LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN..............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...............................................vi DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................ix DANH MỤC CÁC HÌNH...............................................................................................x MỞ ĐẦU ............................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của luận án................................................................................................1 2. Mục tiêu của luận án.........................................................................................................2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.........................................................................................2 4. Điểm mới của luận án .......................................................................................................3 5. Cấu trúc của luận án.........................................................................................................3 Chƣơng số 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................4 1.1. Tổng quan về khai thác, vận chuyển gỗ rừng trồng ...............................................4 1.1.1. Rừng trồng và quy cách gỗ rừng trồng...................................................................4 1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng ..................................5 1.1.3. Đặc điểm đường ô tô lâm nghiệp............................................................................9 1.2. Những nghiên cứu về biên dạng đƣờng vận chuyển ............................................11 1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ô tô vận tải...........................................................18 1.4. Các công trình nghiên cứu về dao động ô tô...........................................................20 1.4.1. Các công trình nghiên cứu về dao động ô tô trên thế giới...................................20 1.4.2. Các công trình nghiên cứu về dao động ô tô ở Việt Nam...................................21 1.5. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô..........................................24 1.5.1. Tần số dao động riêng ............................................................................................24 1.5.2. Gia tốc dao động.....................................................................................................25 1.5.3. Chỉ tiêu về độ êm dịu .............................................................................................25 1.6. Các phƣơng pháp cơ học trong nghiên cứu dao động ô tô..................................26
Số trang
iv
1.6.1. Phương pháp sử dụng nguyên lý D’Alambert .....................................................26
1.6.2. Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại II ........................................26 1.6.3. Phương pháp cơ học hệ nhiều vật .........................................................................27 1.7. Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động.........................................27 1.7.1. Phần mềm Mathematica ........................................................................................28 1.7.4. Phần mềm Matlab & Simulink..............................................................................28 1.8. Phƣơng pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động............................................28 1.9. Xác định nhiệm vụ và phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................30 1.9.1. Nhiệm vụ của luận án.............................................................................................30 1.9.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................31 Chƣơng số 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG Ô TÔ TẢI SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP ...........................................................................................................................33 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................................33 2.2. Một số giả thiết chung..................................................................................................34 2.3. Mô hình dao động khi coi khung xe cứng tuyệt đối, dao động ở hai cầu phụ thuộc nhau .............................................................................................................................35 2.3.1. Mô hình dao động...................................................................................................35 2.3.2. Thiết lập hệ phương trình vi phân dao động ........................................................37 2.4. Mô hình dao động khi kể đến xoắn khung, dao động ở hai cầu độc lập nhau .................................................................................................................... 53 2.4.1. Thiết lập phương trình vi phân dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước và khối lượng không được treo cầu trước ................................ 56 2.4.2. Thiết lập phương trình vi phân dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau và khối lượng không được treo cầu sau ...................................... 58 2.4.3. Phương trình liên hệ khi kể tới độ cứng xoắn của khung xe...............................60 Chƣơng số 3 KHẢO SÁT DAO ĐỘNG Ô TÔ CHỞ GỖ ......................................61 3.1. Xác định các thông số đầu vào cho việc giải bài toán lý thuyết ..........................61 3.1.1. Xác định các thông số hình học của ô tô ..............................................................61 3.1.2. Xác định mô men quán tính của xe đối với các trục............................................61
v
3.1.4. Xác định biên dạng mấp mô mặt đường lâm nghiệp...........................................63
3.1.5. Xác định độ cứng chống xoắn của khung xe .......................................................63
3.2. Khảo sát dao động của ô tô chở gỗ ...........................................................................63
3.2.2. Khảo sát dao động của ô tô cho mô hình không gian, dao động của hai cầu độc lập nhau, kể đến xoắn khung............................................................................................66 Chƣơng số 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ......................................................77 4.1. Mục đích, đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm .......................................................77 4.1.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm .......................................................................77 4.1.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm ......................................................................77 4.2. Thực nghiệm để xác định các thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết............77 4.2.1. Nghiêncứuthựcnghiệmđểxácđịnhđặctrưngmấpmômặtđườnglâmnghiệp..77 4.2.2. Thực nghiệm để xác định các thông số hình học của ô tô ..................................80 4.2.3. Thực nghiệm để xác định mô men quán tính phần được treo của ô tô...........82 4.2.4. Thực nghiệm để xác định độ cứng và hệ số cản ..................................................84 4.2.5. Thực nghiệm để xác định độ cứng xoắn của khung xe.......................................87 4.3. Thí nghiệm để minh họa và minh chứng cho kết quả nghiên cứu lý thuyết ...87 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP CỦA LUẬN ÁN....98 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..101 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................102 PHỤ LỤC
Ký hiệu
bm b1m b2m
Đơn vị
Giải nghĩa
Khoảng cách ngang giữa hai bánh xe Khoảng cách giữa hai vết bánh xe trước Khoảng cách giữa hai vết bánh xe sau Độ cứng của vấu cao su
Độ cứng của nhíp Độ cứng của lốp
Chiều cao trọng tâm ô tô
Khoảng cách từ điểm treo đến trọng tâm
Mô men quán tính của phần được treo đối với trục Ox Mô men quán tính của phần được treo đối với trục Oy Hệ số cản của giảm xóc
Hệ số cản của lốp
Chiều dài cơ sở của ô tô
Khoảng cách ngang từ trọng tâm đến cầu trước Khoảng cách ngang từ trọng tâm đến cầu sau Khối lượng phần được treo của ô tô
Lực nén
Lực ép nhíp
Bán kính bánh xe
Chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm
Chuyển dịch thẳng đứng của cầu trước
Chuyển dịch thẳng đứng của cầu sau
Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe trước bên phải Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe trước bên trái
vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
cm cn cl h hc Jox Joy Kni Ki
N/m N/m N/m m
m Kg.m2 Kg.m2 Ns/m Ns/m
lm l1m l2m m0 kg
N Fn N
F r
m
z0 m
z1 m
z2 m
m z1t m
z1p
z2 p z2t
0 1
2
i
n
l
T T0
T1 T2
i
Jix Jiy Mx G
mk1
vii
m Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe sau bên phải
m Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe sau bên trái độ Góc lắc dọc của phần được treo
độ Góc lắc ngang của phần được treo
độ Góc lắc ngang của phần không được treo cầu trước độ Góc lắc ngang của phần không được treo cầu sau độ Góc nghiêng
mm Biến dạng của nhíp mm Biến dạng của lốp
độ Góc xoắn khung
J Động năng
J Động năng khối lượng được treo
J Động năng của khối lượng không được treo cầu trước J Động năng của khối lượng không được treo cầu sau
J Thế năng
J Hàm hao tán
J Hàm hao tán ở phần tử thứ i
Kg.m2 Mô men quán tính của khối lượng thứ i đối với trục x Kg.m2 Mô men quán tính của khối lượng thứ i đối với trục y
Nm Mô men xoắn khung MN/m2 Mô đun trượt
kg Khối lượng được treo phân bố lên cầu trước
i
J
Thế năng của phần được treo và không được treo tương ứng các cầu xe
Zk1, βk1
m, rad
Dịch chuyển thẳng đứng và góc lắc ngang của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước
Zk2, βk2
m, rad
Dịch chuyển thẳng đứng và góc lắc ngang của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau
viii
Jk1
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước đối với trục đối xứng dọc
mk2
m1
m2
Cx e1, e2
kg Khối lượng được treo phân bố lên cầu sau
kg Khối lượng không được treo cầu trước
kg Khối lượng không được treo cầu sau
Nm/rad Độ cứng xoắn của khung xe theo phương dọc xe
m Khoảng cách giữa hai nhíp của hệ thống treo cầu trước và sau
Jk2
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau đối với trục đối xứng dọc
J1
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng không được treo cầu trước đối với trục đối xứng dọc
J2
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng không được treo cầu sau đối với trục đối xứng dọc
Ct ,Cs
N/m
Độ cứng chống lắc ngang của hệ thống treo cầu trước và cầu sau
ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
THỨ TỰ TÊN BẢNG SỐ TRANG
1.1. Quy cách gỗ nguyên liệu ........................................................................ 4 1.2. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của đường ô tô lâm nghiệp............................ 10 3.1. Các thông số động lực học của ô tô chở gỗ ......................................... 62 4.1. Góc nghiêng thân xe và góc xoắn khung xe lớn nhất .......................... 96 4.2. So sánh lý thuyết và thực nghiệm......................................................... 96
x
DANH MỤC CÁC HÌNH
THỨ TỰ TÊN HÌNH SỐ TRANG
1.1. Ô tô lâm nghiệp chuyên dụng chở gỗ dài ................................................. 7 1.2. Ô tô lâm nghiệp chuyên dụng chở gỗ ngắn .............................................. 7 1.3. Vận chuyển gỗ bằng xe REO......................................................................................... 8 1.4. Xe ô tô tải cỡ nhỏ vận chuyển chuyển gỗ rừng trồng............................... 8 1.5. Tuyến trục chính đường ô tô lâm nghiệp ..................................................................... 9 1.6. Tuyến trục phụ đường ô tô lâm nghiệp ......................................................................10 1.7. Làm trơn số liệu.............................................................................................................13 1.8. Nhíp và vấu tì cao su.....................................................................................................19 1.9. Cấu tạo bộ phận giảm chấn thường dùng trên ôtô tải.............................................19 1.10. Mô hình dao động ô tô của Iasenco .........................................................................20 1.11. Sơ đồ đo các đại lượng không điện bằng điện........................................................30 2.1.XetảiThacoK1652,4tấndùng chởgỗrừngtrồng................................................33 2.2. Môhìnhdaođộngkhônggiancủaôtôkhicoikhungxecứngtuyệtđối,daođộng
ở hai cầu phụ thuộc nhau ...........................................................................................................36 2.3. Môhìnhdaođộngtươngđươngcủaxetrongmặtphẳngđốixứngdọc xOz..38 2.4. Mô hình dao động của xe trong mặt phẳng thẳng đứng ngang yOz cho cầu trước
và cầu sau .....................................................................................................................................40 2.5.Môhìnhbiếndạngcủakhung-sànxekhi βk1≠βk2...............................................42 2.6. Mô hình dao động ô tô có kể đến xoắn khung, dao động hai cầu độc lập nhau .54 2.7. Mô hình dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước và khối lượng
không được treo cầu trước.........................................................................................................56 2.8. Mô hình dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau và khối lượng không được treo cầu sau.............................................................................................................56 3.1. Chương trình khảo sát dao động ô tô chở gỗ, dao động hai cầu phụ thuộc nhau, chưa kể đến xoắn khung .............................................................................................................64 3.2. Các dao động của xe khi gặp mấp mô đơn ...............................................................64 3.3.Cácdaođộngthẳngvàdaođộnggóccủaxekhiđitrênđường códạnghàm điều hòa ...................................................................................................................................65 3.4. Các dao động thẳng đứng và dao động góc của xe khi bánh xe bên trái và bên phải gặp biên dạng đường hàm điều hòa nhưng có biên độ khác nhau, cùng tần số nhưng lệch pha.........................................................................................................................................66
xi
3.5. Chương trình khảo sát dao động ô tô có kể đến xoắn khung, dao động hai cầu độc lập nhau.................................................................................................................................67 3.6. Biên dạng mặt đường của bánh xe trước bên trái....................................................67 3.7. Dịch chuyển thẳng đứng của thân xe tại trọng tâm..................................................67 3.8. Góc lắc ngang của thân xe tại trọng tâm...................................................................67 3.9 . Dịch chuyển của khối lương không đươc treo cầu trươc .......................................67 3.10. Dịch chuyển của khối lương không đươc treo cầu sau..........................................68 3.11. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu trước ..................................68 3.12. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu sau......................................68 3.13. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................68 3.14. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên trái và mặt đường ....................................68 3.15. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên phải và mặt đường...................................68 3.16. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên trái và mặt đường........................................68 3.17. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên phải và mặt đường ......................................68 3.18. Biên dạng mặt đường của bánh xe trước bên trái và bánh xe sau bên phải 69 3.19. Dịch chuyển thân xe tại trọng tâm ô tô ....................................................................69 3.20. Góc lắc ngang của trọng tâm ô tô ............................................................................69 3.21. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu trước......................................69 3.22. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu sau..........................................69 3.23. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu trước ..................................70 3.24. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu sau......................................70 3.25. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................70 3.26. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên trái và mặt đường ....................................70 3.27. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên phải và mặt đường...................................70 3.28. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên trái và mặt đường........................................70 3.29. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên phải và mặt đường ......................................70 3.30. Biên dạng mặt đường .................................................................................................71 3.31. Biên dạng mặt đường của bánh xe trước bên trái và bánh xe sau bên trái 73 3.32. Gia tốc thẳng đứng của thân xe tại trọng tâm ........................................................73 3.33. Gia tốc lắc ngang của thân xe tại trọng tâm...........................................................73 3.34. Dịch chuyển thân xe tại trọng tâm ô tô ....................................................................73 3.35. Góc lắc ngang của trọng tâm ô tô ............................................................................73 3.36. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu trước......................................74
xii
3.37. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu sau..........................................74 3.42. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu trước ..................................74 3.43. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu sau......................................74 3.44. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................75 3.45. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên trái và mặt đường ....................................75 3.46. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên phải và mặt đường...................................75 3.47. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên trái và mặt đường........................................75 3.48. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên phải và mặt đường ......................................75 4.1. Bánh xe lăn và cảm biến đo gia tốc............................................................................77 4.2. Chươngtrìnhxửlýkếtquảđomấpmômặtđường.................................................78 4.3. Giatốcdaođộngthẳngđứngđođượcởtrụcbánhxethú5.................................78 4.4. Biến dạng mấp mô mặt đường....................................................................................78 4.5. Thí nghiệm xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc.............................................80 4.6. Thí nghiệm xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang ........................................81 4.7. Thí nghiệm để xác định tọa độ trọng tâm theo chiều cao........................................82 4.8. Thí nghiệm để xác định mô men quán tính của phần được treo ô tô đối với
trục Ox..........................................................................................................................................83 4.9. Thí nghiệm để xác định mô men quán tinh của phần được treo ô tô.....................83 4.10. Đo độ cứng của nhíp. .................................................................................................84 4.11. Cảm biến đo lực và cảm biến đo chuyển dịch.........................................................84 4.12. Đo độ cứng và hệ số cản của lốp theo phương pháp tuyến ..................................85 4.13. Cảm biến đo gia tốc....................................................................................................86 4.14. Cảm biến đo góc lắc...................................................................................................88 4.15. Cảm biến đo góc nghiêng ngang của khung ô tô ...................................................89 4.16. Ôtô thí nghiệm chở gỗ rừng trồng............................................................................89 4.17. Thí nghiệm ô tô chở gỗ trên đường lâm nghiệp......................................................89 4.18. Bố trí cảm biến đo gia tốc và cảm biến đo góc nghiêng ngang............................90 4.19. Bố trí cảm biến đo góc nghiêng khung xe................................................................90 4.20. DMC Plus nối ghép máy tính....................................................................................91 4.21. Gia tốc dao động thắng đứng của trọng tâm xe .....................................................91 4.22. Góc nghiêng ngang của thân xe................................................................................92 4.23. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................92 4.24. Chương trình tính góc xoắn khung...........................................................................92
xiii
4.25. Góc nghiêng ở mặt khung phía trước ......................................................................92 4.26. Góc nghiêng ở mặt khung phía sau..........................................................................93 4.27. Góc xoắn khung xe......................................................................................................93 4.28. Thínghiệmđoxoắnkhungxekhixetrèoquamấpmôđơn.................................94 4.29. Chương trình đọc và xử lý kết quả đo ......................................................................94 4.30. Gia tốc thẳng đứng ở các điểm.................................................................................94 4.31. Chuyển vị thẳng đứng ở các điểm ............................................................................95 4.32. Góc nghiêng ngang của thân xe tại mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với
phương chuyển động đi qua trọng tâm...................................................................................95 4.33. Góc xoắn khung xe khi trèo qua mấp mô đơn ........................................................96
1
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án
Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, hiện đang được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực kinh tế và đời sống. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới nói chung, ở Việt Nam nói riêng đã và đang phát triển với yêu cầu ngày càng cao, ngành này đã cho ra đời nhiều loại ô tô hiện đại phục vụ cho các nhu cầu vận chuyển. Việc nghiên cứu đánh giá chất lượng làm việc và hoàn thiện thêm thiết kế cho phù hợp với từng điều kiện sử dụng đang được quan tâm nghiên cứu.
Các loại xe ô tô tải cỡ nhỏ và trung bình là các dòng xe vận tải thông dụng, thu hút nhiều cơ sở trong nước liên doanh với nước ngoài sản xuất lắp ráp và đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Trong ngành lâm nghiệp đã có rất nhiều công ty lâm nghiệp, hộ sản xuất kinh doanh rừng sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển các sản phẩm từ rừng, đặc biệt là vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng. Do xe có kích thước nhỏ, có thể đi được trên đường hẹp vào tận các khu rừng trồng, mặt khác gỗ rừng trồng nước ta khai thác chủ yếu làm nguyên liệu giấy, làm trụ mỏ, có kích thước không lớn, phân tán, trữ lượng thấp. Vì vậy, việc sử dụng các loại xe này tỏ ra phù hợp, không phải chi phí cho việc làm đường rộng vào các khu rừng trồng, giá mua các loại xe này không cao, phù hợp với nguồn vốn kinh doanh của các cơ sở sản xuất kinh doanh rừng.
Vận chuyển gỗ là một khâu trong dây chuyền khai thác gỗ, được thực hiện bằng các phương tiện vận tải khác nhau. Ở Việt Nam việc vận chuyển gỗ rừng tự nhiên trước đây được thực hiện nhờ các loại xe ô tô tải cỡ lớn, có khả năng di động cao. Hiện nay khi rừng tự nhiên đã cạn kiệt, Chính phủ đã quyết định cấm khai thác rừng tự nhiên, đối tượng vận chuyển chủ yếu là gỗ nhỏ rừng trồng, nhiều cơ sở sản xuất sử dụng ô tô tải cỡ nhỏ hay trung bình cho việc vận chuyển gỗ rừng trồng, tùy thuộc vào quy mô sản xuất kinh doanh, địa hình khai thác. Đường vận chuyển gỗ thường là đường cấp thấp, chất lượng mặt đường không cao, thường gặp mấp mô và có độ dốc lớn. Khi vận chuyển gỗ trên đường
2
lâm nghiệp, xe bị rung xóc, làm giảm độ êm dịu chuyển động, sinh ra tải trọng động, gây hư hỏng một số chi tiết và phá hỏng mặt đường. Khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp khung xe bị xoắn nhiều hơn, ảnh hưởng đến dao động, lực
động tác dụng lên mặt đường; những vấn đề này cần được nghiên cứu.
Việc nghiên cứu đánh giá dao động của loại xe này khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp ở nước ta trong thời gian qua chưa được
nghiên cứu một cách đầy đủ.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, nghiên cứu sinh tiến hành Luận
án“Nghiên cứu dao động ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp”.
2. Mục tiêu của luận án
Xây dựng mô hình và khảo sát dao động không gian của ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi chở gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp để có thêm căn cứ khoa học cho việc nghiên cứu độ bền xoắn khung xe, hoàn thiện thêm kết cấu bộ phận treo và chọn chế độ sử dụng hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động, độ bền khung xe, giảm tải trọng lên mặt đường khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Xây dựng mô hình không gian của ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp, có kể đến xoắn khung xe và cản dao động của các bánh lốp, khảo sát dao động của xe; bằng thực nghiệm xác định được các thông số đầu vào cho bài toán dao động, xác định được các dao động thẳng đứng và dao động góc, góc xoắn khung xe khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp, minh chứng cho mô hình lý thuyết; đánh giá ảnh hưởng của kết cấu và điều kiện đường sá đến dao động, góc xoắn khung xe, lực động tác dụng lên mặt đường. Kết quả nghiên cứu của luận án có thêm căn cứ cho việc nghiên cứu độ bền xoắn khung xe, hoàn thiện thêm kết cấu để nâng cao độ bền, độ êm dịu chuyển động, giảm tải trọng động tác dụng lên mặt đường, đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng.
3
4. Điểm mới của luận án
Xây dựng được mô hình không gian của ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp có kể đến xoắn khung xe và cản dao động của các bánh lốp, khảo sát dao động của xe trên miền thời gian và miền tần số; bằng thực nghiệm xác định các thông số đầu vào cho bài toán dao động, đo được các dao động thẳng đứng, dao động góc, góc xoắn khung xe khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp với mấp mô mặt đường ngẫu nhiên, đã minh chứng cho mô hình lý thuyết khi ô tô chở gỗ đi qua mấp mô đơn hình sin; đã thiết kế, chế tạo 03 cảm biến đo góc nghiêng và khung thí nghiệm đo độ cứng của nhíp, độ cứng và hệ số cản dao động của bánh lốp.
5. Cấu trúc của luận án
Luận án có 108 trang bao gồm phần mở đầu (03 trang); Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (29 trang); Chương 2: Xây dựng mô hình dao động ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp (28 trang); Chương 3: Khảo sát dao động ô tô chở gỗ (16 trang); Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm (21 trang); Kết luận và hướng phát triển (02 trang); Tài liệu tham khảo (54 tài liệu); Danh mục công trình đã công bố của luận án (04 công trình); 99 hình vẽ và đồ thị, 12 phụ lục.
4
Chƣơng số 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về khai thác, vận chuyển gỗ rừng trồng
1.1.1. Rừng trồng và quy cách gỗ rừng trồng
Hiện nay cả nước có khoảng 2 triệu ha rừng trồng. Rừng trồng ở nước ta chủ yếu là rừng thuần loài với các loài cây trồng chủ yếu là các loại keo, bạch đàn, bồ đề, mỡ, thông và một số loài cây khác, chúng sinh trưởng nhanh, thân thẳng, ít cành nhánh. Tuổi khai thác từ 5 - 7 năm cho đường kính 10 - 25 cm, chiều cao bình quân 10-15m; mật độ trung bình 700 - 1200 cây/1ha; sản lượng khai thác bình quân 60 - 90 m3/1ha. Địa hình rừng trồng không quá phức tạp, độ dốc trung bình phổ biến từ 10 - 200, cá biệt có những nơi lên tới 45 - 500.
Để đáp ứng nhu cầu về nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ, sản xuất giấy, xây dựng, khai thác than..., hàng năm ở nước ta cần khai thác trên 10 triệu m3 gỗ rừng trồng và nhu cầu này ngày càng tăng. Quy cách một số loại gỗ rừng trồng làm nguyên liệu trình bày ở bảng 1.1 [25].
Bảng 1.1. Quy cách gỗ nguyên liệu
TT
Chủng loại
Đƣờng kính (cm)
Chiều dài (m)
Loài cây
1 Gỗ trụ mỏ
3 Gỗ làm ván dán
13÷23
>20
2,2 ÷ 4
1,3 hay 1,6
bạch đàn, thông, mỡ
trám, vạng, trẩu, gạo, ràng ràng, quế
2
Gỗ làm nguyên liệu giấy
6÷20
4 hay 2
bồ đề, bạch đàn, thông trắng, mỡ, keo, tre, nứa
4
Gỗ làm ván dăm
8 ÷ 18
Chiều dài tùy thộc vào phương tiện vận chuyển
bồ đề, keo, bạch đàn
5
Gỗ làm ván sợi MDF
8 ÷ 18
Chiều dài tùy thộc vào phương tiện vận chuyển
bồ đề, keo, bạch đàn
6 Gỗ làm diêm
15 ÷ 25
bồ đề, tếch
5
Do chiều dài các khúc gỗ không lớn vì thế sự chênh lệch về đường kính
giữa hai đầu khúc gỗ là không đáng kể. Nghĩa là, gần đúng có thể coi trọng tâm khúc gỗ đặt tại điểm giữa khúc gỗ.
1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng [23]
- Loại hình công nghệ chủ yếu được áp dụng trong khai thác rừng trồng ở nước ta hiện nay là công nghệ khai thác gỗ ngắn, với 2 dạng: Vận xuất gỗ ngắn – Vận chuyển gỗ ngắn; Vận xuất gỗ dài – Vận chuyển gỗ ngắn.
+ Vận xuất gỗ ngắn - Vận chuyển gỗ ngắn:
Cây sau khi hạ đổ được cắt cành, cắt khúc ngay tại gốc cây; sau đó, các khúc gỗ được vận xuất ra bãi gỗ tạm thời (hay kho gỗ I) rồi được vận chuyển về kho gỗ II hay nơi tiêu thụ.
Loại hình công nghệ này có ưu điểm là dễ áp dụng, phù hợp với những doanh nghiệp có vốn đầu tư không lớn, quy mô khai thác nhỏ, không tập trung, khối lượng ít. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là năng suất lao động thấp, tỷ lệ lợi dụng gỗ thấp.
+ Vận xuất gỗ dài - Vận chuyển gỗ ngắn:
Cây sau khi hạ đổ người ta tiến hành cắt cành, ngọn rồi đưa cả thân cây dài ra bãi gỗ tạm thời (hay kho gỗ I). Tại đây, các thân cây được cắt khúc theo quy cách sản phẩm, sau đó được vận chuyển tới kho gỗ II hay nơi tiêu thụ.
So với loại hình công nghệ trên, ở loại hình này do khâu cắt khúc được tiến hành tại bãi gỗ nên năng suất lao động cao hơn, tăng được tỷ lệ tận dụng gỗ, đồng thời cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân. Tuy nhiên, loại hình công nghệ này đòi hỏi phải có máy móc thiết bị vận xuất phù hợp.
- Về thiết bị:
+ Khâu vận chuyển gỗ từ rừng về kho gỗ II hay nơi tiêu thụ có thể bằng ô tô hay bằng đường thủy. Trong đó, vận chuyển gỗ bằng ô tô là hình thức vận chuyển phổ biến nhất hiện nay vì có nhiều ưu điểm:
Ô tô là thiết bị vận tải thông dụng, sẵn có ở các địa phương trong cả nước. Hệ thống đường giao thông đường bộ từ thành phố lớn đến các vùng nguyên liệu, các khu tài nguyên rừng đã được cải tạo, mở mới và nâng cấp. Xe ô tô có
6
thể len lỏi vào trong các khu khai thác để vận chuyển lâm sản với khối lượng vận chuyển đa dạng, khối lượng vận chuyển ít thì sử dụng xe có tải trọng nhỏ, khối lượng cần vận chuyển lớn thì sử dụng loại xe có tải trọng lớn, từ đó phù hợp với điều kiện khai thác nhỏ lẻ, phân tán qui mô hộ gia đình, qui mô tập
trung của các công ty, các xí nghiệp.
Tuy nhiên, vận chuyển gỗ bằng ô tô có các nhược điểm: Khối lượng vận
chuyển phụ thuộc vào tải trọng của xe, đối với những nơi có điều kiện địa hình phức tạp thì khối lượng vận chuyển cho mỗi chuyến xe nhỏ, từ đó làm cho giá thành vận chuyển cao. Để thu gom hết gỗ nằm dải rác trong khu tài nguyên cần mở thêm đường vận chuyển với chi phí rất lớn, từ đó ảnh hưởng đến giá thành vận chuyển lâm sản. Đối với những khu tài nguyên rừng có điều kiện địa hình phức tạp, núi cao thì việc vận chuyển bằng ô tô gặp nhiều khó khăn.
Xe ô tô vận chuyển lâm sản hoạt động trên đường ô tô lâm nghiệp cần có có các đặc tính sau:
- Xe có khả năng di động cao, nhiều cầu chủ động để có thể đi được trên đoạn đường xấu có độ dốc cao.
- Kích thước thùng xe phải đáp ứng được yêu cầu quy cách sản phẩm.
- Xe vận chuyển lâm sản phải có hệ thống an toàn như cọc chắn, dây chằng...
- Công suất của xe đủ lớn để đáp ứng được yêu cầu về tải trọng hàng hóa lâm sản, lực kéo của xe khi xe lên dốc.
Các xe ô tô chuyên dụng vận chuyển gỗ hiện nay rất đa dạng. Yêu cầu trước hết đối với ô tô lâm nghiệp là phải có khả năng di động cao được đánh giá bằng số cầu chủ động. Hiện nay người ta thường sử dụng xe vận tải gỗ có công thức bánh sử dụng như sau:
- Xe vận tải sử dụng 2 trục 4 bánh trong đó có hai bánh chủ động (kí hiệu 4x2) hay cả 4 bánh đều là chủ động (kí hiệu 4x4), chở được 4 – 12 m3;
- Xe vận tải 3 cầu có công thức bánh 6x4 hay 6x6, trọng tải 10 - 15m3; - Xe vận tải 2 cầu kéo theo sơmi rơ moóc 1 trục, trọng tải 20 - 25m3;
- Xe vận tải 3 cầu kéo theo sơmi rơ moóc 2 trục, trọng tải 30 - 35m3;
Chƣơng số 4
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
4.1. Mục đích, đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm
4.1.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm (NCTN) là xác định các thông số đầu vào cho việc giải bài toán lý thuyết và minh chứng cho kết quả nghiên cứu lý thuyết.
4.1.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm
Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm là dao động của ô tô tải Thaco 165K 2,4 T chở gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp.
4.2. Thực nghiệm để xác định các thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết
4.2.1. Nghiên cứu thực nghiệm để xác định đặc trưng mấp mô mặt đường lâm nghiệp
Dùng phương pháp đo biên dạng mặt đường thông qua đo gia tốc thẳng đứng của trục bánh xe thứ 5.
Dùng bánh xe nhỏ lăn trên biên dạng đường cần đo (hình 4.1). Thanh lắp xe lăn nối khớp với khung ô tô. Đầu còn lại của thanh lắp bánh xe lăn lăn tự do trên mặt đường lâm nghiệp. Trục xe lăn bố trí cảm biến đo gia tốc của Nhật Bản để đo gia tốc theo phương thẳng đứng của trục bánh xe. Cảm biến được nối với thiết bị thu thập khuếch đại và chuyển đổi A/D DMC Plus, điều khiển bằng phần mềm Catman.
7
- Xe vận tải 3 cầu kéo theo sơmi rơ moóc 3 trục, trọng tải 35 - 40m3.
Các loại ô tô vận tải kéo theo sơ mi rơ moóc thường được dùng để vận chuyển gỗ dài ở nước ngoài. Loại này chỉ thích hợp với quy mô khai thác lớn, lượng gỗ tập trung và đặc biệt hệ thống đường vận chuyển phải đủ tiêu chuẩn để thiết bị chuyển động được an toàn (hình 1.1).
Hình 1.1. Ô tô lâm nghiệp chuyên dụng chở gỗ dài
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN..............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...............................................vi DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................ix DANH MỤC CÁC HÌNH...............................................................................................x MỞ ĐẦU ............................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của luận án................................................................................................1 2. Mục tiêu của luận án.........................................................................................................2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.........................................................................................2 4. Điểm mới của luận án .......................................................................................................3 5. Cấu trúc của luận án.........................................................................................................3 Chƣơng số 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................4 1.1. Tổng quan về khai thác, vận chuyển gỗ rừng trồng ...............................................4 1.1.1. Rừng trồng và quy cách gỗ rừng trồng...................................................................4 1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng ..................................5 1.1.3. Đặc điểm đường ô tô lâm nghiệp............................................................................9 1.2. Những nghiên cứu về biên dạng đƣờng vận chuyển ............................................11 1.3. Tổng quan về hệ thống treo của ô tô vận tải...........................................................18 1.4. Các công trình nghiên cứu về dao động ô tô...........................................................20 1.4.1. Các công trình nghiên cứu về dao động ô tô trên thế giới...................................20 1.4.2. Các công trình nghiên cứu về dao động ô tô ở Việt Nam...................................21 1.5. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô..........................................24 1.5.1. Tần số dao động riêng ............................................................................................24 1.5.2. Gia tốc dao động.....................................................................................................25 1.5.3. Chỉ tiêu về độ êm dịu .............................................................................................25 1.6. Các phƣơng pháp cơ học trong nghiên cứu dao động ô tô..................................26
Số trang
iv
1.6.1. Phương pháp sử dụng nguyên lý D’Alambert .....................................................26
1.6.2. Phương pháp sử dụng phương trình Lagranger loại II ........................................26 1.6.3. Phương pháp cơ học hệ nhiều vật .........................................................................27 1.7. Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động.........................................27 1.7.1. Phần mềm Mathematica ........................................................................................28 1.7.4. Phần mềm Matlab & Simulink..............................................................................28 1.8. Phƣơng pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động............................................28 1.9. Xác định nhiệm vụ và phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................30 1.9.1. Nhiệm vụ của luận án.............................................................................................30 1.9.2. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................31 Chƣơng số 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG Ô TÔ TẢI SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP ...........................................................................................................................33 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................................................33 2.2. Một số giả thiết chung..................................................................................................34 2.3. Mô hình dao động khi coi khung xe cứng tuyệt đối, dao động ở hai cầu phụ thuộc nhau .............................................................................................................................35 2.3.1. Mô hình dao động...................................................................................................35 2.3.2. Thiết lập hệ phương trình vi phân dao động ........................................................37 2.4. Mô hình dao động khi kể đến xoắn khung, dao động ở hai cầu độc lập nhau .................................................................................................................... 53 2.4.1. Thiết lập phương trình vi phân dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước và khối lượng không được treo cầu trước ................................ 56 2.4.2. Thiết lập phương trình vi phân dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau và khối lượng không được treo cầu sau ...................................... 58 2.4.3. Phương trình liên hệ khi kể tới độ cứng xoắn của khung xe...............................60 Chƣơng số 3 KHẢO SÁT DAO ĐỘNG Ô TÔ CHỞ GỖ ......................................61 3.1. Xác định các thông số đầu vào cho việc giải bài toán lý thuyết ..........................61 3.1.1. Xác định các thông số hình học của ô tô ..............................................................61 3.1.2. Xác định mô men quán tính của xe đối với các trục............................................61
v
3.1.4. Xác định biên dạng mấp mô mặt đường lâm nghiệp...........................................63
3.1.5. Xác định độ cứng chống xoắn của khung xe .......................................................63
3.2. Khảo sát dao động của ô tô chở gỗ ...........................................................................63
3.2.2. Khảo sát dao động của ô tô cho mô hình không gian, dao động của hai cầu độc lập nhau, kể đến xoắn khung............................................................................................66 Chƣơng số 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ......................................................77 4.1. Mục đích, đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm .......................................................77 4.1.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm .......................................................................77 4.1.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm ......................................................................77 4.2. Thực nghiệm để xác định các thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết............77 4.2.1. Nghiêncứuthựcnghiệmđểxácđịnhđặctrưngmấpmômặtđườnglâmnghiệp..77 4.2.2. Thực nghiệm để xác định các thông số hình học của ô tô ..................................80 4.2.3. Thực nghiệm để xác định mô men quán tính phần được treo của ô tô...........82 4.2.4. Thực nghiệm để xác định độ cứng và hệ số cản ..................................................84 4.2.5. Thực nghiệm để xác định độ cứng xoắn của khung xe.......................................87 4.3. Thí nghiệm để minh họa và minh chứng cho kết quả nghiên cứu lý thuyết ...87 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP CỦA LUẬN ÁN....98 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..101 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................102 PHỤ LỤC
Ký hiệu
bm b1m b2m
Đơn vị
Giải nghĩa
Khoảng cách ngang giữa hai bánh xe Khoảng cách giữa hai vết bánh xe trước Khoảng cách giữa hai vết bánh xe sau Độ cứng của vấu cao su
Độ cứng của nhíp Độ cứng của lốp
Chiều cao trọng tâm ô tô
Khoảng cách từ điểm treo đến trọng tâm
Mô men quán tính của phần được treo đối với trục Ox Mô men quán tính của phần được treo đối với trục Oy Hệ số cản của giảm xóc
Hệ số cản của lốp
Chiều dài cơ sở của ô tô
Khoảng cách ngang từ trọng tâm đến cầu trước Khoảng cách ngang từ trọng tâm đến cầu sau Khối lượng phần được treo của ô tô
Lực nén
Lực ép nhíp
Bán kính bánh xe
Chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm
Chuyển dịch thẳng đứng của cầu trước
Chuyển dịch thẳng đứng của cầu sau
Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe trước bên phải Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe trước bên trái
vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
cm cn cl h hc Jox Joy Kni Ki
N/m N/m N/m m
m Kg.m2 Kg.m2 Ns/m Ns/m
lm l1m l2m m0 kg
N Fn N
F r
m
z0 m
z1 m
z2 m
m z1t m
z1p
z2 p z2t
0 1
2
i
n
l
T T0
T1 T2
i
Jix Jiy Mx G
mk1
vii
m Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe sau bên phải
m Chuyển dịch thẳng đứng của bánh xe sau bên trái độ Góc lắc dọc của phần được treo
độ Góc lắc ngang của phần được treo
độ Góc lắc ngang của phần không được treo cầu trước độ Góc lắc ngang của phần không được treo cầu sau độ Góc nghiêng
mm Biến dạng của nhíp mm Biến dạng của lốp
độ Góc xoắn khung
J Động năng
J Động năng khối lượng được treo
J Động năng của khối lượng không được treo cầu trước J Động năng của khối lượng không được treo cầu sau
J Thế năng
J Hàm hao tán
J Hàm hao tán ở phần tử thứ i
Kg.m2 Mô men quán tính của khối lượng thứ i đối với trục x Kg.m2 Mô men quán tính của khối lượng thứ i đối với trục y
Nm Mô men xoắn khung MN/m2 Mô đun trượt
kg Khối lượng được treo phân bố lên cầu trước
i
J
Thế năng của phần được treo và không được treo tương ứng các cầu xe
Zk1, βk1
m, rad
Dịch chuyển thẳng đứng và góc lắc ngang của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước
Zk2, βk2
m, rad
Dịch chuyển thẳng đứng và góc lắc ngang của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau
viii
Jk1
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước đối với trục đối xứng dọc
mk2
m1
m2
Cx e1, e2
kg Khối lượng được treo phân bố lên cầu sau
kg Khối lượng không được treo cầu trước
kg Khối lượng không được treo cầu sau
Nm/rad Độ cứng xoắn của khung xe theo phương dọc xe
m Khoảng cách giữa hai nhíp của hệ thống treo cầu trước và sau
Jk2
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau đối với trục đối xứng dọc
J1
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng không được treo cầu trước đối với trục đối xứng dọc
J2
kgm2
Mô men quán tính của khối lượng không được treo cầu sau đối với trục đối xứng dọc
Ct ,Cs
N/m
Độ cứng chống lắc ngang của hệ thống treo cầu trước và cầu sau
ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
THỨ TỰ TÊN BẢNG SỐ TRANG
1.1. Quy cách gỗ nguyên liệu ........................................................................ 4 1.2. Một số chỉ tiêu kỹ thuật của đường ô tô lâm nghiệp............................ 10 3.1. Các thông số động lực học của ô tô chở gỗ ......................................... 62 4.1. Góc nghiêng thân xe và góc xoắn khung xe lớn nhất .......................... 96 4.2. So sánh lý thuyết và thực nghiệm......................................................... 96
x
DANH MỤC CÁC HÌNH
THỨ TỰ TÊN HÌNH SỐ TRANG
1.1. Ô tô lâm nghiệp chuyên dụng chở gỗ dài ................................................. 7 1.2. Ô tô lâm nghiệp chuyên dụng chở gỗ ngắn .............................................. 7 1.3. Vận chuyển gỗ bằng xe REO......................................................................................... 8 1.4. Xe ô tô tải cỡ nhỏ vận chuyển chuyển gỗ rừng trồng............................... 8 1.5. Tuyến trục chính đường ô tô lâm nghiệp ..................................................................... 9 1.6. Tuyến trục phụ đường ô tô lâm nghiệp ......................................................................10 1.7. Làm trơn số liệu.............................................................................................................13 1.8. Nhíp và vấu tì cao su.....................................................................................................19 1.9. Cấu tạo bộ phận giảm chấn thường dùng trên ôtô tải.............................................19 1.10. Mô hình dao động ô tô của Iasenco .........................................................................20 1.11. Sơ đồ đo các đại lượng không điện bằng điện........................................................30 2.1.XetảiThacoK1652,4tấndùng chởgỗrừngtrồng................................................33 2.2. Môhìnhdaođộngkhônggiancủaôtôkhicoikhungxecứngtuyệtđối,daođộng
ở hai cầu phụ thuộc nhau ...........................................................................................................36 2.3. Môhìnhdaođộngtươngđươngcủaxetrongmặtphẳngđốixứngdọc xOz..38 2.4. Mô hình dao động của xe trong mặt phẳng thẳng đứng ngang yOz cho cầu trước
và cầu sau .....................................................................................................................................40 2.5.Môhìnhbiếndạngcủakhung-sànxekhi βk1≠βk2...............................................42 2.6. Mô hình dao động ô tô có kể đến xoắn khung, dao động hai cầu độc lập nhau .54 2.7. Mô hình dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu trước và khối lượng
không được treo cầu trước.........................................................................................................56 2.8. Mô hình dao động của khối lượng được treo phân bố lên cầu sau và khối lượng không được treo cầu sau.............................................................................................................56 3.1. Chương trình khảo sát dao động ô tô chở gỗ, dao động hai cầu phụ thuộc nhau, chưa kể đến xoắn khung .............................................................................................................64 3.2. Các dao động của xe khi gặp mấp mô đơn ...............................................................64 3.3.Cácdaođộngthẳngvàdaođộnggóccủaxekhiđitrênđường códạnghàm điều hòa ...................................................................................................................................65 3.4. Các dao động thẳng đứng và dao động góc của xe khi bánh xe bên trái và bên phải gặp biên dạng đường hàm điều hòa nhưng có biên độ khác nhau, cùng tần số nhưng lệch pha.........................................................................................................................................66
xi
3.5. Chương trình khảo sát dao động ô tô có kể đến xoắn khung, dao động hai cầu độc lập nhau.................................................................................................................................67 3.6. Biên dạng mặt đường của bánh xe trước bên trái....................................................67 3.7. Dịch chuyển thẳng đứng của thân xe tại trọng tâm..................................................67 3.8. Góc lắc ngang của thân xe tại trọng tâm...................................................................67 3.9 . Dịch chuyển của khối lương không đươc treo cầu trươc .......................................67 3.10. Dịch chuyển của khối lương không đươc treo cầu sau..........................................68 3.11. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu trước ..................................68 3.12. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu sau......................................68 3.13. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................68 3.14. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên trái và mặt đường ....................................68 3.15. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên phải và mặt đường...................................68 3.16. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên trái và mặt đường........................................68 3.17. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên phải và mặt đường ......................................68 3.18. Biên dạng mặt đường của bánh xe trước bên trái và bánh xe sau bên phải 69 3.19. Dịch chuyển thân xe tại trọng tâm ô tô ....................................................................69 3.20. Góc lắc ngang của trọng tâm ô tô ............................................................................69 3.21. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu trước......................................69 3.22. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu sau..........................................69 3.23. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu trước ..................................70 3.24. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu sau......................................70 3.25. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................70 3.26. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên trái và mặt đường ....................................70 3.27. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên phải và mặt đường...................................70 3.28. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên trái và mặt đường........................................70 3.29. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên phải và mặt đường ......................................70 3.30. Biên dạng mặt đường .................................................................................................71 3.31. Biên dạng mặt đường của bánh xe trước bên trái và bánh xe sau bên trái 73 3.32. Gia tốc thẳng đứng của thân xe tại trọng tâm ........................................................73 3.33. Gia tốc lắc ngang của thân xe tại trọng tâm...........................................................73 3.34. Dịch chuyển thân xe tại trọng tâm ô tô ....................................................................73 3.35. Góc lắc ngang của trọng tâm ô tô ............................................................................73 3.36. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu trước......................................74
xii
3.37. Dịch chuyển của khối lượng không được treo cầu sau..........................................74 3.42. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu trước ..................................74 3.43. Góc lắc ngang của khối lượng không được treo cầu sau......................................74 3.44. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................75 3.45. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên trái và mặt đường ....................................75 3.46. Lực tương tác giữa bánh xe trước bên phải và mặt đường...................................75 3.47. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên trái và mặt đường........................................75 3.48. Lực tương tác giữa bánh xe sau bên phải và mặt đường ......................................75 4.1. Bánh xe lăn và cảm biến đo gia tốc............................................................................77 4.2. Chươngtrìnhxửlýkếtquảđomấpmômặtđường.................................................78 4.3. Giatốcdaođộngthẳngđứngđođượcởtrụcbánhxethú5.................................78 4.4. Biến dạng mấp mô mặt đường....................................................................................78 4.5. Thí nghiệm xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc.............................................80 4.6. Thí nghiệm xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang ........................................81 4.7. Thí nghiệm để xác định tọa độ trọng tâm theo chiều cao........................................82 4.8. Thí nghiệm để xác định mô men quán tính của phần được treo ô tô đối với
trục Ox..........................................................................................................................................83 4.9. Thí nghiệm để xác định mô men quán tinh của phần được treo ô tô.....................83 4.10. Đo độ cứng của nhíp. .................................................................................................84 4.11. Cảm biến đo lực và cảm biến đo chuyển dịch.........................................................84 4.12. Đo độ cứng và hệ số cản của lốp theo phương pháp tuyến ..................................85 4.13. Cảm biến đo gia tốc....................................................................................................86 4.14. Cảm biến đo góc lắc...................................................................................................88 4.15. Cảm biến đo góc nghiêng ngang của khung ô tô ...................................................89 4.16. Ôtô thí nghiệm chở gỗ rừng trồng............................................................................89 4.17. Thí nghiệm ô tô chở gỗ trên đường lâm nghiệp......................................................89 4.18. Bố trí cảm biến đo gia tốc và cảm biến đo góc nghiêng ngang............................90 4.19. Bố trí cảm biến đo góc nghiêng khung xe................................................................90 4.20. DMC Plus nối ghép máy tính....................................................................................91 4.21. Gia tốc dao động thắng đứng của trọng tâm xe .....................................................91 4.22. Góc nghiêng ngang của thân xe................................................................................92 4.23. Góc xoắn của khung xe..............................................................................................92 4.24. Chương trình tính góc xoắn khung...........................................................................92
xiii
4.25. Góc nghiêng ở mặt khung phía trước ......................................................................92 4.26. Góc nghiêng ở mặt khung phía sau..........................................................................93 4.27. Góc xoắn khung xe......................................................................................................93 4.28. Thínghiệmđoxoắnkhungxekhixetrèoquamấpmôđơn.................................94 4.29. Chương trình đọc và xử lý kết quả đo ......................................................................94 4.30. Gia tốc thẳng đứng ở các điểm.................................................................................94 4.31. Chuyển vị thẳng đứng ở các điểm ............................................................................95 4.32. Góc nghiêng ngang của thân xe tại mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với
phương chuyển động đi qua trọng tâm...................................................................................95 4.33. Góc xoắn khung xe khi trèo qua mấp mô đơn ........................................................96
1
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án
Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, hiện đang được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực kinh tế và đời sống. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới nói chung, ở Việt Nam nói riêng đã và đang phát triển với yêu cầu ngày càng cao, ngành này đã cho ra đời nhiều loại ô tô hiện đại phục vụ cho các nhu cầu vận chuyển. Việc nghiên cứu đánh giá chất lượng làm việc và hoàn thiện thêm thiết kế cho phù hợp với từng điều kiện sử dụng đang được quan tâm nghiên cứu.
Các loại xe ô tô tải cỡ nhỏ và trung bình là các dòng xe vận tải thông dụng, thu hút nhiều cơ sở trong nước liên doanh với nước ngoài sản xuất lắp ráp và đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta. Trong ngành lâm nghiệp đã có rất nhiều công ty lâm nghiệp, hộ sản xuất kinh doanh rừng sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển các sản phẩm từ rừng, đặc biệt là vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng. Do xe có kích thước nhỏ, có thể đi được trên đường hẹp vào tận các khu rừng trồng, mặt khác gỗ rừng trồng nước ta khai thác chủ yếu làm nguyên liệu giấy, làm trụ mỏ, có kích thước không lớn, phân tán, trữ lượng thấp. Vì vậy, việc sử dụng các loại xe này tỏ ra phù hợp, không phải chi phí cho việc làm đường rộng vào các khu rừng trồng, giá mua các loại xe này không cao, phù hợp với nguồn vốn kinh doanh của các cơ sở sản xuất kinh doanh rừng.
Vận chuyển gỗ là một khâu trong dây chuyền khai thác gỗ, được thực hiện bằng các phương tiện vận tải khác nhau. Ở Việt Nam việc vận chuyển gỗ rừng tự nhiên trước đây được thực hiện nhờ các loại xe ô tô tải cỡ lớn, có khả năng di động cao. Hiện nay khi rừng tự nhiên đã cạn kiệt, Chính phủ đã quyết định cấm khai thác rừng tự nhiên, đối tượng vận chuyển chủ yếu là gỗ nhỏ rừng trồng, nhiều cơ sở sản xuất sử dụng ô tô tải cỡ nhỏ hay trung bình cho việc vận chuyển gỗ rừng trồng, tùy thuộc vào quy mô sản xuất kinh doanh, địa hình khai thác. Đường vận chuyển gỗ thường là đường cấp thấp, chất lượng mặt đường không cao, thường gặp mấp mô và có độ dốc lớn. Khi vận chuyển gỗ trên đường
2
lâm nghiệp, xe bị rung xóc, làm giảm độ êm dịu chuyển động, sinh ra tải trọng động, gây hư hỏng một số chi tiết và phá hỏng mặt đường. Khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp khung xe bị xoắn nhiều hơn, ảnh hưởng đến dao động, lực
động tác dụng lên mặt đường; những vấn đề này cần được nghiên cứu.
Việc nghiên cứu đánh giá dao động của loại xe này khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp ở nước ta trong thời gian qua chưa được
nghiên cứu một cách đầy đủ.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, nghiên cứu sinh tiến hành Luận
án“Nghiên cứu dao động ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp”.
2. Mục tiêu của luận án
Xây dựng mô hình và khảo sát dao động không gian của ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi chở gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp để có thêm căn cứ khoa học cho việc nghiên cứu độ bền xoắn khung xe, hoàn thiện thêm kết cấu bộ phận treo và chọn chế độ sử dụng hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động, độ bền khung xe, giảm tải trọng lên mặt đường khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Xây dựng mô hình không gian của ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp, có kể đến xoắn khung xe và cản dao động của các bánh lốp, khảo sát dao động của xe; bằng thực nghiệm xác định được các thông số đầu vào cho bài toán dao động, xác định được các dao động thẳng đứng và dao động góc, góc xoắn khung xe khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp, minh chứng cho mô hình lý thuyết; đánh giá ảnh hưởng của kết cấu và điều kiện đường sá đến dao động, góc xoắn khung xe, lực động tác dụng lên mặt đường. Kết quả nghiên cứu của luận án có thêm căn cứ cho việc nghiên cứu độ bền xoắn khung xe, hoàn thiện thêm kết cấu để nâng cao độ bền, độ êm dịu chuyển động, giảm tải trọng động tác dụng lên mặt đường, đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng.
3
4. Điểm mới của luận án
Xây dựng được mô hình không gian của ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp có kể đến xoắn khung xe và cản dao động của các bánh lốp, khảo sát dao động của xe trên miền thời gian và miền tần số; bằng thực nghiệm xác định các thông số đầu vào cho bài toán dao động, đo được các dao động thẳng đứng, dao động góc, góc xoắn khung xe khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp với mấp mô mặt đường ngẫu nhiên, đã minh chứng cho mô hình lý thuyết khi ô tô chở gỗ đi qua mấp mô đơn hình sin; đã thiết kế, chế tạo 03 cảm biến đo góc nghiêng và khung thí nghiệm đo độ cứng của nhíp, độ cứng và hệ số cản dao động của bánh lốp.
5. Cấu trúc của luận án
Luận án có 108 trang bao gồm phần mở đầu (03 trang); Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (29 trang); Chương 2: Xây dựng mô hình dao động ô tô tải sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp (28 trang); Chương 3: Khảo sát dao động ô tô chở gỗ (16 trang); Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm (21 trang); Kết luận và hướng phát triển (02 trang); Tài liệu tham khảo (54 tài liệu); Danh mục công trình đã công bố của luận án (04 công trình); 99 hình vẽ và đồ thị, 12 phụ lục.
4
Chƣơng số 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về khai thác, vận chuyển gỗ rừng trồng
1.1.1. Rừng trồng và quy cách gỗ rừng trồng
Hiện nay cả nước có khoảng 2 triệu ha rừng trồng. Rừng trồng ở nước ta chủ yếu là rừng thuần loài với các loài cây trồng chủ yếu là các loại keo, bạch đàn, bồ đề, mỡ, thông và một số loài cây khác, chúng sinh trưởng nhanh, thân thẳng, ít cành nhánh. Tuổi khai thác từ 5 - 7 năm cho đường kính 10 - 25 cm, chiều cao bình quân 10-15m; mật độ trung bình 700 - 1200 cây/1ha; sản lượng khai thác bình quân 60 - 90 m3/1ha. Địa hình rừng trồng không quá phức tạp, độ dốc trung bình phổ biến từ 10 - 200, cá biệt có những nơi lên tới 45 - 500.
Để đáp ứng nhu cầu về nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ, sản xuất giấy, xây dựng, khai thác than..., hàng năm ở nước ta cần khai thác trên 10 triệu m3 gỗ rừng trồng và nhu cầu này ngày càng tăng. Quy cách một số loại gỗ rừng trồng làm nguyên liệu trình bày ở bảng 1.1 [25].
Bảng 1.1. Quy cách gỗ nguyên liệu
TT
Chủng loại
Đƣờng kính (cm)
Chiều dài (m)
Loài cây
1 Gỗ trụ mỏ
3 Gỗ làm ván dán
13÷23
>20
2,2 ÷ 4
1,3 hay 1,6
bạch đàn, thông, mỡ
trám, vạng, trẩu, gạo, ràng ràng, quế
2
Gỗ làm nguyên liệu giấy
6÷20
4 hay 2
bồ đề, bạch đàn, thông trắng, mỡ, keo, tre, nứa
4
Gỗ làm ván dăm
8 ÷ 18
Chiều dài tùy thộc vào phương tiện vận chuyển
bồ đề, keo, bạch đàn
5
Gỗ làm ván sợi MDF
8 ÷ 18
Chiều dài tùy thộc vào phương tiện vận chuyển
bồ đề, keo, bạch đàn
6 Gỗ làm diêm
15 ÷ 25
bồ đề, tếch
5
Do chiều dài các khúc gỗ không lớn vì thế sự chênh lệch về đường kính
giữa hai đầu khúc gỗ là không đáng kể. Nghĩa là, gần đúng có thể coi trọng tâm khúc gỗ đặt tại điểm giữa khúc gỗ.
1.1.2. Công nghệ và thiết bị vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng [23]
- Loại hình công nghệ chủ yếu được áp dụng trong khai thác rừng trồng ở nước ta hiện nay là công nghệ khai thác gỗ ngắn, với 2 dạng: Vận xuất gỗ ngắn – Vận chuyển gỗ ngắn; Vận xuất gỗ dài – Vận chuyển gỗ ngắn.
+ Vận xuất gỗ ngắn - Vận chuyển gỗ ngắn:
Cây sau khi hạ đổ được cắt cành, cắt khúc ngay tại gốc cây; sau đó, các khúc gỗ được vận xuất ra bãi gỗ tạm thời (hay kho gỗ I) rồi được vận chuyển về kho gỗ II hay nơi tiêu thụ.
Loại hình công nghệ này có ưu điểm là dễ áp dụng, phù hợp với những doanh nghiệp có vốn đầu tư không lớn, quy mô khai thác nhỏ, không tập trung, khối lượng ít. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là năng suất lao động thấp, tỷ lệ lợi dụng gỗ thấp.
+ Vận xuất gỗ dài - Vận chuyển gỗ ngắn:
Cây sau khi hạ đổ người ta tiến hành cắt cành, ngọn rồi đưa cả thân cây dài ra bãi gỗ tạm thời (hay kho gỗ I). Tại đây, các thân cây được cắt khúc theo quy cách sản phẩm, sau đó được vận chuyển tới kho gỗ II hay nơi tiêu thụ.
So với loại hình công nghệ trên, ở loại hình này do khâu cắt khúc được tiến hành tại bãi gỗ nên năng suất lao động cao hơn, tăng được tỷ lệ tận dụng gỗ, đồng thời cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân. Tuy nhiên, loại hình công nghệ này đòi hỏi phải có máy móc thiết bị vận xuất phù hợp.
- Về thiết bị:
+ Khâu vận chuyển gỗ từ rừng về kho gỗ II hay nơi tiêu thụ có thể bằng ô tô hay bằng đường thủy. Trong đó, vận chuyển gỗ bằng ô tô là hình thức vận chuyển phổ biến nhất hiện nay vì có nhiều ưu điểm:
Ô tô là thiết bị vận tải thông dụng, sẵn có ở các địa phương trong cả nước. Hệ thống đường giao thông đường bộ từ thành phố lớn đến các vùng nguyên liệu, các khu tài nguyên rừng đã được cải tạo, mở mới và nâng cấp. Xe ô tô có
6
thể len lỏi vào trong các khu khai thác để vận chuyển lâm sản với khối lượng vận chuyển đa dạng, khối lượng vận chuyển ít thì sử dụng xe có tải trọng nhỏ, khối lượng cần vận chuyển lớn thì sử dụng loại xe có tải trọng lớn, từ đó phù hợp với điều kiện khai thác nhỏ lẻ, phân tán qui mô hộ gia đình, qui mô tập
trung của các công ty, các xí nghiệp.
Tuy nhiên, vận chuyển gỗ bằng ô tô có các nhược điểm: Khối lượng vận
chuyển phụ thuộc vào tải trọng của xe, đối với những nơi có điều kiện địa hình phức tạp thì khối lượng vận chuyển cho mỗi chuyến xe nhỏ, từ đó làm cho giá thành vận chuyển cao. Để thu gom hết gỗ nằm dải rác trong khu tài nguyên cần mở thêm đường vận chuyển với chi phí rất lớn, từ đó ảnh hưởng đến giá thành vận chuyển lâm sản. Đối với những khu tài nguyên rừng có điều kiện địa hình phức tạp, núi cao thì việc vận chuyển bằng ô tô gặp nhiều khó khăn.
Xe ô tô vận chuyển lâm sản hoạt động trên đường ô tô lâm nghiệp cần có có các đặc tính sau:
- Xe có khả năng di động cao, nhiều cầu chủ động để có thể đi được trên đoạn đường xấu có độ dốc cao.
- Kích thước thùng xe phải đáp ứng được yêu cầu quy cách sản phẩm.
- Xe vận chuyển lâm sản phải có hệ thống an toàn như cọc chắn, dây chằng...
- Công suất của xe đủ lớn để đáp ứng được yêu cầu về tải trọng hàng hóa lâm sản, lực kéo của xe khi xe lên dốc.
Các xe ô tô chuyên dụng vận chuyển gỗ hiện nay rất đa dạng. Yêu cầu trước hết đối với ô tô lâm nghiệp là phải có khả năng di động cao được đánh giá bằng số cầu chủ động. Hiện nay người ta thường sử dụng xe vận tải gỗ có công thức bánh sử dụng như sau:
- Xe vận tải sử dụng 2 trục 4 bánh trong đó có hai bánh chủ động (kí hiệu 4x2) hay cả 4 bánh đều là chủ động (kí hiệu 4x4), chở được 4 – 12 m3;
- Xe vận tải 3 cầu có công thức bánh 6x4 hay 6x6, trọng tải 10 - 15m3; - Xe vận tải 2 cầu kéo theo sơmi rơ moóc 1 trục, trọng tải 20 - 25m3;
- Xe vận tải 3 cầu kéo theo sơmi rơ moóc 2 trục, trọng tải 30 - 35m3;
Chƣơng số 4
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
4.1. Mục đích, đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm
4.1.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm (NCTN) là xác định các thông số đầu vào cho việc giải bài toán lý thuyết và minh chứng cho kết quả nghiên cứu lý thuyết.
4.1.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm
Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm là dao động của ô tô tải Thaco 165K 2,4 T chở gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp.
4.2. Thực nghiệm để xác định các thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết
4.2.1. Nghiên cứu thực nghiệm để xác định đặc trưng mấp mô mặt đường lâm nghiệp
Dùng phương pháp đo biên dạng mặt đường thông qua đo gia tốc thẳng đứng của trục bánh xe thứ 5.
Dùng bánh xe nhỏ lăn trên biên dạng đường cần đo (hình 4.1). Thanh lắp xe lăn nối khớp với khung ô tô. Đầu còn lại của thanh lắp bánh xe lăn lăn tự do trên mặt đường lâm nghiệp. Trục xe lăn bố trí cảm biến đo gia tốc của Nhật Bản để đo gia tốc theo phương thẳng đứng của trục bánh xe. Cảm biến được nối với thiết bị thu thập khuếch đại và chuyển đổi A/D DMC Plus, điều khiển bằng phần mềm Catman.
7
- Xe vận tải 3 cầu kéo theo sơmi rơ moóc 3 trục, trọng tải 35 - 40m3.
Các loại ô tô vận tải kéo theo sơ mi rơ moóc thường được dùng để vận chuyển gỗ dài ở nước ngoài. Loại này chỉ thích hợp với quy mô khai thác lớn, lượng gỗ tập trung và đặc biệt hệ thống đường vận chuyển phải đủ tiêu chuẩn để thiết bị chuyển động được an toàn (hình 1.1).
Hình 1.1. Ô tô lâm nghiệp chuyên dụng chở gỗ dài
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links