Luận văn thạc sĩ nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo shibaura 3000a khi vận chuyển gỗ rừng trồng

...

Bộ giáo dục và đào tạo

Trờng đại học nông nghiệp i

Nguyễn Tài cờng

Nghiên cứu động lực học quá trình phanh
liên hợp máy kéo SHIBAURA
3000A khi vận
chuyển gỗ rừng trồng

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị
cơ giới hóa nông lâm nghiệp
M số: 60.52.14

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS nông văn vìn

Hà Nội, 2007


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan, những số liệu và kết quả nghiên cứu
trong luận văn này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để
bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực
hiện luận văn này đ đợc cám ơn và các thông tin trích dẫn
trong luận văn đều đ đợc chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả

Nguyễn Tài Cờng

i


Lời cảm ơn
Trong quá trình thực hiện đề tài này, tôi đ nhận đợc sự
hớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy, cô giáo
trong Khoa Cơ Điện và các thầy cô trong trờng. Nhân dịp này,
cho phép tôi đợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến:
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Nông Văn
Vìn đ trực tiếp hớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi thực hiện đề
tài này.
Tôi xin chân thành cảm cam ơn tập thể cán bộ, giáo viên
bộ môn Động Lực - Khoa Cơ Điện và toàn thể các thầy cô giáo
trong Khoa Cơ Điện - Trờng Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy cô
giáo đ trực tiếp giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại trờng
và các thầy cô giáo Khoa Sau Đại Học - Trờng Đại học nông
nghiệp I- Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các thầy cô
Khoa Cơ điện - Trờng Trung cấp Cơ Điện và Xây dựng Bắc
Ninh đ tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Tác giả

Nguyễn Tài Cờng

ii

Danh mục các bảng
Số bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 1.1

Trang bị động lực cho sản xuất lâm nghiệp (1998). 9

Bảng 2.1

Các thông số kỹ thuật của máy kéo Shibaura- 3000A . 23

Bảng 2.2

Các thông số kỹ thuật rơ mooc RMH3000 . .. 25

Bảng 4-1

ảnh hởng của tốc độ tăng lực phanh đến chất lợng phanh45

Bảng 4-2

ảnh hởng của hệ số liên kết ( ) đến chất lợng phanh..46

Bảng 4-3 ảnh hởng của thời điểm tác động vào phanh máy kéo và

rơ moóc đến chất lợng phanh...55
Bảng 4-4 ảnh hởng của độ dốc mặt đờng đến chất lợng phanh..58
Bảng 4-5

ảnh hởng của vận tốc bắt đầu phanh đến chất lợng phanh61

Bảng 4-6

ảnh hởng của tải trọng chuyên chở đến chất lợng phanh.65

Bảng 4-7

ảnh hởng của toạ độ trọng tâm tải trọng..69

iii


Danh mục các bảng
Số hình

Tên hình

Trang

Hình 3-1 Các lực tác dụng lên liên hợp máy khi phanh...29
Hình 3-2 Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy khi phanh.............................34
Hình 4-1 ảnh hởng của tốc độ tăng lực phanh khi k1=2.42
Hình 4-2 ảnh hởng của tốc độ tăng lực phanh khi k1 =343
Hình 4-3 ảnh hởng của tốc độ tăng lực phanh khi k1=4.44
Hình 4-4 ảnh hởng của hệ số liên kết =1...47

Hình 4-5 ảnh hởng của hệ số liên kết =1.8....48
Hình 4-6 ảnh hởng của hệ số liên kết =2.5..49
Hình 4-7 ảnh hởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0.2, tc2=051
Hình 4-8 ảnh hởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0, tc2=0..52
Hình 4-9 ảnh hởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0, tc2=0.2..53
Hình 4-10 ảnh hởng của thời điểm tác động vào phanh tc1=0, tc2=0.4.54
Hình 4-11 ảnh hởng của độ dốc = 100.. 57
Hình 4-12 ảnh hởng của độ dốc = 150.....................................................58
Hình 4-13 ảnh hởng của độ dốc = 200...59
Hình 4-14 ảnh hởng của độ dốc = 280...60
Hình 4-15 ảnh hởng của vận tốc V0 =8km/h..62
Hình 4-16 ảnh hởng của vận tốc V0 =12km/h..63
Hình 4-17 ảnh hởng của vận tốc V0 =16km/h .....64
Hình 4-18 ảnh hởng của tải trọng chuyển chë Qg =1000kg………..……....66

iv


Số hình

Tên hình

Trang

Hình 4-19 ảnh hởng của tải trọng chuyển chở Qg =2000kg..67
Hình 4-20 ảnh hởng của tải trọng chuyển chở Qg =3000kg......68
Hình 4-21 ảnh hởng của toạ độ trọng tâm tải trọng b=0.2...70
Hình 4-22 ảnh hởng của toạ độ trọng tâm tải trọng b=0...71
Hình 4-23 ảnh hởng của toạ độ trọng tâm tải trọng b= - 0.2...72

v


Mục lục
Lời cam đoan.i
Lời cám ơnii
Mục lụciii
Danh mục các bảng. vi
Danh mục các hình.. .. vii
Lời nói đầu . 1
Chơng 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu
1.1

Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở nớc ta và trên thế

giới ... 4
1.1.1. Tình hình cơ giới hoá cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp trên
thế giới .. ..4
1.1.2. Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam ... 8
1.2. tình hình vận chuyển và vận xuất gỗ ở việt nam và trên thế giới .10
1.2.1. Điều kiện địa hình để vận chuyển và vận xuất lâm nghiệp.....10
1.2.2.Tình hình thức vận chuyển và vận xuất các sản phẩm lâm
nghiệp ...13
1.2.3. Các dạng liên hợp máy vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp 15
1.3. Nhiệm vụ đặt ra đối với luận văn .19
Chơng 2 Phơng pháp và đối tợng nghiên cứu của đề tài
2.1. Phơng pháp nghiên cứu ..21
2.2. Đối tợng nghiên cứu ..21
2.2.1 Các thông số cơ bản của máy kéo SHIBAURA3000A .....23
2.2.2 các thông số cơ bản của rơ mooc Rmh3000 ....24

vi


2.3. Mô hình tính toán đợc sử dụng trong đề tài ...25
Chơng 3 Xây dựng mô hình toán nghiên cứu động lực
học quá trình phanh của liên hợp máy kéo khi vận
chuyển bằng rơ mooc
3.1. Các giả thiết .27
3.2. Các lực tác dụng lên liên hợp máy trong quá trình phanh29
3.3. Phơng trình vi phân chuyển động của liên hợp máy khi phanh ............33
3.3.1. Phơng trình vi phân chuyển động của liên hợp máy . 34
3.3.2.Thuật giải phơng trình vi phân bậc 2 theo phơng pháp RungeKutta 38...37
Chơng 4 Khảo sát một số yếu tố ảnh hởng đến các chỉ
tiêu đánh giá quá trình phanh liên hợp máy kéo
SHIBAURA3000A khi vận chuyển.
4.1. Mục đích khảo sát. ..39
4.2. Các phơng án khảo sát . .40
4.2.1 Khảo sát ảnh hởng tốc độ tăng lực phanh trên các cầu đến
chất lợng phanh........................................................................................ ....41
4.2.2 Khảo sát ảnh hởng hệ số liên kết ( ) giữa tốc độ tăng lực
phanh moóc và tốc độ tăng lực phanh máy kéo đến chất lợng phanh..........45
4.2.3 Khảo sát ảnh hởng thời điểm tác động phanh trên các cầu đến
chất lợng phanh..........................................................................................................50
4.2.4 Khảo sát ảnh hởng độ dốc đến chất lợng phanh......................56
4.2.5 Khảo sát ảnh hởng vận tốc ban đầu đến chất lợng phanh........61
4.2.6 Khảo sát ảnh hởng tải trọng chuyên chở đến chất lợng phanh.65

vii

4.2.7 Khảo sát ảnh hởng tọa độ trọng tâm rơ moóc đến chất lợng
phanh...............................................................................................................69
Kết luận và đề nghị
1. Kết luận ..74
2. Đề nghị ..75
Tài liệu tham khảo .76
Phụ Lục ...77

viii


lời nói đầu
Hiện nay Việt Nam là một quốc gia đang phát triển với 3/4 và gần 80%
dân số ở nông thôn và miền núi. Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại
hoá đất nớc theo định hớng x hội chủ nghĩa, đi đôi với việc phát triển kinh
tế nhiều thành phần, mở rộng các khu công nghiệp, xây dựng cơ sở hạ tầng
Đảng và nhà nớc cũng rất chú trọng đến việc phát triển kinh tế ở các khu
vùng núi, các khu vùng sâu vùng xa với mục đích rút ngắn khoảng cách giàu
nghèo giữa các vùng trong cả nớc.
Tuy nhiên, ở khu vực miền núi sản xuất nông lâm nghiệp là chủ yếu
nhng nó vẫn giữ vị trí quan trọng trong nên kinh tế quốc dân. Nhờ áp dụng
tiến bộ khoa học vào trong sản xuất nông nghiệp, điều kiện tự nhiên và sức lao
động dồi dào nên đ thu đợc những kết quả vợt bậc.
Sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất lâm nghiệp nói riêng là
một quá trình sản xuất đặc thù, nó mang tính độc lập cao, điều kiện sản xuất
phức tạp, tiêu tốn nhiều sức lao động. Để nâng cao năng suất, giảm nhẹ sức
lao động cho các khâu sản xuất trong sản xuất lâm nghiệp cần thiết phải áp
dụng cơ giới hoá tổng hợp và sử dụng các phơng tiện hữu ích, áp dụng các hệ
thống máy móc phù hợp với từng vùng sản xuất, từng mục đích công việc.

Một trong những công việc trong sản xuất lâm nghiệp là khâu vận chuyển, nó
là một trong những khâu công việc quan trọng trong quá trình sản xuất. Hoạt
động vận chuyển nông lâm nghiệp thờng đợc thực hiện trong điều kiện địa
hình, đờng sá rất khó khăn, nhất là vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp.
Các tuyến đờng giao thông đ đợc xây dựng rộng khắp trong cả nớc
nên việc vận chuyển lâm sản đến nơi tiêu thụ bằng ôtô là tơng đối thuận lợi.
Tuy nhiên, công đoạn khó khăn nhất là việc vận chuyển gỗ từ nơi khai thác
đến các các điểm tập kết hoặc các kho b i gần trục đờng giao thông. Các
con đờng từ nơi khai thác đến các điểm tập trung này thờng là các con
Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………1


đờng mòn rất hẹp, hoặc là các con đờng tự tạo khi khai thác. Chúng có nền
đất yếu, bề mặt gå ghỊ, hiĨm trë, nhiỊu dèc, nhiỊu khóc cua gÊp... Hơn nữa,
do điều kiện khí hậu nhiệt đới ở nớc ta, ma nhiều làm cho các con đờng
này bị trơn trợt, lầy lội. Đây là các nguyên nhân làm cho việc vận chuyển
gặp rất nhiều khó khăn, không phù hợp để sử dụng các loại ôtô và các phơng
tiện có tải trọng, bề rộng thân xe lớn và khả năng bám không tốt... Từ những
điều kiện thực tế trong vận chuyển lâm nghiệp, ngời ta thờng sử dụng các
loại máy kéo kết hợp với rơ moóc cho công đoạn vận chuyển này.
Trong thực tế, quá trình vận chuyển thờng gặp các trờng hợp xuất
hiện dốc cục bộ hoặc trợt cục bộ trên đờng dốc làm vận tốc của máy kéo và
vận tốc của rơ moóc không bằng nhau gây khó khăn cho việc điều khiển đồng
thời cũng làm cho liên hợp máy không an toàn trong quá trình vận chuyển. Để
đảm bảo an toàn cho ngời và phơng tiện trong quá trình vận chuyển thì trên
rơ moóc của một số máy kéo lớn nó đợc thiết kế thêm phanh dồn moóc. Tuy
nhiên, do điều kiện đờng sá cũng nh việc sản xuất lâm nghiệp ở nớc ta
cha phù hợp sử dụng những loại máy kéo đó.
Để thực hiện khâu vận chuyển gỗ rừng trồng, Đề tài KC0726 đ thiết
kế, chế tạo một rơ moóc chuyên dùng Rơ moóc3000 liên hợp với máy kéo

SHIBAURA3000A. Đây là loại rơ moóc một trục chủ động, đợc dẫn động
hệ thống truyền động thủy lực từ trục thu công suất của máy kéo. Các kết quả
nghiên cứu ban đầu đ khẳng định tính u việt của loại liên hợp máy này khi
vận chuyển trên các đờng dốc lâm nghiệp và có triển vọng áp dụng vào thực
tế sản xuất.
Tuy nhiên, để có thể đa loại liên hợp máy này vào thực tiễn sản xuất
cần thiết phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện kết cấu, công nghệ chế tạo, đặc
biệt cần quan tâm đến các chỉ tiêu an toàn chuyển động cho liên hợp máy.
Với những lý do trên, tôi lựa chọn đề tài luận văn:

Trng ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………2


Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo
SHIBAURA3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng
Đề tài đợc hoàn thành với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hớng dẫn:
PGS.TS. Nông Văn Vìn cùng các thầy cô trong Bộ môn Động lực Khoa Cơ
Điện Trờng Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc tới các thầy cô và các bạn đồng nghiệp đ nhiệt tình giúp đỡ tôi
trong quá trình làm luận văn.
Tuy nhiên, với khối lợng công việc tơng đối lớn, thời gian có hạn,
nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Mong hội đồng chấm luân văn
cao học nhà nớc và các độc giả góp ý và lợng thứ.
Tôi xin chân thành cám ơn!
Bắc Ninh, ngày 18 tháng 12 năm 2007
Tác gi¶

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………3

Chơng 1
Tổng quan vấn đề nghiên cứu
1.1. Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở nớc
ta và trên thế giới

1.1.1. Tình hình cơ giới hoá cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp trên
thế giới
Để giảm bớt việc lao động bằng chân tay của con ngời, cùng với sự
phát triển nh vũ b o của tất cả các ngành khoa học kỹ thuật nh: Tin học, cơ
khí, y học, giao thông, sinh học... thì trong sản xuất lâm nghiệp các nhà khoa
học đ nghiên cứu và áp dụng những thành tựu khoa học vào đó. Trong sản
xuất lâm nghiệp, một trong những khâu đòi hỏi việc lao động chân tay nhiều
nhất đó là khâu khai thác, vận chuyển và chế biến lâm sản. Nhờ áp dụng khoa
học kỹ thuật vào trong sản xuất lâm nghiệp các khâu này phần lớn đ đợc cơ
giới hoá bằng máy móc. Cơ giới hoá là sự thay thế sức lao động của con ngời
bằng máy móc để thực hiện nhanh chóng, với năng suất hiệu quả cao những
công việc nặng nhọc.
Vai trò của cơ giới hoá
Sản xuất ra của cải vật chất là thành quả của x hội loài ngời trong quá
trình lao động. Con ngời sử dụng công cụ lao động tác động vào tự nhiên để
tạo ra của cải vật chất phục vụ cho đời sống con ngời. Trình độ phát triển
công cụ sản xuất là thớc đo mức độ phát triển sản xuất. Công cụ lao động có
tính chất quyết định nhất trong quá trình sản xuất của cải vật chất.
Công cụ sản xuất luôn luôn đợc cải tiến từ công cụ thô sơ lên công cụ
cơ khí hoá rồi tự động hoá. Cách mạng về công cụ sản xuất gắn liền với cách
mạng về khoa học kỹ thuËt.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………4


Nhiều hệ thống máy móc tự động đ thay thế con ngời trong việc điều

khiển các quá trình sản xuất phức tạp tinh vi với năng suất cao và chất lợng
tốt. Tự động hoá các quá trình sản xuất đ thay đổi hẳn tính chất lao động, cải
thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là ở những khâu nặng nhọc, độc
hại nguy hiểm tạo điều kiện giảm thời gian lao động, khắc phục dần sự khác
nhau giữa lao động chân tay và lao động trí óc. Gần đây đ xuất hiện nhiều
loại máy có thể đảm nhiệm một chức năng bộ óc con ngời.
Những năm trớc việc khai thác, vận chuyển, vận xuất và chế biến gỗ
rừng trồng còn tồn tại nhiều khó khăn, điều kiện lao động còn quá năng nhọc,
nguy hiểm, chi phí lao động cao, năng suất lao động còn thấp. Việc khai thác,
vân chuyển, vận xuất và chế biến hầu nh hoàn toàn đợc thùc hiƯn b»ng ch©n
tay, trong kh©u vËn chun con ng−êi ® biÕt sư dơng søc kÐo cđa nh÷ng con
gia sóc. Tuy nhiên, với những sản phẩm lâm nghiệp có kích thớc lớn lại rất
nặng nề, đồng thời đờng sá đi lại khó khăn, nhiều đèo dốc thì năng suất và
hiệu quả lao động là rất thất. Vào những năm đầu thế kỷ 19 nhờ việc áp dụng
máy móc vào việc khai thác, vân chuyển và chế biến các sản phẩm lâm nghiệp
nh: máy ca tay, máy cẩu, tời, các loại liên hợp máy kéo, ô tô... thì năng suất
và hiệu quả lao động đợc tăng lên gấp bội. Vì vậy việc áp dụng cơ giới hoá
trong các khâu khai thác, vận chuyển, vận xuất và chế biến gỗ rừng trồng rất
cần thiết.
Máy móc cơ khí hoá trên thế giới đợc phát triển khá sớm. Từ những
năm cuối thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19, các nớc có nền khoa học phát triển ở Châu
Âu và Châu Mỹ đ phát triển các loại máy móc - công cụ kiểu mới, nửa cơ khí
và tiến lên cơ khí [1].
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, con ngời đ ngày càng
thay thế nhiều máy móc vào trong sản xuất và cuộc sống hàng ngày giúp làm
giảm sức lao động của con ng−êi. M¸y mãc sÏ thùc hiƯn nhanh chãng, chÝnh
x¸c với năng suất và hiệu quả cao những công việc nỈng nhäc.
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………5

Các loại máy đợc sử dụng thông thờng gồm hai phần: Phần động lực
và phần các thiết bị chấp hành hay còn gọi là máy công tác.
Trong lịch sử phát triển của ngành chế tạo máy, những chiếc máy hơi
nớc (động cơ đốt ngoài) đầu tiên đợc chế tạo ra đ giúp con ngời trong
việc cơ giới hoá, chúng thờng đợc sử dụng với những công việc tĩnh tại hoặc
đợc sử dụng với những cỗ máy lớn không yêu cầu cao về giới hạn kích thớc
nh tàu thuỷ, tàu hoả... Tuy nhiên những chiếc máy này có hình dạng và kích
thớc rất kồng kềnh, gây ra khá nhiều bất tiện trong quá trình sử dụng. Do
những nhợc điểm của nó nên hiên nay các động cơ hơi nớc rất ít đợc sử
dụng, nhng máy hơi nớc vẫn là một thành tựu vĩ đại của loài ngời, nó mở
đờng cho kỷ nguyên của máy móc và ngành cơ khí. Để khắc phục những
nhợc điểm của máy hơi nớc, các nhà khoa học đ phát minh ra loại động cơ
đốt trong với kích thớc nhỏ gọn hơn nhiều mà công suất lại lớn hơn nhiều.
Ngày nay, ngoài các loại động cơ đốt trong đợc sử dụng phổ biến còn có loại
động cơ sử dụng điện năng, đó là động cơ điện. Các loại động cơ kết hợp với
các máy công cụ đ thực sự thay thế dần sức lao động của con ngời.
Các máy công tác cũng dần dần đợc phát triển theo nguồn động lực
đó. Các loại máy ca gỗ, máy khoan, máy bào, các loại máy vận chuyển ngày
càng đợc cải thiên để phù hợp với tình hình sản xuất lâm nghiện trong mỗi
thời đại. Đầu tiên là những máy móc rất đơn giản, qua thời gian sử dụng con
ngời đ dần dần khắc phục những nhợc điểm của những loại máy này, biến
nó thành những máy có tính tự động cao trong quá trình sản xuất. Hoặc từ
những máy móc rất kông kềnh, làm việc với độ an toàn không cao... đ đợc
con ngời cải tiến thành những máy rất nhỏ gọn, làm việc với độ an toàn cao
hơn, năng suất cao hơn. Trớc kia, để đóng đợc một bộ bàn ghế ngời ta phải
và rừng chặt cây lấy gỗ, vận chuyển về nhà sau đó gia công và đóng thành sản
phẩm. Tất cả các công đoạn trên đều đợc thực hiện bằng tay và sức lao động
Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………6

của con ngời. Hiện nay để làm đợc một sản phẩm nh vậy thì hầu hết các
công đoạn trên đều đợc thực hiện bằng máy móc. Từ việc chặt gỗ, vận
chuyển đến gia công chế biến thành sản phẩm đ đợc các máy móc nh: máy
ca, liên hợp máy vận chuyển(máy kéo hoặc các loại ô tô), máy xẻ, máy đánh
bóng... thực hiện. Nhờ có các loại máy móc này mà năng suất cũng nh chất
lợng của thành phẩm đợc nâng cao mà giá thành lại thấp.
Qua thực tiễn lao động và sản xuất ra của cải vật chất, ngời ta đ chế
tạo ra các máy công cụ nhằm thực hiện một hoặc một số công việc nào đó
trong quá trình sản xuất. Với sự phát triển của khoa học công nghệ thì gần nh
trong tất cả các lĩnh vực đều có các loại máy móc có thể thay thế cho con
ngời. Từ những công việc phổ thông nh công việc chân tay nặng nhọc đến
các công việc đòi hỏi sự khéo léo và trí thông mình của con ngời.
Cùng chung với sự phát triển của các ngành khoa học khác thì sự ra đời
của các loại máy móc là các cơ cấu hoặc các hệ thống truyền động đơn giản
nh: bộ truyền động đai, bộ truyền động xích, bộ truyền động bánh răng, bộ
truyền động trục vít - bánh, truyền động trụ, cơ cấu biến đổi chuyển động tay
quay con trợt... Nó đ đáp ứng đợc phần lớn nhu cầu truyền động trong cơ
khí. Trong vận chuyển, lúc đầu là sức ngời sau đó là các loại gia súc và đến
bây giờ là các loại máy vận chuyển, trong đó có máy kéo. Đối với máy kéo
nói chung, máy kéo lớn nói riêng đ đợc nhiều nhà khoa học nghiên cứu và
đợc công bố. Các công trình nghiên cứu này thờng là xây dựng cơ sở lý
thuyết động lực học hoặc dạng mô hình toán. Các công trình này mang đến
thành tựu to lớn cho lĩnh vực ôtô - máy kéo làm cơ sở cho các cán bộ chuyên
môn triển khai áp dụng. Tuy nhiên đối với các loại máy kéo nhỏ thì lại ít đợc
nghiên cứu, đặc biệt là các công trình nghiên cứu mang đặc thù lâm nghiệp thì
càng hạn chế. Còn đối với khâu chế biến các công đoạn nh: ca, xẻ, đục,
bào, đánh bóng... hầu hết đ đợc thực hiện bằng máy móc. Nh vậy cïng víi

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………7

sự phát triển của các ngành khoa học thì trong sản xuất lâm nghiệp hầu nh
các công đoạn nặng nhọc đ đợc các nhà khoa học giúp đỡ bằng cách cơ giới
hoá hay là đa máy móc vào trong quá trình sản xuất.
1.1.2. Tình hình cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam
Việt Nam là nớc sản xuất nông lâm nghiệp là chủ yếu. Vào cuối thế kỷ
18 đầu thế kỷ 19 việc cơ giới hoá các khâu sản xuất trong nông lâm nghiệp
trên thế giới đ và đang phát triển mạnh mẽ thì đất nớc ta vẫn chìm trong
chiến tranh. Sau khi cách mạng tháng 8 thành công thì máy móc phục vụ sản
xuất nông lâm nghiệp mới đợc du nhập vào nớc ta, nhng chủ yếu đợc tập
trung ở miền Bắc vì miền Nam còn bị chia cắt và chủ yếu là máy nông nghiệp.
Sau năm 1975 khi đất nớc hoàn toàn thống nhất, cơ khí hoá nông lâm nghiệp
đợc đẩy mạnh trên toàn quốc nhng đến giữa và cuối những năm 80, cơ khí
hoá nông lâm nghiệp có phần bị giảm sút do điều kiện sản xuất và trình độ
khoa học kỹ thuật của ta còn hạn chế [1].
Hầu hết máy móc du nhập vào nớc ta chủ yếu là máy phục vụ trong
nông nghiệp còn trong lâm nghiệp thì hầu nh là không có. Bởi vì đất nớc
đang bị chia cắt thành hai miền. Miền Bắc đợc chú trọng phát triển nông
nghiệp nhằm phát triển kinh tế và cung cấp lơng thực cho chiến trờng miền
Nam. Trong giai đoạn này sản xuất lâm nghiệp ít đợc quan tâm mà chủ yếu
là chúng ta khai thác rừng phục vụ cho các nhu cầu của đất nớc nên giai đoạn
này máy móc cơ giới hoá chủ yếu tập trung cho các hoạt động của sản xuất
nông nghiệp.
Sau khi thực hiện khoán 10 (1988) của Đảng, hộ nông dân tự chủ sản
xuất, đất lâm nghiệp đợc giao khoán cho từng hộ để sử dụng lâu dài. Đây là
giai đoạn nền kinh tế nớc ta bắt đầu khởi sắc và đ có những bớc phát triển
vợt bậc. Sản xuất lâm nghiệp đợc đa dạng hoá, và cũng đ bắt đầu chú trọng
phát triển kinh tế nông lâm kÕt hỵp.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………8

Trong giai đoạn này, cùng với sản xuất sản xuất lâm nghiệp đợc phát
triển mạnh mẽ và cũng đ đợc cơ giới hoá một số khâu nh chặt hạ, vận
chuyển chế biến... So với các nớc tiên tiến trên thế giới thì các loại máy móc
phục vụ sản xuất không những nông nghiệp mà còn cả lâm nghiệp còn rất đơn
giản, năng suất không cao... đặc biệt là trong lâm nghiệp. Nhng nếu nhập các
loại máy móc của nớc ngoài để phục vụ trong sản xuất lâm nghiệp thì giá
thành lại quá cao... hoặc không phù hợp với địa hình rừng núi hay việc làm ăn
nhỏ lẻ, manh mún của nớc ta.
Đất lâm nghiệp nớc ta với tổng diện tích khoảng 11,575 triệu ha, trong
đó rừng tự nhiên: 90,8% và rừng trồng là 9,2%. Ngoài diện tích của các lâm
trờng quốc doanh, một lợng không nhỏ đất rừng do các hộ gia đình quản lý.
Các hộ gia đình sản xuất lâm nghiệp thờng ít sử dụng máy móc do điều kiện
kinh tế mà chủ yếu là các lâm trờng quốc doanh [1].
Đến năm 1998 các lâm trờng đ trang bị máy động lực cơ khí các loại:
ôtô, máy kéo và các loại máy lâm nghiệp phục vụ sản xuất giống cây con,
trồng rừng, khai thác và vận chuyển lâm sản.
Bảng 1.1. Trang bị động lực cho sản xuất lâm nghiệp (1998)

Loại máy

Đ.vị

sản xuất

Trồng

Khai thác vận

giống

rừng

chuyển

Ô tô - Máy kéo

chiếc

600

800

Máy bơm nớc

-

1000

600

Máy phun thuốc

-

2.000

3.400

Tổng công suất

sức ngựa

43.600

67.120

612.000

%

60 - 70

4-5

60 - 70

Tỷ lệ cơ giới hoá

4.700

Trng i hc Nụng nghip H Ni – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………9


Ta thấy rằng, riêng với sản xuất lâm nghiệp thì khai thác, vận chuyển và
chế biến là khâu nặng nhọc và chiếm nhiều nguyên công nhất nhng cũng đ
có tới 60 - 70 % công việc là do máy móc đảm nhận. Phần lớn số máy kéo và
ôtô và các máy chế biến gỗ trong sản xuất lâm nghiệp là phục vụ cho công
đoạn khai thác, vận chuyển và chế biến.

1.2. tình hình vận chuyển và vận xuất gỗ ở việt nam và trên
thế giới

1.2.1. Điều kiện địa hình để vận chuyển và vận xuất lâm nghiệp
Cây lấy gỗ và các cây có sản phẩm chủ yếu là thân nh: tre, nứa, vầu...
gọi chung là sản phẩm lâm nghiệp, hầu hết đợc trồng ở trong rừng hoặc sinh
trởng và phát triển trong các khu rừng nguyên sinh hay tái sinh, khi đến tuổi
khai thác chúng đợc chặt hạ và đợc vận chuyển đến nơi tiêu thụ hay các b i
tập kết gần đờng giao thông. Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển có
thể đợc chia làm hai công đoạn: Vận chuyển từ nơi khai thác đến các b i tập
kết hoặc các kho chứa và vận chuyển từ các kho chứa đến nơi tiêu thụ.
Việc vận chuyển từ các kho b i đến nơi tiêu thụ không gặp nhiều khó
khăn vì các tuyến đờng dùng cho ôtô, máy kéo vận chuyển gỗ và các lâm sản
khác nằm rải rác trên các khu vực khai thác rộng lớn hoặc các con đờng quốc
lộ hay tỉnh lộ. Với hình thức vận chuyển lâm sản tới nơi bằng đờng bộ có u
thế hơn vận chuyển bằng đờng sắt và đờng thủy. Những năm gần đây, vận
chuyển bằng ôtô - máy kéo chiếm vai trò quan trọng trong nền kinh tế nói
chung và ngành lâm nghiệp nói riêng.
Trong tơng lai, vận chuyển gỗ bằng đờng bộ vẫn phát triển mạnh mẽ.
Để đáp ứng đợc nhu cầu này, đờng ôtô phải đợc xây dựng thành mạng lới
đờng hoàn chỉnh bao gồm các đờng trục chính, đờng nhánh theo quy định
đợc nhà nớc phê duyệt nhằm tạo điều kiện cho ôtô - máy kéo vận chuyển gỗ
và các lâm sản khác đ khai thác với giá thành hợp lý.

Trng i hc Nụng nghip H Ni – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………10


Trên đờng ôtô lâm nghiệp, chiều vận chuyển từ trong khu vực khai
thác ra ngoài kho b i và nơi tiêu thụ là chiều có hàng còn chiều ngợc lại
thờng không có hàng, vì vậy đờng vận chuyển lâm sản thờng là đờng có

tải một chiều nên hớng có tải cần thiết kế có độ dốc nhỏ hơn để giảm chi phí
xây dựng đờng.
Việc vận chuyển gỗ và các sản phẩm lâm nghiệp từ những nơi khai thác
đến các điểm tập kết hoặc các kho b i gần trục đờng giao thông gặp rất nhiều
khó khăn. Các con đờng từ nơi khai thác đến các điểm tập trung này thờng
là các con đờng mòn rất hẹp, hoặc là các con đờng tự tạo khi khai thác.
Chúng có nền đất yếu, bỊ mỈt gå ghỊ, hiĨm trë, nhiỊu dèc, nhiỊu khóc cua
gấp, có thể có nhiều công trình có tính tạm thời nh đập tràn, cầu, cống, khe
suối cạn đòi hỏi các phơng tiện vận chuyển ôtô máy kéo phải có tính ổn định
và hệ số an toàn cao khi làm việc, có khả năng kéo bám tốt...
Đối với nớc ta, do ®iỊu kiƯn khÝ hËu nhiƯt ®íi ë n−íc ta, ma nhiều
làm cho các con đờng này bị trơn trợt, lầy lội. Đây là các nguyên nhân làm
cho việc vận chuyển gặp rất nhiều khó khăn, không phù hợp để sử các loại ôtô
và các phơng tiện có tải trọng, bề rộng thân xe lớn và khả năng bám không tốt...
Nh vậy, trong sản xuất lâm nghiệp cũng cần tính đến yếu tố khí hậu
thời tiết, loại đờng, cầu cống, kết cấu loại hàng hoá vận chuyển, phơng tiện
bốc dỡ hiện có... Dựa trên khối lợng vận chuyển và các điều kiện khi vận
chuyển mà lựa chọn loại phơng tiện vận chuyển sao cho đạt hiệu quả cao
nhất. Hiệu quả của quá trình vận chuyển trớc hết phụ thuộc loại phơng tiện,
qu ng đờng vận chuyển, tải trọng, vận tốc chuyển động của loại phơng tiện
đó. Ngoài ra còn phụ thuộc vào năng suất của phơng tiện vận chuyển và giá
thành vận chuyển.
Hiện nay trên thi trờng nớc ta có rất nhiều loại phơng tiện vận
chuyển. Các loại phơng tiên này chủ yếu là đợc nhập khẩu hoặc do nớc

Trng ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………11


ngoài thiết kế mà lại chủ yếu để phục vụ cho nông nghiệp, chúng hoạt động
trên đờng bằng là chủ yếu. Khi sử dụng chúng vào hoạt động trong sản xuất

lâm nghiệp thì chúng không phát huy đợc hiệu quả và có nhiều trờng hợp
không làm việc đợc.
Nh vậy, cắn cứ vào điều kiện địa hình cũng nh tình hình thị trờng
các loại phơng tiện vận chuyển mà chúng ta chọn loại phơng tiện vận
chuyển nào sao cho phù hợp và đặt đợc hiệu quả kinh tế cao. Trong sản xuất
lâm nghiệp để giảm sức lao động chân tay cho con ngời thì việc sử dụng các
loại phơng tiện vận chuyển là điều rất cần thiết. Nhng do các loại phơng
tiện vận chuyển trên có công suất, khả năng kéo bám, tính linh hoạt bị hạn chế
nên hiện nay các loại phơng tiện vận chuyển có nguồn động lực là các loại
máy kéo chuyên dùng với rơ moóc kéo theo đợc sử dụng phổ biến. Thông
thờng, lực kéo chủ động là lực kéo bám của máy kéo nhng với điều kiện
làm việc rất khó khăn nh vậy, liên hợp máy khi di chuyển vào qu ng đờng
có nền đờng yếu làm ảnh hởng đến khả năng bám của máy kéo hoặc liên
hợp máy gặp trở ngại cục bộ là các mô đất hay các dốc nhỏ làm cho liên hợp
máy bị quá tải. Để tăng trong lợng bám trọng lợng bám cho liên hợp máy,
ngời ta đ thiết kế thêm cầu moóc chủ động để trợ giúp cho liên hợp máy. Do
rơ moóc và máy kéo đợc liên kết với nhau tại moóc nên trong quá trình làm
việc chúng có sự chuyển động tơng đối với nhau khá lớn đặc biệt khi vào
đoạn đờng gập ghềnh hoặc khi quay vòng. Đồng thời trong quá trình vận
chuyển các sản phẩm lâm nghiệp trong điều kiện địa hình nh vậy thì một vấn
đề nữa đợc đặt ra đó là sự an toàn cho các phơng tiện vận chuyển. Mặc
khác, các loại phơng tiện này đợc nhập khẩu hoặc do nớc ngoài thiết kế
mà lại chủ yếu để phục vụ cho nông nghiệp, khi đa vào sử dụng trong sản
xuất lâm nghiệp thì chúng cần phải đợc nghiên cứu và thiết kế thêm nữa sao
cho phù hợp với sản xuất lâm nghiệp.

Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………12


Ngoài ra, do hệ thống sông ngòi dày đặc, lợi dụng năng lợng của

dòng chảy, các sản phẩm lâm nghiệp thờng đợc đóng bè và thả theo dòng
nớc đến các điểm tiêu thụ hoặc các nơi tập kết.
1.2.2. Hình thức vận chuyển và vận xuất các sản phẩm lâm nghiệp.
Để có đợc các sản phẩm từ gỗ ngời ta phải vào rừng khai thái gỗ sau
đó thu gom lại, vận chuyển về và chế biến thành sản phẩm. Khai thác gỗ là
một công đoạn trong quá trình sản xuất lâm nghiệp. Chúng ta sử dụng các
công cụ thủ công hoặc máy móc để chặt hạ. Đất rừng thờng là các vùng đất
đồi núi, địa hình hiểm trở nên việc khai thác gặp rất nhiều khó khăn, đặc biệt
là các khu rừng tự nhiên. Sau khi gỗ đợc chặt hạ, chúng phải đợc vận xuất
đến các điểm tập kết ở một vị trí thuận lợi để thực hiện tiếp công đoạn vận
chuyển. Trong các khâu của quá trình khai thác, vận chuyển và vận xuất là
một khâu quan trọng, nó ảnh hởng rất lớn đến năng suất, giá thành và chi phí
khai thác. Để thu gom gỗ từ nơi chặt hạ ra các b i tập chung, tuỳ theo điều
kiện của mỗi nớc và mỗi vùng sản xuất khác nhau mà có thể áp dụng các
hình thức vận xuất gỗ khác nhau sau đây [5]:
- Vận xuất bằng thủ công.
- Vận xuất gỗ bằng máng lao.
- Vận suất gỗ bằng tời.
- Vận xuất gỗ bằng đờng cáp trên không.
- Vận xuất gỗ bằng máy kéo.
- Vận xuất gỗ bằng khinh khí cầu hoặc máy bay trực thăng.
Các nớc công nghiệp phát triển thờng áp dụng công nghệ và thiết bị
tiên tiến để cơ giới hoá khâu chặt hạ, vận xuất, bốc dỡ và vận chuyển gỗ ở
những vùng khai thác gỗ tập trung và có sản lợng cao. Các nớc đang phát
triển thờng áp dụng công nghệ cổ điển hoặc công nghệ trung bình để khai

Trng i hc Nụng nghip H Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………13


thác gỗ. Tùy theo điều kiện của mỗi nớc, mỗi vùng khai thác mà có thể áp

dụng những hình thức thủ công với hình thức cơ giới, giữa công nghệ khai
thác trung bình với công nghệ khai thác tiên tiến.
Đối với những nớc có nền công nghiệp phát triển thì ngời ta dùng
những phơng thức vận chuyển và vận xuất hiện đại hơn hay dùng các loại
máy móc có nhiều tính năng hơn, năng suất cao hơn Nhng phơng thức
vận chuyển và vận xuất gỗ rừng trồng chủ yếu vẫn là các loại liên hợp máy
kéo chuyên dùng, các loại ô tôCác loại liên hợp máy kéo này có khả năng
bám rất tốt. Tuy nhiên, chúng có cấu tạo phức tạp, giá thành cao, vốn đầu t
lớn, phụ tùng thay thế khó khăn và giá thành khá cao. Chúng chỉ phù hợp với
những cơ sở lâm nghiệp quy mô lớn và thích ứng với các khu khai thác gỗ và
lâm sản tập trung có khối lợng lớn, cự ly vận chuyển không dài, Ngoài việc
vận chuyển chúng còn có các chức năng gom gỗ, xếp gỗ và bốc dỡ gỗ. Một số
nớc đ sản xuất và sử dụng những loại máy này nh : LKT 80 do Tiệp Khắc
sản xuất; VOLVO - Thuỵ Điển, KOMATSU - Nhật Bản....
Đối với nớc ta, lµ mét n−íc cã nỊn kinh tÕ chđ u phụ thuộc và nông
nghiệp, vừa thoát khỏi chiến tranh, nền công nghiệp chế tạo máy cha phát
triển, vốn đầu t còn rất hạn chế nên cha thể chế tạo đợc các loại máy kéo
chuyên dùng, cũng rất hạn chế nhập khẩu đợc các loại máy chuyên dùng có
tính năng kỹ thuật cao, toàn năng vào các khâu công việc phục vụ cơ giới hoá
vận xuất, vận chuyển gỗ vùng đồi núi. Mặt khác, hiện nay do tác động của cơ
chế kinh tế nhiều thành phần, do việc giao đất khoán rừng cho các hộ nông
dân sử dụng lâu dài trên các địa bàn trung du miền núi. Các trang trại sản xuất
nông - lâm nghiệp xuất hiện, kinh tế trang trại và các sản phẩm từ trang trại
cũng đang là thị trờng hấp dẫn cho các dịch vụ cơ khí lâm nghiệp, đặc biệt là
công tác vận chuyển. Nhiều hộ gia đình, các chủ trang trại đ mua máy kéo
với mục đích để tự vận chuyển và thực hiện các dịch vụ trên. Các loại máy kéo
này chủ yếu là các loại máy kéo cỡ nhỏ và trung bình nh m¸y kÐo Kobuta,
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………14

Shibaura do Nhật bản chế tạo, máy kéo Đông Phong - Trung Quốc và máy kéo
Bông Sen - Việt Nam [1]...
Đối với máy kéo nhỏ đợc sử dụng trong nớc hiện nay có u điểm là
dễ dàng di chuyển trên địa hình phức tạp, nhng chúng cũng còn nhiều nhợc
điểm nh tính năng sử dụng và một số kết cấu cha hợp lý hơn nữa khi áp
dụng vào từng điều kiện cụ thể trong lâm nghiệp thì chúng không phát huy
đợc lợi thế của mình, công suất nhỏ cha đáp ứng đợc nhu cầu vận chuyển
khi khai thác với khối lợng sản phẩm lớn.
Trong khi chúng ta cha đủ khả năng để trang bị các máy chuyên dùng
với chi phí ban đầu lớn thì việc nghiên cứu cải tiến để nâng cao tính năng kỹ
thuật của máy kéo thông thờng cho phù hợp với điều kiện sử dụng ở vùng đồi
núi sẽ có ý nghĩa không nhỏ, đặc biệt cho các trang trại, các đội sản xuất lâm
nghiệp và các lâm trờng có vốn đầu t nhỏ đang dùng máy kéo bánh hơi cỡ
nhỏ phổ biến hiện nay.
Ngoài việc sử dụng các loại liên hợp máy kéo để vận chuyển gỗ nói
riêng và vận chuyển lâm sản nói chung thì ở nớc ta các sản phẩm đó còn
đợc vận chuyển bằng đờng thuỷ vì hệ thống sông ngòi phân bố rộng khắp
với mật độ dày đặc tạo thành một mạng lới đờng vận chuyển trong phạm vi
toàn quốc. Các loại sản phẩm nh gỗ và tre nứa có thể đợc vận chuyển bằng
cách đóng bè và cho di chuyển dọc theo các con sông và kênh mơng. Vận
chuyển theo kiểu lợi dụng năng lợng của dòng chảy có giá thành rất rẻ nhng
thời gian vận chuyển lại kéo dài.
1.2.3. Các dạng liên hợp máy vận chuyển sản phẩm lâm nghiệp
Vận chuyển lâm sản nói riêng và vận chuyển hàng hoá nói chung là
những mắt xích quan trong nối liền sản xuất và tiêu dùng trong nội địa và đến
các nớc trên thế giới. Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển có thể
đợc chia làm hai công đoạn: Vận chuyển từ nơi khai thác đến các b i tập kết

Trng ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………15

hoặc các kho chứa và vận chuyển từ các kho chứa đến nơi tiêu thụ. Việc vận
chuyển từ các kho tập kết đến nơi tiêu thụ thờng dùng ô tô để vận chuyển.
Các con đờng này đ đợc thiết kế và xây dựng tơng đối tốt, phù hợp với
việc vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp bằng ô tô. Còn việc vận chuyển các
sản phẩm lâm nghiệp từ nơi khai thác đến các kho tập kết thì tơng đối khó
khăn. Do các con đờng từ nơi khai thác đến các điểm tập trung này thờng
là các con đờng mòn rất hẹp, hoặc là các con đờng tự tạo khi khai thác.
Chúng có nền đất yếu, bề mặt gồ ghề, hiểm trë, nhiỊu dèc, nhiỊu khóc cua
gÊp, cã thĨ cã nhiỊu công trình có tính tạm thời nh đập tràn, cầu, cống, khe
suối cạn đòi hỏi các phơng tiện vận chuyển ôtô máy kéo phải có tính ổn định
và hệ số an toàn cao khi làm việc, có khả năng kéo bám tốt... Do vậy để vận
chuyển các sản phẩm lâm nghiệp từ nơi khai thác đến các kho tập kết ngời ta
thờng dùng các loại liên hợp máy kéo, các máy chuyên dụng... Nhng phổ
biến nhất vẫn là các loại liên hợp máy kéo vì chúng có nhiều u điểm hơn nh:
+ Khả năng di chuyển linh hoạt trên mọi địa hình, đờng sá nhờ kích
thớc nhỏ gọn.
+ Khả năng kéo bám tốt nhờ kết cấu đặc biệt của các bánh chủ động.
+ Việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng trong phạm vi lớn nhờ có hệ thống
truyền lực đợc thiết kế với nhiều cấp truyền khác nhau, dải tốc độ nằm trong
khoảng từ 4 - 33 km/h.
+ Các loại máy kéo có nhiều loại với công suất khác nhau, th−êng n»m
trong kho¶ng tõ 7 - 80 m lùc .
+ Việc điều khiển máy kéo và các bộ phận khác cũng khá dễ dàng.
+ Chăm sóc, bảo dỡng thuận tiện, đơn giản.
Đối với các nớc công nghiệp phát triển , họ đ chế tạo và đa vào sử
dụng các loại máy kéo chuyên dùng cho vận xuất, vận chuyển lâm s¶n nh−:

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật………… ……………………………16