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 cho những diện tích rừng tự nhiên đã mất đi, việc sử dụng các thiết bị, phương tiện kỹ thuật vào trong quá trình vận xuất g

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hi ̀nh thức và thiết bi ̣ vâ ̣n xuất gỗ

Vận xuất gỗ là quá trình di chuyển cây gỗ từ nơi chă ̣t ha ̣ về kho gỗ I hoặc bãi gỗ tâ ̣p trung, từ đó cây gỗ được vâ ̣n chuyển tới kho gỗ II hoă ̣c đến nơi tiêu thu ̣ Vâ ̣n xuất gỗ là công viê ̣c nă ̣ng nho ̣c, nguy hiểm và có ảnh hưởng lớ n đến môi trường rừng Trong tất cả các khâu của quá trình khai thác gỗ, khâu vâ ̣n xuất giữ vai trò hết sức quan tro ̣ng, nó ảnh hưởng đến năng suất, giá thành, chi phí trong khai thác Để giảm giá thành, tăng năng suất lao đô ̣ng thì việc cho ̣n mô ̣t hình thức vâ ̣n xuất hợp lý là hết sức quan tro ̣ng

Trong công nghê ̣ vâ ̣n xuất gỗ thường sử du ̣ng các loa ̣i hình như: vâ ̣n xuất gỗ bằng sú c vâ ̣t, vâ ̣n xuất gỗ bằng máng lao, vâ ̣n xuất gỗ bằng máy kéo, vận xuất gỗ bằng đường cáp,… Trong các hình thức vâ ̣n xuất trên thì hình thứ c vâ ̣n xuất gỗ bằng tời cáp lắp trên máy kéo thường đươ ̣c áp du ̣ng để tâ ̣p kết gỗ ở những khu vực mà máy móc và thiết bi ̣ khác không thể thu gom đươ ̣c Chính vì đă ̣c điểm và tầm quan tro ̣ng như vâ ̣y nên có rất nhiều công trình nghiên cứu về công nghê ̣ cũng như máy móc thiết bi ̣ trong khâu sản xuất này

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

- Phương pháp kéo lết, kéo nửa lết (skidding): ở phương pháp kéo lết, toàn bô ̣ gỗ đươ ̣c kéo lết trên mă ̣t đất; kéo nửa lết thì mô ̣t đầu cây gỗ được kéo lết trên mặt đất, còn 1 đầu thì được nhấc khỏi mă ̣t đất nhờ hê ̣ thống treo đỡ củ a phương tiê ̣n

- Phương pháp chở gỗ (Forwarding): Là phương pháp mà toàn bô ̣ tải đươ ̣c đă ̣t trên các xe chở gỗ có bánh và được đưa về nơi tâ ̣p trung bằng sức người, sức súc vâ ̣t hoă ̣c bằng máy kéo

* Căn cứ vào hiê ̣n tra ̣ng cây gỗ:

- Vận xuất gỗ khúc: (Short wood): Gỗ vâ ̣n xuất được cắt thành khúc theo tiêu chuẩn gỗ thương phẩm rồ i đươ ̣c chuyển ra bãi gỗ

- Vận xuất gỗ dài (tree length): Cây gỗ sau khi ha ̣ được cắt cành, ngo ̣n rồ i cả thân cây đươ ̣c đưa về bãi gỗ, viê ̣c cắt khúc sẽ được thực hiê ̣n trên bãi gỗ

- Vận xuất gỗ nguyên cây (Full tree): Sau khi ha ̣, cây gỗ còn nguyên cả cành tán và được chuyển ra bãi gỗ, ta ̣i đây chúng được cắt cành và cắt khúc

Trên thế giới hiê ̣n nay nhiều nước có nền công nghiê ̣p khai thác phát triển, ngườ i ta đã chế ta ̣o và sản xuất tời tự hành đưa vào vâ ̣n xuất gỗ rừng tự nhiên và rừng trồng đã mang la ̣i hiê ̣u quả và năng suất cao với những ưu điểm riêng mà những thiết bi ̣ vâ ̣t xuất khác không có được

Tờ i có ưu điểm là cấu ta ̣o đơn giản, pha ̣m vi sử du ̣ng rô ̣ng rãi, làm đươ ̣c nhiều việc nên thích hợp cho khai thác gỗ Tời kéo được gỗ từ xa, qua những đi ̣a hình phức ta ̣p, không phải làm đường, bề mă ̣t rừng ít bi ̣ phá hoại như máy kéo Tời có khả năng kéo gỗ ngắn, dài, kéo mô ̣t cây hay cả bó gỗ

Tờ i không phù hơ ̣p ở nơi có sản lươ ̣ng thấp, gỗ phân tán

Tuỳ theo đô ̣ dố c đi ̣a hình mà người ta có những sơ đồ công nghê ̣ sản suất khác nhau.

Tình hình nghiên cứu tời ở trên thế giới

Tờ i là thiết bi ̣ vận xuất gỗ được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước Trong khai 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 máy kéo 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 hoàn thiện tời được quan tâm ngay từ thập niên 20 của thế kỷ trước Làm thế nào

7 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 các nước này cũng giống như các nước Tây Âu và Bắc Âu vận xuất gỗ bằng tời được 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 thiện đường cáp vận xuất Các hướng nghiên cứu chính với các mục tiêu được tiến hành

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, sử dụng tời tự hành lắp trên máy kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích thay cho việc sử dụng tời cố định Các hãng sản xuất tời cáp hàng đầu của Mỹ như Skedfet Berger, Timberland, Veirhozer đã cho ra đời các loại các loại tời cáp tự hành Wowniton 108 với tời 3 trống công suất 320 mã lực, dây cáp được nối thành vòng kín, cột tời cao 15m lắp trên máy kéo bánh bơm hoặc máy kéo bánh xích Các loại tời cáp tự hành của hãng 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 kéo được 350 cây gỗ Việc lắp đặt tời tự hành làm giảm công di chuyển, sử dụng tời 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 tời cáp tự hành Medill 044 và American 7250 trang bị cơ cấu ngàm kẹp gỗ trong khu khai thác gỗ của Công ty Maxmilan Broedel cho năng suất 210m 3 /h ở cự ly vận xuất 113m, thể tích trung bình của khúc gỗ 0,3 -0,5 m 3 , thời gian cho một chuyến kéo 0,95- 1,34 phút Việc sử dụng ngàm kẹp gỗ đã cho năng suất tăng 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 xa bằng vô tuyến được nghiên cứu và áp du ̣ng Các hãng sản xuất “Jonson ind LTD (Canada) sử du ̣ng hệ thống điều khiển khâu buộc gỗ bằng sóng vô tuyến trên 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, do điều kiện tự nhiên và điều kiện rừng khác hẳn với Mỹ và Canada hệ thống tời cáp chỉ sử dụng ở những nơi mà máy kéo không sử dụng được Phương thức khai thác chủ yếu được áp dụng ở những nước này là chặt chọn hoặc chặt tỉa thưa, sản lượng gỗ trên 1ha thấp, gỗ có kích thước nhỏ cho nên tời tự hành có công suất nhỏ được sử dụng và nghiên cứu

Một số hãng sản xuất tên tuổi như Igland A/C (NaUy) đã sản xuất các loại tời một trống Primett 4000LH có lực kéo 45kN và tời 2 trống 8002F có lực kéo 80kN có thể lắp trên các loại máy kéo nông nghiệp, sản phẩm đã được xuất 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 mã lực đến 31 mã lực, 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 là những 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 trung tâm nghiên cứu lớn như: Viện nghiên cứu cơ giới hoá và năng lượng (XNiiMe), viện nghiên cứu lâm nghiệp Xibiri (XibNiiLP), Viện nghiên cứu lâm nghiệp IRờcut (Irơcutsk NiiLΠ) tiến hành trong nhiều năm qua

9 Để vận xuất gỗ ở điều kiện địa hình bằng phẳng với cự li vận xuất dưới 500m và địa hình dốc dưới 2000m Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng đã thiết kế và chế tạo các mẫu tời TL.3, TL.4, TL.5 Theo [12] Kết quả nghiên cứu sử dụng các loại tời trên cho thấy rằng ngoài những ưu việt nổi bật như ít phá 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 so với sử dụng máy kéo để vận xuất ở điều kiện thể tích trung bình của gỗ khai thác 0,2m 3 sản lượng 150m 2 /ha cự li vận xuất 500 – 550m

Các loại tời cố định LL12A, LL-8 được nghiên cứu hoàn thiện thay thế các 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 tốc tốc 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 cho các loại tời cố định được nghiên cứu rộng rãi Các mẫu tời tự hành loại nhỏ do chi nhánh KiaVKazơ của Viện nghiên cứu cơ giới hoá năng lượng Nga nghiên cứu, 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 hành LC.2, LL-20 do chi nhánh Irơcut của Viện XniiMe nghiên cứu chế tạo lắp trên máy kéo TDT-55, TT4, viện nghiên cứu áp dụng hệ thống điều khiển từ xa cho tời di động được quan tâm nghiên cứu Mẫu tời LL-14 được chế tạo khảo nghiệm ở Viện lâm nghiệp GoRiAtre – KlutreVXki cho thấy việc sử dụng điều 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 vận xuất gỗ ở vùng núi như JS – 0,4, JS208, JS2.3, JS3 – 6, JZ.2-1,5, JZ2 - 3 có lực kéo từ 4-30KN, tốc độ cuốn cáp 0,2 – 6m/s, cự ly kéo từ 80 – 1000m.

Tình hình nghiên cứu tời ở trong nước

Ở Viê ̣t nam hiê ̣n có hai trung tâm lớn nghiên cứu về khai thác gỗ là Trường Đại học Lâm nghiệp và Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam Các nghiên 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 ̣ ngoa ̣i nhâ ̣p sao cho phù hợp với điều kiê ̣n khai thác ở Viê ̣t nam

- Khảo nghiệm một số cưa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên – Viê ̣n công nghiê ̣p rừng thực hiê ̣n

“Sử dụng máy kéo TT.4 để vận xuất” – Nguyễn Tro ̣ng Hùng thực hiê ̣n năm 1982;

“Sử dụng máy kéo để vận chuyển gỗ” – Nguyễn Văn Lơ ̣i thực hiê ̣n năm

“Thiết kế máy kéo khung gập vận xuất gỗ L-35” do tác giả Nguyễn Kính Thảo;

“Thiết kế đường cáp Visen vận xuất gỗ” do tác giả Lê 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 tập trung vào công nghệ và thiết bị khai thác rừng trồng Có thể liệt kê ra đây một vài công trình tiêu biểu:

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

- Đề tài cấp Nhà nước KN-03-04 “Thử nghiệm hoàn thiện và áp dụng công nghệ khai thác, chế biến và bảo quản gỗ nhỏ” do TS Nguyễn Kính Thảo làm 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 vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để khai thác gỗ nguyên liệu giấy và gỗ nhỏ rừng trồng”

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

- Đề tài nhánh số 06 KC 07 – 26 – 06 “Lựa cho ̣n công nghê ̣ và hê ̣ thống thiết bi ̣ cơ giới hoá khai thác gỗ rừng trồng ở đô ̣ dốc trên 20 0 ” do T.S Nguyễn Văn Bỉ làm chủ nhiê ̣m đã thiết kế tời tự hành gom gỗ 1 trống - Công suất của tời: 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 lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hóa các khâu làm đất, trồng, chăm sóc rừng trồng và khai thác gỗ” thuộc chương trình KHCN trọng điểm cấp nhà nước giai đoạn 2001 – 2005 KC07 đã thiết kế chế tạo được mẫu tời thuyền tự hành 1 trống để vận xuất gỗ rừng trồng, công suất 4,2 kW, cự ly gom 50m, lực kéo tối đa 5696N; năng suất 15 – 20 m 3 /ca Ưu điểm lớn nhất của tời là thiết kế gọn nhẹ, đơn giản, dễ chế tạo, phù hợp với gỗ rừng trồng Nhược điểm: Cự ly gom gỗ ngắn, lực kéo nhỏ, côn ly tâm 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 Tùy theo điều kiện địa hình, điều kiện rừng, quy mô sản xuất mà ở đó mỗi nước có những 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 nhiều nước quan tâm nghiên cứu Trong số các loại tời đơn giản thì tời 1 trống là loại tời go ̣n nhe ̣, phổ biến nhất và được dùng đa năng với ưu điểm go ̣n nhe ̣, cơ đô ̣ng, phù hợp với nhiều trường hợp khác nhau về đi ̣a hình Ở nước ta, việc

12 nghiên cứu tời vận xuất chưa được quan tâm nhiều, nghiên cứu chưa thành hệ thống Cho đến nay chưa có một mẫu tời nào được sản xuất hàng loạt, được thực tế sản xuất chấp nhận Vì vậy, nghiên cứu để ứng dụng tời vào sản xuất là rất cần thiết nhằm tăng năng suất lao động, cải tiến điều kiện làm việc của công nhân đồ ng thời giảm thiểu tác đô ̣ng xấu đến môi trường Đề tài “Xác đi ̣nh một số thông số công nghê ̣ hợp lý khi sử dụng tời tự hành một trống để vận xuất gỗ rừng trồng” đề tài lựa cho ̣n với mu ̣c đích thực hiê ̣n vấn đề nêu trên

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI GIỚI HẠN, NỘI

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Xác định một số thông số công nghệ hợp lý củ a tời tự hành mô ̣t trống để sử du ̣ng mô ̣t cách hiê ̣u quả nhất khi vâ ̣n xuất gỗ rừng trồng trong các điều kiện đi ̣a hình khai thác khác nhau.

Đối tượng và phạm vi, giới hạn nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài:

+ Tời mô ̣t trống tự hành (Đề tài nhánh KC 07 - 26 - 06 chế tạo với mục đích nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến năng xuất và chi phí năng lượng riêng nhằm xác định được các thông số hợp lý khi sử dụng tời mô ̣t trống khi vận 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:

Do thực hiê ̣n ta ̣i 1 hiê ̣n trường khai thác cố đi ̣nh nên các yếu tố khác coi như ảnh hưởng không đáng kể.

Nội dung nghiên cứu

- Xác định được mức độ ảnh hưở ng, quy luật ảnh hưởng của vận tốc cáp kéo gỗ và tải trọng chuyến đến năng suất và chi phí năng lượng riêng của tời một trống;

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

Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Lư ̣a chọn phương pháp nghiên cứu

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

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

Theo đó, nghiên cứu cơ bản có mục đích phát hiện ra tính qui luật mà đến trước khi nghiên cứu chưa biết trong thiên nhiên Nghiên cứu ứng dụng là pha tiếp theo của nghiên cứu cơ bản Thông qua chúng để thu nhận các hiểu biết 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 trong quá trình chung của việc sáng tạo ra kỹ thuật mới Nó là cơ sở để tiếp nhận số liệu, tư tưởng, mẫu và những cái khác được đưa ra Thông qua chúng, các đối tượng, máy móc, qui trình công nghệ mới được thiết kế và đề xuất Bởi thế phần lớn các nghiên cứu kỹ thuật theo bản chất của chúng là nghiên cứu ứng dụng

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 hợp nhất 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 bằng cách quan sát đối tượng của nhà nghiên cứu Khi nghiên cứu các hệ thống phức tạp mà ở trong đó diễn ra các hiện tượng và quá trình với bản chất khác nhau thì thích hợp hơn là dùng phương pháp thực nghiệm với lý thuyết tương ứng

Từ những phân tích ở trên cho thấy rằng nếu sử dụng phương pháp lý thuyết 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 độ ảnh hưởng và cơ chế tác động của từng yếu tố đến các chỉ tiêu quan tâm, khối lượng nghiên cứu sẽ rất lớn Chính vì vậy, để giảm bớt khối lượng công việc lựa 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 là thực nghiệm thuần tuý mà là sự kết hợp hài hoà giữa lý thuyết và thực nghiệm; lấy lý thuyết làm cơ sở, làm định hướng ban đầu hỗ trợ giảm bớt khối lượng công việc, rút ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm

Trong nghiên cứu thực nghiệm, có thể tiến hành thí nghiệm bằng phương pháp cổ điển Nhà thực nghiệm chỉ dựa vào kinh nghiệm và trực giác để chọn hướng nghiên cứu Các thí nghiệm được tiến hành lần lượt với sự thay đổi từng thông số trong khi giữ nguyên các yếu tố còn lại Phương pháp cổ điển chỉ 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 một cách riêng rẽ sẽ theo từng yếu tố Mặc dù có trong tay một tập hợp các phương trình thực nghiệm đơn yếu tố nhưng vì chúng chỉ là những trường hợp riêng nên không cho kết quả chặt chẽ về mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố trong mối tác động qua lại giữa chúng cũng không thể tìm kiếm phương án phối hợp tối ưu các yếu tố ảnh hưởng

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

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

16 hoạch và chiến lược xác định trước, đó là phương pháp qui hoạch thực nghiệm

Quy hoạch thực nghiệm là cơ sở phương pháp luận của nghiên cứu thực nghiệm hiện đại Đó là phương pháp nghiên cứu mới trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực Cơ sở toán học, nền tảng lý thuyết của qui hoạch thực nghiệm là toán thống kế với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui

2.4.2 Nô ̣i dung nghiên cứu thực nghiê ̣m

2.4.2.1 Mục tiêu, nhiê ̣m vụ thực nghiê ̣m

- Mục tiêu của thực nghiê ̣m là xác đi ̣nh 2 chỉ tiêu năng suất (N g ) và chi phí năng lươ ̣ng riêng (N r ) khi vận xuất gỗ rừng trồng bằng tời tự hành 1 trống

+ Xác đi ̣nh những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chi phí năng lượng riêng;

+ Xây dựng phương trình hồi qui thực nghiê ̣m xác đi ̣nh năng suất (N g ); + Xây dựng phương trình hồi qui thực nghiê ̣m xác đi ̣nh chi phí năng lươ ̣ng riêng (Nr);

+ Xác đi ̣nh hê ̣ số cản ma sát giữa gỗ và mă ̣t đất;

2.4.2.2 Chọn tham số điều khiển

Tham số điều khiển để tiến hành thí nghiê ̣m là tải tro ̣ng chuyến (Q) và vận tố c dây cáp (V)

2.4.2.3 Những thông số cần đo, thiết bi ̣ và phương pháp đo Để xác đi ̣nh chi phí năng lượng riêng và năng suất gom gỗ, ta cần xác đi ̣nh lực kéo của tời ta ̣i đầu bó gỗ, tro ̣ng lượng bó gỗ, vâ ̣n tốc kéo của cáp, chiều dài quãng đường vâ ̣n xuất, thời gian nhả cáp, buô ̣c gỗ, kéo gỗ, dỡ gỗ

*Phương pháp đo lực kéo của cáp tời ta ̣i đầu bó gỗ Để đo lực kéo của dây cáp ta ̣i đầu bó gỗ khi vâ ̣n xuất gỗ ta dùng đầu đo lực tiêu chuẩn của phòng thí nghiê ̣m đo lường khoa Cơ điê ̣n & Công trình

Mã hiê ̣u đầu đo lực

Hình 2.1: Đầu đo lực (HBM) tiêu chuẩn Để đo lực kéo của tời ta ̣i đầu bó gỗ kéo theo phương pháp kéo lết, ta buộc đầu bó gỗ la ̣i rồi móc vào mô ̣t đầu của đầu đo lực, đầu còn la ̣i móc vào mó c cáp của tời Dây tín hiê ̣u từ đầu đo lực được kết nối với thiết bi ̣ xử lý số liệu DMC – Plus, thiết bi ̣ này được kết nối với máy tính xách tay có cài đă ̣t phần mềm xử lý số liê ̣u

Hình 2.2: Ghép nối đầu đo vào bó gỗ và tời kéo

Hình 2.3: Kết nối dây tín hiê ̣u và hiê ̣u chỉnh các thiết bi ̣ đo

Nguyên lý làm viê ̣c của đầu đo lực tiêu chuẩn, các lá điê ̣n trở được mắc theo sơ đồ cầu đủ điê ̣n trở

Hình 2.4: Sơ đồ công nghê ̣ cầu đủ điê ̣n trở

R 1 ,R 2 ,R 3 ,R 4 – là các tenzo điê ̣n trở; U 0 – điện áp nuôi;

Tiến ha ̀nh công tác chuẩn bi ̣

Trước khi tiến hành thí nghiê ̣m phải tiến hành các công tác chuẩn bi ̣ gồm các công viê ̣c như:

+ Chuẩn bị hiê ̣n trường thực nghiê ̣m;

+ Kiểm tra tình tra ̣ng kỹ thuâ ̣t của tời, tra dầu mỡ;

+ Hiệu chỉnh các thiết bi ̣ đo;

Tiến ha ̀nh thực nghiê ̣m 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

2 s max - Phương sai lớn nhất trong N thí nghiệm

(2.5) m u - Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm y ui - Giá trị của thông số tại điểm u y ui - Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u

1 u=1, 2, 3,…N (2.6) Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N phương sai S u 2

Trong đó luôn có giá trị S max 2 tt 

G Chuẩn Kohren tính toán theo thực nghiệm

Trong đó bậc tự do ở tử số   m  1 và ở mẫu số K=N(m-1) 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:

S y - Phương sai do sự thay đổi thông số vào X gây nên

S e - Ước lượng phương sai do nhiễu thực nghiệm gây ra

2 1 (2.9) y 0 - Giá trị trung bình chung của thông số đầu ra tính cho toàn bộ thực nghiệm

Bậc tự do của S 2 y là  1 =N-1; của S e 2 là  2 =N(m-1)

Giá trị thống kê của chuẩn F được tính sẵn theo mức ý nghĩa =0,005, bậc tự do  1 ,  2 ở phụ lục 3 tài liệu [5]

Nếu giá trị tính toán 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

2.6.4 Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy

Phép kiểm tra này thực chất là so sánh phương sai tuyển chọn S 2 tạo nên do sự chênh lệch giữa các giá trị hàm tính theo mô hình và giá trị thực nghiệm của nó với phương sai S e 2 do nhiễu tạo nên theo tiêu chuẩn Fisher

Nếu tỷ số hai phương sai này S 2 / S e 2 càng nhỏ tính thích ứng của mô hình 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 e 2 là giá trị trung bình của các bình phương độ lệch nhiễu của các điểm thí nghiệm S u 2

Phương sai tuyển chọn S 2 được tính theo công thức:

K *- Hệ số hồi quy có nghĩa

Y- Giá trị của đối số Y=F( X 1 X 2 Xn) tính theo mô hình hồi quy thay các bộ giá trị các thông số vào ( X 1 X 2 Xn) ứng với mỗ điểm thí nghiệm U giá trị tính toán của chuẩn Fisher

So sánh F tt với giá trị lý thuyết tra bảng theo bậc tự do  1 , 2 nêu F tt < F b 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 S 2 so với tham số tương ứng được ước lượng bởi S e 2 Sự khác biệt không còn trong phạm vi sai số ngẫu 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

Trong trường hợp này để có mô hình tương thích có thể chọn các giải pháp sau:

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

+ Lập lại thực nghiệm với khoảng và mức biến thiên của thông số vào 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 ảnh hưởng của các thông số đầu vào X đến các thông số đầu ra là chi phí năng lượng riêng và năng suất của tời.

Tiến ha ̀nh thực nghiê ̣m 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 và thiết bị thí nghiệm

2 Chọn phương án thích hợp cho 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 nghiệm đơn yếu tố Nếu kết quả thực nghiệm đơn yếu tố cho ta quy luật tương quan

28 bậc 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 dãi trong nghiên cứu

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

2 k - Các thí nghiệm phần hạt nhân k – Các thông số ảnh hưởng k =2 2 2 = 4

N - Các thí nghiệm ở mức sao N   2  2  4

N 0- Các thí nghiệm ở trung tâm N 0  1

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, mức trên và mức dưới, các giá trị này được chọn dựa vào phân tích kết quả đơn yếu tố

Trong các mức khác nhau của yếu tố X i quan trọng nhất là mức cơ sở X i 0 được xác định theo công thức

Sau cùng là khoảng biến thiên của các yếu tố X min

0 i i i imix i X X X X e     (2.17) Để chuyển từ giá trị tự nhiên sang dạng tọa độ

X i - Giá trị thực của yếu tố thứ i

29 Ở dạng mã mức dưới của mỗi yếu tố có giá trị (-1) mức cơ sở có giá trị

0, còn mức trên cơ sở có giá trị (+1) Để làm cơ sở cho khâu tổ chức thí nghiệm và xử lý số liệu sau này ta lập bảng đối chiếu giữa các giá trị thực và dạng mã cho từng yếu tố (bảng 4.1) và xây dựng ma trận thí nghiệm theo nguyên tắc các thí nghiêm hoàn toàn độc lập

Sau khi thành lập ma trận thực nghiệm chúng tôi tiến hành tổ chức thí nghiệm

Các thí nghiê ̣m phải được tiến hành theo hai bước:

- Thực hiê ̣n các thí nghiê ̣m thăm dò ở mức cơ sở với số thí nghiệm

 n Kiểm tra qui luật phân bố tiêu chuẩn của đa ̣i lượng đầu ra Xác đi ̣nh số lần lă ̣p la ̣i của những thí nghiê ̣m [4]

Tiến hành thí nghiê ̣m theo các ma trâ ̣n đã lâ ̣p Theo [4] kết quả các số đo trong khi làm thí nghiê ̣m mă ̣c dù có chính xác đến mấy cũng luôn tồn ta ̣i sự sai lệch Sự sai lê ̣ch này tồn ta ̣i ở 3 da ̣ng

+ Sai số thô: là sai số đo đươ ̣c trong mô ̣t thí nghiê ̣m nào đó khác xa với những số liê ̣u đo đươ ̣c trong các thí nghiê ̣m trước Nguyên nhân sai số thô: do thiết bi ̣ thí nghiê ̣m bi ̣ tru ̣c tră ̣c, điều kiê ̣n thí nghiê ̣m khác thường Sai số thô dễ phát hiê ̣n, khắc phu ̣c bằng cách thực hiê ̣n la ̣i ngay thí nghiê ̣m đó

+ Sai số hệ thố ng do đô ̣ nha ̣y và chính xác của du ̣ng cu ̣ đo, khắc phu ̣c sai số này bằng cách hiê ̣u chỉnh la ̣i du ̣ng cu ̣ đo

+ Sai số ngẫu nhiên: là những sai lê ̣ch không lớn, nó đươ ̣c ta ̣o ra bởi nhiều yếu tố khác nhau, khó phát hiê ̣n để xử lý do vâ ̣y luôn luôn tồ n ta ̣i sự sai số cho phép đo mô ̣t cách ngẫu nhiên

Mục đích của thí nghiê ̣m thăm dò là xác đi ̣nh sai số tiêu chuẩn thực nghiệm mà phương sai của các giá tri ̣ đo phản ánh đô ̣ chính xác của các dụng cụ đo

Theo lý thuyết quan trắc thì trong khi đo nếu không có sai sô hê ̣ thống, mà chỉ có sai số ngẫu nhiên, thì sai số này tuân theo qui luâ ̣t chuẩn [4] Để kiểm tra số liê ̣u đo đươ ̣c có tuân theo qui luâ ̣t chuẩn hay không, có thể sử du ̣ng nhiều cách khác nhau, nhưng trong đó phương pháp sử du ̣ng chỉ tiêu Person χ 2 là chă ̣t chẽ và phổ biến nhất [2] Để thực hiê ̣n viê ̣c kiểm tra ta tiến hành các bước sau:

- Tiến hành 50 thí nghiê ̣m thăm dò ở mức 0

- Chia các số đo đươ ̣c của các đa ̣i lươ ̣ng Y i ra l nhó m sao cho mỗi nhóm có số lươ ̣ng số đo có từ 5 trở lên Cu ̣ thể cho ̣n: l = 1 + 3,2lg l – Số nhó m cần chia

- Số thí nghiê ̣m thăm dò n = 50

- Giá tri ̣ giữa của nhóm:

Y  y   ( i  1 l ) (2.19) Để tính số quan trắc của từng nhóm cần tính:

Sai số tiêu chuẩn thực nghiê ̣m;

Tính xác suất lý thuyết của các đa ̣i lươ ̣ng ngẫu nhiên rơi vào từng nhóm:

Z 2  i d  ; Z 1   y i tr  y  S d y i - Giá tri ̣ nhỏ nhất của nhóm tr y i - Giá tri ̣ lớn nhất của nhóm

Vớ i hàm chuẩn sau khi đã thay đổi giá tri ̣ Z 1 , Z2 ta tra được các giá tri ̣ P i sau đó tính:

Dựa vào bảng ta tìm được:  2 tra bảng [4]

Nếu X b 2  2 , thì các thông số ngẫu nhiên đầu ra tuân theo qui luâ ̣t phân bố chuẩn

Tính số lần lă ̣p la ̣i của thí nghiê ̣m

Trong đó τ – chỉ tiêu student tra bảng s – phương sai củ a thí nghiê ̣m Δ – sai số tuyê ̣t đối m – số lần lặp la ̣i của mỗi thí nghiê ̣m

Sau khi thực hiê ̣n các thí nghiê ̣m theo ma trâ ̣n với số lần lă ̣p la ̣i của từng thí nghiê ̣m m = 3, chúng tôi sử du ̣ng chương trình xử lý số liê ̣u đa yếu tố OPT củ a Mỹ đã đươ ̣c chép bản quyền và được sử du ̣ng ta ̣i Viê ̣n Cơ điê ̣n Nông nghiệp và công nghê ̣ sau thu hoa ̣ch trên máy vi tính để kiểm tra

2.7.3 Xác định mô hình toán học

Hàm mục tiêu được biểu thị bằng các mô hình toán là phương trình hồi quy bậc 2 với dạng chung là [4]:

Trong đó: k1, k2, k6 – được tính theo các công thức biểu sau:

2.7.4 Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren được tiến hành theo mục (2.6.1), nếu G tt < G b thì giả thiết H 0 không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm Phương sai ở các thí nghiệm được coi là đồng nhất Điều này cho phép coi cường độ nhiễu là ổn định khi thay đổi các thông số trong thí nghiệm

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

Giá tri ̣ của các hê ̣ số hồ i qui đươ ̣c tính theo các biểu thức từ (2.26) đến 2.29) được kiểm tra theo tiêu chuẩn student k bt i i t

Trong đó: b i - Giá tri ̣ tuyê ̣t đối của b i tính theo công thức từ (2.26) đến (2.29);

Sbi – Trị số phương sai ứng với b i ; tα – giá tri ̣ tiêu chuẩn student tra bảng ‘t’ ứng với các bâ ̣c tự do k2=N(k-1) và γ=1-α (α là mức ý nghĩa cho phép)

Nếu tri ̣ số ti thoả mãn điều kiê ̣n (2.35) thì hê ̣ số b i tương ứ ng sẽ không có ý nghĩa rõ rê ̣t trong hàm tương quan có thể bỏ qua được

Trong biểu thứ c (2.35) tri ̣ số phương sai S bi được tính như sau:

Các hê ̣ số k 1 , k2, k3 , k7 – có thể tra bảng tính sẵn [8]

Từ công thức (2.26) đến (2.29) ta thấy các hê ̣ số b 0 , bii, bik và b il liên quan vớ i nhau, nên nếu hê ̣ số bi ̣ loa ̣i bỏ là b 0 thì cần tính la ̣i hê ̣ số b ii hoặc nếu loại bỏ b ik thì cũng phải tính la ̣i hê ̣ số b il và b 0 theo công thứ c sau:

+ Khi loại bỏ b 0 , thì tính la ̣i các b ii :

Các hê ̣ số b ij (i # j) không phải tính la ̣i

+ Khi loại bỏ b ii tính la ̣i b 0 và b tt còn la ̣i (i #t)

Các hê ̣ số mới b tt * và b 0 * được tính như sau:

 ii ii ii tt tt b k b b k b k b b k b

+ Khi loại bỏ b i hoặc bij: Các hê ̣ số khác không cần tính la ̣i

2.7.6 Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy

Cấu tạo, nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của tời tự hành mô ̣t trống

Trên cơ sở mẫu tời 1 trống tự hành đã chế ta ̣o của đề tài nhánh KC 07 –

26 – 06 do tiến sỹ Nguyễn Văn Bỉ thiết kế, chế ta ̣o với mu ̣c đích gom gỗ cho đường cáp vâ ̣n xuất Tời có khả năng tự di chuyển trên mă ̣t đất rừng với khoảng cách L = 30 – 50 m

Chức năng: gom gỗ cho đường cáp vận xuất, cự ly lmax = 50 m

Tời được thiết kế có sơ đồ cấu ta ̣o như sau:

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý tời tự hành một trống

38 b Nguyên lý hoạt động

- Tách côn ly hợp giữa hộp giảm tốc 2 và bộ chuyền xích 3 cho trống tời

4 quay tự do Công nhân cầm đầu dây cáp, kéo về phía gỗ

- Sau khi buộc gỗ vào đầu dây cáp, đóng côn ly hợp và tăng ga động cơ để trống tời 4 cuốn cáp, gỗ được kéo về phía đặt tời

- Khi gỗ đến nơi cần đặt, giảm ga động cơ, ngắt côn ly hợp cho chùng cáp để tháo gỗ khỏi dây cáp Kết thúc một chu trình gom gỗ

Các lần gom gỗ tiếp theo được lặp lại như cũ

Hình 3.2: Mẫu tời 1 trống do đề tài cấp bộ chế tạo c Các thông số kỹ thuật của tời

- Dung lượng cáp của trống tời: 70 ÷ 100 m;

- Vận tốc cuốn dây cáp: 0,25 – 1,67 m/s;

- Công suất động cơ; N= 4,2 kW;

1 Động cơ: Robin Model – EX 17D Có đă ̣c tính kỹ thuâ ̣t như sau:

Loại động cơ Động cơ xăng 4 kỳ làm mát bằng không khí

Thể tích làm việc của xi lanh cm 3 (cc) 169

Công suất khi làm việc dài hạn

Chiều quay Ngược chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ trục thu công suất

Dầu bôi trơn Dầu bôi trơn động cơ ô tô AP/SE, hoặc loại SAE/10 w

Thể tích bình nhiên liệu ( l ) 3,6

Hệ thống khởi động Cơ cấu kéo bằng tay

Kích thước cơ bản

2 Hộp giảm tốc: Hộp giảm tốc 2 cấp bánh xe răng tru ̣ Với tỷ số truyền: u1= 4; u2= 5

Hình 3.3: Hộp giảm tốc

+ Số vòng quay trên trục dẫn (I) n1= 3600v/p;

+ Số vòng quay trên trục (II) n2= 900v/p;

+ Số vòng quay trên trục ra (III) n3 = 180v/p;

Công suất trên các trục: P1= 2,9 KW;

- Mô men xoán trên các trục: T1= 7693 Nmm;

3 Cá p trên trống tời: Đường kính: 8mm

+ Đường kính tang trống: Dt = 150 mm;

+ Đường kính trong tang trống: Dtr = 140 mm;

+ Đường kính vành trống: Dv = 262 mm;

+ Số vòng cáp trên một lớp: n = 22;

5 Trục của trống tời

Vật liê ̣u chế ta ̣o: Thép 45 thường hoá Đường kính tru ̣c: d = 32 mm

Bước xích 25,4 mm ix = 4 , loại xích ống con lăn

Số răng đĩa xích nhỏ: Z 1 = 19

Số răng đĩa xích lớn: Z 2 v

Khoảng cách trục A = 762 mm Đường kính đĩa xích nhỏ: d 1 = 15,44 cm Đường kích đĩa xích lớn: d 2 = 61,76 cm

Lực tác dụng lên trục F = 2062 N.

Sơ đồ công nghệ khi vận xuất gỗ bằng tời mô ̣t trống

Hình 3.4: Vận xuất gỗ bằng tời 1 trống

1 Tời; 2 Ròng rọc; 3 Dây cáp;

4 Dây buộc gỗ; 5 Gỗ; 6 Bãi gỗ;7 Đường vận chuyển

Sơ đồ công nghệ trên là sơ đồ công nghê ̣ được sử du ̣ng khá phổ biến hiện nay đố i vớ i tời 1 trống Hoa ̣t đô ̣ng của sơ đồ công nghê ̣ này như sau: Gỗ (5) được mắc vào dây cáp (3) thông qua dây buô ̣c (4) và được tời (1) kéo lết về bãi gỗ (6).

Năng suất của tời khi vận xuất

Năng suất là khối lượng gỗ mà tời kéo được trong một đơn vị thời gian Theo [11] năng suất giờ của tời một trống được xác định bằng công thức:

 – Hệ số sử dụng thời gian;

1 – Hệ số sử dụng tải trọng;

Q – Tải trọng chuyển danh nghĩa

 t – Thời gian thực hiện một chuyến kéo γ – Trọng lượng riêng của gỗ vận xuất

Thời gian thực hiện một chuyến kéo được xác định bằng công thức: t1 + t2 + t3 + t4 (s) (3.2)

Trong đó: t1 – Thời gian cáp chạy không tải (s) t2 – Thời gian buộc gỗ (s) t3 – Thời gian cáp chạy có tải (s) t4 – Thời gian dỡ gỗ (s)

Thời gian cáp chạy không tải và có tải được xác định bằng công thức: ot tb

Trong đó: ltb – Cự ly vận xuất trung bình

43 vot – tốc độ của cáp khi không tải vt – Tốc độ của cáp khi có tải

Thời gian buộc gỗ và dỡ gỗ được xác định bằng công thức: t2 = a q

Trong đó: a – Thời gian buộc một khúc gỗ b – Thời gian dỡ một khúc gỗ q – Trọng lượng trung bình của một khúc gỗ vẫn xuất

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

Từ công thức (3.5) ta thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của tờ i khi vâ ̣n xuất Ta có thể chia các yếu tố ảnh hưởng ra làm 4 nhóm:

+ Nhó m 1: Các yếu tố thuô ̣c về công tác tổ chức sản xuất gồ m có các hê ̣ số sử du ̣ng thời gian φ và φ 1 ;

+ Nhó m 2: Các yếu tố thuô ̣c về công nghê ̣ sản xuất bao gồ m cự ly vâ ̣n xuất trung bình l tb , thờ i gian buô ̣c gỗ (a), thời gian dỡ gỗ (b);

+ Nhó m 3: Các yếu tố thuô ̣c về điều kiê ̣n sản xuất gồ m tải tro ̣ng trung bình của mô ̣t khúc gỗ (q) và tro ̣ng lươ ̣ng riêng của gỗ (γ);

+ Nhó m 4: Các yếu tố thuô ̣c về máy gồ m: tải tro ̣ng chuyến (Q), vâ ̣n tốc cáp khi không tải (v ot ) và vâ ̣n tốc cáp khi có tải (v t ).

Chi phí năng lượng riêng

Chi phí năng lượng nói chung, chi phí năng lượng riêng nói riêng chiếm một tỷ trọng lớn trong giá thành vận xuất đồng thời nó cũng là chỉ tiêu đánh giá chất lượng của một thiết bị hay sự hoàn thiện của một quá trình Như vậy,

44 mục tiêu của đề tài nghiên cứu là nhằm tìm ra biện pháp kỹ thuật làm giảm chi phí năng lượng, góp phần làm giảm giá thành sản phẩm cũng như nâng cao chất lượng của thiết bị

Chi phí năng lượng riêng, theo [8] được xác định bằng công thức:

W – Chi phí năng lượng để làm ra một khối lượng sản phẩm M trong một đơn vị thời gian t nào đó

M – Khối lượng sản phẩm làm ra trong khoảng thời gian t

Căn cứ vào nguyên lý họat động của tời mô ̣t trống và sơ đồ công nghệ khi vận xuất gỗ bằng tời mô ̣t trống, chi phí năng lượng riêng có thể được xác định bằng công thức:

N0 – Công suất động cơ cha ̣y không tải, (KW);

Not – Công suất của động cơ máy tời khi kéo hệ thống dây cáp trong trạng thái không tải, (KW); tot – Thời gian hệ thống cáp chạy không tải, (s);

Nt – Công suất động cơ máy tời khi kéo hệ thống dây cáp trong trạng thái có tải, (KW); tt – Thời gian hệ thống cáp chạy có tải, (s); t2 – Thờ i gian buô ̣c gỗ, (s); t3 – Thờ i gian hê ̣ thống cáp cha ̣y có tải, (s); t4 – Thờ i gian dỡ gỗ, (s);

Khi không có tải, do côn được ngắt nên đô ̣ng cơ không truyền chuyển đô ̣ng cho trống tời vì vâ ̣y công suất của động cơ khi kéo hệ thống dây cáp

45 trong trạng thái không tải nhỏ không đáng kể và bằng công suất đô ̣ng cơ khi chạy ralangti

Khi có tải, để cho hệ thống cáp hoạt động, lực kéo tiếp tuyến trên trục động cơ sinh ra phải thắng được lực cản chuyển động của hệ thống giống như ở trạng thái không tải mà còn thêm lực cản chuyển động của tải khi chạy trên dốc

Công suất của động cơ khi kéo hệ thống dây cáp trong trạng thái có tải được xác định theo công thức:

Zt – Lực kéo tiếp tuyến cần thiết tại trục của động cơ để cho hệ thống cáp chạy được khi có tải; vt – Tốc độ trung bình của cáp khi có tải Điều kiện để cho hệ thống tời cáp hoạt động được ct t F

Trong đó Fct – Lực cản chuyển động của hệ thống tời cáp khi có tải

Q – Tải trọng chuyến danh nghĩa; α – Độ dốc của địa hình; fγ – Hệ số ma sát giữa gỗ và đất

Thay các công thức (3.8), (3.9), (3.10) vào (3.10) ta được:

Trong công thức (3.6), nếu thời gian tính là 1 giờ thì M chính là năng suất giờ Chi phí năng lượng riêng có thể viết dưới dạng:

Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng

Công thức (3.12) cho thấy có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng và cũng cho thấy rằng những yếu tố nào ảnh hưởng đến năng suất (N giò s ) thì cũng ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng (N r ) Để tiện cho việc phân tích, đánh giá các yếu tố này cũng được chia thành bốn nhóm:

+ Nhóm 1: Các yếu tố thuộc về công tác tổ chức sản xuất: φ, φ1;

+ Nhóm 2: Các yếu tố thuộc về công nghệ sản xuất: Ltb, a, b;

+ Nhóm 3: Các yếu tố thuộc về điều kiện sản xuất: fq, fc, q, g;

+ Nhóm 4: Các yếu tố thuộc về thiết bị: qc, Q, vot, vt, h,  r K …

KẾT QUẢ ĐỀ TÀI

Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố

Sau khi công tác chuẩn bị đầy đủ các điều kiện cho thí nghiệm chúng tôi tiến hành thí nghiệm đơn yếu tố đã trình bày trong mục (3.3) Kết quả thu được như sau:

4.1.1 Ảnh hưởng của tải trọng chuyến (Q) đến năng suất N g

Tải trọng Q thay đổi với Q = 0,2 đến 1 m 3

(với vận tốc đảm bảo v = 0,3 m/s)

Sau khi thu thập số liệu chúng tôi tiến hành xử lý và thực hiện các phép tính kiểm tra nhờ sự trợ giúp của máy tính điện tử Kết quả xử lý được thể hiện ở phụ biểu 01

4.1.1.1 Tính đồng nhất của phương sai được kiểm tra theo tiêu chuẩn Kohren

Các giá trị ảnh hưởng tới năng suất Ng:

Phương sai của thí nghiệm được coi là đồng nhất

4.1.1.2 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào theo tiêu chuẩn Fisher

S e = 0,004 Ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến năng suất Ng là đáng kể

4.1.1.3 Xác định thực nghiệm mô hình đơn yếu tố

Từ số liệu thực nghiệm ta xác định được phương trình tương quan:

Sử dụng phần mềm OPT để tiến hành xử lý số liệu, kết quả thu được như sau:

Hệ số Tiêu chuẩn Student b1 = 0,1267 T1 = 0,9807 b2 = 17,8962 T2 = 18,1817 b3 = -21,2381 T3 = -13,1955 Phương sai theo giá trị trung bình: Sb = 0,0036

Hệ số tự do: kb = 10

Phương sai theo giá trị hàm: Sa = 0,0066

Hệ số tự do: ka = 2

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của tải trọng Q đến năng suất N g

Phương trình ảnh hưởng của tải trọng Q đến năng suất Ng:

4.1.1.4 Kiểm tra tính tương thích của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher

Tính tương thích của hai mô hình trên được kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher thỏa mãn: Ftt < Fb

Mô hình trên là tương thích

Từ kết quả xử lý ở biểu 4.1 ta xây dựng được đồ thị ảnh hưởng của tải trọng Q đến năng suất

Hình 4.1 Đồ thị ảnh hưởng của tải trọng Q đến năng suất N g

Nhận xét: Từ phương trình trên và đồ thi ̣ (4.1) ta thấy nếu tăng tải tro ̣ng ở giai đoa ̣n từ 0 – 4 (kN) thì năng suất tăng, nhưng khi tăng tải tro ̣ng trên 4,5 kN thì năng suất la ̣i có xu hướng giảm dần

4.1.2 Ảnh hưởng của tải trọng chuyến (Q) chi phí năng lượng riêng

Tải trọng Q thay đổi với Q = 0,2 đến 1 m 3

(với vận tốc đảm bảo v = 0,3 m/s)

Sau khi thu thập số liệu chúng tôi tiến hành xử lý và thực hiện các phép tính kiểm tra nhờ sự trợ giúp của máy tính điện tử Kết quả xử lý được thể hiện ở phụ biểu 02

Các giá trị ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng Nr:

S e = 0,000062 Ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến chi phí năng lượng riêng Nr là đáng kể

Sử du ̣ng phần mềm OPT để tiến hành xử lý số liê ̣u, kết quả thu được như sau:

Hệ số Tiêu chuẩn Student b1 = 0,1967 T1 = 10,7078 b2 = -0,7224 T2 = -5,1611 b3 = 1,6429 T3 = 7,1782 Phương sai theo giá trị trung bình: Sb = 0,00007

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của tải trọng Q đến chi phí năng lượng riêng N r

Phương trình ảnh hưởng của tải trọng Q đến chi phí năng lượng riêng:

Tính tương thích của hai mô hình trên được kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher thỏa mãn: Ftt < Fb Đối với hàm chi phí năng lượng riêng Nr:

Hai mô hình trên là tương thích

Từ kết quả xử lý ở biểu 4.2 ta xây dựng được đồ thị ảnh hưởng của tải trọng Q và chi phí năng lượng riêng của tời

Hình 4.2 Đồ thị ảnh hưởng của tải trọng Q đến chi phí năng lượng riêng N g

Nhận xét: Từ phương trình trên và đồ thi ̣ (4.2) ta thấy nếu tăng tải tro ̣ng ở giai đoa ̣n từ 0 – 2,5 (kN) thì chi phí năng lượng riêng giảm, nhưng khi tăng tải tro ̣ng trên 2,5 kN thì chi phí năng lượng riêng la ̣i có xu hướng tăng dần,với mứ c đô ̣ nhanh hơn (vì đô ̣ dốc của đường biểu diễn lớn hơn ở giai đoa ̣n đầu)

4.1.3 Ảnh hưởng của vận tốc cáp tải đến năng suất N g

Tải trọng Q không thay đổi với Q = 0,3 m 3 Vận tốc kéo cáp thay đổi từ v = 0,2 m/s đến 0,4 m/s

Kết quả xử lý và các phép tính kiểm tra được thể hiện ở phụ biểu 03

Các giá trị ảnh hưởng tới năng suất Ng:

S e = 0,0001172 Ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến năng suất Ng là đáng kể

Hệ số Tiêu chuẩn Student b1 = 1,2064; T1 = 9,5009 b2 = 8,2448; T2 = 9,3626 b3 = -4,2857; T3 = -2,9342

Phương sai theo giá trị trung bình: Sb = 0,00019

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của vận tốc V đến năng suất N g

Phương trình ảnh hưởng của vận tốc V đến năng suất Ng:

Ftt của hàm: Ng = 3,7551 < Fb = 4,1

Kết quả xử lý được thể hiện ở biểu 4.3 và 4.4 ta xây dựng được đồ thị ảnh hưởng của vận tốc V đến năng suất của tời

Hình 4.3 Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc V đến năng suất N g

Nhận xét: Từ phương trình trên và đồ thi ̣ (4.3) ta thấy nếu tăng vận tốc 0,2 – 0,4 m/s thì năng suất tăng dần

4.1.4 Ảnh hưởng của vận tốc cáp tải đến chi phí năng lượng riêng N r

Tải trọng Q không thay đổi với Q = 0,3 m 3 Vận tốc kéo cáp thay đổi từ v = 0,2 m/s đến 0,4 m/s

Kết quả xử lý và các phép tính kiểm tra được thể hiện ở phụ biểu 04

Các giá trị ảnh hưởng đến chi phí năng lượng riêng Nr:

S Đối với hàm chi phí năng lượng riêng Nr:

S e = 0,000018 Ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến năng suất Ng và chi phí năng lượng riêng

Hệ số Tiêu chuẩn Student b1 = 0,3420; T1 = 7,1262 b2 = -1,2267; T2 = -3,6855 b3 = 2,4152; T3 = 2,4152

Phương sai theo giá trị trung bình: Sb = 0,00003

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của vận tốc V đến chi phí năng lượng riêng N r

Phương trình ảnh hưởng của vận tốc V đến chi phí năng lượng riêng Nr:

Ftt của hàm: Ng = 3,7551 < Fb = 4,1

Kết quả xử lý được thể hiện ở biểu 4.3 và 4.4 ta xây dựng được đồ thị ảnh hưởng của vận tốc V đến chi phí năng lượng riêng của tời

Hình 4.4 Đồ thị ảnh hưởng của vận tốc V đến chi phí năng lượng riêng N g

Nhận xét: Từ phương trình trên và đồ thi ̣ (4.4) ta thấy nếu tăng vận tốc trong giai đoa ̣n khảo sát thì chi phí năng lượng riêng có xu hướng giảm dần, trong đó với vâ ̣n tốc từ 0,2 – 0,3 m/s thì chi phí năng lượng riêng giảm nhanh, trong giai đoa ̣n từ 0,3 – 0,4 thì chi phí năng lượng riêng giảm châ ̣m hơn

- Ảnh hưởng của tải trọng Q khi tải trọng Q thay đổi từ 0,2 đến 1 m 3 thì năng suất Ng và chi phí năng lượng riêng Nr là hàm bậc 2

- Ảnh hưởng của vận tốc V khi vận tốc thay đổi từ 0,26 đến 0,46 m/s thì năng suất Ng và chi phí năng lượng riêng Nr là hàm bậc 2.

Kết quả thực nghiệm đa yếu tố

Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố cho chúng ta khẳng định rằng: Ảnh hưởng của tải trọng chuyến Q và vận tốc V đến năng suất Ng và chi phí năng lượng riêng Ng là hàm bậc 2 Theo [4], chúng tôi không tiến hành quy hoạch thực nghiệm bậc nhất mà thực hiện ngay quy hoạch thực nghiệm bậc 2 theo phương án kế hoạch trung tâm hợp thành, các bước tiến hành như sau:

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

Từ các thực nghiệm đơn yếu tố, xác định các giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của các yếu tố, sử dụng công thức (3.15;3.16;3.17) xác định được giá trị X1,

X2, dạng mã của các thông số tải trọng Q và vận tốc V

Kết quả được ghi ở bảng Bảng 4.1

Bảng 4.5 Dạng mã của các thông số tải trọng Q và vận tốc V

4.2.2 Thành lập ma trận thí nghiệm

Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành được sắp xếp như bảng 4.2

Bảng 4.6 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành

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

Kết quả thí nghiệm được ghi ở phụ biểu (1, 2) trong quá trình thí nghiệm, những số liệu bất thường phải được kiểm tra xem xét nếu không đủ độ tin cậy phải làm lại ngay

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

4.2.4.1 Hàm chi phí năng lượng riêng N r

Bảng 4.7 Tổng hợp các giá trị xử lý được các hàm chi phí năng lượng riêng N r

Tiêu chuẩn Kohren tính toán Gtt = 0,0122

Tiêu chuẩn Kohren tra bảng Gb = 0.3841

Gtt < Gb tính đồng nhất của phương sai đạt tiêu chuẩn

* Hàm chi phí năng lượng riêng có dạng:

Nr=0,607-1,454X1+2,361X1 2 -1,899X2+0,625X1X2+ 2,111X2 2 (4.5) Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số: sử dụng tiêu chuẩn Student, những hệ số có ý nghĩa khi ttt > tb

 = N(n - 1) = 9 (3 – 1) = 18 tra bảng ta được: tb = 1,73 Đối chiếu với bảng trong tài liệu [4] thì những hệ số sau có nghĩa b0, b10, b20, b21á tất cả cỏc hệ số đều cú giỏ trị ttt > tb , vậy chỳng đều cú ý nghĩa

+ Kiểm tra tính tương thích của mô hình:

Ftt = 2,438 < Fb = 4,1 => Mô hình tương thích

+ Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình:

=> Mô hình được coi là hữu ích trong sử dụng

4.2.4.2 Hàm chi phí năng suất N g

Bảng 4.8 Tổng hợp các giá trị xử lý được các hàm năng suất N g

Tiêu chuẩn Kohren tính toán Gtt = 0,2147

Tiêu chuẩn Kohren tra bảng Gb = 0,5728

Gtt < Gb tính đồng nhất của phương sai đạt tiêu chuẩn

* Hàm chi phí năng suất có dạng:

Ng=-1,938+15,407X1–19,653X1X1+8,362X2+8,958X2X1+11,278X2X2 (4.7) Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số: sử dụng tiêu chuẩn Student, những hệ số có ý nghĩa khi ttt > tb

61 tra bảng ta được: tb = 2,1 Đối chiếu với bảng trong tài liệu [4] thì những hệ số sau có nghĩa b0, b10, b20, b21, tất cả các hệ số đều có giá trị ttt > tb , vậy chúng đều có ý nghĩa

+ Kiểm tra tính tương thích của mô hình:

Ftt = 3.9987 < Fb = 4.1 => Mô hình tương thích

+ Kiểm tra khả năng làm việc của mô hình:

=> Mô hình được coi là hữu ích trong sử dụng

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

Trên cơ sở thay thế các giá trị mã hóa:

X1 = (X1 – X0)/e1 vào phương trình hội quy (4.5; 4.7)

Thay các ký hiệu x1 bằng Q; x2 bằng V, sau đó ta dùng phần mềm OPT tìm ra phương trình dạnh thực của hàm như sau:

+ Hàm chi phí năng lượng riêng dạng thực:

Nr = 3.2761-8,9599Q-1,0206Q 2 -7,9626V-3,8205Q.V-9,1259V 2 (4.9) + Hàm chi phí năng suất dạng thực:

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

Bằng phầm mềm xử lý số liệu OPT chúng tôi tìm ra được giá trị tối ưu của hàm chi phí năng lượng riêng và hàm năng suất như sau:

Với giá trị tối ưu tìm được khi Q = 0,3318 m 3 ; V = 0,2702 m/s

Thay các giá trị Q; V vào phương trình Ng và Nr ta được giá trị tối ưu:

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

Trên cơ sở số liệu tính toán được ở mục 4.2.6 ta có giá trị tối ưu X1 của tải trọng chuyến, X2 của vận tốc trống tời:

Sau khi kiểm tra máy, chúng tôi tiến hành kiểm tra, gỗ, thiết bị đo cho máy làm việc để lấy số liệu

Theo tài liệu [2] số liệu quan trắc cần thiết để kết quả tin tưởng được xác định bằng công thức:

 t  s n ct b tb - Chỉ tiêu Student tra bảng phụ thuộc vào độ tin cậy P và số lượng quan trắc n

S- Phương sai thí nghiệm ε – Sai số tương đối; ε = 0,01 ÷ 0,05

Với kết quả thu được, số lượng quan trắc cần thiết để kết quả có độ tin cậy 95% với sai số tương đối 5%

4.2.7.1 Hàm chi phí năng lượng riêng N r trong công thức 4.9

Số lượng quan trắc cần thiết với tb = 1,73

Số thí nghiệm đã thực hiện n = 15 > nct Với số liệu thu thập được đủ đảm bảo với độ tin cậy 95%

4.2.7.2 Hàm chi phí năng suất N g trong công thức 4.10

Số lượng quan trắc cần thiết với tb = 1,73

Số thí nghiệm đã thực hiện n = 15 > nct Với số liệu thu thập được đủ đảm bảo với độ tin cậy 95%

So sánh kết quả đã tính toán ở phương trình (4.9; 4.10)

Kết quả tính toán: Y1min = 0,0638 Kwh/m 3

Kết quả thí nghiệm: Y1min = 0,0657 Kwh/m 3

Sai lệch giữa tính toán và thử nghiệm:

Chi phí năng lượng riêng: (0,0638/0,0657).100%,1%

Nhận xét: Sự sai lệch giữa tính toán và thử nghiệm không đáng kể, do vậy giá trị tối ưu tính toán có thể chấp nhận được.

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

Từ kết quả đo lực kéo của cáp tời ứng với trọng lượng gỗ khác nhau ta xác định được hệ số ma sát giữa cây gỗ và mặt đất Kết quả các thí nghiệm trình bày ở bảng 4.5

Bảng 4.9 Kết quả tính toán lực cản ma sát giữa gỗ và mặt đất

STT Tải trọng Q (Tấn) F k (Tấn) f

Như vậy, hệ số cản giữa cây gỗ và mặt đất khi kéo lết bằng tời, xác định được bằng thực nghiệm f = 0,91

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

Kết luận

1 Qua thực tế khảo nghiệm cho thấy, mẫu tời tự hành mô ̣t trống được chế tạo trong đề tài nhánh KC 07 - 26 - 06 cùng với mô ̣t số thiết bi ̣ phu ̣c vu ̣ khai thác khác nhằm mu ̣c đích “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị cơ giới hóa các khâu làm đất, trồng, chăm sóc rừng trồng và khai thác gỗ” đáp ứng tốt với yêu cầu vâ ̣n xuất gỗ rừng trồng.

Mẫu tời khảo nghiệm có công suất vừa, vận tốc kéo được thay đổi với các mức độ khác nhau bằng cách điều chỉnh ga, với ưu điểm nhỏ go ̣n, khả năng di đô ̣ng cao phù hợp với nhiều điều kiê ̣n đi ̣a hình vâ ̣n xuất khác nhau

2 Trên cơ sở lý luận chung về quá trình kéo gỗ bằng tời, luận văn đã xây dựng được công thức lý thuyết tính toán năng suất (3.5) và chi phí năng lượng riêng (3.12) của tời tự hành mô ̣t trống khi vận xuất gỗ rừng trồng

Khi tiến hành phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hai chỉ tiêu này, luận văn đã lựa chọn hai yếu tố quan trọng là tải trọng chuyến (Q) và vận tốc cáp tời (V) để nghiên cứu ảnh hưởng của chúng đến năng suất và chi phí năng lượng riêng làm cơ sở định hướng cho quá trình nghiên cứu thực nghiệm

3 Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đã xây dựng được phương trình hồi quy và hàm tương quan biểu diễn mối quan hệ giữa năng suất và chi phí năng lượng riêng với các yếu tố ảnh hưởng đã chọn như:

* Chi phí năng suất gom gỗ của tời:

* Chi phí năng lượng riêng gom gỗ của tời:

4 Khảo sát các phương trình tương quan xác định được giá trị vận tốc cáp tời tối ưu V = 0,2702 (m/s), và tải trọng chuyến tối ưu Q = 0,3318 (m 3 ) Khi đó ở điều kiện thí nghiệm, chi phí năng lượng riêng của tời thấp nhất và năng suất của tời là lớn nhất:

Khảo nghiệm quá trình gom gỗ bằng tời với các trị số tối ưu, kết quả cho thấy tời làm việc hoàn toàn ổn định; sai lệch giữa kết quả tính toán với kết quả đo nhỏ hơn 5%, do vậy các phương trình tương quan lập được đảm bảo độ tin cậy và các giá trị tối ưu nêu trên nên có thể sử dụng trong thực tiễn sản xuất

5 Qua quá trình thực nghiệm đã xác định được hệ số cản giữa cây gỗ và mặt đất khi kéo gỗ bằng tời theo phương pháp kéo lết, với hệ số cản trung bình tính toán được f = 0,91.

Khuyến nghị

1 Từ khảo nghiê ̣m, tính toán và phân tích ở trên, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới năng suất và chi phí năng lượng riêng khi vận xuất gỗ bằng tời hai trống Do điều kiện và thời gian nghiên cứu có hạn, luận văn mới nghiên cứu được 2 yếu tố chính là tải trọng chuyến (Q) và vận tốc tời cáp (V), còn các yếu tố khác chưa khảo sát được Vì vậy, tác giả đề nghị trên cơ sở kết quả của luận văn này cần tiếp tục khảo nghiệm các yếu tố khác có ảnh hưởng tới chi phí năng lượng riêng và năng suất của tời để tiếp tục hoàn thiện việc tính

67 toán tối ưu cho tời tự hành mô ̣t trống vận xuất gỗ rừng trồng, từ đó đưa ra các khuyến nghị sử dụng loại thiết bị này sao cho có hiệu quả nhất

2 Cần tiếp tục khảo nghiệm tời trong điều kiện sản xuất với nhiều dạng địa hình, độ dốc khác nhau để hoàn thiện kết cấu cũng như đánh giá khả năng làm việc của tời Công nhân vận hành tời cần được đào tạo, tập huấn để nâng cao kỹ năng sử dụng, giảm chi phí thời gian và có thể xử lý các sự cố xảy ra trong quá trình sử dụng tời Trong quá trình khảo nghiệm nên sử dụng các trị số tối ưu xác định được trong luận văn này để nâng cao năng suất và giảm chi phí vận xuất

3 Cần nâng cáp tải lên cao nhờ ròng rọc chuyển hướng để đầu khúc gỗ được nâng lên, hạn chế đầu gỗ cày xuống đất khi kéo Nếu có thể sử dụng đầu chụp khúc gỗ hoạt mắc chuyện dụng để giảm bớt sức cản và khúc gỗ dễ vượt qua chướng ngại vật trong quá trình kéo.

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	1,9 MB

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