 lò xo) được hiểu là số dao động của hệ trong một phút (dao
động/phút), hoặc trong một giây (1/s tương ứng với 01Hz).


C
; Rad/s
M

Trong đó: C - Độ cứng của hệ dao động;
M - Khối lượng được đặt trên hệ.
Tần số dao động riêng chỉ phụ thuộc vào các thông số kết cấu của hệ thống
dao động (khối lượng, độ cứng, lực cản) mà không phụ thuộc vào kích thích
dao động.
1.4.2. Gia tốc dao động
Gia tốc dao động riêng là một chỉ tiêu quan trọng, nó kể đến ảnh hưởng
đồng thời của biên độ và tần số dao động. Chúng ta biết rằng dao động tự do
tắt dần chỉ tồn tại trong một chu kỳ, do vậy việc xác định gia tốc dao động sẽ
có ý nghĩa lớn khi nghiên cứu dao động cưỡng bức với sự kích thích của mặt

đường.
1.4.3. Chỉ tiêu về độ êm dịu.
Hệ số êm dịu K được đưa ra do tập thể các kỹ sư Đức (VDI), tác giả
cho rằng cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số độ êm

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


23

dịu chuyển động K. Nếu K = const thì cảm giác khi chịu dao động sẽ không
thay đổi. Hệ số K phụ thuộc vào tần số dao động , gia tốc dao động (khi  
5Hz) hoặc theo vận tốc dao động (khi   15 Hz) và phụ thuộc vào hướng
dao động đối với trục thân con người (theo phương thẳng đứng và phương
ngang) và phụ thuộc vào thời gian tác động của chúng lên cơ thể.
Hệ số K xác định theo trị số của biên độ gia tốc z hoặc theo gia tốc
bình phương trung bình zc theo công thức sau đây:
K

12,5
1  0,01nv2

 z 

18
1  0,01nv2

 zc  K y  Z c

Trong đó: nv - Tần số dao động (Hz)

z - Gia tốc dao động (m/s2)
zc - Gia tốc bình phương trung bình (m/s2)

Ky - Hệ số hấp thụ
Để xác định K cần xác định được z hoặc zc .
Nếu con người chịu dao động ngang ở tư thế nằm thì hệ số K y giảm đi một
nửa. Hệ số K càng nhỏ thì càng dễ chịu đựng dao động và độ êm dịu của ô tô
máy kéo càng cao. Giá trị K = 0,1 tương ứng với ngưỡng kích thích. Khi đi
lâu trên xe, cho phép K = 10 - 25, còn khi đi ngắn hoặc trên xe tự hành K = 25
- 63 [3].
1.5. Các phương pháp cơ học trong nghiên cứu dao động ơtơ, máy kéo.
Ta có thể hiểu phương pháp nghiên cứu dao động ơtơ, máy kéo chính là
phương pháp lập và xử lý mơ hình tốn mơ tả dao động của các khối lượng
trong cơ hệ.
Thông thường người ta lập mơ hình tốn mơ tả dịch chuyển của cơ hệ
dưới dạng các phương trình vi phân. Có nhiều phương pháp lập phương trình
vi phân cho cơ hệ như: Phương pháp lực, phương pháp phần tử hữu hạn,
phương pháp Dalambe, phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại II..

LUAN VAN CHAT LUONG download : add