LUẬN văn THẠC sĩ HAY nghiên cứu động lực học quá trình khởi hành của liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp trên máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng trên dốc dọc​

Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và PTNT

trường đại học lâm nghiệp

Đặng Thị Hà

Nghiên cứu động lực học quá trình khởi hành
của liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp trên
máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng
trên dốc dọc

Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuËt

Hµ Néi – 2008

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và PTNT

trường đại học lâm nghiệp

Đặng Thị Hà

Nghiên cứu động lực học quá trình khởi hành
của liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp trên
máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng

trên dốc dọc

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp
MÃ Số: 60 52 14

Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật
Người hướng dẫn khoa học
Ts. Lê Văn Thái

Hà Nội 2008

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước ta vốn là một đất nước có tài nguyên rừng phong phú, đa dạng
với nhiều loại cây, gỗ và lâm sản có giá trị cao. Từ lâu rừng đã gắn liền với
cuộc sống của hàng chục triệu người dân, đã và đang đóng vai trị quan trọng
trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ Quốc. Bước vào thời kỳ Cơng nghiệp
hố - Hiện đại hố đất nước, vai trò của rừng đối với việc bảo vệ môi trường,
cung cấp lâm sản cho nền kinh tế quốc dân, đáp ứng các yêu cầu văn hoá
thẩm mỹ của con người sẽ ngày càng tăng lên.
Do nhiều nguyên nhân khác nhau về thời tiết khí hậu, đất đai bị ô
nhiễm, do sức ép về nhu cầu của con người đã tác động xấu đến rừng, làm
cho rừng nước ta ngày càng suy giảm. Nhận thức đúng đắn những hậu quả to
lớn, nhiều mặt do sự tàn phá rừng gây ra, cũng như tầm quan trọng của rừng
đối với các lĩnh vực: Kinh tế, xã hội, môi trường sinh thái, an ninh quốc
phòng. Đảng và Nhà nước ta đã rất quan tâm, khuyến khích hỗ trợ nhiều dự

án trồng rừng nhằm mục đích khơi phục và phát triển rừng. Đặc biệt tại kỳ
họp thứ 2 Quốc hội khóa X đã đưa ra nghị quyết về dự án trồng mới 5 triệu ha
rừng [21]. Dự án trồng mới 5 triệu ha rừng được mở ra với quy mô rộng lớn
nhằm gây trồng 3 loại rừng chính là rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng
sản xuất. Thúc đẩy phát triển rừng là xu thế tất yếu của xã hội để góp phần
duy trì sự sống trên trái đất và để đáp ứng nhu cầu về lâm sản cho xã hội ngày
càng cao. Vai trò của rừng trồng ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong việc
đáp ứng nhu cầu về gỗ cho nền kinh tế quốc dân.
Hiện nay, gỗ và củi chủ yếu được lấy ra từ rừng trồng. Rừng trồng ở
nhiều nơi 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 và các ngành kinh tế
khác. Đặc điểm của rừng trồng là phân tán, trữ lượng ít, đường xá nhỏ hẹp,
địa hình dốc lớn và không đồng đều, khai thác không đại trà (chặt đan xen
từng vùng để đảm bảo môi trường bền vững), điều kiện áp dụng cơ giới hoá
cho khâu khai thác có những khó khăn nhất định. Vì vậy, việc nghiên cứu, lựa

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2

chọn sử dụng các loại máy móc, thiết bị phù hợp để vận xuất gỗ rừng trồng là
vấn đề cần thiết.
Trong những năm gần đây ở nước ta, máy kéo cỡ nhỏ được sử dụng
phổ biến trong sản xuất nông lâm nghiệp, đó là các loại máy kéo MTZ-80,
DFH-180, máy kéo Shibaura, máy kéo bông sen-12… Trên cơ sở tận dụng
nguồn động lực sẵn có trong sản xuất nơng lâm nghiệp như hiện nay, đã có
nhiều đề tài nghiên cứu thiết kế thiết bị chuyên dùng, dùng nguồn động lực là
máy kéo cỡ nhỏ để vận chuyển, vận xuất gỗ rừng trồng - là khâu công việc rất
nặng nhọc và nguy hiểm trong dây chuyền công nghệ khai thác gỗ. Một trong

số các đề tài đã nghiên cứu và thử nghiệm thành cơng thiết bị lâm nghiệp
chun dùng đó là liên hợp máy (LHM) có nguồn động lực là máy kéo cỡ nhỏ
với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ rừng trồng.
Do điều kiện làm việc của LHM trên địa hình đất dốc và khơng bằng
phẳng nên đơi khi vận xuất gỗ thì LHM phải dừng trên dốc và người điều
khiển phải thực hiện lại quá trình khởi hành, sang số trên những địa hình dốc
là rất phổ biến. Việc khởi hành LHM trên dốc dọc là một quá trình phức tạp
và khó khăn nhất trong quy trình sử dụng LHM di chuyển vận xuất gỗ. Quá
trình khởi hành là quá trình chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động gây
nên áp lực động đột ngột lên các cơ cấu của LHM dẫn đến hư hỏng đột ngột
và giảm tuổi thọ của chi tiết máy. Quá trình khởi hành của LHM khơng chỉ
phụ thuộc vào các đặc tính kỹ thuật của LHM như công suất động cơ, tải
trọng, quá trình biến đổi năng lượng trong động cơ và đường truyền cơng
suất… mà cịn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khách quan như độ dốc, hệ số
bám, tính ổn định và kỹ năng thao tác, vận hành của người điều khiển. Để
hiểu rõ bản chất quá trình khởi hành của LHM trên dốc dọc và đánh giá các
yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khởi hành, để có cơ sở hoàn thiện thêm về
mặt kết cấu và chọn chế độ sử dụng LHM có hiệu quả và đảm bảo an tồn,
địi hỏi phải nắm được các tính chất động học và động lực học của từng phần
tử và tồn bộ hệ thống của LHM trong q trình khởi hành. Nghiên cứu cơ sở

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


3

khoa học đề xuất chỉ dẫn sử dụng LHM, để đảm bảo cho LHM làm việc ổn
định, an toàn trên đồi dốc là một hướng nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực.
Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài luận văn: “Nghiên
cứu động lực học quá trình khởi hành của liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp

trên máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất gỗ rừng trồng trên dốc dọc” với mục đích
nhằm góp phần xây dựng cơ sở khoa học để tính tốn thiết kế cải tiến và lựa
chọn chế độ sử dụng hợp lý LHM khi làm việc trên đất dốc.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


4

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình sử dụng máy kéo nông nghiệp ở nước ta
Đẩy mạnh công nghiệp hố, hiện đại hố nơng nghiệp, nơng thơn, giải
quyết đồng bộ các vấn đề nông nghiệp, nông thôn và nông dân. Tiếp tục tạo
chuyển biến mạnh mẽ trong sản xuất nông nghiệp, kinh tế nông thôn và nâng
cao đời sống nhân dân. Cùng với những thành tựu sau 20 năm đổi mới, quá
trình thực hiện các đường lối, chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà nước
về lĩnh vực nông nghiệp, nông thôn và nông dân chúng ta đã đạt được những
thành tựu to lớn có ý nghĩa lịch sử. [18]
Để đáp ứng yêu cầu sản xuất, thực hiện chủ trương cơng nghiệp hố và
hiện đại hố nơng nghiệp và nông thôn, nền sản xuất nông nghiệp ở nước ta
ngày càng được quan tâm và không ngừng phát triển, ruộng đất được chia lâu
dài cho các hộ nông dân, nhiều hộ gia đình cịn được sở hữu nhiều hecta gieo
trồng do vậy nhu cầu cần trang bị máy móc là rất lớn để phục vụ cho các khâu
công việc như làm đất, gieo trồng, chăm sóc, bơm nước, thu hoạch, vận
chuyển… Hiện nay máy kéo nông nghiệp đã được nhập vào nước ta rất nhiều
chủ yếu phục vụ cho canh tác nông nghiệp. Thị trường trong nước chủ yếu là
các loại máy kéo nhỏ của Trung Quốc với giá rẻ và chất lượng chưa tốt. Máy
kéo đã qua sử dụng của Nhật Bản cũng tràn vào Việt Nam, có chất lượng chế
tạo cao hơn nhưng giá thành đắt và phụ tùng khan hiếm [7]. Máy kéo của

Nhật Bản nhập vào nước ta có cấu tạo phức tạp kiểu hiện đại thu nhỏ, những
máy này có độ bền, độ tin cậy cao và tiện nghi sử dụng tốt nhưng do khi nhập
vào nước ta thường là máy kéo cũ, không có máy cơng tác kèm theo cũng như
phụ tùng thay thế và giá bán tương đối cao, khơng có tài liệu hướng dẫn sử
dụng và dịch vụ sau bán hàng (bảo hành, cung cấp thiết bị phụ tùng …) nên
không phù hợp với hồn cảnh và khả năng cơng nghệ chế tạo của ngành công
nghiệp nước ta hiện nay [11].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


5

Tuy rằng ngành chế tạo máy của nước ta có rất nhiều cố gắng, nhưng
hầu hết các máy kéo nhỏ chế tạo trong nước đều là sao chép mẫu của Trung
Quốc, Nhật Bản ra đời cách đây nhiều thập kỷ, đơn điệu về mẫu mã và lạc
hậu về tính năng kỹ thuật. Ngay cả việc sao chép mẫu cũng chưa có căn cứ
khoa học đầy đủ để có được những mẫu máy phù hợp với điều kiện sử dụng ở
nước ta [7]. Để phát huy năng lực của máy móc đòi hỏi ngành chế tạo máy ở
nước ta phải tập trung đầu tư nghiên cứu thiết kế, cải tiến, đổi mới quy trình
cơng nghệ để tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt hơn phù hợp với điều kiện sản
xuất thực tế. Các máy kéo cỡ nhỏ được chế tạo trong nước chủ yếu ở Nhà
máy cơ khí nơng nghiệp Hà Tây kết hợp với Nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo
và Nhà máy diezel Sông Công. Việc sử dụng và nghiên cứu các loại máy kéo
ở nước ta đã đạt được những kết quả nhất định. Máy kéo công suất nhỏ đã và
đang dần trở thành nguồn động lực quan trọng chủ yếu trong sản xuất nông
nghiệp ở nước ta.
Cả nước hiện có khoảng 1300 cơ sở chuyên sản xuất, kinh doanh các
loại máy kéo, máy nông nghiệp và thiết bị cơ khí phục vụ nơng nghiệp; 1218
cơ sở chuyên sửa chữa, bảo dưỡng, bảo hành máy kéo, thiết bị cơ khí, nhưng

nhìn chung vẫn chưa thể đáp ứng được u cầu, trong khi đó lượng máy nhập
khẩu cịn thấp. Số lượng máy kéo các loại có khoảng 300.000 chiếc, tổng
cơng suất 3,5 triệu mã lực trong đó đa phần là máy kéo 2 bánh dưới 15 mã lực
(75,3%), máy kéo bốn bánh 15-35 mã lực (15,2%), máy kéo trên 35 mã lực
chỉ chiếm 9,5%.
Theo dự báo của Viện cơ điện và chế biến nông sản, nhu cầu máy kéo
từ 50 CV trở lên bình quân hàng năm là 3000-3200 chiếc/năm, máy kéo từ 820CV là 8000-8200 chiếc/năm để đạt được mục tiêu về cơ giới hoá. Hiện tại,
Việt Nam khơng có năng lực sản xuất máy kéo từ 50 CV trở lên. Nhóm máy
kéo 4 bánh 18-20CV đang phải nhập khẩu. Hiện có một số cơ sở đang dự kiến
triển khai các dự án láp ráp (phụ tùng nhập) với sản lượng khoảng 1400
chiếc/năm, (chủ yếu dự án liên doanh của VEAM với DAEDONG -Hàn Quốc

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


6

có cơng suất 1200 chiếc/năm đặt tại Cầu Diễn - Hà Nội. Nhóm máy kéo hai
bánh cỡ 6-8-12CV nhu cầu sẽ rất lớn và ổn định, khoảng 7000 chiếc/năm.
Tuy nhiên, mặc dù hiện nay sản xuất trong nước đã đáp ứng được khoảng
60% nhu cầu (50% do VEAM cung cấp, cịn lại do địa phương sản xuất). Để
có thể đạt được mục tiêu cơng nghiệp hố, hiện đại hố nơng nghiệp mục tiêu
đến năm 2010 ngành cơ khí nơng nghiệp cần đáp ứng được 80% nhu cầu cơ
giới hoá các khâu sản xuất nông nghiệp. Như vậy, nhu cầu cho việc cơ giới
hố các khâu trong sản xuất nơng nghiệp là rất lớn, tạo ra một thị trường đầy
triển vọng cho ngành cơ khí nơng nghiệp trong nước phát triển nếu được đầu
tư đúng hướng, đúng trọng điểm [23].
1.2. Khái quát tình hình nghiên cứu và áp dụng máy kéo nông nghiệp vào
việc vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng
Vận xuất gỗ là quá trình di chuyển cây gỗ từ nơi chặt hạ về tập trung ở

bãi gỗ ven đường hoặc kho gỗ I rồi từ đó gỗ được vận chuyển đến một nơi
tiêu thụ nào đấy. Đây là khâu khó khăn nhất, nặng nhọc và phức tạp nhất
trong dây chuyền cơng nghệ khai thác gỗ. Nó ảnh hưởng quyết định đến số
lượng và chất lượng gỗ sau khi chặt hạ và ảnh hưởng lớn đến việc bảo vệ cây
con cũng như đất rừng. Chính vì đặc điểm và tầm quan trọng như vậy nên đã
có nhiều nghiên cứu về cơng nghệ đặc biệt là về máy móc thiết bị trong khâu
sản xuất này.
Các máy kéo dùng trong vận xuất gỗ rất đa dạng, song có thể phân chia
thành hai nhóm chính: máy kéo xích và máy kéo bánh hơi. Các loại máy kéo
vận xuất bánh hơi có những ưu điểm nổi trội so với máy kéo xích cùng cỡ.
Chúng có khối lượng riêng nhỏ hơn, chi phí nhiên liệu cho 1 m3 gỗ vận xuất ít
hơn, tuổi thọ của bộ phận di động cao hơn 2-3 lần, chúng yêu cầu chi phí sử
dụng thấp hơn, máy kéo bánh hơi có tốc độ lớn hơn, do vậy cho năng suất cao
hơn. Ngồi ra máy kéo bánh hơi ít phá hại cây con và đất rừng hơn máy kéo
xích. Do có những ưu điểm như vậy nên máy kéo bánh hơi được sử dụng
ngày càng rộng rãi và chiếm ưu thế so với máy kéo xích. Các máy kéo bánh

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


7

hơi vận xuất gỗ theo chức năng có thể phân thành hai loại: máy kéo lâm
nghiệp chuyên dùng và máy kéo nông nghiệp được cải tiến để vận xuất gỗ.
Các máy kéo lâm nghiệp có cơng suất lớn, tính ổn định và khả năng
bám cao, cơ động làm việc tin cậy và cho năng suất cao. Máy kéo nhãn hiệu
LKT-80. các loại Skidder của hãng Timberjack là các loại máy kéo dùng để
vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết. Chúng được trang bị tời để gom gỗ từ
xa, treo và giữ một đầu bó gỗ khi di chuyển. Các loại Forwarder của hãng
Timberjack, Norcar, Somet, Valmet, Volvo là những loại máy kéo được sử

dụng và buôn bán rộng rãi trên thị trường thế giới [14].

Hình 1.1: Máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng vận xuất gỗ (Forwader)

Để 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, ở
các nước Bắc Âu, Italia, NewZealand, Canada, Australia… người ta sử dụng
rộng rãi máy kéo nông nghiệp trong việc khai thác gỗ rừng trồng. Sử dụng
máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ rất có hiệu quả đối với những vùng nơng
thơn vì vốn đầu tư, chi phí vận hành thấp hơn, phụ tùng thay thế sẵn có và rẻ
tiền hơn so với máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng. Ngoài ra người ta có thể
mua máy kéo nơng nghiệp cũ với vốn đầu tư thấp rồi cải tiến thành máy vận
xuất gỗ.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


8

Hình 1.2: Máy kéo nơng nghiệp được trang bị
cần nâng đầu gỗ và tời để vận xuất gỗ

Ở nước ta, với cơ chế chính sách hiện nay, rừng và đất rừng đang dần
được giao cho từng hộ gia đình, cá nhân quản lý và sử dụng canh tác lâu dài,
tạo nên những trang trại sản xuất nông, lâm nghiệp với quy mơ vừa và nhỏ.
Chính vì vậy mà rừng trồng phân tán, sản lượng khai thác thấp, đường xá đi
lại nhỏ hẹp và khó khăn nên việc sử dụng các loại máy kéo có cơng suất lớn
để vận xuất gỗ sẽ gặp nhiều khó khăn, vốn đầu tư cao và hiệu quả kinh tế
thấp.
Các hộ gia đình được giao đất rừng để tự bảo vệ và phát triển vốn rừng

đã hình thành các trang trại vừa và nhỏ thì phương thức sản xuất nơng lâm kết
hợp tỏ ra có hiệu quả vì vậy thực tế sản xuất lại địi hỏi phải sử dụng máy móc
có cơng suất nhỏ, chi phí ít…
Để khai thác gỗ rừng trồng có quy mơ nhỏ một cách có hiệu quả, vừa
đáp ứng các yêu cầu kinh tế vừa đáp ứng các yêu cầu môi trường sinh thái thì
chúng ta cần phải đầu tư nghiên cứu lắp đặt các trang thiết bị chuyên dùng
trên máy kéo nơng nghiệp cỡ nhỏ để cơ giới hố các khâu sản xuất lâm
nghiệp nói chung và khâu vận xuất gỗ nói riêng.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


9

Hiện nay, nhu cầu sử dụng máy kéo cỡ nhỏ cho các khâu canh tác của
sản xuất nông nghiệp là rất lớn. Song đặc điểm của sản xuất nông nghiệp là
mang tính thời vụ, thời gian rảnh rỗi trong năm của máy móc cịn nhiều. Vì
thế để nâng cao hiệu quả vốn đầu tư, nâng cao hiệu quả sử dụng, khai thác và
phát huy năng lực của máy móc thiết bị phục vụ đa chức năng trong sản xuất
nông lâm nghiệp, đồng thời tạo thêm công ăn việc làm và tăng thu nhập cho
người lao động, người ta đã sử dụng rộng rãi các loại máy kéo nông nghiệp để
vận xuất gỗ [1].
Việc cơ giới hoá khai thác gỗ rừng trồng để cung cấp cho các nhà máy
giấy sợi, ván nhân tạo, gỗ trụ mỏ, chống lò cho các khu khai thác mỏ… là một
nhiệm vụ rất quan trọng đối với ngành công nghiệp khai thác gỗ ở nước ta.
Trong các cơng trình nghiên cứu các nhà Khoa học lâm nghiệp đã bước đầu
nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ra loại thiết bị vận xuất lắp đặt trên máy kéo
nơng nghiệp cỡ trung bình và cỡ lớn kèm theo rơ moóc phục vụ cho khai thác
gỗ rừng trồng. Các loại thiết bị chuyên dùng được lắp đặt thêm lên máy kéo
nông nghiệp để sử dụng trong khai thác rừng như tời gom gỗ, cần treo gỗ,

ngoạm, cần trục cơ học hoặc tay thuỷ lực, rơ moóc chở gỗ… và các kết cấu
phụ trợ đảm bảo an toàn tạo ra liên hợp máy.
Vào giữa những năm 70, trên cơ sở máy kéo nông nghiệp Zetor 1135
Trường Đại học lâm nghiệp đã nghiên cứu cải tiến thành thiết bị vận chuyển
gỗ theo kiểu lái khung gập và có trang bị tời để gom gỗ lắp trên máy kéo
Zetor [19]. Thiết bị đã được thiết kế, chế tạo và đưa vào khảo nghiệm cho
hiệu quả kinh tế khá cao trong khai thác gỗ rừng tự nhiên. Tuy nhiên với yêu
cầu sử dụng tổng hợp, một thiết bị phải làm được nhiều việc thích ứng với mơ
hình kinh tế trang trại và cơ chế hạch tốn kinh doanh như hiện nay thì thiết bị
này khơng cịn phù hợp nữa vì nó chỉ làm được duy nhất khâu gom gỗ còn các
việc khác như bốc dỡ, vận chuyển gỗ không thực hiện được.
Năm 1972 Tiến sỹ 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

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


10

gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ phù hợp với điều kiện địa hình
phức tạp của rừng tự nhiên. Máy có thể nhả cáp của tời kéo gỗ từ xa lại gần
và có thể len lỏi trong khu khai thác để vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết
với bán kính quay vịng nhỏ [4].
Vào những năm 1980, Viện Khoa học Lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo,
thử nghiệm rơ moóc chuyên dùng được trang bị tời cáp để bốc gỗ nhỏ theo
phương án bốc dọc kiểu xe Reo, động lực là máy kéo nông nghiệp nhãn hiệu
Zetor. Tuy nhiên, thiết bị này còn một số hạn chế: Dễ dàng bốc xếp được lớp
gỗ đầu tiên lên sàn mc, cịn từ khi bốc lớp gỗ thứ hai trở đi, đầu bó gỗ bị
cày vào lớp gỗ đã nằm trên sàn mc nên khơng thể bốc tiếp lên cao được
[13].

Năm 1982, tập thể cán bộ phòng kỹ thuật nhà máy cơ khí 15-2 (Bộ
Lâm nghiệp cũ) đã nghiên cứu cải tiến xe Krat của Liên Xô thành loại xe kiểu
xe Reo có thiết bị tời cáp, với dàn khung cứng trên thùng xe mà dầm dọc trên
cùng có các điểm tựa để treo đỡ các puly dẫn động cho cáp mang tải khi kéo
gỗ lên và xuống theo nguyên tắc bốc dọc [4]
Sản phẩm của các công trình nghiên cứu trên đây đã tạo ra thiết bị
chuyên dùng trong Lâm nghiệp lắp trên ô tô, máy kéo bánh hơi. Ngồi việc có
thể dùng tời cáp kéo gỗ từ xa lại gần (gom gỗ) chúng cịn có thể tự bốc gỗ lên,
hạ gỗ xuống và vận chuyển ra khỏi khu khai thác.
Nhằm nâng cao tính năng sử dụng của thiết bị và khắc phục nhược
điểm của thiết bị trên, năm 1994 PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số
cán bộ giảng dạy trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công một
đề mục của đề tài cấp Nhà nước KN-03-04: “Thiết kế, chế tạo và khảo
nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để phục vụ khai thác gỗ nhỏ
rừng trồng” [10]. Thiết bị thiết kế là một LHM, động lực là máy kéo nông
nghiệp MTZ 50. Trang bị chuyên dùng để gom, bốc và vận chuyển gỗ gồm
có: rơ moóc một trục, tời cơ học, cơ cấu nâng đầu bó gỗ dẫn động bằng thuỷ
lực. Tời được đặt phía sau máy kéo có nhiệm vụ kéo gỗ từ xa, tự bốc gỗ lên

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


11

moóc. Cơ cấu nâng gỗ lắp ở sau rơ moóc có nhiện vụ nâng một đầu bó gỗ cho
vượt qua đầu các cây gỗ đã bốc được lên ở lớp trước theo phương pháp bốc
dọc. Thiết bị này nhờ có sự kết hợp giữa hệ thống tời cáp với sự trợ giúp của
cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực, giúp cho việc kéo gỗ từ xa và bốc nhiều lớp gỗ lên
rơ moóc được thuận lợi, thiết bị làm việc cho hiệu quả kinh tế cao.

Hình 1.3: Máy kéo nơng nghiệp MTZ 50 được trang bị
Rơmoóc 1 trục và tời để gom gỗ từ xa

Năm 1997 nhóm cán bộ giảng dạy bộ môn máy lâm nghiệp Trường Đại
học lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng là tời cơ khí một
trống (đường kính cáp 8 mm, dung lượng cáp 100 mét) và cần treo gỗ hình
chữ A lắp trên máy kéo DFH-180 để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng.

Hình 1.4: Máy kéo DFH-180 được trang bị
cần trục chữ A và tời cáp để vận xuất gỗ

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


12

Các cơng trình nghiên cứu thiết bị phục vụ cho khâu khai thác gỗ rừng
trồng trên đây hầu như chưa đề cập đến vấn đề thực tiễn của sản xuất lâm
nghiệp đó là địa hình rừng trồng khơng bằng phẳng, độ dốc lớn. Địa hình
rừng trồng có dạng chủ yếu như: mái dơng một chiều, địa hình đồi bát úp, địa
hình dạng yên ngựa, dạng thung lũng độ dốc trung bình phổ biến từ 100-200,
cá biệt có những nơi lên đến 450-500.
Nhằm phát huy tối đa tính năng sử dụng của thiết bị phù hợp với điều
kiện sản xuất lâm nghiệp. Năm 2006 PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu và các
cộng tác viên đã nghiên cứu thành công một đề tài nhánh của đề tài cấp Nhà
nước KC 07-26-05. “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ
giới hoá khai thác gỗ rừng trồng trên độ dốc 100-200 [3].
Đề tài đã nghiên cứu, thết kế, chế tạo và thử nghiệm thành cơng hai
thiết bị đó là: Thiết bị tời cáp lắp sau máy kéo Shibaura để vận xuất gỗ rừng
trồng và thiết bị tay thuỷ lực lắp trên máy kéo Shibaura để bốc dỡ gỗ.

Để sử dụng hợp lý, an toàn và hiệu quả các loại máy kéo nơng nghiệp
phục vụ sản xuất nơng lâm nghiệp thì ngồi việc nghiên cứu cải tiến, thiết kế
chế tạo các thiết bị chuyên dùng lắp trên máy kéo, cần phải có nhiều cơng
trình đi vào nghiên cứu đầy đủ hơn xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của
các LHM như: Nghiên cứu về tải trọng, các yếu tố về động học và động lực
học ảnh hưởng tới khả năng làm việc của LHM để có cơ sở chọn chế độ sử
dụng hợp lý nhất, cải tiến kết cấu phù hợp điều kiện sản xuất nông lâm nghiệp
ở nước ta.
Trong những năm qua, ở nước ta đã có những cơng trình nghiên cứu về
các yếu tố động lực học của các máy kéo nông lâm nghiệp như sau:
Năm 2000, TS. Đặng Tiến Hoà đã nghiên cứu một số vấn đề động lực
học của liên hợp máy kéo cỡ nhỏ hai bánh. Cơng trình đã nghiên cứu và phân
tích các tính chất động lực học, có tính đến sự hoạt động phi tuyến của động
cơ trong sự tác động lẫn nhau với các hệ thống thành phần khác của máy kéo
và máy công tác [7].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


13

Năm 2000, TS. Lê Minh Lư đã nghiên cứu dao động của máy kéo bánh
hơi có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi chịu kích động
của mặt đường là các hàm xác định và hàm ngẫu nhiên nhằm đánh giá ảnh
hưởng của các phần tử đàn hồi phi tuyến đến dao động của máy kéo và của
người lái [12].
Năm 2001, TS. Nguyễn Tiến Đạt nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực
nghiệm của việc sử dụng máy kéo cỡ nhỏ để cơ giới hoá khâu vận xuất gỗ
rừng trồng Việt Nam. Cơng trình đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ mấp mô
mặt đường, tốc độ và tải trọng tới một số đặc tính động lực học của máy kéo

có cơng suất nhỏ với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ rừng trồng [5].
Năm 2002, TS. Nguyễn Văn Quân đã xây dựng cơ sở lý thuyết xác
định một số thông số cơ bản của trang bị lam nghiệp chuyên dùng kèm theo
MKNN, lực tải công nghệ tác dụng lên máy kéo và trang bị chuyên dùng khi
LHM vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng [14].
Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Văn An đã nghiên cứu 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 [1].
Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Văn Vệ đã nghiên cứu dao động thẳng
đứng của ghế ngồi trên máy kéo DFH-180 khi vận xuất gỗ và biện pháp giảm
xóc cho người lái [20].
Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Đức Sỹ đã nghiên cứu ổn định động lực
học dọc liên hợp máy kéo cỡ nhỏ vận xuất gỗ khi khởi hành theo hướng lên
dốc [16].
Năm 2002, Thạc sỹ Phạm Minh Đức đã nghiên cứu khả năng kéo bám
của liên hợp máy kéo DFH-180 khi sử dụng rơ mc một trục vận chuyển gỗ
nhỏ rừng trồng. Cơng trình đã nghiên cứu mối quan hệ giữa tải trọng kéo,
khoảng cách từ móc nối tới rơ moóc và một số chỉ tiêu kéo-bám của máy kéo,
kích thước tối ưu của rơ moóc một trục [6].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


14

Năm 2007, Thạc sỹ Nguyễn Hồng Quang đã nghiên cứu về dao động
của máy kéo Shibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp
kéo nửa lết, làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế và chọn chế độ sử dụng
hợp lý LHM kéo khi vận xuất gỗ rừng trồng [15].
Các cơng trình nghiên cứu nêu trên đã góp phần đóng góp rất tích cực

cho các hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp ở nước ta, kết quả nghiên cứu có
ý nghĩa lớn cho việc hồn thiện thêm kết cấu và chọn ra chế độ sử dụng hợp
lý an toàn và hiệu quả.
Như vậy việc nghiên cứu các yếu tố động lực học của LHM kéo đã
được nhiều tác giả đầu tư nghiên cứu và đạt những kết quả nhất định, nhưng
bên cạnh đó vẫn cịn một số vấn đề cần quan tâm do điều kiện LHM làm việc
trên địa hình khơng bằng phẳng, độ dốc lớn, địa hình phức tạp.
Để nâng cao khả năng ổn định khi các LHM làm việc đòi hỏi phải
nghiên cứu các quá trình động lực học (quá trình dao động) diễn ra trong các
cụm chi tiết, hệ thống máy. Đánh giá các yếu tố tới chất lượng làm việc, nhằm
tạo cơ sở để chọn lựa hợp lý các thông số của chúng khi thiết kế cải tiến.
Đặc điểm làm việc của máy kéo, LHM nông nghiệp là tốc độ thấp với
lực kéo lớn, tỷ số truyền của hệ thống truyền lực của máy kéo lớn. Ứng suất
sinh ra trong các chi tiết của máy kéo phụ thuộc bởi chế độ tải trọng tác dụng
lên chúng trong điều kiện sử dụng. Tải trọng động có thể gấp vài lần tải trọng
do mơ men của động cơ truyền xuống.
Muốn xác định kích thước của các chi tiết để làm việc được an toàn,
cần phải xác định tải trọng động tác dụng lên chi tiết đó khi máy kéo làm việc.
Khi khởi động máy kéo tại chỗ mà đóng ly hợp đột ngột sẽ gây tải trọng động
lớn nhất, vì khi đóng ly hợp đột ngột các đĩa chủ động và bị động ép vào nhau
khơng những nhờ lực ép của lị xo mà cịn nhờ lực qn tính sinh ra khi đĩa
chủ động chạm vào đĩa bị động. Thí nghiệm và tính tốn chứng tỏ rằng mơ
men của các lực qn tính này có thể lớn hơn nhiều so với mơ men ma sát

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


15

sinh ra giữa các đĩa ly hợp. Tải trọng động sinh ra truyền qua ly hợp không

thể lớn quá mô men cực đại mà ly hợp có thể truyền, vì nếu lớn quá ly hợp sẽ
trượt. Như thế khi đóng ly hợp đột ngột sẽ gây tải trọng động lớn nhất lên hệ
thống truyền lực có thể làm gãy vỡ các chi tiết. Đó là chế độ tải trọng thừa
nhận để tính tốn bánh răng, trục của hệ thống truyền lực theo tải trọng động.
Qua thực tế cho thấy việc khởi hành và tăng tốc của LHM kéo là rất
khó khăn, việc điều khiển rất vất vả khi LHM vận chuyển với tải trọng lớn.
Đặc biệt khi làm việc, di chuyển trên dốc dọc thì việc khởi hành LHM được
đánh giá là rất phức tạp và khó khăn nhất trong sử dụng LHM vận chuyển.
Q trình khởi hành LHM khơng chỉ phụ thuộc vào các đặc tính kỹ thuật của
LHM như công suất động cơ, kết cấu máy, tải trọng… mà còn phụ thuộc rất
nhiều yếu tố khách quan như độ dốc, hệ số bám, kỹ năng thao tác và vận hành
của người điều khiển. Hơn nữa do ảnh hưởng của độ dốc dọc đường vận
chuyển lớn sẽ gây ra hiện tượng mất khả năng điều khiển, bánh trước LHM
thường bị nhấc bổng khi khởi hành theo hướng lên dốc sẽ gây mất an toàn
cho người điều khiển và thiết bị.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên cần phải nghiên cứu đầy đủ, hiểu rõ
bản chất quá trình khởi hành của LHM trên dốc dọc và đánh giá các yếu tố
ảnh hưởng đến chất lượng khởi hành, giúp cho việc sử dụng LHM có hiệu quả
cao, đảm bảo an toàn trong lao động sản xuất và làm cơ sở cho việc tính tốn
thiết kế, hồn thiện các chi tiết, cụm chi tiết, các trang thiết bị chuyên dùng
của LHM thì việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu động lực học quá trình khởi
hành của liên hợp tời cáp, cần treo gỗ lắp trên máy kéo cỡ nhỏ để vận xuất
gỗ rừng trồng trên đất dốc” là cấp thiết.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


16

Chương 2

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu và phân tích quá trình khởi hành của LHM kéo cỡ nhỏ với
thiết bị tời cáp, cần treo để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng theo phương pháp kéo
nửa lết trên dốc dọc để xác định ảnh hưởng của các thông số kết cấu cũng như
các thông số sử dụng đến khả năng khởi hành của LHM. Kết quả nghiên cứu
làm cơ sở cho việc hoàn thiện kết cấu và chọn chế độ sử dụng hợp lý, đưa ra
những khuyến cáo, chỉ dẫn có ích cho người vận hành, điều khiển LHM đảm
bảo an tồn cho người và thiết bị góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng LHM để
cơ giới hoá khâu vận xuất gỗ rừng trồng ở nước ta.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Như đã trình bày ở trên, hiện nay ở nước ta có nhiều loại máy kéo bốn
bánh cỡ vừa và nhỏ đang được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp.
Các loại máy kéo này do Nhật Bản chế tạo và nhập vào nước ta là kiểu máy kéo
lớn thu nhỏ, có nhiều tính năng tốt, tuy nhiên các loại máy kéo này thường đắt
tiền, ít phụ tùng thay thế. Trên cơ sở tận dụng nguồn động lực sẵn có và phát huy
tính năng tác dụng của máy kéo để phục vụ sản xuất lâm nghiệp, đẩy mạnh cơng
tác cơ giới hố khâu vận xuất gỗ giải phóng sức lao động nặng nhọc, kết quả
nghiên cứu đề tài cấp Nhà nước mã số KC-07-26-05 năm 2006 ‘‘Nghiên cứu lựa
chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hoá khai thác gỗ rừng trồng trên độ
đốc 100-200’’. Tác giả PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu và cộng sự đã nghiên cứu,
chế tạo thử nghiệm thành công mẫu LHM phục vụ cho khâu khai thác gỗ rừng
trồng trên độ dốc 100-200 [3]. LHM gồm máy kéo Shibaura SD-2843 (4x4) với
thiết bị tời cáp dẫn động từ trục thu công suất phía sau và cần treo gỗ chữ A lắp
trên máy kéo để vận xuất gỗ rừng trồng theo phương pháp kéo nửa lết.
2.2.1. Đặc tính kỹ thuật máy kéo Shibaura SD-2843
Máy kéo Shibaura SD 2843 bốn bánh chủ động, vì có hai cầu chủ động
nên máy có khả năng kéo bám tốt, khả năng di động cao, có thể vận chuyển

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

17

cự ly ngắn trên đường xấu với độ dốc lớn trong giới hạn cho phép. Máy kéo
Shibaura SD 2843 có công suất 28 mã lực, tiêu thụ nhiên liệu thấp, có trục thu
cơng suất loại phụ thuộc bố trí phía sau máy kéo. Máy có kết cấu nhỏ gọn, ổn
định, máy có khả năng làm việc được trên địa hình dốc dưới 20 độ phù hợp
với điều kiện địa hình đồi núi của sản xuất lâm nghiệp.
Bảng 2.1 : Các thơng số kỹ thuật chính của máy kéo Shibaura SD-2843
Máy kéo

Loại máy

Máy kéo bánh hơi, 2 cầu chủ động

Mã hiệu

Shibaura - SD 2843

Loại động cơ

Điezel 4 kỳ, 3 xi lanh

Công suất cực đại ở 2600 (v/p)
Số vòng quay định mức của động cơ

Cầu sau

Số 1

400 - 600

v/p

Số 2

600 - 1000

v/p

Số 3

1000 - 1350

v/p

Kích thước lốp trước (DxB)

640x180

mm

Khoảng cách vết bánh trước

1070

mm

Khoảng sáng cầu trước

280

mm

Độ chụm các bánh trước

20

mm

Kích thước lốp sau (DxB)

1020x260

mm

Khoảng cách vết bánh sau

1000

mm

Khoảng sáng cầu sau

340

mm

5200

N

6800

N

Theo chiều dọc (đến cầu sau)

650

mm

Theo chiều ngang (đến bánh trái)

62

mm

Toạ độ trọng tâm theo chiều cao

515

mm

3460x1250x1800
1500

mm
mm

Trọng lượng Cầu trước
máy kéo Cầu sau
Toạ độ
trọng tâm

Mã lực
v/p

Số vịng quay của trục thu cơng suất

Động cơ

Cầu trước

28
2200

Kích thước Kích thước bao ngồi
chung
Khoảng cách giữa trục bánh trước và sau

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


18

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
Tầng số
I

II

III

IV

Số truyền

Vận tốc của máy kéo (km/h)

TST

1

1.0

499.64

2

1.35

370.1

3

1.82

274.15

1

2.46

203.07

2

3.15

158.65

3

4.03

123.95

1

5.16

96.83

2

7.12

70.17

3

8.9

56.135

1

10.68

46.78

2

14.42

34.65

3

18

27.75

Hộp số máy kéo Shibaura SD-2843 được thiết kế thành bốn tầng, mỗi
tầng gồm có bốn số truyền (ba số tiến và một số lùi). Để tiện theo dõi chúng
tôi sử dụng một số ký hiệu I, II, III, IV là ký hiệu tương ứng cho bốn tầng số
và các số truyền ký hiệu là: 1, 2, 3 [22].

Hình 2.1: Máy kéo Shibaura SD-2843

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


19

Bảng thông số dải tốc độ cho các số truyền ở mỗi tầng số được trình
bày ở phụ lục 01.
Trang bị lâm nghiệp chuyên dùng được lắp trên máy kéo là thiết bị tời
cáp và cần treo gỗ chữ A lắp sau máy kéo có nhiệm vụ gom gỗ, vận xuất gỗ
từ nơi chặt hạ về tập trung tại các bãi gỗ ven đường.
2.2.2. Thông số kỹ thuật của tời và cần treo gỗ
Tời được đặt trên tấm thép đỡ lắp sau máy kéo. Tấm thép được lắp với
thân cầu sau của máy kéo Shibaura bằng 8 bulông. Đế tời được chế tạo từ
thép tấm và thép định hình với kết cấu hàn. Trên đế đặt hai ổ trục tời, trống
tời được lắp với trục tời qua ổ lăn. Một đầu của trục tời lắp với đĩa xích bị
động, đầu còn lại lắp then hoa với vấu chủ động. Vấu bị động được chế tạo
liền với một đầu của trống tời. Như vậy trống có thể quay tự do trên trục tời
khi ly hợp vấu ngắt và quay cùng trục tời khi ly hợp đóng. Đầu cịn lại của
trống tời được chế tạo liền với trống phanh và lắp cứng với bánh răng cóc.
Trên trống tời có thể quấn 80 mét cáp đường kính 10 mm. Cáp được vịng qua
rịng rọc chuyển hướng đặt trên giá chữ A lắp sau máy kéo.
Mômen quay được truyền từ trục thu công suất của máy kéo, qua bộ
truyền xích đến trục tời, qua ly hợp vấu đến trống tời để có hành trình quấn
cáp kéo gỗ. Hành trình nhả cáp để kéo cáp buộc gỗ được thực hiện khi nhả
cóc hãm và ngắt trục thu cơng suất. Trong q trình kéo gỗ theo phương pháp
kéo nửa lết, trục thu công suất được ngắt, nhờ cơ cấu bánh cóc mà một đầu bó
gỗ được treo trên giá chữ A lắp sau máy kéo [3]
Bảng 2.2: Các thông số kỹ thuật của tời lắp sau máy kéo

Loại tời

Dẫn động cơ khí từ trục thu cơng suất của máy kéo

Lực kéo lớn nhất (N)

3940

Tốc độ cáp lớn nhất (m/s)

1,13

Dung lượng cáp (m)

100

Trọng lượng tổng cộng (cả khung chữ A) (N)

1050

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


20

Hình 2.2: LHM kéo Shibaura SD-2843 vận xuất gỗ
theo phương phápkéo nửa lết

2.3. Nội dung nghiên cứu
Với đối tượng nghiên cứu đã chọn, để đạt được mục tiêu đề ra, luận văn

tập trung giải quyết những nội dung sau:
- Xây dựng mơ hình làm việc của LHM vận xuất gỗ khởi hành lên dốc.
- Xác định các lực cản chuyển động của LHM, xác định lực kéo của
cáp tời vận xuất gỗ, xác định phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh
xe trong mặt phẳng dọc khi LHM kéo vận xuất gỗ khởi hành lên dốc làm cơ
sở tính tốn, xác định các thơng số ảnh hưởng đến chất lượng quá trình khởi
hành của LHM.
- Xây dựng đường đặc tính ngồi động cơ, xây dựng đồ thị cân bằng
lực kéo cho LHM, xây dựng đồ thị đặc tính động lực học LHM, xây dựng đồ
thị khả năng tăng tốc, gia tốc cho LHM
- Trên cơ sở nghiên cứu động lực học LHM vận xuất gỗ khởi hành lên
dốc xác định các thơng số ảnh hưởng đến q trình khởi hành và đưa ra
khuyến cáo cho người sử dụng.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


21

2.4. Phương pháp nghiên cứu – nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu động lực học quá trình khởi hành của liên hợp tời cáp, cần
treo gỗ lắp trên máy kéo Shibaura để vận xuất gỗ, trước hết cần thiết xây
dựng mô hình tính tốn và các phương pháp phù hợp để nghiên cứu. Mơ hình
lựa chọn để tính tốn phải phản ánh được những đặc điểm cơ bản của hệ
thống, thích hợp với việc sử dụng những phương pháp nghiên cứu hiện đại.
Từ đó thiết lập phương trình vi phân chuyển động của LHM diễn tả mối liên
hệ giữa các thông số vào và các đặc trưng của mơ hình. Để giải phương trình
vi phân cần phải sử dụng các phương pháp phù hợp, tuỳ thuộc vào đặc điểm
của mơ hình nghiên cứu, các thơng số đầu vào và mục đích nghiên cứu.
Nội dung của mơ hình thực chất là các phương trình vi phân chuyển

động diễn tả mối quan hệ giữa các thông số vào và các thông số đặc trưng của
chuyển động. Các hệ phương trình vi phân này và các điều kiện giới hạn được
coi là mơ hình tốn của hệ thống. Dưới đây trình bày một số phương pháp
được sử dụng trong đề tài.
2.4.1. Phương pháp giải tích
Theo phương pháp giải tích, sau khi lựa chọn mơ hình tính tốn và các
thơng số của hệ thống, dựa vào các định luật cơ học để mô tả các chuyển
động cơ học bằng những phương trình vi phân biểu diễn quỹ đạo chuyển động
của trọng tâm LHM. Phương trình vi phân này có thể giải được bằng phương
pháp giải tích. Đối với mơ hình tuyến tính, việc giải các phương trình vi phân
này có thể tiến hành theo nhiều cách khác nhau, kết quả nhận được cũng có
độ chính xác khác nhau tuỳ thuộc vào từng phương pháp [9].
2.4.2. Phương pháp mơ phỏng số
Do đặc tính phi tuyến của các phần tử đàn hồi, hệ phương trình vi phân
mơ tả chuyển động của hệ thống là hệ phương trình vi phân phi tuyến nên chỉ
có lời giải theo phương pháp gần đúng. Một trong những phương pháp gần
đúng được sử dụng rộng rãi hiện nay là phương pháp số. Phương pháp này
được xây dựng với mơ hình tính tốn cụ thể có các thơng số đầu vào, trong

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


22

chương trình sử dụng các phương tiện tốn học, vật lý học, cơ học… với sự
trợ giúp của các phần mềm máy tính chuyên dùng cho kết quả ở dạng bảng
biểu, đồ thị… từ đó làm cơ sở phân tích, rút ra những kết luận khi nghiên cứu.
Hiện nay do sự phát triển rộng rãi của máy tính điện tử, nhiều máy tính có bộ
nhớ lớn và tốc độ tính tốn rất cao có thể thực hiện được những u cầu phức
tạp của các bài toán đặt ra. Phương pháp mơ phỏng số đã và đang thể hiện

được tính hiệu quả nhờ độ tin cậy và độ chính xác cao và phương pháp này
cịn có một ưu điểm siêu việt là cùng một lúc có thể khảo sát được sự ảnh
hưởng của nhiều thông số của cơ hệ.
Khi nghiên cứu hệ thống phi tuyến và giải các phương trình vi phân với
phương pháp gần đúng ta có thể dùng phương pháp Runghen-Kutta với sự trợ
giúp của máy tính. Khi sử dụng phương pháp này, có nhiều bài tốn, nhiều
phương trình phức tạp đã được giải quyết. Nội dung của phương pháp này
như sau:
Với mỗi hệ thống thành phần có một số xác định các thông số đầu vào
xtn và các thông số đầu ra ytn cùng các thông số trạng thái biểu diễn qua hàm
fn = f(xtn), mối quan hệ đặc biệt được biểu diễn qua sơ đồ:
Xt1

Yt1

f1

Xt2

f2

Xtn

Fn

Yt2
Ytn

Hình 2.3: Mơ hình tốn học
’

Theo Runghen-kuta: Y = f(x,y) với f(x0) = y0. Cho x và xk = x0 + i.x
Chia [x0, X] thành n đoạn nhỏ với bước chia: h 

X  x0
n

Tính y: từ yi+1 = yi + y; y = yi+1 - yi
Ta có: k1 = h.f(xi,yi)

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


23

k2 = h.f(xi +

k
h
; yi + 1 )
2
2

k3 = h.f(xi +

k
h
; yi + 2 )
2
2

k4 = h.f(xi + h; yi + k3)
y =

1
 k1  2k2  2k3  k4 
6
1
6

yi+1 = yi +  k1  2k2  2k3  k4 
Tương ứng ta có: thay trục Ox bằng trục Ot, khi đó
1
6

yk+1 = yk +  y1  2y2   2 y3  y4  , với
y1 = t.f(tk,yk)
y2 = t.f( tk 

y
t
; yk  1 )
2
2

y3 = t.f( tk 

y
t
; yk  2 )

2
2

y1 = t.f(tk + t; yk + y3)
Ứng dụng để giải phương trình vi phân bậc nhất dạng: y’

= f(t,y) với

điều kiện ban đầu y(t0) = y0
 y '  x   f  x, y , z  
 '

 z  x   g  x, y, z   với x – là biến độc lập; y, z là
........................... 



Nếu hệ có dạng:

1
6

hàm phải tìm. Vậy: yk 1  yk   y1  2y2  2y3  y4 
zk 1  zk 

1
 z1  2z2  2z3  z4 
6

…………………………………

Ứng dụng giải phương trình và hệ phương trình vi phân bậc cao (bậc n)



z    f  t , z , z ,..., z   
y  n   f t , y, y ' ,..., y  n 1
n

'

n 1

LUAN VAN CHAT LUONG download : add