Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi chuyển động trên đường lâm nghiệp

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

LÊ THỊ MINH VƯỢNG

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG
CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG
KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2010


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

LÊ THỊ MINH VƯỢNG

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG
CỦA XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG
KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa Nơng - lâm nghiệp
Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội, 2010


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cháy rừng là thảm họa gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho tài nguyên,
môi trường và con người. Chính vì vậy mà các nhà khoa học trên thế giới nói
chung, ở Việt Nam nói riêng đã và đang nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị phịng chữa cháy rừng, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất thiệt hại do cháy rừng gây ra. Đã
có một số cơng trình nghiên cứu cơng nghệ và thiết bị chữa cháy rừng được đưa vào
sử dụng.
Ở Việt Nam, Đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 do Tiến sĩ Dương Văn Tài
chủ trì đã thiết kế chế tạo xe chữa cháy rừng đa năng. Đây là mẫu xe chữa cháy
mới, chưa được đưa vào sử dụng rộng rãi; khác với các xe chữa cháy thông thường,
xe chữa cháy rừng đa năng thường phải chuyển động trên đường lâm nghiệp thậm
chí trên mặt đất rừng, mấp mô mặt đường là nguồn gây dao động, ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sự chuyển động êm dịu của xe. Do đó, việc nghiên cứu dao động
của xe khi chuyển động trên đường lâm nghiệp là rất cần thiết.
Trong thực tế, đã có nhiều đề tài nghiên cứu dao động của ơ tơ máy kéo, xe
qn sự; vì xe chữa cháy rừng đa năng là mẫu xe mới, đang hồn thiện nên chưa có
cơng trình nào nghiên cứu dao động của loại xe này; vì vậy, tơi tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu dao động của chữa cháy rừng đa năng khi chuyển động trên đường
lâm nghiệp”.
Ý nghĩa của đề tài là: Xây dựng được mơ hình dao động của xe chữa cháy
rừng đa năng do đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10 thiết kế chế tạo ra; lập, giải và
mơ phỏng hệ phương trình vi phân dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi

chuyển động trên đường lâm nghiệp. Kết quả nghiên cứu của đề tài phục vụ cho
việc hoàn thiện mẫu xe chữa cháy rừng đa năng do đề tài cấp nhà nước KC
07.13/06-10 thiết kế chế tạo theo hướng nâng cao khả năng chuyển động êm dịu và
chọn chế độ sử dụng hợp lý mẫu máy này.


2

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng
1.1.1. Công nghệ và thiết bị chữa cháy rừng trên thế giới
a) Công nghệ chữa cháy rừng trên thế giới:
Cháy rừng là một trong những thảm họa, gây thiệt hại đến nhiều mặt, trên
nhiều lĩnh vực khác nhau. Cháy rừng không chỉ thiệt hại về cây rừng hay hệ sinh
thái rừng, mà còn mất đi cái nơi trú ngụ của nhiều lồi động vật, làm ảnh hưởng đến
môi trường sinh thái và nhất là làm mất đi kho tàng vi sinh vật quí giá trong đất. Vì
vậy, chữa cháy rừng là một việc làm thiết thực, là nghĩa vụ của mọi người, nhằm
góp phần hạn chế tối đa những thiệt hại do cháy rừng gây ra, để bảo vệ màu xanh
cho núi rừng. Nhưng chữa cháy rừng không giống như chữa cháy nhà, các điều kiện
hỗ trợ thực hiện biện pháp chữa cháy rừng cũng rất hạn chế, rất khó khăn và địa
hình phức tạp… Đòi hỏi con người cần hiểu một số kỹ thuật chữa cháy rừng, để tổ
chức chữa cháy đạt hiệu quả và an toàn.
Hiện nay các nước trên thế giới đang sử dụng công nghệ chữa cháy rừng như
sau:
Kỹ thuật chữa cháy rừng bằng phương pháp trực tiếp: là phương pháp bố trí
đội hình chữa cháy trực tiếp đối đầu, bao vây ngọn lửa và dùng dụng cụ đập lửa liên
tục. Chỉ được sử dụng khi đám cháy có ngọn lửa thấp, cường độ cháy nhỏ.
Chữa cháy rừng bằng phương pháp song song: là phương pháp bố trí đội
hình chữa cháy đứng về phía trước (đầu hướng gió) để thực hiện biện pháp phát dọn

băng trắng ngăn cản lửa. Sử dụng trong điều kiện khi đám cháy có ngọn lửa cháy
với cường độ vừa phải.
Chữa cháy rừng bằng phương pháp gián tiếp (hay phương pháp đốt chặn):
là phương pháp dùng lửa đốt ngay từ phía trước đầu hướng gió của đám cháy để hai
ngọn lửa tiến giáp lại với nhau tự tắt (do cháy hết vật liệu cháy). Sử dụng phương
pháp này khi đám cháy có cường độ dữ dội, sức nóng lan tỏa trên phạm vi rộng, con
người khó tiếp cận với đám cháy. [37]


3

b) Thiết bị chữa cháy trên thế giới:
Một số nước Đông Nam Á, Trung Quốc, Nga, Mỹ, Inđônêxia… sử dụng
rộng rãi công cụ dập lửa thủ công (thiết bị chữa cháy cầm tay), bình chữa cháy đeo
vai/xách tay, máy thổi gió đeo vai/ xách tay. Các cơng cụ này có nhiều hạn chế là
năng suất và hiệu quả chữa cháy thấp, tốn nhiều sức lực và nhân công, không dập
tắt được những đám cháy lớn (chiều cao ngọn lửa trên 2m).
Ở những nơi gần nguồn nước (sông suối, ao hồ), nhiều nước trên thế giới
đang sử dụng máy bơm nước để chữa cháy rừng. Thiết bị này có ưu điểm là hiệu
quả dập lửa lớn, chữa được loại cháy trên tán cây. Nhược điểm của loại thiết bị này
là tính di động không cao, phụ thuộc vào nguồn nước; đối với khu rừng cách xa
nguồn nước khoảng 3km thì thiết bị này không sử dụng được. Loại máy này phù
hợp với chữa cháy ở rừng ngập nước.
Một số nước phát
triển

như

Mỹ,

Nga,

Australia, Island, Thái Lan
đã nghiên cứu và đưa vào sử
dụng xe chữa cháy rừng
chuyên dùng (hình 1.1, 1.2,
1.3), thiết bị này có thể di
chuyển được trên địa hình có
độ dốc  150. Trên xe có

Hình 1.1 - Ơ tơ chun dụng chữa cháy rừng của Mỹ

thiết kế téc chứa nước, hệ
thống bơm và ống dẫn. Thiết bị này len lỏi vào trong khu rừng để chữa cháy, tác
nhân chữa cháy rừng là nước. Thiết bị này còn nhược điểm là phụ thuộc vào nguồn
nước chứa ở trong xe. Đối với những nơi xa nguồn nước, địa hình có độ dốc > 20 0
thì thiết bị này sử dụng khơng hiệu quả.


4

Hình 1.2 - Xe cứu hỏa của Mỹ

Hình 1.3 - Xe chữa cháy rừng của Australia

Một số nước phát triển như Mỹ, Nga, Pháp, Nhật, Thái Lan đã sử dụng máy
bay để chữa cháy. Loại thiết bị này có thể phun nước hoặc phun hoá chất để dập
lửa. Thiết bị chữa cháy này được sử dụng ở mọi loại địa hình, hiệu quả chữa cháy
cao, năng suất dập lửa lớn. Sử dụng máy bay chữa cháy cần vốn đầu tư lớn, chi phí
rất đắt, nên khơng phù hợp với các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam.

1.1.2. Cơng nghệ và thiết bị chữa cháy rừng ở Việt Nam
Việt Nam mới chỉ cảnh báo được tình trạng mức nguy hiểm cháy rừng. Với
những vụ cháy rừng lớn, gần các đường giao thơng, mới có lực lượng cứu hỏa và
thiết bị chuyên dùng; còn cháy rừng tại những nơi hiểm trở chủ yếu sử dụng
phương pháp cổ truyền (dùng cành cây đập vào lửa, vận chuyển nước bằng cách
chuyền tay nhau..). Có thể khẳng định rằng: Ở Việt Nam hiện nay chưa có thiết bị
chữa cháy rừng chuyên dùng.
Hiện nay, Việt Nam đang sử dụng
một số công nghệ và thiết bị chữa cháy
rừng như sau:
- Công nghệ chữa cháy rừng sử dụng
phương tiện chữa cháy thô sơ: Các phương
tiện chữa cháy thô sơ bao gồm phương tiện
chữa cháy rừng thủ công: dùng cành cây, vỉ
dập lửa, cào cuốc… xe đạp thồ chở nước
Hình 1.4 - Xe thồ chữa cháy rừng
chữa cháy rừng (hình 1.4). Đây là cơng
nghệ đơn giản, thiết bị rẻ tiền, dễ di chuyển ở nơi có địa hình phức tạp. Đối với


5

những đám cháy nhỏ, mới bắt đầu cháy thì dụng cụ này có khả năng dập tắt được;
nhưng tốn nhiều công lao động, năng suất và khả năng dập lửa thấp, không chữa
được đám cháy lớn.
- Một số cơ sở chữa cháy rừng đang sử dụng bình bơm nước đeo vai, máy thổi gió
cơng suất lớn, máy bơm nước khiêng tay để chữa cháy. Hiệu quả chữa cháy của các
thiết bị này cao hơn các phương tiện chữa cháy thủ công, nhưng không hiệu quả đối
với đám cháy rừng lớn. Các thiết bị này chủ yếu vẫn là nhập ngoại.
- Thiết bị tạo băng cách ly: Trong chữa cháy rừng, phương pháp tạo băng trắng để

khoanh vùng, cô lập đám cháy cũng thường xuyên được áp dụng đối với những đám
cháy rừng lớn, cháy trên tán cây, cháy ngầm dưới mặt đất. Các thiết bị tạo băng
trắng hiện nay ở Việt Nam chủ yếu là dùng cưa xăng, máy phát quang, cào cuốc,...
- Gần đây, Việt Nam đã phát minh và đưa vào sử dụng hỗn hợp chữa cháy đa năng
ĐT-HP: Hỗn hợp chữa cháy đa năng ĐT-HP được sản xuất ở dạng dung dịch 5%
của hỗn hợp hai muối Natriclorua và Natri Laurylsulfat. Khi sử dụng chỉ việc pha
thêm nước để thành dung dịch nồng độ 0,5% phun thấm ướt hoặc phun tạo bọt trên
bề mặt vật cháy, đám cháy sẽ bị dập tắt ngay. Hỗn hợp rất thích hợp để chữa cháy
rừng vì giải quyết được tình trạng thiếu nước khi chữa cháy và dập tắt nhanh đám
cháy mà không bị bùng cháy trở lại.
- Sử dụng công trình phục vụ phịng chống cháy rừng: kênh nước, kênh cạn, băng
trắng, băng xanh, hồ chứa nước giữ ẩm đất rừng…
- Xe chuyên dụng chữa cháy: Mặc dù đã có khá nhiều loại xe chữa cháy trên thị
trường đã được đưa vào thử nghiệm hay sử dụng như: xe thang chữa cháy do Mỹ
sản xuất, xe chữa cháy công nghệ phun bọt khí nén (CAFS) do hãng Morita (Nhật
Bản) sản xuất, xe chữa cháy Dol với nhiều thế hệ khác nhau đã xuất hiện tại Việt
Nam. Các loại xe chữa cháy này chủ yếu là xe nhập khẩu giá thành rất cao. Nhìn
chung, chúng ta chưa sản xuất ra được các loại xe hay các phương tiện phục vụ
công tác chữa cháy. Gần đây nhất, kĩ sư Trần Thành Đạt và cử nhân Huỳnh Hữu
Phước đã chế tạo xe chữa cháy tí hon SAMCO Tina-m để chữa cháy trong các hẻm
và các ngõ ngách nhỏ ở khu dân cư. [35]


6

Thực tế cho thấy, ở Việt Nam chưa có xe chuyên dụng chữa cháy rừng. Các
loại xe chữa cháy kể trên được sử dụng trong chữa cháy nhà, không thuận lợi cho
công việc chữa cháy rừng. Chúng ta chỉ cải tiến xe chữa cháy từ xe U oát hay xe
Isuzu…thiết bị này bao gồm hệ thống téc nước, bơm nước đặt trên thùng xe. Những
xe được cải tiến như vậy với số lượng rất ít, khơng đáp ứng được nhu cầu về thiết bị

chữa cháy rừng ở nước ta. Vì thế chúng ta cần các dụng cụ, thiết bị chữa cháy rừng
hiện đại, gọn nhẹ để tiện di chuyển, hiệu suất cao, có thể sản xuất trong nước để
giảm chi phí sản xuất.
Trong đề tài cấp nhà nước KC 07.13/06-10, TS.Dương Văn Tài đã thiết kế
chế tạo thành công xe chữa cháy rừng đa năng, sử dụng nhiều tác nhân chữa cháy.
Xe chữa cháy rừng đa năng mới được thiết kế chế tạo nên chưa có điều kiện nghiên
cứu về khả năng kéo, bám, ổn định, dao động của xe.
1.2. Tổng quan về dao động của ô tô máy kéo
Khi ô tô, máy kéo chuyển động trên đường không bằng phẳng thường
chịu những tải trọng dao động do bề mặt đường mấp mô sinh ra. Những dao động
này ảnh hưởng xấu đến hàng hóa, tuổi thọ của xe và người ngồi trên xe. Theo thống
kê cho thấy, khi ô tô tải chạy trên đường xấu ghồ ghề, so với ô tơ cùng loại chạy
trên đường tốt bằng phẳng thì vận tốc trung bình giảm 40 - 50%. Các kết quả
nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ô tô tới cơ thể con người đều đi tới kết luận
là nếu con người phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc các
bệnh về thần kinh và não. Vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ
tiêu quan trọng của xe. [1]
Những vấn đề nêu trên cho thấy, nghiên cứu dao động ô tơ khơng chỉ có ý
nghĩa về mặt khoa học mà cịn có ý nghĩa thực tiễn rất cao.
Một số cơng trình nghên cứu dao động của ơ tơ, máy kéo trên thế giới có thể
kể ra như sau:
1.2.1. Các cơng trình nghiên cứu dao động của ơ tơ máy kéo trên thế giới
Việc nghiên cứu dao động ô tô - máy kéo bắt đầu rất sớm, ngay cả khi chúng
còn rất đơn giản. Một trong những tác giả với nhiều đóng góp có thể kể đến là


7

Mitschke, Schiehlen. Năm 1970 Mitschke đã tập trung vào tác phẩm nổi tiếng
"Dynamik der Kraftfahrzeuge" tập hợp tất cả các cơng trình nghiên cứu trước đó,

bao gồm 200 trích dẫn. Nội dung chính là dao động xe con, mơ hình là mơ hình 1/4
và được xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng đến dao động và tối ưu hệ treo.
Sau đó, tác giả đề cập chỉ tiêu đánh giá dao động ôtô.
Những năm sau này, 1980, Schiehlen trình bày phương pháp hệ nhiều vật.
Ơng đã sử dụng sự trợ giúp của máy tính để nghiên cứu sâu hơn về hệ thống treo,
bánh xe; tuy nhiên các nghiên cứu đó vẫn tập trung chủ yếu vào xe con.
Năm 1973 Barski I.B [1] nghiên cứu Động lực học máy kéo. Tác giả đã
nghiên cứu đầy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích và độ
êm dịu chuyển động của máy kéo.
Năm 1982, PTS. Đỗ Tiến Vũ [24] đã đưa ra mơ hình dao động của ơ tơ tải ba
cầu trong trường hợp có rơ mooc như sau:

Hình 1.5: Mơ hình dao động ơ tô tải ba cầu với rơ mooc của Đỗ Tiến Vũ
Trong cơng trình, tác giả đã sử dụng phương trình Lagranger loại II để lập phương
trình vi phân dao động của cơ hệ, với 12 bậc tự do.
Năm 1983 Dobrưnhin Iu.A [33] nghiên cứu động lực học thẳng đứng của
máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ trong chặt chăm sóc.
Năm 1987 Zucov A.V [32] đã nghiên cứu những vấn đề dao động của máy
kéo lâm nghiệp.


8

Năm 1992 Kozmin S.F [31] đã nghiên cứu quá trình dao động thẳng đứng
của máy kéo bánh hơi lâm nghiệp cỡ 6 kN.
Trong cơng trình [26], Muller đã đưa ra mơ hình khơng gian mơ tả tất cả các
loại dao động của máy kéo bánh hơi, tác giả đã bỏ qua các tác động của tải trọng
kéo và các yếu tố ảnh hưởng khác. Theo tác giả, một máy kéo có thể có 7 bậc tự do:
dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục ngang, dao động dọc, dao động
xoay quanh trục dọc và dao động liên kết xoay quanh trục cân bằng.

Tác giả Volgel [28] đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp máy
cày, khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi, cả của hệ
truyền lực và bánh xe. Cơng trình cho phép đánh giá một cách khái quát tác động
của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy khi cày đất, tuy nhiên chưa có thực
nghiệm để chứng minh các giả thiết đưa ra.
Trong cơng trình của Wendebon [29] bằng lý thuyết và thực nghiệm, tác giả
đã xây dựng mơ hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao động thẳng đứng
máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các chuyển động khác.
Do vậy cơng trình này chưa đánh giá và thể hiện được đầy đủ các tính chất động lực
học của máy cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển động của máy kéo nói
riêng và liên hợp máy nói chung.
Bên cạnh đó cịn có một số cơng trình nghiên cứu về dao động thẳng đứng
của máy kéo có kể đến các yếu tố ảnh hưởng của điều kiện làm việc: Tải trọng, vận
tốc, độ mấp mô của mặt đường.
Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao động của ô tô đã đạt được
nhiều thành tựu đáng kể. Dao động ô tô được nghiên cứu trong tổng thể hệ thống
“Đường-Xe-Người”. Để nghiên cứu riêng biệt và tổng thể mối quan hệ vừa nêu, các
hãng sản xuất ô tô và các cơ quan chuyên môn hàng đầu trên thế giới đã thiết lập
các phịng thí nghiệm, xây dựng các bãi thử để nghiên cứu dao động của ơ tơ, trong
đó có kể đến biên dạng thực tế của mặt đường và khả năng của con người chịu tác
động của dao động.


9

Hướng chung của nghiên cứu hệ thống tổng thể “Đường-Xe-Người” được
chia thành 3 hướng:
- Nghiên cứu về biên dạng mặt đường (nguồn gây ra dao động).
- Nghiên cứu hệ dao động ô tô (hệ thống treo khi ôtô chuyển động trên
đường phức tạp...).

- Nghiên cứu cảm giác của con người và sự an tồn hàng hố chun chở
chống cháy ở điều kiện phức tạp.
1.2.2. Các cơng trình nghiên cứu dao động của ô tô máy kéo ở Việt Nam
Ở nước ta có một số cơng trình nghiên cứu về dao động của ơ tơ máy kéo
như:
Năm 1990, trong cơng trình nghiên cứu của Bùi Hải Triều [27], tác giả đã
đưa ra một mơ hình phản ánh khá đầy đủ về tính chất hoạt động và cấu trúc của máy
kéo bánh (hình 1.6).

Hình 1.6: Mơ hình các phần tử máy kéo theo Bùi Hải Triều
Mơ hình mơ tả tác động qua lại giữa các quá trình làm việc của động cơ với máy
điều chỉnh, tính đến các tính chất đàn hồi và giảm chấn của các phần tử trong hệ
thống, các tính chất bám và trượt của bộ ly hợp cũng như các bánh xe với mặt
đường, tính chất biến đổi mô men quay, tốc độ quay và mô men quán tính của hệ
thống truyền lực. Cơng trình trên chỉ 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.


10

Năm 2002 TS. Lê Minh Lư [16] nghiên cứu dao động của máy kéo bánh hơi
có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi. Tác giả đã xây dựng mơ
hình, hệ phương trình vi phân và các điều kiện biên mô tả dao động thẳng đứng của
máy kéo, của cầu trước, cầu sau và ghế ngồi có tính đến những đặc điểm riêng của
hệ như liên kết một chiều giữa bánh xe và mặt đường, đặc trưng phi tuyến của các
phần tử đàn hồi. Cơng trình đã nghiên cứu một cách khá đầy đủ các dạng dao động
của máy kéo có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi trong trường
hợp kích động mặt đường là các hàm ngẫu nhiên và xác định. Tuy nhiên cơng trình
mới chỉ nghiên cứu trong trường hợp máy kéo di chuyển độc lập mà chưa tính đến

dao động của máy kéo trong trường hợp kéo tải.
TS. Nguyễn Tiến Đạt [4] đã nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến khả
năng vận xuất gỗ rừng trồng bằng phương pháp kéo nửa lết của máy kéo bốn bánh
cỡ nhỏ (18 - 24 mã lực). Cơng trình đã xây dựng mơ hình và nghiên cứu dao động
của máy kéo công suất nhỏ khi vận xuất trên mặt đường có dạng hàm xác định.
Năm 2002, Th.S Nguyễn Văn Vệ [23] đã nghiên cứu dao động thẳng đứng
của ghế ngồi trên máy kéo DFH - 180 khi vận xuất gỗ và giải pháp giảm xóc cho
người lái.
GS.TSKH. Nguyễn Hữu Cẩn [2] đã nghiên cứu tính êm dịu trong chuyển
động của ô tô máy kéo, giải quyết vấn đề treo cho ghế ngồi để đảm bảo điều kiện
êm dịu cho người lái. Cơng trình nghiên cứu cho thấy: tính êm dịu trong chuyển
động của ô tô máy kéo được đánh giá qua các chỉ tiêu: tần số dao động thích hợp,
gia tốc dao động thích hợp, thời gian tác động của dao động. Trong chuyển động, ô
tô máy kéo dao động theo các phương: Thẳng đứng (OZ), phương ngang (OX),
phương dọc máy (OY), các dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng chính đến
con người; theo phương ngang, phương dọc ảnh hưởng khơng đáng kể, có thể bỏ
qua. Đối với máy kéo bánh bơm làm việc trên các mặt đường gồ ghề thân máy dao
động với tần số 160 - 240 dao động/phút, vượt quá mức độ chịu đựng của con
người, đối với máy kéo phải chú ý giải quyết vấn đề treo cho ghế ngồi để đảm bảo
điều kiện cho người lái. Tác giả cũng đưa ra sơ đồ tính toán hệ thống treo cho ghế


11

ngồi với dạng kích động động lực và cho rằng khi tính tốn thiết kế hệ thống treo
cho ghế nên chọn tỷ số giữa tần số kích động và tần số dao động riêng của ghế trong
khoảng 0,5 - 0,6.
Năm 1993, TS.Lưu Văn Tuấn [22] đã xây dựng được mô hình dao động và
khảo sát dao động xe ca do Việt Nam đóng. Từ đó đã đề ra mục tiêu nâng cao độ
êm dịu cho xe khách Ba Đình; trong luận văn này tác giả đã chú ý mô tả thuộc tính

đàn hồi giữa khung và vỏ là kết cấu đặc trưng của xe ca: xe ca có kết cấu khung - vỏ
chịu lực. Tuy nhiên cơng trình này chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu lý thuyết.
Th.S Nguyễn Đức Sĩ [25] đã nghiên cứu ổn định động lực học dọc liên hợp
máy kéo cỡ nhỏ vận xuất gỗ khi khởi hành theo hướng lên dốc.
Th.S Nguyễn Hồng Quang [17] đã nghiên cứu dao động của máy kéo
Shibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết.
Th.S Nguyễn Quang Huy [12] đã nghiên cứu dao động của xe nhiều cầu.
Th.S Trịnh Minh Hoàng [11] nghiên cứu, khảo sát dao động của xe tải hai
cầu dưới tác động ngẫu nhiên của mặt đường. Tác giả đã trình bày một mơ hình dao
động xe tải hai cầu (không gian) và mô phỏng bằng MatLab Simulink 5.3. Phần mơ
hình và tính tốn khá hồn chỉnh, đã trình bày một phần dao động dưới kích động
ngẫu nhiên của mặt đường.
Luận án TS của tác giả Nguyễn Phúc Hiểu "Nghiên cứu ảnh hưởng của dao
động lên khung xương ôtô khi chuyển động trên đường" đã chú trọng nghiên cứu
ảnh hưởng của đường và xác định các hàm ngoại lực cho bài tốn tính khung xương.
Th.S Huỳnh Hội Quốc [20] đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc dọc của
ơ tơ ở vận tốc cao.
Th.S Hồng Gia Thắng [19] đã nghiên cứu dao động trong mặt phẳng thẳng
đứng của toa xe khách bốn trục hai hệ lò xo khi qua mối nối ray.
TS.Võ Văn Hường [13] đã nghiên cứu hồn thiện mơ hình khảo sát dao động
của ơ tơ tải nhiều cầu. Tác giả đã nghiên cứu sâu về lập mơ hình dao động khơng


12

gian cho xe tải có yếu tố dao động ngang, khung xoắn chịu lực, thanh ổn định, có hệ
thống treo có đặc tính phi tuyến, hàm kích động riêng rẽ và tổng hợp.
TS. Đào Mạnh Hùng [9] đã xác định lực động giữa bánh xe và mặt đường
của ô tô tải trong điều kiện sử dụng ở Việt Nam.
Gần đây nhất, năm 2010 TS.Trần Việt Hà [8] đã nghiên cứu ảnh hưởng của

một số thông số đến độ êm dịu chuyển động của ơ tơ khách được đóng mới ở Việt
Nam.
Nhìn chung các cơng trình nghiên cứu về dao động của ô tô, máy kéo bánh
hơi ở Việt Nam chưa nhiều, nhưng những kết quả nghiên cứu đó có ý nghĩa lớn cho
việc hoàn thiện thêm kết cấu và chọn ra chế độ sử dụng hợp lý cho ô tô, máy kéo.
Dao động của ô tô và máy kéo bánh hơi nói chung đã được nghiên cứu khá
nhiều cả về lý thuyết và thực nghiệm, song dao động của xe chữa cháy nói chung,
đặc biệt là xe chữa cháy rừng ít được nghiên cứu. Xe chữa cháy rừng đa năng là một
mẫu xe mới được thiết kế chế tạo, chưa có cơng trình nào nghiên cứu về dao động
của mẫu xe này. Dao động của xe gây nên tải trọng động đáng kể lên các cụm chi
tiết, ảnh hưởng đến tính êm dịu chuyển động, khả năng ổn định chống lật, khả năng
điều khiển, khả năng bám… Lực động tác động lên cơ cấu của máy sẽ biến đổi theo
chu kỳ, gây ra hiện tượng mỏi, giảm tuổi thọ của các chi tiết và đặc biệt có thể gây
nên hiện tượng cộng hưởng phá hỏng các chi tiết máy. Do vậy, nghiên cứu dao
động của xe chữa cháy rừng đa năng là rất cần thiết.
1.3. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng
Xe chữa cháy rừng đa năng (hình 1.8) được thiết kế chế tạo trên cơ sở xe
Ural - 4320 tại nhà máy ô tô Mê Kông (Đông Anh, Hà Nội). Xe chữa cháy rừng đa
năng là sản phẩm của đề tài cấp Nhà nước mã số KC 07.13/06-10 do trường Đại học
Lâm nghiệp chủ trì.
Xe cơ sở URAL-4320 (hình 1.7) là kiểu xe tải việt dã đa năng 6x6 được
sản xuất tại Nhà máy ô tô Ural ở thành phố Minsk (Nga) cho quân đội Nga. Loại xe
này được thiết kế năm 1973, bắt đầu sản xuất từ năm 1976 và đến nay vẫn được tiếp
tục. URAL-4320 là loại xe tải được phát triển từ loại URAL-375D. Trên cơ sở xe


13

tải URAL-4320 đã có nhiều biến thể như xe bồn chở nhiên liệu hay nước sạch, xe
đầu kéo và xe mang dàn phóng rốc két 40 nịng BM-21 "Grad" và thậm chí cịn

được

lắp

pháo

phịng

khơng 23mm với đầu xe
được bọc thép. Ngồi quân
đội Nga, xe tải URAL4320 còn được các nước
khác như Trung Quốc, Việt
Nam… sử dụng.
Nhờ khoảng sáng gầm xe
cao, Ural-4320 cú kh nng

Hình 1.7: Ô tô Ural - 4320

vt mi địa hình, đặc biệt thích hợp với đường đèo núi, cồn cát,... Nó được đánh
giá là loại xe hoạt động ổn định, sửa chữa, bảo dưỡng dễ dàng. Một số đặc tính kỹ
thuật của Ural 4320 được trang bị động cơ V8 YamZ-238M2 và YamZ-236M2 V6
180 mã lực như sau [38]:
Trọng lượng xe: 15300kg/14975kg
Trọng tải: 6000kg/5000kg hoặc 27 ghế ngồi
Trọng tải của rơ mooc: 11500kg
Tốc độ tối đa: 82 km/h/75 km/h
Lốp xe: 14.00-20 HC (PR) 14, có hệ thống tự động điều chỉnh áp suất.
Hộp số tay 5 số, hộp phân phối 2 cấp khố vi sai. Giảm xóc trước kiểu nhíp treo,
giảm xóc sau kiểu nhíp địn gánh.
Trong đề tài cấp Nhà nước mã số KC 07.13/06-10 do trường Đại học

Lâm nghiệp Việt Nam chủ trì, để phục vụ cho việc chữa cháy rừng, trên xe Ural 4320 được trang bị thêm các thiết bị chuyên dùng như sau: Sau ca bin là téc nước;
hai bên téc nước có các khoang đựng dụng cụ phụ trợ; phía trước xe lắp thiết bị cắt
cây kiểu cưa đĩa được dẫn động từ động cơ thuỷ lực; phía sau téc nước có khoang
chứa bơm nước, thiết bị hút đất và quạt thổi; ở phía dưới khoang có thiết bị đào, làm
tơi đất và thiết bị làm sạch cỏ rác. Các thiết bị này đều được dẫn động thuỷ lực.


14

Xe chữa cháy rừng sử dụng chất chữa cháy là đất cát, khơng khí sẵn có tại
chỗ, ngồi ra, cịn sử dụng nước và hóa chất dập tắt đám cháy.
Với hệ thống chặt hạ cây, cắt cây bụi, băm cỏ rác để tạo băng trắng cản lửa
và cách ly đám cháy, từ đó dập tắt đám cháy.
Ngồi việc sử dụng chữa cháy rừng, xe còn được sử dụng để phòng cháy
rừng (chủ động làm sạch cỏ rác trong khu rừng trước mùa khơ).

Hình 1.8: Xe chữa cháy rừng đa năng thiết kế bằng phần mềm Solidwork
Xe chữa cháy rừng đa năng được thiết kế có nhiều tính năng trong q trình
sử dụng để chữa cháy rừng; cần 5 đến 7 người để vận hành xe.
1.4. Các phương pháp nghiên cứu dao động
Một cách tổng quát, nghiên cứu dao động ô tơ nói chung gồm các nội dung
chủ yếu sau:
1. Lập mơ hình dao động của ơ tơ;
2. Xây dựng phương trình vi phân mơ tả dao động của cơ hệ;
3. Giải và mơ phỏng phương trình vi phân dao động của cơ hệ.
Để nghiên cứu dao động ô tô người ta thường sử dụng các phương pháp sau:
1.4.1. Các phương pháp cơ học
Ta có thể hiểu phương pháp nghiên cứu dao động ơ tơ chính là phương pháp
lập và xử lý mơ hình tốn mơ tả dao động của các khối lượng trong cơ hệ.

15

Thơng thường người ta lập mơ hình tốn mơ tả dịch chuyển của cơ hệ dưới
dạng các phương trình vi phân. Có nhiều phương pháp lập phương trình vi phân cho
cơ hệ như: phương pháp lực, phương pháp phần tử hữu hạn, phương pháp Dalambe,
phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại II…
a) Phương pháp lực: [15]
Phương pháp lực hay được sử dụng để thiết lập các phương trình dao động của các
thanh có khối lượng tập trung. Phương pháp này được thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Viết định luật Hook suy rộng: q = D.f*
Trong đó: D - Ma trận hệ số ảnh hưởng hay ma trận độ mềm;
f* - Ma trận lực quán tính và ngoại lực tác dụng vào hệ;
q - Dịch chuyển của hệ.
- Bước 2: Sử dụng quan hệ giữa lực và gia tốc: f *  Mq  f
Trong đó: M - Ma trận khối lượng
- Bước 3: Xây dựng được phương trình vi phân từ các mối quan hệ trên:
DMq  q  Df

Chú ý: Ma trận độ cứng C và ma trận độ mềm D của hệ có quan hệ: C-1=D
b) Phương pháp phần tử hữu hạn: [34]
Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM) là một
phương pháp gần đúng để giải một số lớp bài toán biên. Theo phương pháp phần tử
hữu hạn, trong cơ học, vật thể được chia thành những phần tử nhỏ có kích thước
hữu hạn, liên kết với nhau tại một số hữu hạn các điểm trên biên (gọi là các điểm
nút). Các đại lượng cần tìm ở nút sẽ là ẩn số của bài toán (gọi là các ẩn số nút). Tải
trọng trên các phần tử cũng được đưa về các nút.
Trong mỗi phần tử, đại lượng cần tìm được xấp xỉ bằng những biểu thức đơn
giản và có thể biểu diễn hoàn toàn qua các ẩn số nút. Dựa trên ngun lí năng
lượng, có thể thiết lập được các phương trình đại số diễn tả quan hệ giữa các ẩn số

nút và tải trọng nút của một phần tử. Tập hợp các phần tử theo điều kiện liên tục sẽ
nhận được hệ phương trình đại số đối với các ẩn số nút của toàn vật thể.


16

Để giải một bài toán biên trong miền W, bằng phép tam giác phân, ta chia
thành một số hữu hạn các miền con Wj (j = 1,..., n) sao cho hai miền con bất kì
khơng giao nhau và chỉ có thể chung nhau đỉnh hoặc các cạnh. Mỗi miền con Wj
được gọi là một phần tử hữu hạn.
Người ta tìm nghiệm xấp xỉ của bài toán biên ban đầu trong một không gian hữu
hạn chiều các hàm số thoả mãn điều kiện khả vi nhất định trên toàn miền W và hạn
chế của chúng trên từng phần tử hữu hạn Wj là các đa thức. Có thể chọn cơ sở của
khơng gian này gồm các hàm số ψ1(x),..., ψn(x) có giá trị trong một số hữu hạn phần
tử hữu hạn Wj ở gần nhau. Nghiệm xấp xỉ của bài toán ban đầu được tìm dưới dạng
c1ψ1(x) + ... + cnψn(x)
trong đó các ck là các số cần tìm. Thơng thường người ta đưa việc tìm các c k về việc
giải một phương trình đại số với ma trận thưa (chỉ có các phần tử trên đường chéo
chính và trên một số đường song song sát với đường chéo chính là khác khơng) nên
dễ giải. Có thể lấy cạnh của các phần tử hữu hạn là đường thẳng hoặc đường cong
để xấp xỉ các miền có dạng hình học phức tạp. Phương pháp phần tử hữu hạn có thể
dùng để giải gần đúng các bài tốn biên tuyến tính, phi tuyến và các bất phương
trình.
Với sự hỗ trợ của máy tính điện tử, phương pháp phần tử hữu hạn đang được
sử dụng rộng rãi và có hiệu quả trong nhiều lĩnh vực như lí thuyết đàn hồi và dẻo,
cơ học chất lỏng, cơ học vật rắn, cơ học thiên thể, khí tượng thuỷ văn, v.v.
c) Phương pháp sử dụng nguyên lý Dalambe:
Theo nguyên lý Dalambe, bài toán động lực học hệ dao động sẽ đưa về bài
toán tĩnh học trên cơ sở đưa lực qn tính vào cơ hệ, khi đó phương trình chuyển
động sẽ được thiết lập trên cơ sở lấy tổng đại số các ngoại lực, phản lực và lực qn

tính tác dụng lên hệ khảo sát. Khi đó, các phần tử của hệ dao động sẽ được tách độc
lập và đặt ngoại lực cân bằng ở trạng thái tĩnh. Từ đó xây dựng các phương trình
cho từng phần tử để giải hệ các phương trình đơn giản.


17

Phương pháp này khá thông dụng để giải các bài tốn động lực học và trực
quan hóa mối quan hệ ảnh hưởng lên từng phần tử riêng biệt trong hệ dao động.
Phương pháp này được dùng khi hệ dao động đơn giản.
d) Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại II:
Phương trình Lagranger hạng II có dạng tổng qt như sau:

d T T
 

 Qi 

dt q i qi
q i qi

(1-1)

Trong đó:
T - hàm động năng của hệ;
Π - hàm thế năng của hệ;
Ф - hàm hao tán của hệ;
Qi - lực suy rộng của hệ;
qi - các tọa độ suy rộng của hệ.
Sau khi tìm được các hàm động năng, thế năng, năng lượng hao tán và các

lực suy rộng theo các toạ độ suy rộng, thay vào phương trình Lagranger hạng II ta
sẽ nhận được một hệ phương trình vi phân. Số lượng phương trình vi phân trong hệ
tỷ lệ thuận với số lượng của các khối lượng qui đổi trong mơ hình. Bằng phương
pháp giải tích, một hệ phương trình vi phân ln ln có thể biến đổi được về một
phương trình vi phân bậc cao với số bậc phụ thuộc vào số phương trình vi phân
trong hệ.
Việc lựa chọn phương pháp này hay phương pháp khác phụ thuộc vào mơ
hình cơ học của cơ hệ. Trong đó, đối với các cơ hệ hơlơnơm, giữ và dừng (là cơ hệ
có các điều kiện ràng buộc được mơ tả bằng những phương trình liên kết và trong
phương trình liên kết không chứa các yếu tố vận tốc và thời gian [13] người ta
thường sử dụng phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại II).
1.4.2. Các phần mềm ứng dụng để nghiên cứu dao động
Nội dung của việc xử lý mơ hình tốn là việc giải và mơ phỏng các phương
trình vi phân đã lập được. Trong những trường hợp phương trình vi phân khơng q


18

phức tạp, người ta thường ưu tiên sử dụng phương pháp giải tích để giải các phương
trình vi phân.
Tuy nhiên, nếu lập mơ hình cơ học của hệ dưới dạng càng nhiều các khối
lượng qui đổi, sẽ đồng nghĩa với việc nhận được một phương trình vi phân có số
bậc càng cao; dẫn đến, việc giải và mô phỏng phương trình vi phân sẽ trở lên khó
khăn hơn rất nhiều. Ngày này, với sự trợ giúp của máy tính điện tử đã khắc phục
được vấn đề khó khăn nêu trên. Các hệ chương trình trợ giúp đắc lực cho việc giải
và mơ phỏng phương trình vi phân có khá nhiều. Có thể kể ra đây bốn chương trình
tính tốn đa năng được sử dụng phổ biến hơn cả là: Mathematica, Maple, Mathcad
và Matlab & Simulink.
a) Phần mềm Mathematica
Mathematica lần đầu tiên được hãng Wolfram Research phát hành vào năm

1988, là một hệ thống nhằm thực hiện các tính tốn tốn học trên máy tính điện tử.
Nó là một tổ hợp các tính tốn bằng ký hiệu, tính tốn bằng số, vẽ đồ thị và là ngơn
ngữ lập trình tinh vi. Lần đầu tiên khi version 1 của Mathematica được phát hành,
mục đích chính của phần mềm này là đưa vào sử dụng cho các ngành khoa học vật
lý, công nghệ và toán học, nhưng cùng với thời gian Mathematica trở thành phần
mềm quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học khác. Ngày nay Mathematica không
những được sử dụng trong các ngành khoa học tự nhiên như vật lý, sinh học, tốn
học, hóa học, cơng nghệ mà nó đã trở thành một phần mềm quan trọng của các
ngành khoa học xã hội cũng như kinh tế. Trong công nghệ ngày nay người ta đã sử
dụng Mathematica trong công tác thiết kế. Trong kinh tế Mathematica lại là công cụ
mạnh để tiến hành mơ hình hóa các bài tốn kinh tế phức tạp. Mathematica cũng là
một trong các công cụ quan trọng trong khoa học máy tính cũng như trong lĩnh vực
phát triển phần mềm. [36]
b) Phần mềm Maple:
Khái niệm đầu tiên về Maple xuất phát từ một cuộc họp vào tháng 11 năm
1980 tại Đại học Waterloo. Ngày nay Maple đã được phát triển khá hồn thiện.
Người dùng có thể nhập biểu thức toán học theo các ký hiệu toán học truyền thống.


19

Có thể dễ dàng tạo ra những giao diện người dùng tùy chọn. Maple hỗ trợ cho cả
tính tốn số và tính tốn hình thức, cũng như hiển thị. Nhiều phép tính số học được
thực hiện dựa trên thư viện số học NAG; trong Maple, các chương trình con NAG
đã được mở rộng để cho phép độ chính xác ngẫu nhiên lớn. Maple cũng có một
ngơn ngữ lập trình cấp cao đầy đủ.
Phần lớn chức năng toán học của Maple được viết bằng ngôn ngữ Maple, và được
thông dịch bởi nhân Maple. Nhân Maple được viết bằng C. Maple chạy trên tất cả
các hệ điều hành chính.
Ngày nay, Maple đã có thêm những tính năng giao diện người dùng giống

như Mathematica, gồm có những kiểu trình bày theo mục đích đặc biệt, quản lý
phần đầu và cuối trang, vùng thực hiện tự động, mẫu hoàn thành lệnh, kiểm tra cú
pháp và vùng tự động khởi tạo. Những tính năng khác được thêm để làm cho Maple
dễ dùng hơn như một hộp công cụ Maple.
Ưu điểm của Maple là giải phương trình vi phân, phương trình đạo hàm
riêng, vẽ đồ thị trong không gian 2 chiều, 3 chiều. [6]
c) Phần mềm Mathcad:
MATHCAD là một loại chương trình xử lý tốn học được áp dụng rất rộng
rãi trên thế giới hiện nay. Nó hỗ trợ cho việc sử dụng máy tính làm công cụ thiết kế,
xuất ra các văn bản mà người đọc hiểu được các bản tính cũng như các cơng thức
tính một cách tường minh. Ngồi ra cũng có thể lập trình trên MATHCAD như một
ngơn nhữ lập trình bậc cao.
MATHCAD có thể thay thế cho các bảng tính EXCEL trong việc diễn đạt
các bảng tính thiết kế đối tượng cơ khí hay xây dựng. Mặt khác, phần đồ họa thể
hiện rõ ràng và đa dạng hơn. Đặc biệt những tính tốn phức tạp như giải phương
trình vi phân, các phép toán ma trận, giải các bài toán số phức, các bài tốn tối ưu
hóa... đều trở nên rõ ràng. [5]
d) Phần mềm Matlab & Simulink
Đối với việc giải và mơ phỏng phương trình vi phân thì Matlab & Simulink
là công cụ trợ giúp đắc lực và được sử dụng phổ biến hiện nay. Matlab & Simulink


20

là một chương trình lớn trong lĩnh vực tốn số với thế mạnh là tính tốn và mơ
phỏng hệ thống. Phần cốt lõi của chương trình bao gồm một số hàm toán, các chức
năng nhập/xuất cũng như các chức năng điều khiển chu trình. Thêm vào phần cốt
lõi, người sử dụng có thể mua bổ sung một số “bộ cơng cụ” (Toolbox) với phạm vi,
chức năng chuyên dùng mà người sử dụng cần.
Simulinhk là một phần chương trình mở rộng của Matlab, nhằm mục đích

mơ hình hóa, mơ phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Mơ hình đồ họa trên
màn hình Simulinhk cho phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu và các
khối chức năng quen thuộc. Simulink cung cấp cho người dùng một thư viện rất
phong phú các khối chức năng cho các hệ tuyến tính, phi tuyến và gián đoạn. Hơn
thế, người dùng có thể tự tạo các khối chức năng cho riêng mình. [18]
Ưu điểm vượt trội của Simulink trong MATLAB là khả năng tích kết hợp hệ
thống rất mạnh mẽ. Trước kia Simulink được sử dụng phổ biến đối với ngành điện,
điện tử và điều khiển. Do được hỗ trợ công nghiệp mạnh nên có độ tin cậy cao. Với
một mơ hình được mơ phỏng hồn tồn có thể được áp dụng trong thực tế. Simulink
làm việc dựa trên cơ sở giải các phương trình tốn học. Vì vậy với một hệ thống có
nhiều cụm có các tính chất vật lý khác nhau (cơ khí, thủy lực, điện, khí…) nếu có
thể mơ tả bằng các phương trình tốn học đều được giải kết hợp trong cùng một mơ
hình. Trước kia thường khảo sát các hệ thống khác nhau về phương diện vật lý một
cách riêng rẽ. Ngày nay nhờ công cụ Simulink có thể khảo sát kết hợp các hệ thống
với nhau. Mặt khác trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại thường kết hợp cơ khí,
thủy lực, điện tử với nhau chứ khơng cịn đơn thuần cơ khí như trước kia. Với xu
hướng phát triển mạnh mẽ của ngành cơ điện tử ngày nay mà Simulink ngày càng
được sử dụng rộng rãi trong cơ khí chứ khơng cịn bó hẹp trong ngành điện tử và
điều khiển nữa.
Với các chức năng tiện ích trên, nhiều nhà khoa học đã sử dụng phần mềm
này phục vụ cơng tác nghiên cứu của mình và đã nhận được những kết quả tin cậy.


21

1.4.3. Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động
Sau khi thu được những kết quả từ mơ hình tốn của nghiên cứu lý thuyết, để
kiểm tra tính đúng đắn và độ tin cậy của mơ hình người ta thường phải tiến hành
thực nghiệm. Trong thực nghiệm, người ta sẽ tiến hành các phép đo để xác định các
thông số thực và qui luật biến đổi thực của chúng. Sau đó, tiến hành so sánh với

những kết quả của tính toán lý thuyết, nếu sai lệch trong phạm vi cho phép và có thể
lý giải được nguyên nhân dẫn đến sự sai lệch đó thì lý thuyết sẽ được chấp nhận.
Ngày nay, thực nghiệm trong nghiên cứu dao động ô tô thường sử dụng
phương pháp đo các đại lượng không điện bằng điện. Phương pháp đo các đại lượng
không điện là phương pháp biến đổi các đại lượng không điện thành đại lượng điện
trung gian, tín hiệu điện này được đưa đến bộ phận khuếch đại, thông qua việc đo
các đại lượng điện đó sẽ xác định ra các đại lượng cần đo. Phương pháp này có ưu
điểm:
+ Có thể thay đổi độ nhạy của dụng cụ một cách rất đơn giản trong phạm vi rất rộng
của đại lượng đo (hay dải đo rộng). Điều này cho phép đo những đại lượng rất bé và
khuếch đại lên hàng nghìn lần, có thể đo được những đại lượng mà phương pháp
khác khơng thể đo được.
+ Vì chúng ta cần đo điện các đại lượng không điện, các thiết bị điện thường có
qn tính rất nhỏ hay có dải tần số rộng và điều đó cho phép đo được các đại lượng
biến đổi nhanh.
+ Có khả năng đo được từ xa, đo nhiều đại lượng cùng một lúc, truyền kết quả đo
trên khoảng cách lớn và cho phép tính tốn các kết quả đó, dùng chúng để điều
khiển một q trình nào đó.
+ Có khả năng liên hợp các thiết bị đo và điều khiển tự động các thiết bị cùng một
kiểu với nhau.
Sơ đồ nguyên lý của phương pháp đo các đại lượng không điện bằng điện với việc
ứng dụng các thiết bị kỹ thuật số có sự trợ giúp của máy tính như sau:


22

Trong sơ đồ trên:
- CB - cảm biến, chúng là tập hợp những chuyển đổi đo, được bố trí trực tiếp
trên đối tượng cần đo. Về bản chất, chuyển đổi đo là các phần tử biến đổi các đại
lượng không điện thành đại lượng điện.

- K - bộ khuếch đại, thường được chế tạo thành bộ phận độc lập, có chức
năng khuếch đại tín hiệu đo lên nhiều lần.
- A/D - bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự (Analog) sang tín hiệu số (Digital).
- PC - máy tính đã được cài đặt các phần mềm đo lường và xử lý số liệu, có
chức năng ghi lại và hiển thị các kết quả đo.
Hiện nay, bộ khuếch đại K và bộ chuyển đổi A/D được tích hợp chung vào
một thiết bị và được điều khiển bằng phần mềm riêng của chúng. Có một số thiết bị
và phần mềm thơng dụng như: thiết bị DMC Plus và phần mềm điều khiển DMC
Laplus; thiết bị Spider8 và phần mềm Spider8 Conltrol. Ngoài ra người ta còn dùng
phần mềm Catman để điều khiển cả hai loại thiết bị nêu trên…
Cảm biến CB được gắn vào vật cần đo, tín hiệu từ cảm biến CB được chuyển
đến bộ khuếch đại K, tại đây tín hiệu được khuếch đại lên hàng nghìn lần. Tín hiệu
sau khuếch đại được bộ chuyển đổi A/D chuyển sang dạng số và được lưu vào máy
tính bằng định dạng ASCII.
Thực nghiệm là một nội dung quan trọng của nghiên cứu dao động ơ tơ. Sự
chuẩn xác giữa kết quả tính tốn lý thuyết và kết quả thực nghiệm là chỉ tiêu quan
trọng để đánh giá độ tin cậy và chất lượng của cơng trình nghiên cứu.
Tóm lại: Ở Việt Nam, chưa có cơng nghệ chữa cháy rừng hiện đại; thiết bị
chữa cháy thiếu, lạc hậu, chưa có các thiết bị chuyên dùng. Lực lượng chữa cháy
chưa được đào tạo, huấn luyện kỹ về công nghệ, sử dụng các thiết bị, nên hiệu quả
chữa cháy còn rất thấp. Đề tài cấp Nhà nước KC 07.13/06-10 đã nghiên cứu chế tạo
thành công xe chữa cháy rừng đa năng. Xe chữa cháy rừng đa năng là mẫu xe mới
được chế tạo nên chưa có điều kiện để nghiên cứu sâu về mẫu xe này. Vì vậy, cần
phải nghiên cứu dao động của xe để đề xuất các giải pháp nâng cao khả năng
chuyển động êm dịu, chọn chế độ sử dụng lợp lý. Để lập phương trình vi phân dao
động của xe có nhiều phương pháp (phương pháp lực, phương pháp phần tử hữu


23

hạn, sử dụng nguyên lý Dalambe, ứng dụng phương trình Laganger loại II…); để
giải và mơ phỏng phương trình đó có phần mềm hỗ trợ (Mathematica, Mathcad,
Maple, Matlab-Simulink…). Việc lựa chọn phương pháp này hay phương pháp
khác phụ thuộc vào mơ hình cơ học của cơ hệ.
Với những vấn đề nêu trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu dao động
của xe chữa cháy rừng đa năng” với mục tiêu sau: Xây dựng được mơ hình dao
động của xe chữa cháy rừng đa năng; lập, giải và mô phỏng được hệ phương trình
vi phân dao động của cơ hệ làm cơ sở đề xuất một số giải pháp để nâng cao sự
chuyển động êm dịu của xe chữa cháy rừng đa năng.