Luận văn Nghiên Cứu Động Lực Học Kéo Của Ô Tô Tải Thaco-Foton 1.25 Tấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HOÀNG QUỐC VIỆT

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ TẢI
THACO - FOTON 1.25 TẤN SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM
KHI CHỞ GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2013


i

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay ở nước ta vận chuyển gỗ rừng trồng chủ yếu là vận chuyển
bằng ơtơ, trong đó phổ biến là ô tô tải cỡ vừa và nhỏ được sản xuất lắp ráp ở
Việt Nam. Một trong những loại xe tải đó là xe THACO – FOTON 1.25 tấn.
Xe này đã và đang được sử dụng rộng rãi để chuyên chở hàng hóa trên các
tuyến đường quốc lộ. Khi dùng loại xe này vào vận chuyển gỗ xe phải chuyển
động trên mặt đất rừng ( khơng có đường) hoặc trên đường lâm nghiệp với
chất lượng đường thấp. Điều kiện sử dụng này ảnh hưởng lớn đến khả năng
kéo, bám ổn định của xe. Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu về động lực học
kéo của ô tô, nhưng chưa có cơng trình nghiên cứu nào ở Việt Nam về động
lực học kéo của loại xe THACO – FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ trên
đường lâm nghiệp. Để phục vụ cho việc khai thác sử dụng loại xe này vào

việc vận chuyển gỗ một cách đúng kỹ thuật, đảm bảo an tồn và hiệu quả tơi
tiến hành đề tài: “Nghiên cứu động lực học kéo của ô tô tải THACO –
FOTON 1.25 tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi chở gỗ trên đường lâm
nghiệp”.
Ý nghĩa khoa học của đề tài này là: Xác định được các tính chất động
lực học kéo của xe THACO - FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường
lâm nghiệp làm căn cứ cho việc khai thác sử dụng đúng kỹ thuật đảm bảo an
toàn và hiệu quả.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài này là: Kết quả nghiên cứu của đề tài đưa
ra khuyến cáo cho người lái xe để chọn chế độ sử dụng hợp lý khi vận chuyển
gỗ trên một số đoạn đường lâm nghiệp điển hình với tải trọng khác nhau.


ii

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ iv
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... iv
DANH MỤC KÝ HIỆU .................................................................................... v
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................. 1
1.1. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ rừng trồng. ............................... 1
1.1.1. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ trên thế giới. ..................... 1
1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ ở Việt Nam....................... 2
1.2.Cơ sở động lực học ô tô – máy kéo bánh hơi. ....................................... 4
1.2.1.Động lực học kéo của ô tô ............................................................ 4
1.2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo........................................... 5
1.3. Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo. ......... 6
1.3.1.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo

trên thế giới. ...................................................................................................... 6
1.3.1.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo ở
Việt Nam. .......................................................................................................... 8
Chương 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ HƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................................... 11
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................... 11
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................... 11
2.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................... 11
2.3.1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu: ............................................... 11
2.3.2. Khảo sát động lực học kéo của ô tô tải THACO - FOTON 1.25
tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm
nghiệp: ............................................................................................................. 11
2.3.3. Nghiên cứu thực nghiệm: .......................................................... 12


iii

2.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 13
Chương 3. KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ TẢI THACO –
FOTON 1.25 TẤN SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN
CHUYỂN GỖ RỪNG TRỒNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP ................. 14
3.1. Đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn ....... 14
3.2. Cân bằng công suất và cân bằng lực kéo của ô tô tải THACO FOTON 1.25 tấn.............................................................................................. 17
3.2. 1. Cân bằng công suất ................................................................... 17
3.2.2. Cân bằng lực kéo của ô tô.......................................................... 23
3.3. Yếu tố động lực học và đặc tính động lực học của ô tô tải THACO FOTON 1.25 tấn.............................................................................................. 29
3.3.1. Yếu tố động lực học ................................................................... 29
3.4. Khảo sát quá trình tăng tốc của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn 33
3.5. Đặc tính động lực học của ơ tơ tải THACO - FOTON 1.25 tấn khi tải
trọng thay đổi. ................................................................................................. 36

3.6. Đặc tính động lực học của ơ tơ tải THACO - FOTON 1.25 tấn theo
khả năng bám. ................................................................................................. 39
Chương 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM................................................. 42
4.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm. .................................................... 42
4.2. Các thông số đo và thiết bị đo ............................................................ 42
4.4. Kết quả thực nghiệm .......................................................................... 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 46
1. Kết luận: ................................................................................................ 46
2. Kiến nghị: .............................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO


iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Giá trị số vịng quay, cơng suất và mômen quay động cơ.............. 16
Bảng 3.2. Giá trị các công suất cản, công suất bánh chủ động động cơ. ........ 21
Bảng 3.5. Giá trị gia tốc ở các tay số thứ i: ..................................................... 34
Bảng 3.6 Giá trị phần trăm tải trọng. .............................................................. 38
DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Đồ thị đặc tính động cơ ................................................................... 16
Hình 3.2. Đồ thị cơng suất .............................................................................. 21
Hình 3.3. Đồ thị lực kéo .................................................................................. 26
Hình 3.4. Đồ thị nhân tố động lực ................................................................... 33
Hình 3.5. Đồ thị gia tốc ................................................................................... 34
Hình 3.6. .......................................................................................................... 38
Đồ thị nhân tố động lực học với tải trọng thay đổi ......................................... 38
Hình 3.7. Đầu đo lực kết nối với máy tính và DMC plus. .............................. 42
Hình 3.8. Vị trí đầu đo lực nối với cáp và xe ô tô. .......................................... 42
Hình 3.9. Đầu đo gia tốc kết nối với máy tính và DMC plus. ........................ 43

Hình 3.10. Hai xe kéo nhau đo lực và gia tốc ................................................. 44
Hình 3.11. Đồ thị lực, gia tốc .......................................................................... 45


v

DANH MỤC KÝ HIỆU
STT Thông số

Ký

Đơn vị

hiệu
1

Các hệ số được xác định theo loại động cơ
Giá trị nhân tố động lực học ở tay số i tương ứng

a,b,c
Di

2

với tốc độ vi

3

Tiết diện cản chính của ơ tơ

F

m2

4

Tải trọng định mức

Ge

N

5

Tải trọng tồn bộ

Ga

N

Lực cản lăn

Pf

N

7

Lực cản khơng khí

Pw

N

8

Lực cản lên dốc

Pi

N

Lực bám giới hạn của các bánh xe chủ động

P

N

Lực qn tính

Pj

N

11

Cơng suất của động cơ

Ne

W

12

Cơng suất truyền đến bánh xe chủ động

Nk

W

13

Công suất tiêu hao cho việc quấy dầu

Nt

W

14

Công suất cực đại của động cơ

Nmax

W

15

Bán kính làm việc của bánh xe

rb

m

16

Hệ số cản lăn

f

17

Vận tốc ở tay số i

vi

m/s

18

Hệ số cản khơng khí phụ thuộc vào kết cấu ơ tô

K

Ns2/m4

19

Hệ số kể đến ảnh hưởng chuyển động

i

20

Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

itl

21

Tỷ số truyền của hộp số chính

io

Tỷ số truyền của hộp số phụ (nếu có)

ip

6

9
10

22


vi

23

Tỷ số truyền của bộ truyền lực cuối ( nếu có)

ie

24

Tỷ số truyền của tay số thứ i trong hộp số

ihi

25

Gia tốc của ô tô ở tay số thứ i trong hộp số

ji

26

Hiệu suất của hệ thống truyền lực

tl

27

Hiệu suất của ly hợp

l

28

Hiệu suất của hộp số

h

29

Hiệu suất của các đăng

cd

30

Hiệu suất của cầu chủ động

o

31

Độ dốc của mặt đường



m/s2

Độ


1

Chương1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ rừng trồng.
Vận chuyển gỗ từ bãi tập trung trong rừng tới nơi tiêu thụ, nơi chế biến
nào đó có thể thực hiện bằng đường ơ tô, đường sắt, đường thủy.
1.1.1. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ trên thế giới.
Hiện nay trên thế giới vận chuyển gỗ lâm sản chủ yếu bằng đường ô tơ
vận chuyển theo hình thức này khá cơ động giá thành vận chuyển tương đối
thấp so với hình thức vận chuyển khác. Hình thức vận chuyển bằng đường
sắt, đường thủy chỉ được thực hiện tại những nơi có gần hệ thống sông suối,
gần đường sắt công cộng.
Một số nước tiên tiến đã và đang sử dụng ô tô vận chuyển gỗ và lâm
sản các loại như: Xe tải 3 trục với rơ móoc 3 trục có tải trọng chuyến tương
đối lớn đạt 35 – 40 m3. Xe tải 3 trục với rơ mooc 2 trục có tải trọng chuyến 30
– 35m3 có mặt sàn của mooc phẳng khi sử dụng cho vận chuyển gỗ ngắn, mặt
sàn làm bằng khung thép với các cột chống hai bên. Xe tải hai trục đơn loại
này hiện nay trên thế giới sử dụng khá phổ biến cho vận chuyển gỗ rừng trồng
ngắn, cắt khúc có tải trọng chuyến từ 10 – 15 m3. Phổ biến ở các nước phát
triển như Mỹ, Canada… có sử dụng xe tải hai trục đơn, ba trục đơn những
loại này thường được trang bị một giá đỡ phụ một trục có bánh.
Những năm 1980 – 1995 Thụy Điển là một trong những nước sản xuất
nhiều loại phương tiện bốc dỡ, vận chuyển gỗ đặc trưng nhất là hãng Volvo
với đủ các chủng loại. Ngồi ra cịn có hãng Allrouder và Hinght – HFT
(Mỹ), hãng Arbo – lift ( Canada).
Tại các nước Đông Âu trong thời điểm thập kỷ 90 sử dụng rất phổ biến
các phương tiện bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly trung bình như: FMG 910
LOKOMO, PONSE.S.15, FISKARS F70S, F900Z, F1200(Phần Lan), FMV
350 – 84 (Thụy Điển).


2

Tại châu Á như Myanma, Indonesia, Nhật Bản sử dụng chủ yếu loại
PRAMI – TRAC của Nhật Bản, các thiết bị trên có cơng suất 35 – 145 kw
trọng tải từ 6 – 15 tấn, có ưu điểm tính năng việt dã cao, làm việc được trong
điều kiện địa hình cũng như thời tiết khắc nghiệt.
Trong vận chuyển gỗ cự ly dài trên thế giới sử dụng rất nhiều các loại xe kéo
rơ móoc, xe vận tải chuyên dụng. Các loại xe này có cơng suất từ 100 – 240
mã lực, lực kéo lớn, cấu tạo gồm một đầu kéo và rơ móoc chở hàng dùng để
vận chuyển gỗ lớn rừng tự nhiên, gỗ nguyên cây, gỗ nhỏ rừng trồng cắt khúc
trên các tuyến đường lớn, đường nhánh. Các loại xe này có rất nhiều nước sản
xuất và sử dụng như hãng Bell 2WD, 4WD, T25(Austraylia), Nisan TZA
52(Nhật Bản), Scania L80, L81, L85,L110, LB81(Thụy Điển), Maz 509A,
Kpaz 255( Liên Xô cũ), Praga V3S, S5T(Tiệp)…
Phương tiện vận tải thủy chủ yếu gồm các loại bè, mảng, ca nô, xà
lan…Hiện nay trên thế giới rất ít sử dụng, hầu như là khơng sử dụng nữa do
nhiều nhược điểm như tốc độ chậm, không chủ động do phụ thuộc vào thiên
nhiên, luồng lạch sơng ngịi. Gỗ,lâm sản vận chuyển bị ảnh hưởng nhiều
khơng đảm bảo chất lượng trong mơi trường nước, khó chế biến.
Nói chung trên thế giới với những nước tiên tiến việc khai thác vận
chuyển lâm sản được quy hoạch trên quy mô lớn, tập trung, thiết bị khai thác
vận chuyển hiện đại, năng suất cao.
1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ ở Việt Nam.
Việt Nam với số liệu thống kê năm 1990 thì ngành Lâm Nghiệp có giá
trị tổng sản phẩm xã hội chiếm 3,5% cả nước, hàng năm ngành được nhà
nước đầu tư xây dựng cơ bản với số vốn chiếm 6,6% vốn đầu tư trong cả
nước. Mỗi năm ngành lâm nghiệp khai thác trung bình 1,2 triệu m3 gỗ tròn và
nhiều lâm sản khác. Ngành lâm nghiệp nước ta vào thời điểm này chủ yếu
hoạt động theo hai thành phần chính là quốc doanh và ngồi quốc doanh.

3

Các đơn vị Lâm Nghiệp quốc doanh được thành lập sau năm 1954 tại
miền Bắc phục vụ cho các kế hoạch xây dựng kinh tế và chiến tranh, khi giải
phóng năm 1975 đến trước năm 1990 các cơ sở này hoạt động theo cơ chế
bao cấp của khối các nước Xã hội chủ nghĩa. Sản xuất lâm nghiệp cần có
những máy móc thiết bị cần thiết, mà ngành cơ khí chế tạo của chúng ta còn
yếu, chỉ sản xuất được một số thiết bị chế biến gỗ chất lượng thấp, các loại
máy móc thiết bị khai thác vận chuyển lâm sản phần lớn là nhập ngoại đã qua
sử dụng 10 năm như ô tô MA3 509 A… ở miền bắc có một số loại máy tư bản
được nhập ngoại phục vụ vùng nguyên liệu giấy Bãi bằng.
Ở nước ta phương tiện vận chuyển gỗ lâm sản theo đường bộ gồm các
loại ô tô và máy kéo bánh bơm. Các loại ô tô vận tải nhập từ Liên Xô và các
nước xã hội chủ nghĩa như Praga S5T, V3S(Tiệp Khắc), Zil 130, Maz 5091,
Kamaz 54112, Kraz 255, MTZ 82 (Liên Xô cũ). Trong đó loại Praga V3S
được sử dụng rất rộng rãi trong vận chuyển gỗ và lâm sản. Xe có 3 cầu chủ
động, tính cơ động cao, tải trọng trung bình, thích hợp với vận tải gỗ nhỏ ở
phía Bắc và miền Trung.
Loại xe Maz 509 của Liên Xô cũ dùng vận chuyển gỗ dài và lớn, loại
này nhập vào nước ta cuối năm 70 và đến nay vẫn còn hoạt động. Năm 1981
Viện Công nghiệp rừng kết hợp với viện Snimê (Liên Xô cũ) khảo nghiệm
trong sản xuất xe Maz 509 kéo rơ móoc TMZ – 803 trong đề tài “Nghiên cứu
dây chuyền khai thác hợp lý trên cơ sở thiết bị Liên Xô ” qua khảo nghiệm
thấy rằng đây là loại phương tiện vận chuyển có nhiều ưu điểm hơn hẳn với
nhiều loại ô tô vận chuyển trước đây. Đồn xe có năng suất cao, tiết kiệm
nhiên liệu, ổn định cao, thích hợp với địa bàn Tây Nguyên.
Hiện nay ngoài các loại máy sử dụng đã nêu trên, các xí nghiệp
sản xuất lâm nghiệp ở các tỉnh phía nam đã sử dụng các loại xe Reo và những
cải tiến của xe reo 7(Mỹ), xe Bò Vàng(Pháp) để vận chuyển. Các loại xe này
len lỏi trong rừng , dùng cáp gom gỗ kéo lên xe và chở về các bãi gỗ, đối với

4

địa hình bằng phẳng, loại xe trên vận xuất gỗ rất năng suất. Đồng thời người
ta cũng dùng chúng để vận chuyển gỗ về các xí nghiệp chế biến.
Đối với gỗ nhỏ rừng trồng vùng nguyên liệu giấy ở nước ta phương tiện
vận chuyển chủ yếu là các loại ô tô với đầy đủ chủng loại.
1.2.Cơ sở động lực học ô tô – máy kéo bánh hơi.
1.2.1.Động lực học kéo của ô tô
Động lực học kéo của ô tô được gọi là tính chất của ơ tơ làm việc ở chế
độ kéo. Lực kéo trên bánh xe chủ động được sinh ra thông qua việc biến đổi
mômen quay của động cơ truyền qua hệ thống truyền lực. Việc nghiên cứu
động lực học kéo của ơ tơ có ý nghĩa quan trọng trong khai thác ơ tơ, vì thơng
qua đó có thể đánh giá được khả năng vận chuyển cũng như vận tốc chuyển
động trung bình và các đặc tính khác nhằm đưa ra các phương hướng để khai
thác ô tô hiệu quả.
Để tính tốn động lực kéo của ơ tơ thì người ta thường quan tâm đến
hai yếu tố: Động cơ ô tô và hệ thống truyền lực. Động cơ sử dụng chủ yếu
các loại động cơ đốt trong kiểu piston. Các thơng số chính của động cơ đốt
trong kiểu piston gồm: Cơng suất cực đại/số vịng quay, Mơmen xoắn cực
đại/số vịng quay, đường kính xi lanh, hành trình piston, dung tích cơng tác,
Số lượng xi lanh, tỷ số nén, thứ tự làm việc của xi lanh, suất tiêu thụ nhiên
liệu, góc mở sớm, đóng muộn của xuppap nạp và xả, khối lượng nhóm thanh
truyền…
Để xác định lực, mơmen tác dụng lên bánh xe chủ động của ô tô cần
phải nghiên cứu đường đặc tính tốc độ của động cơ sử dụng trên ơ tơ. Có hai
loại đường đặc tính:
- Đường đặc tính cục bộ thể hiện khi bướm ga hoặc thanh răng ở vị trí
trung gian.

- Đường đặc tính ngoài của động cơ biểu thị mối quan hệ giữa cơng suất
có ích Ne và mơmen xoắn có ích, lượng tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ Gt và


5

suất tiêu hao nhiên liệu Ge theo số vòng quay hoặc theo tốc độ góc trục
khuỷu. Đường đặc tính tốc độ ngồi gọi tắt là đường đặc tính ngồi và đường
đặc tính này nhận được khi thử nghiệm trên bệ thử. Khi thí nghiệm động cơ
trên bệ thử ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bướm ga hoàn
toàn đối với động cơ xăng hoặc đặt thanh răng của bơm cao áp ứng với chế độ
cấp nhiên liệu hoàn toàn đối với động cơ diesel. Chúng ta nhận được đường
đặc tính ngồi của động cơ.
Vì vậy, đối với mỗi động cơ đốt trong sẽ có một đường đặc tính tốc độ
ngồi và vơ vàn đường đặc tính cục bộ tùy theo vị trí bướm ga hoặc vị trí
thanh răng.
Hệ thống truyền lực của ơ tơ là hệ thống tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ
động cơ đến bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều
quay, biến đổi giá trị mơmen truyền. Hệ thống truyền lực có các nhiệm vụ cơ
bản sau:
- Truyền, biến đổi và phân bố chuyển động từ động cơ đến các bánh xe
chủ động của ô tô. Sự thay đổi này được thực hiện nhờ tỷ số truyền và được
xác định thông qua tỷ số giữa vận tốc quay trục khuỷu động cơ với vận tốc
quay của bánh xe chủ động.
- Cắt dòng truyền lực trong thời gian ngắn hoặc dài
- Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô
- Tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết
trên đường.
1.2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo
Chất lượng kéo có ý nghĩa quan trọng trong khai thác ơ tơ, vì nó quyết

định tốc độ chuyển động trung bình và năng suất vận chuyển. Khi chất lượng
kéo tốt, tốc độ chuyển động trung bình tăng, thời gian vận chuyển hàng hóa
và hành khách giảm, đồng thời nâng cao năng suất vận chuyển.
Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng kéo ô tô thường là:


6

- Tốc độ chuyển động cực đại Vmax km/h;
- Tốc độ ổn định nhỏ nhất(ở số truyền cao) Vmin km/h;
- Thời gian tăng tốc từ Vmin đến Vmax - t s;
- Quãng đường tăng tốc từ Vmin đến Vmax - s

m;

- Gia tốc trung bình và gia tốc cực đại khi tăng tốc (ở mỗi số truyền)
J max , JTB

m/s2

- Độ dốc cực đại khắc phục được ở số truyền thấp khi tốc độ không đổi
imax %;

- Chiều dài quãng đường ơ tơ chuyển động được bằng qn tính S m;
Trong trường hợp chung, để đánh giá chất lượng kéo có thể sử dụng chỉ
tiêu tốc độ chuyển động trung bình Vtb phụ thuộc vào điều kiện chuyển động
và được xác định theo tất cả các chế độ chuyển động.
1.3. Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo.
Nghiên cứu động lực học được chú ý quan tâm từ lâu qua các giáo trình
giảng dạy và tài liệu nghiên cứu lý thuyết tính tốn động lực học xe, Mục đích

của những nghiên cứu đó nhằm phục vụ tính tốn thiết kế, kiểm nghiệm xe,
các u cầu về tính năng kỹ thuật và tiện nghi…
1.3.1.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ơ tô – máy kéo trên
thế giới.
Năm 1975 Guseinov.E.M [25] nghiên cứu thực nghiệm các thông số về
kéo và bám của máy kéo bánh T40L.
Năm 1979 Kơnơnhemko.M.P [26] nghiên cứu tính chất kéo bám và ổ
định của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ trong những điều kiện đồi núi
Năm 1978 Kuznhesov.A.P [27] nghiên cứu các tính chất kéo bám của
máy kéo bánh hơi Lâm nghiệp.
Năm 1973 Sekhosov Đ.T [27]. Nghiên cứu sự cản chuyển động của hệ
thống máy kéo bánh hơi vận xuất.


7

Năm 1987 Valiarôncôp V.D [29] đã nghiên cứu một vài chỉ tiêu sử
dụng của máy kéo vận xuất OTZ .
Năm 1973 Braski I.B [7] nghiên cứu động lực học kéo của máy kéo khi
chuyển động với tải trọng không đổi và thay đổi, nghiên cứu ảnh hưởng các
thông số của liên hợp máy và điều kiện chuyển động ban đầu đối với chỉ số
động lực học kéo, nghiên cứu độ êm dịu chuyển động trong hệ thống truyền
lực .
Năm 1982 Gonberg A.M [30] nghiên cứu hoàn thiện máy Lâm nghiệp
vận chuyển gỗ. Luận án tiến sĩ Khoa học, Học viện Kỹ thuật Lâm nghiệp
Lêningrat.
Jucov A.V [31] nghiên cứu những cơ sở lý thuyết của việc chọn các
thông số kỹ thuật và cải thiện điều kiện sử dụng của máy kéo Lâm nghiệp
chuyên dùng .
Năm 1966 Posbilov IU.A [32] đã nghiên cứu đặc tính ổn định của máy

kéo .
Năm 1983 Đobrưnhin Iu.A [33] nghiên cứu động lực học thẳng đứng
của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ.
Năm 1982 C.Ph.Kozmin [34]. nghiên cứu sự làm việc của máy kéo lâm
nghiệp loại sức kéo 6 KN.
Polivaev, Pavlenko và Kocetov đã đưa ra mơ hình để khảo sát hiện tượng
cộng hưởng trong hệ thống truyền lực của máy kéo. Các kết quả đã chỉ ra việc
bổ sung các phần tử đàn hồi - giảm chấn vào hệ thống truyền lực thì có thể
giảm bớt được biên độ, tần số cộng hưởng của hệ thống.
Ksenevin và Solonski nghiên cứu động lực học máy kéo trong q trình
phanh, đưa ra mơ hình thay thế khảo sát các thông số động lực học và bản
chất các hiện tượng vật lý, bên cạnh đó, tính đến tác động qua lại giữa đất và
bánh xe thông qua lực chủ động của bánh xe và phản lực thẳng đứng của mặt
đường đặc trưng được tính chất bám trượt.


8

Cơng trình của Pluznikov và Solonski tạo ra một mơ hình mơ phỏng thiết
kế máy kéo, mơ hình đã hệ thống hóa cấu trúc, các mơdun của máy kéo như
hộp số cơ khí, ly hợp, hộp số cơ khí - thủy lực, các trục chủ động, trục thu
cơng suất có khả năng làm việc độc lập và phụ thuộc, các phương án liên hợp,
các phương án chuyển động như khởi hành, sang số, phanh.
1.3.1.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo ở Việt
Nam.
Trong nghiên cứu ổn định xe kéo bám móoc quay vịng Ts. Đào Đình
Tại [35] nghiên cứu về tính ổn định chuyển động của xe kéo bám moóc tương
ứng với các loại đường. Cơng trình đã khảo sát mối quan hệ đường – xe –
người nhằm xác định các giới hạn ổn định tương ứng với các loại đường, giúp
lái xe nâng cao khả năng làm chủ phương tiện trong mọi tình huống giao

thơng.
Ts.Nguyễn AnhTuấn đã mơ phỏng HTTL thuỷ cơ trên xe bọc thép
M113 phục vụ cho việc xác định thời điểm sang số tối ưu. Trong đó tác giả
quan tâm và xây dựng động lực học của HTTL theo phương pháp dịng lực,
giải bằng phương pháp mơ phỏng, phục vụ khảo sát động lực học chuyển
động thẳng, sử dụng Simdriveline trong MatLab.
Nguyễn Văn Tân, Lưu Văn Tuấn ( Hà Nội University of Technology )
nghiên cứu “Ảnh hưởng của các thông số động lực học đến các hàm mục tiêu
trong bài tốn động lực học tổng qt của ơ tơ”. Qua kết quả nghiên cứu ta
thấy khả năng truyền lực của ô tô ( phanh và tăng tốc ) cũng như ổn định quỹ
đạo phụ thuộc lực tương tác bánh xe. Lực tương tác bánh xe là một hàm của
các thơng số động lực học, vì vậy trong các bài toán điều khiển ( ABS, ASR,
điều khiển treo, áp suất lốp, chế độ động cơ …) các thơng số đó chính là các
tham số điều khiển. Việc thực hiện một mơ hình động lực học tổng qt là
tiêu đề cho điều khiển hệ thống xe hơi hiện đại.
Năm 1968 Trần Công Hoan [36] nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực


9

nghiệm của việc cơ giới hóa khai thác gỗ ở Việt Nam nhờ hệ thống máy kéo
bánh tốc độ cao.
Năm 1970 Nguyễn Kính Thảo [35] nghiên cứu động lực học kéo của hệ
thống vận chuyển bánh hơi Lâm Nghiệp dùng trong khai thác chọn .
Năm 1990 tác giả Bùi Hải Triều đã đưa ra một số mơ hình phản ánh
khá đầy đủ về tính chất hoạt động và cấu trúc của máy kéo bánh hơi, mơ hình
mơ tả tác động qua lại giữa các quá trình làm việc của động cơ với máy điều
chỉnh, tính chất đàn hồi và giảm chấn của các phần tử trong hệ thống, các tính
chất biến đổi mô men quay, tốc độ quay và mômen qn tính của hệ thống
truyền lực. Cơng trình chỉ mới xem xét các tác động của các yếu tố tới hệ

thống truyền lực, chưa quan tâm một cách đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng tới sự
chuyển động của liên hợp máy nói chung.
Nguyễn Can, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu đặc
tính động lực học của máy kéo xích khi làm việc trên sườn dốc trong sản xuất
Lâm nghiệp vùng đồi phía bắc Việt Nam [4].
Năm 2008 Nguyễn Đình Tuấn [11] nghiên cứu mơ hình động lực học
chuyển động thẳng và quay vịng của xe xích quân sự, luận án tiến sĩ kỹ thuật,
Học viện Kỹ thuật Quân sự…
HAIDAR QASSIM ALI 2004 ( luận án tiến sĩ), nghiên cứu về q trình
tuần hồn cơng suất trong máy kéo hai cầu chủ động.
Nguyễn Văn An. Nghiên cứu các chỉ tiêu kéo của máy kéo khi làm việc
trên dồi dốc, Luận văn thạc sĩ 1984. Trường Đại học lâm nghiệp.
Phạm Văn Lang, Phạm Văn Ngân. Nghiên cứu khả năng bám và chống
lún của phay lồng tự hành. Tạp chí Khoa học cơng nghệ và quản lý nơng
nghiệp cơng nghiệp thực phẩm số 12 - 1997.
Đặng tiến Hòa. Nghiên cứu một số vấn đề động lực học của liên hợp
máy kéo cỡ nhỏ hai bánh. Luận văn thạc sĩ 2000. Trường Đại học nông
nghiệp 1. Hà Nội.


10

Nguyễn Điền, Phạm Văn Lang, Nguyễn Xuân Ái, Trịnh Ngọc Vĩnh.
Kết quả nghiên cứu về động lực nông nghiệp 1981 - 1990.
Hồ Xn Năng. Mơ hình tính tốn và tính toán phổ của động cơ Diêzen
một xi lanh. Kết quả nghiên cứu cơ điện Nông nghiệp và chế biến nông sản.
Nguyễn Thanh Quang (2001), Nghiên cứu động học, động lực học và
độ bền hệ thống lái trên xe MeKong, Luận án tiến sĩ. Đại học Bách khoa Hà
Nội.

11

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được các tính chất động lực học kéo của xe tải THACO –
FOTON 1.25 tấn sản xuất lắp ráp tại Việt Nam khi chở gỗ rừng trồng trên
đường lâm nghiệp. Trên cơ sở đó đánh giá các chỉ tiêu động lực học khi thay
đổi tải trọng và điều kiện đường sá làm cơ sở cho việc đề xuất chọn chế độ sử
dụng hợp lý.
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là xe tải THACO - FOTON 1.25 tấn sản xuất
lắp ráp ở Việt Nam chở gỗ rừng trồng, chuyển động trên đường lâm nghiệp.
- Phạm vi nghiên cứu là khảo sát động lực học kéo của xe tải THACO –
FOTON 1.25 tấn chở gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp khi chuyển động
thẳng với tải trọng, hệ số cản, bám của đường khác nhau.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu:
- Công nghệ và thiết bị vận xuất – vận chuyển gỗ rừng trồng.
- Cơ sở động lực học ô tô – máy kéo bánh hơi.
- Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo.
2.3.2. Khảo sát động lực học kéo của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn
sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường
lâm nghiệp:
- Đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn.
- Cân bằng công suất và cân bằng lực kéo của ô tô tải THACO –
FOTON 1.25 tấn.
- Yếu tố động lực học và đặc tính động lực học của ô tô tải THACO –

FOTON 1.25 tấn.
- Khảo sát quá trình tăng tốc của ơ tơ tải THACO – FOTON 1.25 tấn.


12

- Đặc tính động lực học của ơ tơ tải THACO – FOTON 1.25 tấn khi tải
trọng thay đổi
- Đặc tính động lực học của ơ tơ tải THACO – FOTON 1.25 tấn theo
khả năng bám.
- Một số đề xuất về chế độ sử dụng xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn
khi vận chuyển gỗ.
2.3.3. Nghiên cứu thực nghiệm:
- Mục đích nghiên cứu thực nghiệm xác định các thơng số đầu vào cho
q trình tính tốn động lực học kéo ơ tơ tải THACO - FOTON 1.25 tấn. Từ
đó tính được hệ số cản lăn, hệ số bám và độ trượt của xe…
- Các thông số đo gồm lực kéo tại bánh xe chủ động và gia tốc chuyển
động của xe. Sử dụng các thiết bị đo hiện có tại Trường Đại học Lâm nghiệp:
Cảm biến đo lực, cảm biến đo gia tốc theo nguyên lý tenzo, phần mềm và
thiết bị DMC plus kết nối với máy tính.
- Tiến hành thực nghiệm.
Chúng tôi cho hai xe tải kéo nhau bằng tời cáp, trên đầu cáp gắn thiết bị
cảm biến đo lực, cảm biến này kết nối với thiết bị DMC plus và máy tính. Sau
khi chuẩn bị, lắp đặt kết nối xong khởi động phần mềm rồi tiến hành đo. Khi
đo cho 2 xe kéo nhau chuyển động với vận tốc 30 km/h. Xe được kéo chở đầy
gỗ và chuyển động trên đường bằng.
Để đo gia tốc ta cũng kết nối cảm biến đo gia tốc với máy tính và DMC
plus rồi đặt đầu đo này trên cabin người lái theo phương chuyển động của xe.
- Kết quả thực nghiệm.
Sau khi tiến hành thí nghiệm ta thu được giá trị lực kéo và gia tốc của

xe. Tại các thời điểm khác nhau ta nhận được các giá trị về lực kéo và gia tốc
khác nhau. Vì vậy để thuận cho việc tính tốn ta lấy giá trị trung bình của lực
kéo và gia tốc.


13

2.4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu tổng quan: Tìm hiểu thơng tin từ các kết quả
đề tài tiến sĩ, thạc sĩ đã bảo vệ trước, các tạp chí khoa học, mạng internet và
tìm hiểu trong thực tế sản xuất Lâm Nghiệp…
- Nghiên cứu động lực học kéo bằng phương pháp của môn học lý thuyết
ô tô máy kéo.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm : Bằng phương pháp khảo
nghiệm ô tô máy kéo với việc đo các đại lượng không điện bằng điện, sử dụng
các cảm biến, thiết bị đo cùng với các phần mềm hiện có ở trường Đại học
Lâm Nghiệp.


14

Chương 3
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ TẢI THACO –
FOTON 1.25 TẤN SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN
CHUYỂN GỖ RỪNG TRỒNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP
3.1. Đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn
Đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ biểu thị khả năng làm việc
của động cơ. Đó là các đường cong biểu thị quan hệ giữa công suất hiệu quả,
mômen hiệu quả của động cơ với số vịng quay của trục khuỷu.
Đường đặc tính ngồi của động cơ được xây dựng bằng thử nghiệm trên

bệ thử. Khi khơng có đường đặc tính tốc độ ngồi của động cơ bằng thí
nghiệm, có thể sử dụng quan hệ giải tích giữa cơng suất với mơmen với số
vịng quay của trục khuỷu theo công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đéc Man.
Cơng thức có dạng như sau:
2
3
 n
 ne 
 ne  
e
Ne  Nmax a  b    c   
 nN
 nN 
 nN  

(3 – 1)

Trong đó: Ne , ne - Cơng suất và số vòng quay của động cơ ứng với một
điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngồi (tọa độ điểm cần tính);
Nmax , nN - Cơng suất cực đại của động cơ và số vòng quay tương ứng của

nó; Nmax  46Kw ; nN  3200v / ph
a,b,c- các hệ số được xác định theo loại động cơ. Với động cơ diesel 4 kỳ
trong khuôn khổ đề tài có buồng cháy trực tiếp, chọn a=0,5; b=1,5; c=1.
Ta có:


=> N500  46 0.5 


2

3

500
 500 
 500 
 1.5  
1 


3200
 3200 
 3200 


  5.102844 Kw


2
3

1000
 1000 
 1000  
N1000  46 0.5 
 1.5  

1



 3200    12.52197 Kw
3200
 3200 

 

2
3

1500
 1500 
 1500  
N1500  46 0.5 
 1.5  

1


 3200    21.20453 Kw
3200
 3200 

 



15

N1800

2
3

1800
 1800 
 1800  
 46 0.5 
 1.5  
  1  3200    26.58252 Kw
3200
 3200 

 


N2000

2
3

2000
 2000 
 2000  
 46 0.5 
 1.5  
  1  3200    30.09766 Kw
3200
 3200 


 


N2500

2
3

2500
 2500 
 2500  
 46 0.5 
 1.5  
 1  3200    38.1485 Kw
3200
 3200 

 


N3000

2
3

3000
 3000 
 3000  
 46 0.5 
 1.5  

 1  3200    44.3042 Kw
3200
 3200 

 


N3200

2
3

3200
 3200 
 3200  
 46 0.5 
 1.5  
  1  3200    46 Kw
3200
 3200 

 


Sử dụng công thức ( 3- 1) với

n
M e  M N a  b  e

 nN

M e  9550

Ne
, có thể tìm được:
ne

2
  ne  
 c  
  nN  

(3–2)

Các hệ số a,b,c có thể tìm theo tọa độ các điểm đặc trưng Nmax , n N và
M max , nM cho thông số kỹ thuật của động cơ; Mmax  165N.m ; nmax  1800v / ph .


=> M 500  165 0.5  1.5 


500
 500 
1 

1800
 1800 

2


  138.5185 N.m


2

1000
 1000  
M1000  165 0.5  1.5 
 1 
   169.0741 N.m
1800
 1800  

2

1500
 1500  
M1500  165 0.5  1.5 
1 
   174.1667N.m
1800
 1800  

2

2000
 2000  
M 2000  165 0.5  1.5 
 1 

   153.7963N.m
1800
 1800  

2

2500
 2500  
M 2500  165 0.5  1.5 
1 
   107.963N.m
1800
 1800  

2

3000
 3000  
M 3000  165 0.5  1.5 
 1 
   36.66667N.m
1800
 1800  



16

M 3200

2

3200
 3200  
 165 0.5  1.5 
1 
   1.018519N.m
1800
 1800  


Sau khi tính tốn được các giá trị M e , Ne theo ne có thể dựng được đường đặc
tính tốc độ ngồi Ne =f( ne ), M e =f( ne ). Ta có:
Bảng 3.1. Giá trị số vịng quay, cơng suất và mơmen quay động cơ.
ne

Ne

Me

500

5.102844

138.5185

1000

12.52197

169.0741

1500

21.20453

174.1667

1800

26.58252

165

2000

30.09766

153.7963

2500

38.1485

107.963

3000

44.3042

36.66667

3200

46

1.018519

Đồ thị đặc tính ngồi động cơ

200
180
160

N Kw; M N.m

140
120
Ne

100

Me

80
60
40
20
0
0

1000

2000

3000

4000

n v/ph

Hình 3.1. Đồ thị đặc tính động cơ
Nhận xét: Đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO - FOTON
1.25 tấn có giá trị mơ men cực đại là Memax =174Nm tại neM =1500v/ph và giá
trị công suất cực đại là Ne max =46kw tại neN =3200v/ph


17

3.2. Cân bằng công suất và cân bằng lực kéo của ô tô tải THACO FOTON 1.25 tấn
3.2. 1. Cân bằng công suất
Công suất của động cơ phát ra sau khi đã tiêu tốn đi một phần cho ma sát
trong hệ thống truyền lực, phần còn lại dùng để khắc phục lực cản lăn, lực cản
khơng khí, lực cản dốc, lực cản qn tính. Biểu thức cân bằng giữa cơng suất
phát ra của động cơ và các dạng công suất cản kể trên được gọi là phương
trình cân bằng cơng suất của ơ tơ khi chúng chuyển động. Phương trình cân
bằng công suất tổng quát biểu thị như sau:
Ne  Nt  N f  Nw  Ni  N j

(3-3)

Ở đây: Ne - công suất phát ra của động cơ;
Nt - công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực;
N f - công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn;

Nw - công suất tiêu hao để thắng lực cản khơng khí;
Ni - cơng suất tiêu hao để thắng lực cản dốc;
N j - công suất tiêu hao để thắng lực cản qn tính;

Trong phương trình công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền
lực Nt và công suất tiêu hao cho lực cản lăn N f ln ln có giá trị “dương”,
cịn khi ô tô chuyển động lên dốc thì công suất tiêu hao cho lực cản dốc Ni có
giá trị dương và ngược lại khi chuyển động xuống dốc có giá trị “âm”. Cơng
suất tiêu hao cho lực cản qn tính N j có giá trị “dương” khi ơ tơ chuyển
động tăng tốc và ngược lại chúng có giá trị “âm” khi ô tô chuyển động giảm
tốc. Công suất tiêu hao cho lực cản khơng khí Nw có giá trị “dương” khi ô tô
chuyển động không có gió và có gió ngược chiều hoặc cùng chiều gió nhưng
vận tốc của ơ tơ lớn hơn vận tốc của gió.
Phương trình cũng có thể biểu thị sự cân bằng công suất tại bánh xe chủ
động của ô tô như sau:


18

Nk  Ne  Nt  N f  Nw  Ni  N j ;

(3-4)

Ở đây:
Nk - công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động.

Nk  ( Ne  Nt )  Ne .t

(3-5)

Ở đây:
 - hiệu suất của hệ thống truyền lực. Hiệu suất của hệ thống truyền lực

thay đổi tùy theo trạng thái làm việc của hệ thống, theo các tỷ số truyền khác
nhau. Trong phạm vi luận văn này, để đơn giản ta giả thiết hiệu suất không
đổi và  = 0,89.
Phương trình được biểu thị dưới dạng khai triển như sau:
Ne  Ne (1 t )  Gfv cos   Gv sin   Wv3 

G
 i vj;
g

(3-6)

Ở đây:
Công suất tiêu hao cho lực cản lăn N f là:
N f  Gfv cos

Trong đó:
G - trọng lượng của ơ tơ; G  (m0  mtt )  g  (3 1.25) 10  42.5KN
f - hệ số cản lăn; f=0.014

v - vận tốc của ô tô; v=84 Km/h=23.33 m/s;

 - góc dốc của mặt đường;  =0

=> N f  42.5 0.014  23.33=13.8KW ;
Công suất tiêu hao cho lực cản khơng khí Nw là:
Nw  W.v3

(3-6a)

Trong đó:
W - nhân tố cản của khơng khí với ơ tơ tải W=(1,8-3,5) Ns2/m2;

lấy W=1.8 Ns2/m2;
=> Nw  1.8 23.33  22.7KW