Luận văn Thạc sĩ Khoa học Kỹ thuật Nghiên cứu dao động của xe ôtô Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

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

ĐẶNG ĐÌ NH TIỆU

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN
VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Hà Nội - 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

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

ĐẶNG ĐÌ NH TIỆU

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN
VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hố nơng lâm nghiệp
Mã Số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT

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

Hà Nội - 2012


i
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn tốt nghiệp cao học tôi
đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Hồn thành
luận văn, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu xắc nhất.
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS. TS Nguyễn Nhật Chiêu đã trực tiếp
tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp trong suốt thời gian qua.
Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng tồn thể cán bộ, giáo viên, cơng
nhân viên chức Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp của mình đúng thời gian
và nội dung đảm bảo theo đúng yêu cầu.
Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng tồn thể cán bộ, giáo viên, cơng
nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA-1 Ninh Bình, nơi tơi đang
cơng tác, đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tơi hồn thành
tốt nhiệm vụ.
Cuối cùng, tơi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng
bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên động viên khích lệ, giúp đỡ tơi và tạo
mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời
gian qua.
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tơi. Những
kết quả trong luận văn này đã được tính tốn chính xác, trung thực và chưa có

tác giả nào cơng bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều
được chỉ rõ nguồn gốc. Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn

Đặng Đình Tiệu


ii
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn ......................................................................................................... i
Mục lục .............................................................................................................. ii
Danh mục các ký hiệu trong luận văn ............................................................... v
Danh mục các bảng ......................................................................................... vii
Danh mục các hình .......................................................................................... vii
ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................. 1
Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................... 3
1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận
chuyển gỗ. ..................................................................................................... 3
1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ơ tơ, máy kéo trong vận
chuyển gỗ trên thế giới. ............................................................................. 3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ơ tơ, máy kéo trong vận
chuyển gỗ ở Việt Nam ............................................................................... 4
1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ................................. 8
1.2.1. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo trên thế giới ...... 8
1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam ....... 9
1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ôt ô, máy kéo. ................................... 13
1.3.1. Các bộ phận của hệ thống treo trên ôtô, máy kéo. ....................... 13
1.3.2. Đặc trưng các phần tử đàn hồi của hê ̣ thố ng treo trên ôtô, máy

kéo. .......................................................................................................... 20
1.4. Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ôtô, máy kéo..................... 23
1.4.1. Tần số dao động riêng. ................................................................. 24
1.4.2. Gia tốc dao động ........................................................................... 24
1.4.3. Chỉ tiêu về độ êm dịu..................................................................... 24


iii
1.5. Các phương pháp cơ học trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo.... 25
1.5.1. Phương pháp phần tử hữu hạn. .................................................... 25
1.5.2. Phương pháp sử dụng nguyên lý Dalambe:.................................. 26
1.5.3. Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại II. ............... 27
1.6. Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ... 28
1.6.1. Phần mềm Mathematica................................................................ 28
1.6.2. Phần mềm Maple........................................................................... 28
1.6.3. Phần mềm Mathcad ...................................................................... 29
1.6.4. Phần mềm Matlab & Simulink ...................................................... 29
1.7. Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động. ........................... 29
Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................................................33

2.1. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................. 33
2.2. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 33
2.2.1. Xe ô tô Hyundai trọng tải 3,5 tấn ................................................. 33
2.2.2. Biên dạng đường lâm nghiệp ....................................................... 34
2.3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 36
2.4. Nội dung nghiên cứu: ........................................................................... 36
2.4.1. Nghiên cứu lý thuyết...................................................................... 36
2.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ............................................................... 37
2.5. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 37

2.5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ............................................... 37
2.5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ......................................... 38
Chương 3 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TẤN
VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP .........................................39

3.1. Xây dựng mơ hình dao động của xe Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ
trên đường lâm nghiệp ................................................................................ 39


iv
3.1.1. Các giả thiết .................................................................................. 39
3.1.2. Xây dựng mơ hình dao động tổng quát của xe ôtô Hyundai 3,5 tấn
vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. .................................................. 39
3.2. Lập hệ phương trình vi phân dao động của ơtơ tải Hyunđai tải trọng 3,5
tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ................................................ 41
3.3. Giải và mơ phỏng hệ phương trình vi phân dao động của cơ hệ ......... 46
3.3.1. Xác định các thông số đầu vào ..................................................... 46
3.3.2. Giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân và mơ phỏng dao động
của xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ...... 51
3.4. Đề xuất các giải pháp nâng cao độ chuyển động êm dịu của xe
Hyunđai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. ............................ 60
Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM........................................................68

4.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm ...................................................... 68
4.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm ..................................................... 68
4.3. Trang thiết bị thực nghiệm ................................................................... 69
4.3.1. Thiết bị đo Spider8 và phần mềm Catman .................................... 70
4.3.2. Đầu đo gia tốc ............................................................................... 71
4.4. Tiến hành thực nghiệm......................................................................... 73
4.5. Kết quả thực nghiệm ............................................................................ 75

4.6. So sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm. ......................................... 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN
Ký

Ý nghĩa

hiệu
Jy

Mô men qn tính phần được treo của ơtơ đối với trục nằm

Đơn vị
tính
Kg.m2

ngang OY vng góc với phương chuyển động đi qua trọng
tâm xe
c1

Độ cứng quy đổi của giảm xóc trước xe ơtơ

N/m

c2

Độ cứng quy đổi của giảm xóc sau xe ôtô

N/m

k1

Hệ số cản quy đổi của giảm xóc trước ôtô

Ns/m

k2

Hệ số cản quy đổi của giảm xóc sau ơtơ

Ns/m

cL1

Độ cứng quy đổi của lốp trước xe ôtô

N/m

cL2

Độ cứng quy đổi của lốp sau xe ôtô

N/m

kL1

Hệ số cản quy đổi của giảm chấn lốp trước

Ns/m

kL2

Hệ số cản quy đổi giảm chấn của lốp sau

Ns/m

m

Khối lượng được treo của xe đặt tại trọng tâm của xe ôtô

Kg

m1

Khối lượng cầu trước ôtô

Kg

m2

Khối lượng cầu sau ôtô

Kg

l1

Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm của xe tới tâm cầu

m

trước xe ôtô
l2

Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm của xe tới tâm cầu

m

sau xe ôtô
a

Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu trước đến

m

trọng tâm của ơtơ.
b

Khoảng cách nằm ngang tính từ trọng tâm cầu sau đến

m

trọng tâm của ôtô,
l

chiều dài cơ sở của xe ôtô

m


vi
Z

Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm ôtô,

m

Z1

Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm cầu

m

trước, cầu sau ôtô,
Z2

Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm cầu

m

trước, cầu sau ơtơ,


Chuyển vị góc của thân xe trong mặt phẳng thẳng đứng dọc

rad

tại vị trọng tâm xe,
L1

Biến dạng của lốp trước ôtô

mm

L2

Biến dạng của lốp sau ôtô

mm

1

Biến dạng của nhíp trước ơtơ

mm

2

Biến dạng của nhíp sau ơtơ

mm

y1

Độ cao mấ p mô mă ̣t đường ta ̣i vị trí tiế p xúc với bánh trước

mm

y2

Độ cao mấ p mô mă ̣t đường ta ̣i vi tri
̣ ́ tiế p xúc với bánh sau

mm


vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

TT

Trang

2.1

Thông số kỹ thuật cơ bản của xe ô tô Hyundai 3,5 tấn

34

3.1

Các thông số đầu vào của mơ hình dao động trường hợp khơng

50

có giảm xóc ở cầ u sau ơtơ

DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

1.1

Vận chuyển gỗ bằng ôtô lâm nghiệp chuyên dùng

4

1.2

Vận chuyển gỗ bằng ơtơ tải cỡ trung bình

5

1.3

Lị xo trụ dùng trong hệ thống treo

14

1.4

Bó nhíp

15

1.5

Đệm cao su

15

1.6

Bộ phận đàn hồi loại khí được dùng trên các xe ơtơ hiện đại

15

1.7

Cấu tạo bộ phận giảm chấn thường dùng trên ôtô, máy kéo

16

1.8

Cấu tạo bộ phận giảm chấn thuỷ - khí dùng trên ôtô hiện đại

17

1.9

Thanh ổn định và các đòn dẫn hướng trong cơ cấu treo

17

1.10 Hệ thống treo phụ thuộc dùng lá nhíp

18

1.11 Hệ thống treo độc lập dùng lị xo và 2 đòn dọc

19

1.12 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn ngang

19

1.13 Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn chéo

20

1.14 Đường đặc tính đàn hồi của lị xo

22

1.15 Đường đặc tính lị xo khi tăng và giảm tải

22

2.1

Xe Hyundai 3,5 tấn

33

3.1

Mơ hình dao động tổng quát của xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn

40


viii
3.2

M-files khai báo thơng số đầu vào của mơ hình

51

3.3

Sơ đồ khối mơ phỏng tổng qt hệ phương trình trên Matlab,

52

hàm kích thích là mấp mơ đơn
3.4

Sơ đồ khối mơ phỏng tổng quát hệ phương trình trên Matlab,

52

dạng hàm sin
3.5

Sơ đồ khối mô phỏng chuyển dịch thẳng đứng

53

3.6

Sơ đồ khối mô phỏng gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng

53

tâm xe ôtô
3.7

Sơ đồ khối mô phỏng gia tốc dịch chuyển góc của xe ơtơ trong

54

mặt phẳng dọc
3.8

Sơ đồ khối mơ phỏng gia tốc dịch chuyển góc của xe ơtơ trong

54

mặt phẳng dọc
3.9

Dịch huyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn

55

3.10 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ơtơ

56

3.11 Dịch chuyển góc của xe ơtơ trong mặt phẳng dọc

56

3.12 Gia tốc dịch chuyển góc của xe ơtơ trong mặt phẳng dọc

57

3.13 Hình 3.13. Sơ đồ khối mơ phỏng tổng qt hệ phương trình trên

58

Matlab, hàm kích thích là mấ p mô đơn
3.14 Chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn

58

3.15 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô

59

3.16 Dịch chuyển góc của xe ơtơ trong mặt phẳng dọc

59

3.17 Gia tốc dịch chuyển góc của ơtơ trong mặt phẳng dọc

60

3.18 Mfiles khai báo thông số đầu vào của mô hình trong trường

61

hơ ̣p có lắ p thêm giảm xóc ở cầ u sau xe
3.19 Sơ đồ khối mô phỏng tổng qt hệ phương trình trên Matlab,
hàm kích thích là mấ p mô đơn

62


ix
3.20 Sơ đồ khối mô phỏng tổng quát hệ phương trình trên Matlab,

62

dạng hàm sin
3.21 Dịch huyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn

63

3.22 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô

63

3.23 Dịch chuyển góc của xe ơtơ trong mặt phẳng dọc

64

3.24 Gia tốc dịch chuyển góc của xe ơtơ trong mặt phẳng dọc

64

3.25 Chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyunđai 3,5 tấn

65

3.26 Gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe ơtơ

65

3.27 Dịch chuyển góc của xe ơtơ trong mặt phẳng dọc

66

3.28 Gia tốc dịch chuyển góc của ơtơ trong mặt phẳng dọc

66

4.1

Xe ôtô Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

68

4.2

Vị trí đầu đo gia tốc theo nguyên lý ten zô trên tro ̣ng tâm của xe

69

4.3

Thiết bị đo và vị trí treo đầu đo gia tốc thẳng đứng của ghế lái

70

4.4

Thiết bị Spider8

70

4.5

Đầ u đo gia tố c theo nguyên lý ten zô.

71

4.6

Ma ̣ch đo của chuyể n đổi ten zô.

72

4.7

Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm

73

4.8

Tiến hành đo gia tốc dao động thẳ ngđứng của xe ô tô Hyundai

74

3,5 tấ n
4.9

Tiế n hành đo gia tố c thẳng đứng của ghế người lái

4.10 Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của xe ô tô Hyunđai 3,5 tấn

74
75

khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp ở tốc độ 30km/h
4.11 Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của ghế người lái ở tốc độ
30 km/h

76

1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Một trong những nhiệm vụ về kinh tế mà chiến lược phát triển Lâm
nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006  2020 đặt ra là: Sản lượng gỗ trong nước từ
20 - 24 triệu m3/năm (trong đó có 1015 triệu m3 gỗ rừng trồng) [3], đáp ứng
về cơ bản nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến lâm sản,
bột giấy và xuất khẩu. Hiện tại rừng nước ta ở nhiều nơi đã và đang được khai
thác với số lượng lớn để làm nguyên liệu giấy, gỗ nguyên liệu dùng trong xây
dựng và nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ.
Vận chuyển gỗ là công đoạn cuối cùng trong q trình khai thác gỗ, đó
là sự di chuyển gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, đến nơi xuất khẩu và nơi sử
dụng. Đây là một khâu công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâm
nghiệp có độ mấp mơ, độ dốc lớn. Những năm trước đây việc vận chuyển này
chủ yếu dùng các phương tiện thô sơ, tự chế [7]. Hiện nay kinh tế của Việt
Nam đang trên đà tăng trưởng, cùng với việc ứng dụng khoa học công nghệ
tiên tiến vào thực tiễn sản xuất. Vì vậy, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói
chung, các tỉnh có rừng khai thác nói riêng được thực hiện chủ yếu nhờ các
loại xe tải cỡ nhỏ hoặc trung bình tùy thuộc vào quy mơ sản xuất, kinh doanh
và địa hình khai thác. Để phục vụ cho cơng nghiệp hố hiện đại hố đất nước
ngành cơng nghiệp ôtô Việt Nam ngày càng phát triển, hàng loạt các cơng ty,
nhà máy, xí nghiệp và các hãng sản xuất, nhập khẩu ôtô ra đời đặc biệt là các
công ty, nhà máy sản xuất, lắp ráp liên doanh với Hàn quốc, Trung quốc như
hãng Hyundai, Thaco, Đông Phong, Trường Hải, Cửu Long, … đã và đang
đáp ứng được nhu cầu vận chuyển gỗ của nước ta.
Xe tải Hyundai 3,5 tấn sản xuất lắp ráp, đóng mới tại Việt Nam đã và
đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta, vì giá
thành thấp, phụ tùng thay thế nhiều phù hợp với các hộ kinh doanh, các nhà

2
máy, đơn vị sản xuất vừa và nhỏ. Đó là các lâm trường, công ty khai thác gỗ,
hộ sản xuất kinh doanh rừng đã và đang sử dụng loại xe này vào việc vận
chuyển gỗ rừng trồng rất phổ biến, đem lại những hiệu quả bước đầu là rất tốt.
Tuy nhiên khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp do đường có độ
dốc, độ mấp mơ lớn dẫn đến độ êm dịu chuyển động của xe bị hạn chế, ngoài
ra các bộ phận của hệ thống treo thường xuyên bị hư hỏng ảnh hưởng tới độ
êm dịu chuyển động và gây hư hỏng một số bộ phận khác của xe. Việc nghiên
cứu đánh giá độ êm dịu và cải tiến một phần của bộ phận treo của các xe tải
cỡ nhỏ và cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam nói chung và xe tải
Hyundai tải trọng 3,5 tấn nói riêng được đưa vào sử dụng vận chuyển gỗ là rất
cần thiết. Để làm cơ sở cho việc nghiên cứu hoàn thiện thêm hệ thống treo và
chọn chế độ sử dụng hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động khi
sử dụng loại xe tải Hyundai 3,5 tấn vào việc vận chuyển gỗ trên đường lâm
nghiệp, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu dao động của xe ôtô Hyundai tải
trọng 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp”
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
* Ý nghĩa khoa học của đề tài:
Xây dựng mô hình dao động của ơ tơ tải HYUNDAI tải trọng 3,5 tấn
khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp từ đó đánh giá ảnh hưởng của mấp
mơ mặt đường đến một số chỉ tiêu êm dịu chuyển động của ô tô.
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm hệ thống treo,
đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi vận chuyển gỗ
trên đường lâm nghiệp


3
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận
chuyển gỗ.
1.1.1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận
chuyển gỗ trên thế giới.
Khai thác gỗ được định nghĩa là toàn bộ các thao tác, các công đoạn để
biến cây đứng thành sản phẩm gỗ tròn theo qui cách xác định rồi chuyển
chúng từ rừng đến một điểm tiêu thụ nào đó. Nó là cầu nối giữa nguồn tài
nguyên rừng và các ngành công nghiệp sử dụng gỗ làm nguyên liệu như công
nghệ chế biến gỗ, công nghiệp giấy, khai thác than, xây dựng… Việc khai
thác đều phải tuân thủ theo những công nghệ nhất định. Cơng nghệ khai thác
gỗ có thể là cơng nghệ thủ công, công nghệ tiên tiến. Mỗi loại công nghệ chỉ
có thể thích hợp với các điều kiện nhất định. Cơng nghệ thích hợp, hiệu quả
là cơng nghệ phù hợp với các điều kiện kinh tế - xã hội phổ biến có tính địa
phương và phù hợp với điều kiện môi trường. Do vậy công nghệ khai thác gỗ
phải giảm mức tối đa các chi phí sản xuất cũng như tác động xấu đến môi
trường. Một nghiên cứu mới đây cho thấy chi phí vận chuyển gỗ có thể lên
tới trên 45% trong tồn bộ chi phí khai thác gỗ.
Việc vận chuyển gỗ từ các bãi gỗ đến nơi tiêu thụ ở Brazil được thực
hiện chủ yếu bằng các xe vận tải chuyên dùng theo nhiều kiểu khác nhau
[40]: Xe tải khơng rơ mc, xe tải và một sơ mi rơ moóc, xe tải kéo theo một
hoặc hai rơ moóc. Việc bốc dỡ trên các kho gỗ hầu như được cơ giới hóa
bằng việc sử dụng các cầu trục thủy lực cố định chuyên dùng. Việc bốc dỡ
gỗ, củi ở những nơi có sản lượng khai thác nhỏ vẫn phổ biến bằng lao động
thủ công.
Ở phần Lan và các nước Bắc Âu [40], từ những năm 80 trở về trước,
Việc vận chuyển gỗ từ rừng đến nơi tiêu thụ chủ yếu bằng đường bộ nhờ sử


4
dụng các xe vận tải cỡ lớn có thể kéo một hoặc hai rơ mc. Ngồi ra việc

vận chuyển gỗ cũng được thực hiện bằng đường thủy và đường sắt nhưng xu
thế hiện nay ngày càng giảm.
Ở Malaisia [42] trước đây người ta kết hợp máy kéo xích và máy kéo
bánh hơi lâm nghiệp để vận chuyển gỗ nhưng qua sử dụng cho thấy; do di
chuyển nhiều trong rừng nên trong bề mặt đất rừng bị phá hoại nghiêm trọng
ảnh hưỏng xấu đến quá trình tái sinh rừng và làm cho q trình xói mịn đất
tăng lên. Hiện nay việc vận chuyển gỗ từ rừng về nhà máy chủ yếu bằng ôtô,
khâu bốc dỡ gỗ về cơ bản đã được cơ giới hóa tối đa.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận
chuyển gỗ ở Việt Nam
Ở nước ta, phần lớn gỗ được khai thác, sản xuất và tiêu thụ trong nội
địa chiếm 98% gỗ tròn, 92% gỗ xẻ và 80% sản phẩm giấy. Một phần gỗ và
các lâm sản đặc sản như quế, dầu hồi, hạt điều, cánh kiến được được xuất
khẩu sang các nước như: Nhật Bản, Hồng Kông, Singapore, Thái Lan.
Vận chuyển đường dài: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về
nhà máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận
chuyển là các xe ôtô chuyên dụng (hình 1.1), tàu thuỷ, thuyền.

Hình 1.1. Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng


5
Vận chuyển đường ngắn: việc vận chuyển gỗ từ địa điểm khai thác tới
các bãi gỗ, các nhà máy, các xưởng chế biến gỗ…phương tiện vận chuyển
trước đây là xe Reo 7, xe Volvo, Jil 157K, xe IFA, xe công nông. Nhưng
hiện nay các hộ kinh doanh rừng, các doanh nghiệp, nhà máy chế biến gỗ
thường sử dụng các loại xe tải cở trung bình và lớn để vận chuyển gỗ,
(hình 1.2).

Hình 1.2. Vận chuyển gỗ bằng ơtơ tải cỡ trung bình

Hình thức vận chuyển bằng đường ơtơ có ưu điểm cơ bản là có thể áp
dụng được trên các dạng địa hình với các phương thức khai thác khác nhau.
Tuy nhiên, loại hình vận chuyển gỗ bằng đường ơtơ có một số hạn chế
nhất định:
- Chi phí cho xây dựng hệ thống đường ôtô lâm nghiệp từ đường trục đến
đường nhánh tương đối lớn.
- Việc thiết kế và thi công đường ôtô không đúng sẽ ảnh hưởng xấu tới môi
trường: rừng, đất rừng, động thực vật sống trong rừng, ảnh hưởng đến các
dòng chảy trong khu vực, cộng đồng dân cư sống xung quanh.
- Chi phí vận chuyển gỗ có thể lên tới trên 45% trong tồn bộ chi phí khai
thác gỗ.


6
- Xe vận chuyển có tải trọng lớn tạo ra áp lực lớn giữa bánh xe và mặt đường
làm cho nền đường và áo đường bị biến dạng nhanh giảm khả năng vận
chuyển của đường. Vì vậy cơng tác chăm sóc và bảo quản đường phải được
tiến hành thường xuyên.
- Đối với các tuyến đường chất lượng thấp (đường trục phụ và nhánh) do
không xây dựng áo đường, về mùa mưa mặt đường lầy lội, khó có thể thực
hiện cơng tác vận chuyển.
- Trong q trình vận chuyển, khí thải và nhiên liệu thải ra từ các thiết bị bốc,
dỡ, vận chuyển gây ơ nhiễm khơng khí và nếu khơng quản lý tốt sẽ gây ra ô
nhiễm nguồn nước, các dòng chảy...
Yêu cầu kỹ thuật trong vận chuyển gỗ bằng đường ôtô
- Các xe vận chuyển gỗ chỉ được chở đúng tải trọng đã được quy định đối với
từng loại xe vừa đảm bảo an toàn cho xe vừa tránh cho mặt đường khỏi bị
phá hoại do áp lực tác động từ bánh xe xuống mặt đường.
- Chỉ nên sử dụng các loại xe có sức bám và vượt lớn trong các trường hợp
cần thiết như khi đường quá xấu, quá lầy lội để hạn chế sự phá hoại mặt

đường do bánh xe gây ra.
- Các xe vận chuyển gỗ nên sử dụng là các loại xe chuyên dùng với các trang
thiết bị chuyên dùng của nó. Các trang bị chuyên dùng phải đầy đủ và đảm
bảo yêu cầu kỹ thuật như cọc ke phải thẳng đứng, cáp buộc và xích phải chắc
chắn đảm bảo an tồn cho xe và người trong quá trình chuyển động trên
đường lâm nghiệp cũng như đường công cộng.
- Trong trường hợp đường quá trơn và lầy lội, xe chở gỗ cần có các trang
thiết bị trợ giúp như tời chống trượt, xích chống trượt....
- Gỗ xếp trên ôtô phải phân bố hợp lý về tải trọng, phải được giàng buộc cẩn
thận tránh xô ngang và trượt về sau xe trong khi chuyển động.


7
- Các loại xe vận chuyển bốc, dỡ gỗ phải được kiểm tra thường xuyên trước
khi sử dụng; được bảo dưỡng, sửa chữa theo định kỳ.
- Khi sửa chữa, nhiên liệu và các chất thải ra phải thu gom vào những nơi
quy định, không làm ảnh hưởng và gây ô nhiễm đối với nước mặt, sông suối,
nước ngầm.
- Tốc độ xe chạy trên đường không được vượt quá tốc độ quy định trong
bảng dưới đây cho từng loại đường.
Tốc độ xe chạy cho phép trên các loại đường.
Chỉ tiêu kỹ thuật

Cấp đường
I

II

III

IV

- Vùng đồi

30

25

20

10

- Vùng núi

25

20

15

10

20

15

10

10

Tốc độ thiết kế (km/h)

Năm 1985, Tiến sỹ Nguyễn Kính Thảo và đồng nghiệp Viện Khoa học
Lâm nghiệp đã nghiên cứu chế tạo tời một trống dẫn động từ trục thu cơng
suất và rơ mc một trục lắp sau máy kéo Zeto để tự bốc và vận xuất gỗ.
Năm 1994, PGS. TS. Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số cán bộ giảng
dạy Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công đề mục thuộc đề
tài cấp Nhà nước KN-03-04, đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sản xuất
thiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy,
vùng gỗ nhỏ rừng trồng kiểu rơ moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ – 50 có
thiết bị tời cáp và cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực vừa gom gỗ từ xa vừa tự bốc cho
rơ moóc [8].


8
Năm 2002, Th.S. Phạm Minh Đức nghiên cứu khả năng kéo bám của
máy kéo DFH -180 kéo rơ moóc một trục khi vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng
[14].
Năm 2005, PGS.TS. Nơng Văn Vìn cùng một số cán bộ giảng dạy
Trường Đại học Lâm nghiệp và Trường Đại học Nông nghiệp I thực hiện đề
tài nhánh cấp Nhà nước KC-07- 26 đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo
nghiệm sản xuất rơ moóc một trục lắp sau máy kéo cải tiến để vận xuất, vận
chuyển gỗ.
Nhìn chung các nghiên cứu ở nước ta trong những nâm gần đây chủ
yếu đi vào nghiên cứu cải tiến, thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dùng lắp
cho máy kéo bánh hơi để vận xuất, vận chuyển gỗ.
1.2. Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo
1.2.1. Tổng quan nghiên cứu về dao động ơtơ, máy kéo trên thế giới
Trong cơng trình [48], 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 [49], 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 [50], bằng lý thuyết và thực nghiệm,
tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao động
thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các


9
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.
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 1983 Đobrưnhin Iu.A [46], nghiên cứu động lực học thẳng đứng
của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ .
Năm 1987 Zucov A.B [45], đã nghiên cứu những vấn đề dao động của
máy kéo lâm nghiệp. 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 ôtô đã đạt được
nhiều thành tựu đáng kể. Dao động ôtô 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 ơtơ, trong đó có kể đến biến dạng thực tế của mặt đường và khả
năng của con người chịu tác động của dao động.
1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam
Trong sản suất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra
trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện dùng để vận xuất gỗ
chủ yếu là các loại máy kéo chuyên dùng hoặc các loại máy kéo nơng nghiệp
có lắp đặt các thiết bị chun dùng để vận xuất gỗ. Ở nước ta thường sử dụng
các loại máy kéo được nhập từ nước ngoài để khai thác gỗ. vận chuyển gỗ là
các loại xe tải cở trung bình, cở lớn các xe chun dùng. Các cơng trình
nghiên cứu chỉ tập trung vào xây dựng hệ thống định mức kinh tế kỹ thuật đối


10
với các loại máy, có ít các cơng trình nghiên cứu về các đặc tính động lực học
của các loại ơtơ tải cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam. Các nghiên
cứu về độ ổn định, khả năng kéo bám khi tải trọng ngoài thay đổi, các đặc
trưng động lực học… của các bộ phận làm việc của ôtô, máy kéo hoạt động
trên các địa hình và các điều kiện làm việc khác nhau chưa được đề cập nhiều.
Có thể kể ra một số cơng trình nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo ở nước
ta như sau:
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. Mô hình
mơ tả tác động qua lại giữa các q 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 mơ men quay, tốc độ quay và mơ men qn tính của
hệ thống truyền lực. Cơng trình trên mới 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.
Cơng trình nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Hữu Cẩn và các cộng sự
[4], cho thấy: Tính êm dịu trong chuyển động của ôtô 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, ôtô 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.
Th.S Nguyễn Hồng Quang [29], 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 Lưu Văn Hưng [20], đã nghiên cứu dao động của rơ moóc một
trục chở gỗ khi lắp thêm bộ phận đàn hồi có giảm chấn giữa khung và trục
bánh xe.


11
Các cơng trình nghiên cứu dao động của máy kéo ở nước ta chưa nhiều
và xuất hiện trong những năm gần đây [2], [27]. Các cơng trình này là nghiên
cứu trong phạm vi hẹp nhằm xác định ảnh hưởng của rung xóc tới sức khỏe
của người lái và bước đầu đặt ra một số biện pháp chống rung cho người lái
như cải tiến ghế chống rung. Tuy nhiên các tác giả mới xem xét dao động của
máy kéo trong một số điều kiện cụ thể khi xem hệ là tuyến tính, một bậc tự do
chịu tác động của mặt đường dạng hàm xác định.
Năm 2010, Tô Quố c Huy thực hiện đề tài. Nghiên cứu giải pháp giảm
sóc cho người lái xe tải xích cao xu MST – 600 vào vận chuyển gỗ trên đường
lâm nghiệp [19].
Một số cơng trình nghiên cứu thiết kế giảm rung [25], [27] đã dựa trên
cơ sở các số liệu về dao động con người, chọn sơ bộ các thông số chủ yếu:
Khối lượng người - ghế, độ cứng lò xo, hệ số cản và tính tốn theo điều kiện
cho phép về biên độ dịch chuyển.

Th.S Huỳnh Quốc Hội [22] đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc
dọc của ơ tơ ở vận tốc cao.
Th.S Hoàng Gia Thắng [31] 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.
Năm 2002 TS. Lê Minh Lư [26] 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


12
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.
Năm 2010 TS.Trần Việt Hà [15] đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số
thông số đến độ êm dịu chuyển động của ô tô khách được đóng mới ở Việt
Nam. Luận án đã xây dựng được mơ hình dao động phù hợp, khảo sát được
sự ảnh hưởng của một số thông số tới độ êm dịu chuyển động và sức chịu
đựng chịu đựng của con người cho một số ơtơ khách đóng mới tại Việt Nam
và đã thí nghiệm xác định các chỉ tiêu êm dịu chuyển động trong phịng thí
nghiệm và trên đường thử nghiệm có biên dạng hình sin cho xe ơtơ đã được
khảo sát .
Th.S. Lê Thị Minh Vượng [34], bằng lý thuyết và thực nghiệm đã
nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi chuyển động trên
đường lâm nghiệp. Tuy nhiên cơng trình này mới chỉ đưa ra mơ hình dao
động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe, chưa kể đến dao động của nước

trong thùng chứa trong trường hợp di chuyển trên đường lâm nghiệp. Tác giả
chưa đề cập tới mơ hình dao động của xe khi đang thực hiện nhiệm vụ chữa
cháy.
Th.S Nguyễn Văn Huệ [18], đã nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êm
dịu chuyển động của máy kéo MTZ – 82 khi kéo rơ moóc chở gỗ.
Th.S Dương Đình Phú [28] nghiên cứu cải tiế n bộ phâ ̣n treo của xe
UAZ để nâng cao đô ̣ êm diụ chuyể n đô ̣ng trên đường lâm nghiệp.
Các cơng trình nghiên cứu trên đã góp phần đóng góp rất tích cực cho
các hoạt động sản xuất nông nghiệp ở nước ta. Đồng thời làm cơ sở cho việc
xây dựng các mơ hình nghiên cứu các lĩnh vực cơ khí khác.
Bên cạnh những cơng trình nghiên cứu nhằm sử dụng các loại ôtô, máy
kéo hoặc liên hợp máy phục vụ cho sản xuất ở trong nước, các nhà khoa học


13
nước ta đã có nhiều cơng trình nghiên cứu để cải tiến các bộ phận hoặc các hệ
thống của máy kéo được nhập từ nước ngoài vào Việt nam.
Đối với sản xuất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra
trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện vận xuất gỗ chủ yếu là
máy kéo chuyên dùng hoặc máy kéo nơng nghiệp có lắp đặt các thiết bị
chuyên dùng. các phương tiện vận chuyển gỗ trước kia là các loại xe công
nông, xe Reo, xe Vonvol, xe IFA... Hiện nay các loại xe này đã bị cấm hoặc
hết hạn sử dụng, sử dụng không kinh tế. Thay vào đó để vận chuyển gỗ rừng
trồng người ta thường sử dụng các loại xe tải trung bình, xe tải lớn như
HYUNDAI, THACO, HINO… đặc biệt là các loại xe tải cỡ trung bình được
nhập khẩu từ Hàn quốc và các hãng liên doanh nước ngồi và được đóng mới
tại Việt Nam như Hyundai, Thaco, Trường Hải, Đông Phong, Cửu Long…
phần nào đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong việc vận chuyển hàng hố
nói chung và vận chuyển gỗ nói riêng.
Nhìn chung các cơng trình nghiên cứu về êm dịu chuyển động của ôtô,

máy kéo trong vận xuất và vận chuyển gỗ 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 ôtô, máy kéo.
1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ôt ô, máy kéo.
1.3.1. Các bộ phận của hệ thống treo trên ôtô, máy kéo.
Chúng ta đã biết cộng dụng của hệ thống treo là tạo điều kiện cho bánh
xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung
xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp
nhận được những chuyển động khơng muốn có khác của bánh xe như lắc
ngang, lắc dọc và truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng
đứng, lực dọc và lực bên. Do đó cần có độ cứng thích hợp để xe chuyển động
êm dịu và có khả năng dập tắt nhanh dao động đặc biệt là những dao động có


14
biên độ lớn. Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ cũng là kết quả
dung hoà giữa hai lựa chọn. Độ an toàn và độ êm dịu của ôtô, máy kéo.
Cấu tạo chung của hệ thống treo thường dùng trên ơtơ, máy kéo có các
bơ phận sau:
* Bộ phận đàn hồi: Trong hệ thống treo, bộ phận đàn hồi thường dùng lị xo
xoắn, bó nhíp, túi khí nén, đệm cao su.
Lị xo có các đặc điểm chính sau: Ưu điểm: Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi
được bố trí lồng vào giảm chấn. Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lị
xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nên
tiết kiệm khơng gian và cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc
độ.
Nhược điểm: Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo khơng có nội ma sát như
nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh dao
động.
Lị xo dùng cho các loại xe ơtơ du lịch, xe tải nhỏ, xe khách có các loại

lị xo như lị xo trụ, lị xo cơn, (hình 1.3).

Hình 1.3: Lị xo trụ dùng trong hệ thống treo
Loại nhíp: Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn
giản rẻ tiền, dễ chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khối lượng
lớn, thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc
độ và sự ổn định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một