Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng tới chi phí năng lượng riêng và năng suất khi sử dụng tời lắp sau máy kéo cỡ nhỏ để nâng hạ vật liệu xây dựng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.48 MB, 85 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
--------------------
PHẠM VĂN TOẢN
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG TỚI
CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT KHI SỬ DỤNG
TỜI LẮP SAU MÁY KÉO CỠ NHỎ ĐỂ NÂNG HẠ
VẬT LIỆU XÂY DỰNG
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------
PHẠM VĂN TOẢN
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG TỚI
CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT KHI SỬ DỤNG
TỜI LẮP SAU MÁY KÉO CỠ NHỎ ĐỂ NÂNG HẠ
VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nơng lâm nghiệp
MS: 60.52.14
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRỊNH HỮU TRỌNG
HÀ NỘI, 2011
i
LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian làm việc khẩn trƣơng, nghiêm túc, đến nay tơi đã hồn
thành xong luận văn tốt nghiệp với tên là “Nghiên cứu một số thông số ảnh
hưởng đến chi phí năng lượng riêng và năng suất khi sử dụng tời lắp sau máy
kéo cỡ nhỏ để nâng hạ vật liệu xây dựng”.
Nhân đây, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn
TS Trịnh Hữu Trọng, thầy giáo ThS Phạm Văn Lý.
Xin chân thành cảm ơn Khoa Cơ điện và Cơng trình, trung tâm thí
nghiệm thực hành – Khoa cơ điện cơng trình cùng tồn thể các thầy cơ, cán
bộ cơng nhân viên trong Khoa và trung tâm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để
tôi thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các bạn đồng nghiệp tại trƣờng
Cao đẳng Cơ điện xây dựng Tam điệp.
Xin cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè đã ln động viên giúp đỡ tôi.
Tôi xin chân thành cảm ơn những sự giúp đỡ q báu đó.
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Những kết
quả trong luận văn này đƣợc tính tốn chính xác, trung thực và chƣa có tác
giả nào cơng bố. Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều
đƣợc chỉ dẫn nguồn gốc.
Hà nội, tháng 6 năm 2011
Tác giả
Phạm Văn Toản
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... v
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chƣơng 1 ........................................................................................................... 2
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................................... 2
1.1. Tình hình sử dụng máy kéo trong nơng, lâm nghiệp ở nƣớc ta ............. 2
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng tời trên thế giới và trong nƣớc ......... 5
1.2.1. Tình hình trên thế giới..................................................................... 5
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước ................................................ 8
Chƣơng 2 ......................................................................................................... 11
MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 11
2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 11
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu........................................................ 11
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................... 11
2.4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 14
2.4.1. Nghiên cứu lý thuyết...................................................................... 14
2.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ............................................................... 14
1.1.1
2.4.2. Thực nghiệm đơn yếu tố .......................................... 16
Chƣơng 3 ......................................................................................................... 29
CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ................................................................... 29
3.1. Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật của máy kéo Shibaura SD-2843 ................ 29
3.2. Cấu tạo, đặc tính kỹ thuật của tời lắp trên máy kéo Shibaura ............. 31
3.3. Mơ hình áp dụng sơ đồ công nghệ sử dụng tời một trống lắp trên máy
kéo để nâng hạ vật liệu xây dựng ................................................................ 33
3.4. Chi phí năng lƣợng riêng khi nâng hạ vật liệu..................................... 34
iii
3.5. Năng suất của tời .................................................................................. 36
Chƣơng 4 ......................................................................................................... 38
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................................. 38
4.1. Mục tiêu thực nghiệm .......................................................................... 38
4.2. Tham số điều khiển .............................................................................. 38
4.3. Phƣơng pháp đo và thu thập số liệu ..................................................... 38
4.4. Tiến hành thí nghiệm ........................................................................... 39
4.5. Kết quả thí nghiệm thăm dị ................................................................. 42
4.6. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố .......................................................... 46
4.6.1. Chi phí năng lượng riêng .............................................................. 46
4.6.2. Năng suất ...................................................................................... 52
4.7. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ............................................................ 57
4.7.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh
hưởng....................................................................................................... 57
4.7.2. Thành lập ma trận thí nghiệm ....................................................... 57
4.7.3. Xác định các thơng số tối ưu ......................................................... 58
4.7.4. Vận hành máy với các thông số tối ưu: ........................................ 62
Chƣơng 5 ......................................................................................................... 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 64
5.1. Kết luận ................................................................................................ 64
5.2. Kiến nghị .............................................................................................. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 66
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 69
iv
DANH MỤC HÌNH
TT
3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
Tên hình
Máy kéo Shibaura SD2843
Tời lắp sau máy kéo Shibaura SD2843
Sơ đồ tời cáp nâng hạ vật liệu xây dựng
Chuẩn bị máy tại hiện trƣờng
Đầu đo mô men T4A
Đầu đo mô men gắn dƣới tấm thép đỡ tời
Giá đỡ trục và đầu đo dƣới tấm thép đỡ tời
Đồng hồ bấm giây và đo số vòng quay
Bộ thu thập, khuếch đại nhiều kênh DMC-plus
Số liệu thu thập, xử lý bằng phần mềm DMC-laplus và
Excel
Đồ thị ảnh hƣởng của tải trọng đến chi phí năng lƣợng
riêng
Đồ thị ảnh hƣởng của vận tốc cuốn cáp đến chi phí năng
lƣợng riêng
Đồ thị ảnh hƣởng của tải trọng đến năng suất
Đồ thị ảnh hƣởng của vận tốc cuốn cáp tới năng suất
Trang
29
32
33
39
40
40
41
41
42
42
49
51
54
56
v
DANH MỤC BẢNG
TT
2.1
2.2
3.1
3.2
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
Tên bảng
Mã hoá các yếu tố ảnh hƣởng
Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành
Các thơng số kỹ thuật của máy kéo Shibaura SD2843
Các thông số kỹ thuật của tời lắp sau máy kéo
Shibaura SD-2843
Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm
Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm
Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm
Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm
Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố
Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm chi phí năng
lƣợng riêng khi tải trọng thay đổi
Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố
Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm chi phí năng
lƣợng riêng khi vận tốc cuốn cáp thay đổi
Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố
Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm năng suất khi
tải trọng thay đổi
Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố
Tổng hợp các giá trị tính tốn của hàm năng suất khi
vận tốc cuốn cáp thay đổi
Mã hố các thơng số đầu vào
Kế hoạch thực nghiệm theo ma trận Hartley
Tổng hợp kết quả tính tốn hàm chi phí năng lƣợng
theo ma trận Hartley
Tổng hợp giá trị tính tốn hàm năng suất theo ma
trận Hartley
Trang
22
22
29
32
43
44
45
46
47
48
50
51
52
53
55
56
57
57
58
59
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển của đất nƣớc, đời sống nhân dân nông thôn miền
núi ngày càng phát triển, vì thế nhu cầu xây dựng nhà ở, các cơng trình nơng
thơn ngày càng cấp thiết.
Trong xây dựng nhà ở, các cơng trình nƣớc sạch,... việc đƣa vật liệu xây
dựng lên cao là công việc nặng nhọc nhất. Công việc này chiếm nhiều công sức và
nhân lực nhƣng ở nông thôn hiện nay việc đƣa vật liệu lên cao chủ yếu làm thủ
cơng, chƣa đƣợc cơ giới hóa. Việc cơ giới hóa nơng nghiệp nơng thơn đang đƣợc
đẩy mạnh trong tất cả các lĩnh vực nông nghiệp, công nghiệp, giao thông và cả
trong xây dựng. Do vậy việc cơ giới hóa cơng việc đƣa vật liệu lên cao là có nhiều
triển vọng bởi vì ở nơng thơn hiện nay có rất nhiều nguồn động lực cỡ nhỏ đƣợc
nhà nƣớc và ngành chế tạo máy cung cấp. Song vấn đề này hiện nay lại chƣa đƣợc
nghiên cứu một cách đầy đủ. Một số nơi đã thực hiện đƣợc việc cơ giới hóa cơng
việc đƣa vật liệu lên cao nhƣng vẫn ở mức thấp và thiếu an tồn. Có thể dễ dàng
nhìn thấy ở những nơi xây dựng ngƣời ta dùng tời dẫn động bằng động cơ điện để
đƣa gạch, ngói, bê tơng, sắt thép lên cao nhƣng khơng có phanh hãm, nếu mất
điện đột ngột thì vật liệu sẽ rơi tự do rất nguy hiểm. Khi cần di chuyển hệ thống
tời phải tháo dỡ và mang vác rất khó khăn, nặng nhọc.
Một vấn đề đặt ra là làm thế nào nâng cao năng suất lao động, giảm
thiểu sức lao động thủ cơng, bảo đảm an tồn lao động và khi cần di chuyển ta
có thể thực hiện đơn giản dễ dàng trong khâu đƣa vật liệu lên cao. Trong sản
xuất lâm nghiệp hiện nay thực hiện đề tài nghiên cứu cấp nhà nƣớc KC07-10
đã chế tạo ra hệ thống tời lắp trên máy kéo Shibaura để vận xuất gỗ rừng
trồng. Với mục đích mở rộng khả năng ứng dụng của thiết bị này và thực hiện
yêu cầu thực tế trên, đƣợc sự đồng ý của khoa Đào tạo sau đại học, tôi thực
hiện đề tài: "Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng tới chi phí năng lượng
riêng và năng suất khi sử dụng tời lắp trên máy kéo cỡ nhỏ để nâng hạ vật
liệu xây dựng".
2
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình sử dụng máy kéo trong nông, lâm nghiệp ở nƣớc ta
Thực hiện Nghị quyết Đại hội Đảng Cộng Sản Việt Nam lần thứ XI,
cơng cuộc cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nƣớc không ngừng đƣợc nâng
cao, hƣớng tới vào năm 2020 nƣớc ta trở thành nƣớc công nghiệp theo hƣớng
hiện đại. Để thực hiện mục tiêu này, việc giải quyết các vấn đề nông nghiệp
và nông thôn đƣợc đặt lên hàng đầu. Hiện nay, 70% dân số sống ở nông thơn,
trong đó có 68% số này sống dựa chủ yếu vào sản xuất nơng, lâm, thủy sản, vì
vậy nhu cầu máy móc phục vụ cho việc cơ giới hố là rất lớn.
Trong một vài năm gần đây thực hiện chủ trƣơng lớn của Đảng và Nhà
nƣớc ta về công nghiệp hóa, hiện đại hóa nơng nghiệp, nơng thơn. Q trình
chuyển dịch cơ cấu nơng nghiệp gắn với cơ khí hóa để nâng cao năng suất,
chất lƣợng, hiệu quả và sức cạnh tranh của nơng sản hàng hóa trên thị trƣờng
đã góp phần nâng cao trình độ cơ giới hóa sản xuất trong nông nghiệp.
Theo [14], cả nƣớc ta hiện nay có trên 400 nghìn máy kéo các loại với
cơng suất khoảng 4,5 triệu mã lực tăng 2,7 lần so với năm 2001, trong đó máy
kéo hai bánh dƣới 12 mã lực chiếm 67,5%, máy kéo 12-35 mã lực chiếm
26,5% và máy kéo lớn trên 35 mã lực chiếm khoảng 6%. Bình quân trang bị
động lực cho một ha canh tác cả nƣớc đạt 1,16 mã lực/ha. Do điều kiện phát
triển kinh tế ở từng vùng khác nhau nên việc trang bị động lực cũng khác
nhau. Vùng đồng bằng sông Cửu Long là nơi có trang bị máy kéo cao nhất
tồn quốc với 1,85% mã lực/ha và vùng miền núi phía Bắc là nơi có trang bị
động lực thấp nhất tồn quốc 0,39 mã lực/ha.
Cùng với việc thay đổi chính sách trong sản xuất nông nghiệp, chủ sở
hữu nông nghiệp cũng chuyển dần từ doanh nghiệp hoạt động theo mơ hình
nhà nƣớc sang sở hữu tƣ nhân, hộ gia đình, đây là những đối tƣợng có tiềm
3
năng lớn áp dụng máy móc vào sản xuất nhờ đó mà hàng nghìn máy kéo, máy
nơng nghiệp đã đến với bà con nông dân. Nhiều loại máy kéo cỡ nhỏ đã nhập
vào Việt Nam với số lƣợng lớn từ các nƣớc nhƣ là Nhật Bản, Hàn Quốc và
Trung Quốc.
Các loại máy kéo này đƣợc sử dụng ở nƣớc ta đã góp phần cơ giới hố
nhiều khâu cơng việc trong sản xuất nông nghiệp. Những năm gần đây tỷ lệ
cơ giới hóa làm đất bình qn cả nƣớc đạt 63,8% cao nhất là đồng bằng sông
Cửu Long đạt 87%; Đông Nam Bộ 75%; Đồng bằng sông Hồng và duyên hải
Nam Trung Bộ trên 65%, các vùng khác xấp xỉ 41%.
Do điều kiện kinh tế nơng thơn cịn nhiều khó khăn, khả năng áp dụng
những kỹ thuật công nghệ mới đắt tiền cịn hạn chế. Chính vì vậy việc cơ giới hoá
hiện đại hoá các khâu sản xuất cần rất nhiều vốn đầu tƣ và thời gian. Mặt khác
nhu cầu cải thiện đời sống của ngƣời dân ngày càng tăng đặc biệt ở vùng nơng
thơn miền núi, nơi khơng có nhiều cơ hội tiếp xúc với cơng nghệ hiện đại. Chính
vì vậy những nghiên cứu cải tiến áp dụng những công nghệ sẵn có là cần thiết.
Hiện nay, nhu cầu sử dụng máy kéo cỡ nhỏ trong các khâu canh tác
nông nghiệp là rất lớn. Song do đặc điểm của sản xuất nơng lâm nghiệp là
mang tính thời vụ, thời gian rảnh rỗi trong năm của máy móc cịn nhiều. Vì
vậy để nâng cao hiệu quả vốn đầu tƣ và hiệu quả sử dụng máy móc đồng thời
tạo thêm việc làm cho ngƣời lao động, ở nƣớc ta, máy kéo không chỉ phục vụ
trong nơng nghiệp mà cịn lĩnh vực khác nhƣ vận tải, xây dựng.
Để nâng cao hiệu quả vốn đầu tƣ, tận dụng và phát huy khả năng làm việc
của máy kéo nơng nghiệp, đã có nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học Việt
Nam tập trung vào việc cải tiến, mở rộng phạm vi sử dụng của máy kéo cho
chúng phù hợp với điều kiện sản xuất ở Việt Nam.
Có thể kể đến một số cơng trình nghiên cứu trong lĩnh vực này nhƣ:
4
- Nguyễn Nhật Chiêu năm 1994 đã nghiên cứu thành công một đề mục của
đề tài cấp nhà nƣớc KN03-04: “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thiết bị vận xuất,
bốc dỡ, vận chuyển để phục vụ khai thác gỗ nhỏ rừng trồng”. Với động lực là máy
kéo nông nghiệp MTZ 50, liên hợp máy trang bị rơ moóc một trục, tời cơ học, cơ
cấu nâng đầu bó gỗ dẫn động thuỷ lực [4].
- Năm 1997, nhóm cán bộ giảng dạy bộ môn Máy lâm nghiệp đã thiết kế,
chế tạo thiết bị chuyên dùng là tời cơ khí một trống và cần treo gỗ hình chữ A lắp
trên máy kéo DFH 180 vận xuất gỗ rừng trồng.
- ThS Nguyễn Văn An trong cơng trình [1] đã xác định bằng lý thuyết các
chỉ tiêu kéo, bám của máy kéo nông nghiệp khi làm việc ở vùng núi dốc.
- TS Đậu Thế Nhu trong cơng trình [15] đã thiết kế cải tiến và chế tạo đƣợc
máy kéo MKS công suất 18 HP có đặc tính kỹ thuật đáp ứng đƣợc u cầu trong
chăm sóc mía và đã chế tạo thành cơng hệ thống các thiết bị phục vụ cơng tác
chăm sóc mía giữa hàng với đặc tính kỹ thuật đáp ứng đƣợc các yêu cầu về nông
học nhƣ điều chỉnh độ sâu phay, độ vun cao luống…
- TS Phạm Minh Đức trong cơng trình nghiên cứu [9] đã phân tích đƣợc
những yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng kéo bám của máy kéo DFH 80 khi vận
chuyển gỗ bằng rơ moóc một trục có tính đến sự hoạt động phi tuyến của động cơ
(mơ men quay) với tải trọng trên mc thay đổi và kết cấu moóc thay đổi. Nghiên
cứu góp phần cho việc sử dụng hợp lý máy kéo DFH 180 cũng nhƣ làm cơ sở
khoa học cho tính tốn một số phần tử trong kết cấu moóc phù hợp.
Từ những vấn đề đƣợc nêu ở trên cho thấy rằng máy kéo cỡ nhỏ đã, đang
đƣợc từng bƣớc sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp nông thôn Việt Nam hiện nay
và từng bƣớc đƣợc nghiên cứu mở rộng phạm vi sử dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau.
5
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng tời trên thế giới và trong nƣớc
1.2.1. Tình hình trên thế giới
Tời là thiết bị vận xuất gỗ đƣợc sử dụng rộng rãi ở nhiều nƣớc. Trong
khai thác lâm sản tời đƣợc sử dụng độc lập để bốc gỗ, xếp đống gỗ, kéo gỗ từ
xa hoặc là bộ phận chính của đƣờng cáp vận xuất, thiết bị công nghệ của máy
kéo chuyên dùng vận xuất gỗ.
Ở những nƣớc có nhiều nền cơng nghiệp rừng tiên tiến nhƣ Mỹ,
Canada, Áo, Thụy Sỹ, Na Uy, Nga,… Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử
dụng và hoàn thiện tời đƣợc quan tâm ngay từ thập kỷ 20 của thế kỷ trƣớc.
Làm thế nào để tăng năng suất lao động và giảm giá thành vận xuất là vấn đề
nghiên cứu đƣợc quan tâm hàng đầu.
Ở các nƣớc nhƣ Mỹ, Canada vận xuất gỗ bằng tời đƣợc sử dụng rộng
rãi ở các vùng núi cao, xuất hiện còn sớm hơn vận xuất gỗ bằng máy kéo. Ở
các nƣớc này cũng giống nhƣ các nƣớc Tây Âu và Bắc Âu vận xuất gỗ bằng
tời đƣợc gọi chung là hệ thống đƣờng cáp khai thác gỗ (Cable logging
Systems) cho nên việc nghiên cứu hoàn thiện tời song hành với nghiên cứu
hoàn thiện đƣờng cáp vận xuất. Các hƣớng nghiên cứu chính ở các mục tiêu
đƣợc tiến hành:
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng tời tự hành lắp trên máy kéo bánh
bơm hoặc máy kéo bánh xích thay cho việc sử dụng tời cố định. Các hãng sản
xuất tời cáp hàng đầu của Mỹ nhƣ Sketjet Berger, Timberland, Veirhozer đã
cho ra đời các loại tời cáp tự hành Wowniton 108 với tời 3 trống công suất
320 mã lực, dây cáp đƣợc nối thành vịng kín, cột tời cao 15m lắp trên máy
kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích. Các loại tời cáp tự hành của hãng
Ckedjet nhƣ GT5C, GT5D, GT4 đƣợc sử dụng hiệu quả khi vận xuất ở cự ly
200-300m, diện tích của mỗi lơ khai thác 15-16ha một ca làm việc kéo đƣợc
6
350 cây gỗ. Việc sử dụng tời tự hành làm giảm công di chuyển, lắp đặt tời dẫn
đến giảm giá thành vận xuất.
Nghiên cứu thay thế việc buộc gỗ bằng cơ cấu ngàm kẹp thay cho buộc
gỗ bằng dây cáp.
Kết quả nghiên cứu của Viện FERIC (Mỹ) cho thấy rằng khi sử dụng tời
cáp tự hành Medill 044 và American 7250 trang bị cơ cấu ngàm kẹp gỗ trong khu
khai thác gỗ của Công ty Maxmilan Broedel cho năng suất 210m3/ca ở cự ly vận
xuất 113m, thể tích trung bình của khúc gỗ 0,3-0,5 m3, thời gian cho một chuyến
kéo 0,95- 1,34 phút. Việc sử dụng ngàm kẹp gỗ đã cho năng suất tăng 2 lần và
góp phần cải thiện điều kiện làm việc của công nhân vận xuất.
Song song việc sử dụng ngàm kẹp gỗ thì nghiên cứu điều khiển từ xa
bằng vô tuyến đƣợc nghiên cứu sử dụng. Các hãng sản xuất “ Jonson ind LTD
(Canada) hệ thống điều khiển khâu buộc gỗ bằng sóng vơ tuyến trên diện tích
khu khai thác nhờ hệ thống MK11 đã tăng năng suất lên 2 lần (58 khúc gỗ/giờ
so với tính toán 30-38 khúc gỗ/ giờ)
Ở các nƣớc Châu Âu nhƣ Na Uy, Thuỵ Sỹ, Áo, Pháp, Thụy Điển, do
điều kiện tự nhiên và điều kiện rừng khác hẳn với Mỹ và Canada hệ thống tời
cáp chỉ sử dụng ở những nơi mà máy kéo không sử dụng đƣợc. Phƣơng thức
khai thác chủ yếu đƣợc áp dụng ở những nƣớc này là chặt chọn hoặc chặt tỉa
thƣa, sản lƣợng gỗ trên 1ha thấp, gỗ có kích thƣớc nhỏ cho nên tời tự hành có
cơng suất nhỏ đƣợc sử dụng và nghiên cứu.
Một số hãng sản xuất nổi tiếng nhƣ Igland A/C (NaUy) đã sản xuất các
loại tời một trống Primett 4000LH có lực kéo 45kN và tời 2 trống 8002F có
lực kéo 80kN có thể lắp trên các loại máy kéo nông nghiệp, sản phẩm đã đƣợc
xuất khẩu sang 25 nƣớc trên thế giới
7
Hãng sản xuất Kufer (Pháp) sản xuất tời tự hành MF10, MF15, MF25
lắp trên máy kéo bánh lốp 3 hoặc 4 bánh, công suất từ 16ml đến 31 ml, lực
kéo 37.000N, tốc độ cuốn của dây cáp 0,2-2,1 m/s.
Các kiểu tời tự hành của hãng Sépon, Koska ( Thụy Điển) Kracer (Áo),
Opvallden (Thụy Sỹ) với lực kéo 30.000N, tốc độ cuốn cáp 0,3–2,5 m/s là
những mẫu tời 2 trống tự hành điển hình của các nƣớc Châu Âu
Ở nƣớc Nga, tời vận xuất gỗ đƣợc áp dụng từ thế kỷ 19 đƣợc các kỹ sƣ Nga
N.Sƣtrenco (1878). IA.Vasiliev (1890) thiết kế và chế tạo
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh và sử dụng tời đƣợc các trung
tâm nghiên cứu lớn nhƣ: Viện nghiên cứu cơ giới hoá và năng lƣợng
(XNipMe), viện nghiên cứu lâm nghiệp Xiberi (XibNiiLP), Viện nghiên cứu
lâm nghiệp IRờcut (Irơcutsk NiiLΠ) tiến hành trong nhiều năm qua.
Để vận xuất gỗ ở điều kiện địa hình bằng phẳng với cự li vận xuất dƣới
500m và địa hình dốc dƣới 2000m Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lƣợng
đã thiết kế và chế tạo các mẫu tời TL.3, TL.4, TL.5. Theo [21]. Kết quả
nghiên cứu sử dụng các loại tời trên cho thấy rằng ngoài những ƣu việt nổi bật
nhƣ ít phá hoại cây con, phá hoại đất, cịn có những ƣu việt nhƣ giảm cơng
sửa chữa 2–3 lần,chi phí nhiên liệu giảm 50–60%, giá thành ca máy giảm 1,5
lần so với sử dụng máy kéo để vận xuất ở điều kiện thể tích trung bình của gỗ
khai thác 0,2m3 sản lƣợng 150m3/ha cự li vận xuất 500 – 550m
Các loại tời cố định LL12A, LL-8 đƣợc nghiên cứu hoàn thiện thay thế
các mẫu tời trên lực kéo tăng (20–30)%, tốc độ cuốn cáp tăng (25–40)%, việc
trang bị thêm hộp số cho phép đổi chiều quay của trống tời và giảm tốc độ đã
giúp mở rộng phạm vi sử dụng tời.
Từ thập kỷ 80, việc nghiên cứu chế tạo các loại tời di động thay thế cho
các loại tời cố định đƣợc nghiên cứu rộng rãi. Các mẫu tời tự hành loại nhỏ do
chi nhánh KiaVKazơ của Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lƣợng Nga
8
nghiên cứu, chế tạo có dung tích chứa cáp của trống tời 1000m, lực kéo
21.000N, tốc độ cuốn cáp 0,3–4,3m/s tời này lắp trên máy kéo T40A. Các
mẫu tời tự hành LC.2, LL-20 do chi nhánh Irơcut của Viện XnipMe nghiên
cứu chế tạo lắp trên máy kéo TDT-55, TT4, viện nghiên cứu áp dụng hệ thống
điều khiển từ xa cho tời di động đƣợc quan tâm nghiên cứu. Mẫu tời LL-14
đƣợc chế tạo khảo nghiệm ở Viện lâm nghiệp GoRiAtre – KlutreVXki cho
thấy việc sử dụng điều khiển từ xa giảm giá thành vận xuất 15%.
Ở Trung Quốc các loại tời 2 trống, 3 trống đƣợc sử dụng phổ biến để
vận xuất gỗ ở vùng núi nhƣ JS-0,4, JS208, JS2.3, JS3-6, JZ.2-1,5, JZ2-3 có lực
kéo từ 4-30KN, tốc độ cuốn cáp 0,2-6m/s, cự li kéo từ 80-1000m.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Có hai trung tâm lớn nghiên cứu về khai thác gỗ ở Việt Nam là Trƣờng
Đại học Lâm nghiệp và Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam. Từ những năm
60 đến 90 của thế kỷ trƣớc, đối tƣợng khai thác chính là rừng tự nhiên. Các
nghiên cứu tập trung vào một số hƣớng chủ yếu sau:
- Khảo nghiệm các thiết bị nhập nội phục vụ một số khâu sản xuất.
- Khảo nghiệm một số cƣa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây
Nguyên - Nguyễn Trọng Hùng1982; “Sử dụng máy kéo TT.4 để vận xuất” Nguyễn Văn Lợi 1982; “Sử dụng máy kéo để vận chuyển gỗ” - Nguyễn Kính
Thảo 1984.
- Nghiên cứu, chế tạo một số thiết bị cơ giới hố khai thác gỗ: Nguyễn
Kính Thảo: “Thiết kế máy kéo khung gập vận xuất gỗ L-35”; Lê Duy Hiền:
“Thiết kế đƣờng cáp Visen vận xuất gỗ”; Viện khoa học Lâm nghiệp đã thiết
kế, chế tạo rơ moóc chở gỗ dài, đƣờng cáp vận xuất gỗ 1A…
Từ những năm 90 của thế kỷ trƣớc đến nay, do đóng cửa rừng tự nhiên
nên các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào công nghệ và thiết bị khai thác rừng
trồng. Có thể liệt kê ra đây một vài cơng trình tiêu biểu:
9
- Trịnh Hữu Lập: “Hồn chỉnh quy trình cơng nghệ vận xuất gỗ, vận
chuyển gỗ rừng trồng”; “Thiết kế lắp đặt đƣờng cáp kéo căng thả chùng vận
xuất gỗ”.
- Đề tài cấp Nhà nƣớc KN-03-04 “Thử nghiệm hoàn thiện và áp dụng
công nghệ khai thác, chế biến và bảo quản gỗ nhỏ” do TS. Nguyễn Kính Thảo
làm chủ nhiệm đã tạo ra đƣợc 1 mẫu máy có thiết bị tời cáp dẫn động cơ khí,
cơ cấu nâng gỗ dẫn động thuỷ lực, thiết bị có thể gom gỗ từ xa, tự bốc gỗ lên
rơ mooc và vận chuyển ở cự li ngắn. Đã khảo nghiệm cƣa xăng Partner P-70
và tời 2 trống chặt hạ và vận xuất gỗ ở trong rừng ngập mặn.
- Năm 2006, thuộc đề tài cấp nhà nƣớc KC07-26-05: “Nghiên cứu lựa
chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hoá khai thác gỗ rừng trồng trên
độ dốc 10-200, PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu và các công tác viên đã nghiên
cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị tời cáp lắp sau máy kéo Shibaura để vận xuất gỗ
rừng trồng và thiết bị tay bốc thuỷ lực lắp trên máy kéo Shibaura để bốc dỡ gỗ
Năm 2005, thực hiện đề tài ghiên cứu cấp nhà nƣớc: “Nghiên cứu lựa
chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hóa các khâu làm đất, trồng, chăm
sóc rừng trồng và khai thác gỗ” thuộc chƣơng trình KHCN trọng điểm cấp
nhà nƣớc giai đoạn 2001-2005 KC07 đã thiết kế chế tạo đƣợc mẫu tời thuyền
tự hành 1 trống để vận xuất gỗ rừng trồng, công suất 4,2 kW, cự ly gom 50m,
lực kéo tối đa 5696N; năng suất 15–20 m3/ca.
Ƣu điểm lớn nhất của tời là thiết kế gọn nhẹ, đơn giản, dễ chế tạo.
Nhƣợc điểm: Cự ly gom gỗ ngắn, lực kéo nhỏ chỉ phù hợp với gỗ rừng trồng,
côn ly tâm có độ bền kém.
Giai đoạn 2006–2010, thực hiện đề tài NC trọng điểm 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 trƣờng xung quanh” đã thiết kế, chế tạo đƣợc mẫu tời hai trống công
10
xuất 10 kW. Ƣu điểm: của mẫu tời này là có cơng suất lớn hơn, cự ly kéo xa
hơn, đã mở rộng thêm đƣợc 5 cấp tốc độ nhờ trang bị thêm hộp số và trang bị
thêm một trống tời tạo điều kiện mở rộng khả năng làm việc của tời với nhiều
kiểu sơ đồ cơng nghệ khác nhau.
Tóm lại: Tời là thiết bị vận xuất thông dụng đƣợc áp dụng ở nhiều
nƣớc trên thế giới và đã đƣợc nghiên cứu tƣơng đối hồn chỉnh và có hệ
thống. Tùy theo điều kiện địa hình, điều kiện rừng, quy mơ sản xuất mà ở đó
mỗi nƣớc có những kiểu tời thơng dụng khác nhau nhƣng nhìn chung xu thế
chuyển từ tời cố định sang tời di động nhằm giảm nhẹ công di chuyển, lắp đặt
đƣợc nhiều nƣớc quan tâm nghiên cứu.
Một vài năm gần đây, ở nƣớc ta việc nghiên cứu sử dụng tời để vận
xuất gỗ cũng đƣợc quan tâm nghiên cứu nhằm mở rộng khả năng làm việc của
máy kéo cỡ nhỏ cũng nhƣ đẩy mạnh tỷ lệ cơ giới hố sản xuất trong lâm
nghiệp nói chung và trong khai thác gỗ rừng trồng nói riêng.
Ở vùng núi nƣớc ta sản xuất nơng lâm nghiệp thƣờng có qui mơ nhỏ
cho nên để tăng khả năng sử dụng thiết bị, tăng hiệu quả vốn đầu tƣ cần thiết
phải nghiên cứu mở rộng tính năng hoạt động cho các thiết bị đã đƣợc chế tạo
và sử dụng là rất cần thiết, một thiết bị có thể thực hiện đƣợc nhiều khâu công
việc khác nhau từ lĩnh vực canh tác nông nghiệp, lâm nghiệp cho đến xây
dựng. Đây chính là thiết bị đa năng cần thiết cho nông thôn miền núi Việt
Nam hiện nay. Và cũng chính là một hƣớng nghiên cứu cần đƣợc quan tâm
trong giai đoạn hiện tại.
11
Chƣơng 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Trên cơ sở nghiên cứu sự ảnh hƣởng của các yếu tố đến năng suất và
chi phí năng lƣợng riêng của tời lắp sau máy kéo vận chuyển vật liệu xây
dựng, xác định đƣợc mức độ ảnh hƣởng, quy luật ảnh hƣởng của vận tốc cáp
kéo và tải trọng đến các chỉ tiêu nêu trên; từ đó xác định trị số tối ƣu của vận
tốc và tải trọng để đạt đƣợc năng suất cao và chi phí năng lƣợng riêng nhỏ
nhất.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là chi phí năng lƣợng riêng và năng
suất khi sử dụng tời lắp sau máy kéo Shibaura SD-2843 để nâng hạ vật liệu
xây dựng và các thông số ảnh hƣởng là vận tốc và tải trọng.
- Đề tài chỉ tiến hành thí nghiệm với hai thơng số ảnh hƣởng đến chi
phí năng lƣợng riêng và năng suất là tải trọng vàvận tốc cuốn cáp với chiều
cao nâng tải là 10m. Địa điểm làm thực nghiệm: tại trƣờng Đại học Lâm
nghiệp.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
Nghiên cứu khoa học đƣợc chia ra:
Nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng; nghiên cứu lý thuyết và
nghiên cứu thực nghiệm.
Nghiên cứu lý thuyết có mục đích thiết lập một hệ thống quan điểm nào
đó thơng qua việc đƣa ra những qui luật mới; nghiên cứu lý thuyết thích hợp
nhất khi nghiên cứu các đối tƣợng và hệ thống mà trong đó có thể phân chia
rõ các hiện tƣợng và các q trình có cùng bản chất vật lý.
12
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 tƣợng của nhà nghiên cứu. Khi nghiên cứu các hệ thống
phức tạp mà ở trong đó diễn ra các hiện tƣợng và quá trình với bản chất khác
nhau thì thích hợp hơn là dùng phƣơng pháp thực nghiệm với lý thuyết tƣơng
ứng.
Từ những phân tích ở trên cho thấy rằng nếu sử dụng phƣơng pháp lý
thuyết để xác định sự ảnh hƣởng của tất cả các yếu tố đến 2 chỉ tiêu quan tâm
là năng suất và chi phí năng lƣợng riêng thì phải nghiên cứu tồn diện mức độ
ảnh hƣởng và cơ chế tác động của từng yếu tố đến các chỉ tiêu quan tâm, khối
lƣợng nghiên cứu sẽ rất lớn. Chính vì vậy, để giảm bớt khối lƣợng công việc
lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm là phù hợp hơn cả. Tuy nhiên,
phƣơng 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 hƣớng ban đầu hỗ trợ giảm bớt khối
lƣợng công việc, rút ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm.
Trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể tiến hành thí nghiệm bằng
phƣơng pháp cổ điển. Nhà thực nghiệm chỉ dựa vào kinh nghiệm và trực giác
để chọn hƣớng nghiên cứu. Các thí nghiệm đƣợc tiến hành lần lƣợt với sự
thay đổi từng thông số trong khi giữ nguyên các yếu tố còn lại. Phƣơng 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 hƣởng 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 phƣơng trình thực nghiệm đơn yếu tố nhƣng vì chúng chỉ là những
trƣờng hợp riêng nên không cho kết quả chặt chẽ về mức độ ảnh hƣởng của
từng yếu tố trong mối tác động qua lại giữa chúng cũng khơng thể tìm kiếm
phƣơng án phối hợp tối ƣu các yếu tố ảnh hƣởng.
13
Với bài tốn tìm kiếm điều kiện tối ƣu thì phƣơng pháp này không cho
thấy hƣớng chuyển dịch của chúng. Các thực nghiệm đó thuộc dạng thụ động.
Từ phân tích trên cho thấy việc áp dụng phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm
để thực hiện đề tài này là cần thiết vì qui hoạch thực nghiệm là cơ sở phƣơng
pháp luận của nghiên cứu thực nghiệm hiện đại. Đó là phƣơng pháp nghiên
cứu mới, trong đó cơng cụ tốn học giữ vai trị tích cực. Cơ sở tốn học, nền
tảng của lý thuyết qui hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh
vực quan trọng là phân tích phƣơng sai và phân tích hồi qui.
Theo nghĩa rộng, qui hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm
đƣa ra chiến thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn kết thúc
của quá trình nghiên cứu đối tƣợng (từ nhận thông tin mô phỏng đến việc tạo
ra mô hình tốn, xác định các điều kiện tối ƣu). Trong điều kiện đã hoặc chƣa
hiểu biết đầy đủ về cơ chế của đối tƣợng.
Ƣu điểm của qui hoạch thực nghiệm là:
- Giảm đáng kể số lƣợng thí nghiệm cần thiết.
- Giảm thời gian tiến hành thí nghiệm và chi phí phƣơng tiện, vật chất.
- Hàm lƣợng thông tin nhiều hơn, rõ ràng hơn nhờ đánh giá đƣợc vai
trò của sự tác động qua lại giữa các yếu tố và ảnh hƣởng của chúng đến hàm
mục tiêu.
- Nhận đƣợc mơ hình toán học thực n ghiệm, đánh giá đƣợc sai số thí
nghiệm, cho phép ảnh hƣởng của các thơng số thí nghiệm với mức tin cậy xác
định.
- Xác định đƣợc điều kiện tối ƣu đa yếu tố của quá trình nghiên cứu
một cách khá chính xác bằng các hàm tốn học, hay cho cách giải gần đúng,
tìm tối ƣu cục bộ nhƣ trong các thực nghiệm thụ động.
14
2.4. Nội dung nghiên cứu
2.4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Xây dựng tổng quan của đề tài, cơ sở lý luận cho đề tài từ đó xác định
hƣớng làm làm thực nghiệm.
2.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
2.4.2.1. Thí nghiệm thăm dị
Tiến hành thí nghiệm thăm dò để xác định qui luật phân bố của đại
lƣợng cần nghiên cứu. Quy luật phân bố của đại lƣợng nghiên cứu có thể khái
qt hố thành phân bố lý thuyết gọi là phân bố thực nghiệm. Xây dựng các
phân bố thực nghiệm để khái quát hoá thành các phân bố lý thuyết là một
trong những nhiệm vụ quan trọng.
Để có thể phát hiện ra qui luật phân bố khách quan trong tổng thể dựa
vào những tài liệu thu thập đƣợc ở đại lƣợng nghiên cứu, trƣớc hết ta cần sắp
xếp các trị số quan sát đƣợc của đại lƣợng theo một trật tự nhất định, rồi
thống kê các phần tử nằm trong những khoảng xác định. Để lập đƣợc phân bố
thực nghiệm phải tiến hành chia tổ ghép nhóm các trị số thu thập đƣợc theo
cơng thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther [6]:
a=5.lgn
k=
Trong đó:
x max x min
m
(2.1)
(2.2)
a- Số tổ đƣợc chia;
k- Cự ly tổ;
xmax, xmin- trị số thu thập lớn nhất, bé nhất của đại lƣợng
nghiên cứu.
Xác định các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm:
Sai số trung bình mẫu:
x
n
1
x1 x 2 ... x n 1 x i
n
n 1
(2.3)
15
Sai tiêu chuẩn: trƣờng hợp mẫu lớn (n>30):
S=
Trong đó:
1 n
( xi xtb )2
n 1 1
(2.4)
f .x
2
n
Qx= fi .x
2
i
i
i
n
1
(2.5)
Phƣơng sai mẫu là bình phƣơng sai tiêu chuẩn: S2
Hệ số biến động:
S
x
S%= .100
(2.6)
Phạm vi biến động: R= xmax-xmin
n
Độ lệch:
Sk=
(x
i
(2.7)
x)3
(2.8)
1
n.S3
Nếu Sk=0, thì phân bố là đối xứng;
Sk>0 thì đỉnh đƣờng cong lệch trái so với số trung bình;
Sk<0 thì đỉnh đƣờng cong lệch phải so với số trung bình.
Độ nhọn phân bố:
n
Ex=
(x
i
x) 4
1
n.S4
3
(2.9)
Nếu: Ex=0 thì đƣờng cong thực nghiệm tiệm cận chuẩn;
Ex>0 thì đỉnh đƣờng cong nhọn so với phân bố chuẩn
Ex<0 thì đỉnh đƣờng cong bẹt hơn so vơi phân bố chuẩn
Xác định luật phân bố:
(f i f l ) 2
χn =
fl
1
2
l
(2.10)
l- Số tổ hợp sau khi đã gộp những tổ hợp có tần số lý luận fi.
Nếu χn2 > χα2(k) thì luật phân bố của đại lƣợng nghiên cứu là phân bố
chuẩn. χα2(k) đƣợc xác định bằng cách tra bảng phụ lục 5[13], với k=n-1 là bậc
tự do và mức ý nghĩa α=0,05.
16
Xác định số lần lặp cho các thí nghiệm: Việc xác định số lần lặp cho
các thí nghiệm có ý nghĩa rất quan trọng, nó phải đủ lớn để đảm bảo mức độ
chính xác của luật phân bố chuẩn, nhƣng lại phải tối thiểu để giảm bớt khối
lƣợng thực nghiệm. Số lần lặp cho mỗi thí nghiệm đƣợc tính theo kết quả của
thí nghiệm thăm dị và theo cơng thức:
m=
τ 2..S2
Δ%2.Y
(2.10)
Trong đó: m- Số lần lặp;
τ- Tiêu chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa φ=0,05;
∆%- Sai số tƣơng đối, ≤5%;
Ȳ- Giá trị trung bình của đại lƣợng nghiên cứu.
1.1.1 2.4.2. Thực nghiệm đơn yếu tố
Nhiệm vụ cơ bản của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số
ảnh hƣởng đã phân tích ở chƣơng 2 để xem thông số nào thực sự ảnh hƣởng
đến các chỉ tiêu đánh giá, xác định mức độ và quy luật ảnh hƣởng của chúng
đến chỉ tiêu quan tâm. Thực nghiệm đơn yếu tố đƣợc tiến hành theo các bƣớc
sau:
1. Thực hiện thí nghiệm với từng thơng số thay đổi với số mức không
nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phƣơng trung bình của
phép đo giá trị thơng số đó. Số thí nghiệm lập lại n=3.
2. Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hƣởng
của mỗi yếu tố tới năng suất và chi phí năng lƣợng riêng. Đánh giá tính thuần
nhất của phƣơng sai trong q trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hƣởng khác
đối với thông số cần xét là khơng có hoặc khơng đáng kể.
Thuật tốn phân tích phƣơng sai để xác định độ tin cậy và tính thuần
nhất, [14] nhƣ sau:
a. Đánh giá tính đồng nhất của phương sai
Kiểm tra tính đồng nhất của phƣơng sai theo tiêu chuẩn Kohren.
17
G tt
s 2max
S
u 1
Trong đó:
2
u
- Phƣơng sai lớn nhất trong N thí nghiệm
s 2max
S u2 =
Trong đó:
(2.11)
N
mu -
mu
1
(Yui Yu ) 2
m u 1 i 1
(2.12)
Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm
y ui
- Giá trị của thông số tại điểm u.
y ui
- Giá trị trung bình của thơng số ra tại điểm u.
y
1
mu
mu
y
i 1
ui
u=1, 2, 3,…N
(2.13)
Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N
phƣơng sai
Su2
Trong đó ln có giá trị
G tt -
2
S max
Chuẩn Kohren tính tốn theo thực nghiệm
Trong đó bậc tự do ở tử số γ m 1 và ở mẫu số K=N (m-1).
m: Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phƣơng sai cực đại m = m u
Giá trị thống kê chuẩn Kohren đƣợc tính sắn theo mức ý nghĩa , hoặc
tự do và ký hiệu
Nếu
G tt < G b
Gb tra
bảng [7].
thì giả thiết H0 khơng mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm.
b. Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố.
Phƣơng pháp đánh giá này dùng chuẩn Fisher. Thực chất là so sánh
phƣơng sai thành phần do thay đổi thông số nào gây nên và phƣơng sai do
nhiễu gây ra. Nếu tỷ số giữa hai phƣơng sai này lớn hơn giá trị lý thuyết tra
bảng của tiêu chuẩn F thì sự khác biệt giữa các giá trị trung bình là đáng kể và
các thơng số vào có ảnh hƣởng thực sự đến thông số ra, trội hẳn so với ảnh
hƣởng ngẫu nhiên.
18
Giá trị tính tốn của tiêu chuẩn F là tỷ số:
F=
Trong đó:
S 2y
S y2
- Phƣơng sai do sự thay đổi thông số vào X gây nên.
S y2 =
S e2 -
m N
(Yu Y0 ) 2
N 1 n 1
(2.15)
Ƣớc lƣợng phƣơng sai do nhiễu thực nghiệm gây ra.
Se2
y0
(2.14)
S e2
1 N 2
Su
N n 1
(2.16)
- Giá trị trung bình chung của thơng số đầu ra tính cho
tồn bộ thực nghiệm.
Y0 =
Bậc tự do của
S 2y
1 N
yu
N u 1
là γ 1 =N-1; của
S e2
(2.17)
là γ 2 =N(m-1)
Giá trị thống kê của chuẩn F đƣợc tính sẵn theo mức ý nghĩa α=0,005,
bậc tự do γ1, γ2 ở phụ lục 3 [7]
Nếu giá trị tính tốn F
gây nên trƣờng hợp này là đƣa vào thí nghiệm những thơng số khơng có ảnh
hƣởng đáng kể hoặc bƣớc biến đổi của thông số quá bé, dẫn đến hiệu ứng ảnh
hƣởng của thơng số nhỏ so với nhiễu.
Nếu F > Fb thì ảnh hƣởng của các thông số vào là đáng kể.
c. Xác định mơ hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích
và dự báo cần thiết.
Nhờ sự trợ giúp của máy tính với số liệu thu thập đƣợc, ta có thể lập
đƣợc phƣơng trình tƣơng quan giữa thông số đầu ra là 2 chỉ tiêu quan tâm và
thông số đầu vào là những yếu tố ảnh hƣởng ở dạng mơ hình hồi quy.
