Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng máy kéo xích có trang bị cần ngoạm, theo phương pháp kéo nửa lết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

ĐINH BÁ BÁCH

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG KHI
VẬN XUẤT GỖ RỪNG TỰ NHIÊN BẰNG MÁY KÉO XÍCH
CÓ TRANG BỊ CẦN NGOẠM, THEO PHƯƠNG PHÁP
KÉO NỬA LẾT

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

ĐINH BÁ BÁCH

NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG KHI
VẬN XUẤT GỖ RỪNG TỰ NHIÊN BẰNG MÁY KÉO XÍCH
CÓ TRANG BỊ CẦN NGOẠM, THEO PHƯƠNG PHÁP
KÉO NỬA LẾT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp
Mã số: 60 52 14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYỄN VĂN QUÂN

HÀ NỘI, 2010


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với tổng diện tích đất liền
khoảng 330.000 Km2, trải dài từ 8o30’ đến 23o40’ vĩ độ Bắc và từ 102o30’ đến
109o40’ kinh độ Đông, trong đó có 3/4 tổng diện tích là đồi núi, hay hơn 24 triệu
hécta tổng diện tích đất tự nhiên của cả nước. Trong số 61 tỉnh thành, thì có
đến 45 tỉnh thành có một phần hay toàn bộ diện tích là đồi núi, nơi mà hầu hết
các cánh rừng đều nằm ở đây… Mặt khác rừng là nơi chứa đựng nguồn tài
nguyên sinh vật vô cùng phong phú và đa dạng, ngoài việc cung cấp gỗ, dược
liệu, các lâm sản khác, rừng còn có giá trị cảnh quan, phòng hộ bảo vệ môi
trường sống, rừng cũng là nơi diễn ra các hoạt động nghiên cứu khoa học.
Trước đây, khai thác rừng của nước ta chỉ là một nghề phụ của nông
dân, dần dần qua sự phát triển của xã hội đã trở thành một ngành kinh tế và
đến nay dưới chế độ xã hội chủ nghĩa đã trở thành một ngành sản xuất công
nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
Dưới sự lãnh đạo của Đảng, đời sống kinh tế của nhân dân tăng nhanh
làm cho nhu cầu về gỗ ngày càng cao. Năm 2003 đạt tỷ lệ che phủ 36,1%
diện tích lãnh thổ, trong đó rừng tự nhiên: 10.004.709 ha chiếm 82,7%
và rừng trồng: 2.089.809 ha chiếm 17,3%. Tổng trữ lượng gỗ là 782 triệu m3,
trong đó rừng tự nhiên: 751,4 triệu m3 chiếm 96% và rừng trồng 30,6 triệu m3

chiếm 4% ( FAO 2005) [23].
Hiện nay rừng tự nhiên nước ta có thể khai thác được chủ yếu nằm
ở vùng sâu, vùng xa, địa hình dốc, chia cắt nhiều, do đó khâu vận xuất gỗ
gặp rất nhiều khó khăn. Để khai thác rừng tự nhiên một cách hiệu quả TS. Nguyễn Văn Quân cùng các cán bộ thuộc khoa Cơ điện và Công trình trường Đại học Lâm nghiệp được giao thực hiện đề tài nghiên cứu cấp bộ:
“Nghiên cứu công nghệ, cải tiến, thiết kế chế tạo một số thiết bị phục vụ khai
thác chọn rừng tự nhiên nhằm nâng cao tỷ lệ tận dụng gỗ và hạn chế tác động


2

xấu đến môi trường xung quanh”. Một trong những nội dung của đề tài là
nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị tời cáp, càng ngoạm lắp trên máy kéo
bánh xích DT75 phục vụ vận xuất gỗ rừng tự nhiên nhằm nâng cao tỷ lệ tận
dụng của gỗ, giảm thiểu tác động đến môi trường.
Do thiết bị chuyên dùng được lắp trên máy kéo bánh xích nên có khả
năng làm việc được trên những địa hình khó khăn phức tạp và phù hợp với
đối tượng gỗ tự nhiên có kích thước lớn. Tuy nhiên, khi chế tạo và lắp ráp
thêm thiết bị chuyên dùng lắp phía sau máy kéo sử dụng vào việc vận xuất gỗ
đã làm thay đổi một số thông số kỹ thuật của máy kéo xích.
Để góp phần hoàn thiện thiết kế và từng bước đưa thiết bị vào thực tiễn
sản xuất đảm bảo liên hợp máy kéo DT75 với thiết bị ngoạm vận xuất gỗ ở
các loại địa hình và tải trọng khác nhau, rất cần thiết phải nghiên cứu các yếu
tố ảnh hưởng đến năng suất và chi phí năng lượng riêng nhằm xác định được
các thông số hợp lý của liên hợp máy khi lắp thêm thiết bị chuyên dùng để
vận xuất gỗ rừng tự nhiên cho năng suất cao, hạ giá thành góp phần đưa được
sản phẩm chế tạo vào thực tiễn sản xuất.
Với những lý do trên chúng tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài:
“Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chi phí năng
lượng riêng khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng máy kéo xích có trang bị cần
ngoạm, theo phương pháp kéo nửa lết”.

3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Hình thức và thiết bị vận xuất gỗ
Vận xuất gỗ là quá trình di chuyển cây gỗ từ nơi chặt hạ về kho gỗ I
hoặc bãi gỗ tập trung, từ đó cây gỗ được vận chuyển đến nơi tiêu thụ. Vận
xuất gỗ là công việc rất nặng nhọc, nguy hiểm và ảnh hưởng lớn đến môi
trường rừng. Trong tất cả các khâu của quá trình khai thác gỗ, khâu vận xuất
giữ vai trò hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng lớn đến năng suất, giá thành và
chi phí trong khai thác. Để giảm giá thành, tăng năng suất lao động thì việc
chọn một hình thức vận xuất hợp lý là hết sức quan trọng.
Trong công nghệ vận xuất gỗ thường được sử dụng các loại hình như:
Vận xuất bằng súc vật, vận xuất bằng máng lao, vận xuất bằng máy kéo, vận
xuất bằng đường cáp, … Trong các hình thức vận xuất nêu trên thì hình thức
vận xuất bằng máy kéo là phổ biến hơn cả. Chính vì đặc điểm và tầm quan
trọng như vậy nên đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ cũng
như trong máy móc thiết bị trong khâu sản xuất này [9].
a. Theo phương pháp vận xuất gỗ, người ta chia ra:
- Phương pháp kéo lết, kéo nửa lết (Skidding): Ở phương pháp kéo lết,
toàn bộ cây gỗ được kéo lết trên mặt đất; kéo nửa kéo lết chỉ một đầu cây gỗ
được kéo lết trên mặt đất còn đầu kia được nhấc khỏi mặt đất nhờ hệ thống
treo của phương tiện.

Hình 1.1: Vận xuất gỗ theo phương pháp kéo lết và kéo nửa lết


4

- Phương pháp chở gỗ (Forwading): là phương pháp mà toàn bộ tải
được đặt trên các xe chở gỗ có bánh và được đưa về nơi tập trung bằng sức
người, sức súc vật hoặc bằng máy kéo.

Hình 1.2: Vận xuất gỗ theo phương chở gỗ
b. Căn cứ vào hiện trạng cây gỗ sẽ có các hình thức:
- Vận xuất gỗ khúc (Short wood): gỗ vận xuất được cặt thành khúc theo
tiêu chuẩn gỗ thương phẩm rồi được chuyển ra bãi gỗ;
- Vận xuất gỗ dài (Tree length): cây gỗ sau khi hạ được cắt ngọn rồi cả
thân cây được đưa về bãi gỗ, việc cắt khúc sẽ được thực hiện trên bãi gỗ.

Hình 1.3: Vận xuất gỗ khúc và vận xuất gỗ dài
- Vẫn xuất gỗ nguyên
cây (Full tree): Sau khi chặt
hạ, cây gỗ còn nguyên cả cành
và tán được chuyển ra bãi gỗ,
tại đây chúng được cắt cành và
cắt khúc.
Hình 1.4: Vận xuất gỗ nguyên cây


5

Ở các nước có nền công nghiệp phát triển, người ta đã chế tạo và sản
xuất hàng loại các loại máy kéo chuyên dùng sử dụng cho vận xuất gỗ rừng tự
nhiên. Đó thường là các máy có công suất lớn, tính ổn định và khả năng bám
cao, cơ động, làm việc tin cậy và cho năng suất cao. Trong những năm gần
đây nhiều loại máy kéo lâm nghiệp đã được chế tạo và đưa vào sản xuất. Các
máy kéo lâm nghiệp dùng trong vận xuất gỗ rất đa dạng, song có thể phân

chia thành hai nhóm chính: máy kéo xích và máy kéo bánh bơm (bánh hơi).

Hình 1.5: Máy kéo bánh hơi

Hình 1.6: Máy kéo bánh xích

Máy kéo xích có ưu điểm là công suất lớn, khả năng bám và ổn định
cao nên hiện tại chúng vẫn được sử dụng trong khai thác gỗ lớn rừng tự nhiên,
ở những nơi địa hình dốc, phức tạp. Do đó máy kéo xích có trang bị cần
ngoạm để vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết sẽ đạt năng suất cao và
giải quyết được yêu cầu từ thực tiễn.

Hình 1.7: Máy kéo bánh xích vận xuất gỗ


6

1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy kéo vận xuất gỗ trên thế giới
Vào những năm 1950 ở Nga đã đưa vào sử dụng loại máy kéo bánh hơi
LT – 171 A được trang bị cơ cấu kẹp gỗ có vận xuất gỗ theo phương pháp
nửa lết, đây là loại máy kéo khung gập 4 bánh chủ động.

Hình 1.8: Máy kéo bánh hơi trang bị cơ cấu kẹp bó gỗ LT – 171A (Nga)
Ở Phần Lan, việc sử dụng máy
kéo để vận xuất gỗ được bắt đầu từ
những năm 1950 và cho thấy: Năng
suất và hiệu quả kinh tế cao. Vì vậy
sử dụng loại máy kéo này để vận
xuất, vận chuyển gỗ tại các nước này
được tăng nhanh (người ta đã chế tạo

ra máy kéo dùng để vận xuất gỗ
mang nhãn hiệu Timberjack Norcar,

Hình 1.9: Máy kéo Tigercat 1065

Somet, Valmet, Tigercat).
Ở Thụy Điển đã chế tạo và áp dụng rộng rãi máy kéo Volvo kéo rơmooc
một trục có trang bị tay thuỷ lực. Liên hợp máy này có kết cấu hợp lý, làm
việc linh hoạt nhờ bốn bánh xe của rơmooc được bố trí trên 2 trục của đòn cân
bằng có thể quay tương đối với khung xe. Loại máy này được sử dụng trong
công việc vận xuất, vận chuyển gỗ trên cự ly ngắn.


7

Hình 1.10: Máy kéo VOLVO
Ở Canada, người ta đã sử
dụng máy kéo Timberjack 201 để
vận xuất gỗ trên địa hình có độ dốc
tương đối lớn.
Ở Đức đã sản xuất và sử
dụng máy kéo MG 25 công suất
25 - 34 mã lực, vận xuất gỗ ở nơi

Hình 1.11: Máy kéo Timberjack

có độ dốc tới 40%.
Ở nhiều nước trên thế giới như Nga, Phần Lan, Nauy, Italia, Canada,
Australia, Newzealand cũng áp dụng rộng rãi máy kéo vận xuất gỗ với số
lượng ngày càng tăng.

Hinh 1.12: Máy kéo bánh xích trang bị cơ cấu kẹp bó gỗ LT – 154 (Nga)


8

Hình 1.13: Máy kéo trang bị tay bốc thuỷ lực LT 190 (Nga)

Hình 1.14: Máy kéo trang bị tay bốc thuỷ lực LOKOMO 919 (Phần Lan)
1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy kéo vận xuất gỗ ở nước ta
Đối với nước ta, từ những năm 1960 đã nhập và đưa vào sử dụng một
số loại máy kéo của nước ngoài phục vụ vào khâu vận xuất gỗ TDT 40, TDT 55,
DT 75, C 100. Sau năm 1970 nhập và đưa vào sử dụng máy kéo TT 4, LKT 80,
LKT 120. Các loại máy này đã phù hợp với đặc điểm khai thác rừng tự nhiên.
Năm 1970 máy kéo bánh hơi Volvo của Thụy Điển được nhập vào
nước ta để phục vụ cho các khâu bốc dỡ và vận chuyển gỗ rừng trồng ở các
khu nguyên liệu giấy, do không có thiết bị tời cáp để gom gỗ nên máy chỉ sử
dụng trong công tác bốc dỡ, vận chuyển là chính.
Để khai thác gỗ rừng tự nhiên và khai thác gỗ rừng trồng ở một số vùng
nguyên liệu giấy sợi, gỗ trụ mỏ, chúng ta đã nhập khẩu và đưa vào sử dụng


9

một số loại máy kéo, trong đó có cả những máy kéo nông nghiệp. Để phù hợp
với điều kiện khai thác lâm nghiệp, các máy kéo này đã và đang được nghiên
cứu, thiết kế cải tiến. Tuy nhiên, những kết quả, công trình nghiên cứu được
áp dụng vào thực tiễn sản xuất lâm nghiệp chưa nhiều.
Năm 1963 tập thể cán bộ Phòng cơ giới lâm trường Bắc Yên và Viện
Công nghiệp rừng, đã nghiên cứu chế tạo tời 2 trống lắp trên máy kéo Krabat

để vận xuất gỗ.
Năm 1972 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và tập thể cán bộ giảng dạy
Trường đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo thành công máy kéo
khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ.
Năm 1985 tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và các đồng nghiệp ở Viện khoa
học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo tời 1 trống dẫn động từ trục thu công
suất và rơ moóc 1 trục lắp sau máy kéo Zeto để bốc gỗ và vận xuất gỗ theo
kiểu xe REO.
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 để vừa gom gỗ từ xa, vừa tự bốc
cho rơ moóc [15].
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: tời cơ khí 1
trống và cần treo gỗ hình chữ A lắp cho máy kéo DFH - 180 để vận xuất gỗ
nhỏ rừng trồng.
Tác giả Nguyễn Văn An [12] đã nghiên cứu về ảnh hưởng của độ mấp
mô mặt đất và tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước của
máy kéo DFH - 180 khi vận xuất gỗ rừng trồng.


10

Tác giả Phạm Minh Đức [18] đã nghiên cứu về khả năng kéo, bám của máy
kéo DFH - 180 khi sử dụng rơmoóc một trục để vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng.
Tác giả Nguyễn Tiến Đạt [17] đã xây dựng mô hình và tính toán dao động
của máy kéo công suất nhỏ khi vận xuất gỗ theo công nghệ vận xuất gỗ dài.

Như vậy các nghiên cứu trên chủ yếu đi vào 2 hướng:
- Nghiên cứu cải tiến, chế tạo lắp đặt thêm một số thiết bị nhằm nâng
cao khả năng làm việc của máy kéo.
- Nghiên cứu về ổn định của liên hợp máy trong điều kiện làm việc mới
nhằm xác lập chế độ sử dụng hợp lý cho liên hợp máy.
Đề tài nghiên cứu cấp bộ: “Nghiên cứu công nghệ, cải tiến, thiết kế
chế tạo một số thiết bị phục vụ khai thác chọn rừng tự nhiên nhằm nâng
cao tỷ lệ tận dụng gỗ và hạn chế tác động xấu đến môi trường xung quanh”
(2006 - 2009), đã thiết kế chế tạo và khảo nghiệm sản xuất thiết bị vận xuất
gỗ rừng tự nhiên (Hình 1.15) với nguồn động lực là máy kéo cơ sở DT - 75
được trang bị thiết bị chuyên dụng vận xuất gỗ gồm có tời và càng ngoạm gỗ.

Hình 1.15: Vận xuất gỗ bằng máy kéo trang bị tời và càng ngoạm kẹp gỗ


11

Quá trình vận xuất gỗ gồm 2 bước:
- Đỗ máy kéo trên đường vận xuất, dùng tời kéo gỗ từ nơi chặt hạ về vị
trí đỗ máy.
- Dùng càng ngoạm kẹp chặt và nâng một đầu khúc gỗ lên khỏi mặt đất,
rồi điều khiển máy kéo di chuyển về bãi gỗ theo phương pháp kéo nửa lết.
Qua khảo nghiệm thực tế cho thấy mô hình thiết bị này đáp ứng được
yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên, để tiến tới sản xuất hàng loạt và vận dụng rộng rãi
thiết bị này vào thực tiễn sản xuất, cần thực hiện công tác hoàn thiện thiết kế
và đề ra một chế độ làm việc hợp lý thông qua việc giải quyết một số bài toán
về năng suất và chi phí năng lượng riêng khi sử dụng máy vận xuất gỗ.


12

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu chính của luận văn là xác định quy luật và mức độ
ảnh hưởng của một số yếu tố đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi
vận xuất gỗ rừng tự nhiên bằng máy kéo xích có trang bị cần ngoạm, theo
phương pháp kéo nửa lết, từ đó xác định trị số tối ưu của các yếu tố ảnh
hưởng để đạt được năng suất cao nhất và chi phí năng lượng riêng nhỏ nhất.
Đồng thời luận văn còn xác định:
- Hệ số ma sát (f) giữa gỗ và đất khi vận xuất;
- Hệ số phân bố tải trọng của khúc gỗ khi vận xuất gỗ theo phương
pháp kéo nửa lết.
2.2. Đối tượng và phạm vi, giới hạn nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là càng ngoạm lắp trên máy kéo bánh
xích DT75 phục vụ vận xuất gỗ rừng tự nhiên theo phương pháp kéo nửa lết
do đề tài cấp bộ thiết kế, chế tạo (hình 2.1). Đặc tính và các thông số kỹ thuật
máy như sau:

Hình 2.1: Càng ngoạm lắp trên máy kéo bánh xích DT75


13

Máy kéo DT – 75 là loại máy kéo xích công dụng chung, cấp lực kéo 3
(tấn). Trên máy có thể đặt động cơ SMD - 14 hoặc SMD - 14 NG, thuộc loại
động cơ diezel 4 xi lanh, 4 kỳ làm mát bằng nước. Động cơ SMD - 14 có
buồng xoáy, còn động cơ SMD - 14NG nhiên liệu phun trực tiếp vào buồng

đốt trên đỉnh Piston. Công suất danh định của động cơ SMD - 14 là 75 mã lực
ở số vòng quay 1700 vòng /phút của trục khuỷu, công suất của SMD - 14 NG
là 80 mã lực ở số vòng quay trục khuỷu 1800 vòng/phút. Đặc tính kỹ thuật
của máy kéo DT 75 ghi trong bảng 2.1; 2.2; 2.3; 2.4, [8;10;22;25].
Bảng 2.1: Các số liệu chung về máy kéo DT75
Mã hiệu máy kéo

DT - 75

DT - 75 có thùng
nhiên liệu đặt bên

Kích thước máy kéo, mm
Rộng
Cao
Dài ( có cơ cấu treo)

1740
2333
4675

1890
2650
4670

Khối lượng máy kéo, kg

6050

6960

Tốc độ di chuyển (km/h)
Số truyền 1
Số truyền 2
Số truyền 3
Số truyền 4
Số truyền 5
Số truyền 6
Số truyền 7
Số lùi
Với bộ phận tăng mô men quay
Số truyền 1
Số truyền 2
Số lùi
Với hộp giảm tốc đảo chiều
Số truyền 1

ĐC SMD - 14 NG
5,45
6,08
6,77
7,52
8,37
9,32
11,60
4,67

ĐC SMD - 14
5,15
5,74

6,39
7,10
7,90
8,79
10,05
4,41

4,5
5,0
3,7
Tiến
3,26

4,12
4,59
3,53
Lùi
4,05


14

Số truyền 2
Số truyền 3
Số truyền 4
Số truyền 5
Số truyền 6
Số truyền 7

3,64

4,05
4,50
5,01
5,57
6,88

Lực kéo khi làm việc ở công suất
danh định của động cơ, KG
Số truyền 1
Số truyền 2
Số truyền 3
Số truyền 4
Số truyền 5
Số truyền 6
Số truyền 7

4,52
5,03
5,54
6,23
6,94
8,54

3000
2620
2300
2020
1710
1490
1110

Bảng 2.2: Động cơ chính
Mã hiệu

SMD 14 NG

SDM - 14

Phương pháp tạo thành hỗn hợp

Phun trực tiếp

Buồng xoáy

Công suất ở số vòng quay danh định.
90
(mã lực)

85

Công suất hữu hiệu, mã lực

85

80

Số vòng quay danh định (v/ph)

1800

1700

Số xi lanh

4

4

Đường kính xi lanh (mm)

120

Hành trình Piston, (mm)

140

Dung tích làm việc của xi lanh, lít

6,33

Tỷ số nén

17

Suất tiêu hao nhiên liệu (g/mã lực.h)

185

190

15

Bảng 2.3: Hệ thống truyền lực
Bộ ly hợp chính

Khô, 2 đĩa luôn đóng

Truyền lực các đăng

Trục với bạc đàn hồi

Hộp số

Cơ học 7 cấp

Cơ cấu chuyển hướng

2 bộ phận giảm tốc hành tinh với phanh dải

Phanh dừng

2 phanh dải

Truyền lực cuối cùng

Cặp bánh răng trụ

Trục thu công suất

(568 vòng/phút) theo chiều kim đồng hồ

Máy kéo DT - 75 thường được trang bị bộ phận chuyên dùng là ben ủi để
san gạt phục vụ giao thông và xây dựng… Các thông số kỹ thuật của ben lắp
trên máy kéo DT - 75 như sau:
Bảng 2.4: Đặc tính kỹ thuật của ben lắp trên máy kéo DT - 75
Mã hiệu

DZ - 42

DZ - 43

Ben không quay được

Ben quay được

Chiều dài ben (m)

2,56

3,5

Độ cao ben (m)

0,804

0,8

Độ cao nâng ben (m)

0,6

0,6

Góc cắt đất (độ)

55

Góc nghiên ben (độ)

-

Thông số

Góc quay ben ở mặt bằng

630 - 900

Vận tốc nâng ben (m/s)

0,25

0,25

Vận tốc hạ ben (m/s)

0,25

0,25

Vận tốc tiến (km/h)

5.15 /10.05

11,49

Vận tốc lùi (km/h)

4.41

4,35


16

a. Cấu tạo của càng ngoạm lắp trên máy kéo xích
Đề tài nghiên cứu cấp bộ đã thiết kế, chế tạo càng ngoạm gỗ lắp trên
máy kéo xích tạo ra thiết bị vận xuất gỗ rừng tự nhiên (Hình 2.2).

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo của liên hợp máy kéo và càng ngoạm
lắp sau máy kéo DT 75 vận xuất gỗ
1. Máy kéo cơ sở; 2. Khung chính; 3. Hộp giảm tốc; 4. Động cơ thuỷ lực;
5. Cần treo ngoạm; 6. Khớp nối; 7. Khung ngoạm; 8. Càng ngoạm;
9. Xylanh nâng hạ cần; 10. Rulô đỡ cáp; 11. Khung đỡ cần.
Liên hợp máy thiết kế có cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau: Khung
chính số 2 được lắp chặt với khung máy kéo cơ sở bởi các bulông. Thiết bị tời


17

cáp được lắp với khung chính cũng bởi các bulông, bao gồm trống tời, các
khung đỡ tời, hộp giảm tốc 3, động cơ thuỷ lực 4 và các rulô đỡ cáp 10.
Khung đỡ các rulô dẫn cáp cũng chính là khung đỡ cần treo ngoạm, cần treo
ngoạm 5 xoay khớp bản lề với khung này. Một đầu cần treo ngoạm 5 có khớp
nối 6 và nối với càng ngoạm. Càng ngoạm có các bộ phận chính như khung
ngoạm 7, càng ngoạm 8 và các xylanh đóng mở ngoạm.
b. Các thông số kỹ thuật của thiết bị càng ngoạm

Hình 2.3: Sơ đồ xác định khả năng làm việc của ngoạm
- Độ mở của càng ngoạm: A = 1500 mm
- Đường kính khúc gỗ nhỏ nhất có thể ngoạm: dmin = 200 mm
- Chiều dài cần treo càng ngoạm: 1500 mm
- Chiều cao nâng gỗ lớn nhất: h1 = 800 mm
- Chiều sâu lớn nhất có thể ngoạm: h2 = 600 mm

Hình 2.4: Sơ đồ xác định hành trình làm việc của cần ngoạm gỗ


18

Địa bàn nghiên cứu được chọn là rừng thực nghiệm, khu vực núi Luốt,
trường Đại học Lâm nghiệp. Địa hình khu rừng để tiến hành thí nghiệm có
dạng mái dông một chiều, độ dốc trung bình 10 o tương tự như điều kiện
rừng tự nhiên (Hình 2.5), mặt đất ở trạng thái khô, thực bì ở cấp độ trung
bình. Gỗ sử dụng để khảo nghiệm được lựa chọn là gỗ Lát Hoa 27 tuổi và
theo tải trọng yêu cầu đối với mỗi loại thí nghiệm (Hình 2.6).

Hình 2.5. Địa điểm tiến hành khảo nghiệm

Hình 2.6: Xác định thể tích và khối lượng gỗ trước khi thí nghiệm

19

2.2.2. Phạm vi, giới hạn nghiên cứu
Năng suất và chi phí năng lượng riêng khi vận xuất gỗ rừng tự nhiên
bằng máy kéo xích có trang bị cần ngoạm, theo phương pháp kéo nửa lết, phụ
thuộc vào rất nhiều yếu tố: “Tải trọng chuyến; vận tốc dịch chuyển; độ dốc
địa hình; cự ly vận xuất …”[2;9]. Do điều kiện và thời gian thực hiện có hạn
nên luận văn chỉ tập trung nghiên cứu 2 yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến
năng suất và chi phí năng lượng riêng là tải trọng chuyến (Q) và độ dốc địa
hình (). Hai yếu tố này có thể khống chế được trong quá trình nghiên cứu.
Còn các yếu tố khác được giới hạn trong một khoảng nhất định, coi như
không thay đổi.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
Sau khi xác định được mục tiêu nghiên cứu, điều quan trọng sau đó là
chọn được phương pháp nghiên cứu phù hợp để giảm bớt được chi phí nghiên
cứu mà vẫn đảm bảo được độ tin cậy của kết quả. Theo [6;21] nghiên cứu
khoa học được chia ra:
Nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng; nghiên cứu lý thuyết và
nghiên cứu thực nghiệm.
Theo đó, nghiên cứu cơ bản có mục đích phát hiện ra tính qui luật mà
đến trước khi nghiên cứu chưa biết trong thiên nhiên. Nghiên cứu ứng dụng là
pha tiếp theo của nghiên cứu cơ bản. Thông qua chúng để thu nhận các hiểu
biết mới hoặc vận dụng kiến thức đã có vào thực tế sản xuất.
Trong thời đại ngày nay, nghiên cứu ứng dụng là phần đáng kể hơn
trong quá trình chung của việc sáng tạo ra kỹ thuật mới. Nó là cơ sở để tiếp
nhận số liệu, tư tưởng, mẫu và những cái khác được đưa ra. Thông qua chúng,
các đối tượng, máy móc, qui trình công nghệ mới được thiết kế và đề xuất.
Bởi thế phần lớn các nghiên cứu kỹ thuật theo bản chất của chúng là nghiên

cứu ứng dụng.


20

Nghiên cứu lý thuyết có mục đích thiết lập một hệ thống quan điểm nào
đó thông qua việc đưa ra những qui luật mới; nghiên cứu lý thuyết thích hợp
nhất khi nghiên cứu các đối tượng và hệ thống mà trong đó có thể phân chia
rõ các hiện tượng và các quá trình có cùng bản chất vật lý.
Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm là tiếp nhận những sự kiện mới,
kiến thức khoa học và số liệu khoa học thông qua tổ chức thực nghiệm bằng
cách quan sát đối tượng của nhà nghiên cứu. Khi nghiên cứu các hệ thống phức
tạp mà ở trong đó diễn ra các hiện tượng và quá trình với bản chất khác nhau
thì thích hợp hơn là dùng phương pháp thực nghiệm với lý thuyết tương ứng.
Từ những phân tích ở trên cho thấy rằng nếu sử dụng phương pháp lý
thuyết để xác định sự ảnh hưởng của tất cả các yếu tố đến 2 chỉ tiêu quan tâm
là năng suất và chi phí năng lượng riêng thì phải nghiên cứu toàn diện mức độ
ảnh hưởng và cơ chế tác động của từng yếu tố đến các chỉ tiêu quan tâm, khối
lượng nghiên cứu sẽ rất lớn. Chính vì vậy, để giảm bớt khối lượng công việc
lựa chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm là phù hợp hơn cả. Tuy nhiên,
phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mà chúng tôi sử dụng không phải là
thực nghiệm thuần tuý mà là sự kết hợp hài hoà giữa lý thuyết và thực
nghiệm; lấy lý thuyết làm cơ sở, làm định hướng ban đầu hỗ trợ giảm bớt khối
lượng công việc, rút ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm.
Trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể tiến hành thí nghiệm bằng phương
pháp cổ điển. Nhà thực nghiệm chỉ dựa vào kinh nghiệm và trực giác để chọn
hướng nghiên cứu. Các thí nghiệm được tiến hành lần lượt với sự thay đổi
từng thông số trong khi giữ nguyên các yếu tố còn lại. Phương pháp cổ điển
chỉ cho phép tìm kiếm cái mới phụ thuộc đơn định giữa các chỉ tiêu đánh giá
và các yếu tố ảnh hưởng một cách riêng biệt trong khi làm thực nghiệm một

cách riêng rẽ sẽ theo từng yếu tố. Mặc dù có trong tay một tập hợp các
phương trình thực nghiệm đơn yếu tố nhưng vì chúng chỉ là những trường


21

hợp riêng nên không cho kết quả chặt chẽ về mức độ ảnh hưởng của từng yếu
tố trong mối tác động qua lại giữa chúng cũng không thể tìm kiếm phương án
phối hợp tối ưu các yếu tố ảnh hưởng.
Nhược điểm của phương pháp nghiên cứu cổ điển là khi nghiên cứu
không thấy được hướng chuyển dịch của quá trình lúc tìm các điều kiện tối ưu
theo quan điểm này các thực nghiệm đó thuộc loại “thụ động”.
Vì thấy rõ những nhược điểm của phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
cổ điển chúng tôi chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mà trong đó tiến
hành khảo nghiệm máy, thu thập số liệu một cách chủ động theo một kế hoạch
và chiến lược xác định trước, đó là phương pháp qui hoạch thực nghiệm.
Theo [21] quy hoạch thực nghiệm là cơ sở phương pháp luận của nghiên
cứu thực nghiệm hiện đại. Đó là phương pháp nghiên cứu mới trong đó công
cụ toán học giữ vai trò tích cực. Cơ sở toán học, nền tảng lý thuyết của qui
hoạch thực nghiệm là toán thống kế với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích
phương sai và phân tích hồi qui.
Từ những phân tích trên chúng tôi quyết định sử dụng phương pháp
nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo kế hoạch thí
nghiệm được xác lập. Từ những kết quả thí nghiệm thu được chúng tôi tính
toán và tìm ra quy luật và mức độ ảnh hưởng của yếu tố nghiên cứu.


22

Chương 3

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA LUẬN VĂN
3.1. Năng suất vận xuất gỗ bằng máy kéo được trang bị càng ngoạm
a. Sơ đồ máy kéo vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết





Hình 3.1: Sơ đồ máy kéo vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết
Quá trình vận xuất gỗ của thiết bị bao gồm các giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1: Càng ngoạm kẹp gỗ
- Giai đoạn 2: Càng ngoạm nâng đầu khúc gỗ lên độ cao nào đó.
- Giai đoạn 3: Máy kéo, kéo gỗ dịch chuyển tới bãi gỗ.
- Giai đoạn 4: Hạ càng ngoạm và nhả gỗ (Dỡ gỗ).
- Giai đoạn 5: Máy dịch chuyển không tải về vị trí ngoạm gỗ để thực
hiện chuyến kéo tiếp theo.
Năng suất vận xuất của máy kéo là khối lượng gỗ mà máy kéo, kéo
được trong đơn vị thời gian. Năng suất giờ vận xuất được xác định bằng công
thức sau [9]:
Ng =

36001Q 1
.
t 

Trong đó:
 – Hệ số sử dụng thời gian;

(m3/h)

(3.1)


23

1 – Hệ số sử dụng tải trọng;
Q – Tải trọng chuyển danh nghĩa, (Tấn)

t

– Thời gian thực hiện một chuyến kéo, (s)

 – Trọng lượng riêng của gỗ vận xuất, (Tấn/m3).
Thời gian thực hiện một chuyến kéo được xác định bằng công thức:

t  t

1

 t 2  t3  t 4  t5

(3.2)

Trong đó:
t1 – Thời gian kẹp gỗ
t1 = th + tm + tđ
th - thời gian hạ ngoạm; th =

(3.3)
h

vh

h - chiều cao của càng ngoạm so với mặt đất, (m)
vh - vận tốc hạ ngoạm, (m/s)
tm - thời gian mở ngoạm;

tm =

A
vm

A- độ mở lớn nhất của càng ngoạm, (m)
vm - vận tốc mở ngoạm, (m/s)
tđ - thời gian đóng ngoạm;

tđ =

A 
vđ

 - đường kính bó gỗ
vđ - vận tốc đóng ngoạm.
t2 – Thời gian nâng bó gỗ
t2 =

h
vn

h - chiều cao nâng bó gỗ, (m)
vn - vận tốc nâng bó gỗ, (m/s)

t3 – Thời gian máy chạy có tải
t4 – Thời gian máy chạy không tải

(3.4)