Nghiên cứu dao động của một số hệ thống công tác chính trên xe chữa cháy rừng đa năng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

ĐẶNG THỊ TỐ LOAN

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG
CỦA MỘT SỐ HỆ THỐNG CÔNG TÁC CHÍNH
TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
---------------------

ĐẶNG THỊ TỐ LOAN

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG
CỦA MỘT SỐ HỆ THỐNG CÔNG TÁC CHÍNH
TRÊN XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG

Chuyên ngành: Máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp
Mã số: 60 .52. 14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:
TS. Nguyễn Văn Bỉ

Hà Nội, 2010


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Rừng là nguồn tài nguyên quý giá của con người, rừng cung cấp nguyên
liệu cho sản xuất của nền kinh tế quốc dân, rừng còn là nguồn sinh thủy cho
sông suối, các hồ thủy điện, rừng còn góp phần chống lũ quét, bão gió, đặc
biệt rừng còn có chức năng điều hòa không khí, dự trữ sinh quyển và rừng
còn góp phần hạn chế biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay. Ngoài ra rừng còn
có chức năng du lịch, văn hóa, cảnh quan của mỗi địa phương mỗi quốc gia.
Với chức năng to lớn của rừng như vậy, nhưng tài nguyên rừng trên thế
giới ngày càng suy giảm, một trong những nguyên nhân làm mất rừng đó là
do cháy rừng gây nên. Theo số liệu thống kê của tổ chức nông lương Liên
Hợp Quốc hàng năm trên toàn thế giới có hàng vạn vụ cháy rừng làm cháy
mất hàng triệu ha rừng. Cháy rừng làm thiệt hại hàng tỷ đô la về kinh tế, làm
chết và bị thương nhiều người, đặc biệt là ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi
trường sinh thái và đa dạng sinh học.
Ở Việt Nam theo số liệu thống kê của cục kiểm lâm hàng năm có hàng
trăm vụ cháy rừng làm mất hàng ngàn ha rừng, gây thiệt hại hàng trăm tỷ

đồng, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường sinh thái. Nhận thức được tác
hại nghiêm trọng do cháy rừng gây ra Chính phủ và các bộ ngành, các địa
phương đã có nhiều chính sách, giải pháp nhằm hạn chế đến mức thấp nhất
của cháy rừng gây ra. Nhưng do biến đổi khí hậu toàn cầu gây nên, dẫn đến
nguy cơ cháy rừng rất cao, tình hình cháy rừng diễn biến phức tạp.
Hiện nay ở một số cơ sở chữa cháy rừng đã được trang bị một số thiết bị
chữa cháy rừng như máy thổi gió, máy bơm nước, xe ô tô chữa cháy nhưng
hiệu quả chữa cháy không cao, không phù hợp với điều kiện địa hình ở Việt
Nam. Việc chữa cháy rừng hiện nay ở các địa phương chủ yếu là thủ công


2

như là dùng cành cây dập lửa, vỉ dập lửa nên năng suất dập lửa thấp, tốn
nhiều nhân lực, hiệu quả chữa cháy không cao.
Đặc điểm của cháy rừng là diễn ra ở những nơi có địa hình phức tạp, độ
dốc lớn, xa nguồn nước, giao thông khó khăn và diễn ra trên phạm vi rộng
lớn, với những đặc điểm đám cháy rừng nêu trên đòi hỏi phải có nghiên cứu
về công nghệ chữa cháy, các thiết bị chữa cháy chuyên dụng cho phù hợp với
điều kiện địa hình và điều kiện về chất chữa cháy rừng có thể cung cấp được.
Xuất phát từ lý do trên, năm 2008 Bộ Khoa học và Công nghệ đã giao
nhiệm vụ cho Trường Đại học Lâm Nghiệp chủ trì thực hiện đề tài trọng điểm
cấp nhà nước: “ Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị
chuyên dụng chữa cháy rừng”. Kết quả của đề tài đã thiết kế, chế tạo ra xe
chữa cháy rừng đa năng, trên xe tích hợp của nhiều hệ thống chữa cháy. Kết
quả khảo nghiệm trong thực tế chữa cháy cho thấy xe chữa cháy này chữa
cháy rừng có hiệu quả ở các tỉnh Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, song thực
nghiệm chỉ ra rằng xe còn một số tồn tại đó là các hệ thống khi hoạt động đã
tạo ra độ rung lớn, dao động của các hệ thống công tác làm ảnh hưởng đến
dao động của xe cũng như chất lượng, độ bền của các chi tiết trong hệ thống.

Để có cơ sở lý thuyết cho việc hạn chế dao động và rung động của các hệ
thống công tác trên xe, góp phần vào việc hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa
năng thì nhất thiết phải nghiên cứu dao động của các hệ thống trên xe chữa
cháy rừng đa năng.
Xuất phát từ những lý do đã trình bày ở trên, chúng tôi chọn và thực hiện
đề tài: “Nghiên cứu dao động của một số hệ thống công tác chính trên xe
chữa cháy rừng đa năng”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên, chúng tôi đặt ra
mục tiêu như sau:


3

Xây dựng mô hình tính toán dao động của một số hệ thống, đưa ra giải
pháp hạn chế dao động của các hệ thống công tác chính trên xe chữa cháy
rừng đa năng.
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu dao động là một vấn đề rộng và cần phải có thời gian dài,
trong luận văn này chỉ giới hạn các nội dung nghiên cứu sau đây:
- Thiết bị nghiên cứu: luận văn không nghiên cứu dao động của tất cả
các hệ thống công tác trên xe, mà chỉ tập trung nghiên cứu dao động của một
số hệ thống có biên độ và tần số dao động lớn, ảnh hưởng lớn đến dao động
của xe đó là dao động của hệ thống cắt đất dạng búa, dao động của hệ thống
làm sạch cỏ rác và dao động của hệ thống chặt hạ cây.
- Đối tượng gây ra dao động của các hệ thống: luận văn không nghiên
cứu tất cả các loại đất, các loại thực bì mà hệ thống cắt đất và hệ thống làm
sạch cỏ rác hoạt động trên đó, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu cho một loại
đất, một loại thực bì đặc trưng cho loại đất và thực bì của khu rừng có nguy
cơ cháy cao, xe chữa cháy hoạt động ở trên đó.

- Địa điểm nghiên cứu thực nghiệm: luận văn không có điều kiện làm
thí nghiệm ở thực địa nơi xảy ra cháy rừng ở khu vực Tây Nguyên, mà luận
văn chọn một địa điểm ở khu rừng thực nghiệm của trường Đại học Lâm
nghiệp, có địa hình, loại đất và loại thực bì giống như địa hình và thực bì đặc
trưng ở khu vực Tây Nguyên để làm thí nghiệm đo dao động của các hệ thống
công tác chính trên xe.
4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở phần trên, để đạt được mục
tiêu nghiên cứu của đề tài đặt ra, luận văn tập trung giải quyết những nội
dung sau:


4

4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau:
- Xác định các lực kích động gây ra dao động của hệ thống chặt hạ cây,
hệ thống cắt đất và hệ thống làm sạch cỏ rác.
- Xây dựng mô hình tính toán dao động của hệ thống chặt hạ cây.
- Xây dựng mô hình tính toán dao động của hệ thống cắt đất.
- Xây dựng mô hình tính toán dao động của hệ thống làm sạch cỏ rác
tạo băng cách ly đám cháy.
- Thiết lập phương trình dao động của hệ thống chặt hạ cây, hệ thống
cắt đất và hệ thống làm sạch cỏ rác.
- Khảo sát các tham số ảnh hưởng đến đại lượng nghiên cứu đó là biên
độ và tần số của hệ thống chặt hạ cây, hệ thống cắt đất và hệ thống làm sạch
cỏ rác.
- Đề xuất giải pháp hạn chế dao động của hệ thống chặt hạ cây, hệ
thống cắt đất và hệ thống làm sạch cỏ rác.
- Xác định chế độ làm việc hợp lý của của hệ thống chặt hạ cây, hệ

thống cắt đất và hệ thống làm sạch cỏ rác.
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm các kết quả tính theo lý
thuyết và xác định biểu đồ dao động của hệ thống chặt hạ cây, hệ thống cắt
đất và hệ thống làm sạch cỏ rác. Trên cơ sở đó xác định được biên độ và tần
số của dao động theo thời gian, do vậy nội dung nghiên cứu thực nghiệm bao
gồm các vấn đề sau:
- Xác định biểu đồ dao động của hệ thống chặt hạ cây theo thời gian để
kiểm nghiệm kết quả tính toán theo lý thuyết.


5

- Xác định biểu đồ dao động của hệ thống cắt đất theo thời gian để kiểm
nghiệm kết quả tính toán theo lý thuyết.
- Xác định biểu đồ dao động của hệ thống làm sạch cỏ rác tạo băng cách
ly cô lập đám cháy để kiểm nghiệm kết quả tính toán theo lý thuyết.
- Xác định thông số hợp lý của hệ thống chặt hạ cây, hệ thống cắt đất
và hệ thống làm sạch cỏ rác nhằm hạn chế dao động khi sử dụng xe chữa cháy
rừng đa năng trong hoạt động chữa cháy rừng.


6

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về tình hình cháy rừng ở Việt Nam
Việt Nam hiện có trên 11,8 triệu hécta rừng (độ che phủ tương ứng là
35,8%), với 9,8 triệu ha rừng tự nhiên và 2 triệu ha rừng trồng. Trong
những năm gần đây diện tích rừng tăng lên, nhưng chất lượng rừng còn suy

giảm, rừng nguyên sinh chỉ còn khoảng 7%, trong khi rừng thứ sinh nghèo
kiệt chiếm gần 70% tổng diện tích rừng trong cả nước, đây là loại rừng dễ
xảy ra cháy, hiện nay Việt Nam có khoảng 6 triệu ha rừng dễ cháy bao
gồm: rừng thông, rừng tràm, rừng tre nứa, rừng khộp, rừng non khoanh
nuôi tái sinh tự nhiên và rừng đặc sản…, cùng với diện tích rừng dễ xảy ra
cháy rừng hàng năm thì tình hình diễn biến thời tiết ngày càng phức tạp và
càng khó lường ở Việt Nam đang làm nguy cơ tiềm ẩn cháy rừng và cháy
lớn ngày càng nghiêm trọng.
Trong vài thập kỷ qua, trung bình mỗi năm Việt Nam mất đi hàng chục
ngàn ha rừng, trong đó mất do cháy rừng khoảng 16.000 ha. Theo số liệu
thống kê chưa đầy đủ về cháy rừng và thiệt hại do cháy rừng gây ra trong
vòng 40 năm qua (1963 - 2002) của Cục Kiểm lâm; tổng số vụ cháy rừng là
trên 47.000 vụ, diện tích thiệt hại trên 633.000 ha rừng (chủ yếu là rừng non),
trong đó có 262.325 ha rừng trồng và 376.160 ha rừng tự nhiên. Thiệt hại ước
tính mất hàng ngàn tỷ đồng, đó là chưa kể đến những ảnh hưởng xấu về môi
trường sống, cùng những thiệt hại do làm tăng lũ lụt ở vùng hạ lưu mà chúng
ta chưa xác định được và làm giảm tính đa dạng sinh học, phá vỡ cảnh quan,
tác động xấu đến an ninh quốc phòng. Ngoài ra còn gây thiệt hại đến tính
mạng và tài sản của con người.
Một số số liệu điển hình về cháy rừng và thiệt hại do cháy rừng gây ra ở
Việt Nam trong những năm qua như sau:


7

Năm 1976, tại tỉnh Cà Mau đã cháy 21.000 ha rừng Tràm, làm 02
người chết; tại Quảng Ninh từ năm 1962 - 1983, diện tích rừng Thông bị
cháy là 15.800 ha với trên 10.000 bát nhựa bị cháy, vỡ gây thất thu hàng
ngàn tấn nhựa thông và một số kho tàng bị cháy; ở tỉnh Lâm Đồng từ năm
1981 - 1994 cháy 43.238 ha rừng Thông và một số rừng trồng khác; ở tỉnh

Cà Mau và Kiên Giang diện tích rừng Tràm bị cháy trong 4 năm (1976 1980) là 43.600 ha gây thiệt hại 2 triệu m 3 gỗ, củi và nhiều loại côn trùng,
động vật cư trú tại đó, đồng thời cháy cả lớp than bùn từ 0,8 đến 1,2 m gây
thiệt hại hàng trăm tỷ đồng, đặc biệt năm 1998 Kiên Giang bị cháy 4.262
ha rừng, tổn thất trên 20 tỷ đồng; ở tỉnh Thừa Thiên Huế, mùa khô năm
1991, do dùng lửa thiếu ý thức đã làm cháy hơn 300 ha rừng Thông, trong
thời gian rất ngắn đã thiêu huỷ cả khu rừng gây trồng hơn 10 năm tuổi; các
tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk và Lâm Đồng là những tỉnh bị cháy rừng
khá lớn, chỉ tính riêng từ năm 1992 - 2000, bốn tỉnh đó xảy ra 1.825 vụ
cháy rừng, gây thiệt hại trên 13.290 ha rừng kinh tế, [33].
Năm 1998, cả nước chịu ảnh hưởng của hiện tượng ElNilo đã xảy ra
cháy trên 15.000 ha rừng, làm chết 13 người. Năm 2002, đã xảy ra 1.198 vụ
cháy rừng, thiệt hại 15.548 ha rừng (4.125 ha rừng tự nhiên và 11.423 ha rừng
trồng), trong đó thiệt hại do hai vụ cháy rừng U Minh là 5.415 ha, giá trị lâm
sản thiệt hại ước tính khoảng 290 tỷ đồng, chưa kể hàng chục tỷ đồng chi phí
chữa cháy và chi phí để phục hồi phục hồi rừng của nhà nước.
Đầu năm 2010 đo biến đổi khí hậu, nắng nóng diễn ra ở cả ba miền, đã
dẫn đến cháy rừng xảy ra ở nhiều nơi từ Lào Cai, Lai châu, Yên Bái, Hà
Giang, Kom Tum, Đồng Nai, Vườn Quốc gia Chàm Chim Đồng tháp, Cà
Mau. Có ngày trong cả nước đã xảy ra 100 vụ cháy rừng trải dài từ miền bắc,
miền trung và đến cà Mau. Để tổng hợp tình hình cháy ở Việt Nam chúng tôi
thống kê như ở bảng 1.1.


8

Bảng 1.1: Tổng hợp tình hình cháy rừng ở Việt Nam năm 1993- 2003
TT

Năm

Cháy
rừng TN
(ha)
3.165,2

Cháy rừng
trồng (ha)

1993

Tổng số
vụ cháy
(ha)
4.248

3.200

Tổng cháy
rừng kinh
tế (ha)
6.365

1
2

1994

2.337

4.226,6

4.120

8.321.6

3

1995

850

6.084

3.600

9.648

4

1996

2.551

6.540

6.196

12.758

5

1997

309

3.7

1.054

1.361

6

1998

1.685

6.893

7.919

14.812

7

1999

185

902

236

1.139

8

2000

244

654

205

850

9

2001

256

391

1.454

1.845

10

2002

1.198

4.125

11.423

15.548

11

2003

330

464

938

1.402

14.193

33.751,8

40.345

74.049,6

Tổng

Ghi
chú

Từ bảng số liệu (1.1) ta có thể thấy trung bình mỗi năm ở Việt Nam xảy ra
1290 vụ cháy rừng, gây thiệt hại 3.068 ha rừng tự nhiên và 3.667 ha rừng trồng.
Hiện nay, nạn cháy rừng đang trở thành vấn đề nghiêm trọng đối với mọi
quốc gia trên thế giới, đặc biệt những nước có diện tích rừng lớn. Vì vậy hạn
chế nạn cháy rừng và bảo vệ môi trường sống của cả nhân loại là nhiệm vụ
cấp bách không phải chỉ của một quốc gia nào mà của toàn thế giới.
1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu các thiết bị chữa cháy rừng trên
thế giới
Cháy rừng là một thảm hoạ thiên nhiên mà bất cứ quốc gia nào trên thế
giới đều phải quan tâm, chú trọng đầu tư nghiên cứu, ứng dụng các kỹ thuật
phòng chữa cháy và chế tạo các thiết bị chuyên dụng để chữa cháy rừng nhằm
hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra.


9

Theo các tài liệu [42], [47], [48], ở một số nước phát triển như Mỹ,
Canađa, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản… thiết bị chữa cháy chủ yếu là máy bay
phun nước và hóa chất để dập lửa, xe ôtô chữa cháy sử dụng nước và hóa chất
để dập lửa, do vậy các công trình nghiên cứu về thiết bị này tương đối hoàn
thiện và các thiết bị trên đã được ứng dụng rộng rãi trong thực tế chữa cháy
rừng ở các nước phát triển. Máy bay chữa cháy rừng được thể hiện ở hình 1.1.

Hình 1.1: Máy bay chữa cháy rừng

Ở Ailen đã có nhiều công trình nghiên cứu về xe chữa cháy rừng, kết quả
nghiên cứu đã tạo ra được loại xe chữa cháy rừng với chất chữa cháy rừng là
nước, trên xe có thiết kế hệ thống khung sắt để bảo vệ cabin khi di chuyển trong
rừng [61], [62], hình ảnh xe chữa cháy rừng của Ailen được thể hiện như hình 1.2.

Hình 1.2: Xe chữa cháy rừng của Ailen


10

Theo các tài liệu [49], [50], [56], Trung Quốc là nước có nhiều công trình
nghiên cứu về xe chuyên dụng chữa cháy rừng, các công trình chủ yếu tập trung
nghiên cứu loại xe chất chữa cháy là nước, nguồn động lực cho xe là loại xe
bánh xích, do nguồn động lực là bánh xích nên khả năng di động trên độ dốc là
rất lớn, nhưng chất chữa cháy sử dụng là nước nên cũng có nhiều hạn chế. Hình
ảnh xe chữa cháy rừng của Trung Quốc được thể hiện trên hình 1.3.

Hình 1.3: Xe chữa cháy rừng của Trung Quốc
Thái Lan và một số nước đã nghiên cứu xe chữa cháy rừng sử dụng chất
chữa cháy là nước, nguồn động lực để chế tạo xe là máy kéo, thiết bị này có
khả năng di động ở trong rừng rất tốt. Hình ảnh xe chữa cháy rừng của Thái
Lan được thể hiện trên hình 1.4, [54], [58], 60].

Hình 1.4: Xe chữa cháy rừng của Thái Lan
Một số nước như Nga, Mỹ, Canađa đã có các công trình nghiên cứu về
thiết bị làm băng cách ly, cô lập, khoanh vùng đám cháy [41], [44]. Kết quả


11

nghiên cứu đã tạo ra được các thiết bị làm băng cách ly đám cháy với nguồn
động lực là máy ủi, hệ thống làm băng cách ly là hệ thống cày kéo theo sau,
thiết bị này còn nhược điểm là tốc độ làm băng chậm, khi gặp gốc cây, mô đá
có thể gây quá tải cho động cơ, hình ảnh của thiết bị làm băng cách ly đám
cháy được thể hiện trên hình 1.5.

Hình 1.5: Thiết bị làm băng cách ly đám cháy
Tóm lại: Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về thiết bị chữa
cháy rừng, kết quả nghiên cứu đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, đã tạo ra
nhiều thiết bị chữa cháy rừng được đưa vào sử dụng trong thực tế. Các công
trình nghiên cứu chủ yếu tập trung giải quyết các thiết bị chất chữa cháy bằng
nước và hóa chất, các công trình nghiên cứu sử dụng đất cát chữa cháy rừng
rất hạn chế, các công trình nghiên cứu làm băng cách ly kéo theo nguồn động
lực là xe ôtô cũng rất hạn chế.
1.3. Tình hình nghiên cứu dao động của ô tô máy kéo trên thế giới
Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao động của ô tô đã đạt được
nhiều thành tựu đáng kể. 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 phòng thí nghiệm, xây dựng các bãi thử để nghiên cứu
dao động của ô tô, trong đó có kể đến biên dạng thực tế của mặt đường và khả


12

năng của con người chịu tác động của dao động.
Năm 1992 Kozmin S.F [52] đã nghiên cứu quá trình dao động thẳng
đứng của máy kéo bánh hơi lâm nghiệp cỡ 6 kN.
Trong công trình [49], Muller đã đưa ra mô hình không gian mô 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 Dobrưnhin Iu.A [54] nghiên cứu động lực học thẳng đứng của
máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ trong chặt chăm sóc.
Năm 1987 Zucov A.V [53] đã nghiên cứu những vấn đề dao động của
máy kéo lâm nghiệp.
Tác giả Volgel [50] 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. Công 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.
Trong công trình của Wendebon [51] bằng lý thuyết và thực nghiệm,
tác giả đã xây dựng mô 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 công 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.
Bên cạnh đó còn có một số công 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.


13

1.4. Tổng quan về nghiên cứu dao động của ôtô máy kéo ở Việt Nam
Ở Việt Nam nghiên cứu về dao động của ôtô đã được một số tác giả đề
cập đến.Trong công trình [39] tác giả đã nghiên cứu vấn đề chống rung tại vị
trí làm việc của công nhân lái máy kéo.
Tác giả trong công trình [36] đã đề cập đến các biện pháp nâng cao độ

êm dịu chuyển động của các loại xe ca và xe tải cỡ nhỏ. Tác giả trong tài liệu
[3 ] đã đưa ra phương pháp chọn các thông số treo nhằm nâng cao độ êm dịu
khi chuyển động.
Luận án Tiến sĩ của tác giả Nguyễn Phúc Hiểu [9] “ Nghiên cứu ảnh
hưởng của dao động lên khung xương ôtô khi xe chuyển động trên đường",
kết quả nghiên cứu của đề tài đã thiết lập mô hình tính toán dao động của ôtô
chịu kích động từ mấp mô bề mặt đường, từ đó xác định các thông số dao
động của xe ôtô tác dụng lên khung xương khi chuyển động trên đường, tác
giả đã thiết lập mô hình và giải bài toán tính độ bền hệ khung xương không
gian của ôtô bằng phương pháp phần tử hữu hạn.
Việc tính toán dao động của các công tình trên còn đơn giản và theo
phương pháp truyền thống, trong tính toán đã kể đến ảnh hưởng của tải trọng
động, bài toán đã khảo sát ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng
thông qua hệ số tải trọng động. Chưa có công trình nào kể trên nghiên cứu
dao động của các phần tử liên kết với xe ôtô.
Luận án Tiến sĩ của tác giả Phạm Đình Vi, tác giả đã đưa ra các chỉ tiêu
dao động, khảo sát trên mô hình phẳng dao động của xe con với nguồn kích
thích từ mấp mô mặt đường ngẫu nhiên.
Luận án Tiến sĩ của tác giả Võ Văn Hường [10], “Thiết lập mô hình khảo
sát dao động ôtô vận tải nhiều cầu”, tác giả đã nghiên cứu khả năng dao động
của ôtô với mặt đường, lựa chọn tham số áp lực đường để đánh giá lực động
của của xe xuống mặt đường.


14

Trong giáo trình “Dao động của ôtô” tác giả Vũ Đức Lập [21] đã trình
bày khá đầy đủ các phương pháp nghiên cứu, các mô hình nhằm xây dựng cơ
sở cho nghiên cứu dao động của ôtô chịu lực kích động.
Luận án Tiến sĩ của tác giả Nguyễn Tiến Đạt [6], “ Nghiên cứu một số

yếu tố ảnh hưởng đến khả năng vận xuất gỗ rừng trồng bằng phương pháp
kéo nửa lết của máy kéo bốn bánh cỡ nhỏ (18-24) mã lực”. Tác giả đã xây
dựng được phương trình vi phân của cây gỗ khi kéo nửa lết sau máy kéo bốn
bánh cỡ nhỏ bằng phương pháp kéo nửa lết.
Luận văn Thạc sĩ của tác giả Trần Văn Giang [8], “Nghiên cứu ảnh
hưởng của dao động ngang của máy kéo tới khả năng ổn định khi làm việc trên
đường vận xuất”, tác giả đã thiết lập được phương trình vi phân dao động, xác
định một số đặc tính động lực học dao động ngang của máy kéo vận xuất gỗ.
Luận văn Thạc sĩ của tác giả Đào Sỹ Tam [35], “Nghiên cứu một số giải
pháp nâng cao khả năng ổn định chống lật của máy kéo Shibaura khi tay bốc
thủy lực bốc gỗ”, tác giả đã xây dựng được mô hình tính toán dao động và
thiết lập được phương trình vi phân dao động của tay bốc thủy lực khi bốc gỗ.
Luận văn Thạc sĩ của tác giả Nguyễn Văn Vệ [39], “Nghiên cứu dao
động thẳng đứng của ghế ngồi trên máy kéo DFH-80 khi vận xuất gỗ”, tác giả
đã thiết lập được phương trình dao động của ghế ngồi và đưa ra giải pháp
chống rung cho ghế ngồi.
Tác giả Nguyễn Hồng Quang trong công trình nghiên cứu [28], “Nghiên
cứu dao động của máy kéo Shibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo
phương pháp kéo nửa lết", tác giả đã xây dựng được mô hình tính toán, thiết
lập được phương trình dao động của cây gỗ khi vận xuất theo phương pháp
kéo nửa lết.
Tác giả Lê Minh Lư trong công trình nghiên cứu " Nghiên cứu dao động
của máy kéo bánh hơi có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn


15

hồi", đã xây dựng được sơ đồ tính toán dao động có tính đến các phần tử đàn
hồi, song các hệ thống công tác kéo theo cũng chưa được đề cập đến.
Tóm lại: Nghiên cứu về dao động của ôtô cũng như máy kéo đã được

nhiều tác giả quan tâm. Đối với các công trình nghiên cứu về dao động của
ôtô chủ yếu là nghiên cứu dao động của khung xương xe khi chịu tác động
của mấp mô mặt đường. Các công trình nghiên cứu dao động của các hệ
thống công tác kéo theo xe còn rất hạn chế.
1.5. Tổng quan về tình hình nghiên cứu thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam
Việt Nam có nguồn tài nguyên rừng phong phú, do khí hậu vào mùa khô
thường kéo dài nên nguy cơ cháy rừng là rất cao, nhận thức được tầm quan
trọng của công tác phòng cháy và chữa cháy rừng trong những năm qua được
Nhà nước đầu tư, nhiều công trình nghiên cứu về phòng cháy cũng như đầu tư
về mua sắm thiết bị chữa cháy rừng, nhưng cũng chưa đáp ứng được yêu cầu
của thực tế chữa cháy rừng hiện nay. Các công trình nghiên cứu về thiết bị
chữa cháy rừng còn rất hạn chế.
Tác giả trong công trình nghiên cứu [34], “Nghiên cứu hiệu quả dập lửa
của một số loại dụng cụ thủ công chữa cháy cho rừng trồng ở Quảng Trị”, tác
giả đã đánh giá hiệu quả chữa cháy rừng của một số loại thiết bị thủ công.
Đề tài cấp nhà nước của tác giả Vương Văn Quỳnh [26], “Nghiên cứu
xây dựng các giải pháp phòng cháy và khắc phục hậu quả chữa cháy rừng
cho vùng U Minh và Tây Nguyên”, đề tài đã xây dựng được giải pháp khắc
phục và phòng chống cháy rừng cho vùng U Minh và Tây Nguyên, nhưng
chưa đề cập đến các thiết bị chữa cháy rừng.
Đề tài cấp bộ của tác giả Dương Văn Tài [32], “Nghiên cứu khảo nghiệm
và cải tiến thiết bị chữa cháy rừng sử dụng tác nhân chữa cháy rừng là đất
cát, không khí và nước ở dạng sương”, kết quả nghiên cứu của đề tài đã thiết
kế chế tạo được máy phun đất cát và không khí để chữa cháy rừng.


16

Đề tài trọng điểm cấp nhà nước của tác giả Dương Văn Tài [33], “Nghiên
cứu công nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng”,

kết quả của đề tài đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm xe chữa cháy rừng đa
năng, kết quả đánh giá ban đầu cho thấy hiệu quả chữa cháy rừng cao, sử dụng
được chất chữa cháy rừng tại chỗ, với hệ thống làm sạch cỏ rác theo nguyên lý
cắt dạng búa cho hiệu quả làm băng cách ly cô lập đám cháy rất nhanh, song
thiết bị còn có tồn tại đó là rung độ của các thiết bị trên xe lớn, đề tài chưa đề
cập đến dao động của các hệ thống công tác chính trên xe.
Tóm lại: Các công trình nghiên cứu về thiết bị chữa cháy rừng ở Việt
Nam còn hạn chế, đã có một số công trình nghiên cứu về thiết bị chữa cháy
rừng, nhưng chưa đề cập đến việc nghiên cứu dao động của các hệ thống trên
xe chữa cháy rừng đa năng.
1.6. Kết luận chương 1
Từ kết quả nghiên cứu đã được trình bày ở phần trên có thể đi đến một
số kết luận sau:
1. Việt Nam có tài nguyên rừng rất phong phú, diện tích khoảng 11
triệu ha, hàng năm đã cung cấp một khối lượng lớn lâm sản cho nền kinh tế
quốc dân, góp phần rất quan trọng đến điều hòa khí hậu, giữ nước cho hồ thủy
điện. Song nguy cơ cháy rừng là rất cao, hàng năm vẫn có hàng ngàn ha rừng
bị mất do cháy rừng gây ra.
2. Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về thiết bị chữa cháy
rừng và đã đạt được những thành tựu nhất định. Đã có nhiều thiết bị được
nghiên cứu và áp dụng vào thực tế chữa cháy rừng.
3. Ở Việt Nam các công trình nghiên cứu về các thiết bị chữa cháy rừng
còn hạn chế chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế đòi hỏi.


17

4. Dao động là một trong những yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến tính ổn
định của thiết bị, ảnh hưởng đến độ bền của các chi tiết trong hệ thống, do vậy
để có cơ sở lý thuyết cho việc hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa năng, đồng

thời tìm ra giải pháp hạn chế ảnh hưởng bất lợi của dao động gây ra thì cần
phải nghiên cứu dao động của các hệ thống công tác chính trên xe chữa cháy
đa năng.
5. Nghiên cứu về dao động của ôtô, máy kéo đã được nhiều tác giả quan
tâm và đã đạt được kết quả nhất định, nghiên cứu về dao động của xe chữa
cháy chưa được đề cập, có thể sử dụng phương pháp nghiên cứu dao động của
ôtô máy kéo để nghiên cứu dao động của hệ thống công tác trên xe chữa cháy
rừng đa năng.


18

Chương 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Như đã trình bày ở phần phạm vi nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu của
đề tài này là các hệ thống như: hệ thống chặt hạ cây; hệ thống cắt đất và hệ
thống làm sạch cỏ rác được lắp ráp trên xe chữa cháy rừng đa năng do đề tài
KC07.13/06-10 thiết kế và chế tạo [33].
2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe chữa cháy rừng đa năng
a) Cấu tạo của xe chữa cháy rừng đa năng

Hình 2.1: Cấu tạo của 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; 6Xe 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 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; 18Thùng chứa nước; 19- Súng phun nước; 20- Thanh bảo hiểm cabin.

19

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 thủy lực (2); đĩa cưa (3) quay được nhờ
động cơ thủy lực, chuyển động tịnh tiến ra phía trước nhờ xi lanh thủy lực và
hệ thống ổ trượt, khi cắt cây xi lanh đẩy đĩa cưa ăn vào gỗ.
Hệ thống làm sạch cỏ rác được lắp ở phía sau xe bằng khớp quay,
chuyển động nâng lên hoặc hạ xuống của hệ thống được thực hiện nhờ xi lanh
thủy lực (9); chuyển động quay của hệ thống cắt cỏ được thực hiện nhờ động
cơ thủy lực. Hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc cắt dạng búa.
Hệ thống cắt đất được nâng lên hạ xuống nhờ xi lanh (8) và được lắp ở
gầm xe; dao cắt đất của hệ thống hoạt động theo nguyên lý cắt đất ở dạng búa;
buồng hút đất (11) nối với thùng chứa đất (16). Đất được dao cắt đất cắt 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 ống phun nên đất được phun ra ống phun vào đám cháy.
Bơm nước và thùng chứa nước được lắp trên sàn xe; bơm nước hút
nước ở dưới ao hồ, sông suối 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 vị trí cháy, sử dụng hệ thống cắt cây phía trước, hệ thống lám sạch cỏ rác ở
phía sau để làm băng trắng cách ly, cô lập và khoanh vùng đám cháy, hoặc sử
dụng hệ thống cắt đất - hút đất và phun đất vào đám cháy để dập tắt đám cháy.
Ngoài ra, còn có thể sử dụng hệ thống phun nước trên xe để dập lửa.
Khi sử dụng hệ thống cắt cây, hệ thống làm sạch cỏ rác hoặc hệ thống
cắt đất thì người điều khiển hạ hệ thống đó xuống, khi không sử dụng thì điều
khiển xi lanh thủy lực nâng hệ thống đó lên.

20

2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống chặt hạ cây
- Mô hình hệ thống chặt hạ cây, cắt cây bụi được thể hiện trên hình 2.2.

4
6
2
1

3
5

7

Hình 2.2: Mô hình cấu tạo của hệ thống chặt hạ cây, cắt cây bụi
1- Đĩa cưa; 2- Khung càng lắp xe ô tô; 3- Khung di động lắp đĩa cưa, động
cơ; 4- Dây đai; 5- Thanh trượt; 6- Xi lanh đẩy cưa; 7- Động cơ thủy lực
- Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Động cơ thủy lực truyền chuyển
động quay cho đĩa cưa thông qua hệ thống puli dây đai, xi lanh thủy lực đẩy
toàn bộ hệ thống khung (3) chuyển động trên thanh trượt (5). Khi đĩa cưa
chạm vào thân cây thì quá trình cắt cây được thực hiện. Động cơ thủy lực
truyền chuyển động quay cho 2 đĩa cưa, việc điều chỉnh vị trí của đĩa cưa cho
thích hợp với chiều cao gốc chặt được thực hiện nhờ xi lanh số (2) như trên
hình 2.2.
2.1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cắt đất
- Mô hình cấu tạo, kết cấu của hệ thống này được thể hiện trên hình 2.3.
- Nguyên lý hoạt động: Khởi động cho động cơ thủy lực hoạt động.
Chuyển động quay được truyền từ động cơ cho hệ thống, dao cắt đất chuyển

động quay, quá trình cắt đất được thực hiện theo nguyên lý cắt đất ở dạng
búa. Do vậy, dao cắt dự trữ một động năng lớn, hệ thống cắt đất được hạ
xuống nhờ xi lanh và khi dao cắt tiếp xúc với đất sinh ra xung lực va chạm.


21

Mặt khác, thời gian va chạm giữa dao cắt và đất là ngắn, cho nên xung lực va
chạm biến thành lực cắt đất, phá vỡ kết cấu của đất. Đất được cắt ra và tung
lên trong buồng hút, buồng hút được nối với bơm hút khí bằng miệng ống, do
đó đất được hút lên ống hút và đi vào thùng chứa đất.
7

6

8

5

4

3
2
1

Hình 2.3: Mô hình cấu tạo của hệ thống cắt đất
1 - Buồng hút; 2 - động cơ thủy lực; 3 - thanh đỡ; 4 – tấm đỡ; 5 - khớp quay;
6 - càng đỡ; 7 - khớp nối; 8 - xi lanh thủy lực;
Để tạo ra một khối lượng đất nhất định cho quá trình chữa cháy, chúng
tôi thiết kế hệ thống cắt đất này có thể ăn sâu xuống đất nhờ xi lanh thủy lực,

đồng thời có thể dịch chuyển sang trái hoặc phải nhờ có xi lanh thủy lực.
Toàn bộ hệ thống cắt đất trượt trên thanh trượt.
Ưu điểm của hệ thống cắt đất ở dạng búa là: Khi gặp phải đá, gốc cây, rễ
cây thì dao cắt tự trượt quanh trục lắp dao cắt, nên động cơ không xảy ra hiện
tượng quá tải. Mặt khác, đất sau khi được cắt nhỏ vụn và tung lên tạo điều kiện
thuận lợi cho quá trình hút đất. Đây là ưu điểm lớn nhất của phương pháp cắt đất
ở dạng búa được áp dụng để tính toán thiết kế xe chữa cháy rừng đa năng này.
Với phương pháp cắt đất ở dạng búa cho phép có thể cắt được tất cả các loại đất
ở trong các khu rừng.


22

Nhược điểm lớn nhất của hệ thống cắt đất dạng búa này là rung động của
thiết bị lớn, nguyên nhân là do xung lực va đập tạo ra trong quá trình cắt đất, do
vậy cần thiết phải nghiên cứu đưa ra các giải pháp giảm rung cho hệ thống này.
2.1.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm sạch cỏ rác làm
băng cách ly đám cháy
- Mô hình hệ thống được thể hiện trên hình 2.4.
1

3
4

5

3

2
6

11

7
8

9
10
12

Hình 2.4: Mô hình cấu tạo hệ thống làm sạch cỏ rác
1. Tai cố định với máy cơ sở; 3. xi lanh thủy lực, 2- 4. Khung (càng) nâng hạ;
5. Tấm chắn; 6. Động cơ thủy lực; 7. Giá đỡ; 8,10. Bánh đai; 9. Dây đai; 11.
Dao cắt; 12. Bánh xe
- Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Hạ xi lanh thủy lực (3) xuống để
cho bánh tỳ (12) sát đất, lúc này xi lanh thủy lực (3) ở trạng thái "bơi", ấn nút
khởi động động cơ (6). Chuyển động quay được truyền từ động cơ thủy lực
qua hệ thống puli dây đai làm cho hệ thống cắt cỏ rác quay. Hệ thống cắt cỏ
rác làm việc theo nguyên lý cắt đất ở dạng búa. Dao cắt (11) quay với tốc độ


23

1000 vòng/phút, dự trữ một động năng lớn nên khi tiếp xúc với đất hoặc cỏ
rác thì động năng biến thành công năng nhờ xung lực va chạm lớn. Xung lực
va chạm này tạo ra lực cắt, phá vỡ kết cấu của đất và cắt đứt cỏ. Đồng thời
với quá trình cắt, cỏ rác được hất tung lên nhờ luồng không khí và lực văng tạo
ra từ dao cắt. Do vậy, cỏ rác sau khi cắt được hất tung lên và hòa trộn với đất cát.
Sau khi cắt tạo thành băng trắng sạch cỏ rác cách ly đám cháy.
Nhược điểm lớn nhất của hệ thống làm sạch cỏ rác đó là rung động của hệ
thống lớn, nguyên nhân do xung lực va chạm sinh ra trong quá trình làm việc.

2.1.5. Mô hình cấu trúc của hệ thống hút - phun đất
- Mô hình cấu trúc của hệ thống hút - phun đất được thể hiện trên hình 2.5
73
23
73

16
78

74
77
75
14

72

71

Hình 2.5. Mô hình cấu tạo của hệ thống hút - phun đất
14- Mặt bích nối với ống phun đất; 16- Thùng chứa đất; 23- Ống nối bơm
hút; 71-Ống hút mềm nối buồng hút đất; 72- Bơm đẩy khí áp lực cao; 73Động cơ thủy lực chạy bơm khí; 74- Bộ truyền đai; 75- Giá đỡ động cơ; 77Van phân phối đất; 78- Động cơ thủy lực làm quay van phân phối.