Thiết kế cần treo gỗ lắp sau máy kéo shibaura để vận xuất gỗ rừng trồng

Trong vận xuất gỗ bằng máy kéo, việc đảm bảo điều kiện kéo bám lái và ổn định cho liên hợp máy khi làm việc là rất quan trọng vì nó quyết định đến năng suất vận xuất, tuổi thọ các chi ti

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

- -

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

“THIẾT KẾ CẦN TREO GỖ LẮP SAU MÁY KÉO SHIBAURA

ĐỂ VẬN XUẤT GỖ RỪNG TRỒNG”

Ngành: Cơ giới hóa Lâm nghiệp

Mã số: 103

Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Văn An

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Luận

Khoá học: 2004 – 2008

HÀ TÂY, 2008

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp

đỡ nhiệt tình của các cơ quan, tổ chức và các cá nhân trong và ngoài trường

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Nguyễn Văn An, đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho việc nghiên cứu và hoàn thành khóa luận của tôi

Tôi luôn biết ơn các thầy cô trong khoa Công nghiệp và Phát triển nông thôn, đã giúp tôi nắm vững lý thuyết, kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới bạn Lê Thị Thu Hiền, đã giúp đỡ tôi nhiệt tình trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè luôn quan tâm, khuyến khích, động viên kịp thời, nhờ vậy tôi có thể hoàn thành tốt khóa luận của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Tây, ngày … tháng … năm 2008 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Công Luận

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, việc cơ giới hoá các khâu sản xuất nói chung và cơ giới hoá trong sản xuất lâm nghiệp nói riêng

là công việc hết sức quan trọng và cần thiết

Khai thác rừng là một khâu trong sản xuất lâm nghiệp, là cầu nối giữa tài nguyên rừng và các nghành kinh tế liên quan, bao gồm các khâu công việc nặng nhọc, nguy hiểm, người lao động phải làm việc trong những điều kiện khó khăn phức tạp Chính vì vậy, yêu cầu cấp thiết đặt ra hiện nay là phải đẩy nhanh việc áp dụng cơ giới hoá vào trong khai thác gỗ đặc biệt là trong khâu vận xuất gỗ

Trong vận xuất gỗ bằng máy kéo, việc đảm bảo điều kiện kéo bám lái và

ổn định cho liên hợp máy khi làm việc là rất quan trọng vì nó quyết định đến năng suất vận xuất, tuổi thọ các chi tiết máy, an toàn cho người và liên hợp máy Phương thức vận xuất, cách thức treo gỗ, các thiết bị phụ trợ có ảnh hưởng rất lớn đến tải trọng tác dụng lên máy kéo, điều kiện lái và ổn định của liên hợp máy khi làm việc

Máy kéo với bộ phận treo gỗ theo kiểu lắp cứng khi làm việc dưới tác dụng của độ mấp mô mặt đường, dao động của bó gỗ…dễ xảy ra hiện tượng tải trọng động, va đập mạnh từ phía bó gỗ làm giảm tuổi thọ các chi tiết máy, mất khả năng điều khiển, kém ổn định thậm chí có thể gây mất an toàn, rất nguy hiểm cho người và thiết bị

Để góp phần bước đầu tìm hiểu và tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện liên hợp máy thì việc nghiên cứu lắp nối thêm một số bộ phân như bộ phận đàn hồi,

bộ phận giảm chấn cho cần treo gỗ… là vấn đề cấp bách và cần thiết

Chính vì các lí do trên đây, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “ Thiết kế cần

treo gỗ lắp sau máy kéo Shibaura để vận xuất gỗ rừng trồng”

Mục tiêu của đề tài

Tính toán thiết kế cần treo gỗ lắp sau máy kéo đảm bảo cho liên hợp máy làm việc êm dịu và ổn định, an toàn cho người và thiết bị Từ đó có tác dụng:

- Cải thiện điệu kiện làm việc cho người lái

- Hạn chế va đập, tăng tuổi thọ cho các chi tiết máy

- Tăng ổn định và khả năng làm việc cho liên hợp máy khi vận xuất gỗ

- Tăng năng suất, đẩy mạnh cơ giới hoá trong vận xuất gỗ nói riêng và trong cơ giới hoá lâm nghiệp nói chung

Đề tài gồm nội dung sau

- Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

- Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế

- Chương 3: Tính toán thiết kế kĩ thuật

- Chương 4: Xác định khả năng làm việc của liên hợp máy

- Chương 5: Sơ bộ hạch toán kinh tế

- Chương 6: Kết luận và đề xuất

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tài nguyên rừng của nước ta và nhu cầu khai thác vận xuất gỗ

1.1.1 Tài nguyên rừng của nước ta

Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, đến nay diện tích rừng của nước ta giảm dần, tài nguyên rừng cạn kiệt Nếu như năm 1943,

cả nước có 14 triệu ha rừng với độ che phủ 43%, đến năm 1995 chỉ còn 9,3 triệu ha với độ che phủ 28,2% [1] Theo công bố tại quyết định số 1970/QĐ/BNN-KL-LN ngày 06 tháng 7 năm 2006, tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2005, diện tích rừng toàn quốc là 12,61 triệu ha (độ che phủ rừng 37%) trong đó 10,28 triệu ha rừng tự nhiên và 2,33 triệu ha rừng trồng, được phân theo 3 loại như sau: rừng đặc dụng: 1,93 triệu ha, chiếm 15,2%; rừng phòng hộ: 6,02 triệu ha, chiếm 49,0%; rừng sản xuất: 4,48 triệu ha, chiếm 35,8%

Mặc dù hằng năm diện tích rừng trồng mới không phải nhỏ, song tốc độ tàn phá rừng lại lớn hơn nhiều, làm nhiều khu rừng hoang hoá trơ trọi, trở thành đất trống Rừng nguyên sinh, rừng phòng hộ đầu nguồn cũng bị tàn phá Vì vậy, kéo theo bao hậu quả như một số loài lâm sản và thú quý hiếm có nguy cơ diệt chủng Rừng bị tàn phá như vậy đã ảnh hưởng xấu đến hệ môi trường sinh thái và gây ra lũ lụt nghiêm trọng trong những năm vừa qua, ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống nhân dân Sở dĩ có tình trạng trên là do nhiều nguyên nhân, song có một số nguyên nhân cơ bản

Thứ nhất, hầu hết rừng và đất rừng tuy đã có chủ cụ thể nhưng nông dân chưa có động lực kinh tế để tham gia bảo vệ và phát triển rừng toàn diện và bền vững Tốc độ trồng rừng chậm, năng suất, chất lượng thấp [1]

Thứ hai, tình trạng nghèo đói của đồng bào miền núi, cùng việc du canh

du cư và di dân tự do của đồng bào các tỉnh miền xuôi lên miền núi phía Bắc vào phía Nam và Tây Nguyên [1]

Thứ ba, các đơn vị thuộc Nhà nước đã thực hiện việc khai thác lạm dụng vốn rừng Ngoài ra, còn do cháy rừng, chiến tranh, xây dựng hồ đập, cùng với nạn buôn lậu gỗ cũng là nguyên nhân quan trọng làm cho diện tích rừng bị suy giảm [1]

1.1.2 Nhu cầu khai thác vận xuất gỗ

Hiện nay rừng nước ta đứng trước một thực tế khó khăn đó là nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt Diện tích rừng tự nhiên giảm nhanh do hậu quả của chiến tranh tàn phá, nạn du canh du cư đốt rừng làm nương rẫy, việc khai thác bừa bãi không đúng quy định đã làm cho rừng xuống cấp cả về số lượng lẫn chất lượng

Trong những năm tới, nguồn cung cấp gỗ trong nước chủ yếu dựa vào khai thác cây trồng phân tán, khai thác rừng trồng hiện có và tận thu từ rừng tự nhiên Tuy nhiên, với khả năng hiện tại rừng nước ta chưa đáp ứng đủ nhu cầu cho sản xuất Lượng gỗ cần cho nghành công nghiệp là rất cao như: Gỗ chế biến sợi, giấy, ván dăm, ván nhân tạo, gỗ phục vụ cho nghành khai thác than,

gỗ cho thủ công mỹ nghệ và gỗ phục vụ xây dựng…Nhu cầu gỗ là vô cùng lớn

mà rừng tự nhiên đang bị hạn chế khai thác và thay vào đó là khai thác rừng trồng, rừng nguyên liệu và hướng tới khai thác gỗ rừng trồng là chính Như vậy

đặt ra nhiệm vụ khai thác gỗ rừng trồng cần được chú trọng và phát triển.[2]

1.2 Tình hình sử dụng máy kéo bánh hơi để vận xuất gỗ rừng trồng

1.2.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy kéo bánh hơi để vận xuất gỗ trên thế giới

Năm 1957, Liên Xô đã sử dụng các loại máy kéo bánh hơi vận xuất gỗ như: TT-1; K210; T-210; TDT- 55A…Qua thực tiễn sử dụng đã khẳng định: Máy kéo bánh hơi vận xuất gỗ sẽ cơ động cho năng suất cao và mở ra triển

vọng có thể vận chuyển thẳng gỗ từ nơi chặt hạ ra bãi gỗ hay xuống đường vận chuyển, giảm bớt khâu lao động trung gian trong vận xuất vận chuyển gỗ [3]

Hình 1: Vận xuất gỗ bằng máy kéo xích TDT-55A của Liên Xô

Tháng 8/1963 Hội nghị quốc tế về quy hoạch hóa và các đường vận chuyển Lâm nghiệp tổ chức tại Giơnevơ và năm 1980 ở Ulanbato đã quyết định nhanh chóng thay thế dần máy máy kéo bánh xích bằng máy kéo bánh bơm dùng trong các hoạt động lâm nghiệp Máy kéo bánh bơm có tính cơ động cao,

ít gây tác hại cho đất [4]

Phần Lan dùng máy kéo bánh bơm “Valmet” để vận xuất gỗ, lái bằng cách gập khung [5]

Hình2: Vận xuất gỗ bằng tời lắp sau máy kéo Valmet

Thụy Điển đã sản xuất loại máy kéo bánh bơm Volvo có tay thủy lực vạn năng, Nhờ tay bốc nó có thể bốc gỗ và vận xuất trong rừng [5]

Hình 3: Liên hiệp máy bốc dỡ, vận chuyển Volvo của Thụy Điển

Ở một số nước đang phát triển như Ethiopia, Tanzania, Zimbawe, Philippin…, công nghệ khai thác gỗ rừng trồng phổ biến là công nghệ trung bình với thiết bị đặc trưng là máy kéo nông nghiệp được lắp thêm các thiết bị chuyên dùng để bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly ngắn như tời gom gỗ, cần trục

cơ học hoặc tay thủy lực, rơ moóc chở gỗ… và các kết cấu phụ trợ đảm bảo an toàn tạo ra một liên hợp máy [3]

Hình4: Sử dụng máy kéo nông nghiệp được trang bị tời gom gỗ

Hình 5: Máy kéo nông nghiệp được trang bị rơ moóc và tay thủy lực để vận

chuyển gỗ cự ly ngắn

Việc sử dụng máy kéo nông nghiệp bánh hơi để vận xuất gỗ đạt hiệu quả kinh tế cao Vì vậy nhiều nước như Na Uy, Italia, Canada…cũng áp dụng rộng rãi với số lượng ngày càng tăng

1.2.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy kéo bánh hơi để vận xuất gỗ trong nước

Năm 1972, tiến sĩ Nguyễn Kính Thảo và tập thể cán bộ giảng dạy trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu, chế tạo thành công máy kéo khung gập

L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ phù hợp với địa hình phức tạp tự nhiên Máy có thể nhả cáp của tời kéo gỗ từ xa nhả lại gần và len lỏi trong khu khai thác để vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết với bán kính vòng quay nhỏ [6].

Năm 1982, tập thể cán bộ phòng kỹ thuật nhà máy cơ khí 15-2 đã nghiên cứu cải tiến xe Krat của Liên Xô thành loại xe kiểu xe Reo có thiết bị tời cáp, với dàn khung cứng trên thùng xe mà dầm dọc trên cùng có các điểm tựa để treo đỡ các puly dẫn động cho các cáp mang tải khi kéo gỗ lên xuống theo nguyên tắc bốc dọc [7]

Năm 1983, tại lâm trường Bắc Yên và Viện công nghiệp rừng (thuộc Bộ Lâm nghiệp) tiến hành khảo nghiệm việc sử dụng máy kéo Krabat với tời hai trống, công suất 28 mã lực [5]

Năm 1997, nhóm cán bộ giảng dạy bộ môn Máy Lâm nghiệp- Đại học Lâm nghiệp đã thiết kế chế tạo tời cơ khí một trống (đường kính cáp 8mm, dung lượng cáp 100m) và cần treo gỗ hình chữ A cho máy kéo DFH để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng [7]

Hình 6: Máy kéo DFH – 180 với thiết bị tời cáp và cần treo để vận xuất gỗ

1-Trống tời; 2-Bó gỗ; 3-Cần treo gỗ chữ A; 4-Dây cáp

Giai đoạn 1992-2000 thực hiện đề tài cấp Nhà nước, nhóm cán bộ giảng dạy Khoa Công nghiệp rừng trường Đại học Lâm nghiệp đã thiết kế chế tạo thử

nghiệm và áp dụng vào sản xuất thiết bị chuyên dùng gồm tời cáp và cơ cấu nâng hạ thủy lực kắp sau máy kéo bánh hơi để vận xuất gỗ rừng trồng

Hình7: Liên hợp máy vận xuất và bốc dỡ sau máy kéo Valmet

Năm 2003, Trường Đại học Lâm nghiệp đã chủ trì nghiên cứu đề tài cấp

nhà nước KC-07 “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới

thuộc Bộ môn Máy Lâm nghiệp đã nghiên cứu, thiết kế chế tạo, tời cáp và cần chữ A lắp trên máy kéo Shibaura để xuất gỗ rừng trồng Nguyên lý cấu tạo và hoạt động tương tự như máy kéo DFH-180 với tời cáp và cần chữ A để vận xuất gỗ nhưng cần treo gỗ chữ A vẫn là cầu nối ghép cứng bằng hàn và các bulông đai ốc

1.3 Tình hình nghiên cứu, sử dụng các loại cần treo đỡ trong bốc dỡ, vận xuất gỗ

1.3.1 Cần treo đỡ cứng

Cần treo gỗ lắp cứng sau máy kéo, khi liên hợp máy hoạt động dưới tác dụng mấp mô mặt đường, dao động của bó gỗ dễ tạo nên cộng hưởng làm giảm

tuổi thọ của các chi tiết máy, mất khả năng điều khiển, kém ổn định thậm chí

có thể gây mất an toàn cho người và thiết bị

Hình 8: Cần treo gỗ cứng chữ A lắp sau máy kéo 1-Bệ đỡ; 2-Cần treo; 3-Giá đỡ puly đỡ tải

Mặc dù có nhiều ưu điểm và đã khắc phục được những hạn chế của cần treo gỗ cứng nhưng cho đến nay cần treo gỗ có khớp nối mềm chưa được sản xuất và sử dụng rộng rãi ở nước ta do kết cấu phức tạp nên rất khó chế tạo Đã

có những công trình nghiên cứu về cần treo gỗ có khớp nối mềm nhưng vẫn chưa áp dụng vào thực tế sản suất

Hình 9: Cần treo gỗ chữ A có khớp nối mềm lắp sau máy kéo

1 - Bệ đỡ; 2 - Bộ phận giảm chấn; 3 - Khớp nối mềm; 4 - Cần treo; 5 - Giá đỡ

puly đỡ tải

1.3.3 Một số thiết bị treo bốc dỡ gỗ khác

Bốc dỡ gỗ, hàng hoá lên xuống các xe vận chuyển là công việc nặng nhọc, nguy hiểm Để đạt hiệu quả sản xuất kinh doanh, thì tuỳ theo quy mô sản xuất, mức độ cơ giới hoá mà lựa chọn phương pháp bốc dỡ gỗ thích hợp Thông thường với quy mô sản xuất nhỏ, vốn đầu tư ít thì áp dụng phương pháp thủ công là khênh vác, xe bắn… phổ biến nhất là dùng máy kéo vận xuất để bốc lên xe vận chuyển Đối với đơn vị có quy mô sản xuất lớn, với khối lượng hàng hoá bốc dỡ lớn thì sử dụng các ô tô cần trục với thiết bị tời cáp và cần bốc thuỷ lực để bốc dỡ gỗ cho khả năng cơ động, năng suất cao, giá thành hạ, an toàn lao động và mang lại hiệu quả kinh tế cao

a Cần trục cáp

Là loại máy móc thiết bị được sử dụng rộng rãi ở trên các bãi gỗ và kho

gỗ để bốc dỡ, xếp đống và vớt gỗ từ dưới sông lên bờ hoặc đưa gỗ từ bờ xuống sông, lên xà lan, tàu vận chuyển

1

2 6

7

5 4

Hình10: Cần trục cáp có hai trụ đỡ bằng sắt hoặc gỗ với động lực là tời hai

trống

1 – Trụ đỡ 5 – Trống tời

2 – Cáp mang 6 – Cáp kéo

3 – Xe reo 7 – Ròng rọc chuyển hướng

4 – Cáp di chuyển xe reo 8 – Dây chằng

b Cần trục cầu

Là loại thiết bị hiện đại dùng trong các cảng, kho gỗ II và các nhà máy

Sử dụng để bốc, dỡ xếp đống các loại hàng nói chung và gỗ trên các kho gỗ

6 4

1 2

3

7

Hình 11: Cần trục cầu

1 - Dầm đỡ ngang 4 - Xe bốc hàng 7 - Tời di chuyển xe

2 - Thanh chống xiên 5 - Xe chuyển hướng 8 - Chòi điều khiển

3 - Giá tựa 6 - Tời bốc gỗ 9 - Máy di chuyển cần trục

Cơ giới hóa sản xuất nói chung và cơ giới hóa sản xuất nông lâm nghiệp nói riêng là lĩnh vực mà Đảng và Nhà nước đã và đang rất quan tâm, góp phần đưa đất nước ta từ một nền sản xuất nông nghiệp lạc hậu dần chuyển sang nền kinh tế công nghiệp phát triển

Trong cơ giới hóa sản xuất Lâm nghiệp thì cơ giới hóa khai thác và vận xuất gỗ là khâu công việc nặng nhọc, nguy hiểm cần phải được quan tâm hơn nữa Có đẩy mạnh cơ giới hóa vận xuất thì mới cải thiện được điều kiện làm việc cho người lao động

Trước kia, rừng tự nhiên có trữ lượng nhiều, kích thước các cây gỗ lớn, việc nhập ngoại và sản xuất các loại máy chuyên dùng có kích thước và công suất lớn để vận xuất rất phù hợp và hiệu quả

Ngày nay, rừng tự nhiên không còn được khai thác, đất rừng đã được chia có các chủ hộ với diện tích vừa và nhỏ Đường xá đi lại trong lô không lớn, kích thước các cây gỗ rừng trồng nhỏ, khai thác không tập trung với trữ lượng không nhiều Vì vậy, việc sử dụng các loại máy kéo lớn để cơ giới hóa sản xuất Lâm nghiệp nói chung và vận xuất gỗ nói riêng không còn phù hợp: giá thành máy cao, kích thước và công suất quá lớn, đi lại khó khăn làm hại đường xá và đất rừng, gây sói mòn và ảnh hưởng đến môi trường sinh thái Chính vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo ra các ra các thiết bị máy kéo chuyên dùng lắp trên máy kéo cỡ nhỏ và vừa để khai thác và vận xuất gỗ là điều cần phải quan tâm

Trong những năm gần đây, cùng với việc nhận đất kinh doanh rừng trồng, nhiều chủ rừng trồng đã đầu tư mua sắm các loại máy móc cỡ vừa và cỡ nhỏ để cơ giới hóa sản xuất nông lâm nghiệp như: máy kéo Bông sen BS-8, BS-12, DFH-180 và đặc biệt là máy kéo Shibaura với kích thước và công suất vừa phải, cơ động, giá cả hợp lý đã và đang được sử dụng rộng rãi Tuy nhiên,

sản xuất nông nghiệp chỉ mang tính thời vụ và phân tán nên thời gian rảnh rỗi của máy kéo còn nhiều, hệ số sử dụng thời gian của máy còn thấp Vì vậy, nhiều nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu thiết kế thiết bị chuyên dùng phục

vụ cho cơ giới hóa sản xuất lâm nghiệp, đặc biệt là cơ giới hóa vận xuất gỗ

Trong vận xuất gỗ bằng máy kéo, việc đảm bảo điều kiện lái và ổn định cho liên hợp máy khi làm việc phụ thuộc rất nhiều vào phương thức vận xuất, cách thức treo bó gỗ, các thiết bị phụ trợ để giảm nhẹ hoặc dập tắt dao động đặc biệt là phương thức vận xuất gỗ nửa lết Tuy nhiên, từ trước tới nay các tác giả đều dừng lại ở việc nghiên cứu thiết kế chế tạo cần treo theo kiểu lắp ghép cứng nên khi liên hợp máy hoạt động dưới tác dụng của độ mấp mô mặt đường, dao động của bó gỗ…dễ tạo nên cộng hưởng làm giảm tuổi thọ của các chi tiết máy, mất khả năng điều khiển, kém ổn định thậm chí có thể mất an toàn nguy hiểm cho người và thiết bị

Chính vì những lí do trên đây, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Văn An và sự giúp đỡ của các thày cô giáo trong khoa Công nghiệp và Phát

triển nông thôn, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Thiết kế cần treo gỗ lắp sau

máy kéo Shibaura để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng”

Chương 2

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Tìm hiểu các thông số kĩ thuật cơ bản của máy kéo Shibaura

Một số đặc trưng kĩ thuật của máy kéo Shibaura

Hình 13: Máy kéo Shibaura

- Là loại máy kéo 4 bánh, 2 cầu chủ động Công suất 34 (cv) = 25 (Kw)

- Số vòng quay định mức: n=2500 (v/p)

- Các kích thước chung (mm):Dài: 2650mm; rộng: 1220mm; cao: 1250mm

- Khoảng cách giữa 2 vết bánh xe: Bánh trước: 980mm; bánh sau: 980mm

- Chiều dài cơ sở của máy kéo là: 1,5 m; Chiều cao ánh sáng là: 0,45 m

- Trọng lượng máy kéo: G đ = 1200 Kg

2.2 Đề xuất phương án thiết kế

Việc chọn ra được cần treo phù hợp để tính toán, thiết kế là công việc hết sức quan trọng và mang ý nghĩa quyết định cho sự tồn tại và hiệu quả của thiết bị Phương án được chọn để tính toán, thiết kế phải là phương án tối

ưu, đáp ứng yêu cầu sau của thiết bị:

1 Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo trong nước với vốn đầu tư thấp

2 Đảm bảo làm việc liên tục, cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao

3 Hạn chế va đập, tăng tuổi thọ cho các chi tiết máy

4 Dễ tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa

5 Thuận tiện cho việc sử dụng và điều kiện làm việc cho người lao động được cải thiện

6 Khả năng ổn định của liên hợp máy cao

2.2.1 Phương án 1: Thiết kế cần treo gỗ có khớp nối mềm ở trên đầu cần

Hình14: Sơ đồ cấu tạo cần treo gỗ có khớp nối mềm lắp trên đầu cần

1-Trống tời; 2-Puly chuyển hướng dưới; 3-Tấm đế trên; 4-Cặp píton xilanh thuỷ lực; 5-Van tiết lưu; 6-Puly đỡ tải; 7- Puly chuyển hướng trên; 8-Đai ốc;

9-Tấm đế; 10-Dây cáp

Ưu nhược điểm của phương án 1

- Chỉ có một bộ phận giảm chấn nhưng kích thước lớn, cồng kềnh và phải có thêm puly chuyển hướng phía trên

- Đầu cần phải có đế lắp bộ phận đàn hồi nên trọng lượng ở đầu tăng, làm tăng trọng tâm liên hợp máy theo chiều cao, từ đó làm giảm ổn định liên hợp máy khi vận xuất

- Khớp nối mềm và bộ phận giảm chấn đặt trên đầu cần sẽ không phát huy hết hiệu quả đó là giảm tải trọng động, ngăn ngừa quá tải làm cho liên hợp máy kém ổn định

- Khi cáp tải lệch với phương trục dọc của liên hợp máy sẽ tác động lệch tâm đến bộ phận giảm chấn, vì vậy nó dễ bị hư hỏng

- Tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa phức tạp

2.2.2 Phương án 2: Thiết kế chế tạo cần treo gỗ có khớp nối mềm lắp ở đế

Hình15: Sơ đồ cấu tạo cần treo có khớp nối mềm lắp ở đế cần.

1-Tấm đế; 2-Cặp piston xilanh thuỷ lực; 3-Van tiết lưu; 4-Dây cáp; 5-Thanh

bên; 6-Puly chuyển hướng; 7- Puly đỡ tải; 8-Khớp nối mềm

Ưu nhược điểm của phương án 2:

Phải chế tạo hai bộ phận giảm chấn nhưng phương án 2 có các ưu điểm sau:

- Có 2 bộ phận giảm chấn lắp ở 2 thanh bên nên có kích thước nhỏ gọn, cân đối đảm bảo ổn định khi cáp tải lệch với phương của trục dọc liên hợp máy

- Do 2 bộ phận giảm chấn được lắp ở tấm đế cần chữ A nên trọng tâm của liên hợp máy thấp hơn, khả năng ổn định của liên hợp máy sẽ cao hơn

- Lực tác dụng vào bộ phận giảm chấn nhỏ và ổn định hơn, vì vậy tuổi thọ của chi tiết giảm

- Thiết bị dễ tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa

Căn cứ vào tính năng tác dụng, ưu nhược điểm của 2 phương án, căn cứ vào mục tiêu của đề tài, tôi lựa chọn phương án 2 làm phương án thiết kế:

Thiết kế chế tạo cần treo gỗ có khớp nối mềm lắp ở đế

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 3.1 Xác định lực kéo tiếp tuyến của tời

Số răng của trục thu công suất máy kéo và của trục trống tời: z1 = 16; z2 = 32

Tỉ số truyền từ trục thu công suất sang trục trống tời: 2

- Vận tốc gom gỗ được xác định theo công thức: Vg =

60

.D t n t



(3.1) Trong đó: Dt: Đường kính trống tời: Dt = 100 (mm)

Nt: Số vòng quay của trống tời: nt = 311

Mz: là mômen xoắn của trống tời

Rt: là khoảng cách từ tâm trống tới lớp cáp ngoài cùng

Dtr là đường kính trống tời, dc là đường kính cáp

Zmax là số lượt cáp tối đa: Zmax = 8

Nt: là tốc độ quay của tời: Nt = 311 (v/ph)

: là hiệu suất của hệ thống truyền lực: 2

0

. 

 _là hiệu suất bộ truyền xích:  x= 0,95

 ô _là hiệu suất một cặp ổ lăn:  ô = 0,99

Thay vào (3.6) ta có:  = 0,98 0,95 0,992 = 0,91

Thay vào (3.5) ta có: 0 , 91 698 , 59

311

25

59 ,



t

3.2 Tải trọng một chuyến khi gom gỗ

Tải trọng một chuyến khi gom gỗ (Qg) được xác định thông qua lực kéo

tại đầu móc mang tải Fk (Fk < Ft )

Nếu coi hiệu suất giữa 2 puly là như nhau thì ta có: Fk = Ft 2

r

 (3.7) Trong đó: Ft là lực kéo tiếp tuyến

r

 là hệ số của ròng rọc:  r = 0,96 Thay số vào (3.7) ta có:

Fk =5920 , 25 0 , 962  5456 , 11 (N)

Trường hợp 1: Máy kéo vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo lết gỗ trên

đường dốc

Vận xuất gỗ bằng kéo lết là hình thức vận xuất mà khúc gỗ được kéo

trượt trên mặt đất Để tính toán lực cản của các bó gỗ, ở đây ta coi bó gỗ như là

một súc gỗ độc thân, được kéo lết trên địa hình có độ dốc α và cáp kéo tạo với

mặt đất một góc γ

Hình16: Sơ đồ lực tác dụng lên cây gỗ khi vận xuất lết

Từ hình 16, chiếu tất cả các lực lên trục Ox ta có:

Fk.cosγ – Qg.sinα – Fms – Fqt = 0 (3.8)

Fms: là lực ma sát giữa gỗ và đất: Fms = (Qg.cosα – Fk.sinγ).f ( f=0,5)

Fqt: là lực quán tính: Fqt = Qg. j (j là gia tốc chuyển động của khúc gỗ)

Thay vào (3.8) ta có: Qg.(cosα.f + j + sinα) = Fk.(cosγ + sinγ.f)

cos

sin cos

f F

g

f j

j f Q

F k g

sin cos

) sin

11 , 5456 sin

22 , 10912 5

, 0 2

11 , 5456

2 2



f

F Q

Trường hợp 2: Máy kéo vận xuất gỗ bằng phương pháp kéo nửa lết gỗ trên

đường dốc

Chọn tải trọng thiết kế cho một chuyến vận xuất là: Qg=4095,86 (N)

Tải trọng thiết kế phải thoả mãn điều kiện: W ≤ Pk ≤ Fb (3.10)

Pk: là lực cản kéo toàn phần (liên hợp máy và bó gỗ)

Fb: là lực bám của bánh xe chủ động

W: là lực cản của tải trọng chuyến

+ Tính toán lực cản của tải trọng chuyến

Hình17: Sơ đồ lực tác dụng lên cây gỗ khi vận xuất gỗ nửa lết

Coi vận tốc kéo gỗ là đều, bỏ qua lực quán tính, ta có phương trình cân

bằng các lực theo phương Ox :

.cos k).Q - (1 W

0 ) cos (sin

) 1 ( sin W

g 2

Thay vào (3.11) ta có:

W2 = 4095,86 cos100 0,5 0.5 + 4095,86.sin100 = 1719,65 (N) Tổng hợp các lực tác dụng theo phương Oy:





cos k.Q W

0 cos W

g 1

).

( 81 , 2259 76

, 0

65 , 1719 45

, 40 cos

45 , 40 62

, 1969

4 , 1679

0 2

0 1

2

N

W W

W

W tg

+ Kiểm tra điều kiện bám của máy kéo:

Hình18: Sơ đồ lực tác dụng lên máy kéo khi vận xuất gỗ nửa lết

Qđ: là khối lượng của máy kéo và thiết bị chuyên dùng

W: là lực căng của cáp do tải trọng chuyến tạo nên, phân ra:

Mf1; Mf2: là mômen cản lăn của các bánh xe

YA; YB: là phản lực của mặt đất lên các bánh của máy kéo, có phương

vuông góc với mặt đất

Pk1; Pk2: là lực ma sát lăn ngược với chiều chuyển động của máy kéo

Để xác định lực bám của máy kéo ta lập phương trình mômen tại điểm A:

 M A = Qđcosα.c + Qđsinα.h1 + W2.h + W1.b – YB.L = 0

L

h c

Q

B

.b W h W ) sin

   (3.14) Với số liệu đo được từ máy kéo Shibaura như sau:

Qđ: là khối lượng của máy kéo và thiết bị chuyên dùng Qđ = 1320 (Kg)

h1: là chiều cao trọng tâm máy kéo đến mặt đất h1 = 0,6 (m)

h: là chiều cao từ mặt đất đến puly đỡ tải h = 1,4 (m)

b: là khoảng cách từ puly đỡ tải đến cầu trước máy kéo b = 2,38 (m)

L: là khoảng cách giữa 2 đầu của máy kéo L = 1,5 (m)

c: là khoảng cách từ trọng tâm của máy kéo đến cầu trước c = 0.96 (m)

α: là độ dốc mặt đường α = 100

Thay số liệu vào (3.14) ta có:

55 , 14041 5

, 1

38 , 2 82 , 2016 4

, 1 65 , 1719 ) 6 , 0 10 sin 96 , 0 10 (cos

Mà: Fbám = .Y B ( là hệ số bám dọc của máy kéo: = 0,6÷0,7)

Thay số vào ta có: Fbám =0,6.14041,55 = 8424,93 (N) Với  = 0,6

So sánh với Fk và W ta thấy: Fbám > Fk > W

Do đó, với độ dốc dọc α = 100 và tải trọng chuyến Qg = 4095,86 N) thì

máy kéo làm việc ổn định khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết

3.3 Tính chọn cáp

Điều kiện chọn dây cáp : Tđ = k.Tmax  [Tđ] (3.15)

Tđ: là lực kéo đứt của dây cáp thiết kế

Tmax :là sức căng lớn nhất của dây cáp khi mang tải

k: là hệ số an toàn (k = 6)

[Tđ]: là lực kéo đứt cho phép của dây cáp

Sức căng lớn nhất của dây cáp phải chịu là: Tmax = Ft = 5920,25 (N) Thay vào (3.15) ta có: Tđ = 6 5920,25 = 35521,50 (N) Dựa vào Tđ, chọn cáp có thông số ghi ở bảng sau [8]:

Bảng 12:Tra bảng cáp bện đôi kiểu hở Lk-P6.19.1 lõi IOTC-2688-69

Trọng lượng

Lực kéo đứt của dây cáp theo ứng suất

Hình19: Cấu tạo puly

3.4.1 Trục puly đỡ tải

Ta tính cho trường hợp liên hợp máy vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết

khi lên dốc (α=100

)

Hình20: Lực tác dụng lên các trục puly khi vận xuất nửa lết

Chiều dài moayơ được tính như sau:

] [ o

t m

P d

Tc: là lực căng cáp: Tc = W = 2259,81 (N)

Hình21: Lực tác dụng lên trục của puly đỡ tải

α: là góc hợp bởi phương của dây cáp từ puly chuyển hướng đến puly đỡ tải và từ puly đỡ tải đến đầu bó gỗ vận xuất (α = 300

+45+10=850)

2

85 cos 81 , 2259 2 2 cos 2

1  T c   

900 0 , 1

21 ,

3332 



m

+ Kiểm tra bền cho trục puly đỡ tải:

Hình22: Biểu đồ mômen trục puly đỡ tải

a: là khoảng cách hở giữa puly và tấm treo puly: lấy a = 0,5 (cm)

q: là lực đơn vị 833 , 05

4

21

Q

(N)

YB: là phản lực gối B với YB = YA = 1666,11 (N)

Nhìn vào hình 20, ta thấy tiết diện nguy hiểm là tiết diện giữa trục

Để tìm mômen uốn ta dùng mặt cắt (1-1), lấy mômen của tất cả các lực đối với điểm thuộc mặt cắt ta có phương trình cân bằng mômen sau:

2 ) (

2

z q z a Y

Tại giữa trục ta có:

8 ) 2

.(

2

2 max

m

q

l a

4 5 , 0 (

11 , 1666

2 max   

22 3332

Vậy trục puly đảm bảo điều kiện bền

3.4.2 Trục của puly chuyển hướng

Chọn vật liệu chế tạo theo (*)

Điều kiện bền của trục:    

từ puly chuyển hướng đến trống tời α = 900

Phương trình cân bằng mômen: Mx = YA.z (0< z < 0,5)

2

340 47 , 1043

M M

3 max

] [ 1 ,

90 , 177389

3.5.1 Thanh treo giá đỡ puly mang tải

Hình25: Cấu tạo thanh treo

1 – Lỗ chốt chẻ ; 2 – Thân thanh treo ; 3 – Đai ốc

Chọn vật liệu chế tạo theo (*)

Do trong quá trình làm việc thanh treo chịu lực kéo, vì vậy ta tiến hành

kiểm tra điều kiện chịu kéo của thanh:   

F

Q

F k (3.21) Trong đó: Q: là tải trọng thiết kế Q = 3332,21 (N)

F: là tiết diện mặt cắt ngang thanh treo:

4 d2

4 21 ,

3.5.2 Giá treo puly đỡ tải

- Kiểm tra bền cho thanh dọc và thanh ngang của giá treo puly đỡ tải

Hình 26: Giá treo puly đỡ tải

1-Thanh dọc (tấm đỉnh); 2-Thanh ngang (tấm bên); 3-Tiết diện của thanh dọc

và thanh ngang + Điều kiện bền cho thanh dọc của giá treo puly đỡ tải

Hình27: Biểu đồ mômen của thanh dọc giá treo puly





b d h

Q

t k

).

.(

2

1 (3.22) Trong đó:

Q1: là tải trọng tác dụng lên trục của puly đỡ tải: Q1 = 3332,21 (N)

b: là chiều dày thanh dọc với b=8 (mm)

h: là chiều rộng thanh dọc, tính theo đường kính trục puly, lấy h=40(mm)

dt: là đường kính trục puly đỡ tải: dt= 10 (mm)



8 ).

10 40 (

2

21 , 3332

2

mm

N

Vậy kích thước thanh dọc đã chọn thoả mãn yêu cầu

+ Điều kiện bền cho thanh ngang của giá treo puly đỡ tải

Tiết diện nguy hiểm của thanh ngang là tiết diện đi qua tâm lỗ thanh treo:

Mmax: là mômen uốn lớn nhất

Wu: là mômen chống uốn tại tiết diện nguy hiểm, với tiết diện hình chữ nhật ta có phương trình sau :

67 , 362 6

8 ).

6 40 ( 6

h ).

d - (b W

2 2

thanhtreo

b: là chiều rộng của thanh ngang: lấy b=40 (mm)

d: là đường kính thanh treo: d = 6 (mm)

h: là chiều dài của thanh ngang: h=8 (mm)

Dùng mặt cắt (1-1) xét sự cân bằng phần trái

2 Q

Z

2 0

( Z  L

2

40 2

21 , 3332 2

2

max Q l  

67 , 362

1 ,

33322 



Vậy thang ngang của giá treo puly đỡ tải đảm bảo điều kiện bền

3.5.3 Thanh ngang của cần chữ A