Xác định một số thông số công nghệ hợp lý khi sử dụng tời tự hành một trống để vận xuất gỗ rừng trồng​

Hiện nay, diện tích rừng trồng đang ngày một mở rộng, thay thế chonhững diện tích rừng tự nhiên đã mất đi, việc sử dụng các thiết bị, phươngtiện kỹ thuật vào trong quá trình vận xuất gỗ

-NGUYỄN PHÚC DUY

XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HỢP LÝ KHI SỬ DỤNG TỜI TỰ HÀNH MỘT TRỐNG ĐỂ VẬN

XUẤT GỖ RỪNG TRỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN VĂN BỈ

Hà Nội - 2011

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian làm việc khẩn trương, nghiêm túc, đề tài của tôi đãhoàn thành Nhân dịp này cho phép tôi được trân trọng bày tỏ lời cảm ơn chânthành tới:

Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Văn Bỉ, TS Lê Tấn QuỳnhThS Phạm Văn Lý đã dành nhiều thời gian hướng dẫn, chỉ bảo tận tình vàcung cấp nhiều tài liệu tham khảo có giá trị cao

Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm thựchành Khoa Cơ điện và Công trình, trường Đại học Lâm nghiệp đã tạo mọiđiều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài

Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong suốtquá trình thực hiện đề tài

Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới những giúp đỡ quýbáu đó

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kếtquả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giảnào công bố

Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ dẫnguồn gỗ rõ ràng./

Hà Nội, tháng 9 năm 2011

Tác giả

Nguyêñ Phúc Duy

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục các bảng vi

Danh mục các hình v

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Hinh̀ thức vàthiết bi ṿâṇ xuất gỗ 5

1.2 Tình hình nghiên cứu tời ở trên thế giới 6

1.3 Tình hình nghiên cứu tời ở trong nước. 9

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 13

2.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 13

2.2 Đối tượng và phạm vi, giới hạn nghiên cứu 13

2.3 Nội dung nghiên cứu 13

2.4 Phương pháp nghiên cứu 14

2.4.1 Lưạ choṇ phương pháp nghiên cứu 14

2.4.2 Nôịdung nghiên cứu thưcc̣ nghiêm 16

2.5 Tiến hành công tác chuẩn bi.c̣ 23

2.6 Tiến hành thưcc̣ nghiêm đơn yếu tố 23

2.6.1 Đánh giá tính đồng nhất của phương sai 23

2.6.2 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố 24

2.6.3 Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích và dự báo cần thiết 25

2.6.4 Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy 25 2.6.5 Xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến thông số đầu ra 27

2.7 Tiến hành thưcc̣ nghiêm đa yếu tố 27

2.7.1 Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm và lập ma trận thí nghiệm 27 2.7.2 Tiến hành thí nghiệm 29

2.7.3 Xác định mô hình toán học 31

2.7.4 Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai 32

2.7.5 Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi qui 33

2.7.6 Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy 34

2.7.7 Tính lại các hệ số hồi qui 34

2.7.8 Kiểm tra khả năng làm việc của phương trình hồi qui 35

2.7.9 Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực 36

2.7.10 Xác đinḥ giátri ṭối ưu của các yếu tốđầu vào của hàm mucc̣ tiêu36 Chương 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 37

3.1 Cấu tạo, nguyên lýhoaṭđôngc̣ của tời tư c̣hành môṭtrống 37

3.2 Sơ đồ công nghệ khi vận xuất gỗ bằng tời môṭtrống 41

3.3 Năng suất của tời khi vận xuất 42

3.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của tời khi vận xuất 43

3.5 Chi phí năng lượng riêng 43

3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng 46

3.7 Nhâṇ xét 47

Chương 4 KẾT QUẢ ĐỀ TÀI 48

4.1 Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố 48

4.1.1 Ảnh hưởng của tải trọng chuyến (Q) đến năng suất Ng 48

4.1.3 Ảnh hưởng của vận tốc cáp tải đến năng suất Ng 52

4.1.5 Kết luận 57

4.2 Kết quả thực nghiệm đa yếu tố 57

4.2.1 Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng 57

4.2.3 Tiến hành thí nghiệm theo ma trận kế hoạch trung tâm hợp thành

với số lần lặp lại của mỗi thí nghiệm m = 3 58

4.2.4 Xác định mô hình toán và thực hiện các phép tính kiểm tra 59

4.2.5 Chuyển phương trình hồi quy của hàm mục tiêu về dạng thực 61

4.2.6 Xác định thông số làm việc tối ưu của tời 1 trống 61

4.2.7 Khảo nghiệm máy với các giá trị tối ưu của các thông số ảnh hưởng 62

4.2 Kết quả xác định hệ số cản giữa cây gỗ và mặt đất khi kéo lết bằng tời 63

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 65

1 Kết luận 65

2 Khuyến nghị 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

TT

ĐẶT VẤN ĐỀ

Rừng là nguồn tài nguyên quý giá của đất nước ta, rừng không những là

cơ sở phát triển kinh tế - xã hội mà còn giữchức năng sinh thái cực kỳ quantrọng, rừng tham gia vào quá trình điều hoà khí hậu, đảm bảo chu chuyển oxy

và các nguyên tố cơ bản khác trên hành tinh, duy trì tính ổn định và độ màu

mỡ của đất, hạn chế lũ lụt, hạn hán, ngăn chặn xói mòn đất, làm giảm nhẹ sứctàn phá khốc liệt của các thiên tai, bảo tồn nguồn nước và làm giảm mức ônhiễm không khí Vấn đề quản lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng hiệnnay được coi là một trong những nhiệm vụ trọng tâm trong sự nghiệp pháttriển kinh tế-xã hội Việt Nam

Từ đaịhôịĐảng VI năm 1986 đến nay Viêṭnam thưcc̣ hiêṇ đường lối đổimới kinh tếđa ̃có sự thay đổi sâu sắc và toàn diện về mặt kinh tế và xã hội.Cùng với sự tăng trưởng kinh tế nói chung, ngành lâm nghiệp cũng có nhữngthay đổi cơ bản Tài nguyên rừng phong phú và đa dạng của Việt Nam saumột thời gian suy giảm đang được phục hồi

Theo thống kê của các địa phương trong cả nước, đến năm 2008, toànquốc có trên 12,9 triệu ha (hécta) rừng, bao gồm: 10,3 triệu (ha) rừng tự nhiên

và trên 2,6 triệu (ha) rừng trồng; độ che phủ đạt 38,27%

Từ năm 1991 đến nay (sau khi Luật bảo vệ và phát triển rừng được banhành), hoạt động bảo vệ rừng và thực thi pháp luật lâm nghiệp có chuyển biếntích cực, diện tích rừng ngày càng được phục hồi, Việt Nam trở thành quốcgia duy nhất trong khu vực có diện tích rừng ngày càng tăng Diện tích rừngtăng lên do khoanh nuôi, xúc tiến tái sinh tự nhiên và trồng mới những nămqua luôn cao hơn diện tích rừng bị giảm do những nguyên nhân hợp pháp vàbất hợp pháp

Thống kê về diện tích rừng trên đây cho thấy, độ che phủ rừng toàn quốc

5 năm qua (2002 – 2007) tăng bình quân gần 0,5% mỗi năm, kết quả này là cố

Rừng trồng tăng nhanh cả về diện tích và trữ lượng trong năm năm qua,góp phần nâng cao độ che phủ rừng trong cả nước Đã có nhiều khu rừng cácloài cây bản địa, phát triển vùng nguyên liệu công nghiệp chế biến gỗ (chủyếu là dăm, giấy) Năng xuất, sản lượng gỗ và lâm sản hàng hóa tăng nhanh,đến năm 2008 ước đạt gần 4 triệu mét khối gỗ khai thác từ rừng trồng Tuynhiên, trữ lượng rừng trồng còn thấp so với các nước khác, cấu trúc thiếu ổnđịnh, giá trị về đa dạng sinh học, khả năng cung cấp gỗ, tác dụng phòng hộ vàbảo vệ môi trường chưa cao.

Trong những năm gần đây, công nghiệp chế biến lâm sản không ngừngphát triển, tốc độ tăng trưởng khoảng 30% đã tạo thành một mạng lưới vớinhiều ngành, nhiều thành phần kinh tế tham gia gồm trên 1.200 doanh nghiệp,trong đó doanh nghiệp nhà nước chiếm 26,7%, liên doanh và vốn nước ngoài3,3%, doanh nghiệp ngoài quốc doanh chiếm 70% với tổng công suất chế biếnkhoảng 3 triệu m3/năm Giá trị xuất khẩu nhờ vào đó không ngừng tăngnhanh, năm 1996 đạt 60,5 triệu USD, năm 1998 đạt 108,1 triệu USD, năm

2000 đạt 219,3 triệu USD, năm 2002 đạt 435 triệu USD, năm 2004 đạt 1,12 tỷ

USD, năm 2005 đạt 1,6 tỷ USD Ngành lâm nghiệp đóng góp cho nền kinh tếquốc dân khoảng 1,4%.

Gỗ rừng trồng là nguyên liệu chủ yếu cho các ngành chế biến để làmhàng xuất khẩu của nước ta, từ năm 2000 trở lại đây phần lớn phải nhập khẩu

từ nước ngoài Năm 2003 đã nhập trên 250 triệu USD gỗ và phụ liệu gỗ, năm

2004 nhập 700 triệu USD tương đương 2,5 triệu m3, và tính đến năm 2010nhập khẩu 1,1 tỷ USD gỗ và sản phẩm gỗ, được nhập từ 23 thị trường trêntoàn thế giới

Những năm tới và trong tương lai lâu dài, các nước có tài nguyên rừnggiàu có trên thế giới đều có chính sách chung là đảm bảo sự cân bằng giữabảo vệ môi trường và phát triển thương mại Vì vậy việc nhập khẩu gỗ nguyênliệu để phát triển và tăng trưởng kim ngạch xuất khẩu của Việt nam trongnhững năm tới sẽ gặp không ít khó khăn

Trong khi đó theo tính toán của “Dự thảo chiến lược phát triển Lâmnghiệp quốc gia 2006 – 2010” tổng nhu cầu nguyên liệu gỗ cần 22 triệu m3;trong đó cần 12 triệu m3 gỗ lớn Đến 2010 nguồn gỗ trong nước mới đáp ứng

8 triệu m3 Như vậy, từ 2010 đến 2015 mỗi năm phải nhập khoảng 4 triệu m3,

từ năm 2015 - 2020 mỗi năm nhập khoảng 3 triệu m3 gỗ Chính vì vậy, đểphát triển bền vững ngành chế biến lâm sản đạt chỉ tiêu xuất khẩu 2,1 tỷ USDvào năm 2010 và 3,2 tỷ USD vào năm 2020 cần thiết phải tăng năng lực sảnxuất của ngành để duy trì trung bình 70 - 80% khả năng tự cung cấp nguyênliệu gỗ từ rừng trồng và rừng tự nhiên được quản lý bền vững

Hiện nay, diện tích rừng trồng đang ngày một mở rộng, thay thế chonhững diện tích rừng tự nhiên đã mất đi, việc sử dụng các thiết bị, phươngtiện kỹ thuật vào trong quá trình vận xuất gỗ từ thủ công đến cơ giới đã vàđang được áp dụng một cách triệt để, trong đó sử dụng tời vận xuất gỗ là mộttrong những biện pháp mang lại nhiều hiệu quả kinh tế Tuy nhiên chưa có

một đánh giá một cách cụ thể nào đối với việc sử dụng tời trong vận xuất gỗrừng trồng để đạt năng suất cao, giá thành hạ thông qua việc xác định một sốthông số hợp lý

Chính vì vậy, được sự đồng ý của Ban chủ nhiệm khoa sau đại họcTrường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài:

“Xác định một số thông số công nghệ hợp lý khi sử dụng tời tự hành môt trống

để vận xuất gỗ rừng trồng ”.

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Hinhh̀ thức vàthiết bi ṿâṇ xuất gô

Vâṇ xuất gỗlàquátrình di chuyển cây gỗtừ nơi chăṭha c̣vềkho gỗI hoăcc̣ baĩgỗtâpc̣ trung, từ đócây gỗđươcc̣ vâṇ chuyển tới kho gỗII hoăcc̣ đến nơi tiêuthu.c̣Vâṇ xuất gỗlàcông viêcc̣ năngc̣ nhoc,c̣ nguy hiểm vàcóảnh hưởng lớn đến môitrường rừng Trong tất cảcác khâu của quátrinh̀ khai thác gỗ, khâu vâṇ xuấtgiữvai tròhết sức quan trong,c̣ nóảnh hưởng đến năng suất, giá thành, chiphítrong khai thác Đểgiảm giáthành, tăng năng suất lao đôngc̣ thì viêcc̣ choṇmôṭhinh̀ thức vâṇ xuất hơpc̣ lýlàhết sức quan trongc̣

Trong công nghê c̣vâṇ xuất gỗthường sử dungc̣ các loaị hinh̀ như: vâṇ xuấtgỗbằng súc vât,c̣ vâṇ xuất gỗbằng máng lao, vâṇ xuất gỗbằng máy kéo, vâṇxuất gỗbằng đường cáp,… Trong các hinh̀ thức vâṇ xuất trên thìhình thức vâṇxuất gỗbằng tời cáp lắp trên máy kéo thường đươcc̣ áp duṇg đểtâpc̣ kết gỗởnhững khu vưcc̣ màmáy móc vàthiết bi c̣khác không thểthu gom đươcc̣ Chinh́

vìđăcc̣ điểm vàtầm quan trongc̣ như vâỵ nên córất nhiều công trinh̀ nghiên cứuvềcông nghê c̣cũng như máy móc thiết bi c̣trong khâu sản xuất này

* Theo phương pháp vâṇ xuất gỗ, người ta chia ra:

- Phương pháp kéo lết, kéo nửa lết (skidding): ở phương pháp kéo lết,toàn bô c̣gỗđươcc̣ kéo lết trên măṭđất; kéo nửa lết thìmôṭđầu cây gỗđươcc̣ kéo lếttrên măṭđất, còn 1 đầu thìđươcc̣ nhấc khỏi măṭđất nhờhê c̣thống treo đỡ

của phương tiêṇ

-Phương pháp chở gỗ(Forwarding): Làphương pháp màtoàn bô c̣tải

đươcc̣ đăṭtrên các xe chởgỗcóbánh vàđươcc̣ đưa vềnơi tâpc̣ trung bằng sức người,sức súc vâṭhoăcc̣ bằng máy kéo

* Căn cứ vào hiêṇ trangc̣ cây gỗ:

- Vâṇ xuất gỗkhúc: (Short wood): Gỗvâṇ xuất đươcc̣ cắt thành khúc theo tiêu chuẩn gỗthương phẩm rồi đươcc̣ chuyển ra baĩ gỗ

- Vâṇ xuất gỗdài (tree length): Cây gỗsau khi ha c̣đươcc̣ cắt cành, ngoṇ rồicảthân cây đươcc̣ đưa vềbaĩ gỗ, viêcc̣ cắt khúc se ̃đươcc̣ thưcc̣ hiêṇ trên baĩ gỗ

- Vâṇ xuất gỗnguyên cây (Full tree): Sau khi ha,c̣cây gỗcòn nguyên

cảcành tán vàđươcc̣ chuyển ra baĩ gỗ, taịđây chúng đươcc̣ cắt cành vàcắt khúc.Trên thếgiới hiêṇ nay nhiều nước có nền công nghiêpc̣ khai thác phát triển, người ta đa ̃chếtaọ vàsản xuất tời tư c̣hành đưa vào vâṇ xuất gỗrừng tư c̣ nhiên vàrừng trồng đa ̃mang laịhiêụ quảvànăng suất cao với những ưu điểm riêng mànhững thiết bi ṿâṭxuất khác không cóđươcc̣

Tời cóưu điểm làcấu taọ đơn giản, pham vi sử dungc̣ rôngc̣ rai,̃ làm đươcc̣nhiều viêcc̣ nên thích hơpc̣ cho khai thác gỗ Tời kéo đươcc̣ gỗtừ xa, qua nhữngđiạ hinh̀ phức tap,c̣ không phải làm đường, bềmăṭrừng ít bi c̣pháhoại như máykéo Tời cókhảnăng kéo gỗngắn, dài, kéo môṭcây hay cảbógỗ

Tời không phùhơpc̣ ởnơi cósản lươngc̣ thấp, gỗphân tán

Tuỳtheo đô c̣dốc điạ hình màngười ta cónhững sơ đồcông nghê c̣sản suấtkhác nhau

1.2 Tình hình nghiên cứu tời ở trên thế giới

Tời làthiết bi c̣vận xuất gỗ được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước Trongkhai thác lâm sản tời được sử dụng độc lập để bốc gỗ, xếp đống gỗ, kéo gỗ từ

xa hoặc là bộ phận chính của đường cáp vận xuất, thiết bị công nghệ của máykéo chuyên dùng vận xuất gỗ

Ở những nước có nền công nghiệp rừng tiên tiến như Mỹ, Canada, Áo,Thụy Sỹ, Na Uy, Nga,… Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng và hoànthiện tời được quan tâm ngay từ thập niên 20 của thế kỷ trước Làm thế nào

để tăng năng suất lao động và giảm giá thành vận xuất là vấn đề nghiên cứu được quan tâm hàng đầu.

Ở các nước như Mỹ, Canada vận xuất gỗ bằng tời được sử dụng rộng rãi

ở các vùng núi cao, xuất hiện còn sớm hơn vận xuất gỗ bằng máy kéo Ở cácnước này cũng giống như các nước Tây Âu và Bắc Âu vận xuất gỗ bằng tờiđược gọi chung là hệ thống đường cáp khai thác gỗ (Cable logging Systems)cho nên việc nghiên cứu hoàn thiện tời song hành với nghiên cứu hoàn thiệnđường cáp vận xuất Các hướng nghiên cứu chính với các mục tiêu được tiếnhành

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng tời tự hành lắp trên máy kéo bánhbơm hoặc máy kéo bánh xích thay cho việc sử dụng tời cố định Các hãng sảnxuất tời cáp hàng đầu của Mỹ như Skedfet Berger, Timberland, Veirhozer đãcho ra đời các loại các loại tời cáp tự hành Wowniton 108 với tời 3 trống côngsuất 320 mã lực, dây cáp được nối thành vòng kín, cột tời cao 15m lắp trênmáy kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích Các loại tời cáp tự hành củahãng Ckedjet như GT5C, GT5D, GT4 được sử dụng hiệu quả khi vận xuất ở

cự ly 200-300m, diện tích của mỗi lô khai thác 15-16ha, một ca làm việc kéođược 350 cây gỗ Việc lắp đặt tời tự hành làm giảm công di chuyển, sử dụngtời dẫn đến giảm giá thành vận xuất

Nghiên cứu thay thế việc buộc gỗ bằng cơ cấu ngàm kẹp thay cho buộc

gỗ bằng dây cáp

Kết quả nghiên cứu của Viện FERIC (Mỹ) cho thấy rằng khi sử dụng tờicáp tự hành Medill 044 và American 7250 trang bị cơ cấu ngàm kẹp gỗ trongkhu khai thác gỗ của Công ty Maxmilan Broedel cho năng suất 210m3/h ở cự

ly vận xuất 113m, thể tích trung bình của khúc gỗ 0,3 -0,5 m3, thời gian chomột chuyến kéo 0,95- 1,34 phút Việc sử dụng ngàm kẹp gỗ đã cho năng suấttăng 2 lần và góp phần cải thiện điều kiện làm việc của công nhân vận xuất

Song song việc sử dụng ngàm kẹp gỗ thì nghiên cứu điều khiển từ xabằng vô tuyến được nghiên cứu vàáp dungc̣ Các hãng sản xuất “Jonson indLTD (Canada) sử dungc̣ hệ thống điều khiển khâu buộc gỗ bằng sóng vô tuyếntrên diện tích khu khai thác nhờ hệ thống MK11 đã tăng năng suất lên 2 lần(58 khúc gỗ/giờ so với tính toán 30-38 khúc gỗ/giờ)

Ở các nước Châu Âu như Na Uy, Thuỵ Sỹ, Áo, Pháp, Thụy Điển, dođiều kiện tự nhiên và điều kiện rừng khác hẳn với Mỹ và Canada hệ thống tờicáp chỉ sử dụng ở những nơi mà máy kéo không sử dụng được Phương thứckhai thác chủ yếu được áp dụng ở những nước này là chặt chọn hoặc chặt tỉathưa, sản lượng gỗ trên 1ha thấp, gỗ có kích thước nhỏ cho nên tời tự hành cócông suất nhỏ được sử dụng và nghiên cứu

Một số hãng sản xuất tên tuổi như Igland A/C (NaUy) đã sản xuất cácloại tời một trống Primett 4000LH có lực kéo 45kN và tời 2 trống 8002F cólực kéo 80kN có thể lắp trên các loại máy kéo nông nghiệp, sản phẩm đã đượcxuất khẩu sang trên 25 nước trên thế giới

Hãng sản xuất Kyfer (Pháp) sản xuất tời tự hành MF 10, MF 15, MF25 lắp trên máy kéo bánh lốp 3 hoặc 4 bánh công suất từ 16 ma ̃lưcc̣ đến 31 mã lưcc̣,lực kéo 3700 kg tốc độ cuốn của dây cáp 0,2 – 2,1 m/s [13]

Các kiểu tời tự hành của hãng Sespon, Koska (Thụy Điển), Kracer (Áo),Opvallden (Thụy Sỹ) với lực kéo 3000 kg, tốc độ cuốn cáp 0,3 – 2,5 m/s lànhững mẫu tời 2 trống tự hành điển hình của các nước Châu Âu

Ở nước Nga, tời vận xuất gỗ được áp dụng từ thế kỷ 19 được các kỹ sư Nga N.Sưtrenco (1878) IA.Vasiliev (1890) thiết kế và chế tạo

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh và sử dụng tời được các trungtâm nghiên cứu lớn như: Viện nghiên cứu cơ giới hoá và năng lượng(XNiiMe), viện nghiên cứu lâm nghiệp Xibiri (XibNiiLP), Viện nghiên cứulâm nghiệp IRờcut (Irơcutsk NiiLΠ) tiến hành trong nhiều năm qua

Để vận xuất gỗ ở điều kiện địa hình bằng phẳng với cự li vận xuất dưới500m và địa hình dốc dưới 2000m Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng đãthiết kế và chế tạo các mẫu tời TL.3, TL.4, TL.5 Theo [12] Kết quả nghiêncứu sử dụng các loại tời trên cho thấy rằng ngoài những ưu việt nổi bật như ítphá hoại cây con, phá hoại đất, còn có những ưu việt như giảm công sửa chữa

2 – 3 lần, chi phí nhiên liệu giảm 50 – 60%, giá thành ca máy giảm 1,5 lần sovới sử dụng máy kéo để vận xuất ở điều kiện thể tích trung bình của gỗ khaithác 0,2m3 sản lượng 150m2/ha cự li vận xuất 500 – 550m

Các loại tời cố định LL12A, LL-8 được nghiên cứu hoàn thiện thay thếcác mẫu tời trên lực kéo tăng (20 – 30)%, tốc độ cuốn cáp tăng (25 – 40)%,việc trang bị thêm hộp số cho phép đổi chiều quay của trống tời và giảm tốctốc độ tăng lên đã giúp mở rộng phạm vi sử dụng tời

Từ thập kỷ 80, việc nghiên cứu chế tạo các loại tời di động thay thế chocác loại tời cố định được nghiên cứu rộng rãi Các mẫu tời tự hành loại nhỏ dochi nhánh KiaVKazơ của Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng Nga nghiêncứu, chế tạo có dung tích chứa cáp của trống tời 1000m, lực kéo 2100kg, tốc

độ cuốn cáp 0,3 – 4,3m/s tời này lắp trên máy kéo T40A Các mẫu tời tự hànhLC.2, LL-20 do chi nhánh Irơcut của Viện XniiMe nghiên cứu chế tạo lắp trênmáy kéo TDT-55, TT4, viện nghiên cứu áp dụng hệ thống điều khiển từ xacho tời di động được quan tâm nghiên cứu Mẫu tời LL-14 được chế tạo khảonghiệm ở Viện lâm nghiệp GoRiAtre – KlutreVXki cho thấy việc sử dụngđiều khiển từ xa giảm giá thành vận xuất 15%

Ở Trung Quốc các loại tời 2 trống, 3 trống được sử dụng phổ biến để vậnxuất gỗ ở vùng núi như JS – 0,4, JS208, JS2.3, JS3 – 6, JZ.2-1,5, JZ2 - 3 có lựckéo từ 4-30KN, tốc độ cuốn cáp 0,2 – 6m/s, cự ly kéo từ 80 – 1000m

1.3 Tình hình nghiên cứu tời ở trong nước.

Ở Viêṭ nam hiêṇ có hai trung tâm lớn nghiên cứu về khai thác gỗ làTrường Đại học Lâm nghiệp và Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Cácnghiên cứu tập trung vào một số hướng chủ yếu sau:

-Khảo nghiệm các thiết bị nhập nội phục vụ một số khâu sản xuất

- Cải tiến các thiết bi c̣ngoaịnhâpc̣ sao cho phùhơpc̣ với điều kiêṇ khai thác ởViêṭnam

- Khảo nghiệm một số cưa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên – Viêṇ công nghiêpc̣ rừng thưcc̣ hiêṇ

“Sử dụng máy kéo TT.4 để vận xuất” – Nguyêñ Trongc̣ Hùng thưcc̣ hiêṇ năm 1982;

“Sử dụng máy kéo để vận chuyển gỗ” – Nguyêñ Văn Lơị thưcc̣ hiêṇ năm1982

“Thiết kế máy kéo khung gập vận xuất gỗ L-35” do tác giảNguyêñ KínhThảo;

“Thiết kế đường cáp Visen vận xuất gỗ” do tác giảLê Duy Hiền;

Viện khoa học Lâm nghiệp đã thiết kế, chế tạo rơ moóc chở gỗ dài,đường cáp vận xuất gỗ 1A…

Từ những năm 90 của thế kỷ trước đến nay, đã có các nghiên cứu tậptrung vào công nghệ và thiết bị khai thác rừng trồng Có thể liệt kê ra đây mộtvài công trình tiêu biểu:

- Trịnh Hữu Lập: “Hoàn chỉnh quy trình công nghệ vận xuất gỗ, vậnchuyển gỗ rừng trồng”; “Thiết kế lắp đặt đường cáp kéo căng thả chùng vậnxuất gỗ”

- Đề tài cấp Nhà nước KN-03-04 “Thử nghiệm hoàn thiện và áp dụngcông nghệ khai thác, chế biến và bảo quản gỗ nhỏ” do TS Nguyễn Kính Thảolàm chủ nhiệm đã tạo ra được 1 mẫu máy có thiết bị tời cáp dẫn động cơ khí,

cơ cấu nâng gỗ dẫn động thuỷ lực, thiết bị có thể gom gỗ từ xa, tự bốc gỗ lên

rơ mooc và vận chuyển ở cự li ngắn Đã khảo nghiệm cưa xăng Partner P-70

và tời 2 trống chặt hạ và vận xuất gỗ ở trong rừng ngập mặn

- Nguyễn Nhật Chiêu “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thiết bị vậnxuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác gỗ nguyên liệu giấy và gỗ nhỏ rừngtrồng”.

- Nguyễn Văn Quân “Nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh hơi để vận xuất

gỗ rừng trồng”

-Đềtài nhánh số06 KC 07 – 26 – 06 “Lưạ choṇ công nghê c̣vàhê c̣thốngthiết bi c̣cơ giới hoákhai thác gỗrừng trồng ởđô c̣dốc trên 200” do T.S NguyêñVăn Bỉlàm chủnhiêm đa ̃thiết kếtời tư c̣hành gom gỗ1 trống - Công suất củatời: 4,5kw;- Cự ly vận xuất 80m;- Lực kéo lớn nhất: 5000N;- Vận tốc cáp kéo:0,8- 1,5m/s (tuỳ thuộc vào chế độ ga)

Năm 2005, thực hiện đề tài nghiên cứu cấp nhà nước: “Nghiên cứu lựachọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hóa các khâu làm đất, trồng, chămsóc rừng trồng và khai thác gỗ” thuộc chương trình KHCN trọng điểm cấpnhà nước giai đoạn 2001 – 2005 KC07 đã thiết kế chế tạo được mẫu tờithuyền tự hành 1 trống để vận xuất gỗ rừng trồng, công suất 4,2 kW, cự lygom 50m, lực kéo tối đa 5696N; năng suất 15 – 20 m3/ca

Ưu điểm lớn nhất của tời là thiết kế gọn nhẹ, đơn giản, dễ chế tạo, phùhợp với gỗ rừng trồng Nhược điểm: Cự ly gom gỗ ngắn, lực kéo nhỏ, côn lytâm có độ bền kém

Tóm lại: Tời là thiết bị vận xuất thông dụng được áp dụng ở nhiều nước

trên thế giới và đã được nghiên cứu tương đối hoàn chỉnh và có hệ thống Tùytheo điều kiện địa hình, điều kiện rừng, quy mô sản xuất mà ở đó mỗi nước cónhững kiểu tời thông dụng khác nhau nhưng nhìn chung xu thế chuyển từ tời

cố định sang tời di động nhằm giảm nhẹ công di chuyển, lắp đặt được nhiềunước quan tâm nghiên cứu Trong số các loại tời đơn giản thì tời 1 trống làloại tời goṇ nhe,c̣phổ biến nhất và được dùng đa năng với ưu điểm goṇ nhe,c̣cơđông,c̣ phùhơpc̣ với nhiều trường hơpc̣ khác nhau vềđiạ hinh̀ Ở nước ta, việc

nghiên cứu tời vận xuất chưa được quan tâm nhiều, nghiên cứu chưa thành hệthống Cho đến nay chưa có một mẫu tời nào được sản xuất hàng loạt, đượcthực tế sản xuất chấp nhận Vì vậy, nghiên cứu để ứng dụng tời vào sản xuất làrất cần thiết nhằm tăng năng suất lao động, cải tiến điều kiện làm việc của

công nhân đồng thời giảm thiểu tác đôngc̣ xấu đến môi trường Đềtài “Xác đinh

môt sốthông sốcông nghê ̣hơp ̣ lýkhi sửdung ̣ tời tư ̣hành môt trống để vâṇ xuất

gô ̃rừng trồng” đềtài lưạ choṇ với mucc̣ đích thưcc̣ hiêṇ vấn đềnêu trên.

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

-Xác định một số thông số công nghệ hợp lý của tời tự hành môṭtrống

để sử dungc̣ môṭcách hiêụ quảnhất khi vâṇ xuất gỗrừng trồng trong các điều kiêṇ điạ hinh̀ khai thác khác nhau

2.2 Đối tượng và phạm vi, giới hạn nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài:

+ Tời môṭtrống tự hành (Đề tài nhánh KC 07 - 26 - 06 chế tạo với mụcđích nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến năng xuất và chi phí năng lượngriêng nhằm xác định được các thông số hợp lý khi sử dụng tời môṭtrống khivận xuất gỗ rừng để đạt năng suất cao, giá thành hạ góp phần đưa được sản phẩm chế tạo vào thực tiễn sản xuất)

+ Gỗ rừng trồng với công nghệ Khai thác trắng;

Do thời gian thực hiện đề tài có hạn cho nên nghiên cứu chỉ tập trung vào 2 yếu tố quan trọng:

+ Tải trọng chuyến;

+ Tốc độ kéo;

Do thưcc̣ hiêṇ taị1 hiêṇ trường khai thác cốđinḥ nên các yếu tốkhác coi như ảnh hưởng không đáng kể

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Xác định được mức độ ảnh hưởng, quy luật ảnh hưởng của vận tốc cápkéo gỗ và tải trọng chuyến đến năng suất và chi phí năng lượng riêng của tờimôṭtrống;

- Xác định giá trị hợp lý của các tham số điều khiển: tốc độ cáp kéo (V), tải trọng chuyến (Q)

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Lưạ choṇ phương pháp nghiên cứu

Sau khi xác định được mục tiêu nghiên cứu, điều quan trọng sau đó làchọn được phương pháp nghiên cứu phù hợp để giảm bớt được chi phí nghiêncứu mà vẫn đảm bảo được độ tin cậy của kết quả Nghiên cứu khoa học đượcchia ra:

Nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng; nghiên cứu lý thuyết vànghiên cứu thực nghiệm

Theo đó, nghiên cứu cơ bản có mục đích phát hiện ra tính qui luật màđến trước khi nghiên cứu chưa biết trong thiên nhiên Nghiên cứu ứng dụng làpha tiếp theo của nghiên cứu cơ bản Thông qua chúng để thu nhận các hiểubiết mới hoặc vận dụng kiến thức đã có vào thực tế sản xuất

Trong thời đại ngày nay, nghiên cứu ứng dụng là phần đáng kể hơn trongquá trình chung của việc sáng tạo ra kỹ thuật mới Nó là cơ sở để tiếp nhận sốliệu, tư tưởng, mẫu và những cái khác được đưa ra Thông qua chúng, các đốitượng, máy móc, qui trình công nghệ mới được thiết kế và đề xuất Bởi thếphần lớn các nghiên cứu kỹ thuật theo bản chất của chúng là nghiên cứu ứngdụng

Nghiên cứu lý thuyết có mục đích thiết lập một hệ thống quan điểm nào

đó thông qua việc đưa ra những qui luật mới; nghiên cứu lý thuyết thích hợpnhất khi nghiên cứu các đối tượng và hệ thống mà trong đó có thể phân chia

rõ các hiện tượng và các quá trình có cùng bản chất vật lý

Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm là tiếp nhận những sự kiện mới,kiến thức khoa học và số liệu khoa học thông qua tổ chức thực nghiệm bằngcách quan sát đối tượng của nhà nghiên cứu Khi nghiên cứu các hệ thốngphức tạp mà ở trong đó diễn ra các hiện tượng và quá trình với bản chất khácnhau thì thích hợp hơn là dùng phương pháp thực nghiệm với lý thuyết tươngứng

Từ những phân tích ở trên cho thấy rằng nếu sử dụng phương pháp lýthuyết để xác định sự ảnh hưởng của tất cả các yếu tố đến 2 chỉ tiêu quan tâm

là năng suất và chi phí năng lượng riêng thì phải nghiên cứu toàn diện mức độảnh hưởng và cơ chế tác động của từng yếu tố đến các chỉ tiêu quan tâm, khốilượng nghiên cứu sẽ rất lớn Chính vì vậy, để giảm bớt khối lượng công việclựa chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm là phù hợp hơn cả Tuy nhiên,phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mà chúng tôi sử dụng không phải làthực nghiệm thuần tuý mà là sự kết hợp hài hoà giữa lý thuyết và thựcnghiệm; lấy lý thuyết làm cơ sở, làm định hướng ban đầu hỗ trợ giảm bớt khốilượng công việc, rút ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm

Trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể tiến hành thí nghiệm bằng phươngpháp cổ điển Nhà thực nghiệm chỉ dựa vào kinh nghiệm và trực giác để chọnhướng nghiên cứu Các thí nghiệm được tiến hành lần lượt với sự thay đổitừng thông số trong khi giữ nguyên các yếu tố còn lại Phương pháp cổ điểnchỉ cho phép tìm kiếm cái mới phụ thuộc đơn định giữa các chỉ tiêu đánh giá

và các yếu tố ảnh hưởng một cách riêng biệt trong khi làm thực nghiệm mộtcách riêng rẽ sẽ theo từng yếu tố Mặc dù có trong tay một tập hợp cácphương trình thực nghiệm đơn yếu tố nhưng vì chúng chỉ là những trường hợpriêng nên không cho kết quả chặt chẽ về mức độ ảnh hưởng của từng yếu tốtrong mối tác động qua lại giữa chúng cũng không thể tìm kiếm phương ánphối hợp tối ưu các yếu tố ảnh hưởng

Nhược điểm của phương pháp nghiên cứu cổ điển là khi nghiên cứukhông thấy được hướng chuyển dịch của quá trình lúc tìm các điều kiện tối ưutheo quan điểm này các thực nghiệm đó thuộc loại “thụ động”

Vì thấy rõ những nhược điểm của phương pháp nghiên cứu thực nghiệmcổ điển chúng tôi chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mà trong đótiến hành khảo nghiệm máy, thu thập số liệu một cách chủ động theo 1 kế

và phân tích hồi qui.

2.4.2 Nôị dung nghiên cứu thưcc̣ nghiêm

2.4.2.1 Muc ̣ tiêu, nhiêṃ vu ̣thưc ̣ nghiêṃ

- Mucc̣ tiêu của thưcc̣ nghiêm làxác đinḥ 2 chỉtiêu năng suất (Ng) và chiphínăng lươngc̣ riêng (Nr) khi vâṇ xuất gỗrừng trồng bằng tời tư c̣hành 1 trống

-Nhiêm vu c̣thưcc̣ nghiêm:c̣

+ Xác đinḥ những yếu tốảnh hưởng đến năng suất vàchi phínăng lươngc̣

+ Xác đinḥ hê c̣sốcản ma sát giữa gỗvàmăṭđất;

2.4.2.2 Choṇ tham sốđiều khiển

Tham sốđiều khiển đểtiến hành thínghiêm làtải trongc̣ chuyến (Q) và vâṇ tốc dây cáp (V)

2.4.2.3 Những thông sốcần đo, thiết bi ̣vàphương pháp đo

Đểxác đinḥ chi phínăng lươngc̣ riêng vànăng suất gom gỗ, ta cần xác đinḥlưcc̣ kéo của tời taịđầu bógỗ, trongc̣ lươngc̣ bógỗ, vâṇ tốc kéo của cáp, chiều dàiquang̃ đường vâṇ xuất, thời gian nhảcáp, buôcc̣ gỗ, kéo gỗ, dỡgỗ *Phươngpháp đo lưcc̣ kéo của cáp tời taịđầu bógỗ

Đểđo lưcc̣ kéo của dây cáp taịđầu bógỗkhi vâṇ xuất gỗta dùng đầu đo lưcc̣ tiêu chuẩn của phòng thínghiêm đo lường khoa Cơ điêṇ & Công trinh̀

Ma ̃hiêụ đầu đo lưcc̣

KRAFTAUFNEHMER – FORCE TRANSDUCER (HBM)

Typ Z4

50kN = 2mV/V # G84938

Made in Germany

Hình 2.1: Đầu đo lưc ̣ (HBM) tiêu chuẩn

Đểđo lưcc̣ kéo của tời taịđầu bógỗkéo theo phương pháp kéo lết, ta buôcc̣đầu bógỗlaịrồi móc vào môṭđầu của đầu đo lưc,c̣ đầu còn laịmóc vào móc cápcủa tời Dây tiń hiêụ từ đầu đo lưcc̣ đươcc̣ kết nối với thiết bi c̣xử lý số liêụ DMC– Plus, thiết bi c̣này đươcc̣ kết nối với máy tính xách tay cócài đăṭ phần mềm xửlýsốliêụ

Hình 2.2: Ghép nối đầu đo vào bógô ̃và tời kéo

Hình 2.3: Kết nối dây tín hiêụ vàhiêụ chỉnh các thiết bi ̣đo

Nguyên lýlàm viêcc̣ của đầu đo lưcc̣ tiêu chuẩn, các láđiêṇ trởđươcc̣ mắc theo sơ đồcầu đủđiêṇ trở

Hình 2.4: Sơ đồcông nghê ̣cầu đủđiêṇ trơ

R 1 ,R 2 ,R 3 ,R 4 – là các tenzo điêṇ trơ; U 0 – điêṇ áp nuôi;

0 trên đường chéo của cầu từ đóđiêṇ áp trên đường chéo của cầu Tenzo, điêṇ

áp này đươcc̣ lấy ra từ đầu đo truyền tiń hiêụ đến thiết bi c̣thu thâpc̣ vàkhuếch

đaịtín hiêụ DMC Plus kết nối với máy tính xách tay vàđươcc̣ điều khiển bằngphần mềm DMC Plus

* Phương pháp xác đinḥ trongc̣ lươngc̣ gỗtrong thínghiêm

Trongc̣ lươngc̣ các khúc gỗthínghiêm đươcc̣ xách đinḥ bằng cách cân, đo với các thiết bi đọ vàphương pháp thông thường

Hình 2.5: Xác đinh thểtích gô ̃trước khi khảo nghiêṃ

Hình 2.6: Xác đinh trong ̣ lương ̣ của gô ̃

* Phương pháp xác đinh vâṇ tốc dây cáp

- Vâṇ tốc trung binh̀ của dây cáp theo chiều cótải vàkhông tải đươcc̣ xác đinḥ bằng công thức:

+ Vt – Vâṇ tốc trung binh̀ dây cáp theo chiều cótải, (m/s);

+ Vot – Vâṇ tốc trung binh̀ dây cáp theo chiều không tải, (m/s);

+ L – Cư c̣ly gom gỗ, (m);

+ tt – Thời gian dây cáp chaỵ cótải, (s);

+ tot – Thời gian dây cáp chaỵ không tải, (s);

Theo [3], đểxác đinḥ vâṇ tốc trung binh̀ của dây cáp theo chiều có tải và không tải cần phải đo cư c̣ly gom gỗ(L) vàcác yếu tốthời gian

Cư c̣ly gom gỗđươcc̣ đo bằng thước đo dài; các chi phíthời gian đươcc̣ đo bằng đồng hồbấm giây theo phương pháp thông thường đa ̃biết

- Đo thời gian: Đồng hồ bấm giây Casio HS-70W với đô c̣chinh́ xác 1/100s

Hình 2.7: Đồng hồbấm giây

* Phương pháp xác đinḥ hê c̣sốcản giữa cây gỗvàmăṭđường vâṇ xuất,trong trường hơpc̣ kéo gỗtheo phương pháp kéo lết hay nửa lết, hê c̣sốma sát(fms) chủyếu làchoṇ theo các sách của châu áhay trung quốc màchưa đềtài nàonghiên cứu khảo nghiêm đểđưa ra hê c̣sốma sát của gỗvàmăṭđường vâṇ

xuất Chinh́ vìvâỵ trên cơ sởxác đinḥ lưcc̣ kéo của cáp tời theo phương pháp kéo lết tác giảđi xác đinḥ hê c̣sốcản giữa gỗvàmăṭđất

Xét sơ đồkéo gỗbằng tời trên măṭđường nằm ngang, lưcc̣ tác duṇg lên câygỗnhư hinh̀ sau:

Hình 2.8 – Sơ đồkéo gô ̃theo phương pháp kéo lết

Trong đó:

F – Lưcc̣ kéo của cáp tời đo taịđầu bógỗ;

β– Góc hơpc̣ bởi giữa phương dây cáp vàmăṭđất;

Q – Trongc̣ lươngc̣ của gỗ;

Từ điều kiêṇ cân bằng lưcc̣ ta có:

F ms F cos hay f Q F sin F cos

(f – hê c̣sốma sat giưa gỗva măṭđất)

Vìvâỵ đểđo đươcc̣ hê c̣sốcản f ta đo sức căng dây cáp tời (F) vàtrongc̣ lươngc̣

bógỗ(Q)

2.5 Tiến hành công tác chuẩn bi

Trước khi tiến hành thínghiêm phải tiến hành các công tác chuẩn bi gc̣ồm

các công viêcc̣ như:

+ Chuẩn bi hịêṇ trường thưcc̣ nghiêm;c̣

+ Kiểm tra tình trangc̣ ky ̃thuâṭcủa tời, tra dầu mỡ;

+ Chuẩn bi gc̣ỗ;

+ Hiêụ chỉnh các thiết bi đo;c̣

2.6 Tiến hành thưc nghiêṃ đơn yếu tố

Nhiệm vụ cơ bản của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số

ảnh hưởng đã phân tích ở trên để xem thông số nào thực sự ảnh hưởng đến

các chỉ tiêu đánh giá, xác định mức độ và quy luật ảnh hưởng của chúng đến

chỉ tiêu quan tâm Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:

1 Thực hiện thí nghiệm với từng thông số thay đổi với số mức không

nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của

phép đo giá trị thông số đó Số thí nghiệm lập lại n = 3 [4]

2 Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng

của mỗi yếu tố tới năng suất và chi phí năng lượng riêng Đánh giá tính thuần

nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác

đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể

Thuật toán phân tích phương sai để xác định độ tin cậy và tính thuần

nhất [4] như sau:

2.6.1 Đánh giá tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren

m: Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phương sai cực đại m = m u

Giá trị thống kê chuẩn Kohren được tính sắn theo mức ý nghĩa , hoặc

tự do và ký hiệu G b tra bảng [4]

Nếu G tt < G b thì giả thiết không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm

2.6.2 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố

Phương pháp đánh giá này dùng chuẩn Fisher (F) Thực chất là so sánh

phương sai thành phần do thay đổi thông số nào gây nên và phương sai do

nhiễu gây ra Nếu tỷ số giữa hai phương sai này lớn hơn giá trị lý thuyết tra

bảng của tiêu chuẩn F thì sự khác biệt giữa các giá trị trung bình là đáng kể và

các thông số vào có ảnh hưởng thực sự đến thông số ra, trội hẳn so với ảnh

hưởng ngẫu nhiên

Giá trị tính toán của tiêu chuẩn F là tỷ số:

Nếu giá trị tính toán F<F b thì ảnh hưởng của thông số vào là không đáng

kể trong khuôn khổ ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên Nguyên nhân gây

nên trường hợp này là đưa vào thí nghiệm những thông số không có ảnh

hưởng đáng kể hoặc bước biến đổi của thông số quá bé, dẫn đến hiệu ứng ảnh

hưởng của thông số nhỏ so với nhiễu

Nếu F > F b thì ảnh hưởng của các thông số vào là đáng kể

2.6.3 Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích

và dự báo cần thiết

Nhờ sự trợ giúp của máy tính với số liệu thu thập được, ta có thể lập

được phương trình tương quan giữa thông số đầu ra là 2 chỉ tiêu quan tâm và

thông số đầu vào là những yếu tố ảnh hưởng ở dạng mô hình hồi quy

do sự chênh lệch giữa các giá trị hàm tính theo mô hình và giá trị thực nghiệmcủa nó với phương sai S e2 do nhiễu tạo nên theo tiêu chuẩn Fisher.

Nếu tỷ số hai phương sai này

càng mạnh Ngược lại nếu nó càng lớn thì tính thích ứng càng yếu Khi vượt

khỏi ngưỡng của giá trị thống kê F b thì mô hành bị coi là không tương thích

Phương sai do nhiễu tạo nên S 2 là giá trị trung bình của các bình phương

Y- Giá trị của đối số Y=F(

các bộ giá trị các thông số vào ( X 1

giá trị tính toán của chuẩn Fisher

mô hình là tương thích Nếu F tt > F b chứng tỏ sự vượt trội một cách có hệ

thống của thống kê tập hợp được ước lượng bởi

được ước lượng bởi S 2 Sự khác biệt không còn trong phạm vi sai số ngẫu e

nhiên nữa, vì thế ngoài sai số theo nhiễu, nguyên nhân khiến sai số thống kê

đó vượt trội số hệ thống sai lệch bổ sung do sự sai lệch không tương thích của

mô hình so với đối tượng nghiên cứu

+ Phức tạp hóa mô hình bằng cách nâng bậc cao hơn.

+ Lập lại thực nghiệm với khoảng và mức biến thiên của thông sốvào

nhỏ hơn

2.6.5 Xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến thông số đầu ra

Dựa vào mô hình thực nghiệm thu được ta có thể xây dựng đồ thị ảnhhưởng của các thông số đầu vào X đến các thông số đầu ra là chi phí nănglượng riêng và năng suất của tời

2.7 Tiến hành thưc nghiêṃ đa yếu tố

Để sử dụng phương pháp thực nghiệm đa yếu tố cần có các điều kiện [4]

+ Kết quả thông số ra phải tập trung cao, nghĩa là khi lập lại nhiều lần cùng một thí nghiệm thì giá trị thu được không sai lệch quá lớn

+ Các yếu tố ảnh hưởng phải điều khiển được và chúng phải độc lập với

nhau

+ Mối liên hệ giữa các thông số tối ưu và các yếu tố ảnh hưởng được thể hiện bởi các phương trình và đáp ứng các điều kiện:

- Phải là hàm khả vi

- Chỉ có một cực trị trong khoảng các yếu tố biến thiên

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố được thực hiện theo các bước sau:[4]

1 Chuẩn bị dụng cụ đo, máy vàthiết bị thí nghiệm

2 Chọn phương án thích hợp cho thí nghiệm

3 Tổ chức thí nghiệm

4 Gia công số liệu thí nghiệm

Phân tích và giải thích kết quả nhận được bằng thuật ngữ của các lĩnh vực khoa học tương ứng

2.7.1 Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm và lập ma trận thí

nghiệm Qua tham khảo ý kiến của các chuyên gia và tài liệu [2],[4];

Hàm mục tiêu là chi phí năng lượng riêng và nằng suất của tời có nhiều khả năng là hàm phi tuyến

Để có kết luận chính xác, ta còn phải căn cứ vào kết quả thực nghiệmđơn yếu tố Nếu kết quả thực nghiệm đơn yếu tố cho ta quy luật tương quan

bâcc̣ 2 thì có thể bỏ qua việc tiến hành thực nghiệm bậc 1 và thực nghiệm theo phương án quy hoạch bậc 2.

Trong số các kế hoạch thực nghiệm thì kế hoạch trung tâm hợp thành là

kế hoạch xuất hiện sớm nhất, nhưng hiện nay vẫn được ứng dụng rộng dãitrong nghiên cứu

Theo [4] phương án này có tổng số các thí nghiệm cần thực hiện:

Vậy tổng số thí nghiệm cần thực hiện là 9

Biến thiên của 2 yếu tố trong vùng thí nghiệm gồm các mức cơ sở, mứctrên và mức dưới, các giá trị này được chọn dựa vào phân tích kết quả đơnyếu tố

Trong các mức khác nhau của yếu tố X i

được xác định theo công thức

-Giá trị thực của yếu tố thứ i (2.17)

(2.18)