Tài liệu Khoá luận tốt nghiệp nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng phanh cho liên hợp máy kéo shibaura sd3100 với rơ moóc khi vận chuyển gỗ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN & CÔNG TRÌNH =====***===== KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG PHANH CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO SHIBAURA SD3100 VỚI RƠ MOÓC KHI VẬN CHUYỂN GỖ NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ MÃ NGÀNH : 7510205 Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS. Lê Văn Thái Sinh viên thực hiện : Ngô Xuân Hoài Mã sinh viên : 1651110349 Lớp : K61-KOTO Khóa học : 2016 - 2020 Hà Nội, 2020 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên xin cho phép em gửi những lời chúc tốt đẹp nhất tới các quý thầy cô trường Đại học Lâm Nghiệp, các quý thầy cô khoa Cơ Điện và Công Trình cùng các thầy cô đã dạy dỗ em trong suốt 4 năm vừa qua. Cũng như những người đã giúp đỡ em trong thời gian làm khóa luận tốt nghiệp vừa qua. Trân trọng và bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Lê Văn Thái đã định hướng nghiên cứu, tận tình chỉ bảo và với sự tận tâm, trách nhiệm cao nhất và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện khóa luận này. Về phía nhà trường: Được học tập trong một ngôi trường là niềm vinh hạnh lớn cho em. Ngành ô tô là một ngành mà xã hội rất cần và thiếu, nên với tâm huyết và hết long vì sự nghiệp giáo dục của quốc gia nhà trường rất chú trọng chăm lo cho sinh viên của nhà trường. Với những trang thiết bị ô tô để thực hành và những kiến thức mà khi sinh viên ra trường có thể làm việc độc lập phục vụ xã hội. Bên cạnh đó nhà trường cũng chăm lo sức khỏe , đời sống và tinh thần của sinh viên, vì vậy là một người sinh viên của trường em xin gửi đến các thầy cô giáo Ban Giám Hiệu và thầy cô giảng dạy lời chân thành cảm ơn nhất. Đồng thời về phía khoa Cơ Điện và Công Trình em xin bày tỏ long biết ơn sâu xắc tới các thầy các cô đã tận tình dạy dỗ em trong 4 năm vừa qua. Đặc biệt em xin cảm ơn tới thầy Lê Văn Thái đã rất tận tình hướng dẫn giúp đỡ, và tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng với tấm lòng chân thành cảm ơn và chúc cho quý thầy cô giáo đang hoạt động tại trường Đại học Lâm Nghiệp mạnh khỏe, gặt nhiều thành công rực rỡ trong sự nghiệp trồng người. Sinh viên Ngô Xuân Hoài MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................... 4 1.1. Tình hình khai thác và vận chuyển gỗ ở nước ta và trên thế giới .................. 4 1.1.1. Tình hình khai thác và vận chuyển gỗ ở các nước trên thế giới ................. 4 1.1.2. Tình hình khai thác và vận chuyển gỗ ở Việt Nam .................................... 6 1.2. Tình hình nghiên cứu về động lực học phanh ô tô – máy kéo ..................... 10 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................................. 10 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................. 14 1.3. Giới thiệu về liên hợp máy kéo Shibaura SD3100 với rơ moóc vận chuyển gỗ ......................................................................................................................... 16 1.4. Mục tiêu của đề tài ....................................................................................... 19 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 19 1.6. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 19 1.6.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ........................................................... 19 1.6.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ..................................................... 20 Chương 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ..................................................... 21 2.1. Hiện trạng hệ thống phanh trên liên hợp máy kéo Shibaura SD3100 ......... 21 2.2. Các chỉ tiêu chung đánh giá chất lượng phanh của liên hợp máy kéo ......... 24 2.2.1. Hiệu quả phanh.......................................................................................... 24 2.2.3. Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước .................................. 34 Chương 3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG PHANH CHO LIÊN HỢP MÁY KÉO SHIBAURA SD3100 KHI VẬN CHUYỂN GỖ 38 3.1. Xác định chất lượng phanh của liên hợp máy kéo Shibaura SD3100 ........ 38 3.1.1. Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy vận chuyển gỗ khi phanh ............... 38 3.1.2. Xác định hiệu quả phanh của LHM Shibaura SD3100 khi vận chuyển gỗ......39 3.1.3. Ổn định hướng khi phanh: ........................................................................ 45 3.2. Đề xuất giải pháp cải tiến hệ thống phanh cho liên hợp máy kéo Shibaura SD3100 nhằm nâng cao chất lượng phanh.......................................................... 46 3.3. Sơ bộ hạch toán giá thành. .......................................................................... 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 54 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Bảng thông số kỹ thuật máy kéo SHIBAURA SD3100 ..................... 17 Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của rơ moóc lắp sau máy kéo Shibaura SD3100 .. 19 Bảng 2.1. Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước ............................ 35 Bảng 2.2. Tiêu chuẩn Châu Âu về hiệu quả phanh (ECE R13) .......................... 36 Bảng 2.3. Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của Việt Nam ................................ 36 Bảng 2.4. Tiêu chuẩn Ngành 22 – TCN 224 – 2001 (Bộ GTVT quy định – 2001)..... 37 Bảng 3.1. Sơ bộ hạch toán giá thành hệ thống phanh liên hợp máy cải tiến ...... 51 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 - Tỷ trọng 3 loại rừng được quản lý ở Việt Nam ................................... 6 Hình 1.2 - Thị trường xuất khẩu gỗ chính của Việt Nam trong năm 2012 ........... 7 Hình 1.3 - Liên hợp máy kéo SHIBAURA SD3100 và rơ moóc vận chuyển gỗ rừng trồng ............................................................................................................ 16 Hình 1.4: Cấu tạo rơ moóc một trục.................................................................... 18 Hình 2.1 - Sơ đồ hệ thống phanh dầu của máy kéo shibaura SD 3100 .............. 21 Hình 2.2 - Cấu tạo và nguyên lý làm việc của xylanh phanh chính ................... 22 Hình 2.3 - Cơ cấu phanh bánh xe ........................................................................ 23 Hình 2.4 - Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo hệ số bám 𝝋 ....................................................................................... 27 Hình 2.5 - Giản đồ phanh .................................................................................... 28 Hình 2.6 - Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà ô tô bị quay đi 1 góc β .... 32 Hình 3.1 - Các lực tác dụng lên liên hợp máy khi phanh ................................... 38 Hình 3.2 - Cải tiến hệ thống phanh của liên hợp máy kéo với rơ moóc ............. 47 Hình 3.3 - Sơ đồ, cấu tạo bộ điều hòa lực phanh ................................................ 48 Hình 3.4 - Nguyên lý hoạt động bộ điều hòa lực phanh ..................................... 48 Hình 3.5 - Bố trí bộ điều hòa lực phanh trong hệ thống phanh liên hợp máy .... 50 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay Việt Nam là một quốc gia đang phát triển với ¾ và gần 80% dân số ở nông thôn và miền núi. Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước theo định hướng xã hội chủ nghĩa, đi đôi với việc phát triển kinh tế nhiều thành phần, mở rộng các khu công nghiệp, xây dựng cơ sở hạ tầng... Đảng và nhà nước cũng rất chú trọng đến việc phát triển kinh tế ở các khu vùng núi, các khu vùng sâu vùng xa với mục đích rút ngắn khoảng cách nghèo giữa các vùng trong cả nước. Tuy nhiên, ở các khu vực miền núi sản xuất nông lâm nghiệp là chủ yếu, nhưng nó lại giữ một vị trí rất quan trọng trong việc phát triển nề kinh tế nước nhà. Nhưng do nền kinh tế còn khó khăn cộng với khoa học kĩ thuật còn chưa được phát triển nên việc sản xuất nông lâm nghiệp ở các khu vực miền núi còn rất nhiều hạn chế và chưa đạt được năng xuất cao. Sản xuất nông lâm nghiệp là một quá trình sản xuất đặc thù, nó mang tính độc lập cao, điều kiện sản xuất khó khăn và phức tạp, tiêu tốn nhiều sức lao động. Để nâng cao năng suất, giảm nhẹ sắc lao động trong sản xuất nông lâm nghiệp cần phải áp dụng cơ giới hóa tổng hợp toàn bộ hệ thống máy móc. Một trong những công việc sản xuất lâm nghiệp là khâu vận chuyển, nó là một trong những khâu quan trọng trong quá trình sản xuất. Hoạt động vận chuyển thường được vận chuyển ở địa hình tương đối rất khó khăn và phải vận chuyển trên bề mặt đường lâm nghiệp. Công đoạn khó khăn nhất là việc vận chuyển gỗ từ nơi khai thác đến các địa điểm tập kết hoặc kho bãi gần đường giao thông. Các con đường từ nơi khác thác đến các địa điểm trên thường là con đường mòn và rất hẹp hoặc là con đường tự tạo ra khi thác. Chúng có nền đất yếu, bề mặt gồ ghề, hiểm trở và trơn trượt, rất nguy hiểm ... Chính vì thế, các phương tiện vận chuyển như ô tô và các phương tiện có tải trọng khó và không thể di chuyển và vận chuyển hàng hóa loại địa hình này. Từ những điều kiện thực hiện trên bề mặt đường lâm nghiệp, người ta thường sử dụng các loại máy kéo kết hợp với rơ moóc cho công đoạn vận chuyển này. 1 Trong thực tế, quá trình vận chuyển thường gặp trường hợp xuất hiện dốc cục bộ hoặc trơn trượt làm vận tóc của máy kéo và rơ moóc không bằng nhau gây khó khăn và mất an toàn cho người điều khiển. Để thực hiện khâu vận chuyển gỗ rừng trồng. Đề tài KC07 đã thiết kế chế tạo một rơ moóc chuyên dùng cho liên hợp máy kéo SHIBAURA SD3100. Đây là một loại rơ moóc một trục chủ động, được dẫn động hệ thống truyền động thủy lực từ trục thu công suất của máy kéo. Các kết quả nghiên cứu ban đầu đã khẳng định tính ưu việt cảu loại liên hợp máy này khi vận chuyển trên các đường dốc lâm nghiệp và đã áp dụng vào thực tế sản xuất. Tuy nhiên, để đảm bảo công việc hiệu quả và an toàn trong quá trình sản xuất, cần thiết phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện kết cấu, công nghệ chế tạo, đặc biết phải quan tâm đến chỉ tiêu an toàn của liên hợp máy. Hiện nay, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm các thiết bị chuyên dùng lắp trên các nguồn động lực để sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Trên cơ sở của việc nghiên cứu, tìm hiểu về tình hình cơ giới hóa các khâu trong sản xuất lâm nghiệp như: Tình hình khai thác, vận chuyển, chế biến, các loại phương tiện vận chuyển của nước ta và trên trên thế giới. Trên thực tế, máy kéo Shibaura SD3100 do Nhật Bản chế tạo hoạt động ở các loại địa hình bằng phẳng và phức tạp ở các nước trên thế giới, nên các nhà khoa học chế tạo liên hợp máy kéo Shibaura phù hợp với nhưng địa hình đó. Đối với Việt Nam, có một địa hình phức tạp, việc ứng dụng và sử dụng liên hợp máy kéo phù hợp với địa hình Việt Nam khá nguy hiểm, vì vậy hệ thống phanh để đảm bảo an toàn cho người vận hành cũng như những người xung quanh là rất cần thiết trên liên hợp máy kéo Shibaura. Để nâng cao hiệu quả sử dụng và đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc rất cần thiết phải tiến hành nghiên cứu đầy đủ về động lực học của liên hợp máy đặc biệt là hệ thống phanh của liên hợp máy trong quá trình làm việc trên điều kiện đường lâm nghiệp 2 Với mục đích trên và để hoàn thành chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Kĩ Thuật Ô Tô, được sự đồng ý của Trường Đại học Lâm Nghiệp, Khoa Cơ điện và Công trình, tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu đề xuất các giải pháp nâng cao chất lượng phanh cho liên hợp máy kéo Shibaura SD3100 với rơ moóc khi vận chuyển gỗ”. 3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình khai thác và vận chuyển gỗ ở nước ta và trên thế giới 1.1.1. Tình hình khai thác và vận chuyển gỗ ở các nước trên thế giới Ngành công nghiệp gỗ toàn cầu tăng trưởng mạnh: sự ưa chuộng các sản phẩm từ gỗ tại các quốc gia như Mỹ và EU đã giúp cho giá trị chế biến gỗ toàn cầu đã tăng từ 283 tỷ USD trong năm 2012 lên 373 tỷ USD vào năm 2016 với tốc độ tăng trưởng hàng năm (CAGR) là 7.2%. Đây là một tốc độ tăng trưởng cao so với mức tăng trưởng chung của các nhóm ngành. Tốc độ này được dự báo còn tăng mạnh hơn, 9,2% (CAGR), giai đoạn 2016-2020 lên 531 tỷ USD (2020). 3 nhóm sản phẩm chính của ngành chế biến gỗ gồm dăm gỗ, gỗ công nghiệp (ván nhân tạo) và đồ gỗ nội, ngoại thất. Nhóm gỗ công nghiệp (Ván nhân tạo) bao gồm các sản phẩm như ván ép và gỗ dán, ván dăm và ván sợi. Đây là nhóm sản phẩm có tốc độ tăng trưởng mạnh nhất do khả năng khai thác gỗ tự nhiên ngày càng hạn chế. Bên cạnh đó các sản phẩm gỗ nhân tạo cũng có được một số đặc tạo lợi thế như sự đa dạng bề mặt, chống mối, chống ẩm. Trong 15 năm qua, thương mại dăm gỗ toàn cầu đã tăng lên gần 75%, chủ yếu do sự mở rộng công suất bột giấy ở Trung Quốc. Hai thị trường nhập khẩu dăm gỗ lớn nhất thế giới là Trung Quốc và Nhật Bản, tiếp theo là Phần Lan, Thụy Điển và Thổ Nhĩ Kỳ. Để giảm bớt việc lao động bằng chân tay của con người mà vẫn đại được năng suất cao cùng với sự phát triển của tất cả các ngành khoa học kỹ thuật như :Tin học, cơ khí, y học, giao thông, sinh học... thì trong sản suất lâm nghiệp các nhà khoa học đã nghiên cứu và áp dụng các thành tựu khoa học vào đó. Trong san xuất lâm nghiệp, một trong những khâu đòi hỏi việc lao động chân tay nhiều nhất đó là khâu khai thác, vận chuyển và chế biến lâm sản. Nhờ áp dụng khoa học kĩ thuật vào trong sản xuất lâm nghiệp các khâu này phần lớn đã được cơ giới hóa bằng máy móc. Cơ giới hóa là sự thay thế sức lao động của con người bằng máy móc để thực hiện nhanh chóng với năng suất hiệu quả cao những công 4 việc nặng nhọc. Nhiều hệ thống máy móc tự động đã thay thế con người trong việc điều khiển các quá trình sản xuất phức tạp, tinh vi với năng suất cáo và chất lượng tốt. Gần đây đã xuất hiệc nhiều loại máy móc có thể đảm niệm một chức năng bộ óc con người. Những năm trước việc khai thác, vận chuyển và chế biến gỗ rừng trồng còn nhiều khó khăn, điều khiện lao động còn quá nặng nhọc, nguy hiểm, chi phí lao động cao, năng suất lao động còn thấp. Việc khai thác, vận chuyển và chế biến hầu như hoàn toàn được thực hiện bằng chân tay, trong khâu vận chuyển người ta sử dụng sức kéo của những con gia súc. Tuy nhiên, với những sản phẩm lâm nghiệp có kích thước lớn lại rất nặng nề, đồng thời đường sá đi lại khó khăn, nhiều đèo dốc thì năng suất lao động là rất thấp. Vào những năm đầu thế kỉ 19 nhờ việc áp dụng máy móc vào việc khai thác, vận chuyển và chế biến sản phẩm lâm nghiệp như: các loại máy cắt, máy cưa, máy cẩu, tời, các loại liên hợp máy kéo, ô tô... thì năng suất và hiệu quả lao động được tăng lên gấp bội. Vì vậy việc áp dụng cơ giới hóa trong các khâu khai thác, vận chuyển, vận xuất và chế biến gỗ rừng trồng rất cần thiết. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, con người đã ngày càng tháy thế nhiều máy móc vào trong san xuất và cuộc sông hằng ngày giúp giảm sức lao động của con người. Máy móc sẽ thực hiện nhanh chóng, chính xác với năng suất và hiệu quả cao những công việc nặng nhọc. Trong vận chuyển, lúc đầu là sức người sau đó là các loại gia súc và đến bây giờ là các loại máy vận chuyển, trong đó có máy kéo. Đối với máy kéo nói chung, máy kéo lớn nói riêng đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và được công bố. Các công trình nghiên cứu này thường là xây dựng cơ sở ly thuyết động lực học hoặc dang mô hình tình toán. Các công trình này mang đến thành tựu to lớn cho linh vực ô tô- máy kéo làm cơ sở cho các cán bộ chuyên môn triển khai và áp dụng. Tuy nhiên đối với các loại máy kéo nhỏ thì lại ít được nghiên cứu, đặc biết là các công trình mang tính đặc thù lâm nghiệp thì càng hạn chế. Như vậy cùng với sự phát triển của các ngành khoa học thì trong sản xuất lâm nghiệp như các công đoạn nặng 5 nhọc đã được các nhà khoa học giúp đỡ bằng cách cơ giới hóa hay là đưa máy móc vào trong quá trình sản xuất.[4] Hình 1.1 - Tỷ trọng 3 loại rừng được quản lý ở Việt Nam 1.1.2. Tình hình khai thác và vận chuyển gỗ ở Việt Nam Việt Nam là nước có ngành lâm nghiệp năng động, nhất là trong lĩnh vực sản xuất, chế biến gỗ và các sản phẩm từ gỗ. Đây là lĩnh vực rất quan trọng đối với nền kinh tế Việt Nam và động lực thúc đẩy phát triển kinh tế, đặc biệt là đối với các vùng nông thôn, vùng cao đồi núi trung du. Theo thống kê của Bộ NN&PTNN năm 2012, tổng kim ngạch chế biến gỗ của Việt Nam ước tính đạt 4,0 tỷ đô la Mỹ. Nhìn chung, công nghiệp chế biến và xuất khẩu gỗ đạt tỷ lệ tăng trưởng bình quân 16%/năm trong giai đoạn 2007-2012. Gần đây, Việt Nam đã trở thành nhà xuất khẩu ván dăm số một thế giới với tổng khối lượng lên đến 5,8 triệu tấn (trọng lượng khô) vào năm 2012, là quốc gia đứng thứ hai về xuất khẩu đồ gỗ ở khu vực Đông Nam Á và đứng thứ sáu thế giới về lĩnh vực này. Khoảng 55% sản phẩm gỗ của Việt Nam được xuất đi thị trường Hoa Kỳ, Châu Âu và Châu Úc. Ở Việt Nam theo quản lý rừng thống kê gồm có rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng sản xuất với diện tích như sau, []: - Rừng đặc dụng: có 2,0 triệu ha, được quản lý bởi các khu bảo tồn. - Rừng phòng hộ: có 4,6 triệu ha, được duy trì vì mục tiêu bảo vệ các khu vực đầu nguồn, bảo vệ đất và môi trường. 6 - Rừng sản xuất: có gần 6,8 triệu ha trong đó, 4,3 triệu ha là rừng tự nhiên sản xuất còn 2,4 triệu ha là rừng trồng sản xuất. Mục đích của các khu rừng sản xuất là cung cấp nguyên liệu để sản xuất gỗ và các sản phẩm bằng gỗ. Hình 1 thể hiện tỷ trọng 3 loại rừng được quản lý ở Việt Nam. Hình 1.2 - Thị trường xuất khẩu gỗ chính của Việt Nam trong năm 2012 Trong tổng số 6,8 triệu ha rừng sản xuất ở việt Nam, ước tính đến tháng 3 năm 2012, chỉ có 30.000 ha (0,4%) là rừng đã có chứng nhận quản lý rừng bền vững. Theo Chiến lược Phát triển Lâm nghiệp Việt Nam, diện tích rừng sản xuất đáp ứng yêu cầu về chứng chỉ quản lý rừng bền vững phấn đấu đạt chỉ tiêu 30% tổng diện tích, tương đương 1,8 triệu ha. Theo (hình1.2) minh họa thị trường xuất khẩu gỗ chính của Việt Nam trong 9 tháng đầu năm 2012, gồm Hoa Kỳ (38%), Trung Quốc (16%) và Nhật Bản (15%). Xuất khẩu gỗ và sản phẩm từ gỗ vào thị trường Hoa Kỳ chiếm vị trí thứ 3 trong số các ngành có kim ngạch xuất khẩu song phương lớn nhất giữa Việt Nam và Hoa Kỳ với giá trị lên đến 1,8 tỷ đô la Mỹ trong năm 2012, tăng 24,7% so với năm 2011. Việt Nam được kỳ vọng sẽ trở thành nước xuất khẩu gỗ và sản 7 phẩm từ gỗ lớn nhất trong số các quốc gia Đông Nam Á vào năm 2013 với kim ngạch xuất khẩu ước tính đạt 5,5 tỷ đô la Mỹ vào cuối năm 2013. Chính vì vậy khâu vận chuyển gỗ hiện tại ở Việt nam ta là rất cần thiết cho sự phát triển chung của đất nước trong thời kỳ đổi mới kinh tế. Sau nhiều năm đổi mới ngành lâm nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Tuy nhiên vẫn còn những vấn đề khó khăn trong vận chuyển gỗ. Để giải quyết những khó khăn bức xúc đó, yêu cầu cấp bách đó là phải tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa lâm nghiệp, làm biến đổi nhanh chóng nền sản xuất từ lao động thủ công sang cơ khí hóa, có hiệu quả, tăng năng xuất, giảm thời gian lao động và đưa nhanh sản phẩm đến tay người tiêu dùng. Để cơ giới hóa sản xuất vận chuyển gỗ, trước hết cần tập trung đẩy mạnh công nghiệp hóa, nhằm phá vỡ trạng thái trì trệ thúc đẩy sự dịch chuyển kinh tế công nghiệp và dịch vụ, tạo sự phát triển cho toàn xã hội. Việc đưa xe - máy vào sản xuất lâm nghiệp ở nước ta, hầu như chưa đáp ứng được nhu cầu, vì 70% khối lượng công việc được làm bằng thủ công chỉ có 30% khối lượng công việc là được cơ giới hóa. Từ đó, dẫn đến năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lâm nghiệp còn thấp. Có thể nói địa hình đường ở Việt Nam khá phức tạp, có độ dốc lớn. Hơn thế nữa, sản xuất lâm nghiệp thường tập trung ở vùng sâu, vùng xa nên khó khăn trong việc vận chuyển cơ giới hóa vào sản xuất. Các chính sách đầu tư của nhà nước cho ngành lâm nghiệp có, nhưng còn hạn chế nên các đơn vị lâm nghiệp và người dân gặp khó khăn trong việc mua xe, thiết bị để áp dụng vào sản xuất. Các nghiên cứu cải tiến để tạo ra các thiết bị phù hợp với địa hình, điều kiện đường Việt nam còn rất ít, chưa được quan tâm đúng mức. Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển gồm có hai công đoạn sau: Vận chuyển từ nơi khai thác đến các kho chứa, nhà máy hoặc các bãi tập kết và vận chuyển từ các kho chứa sản phẩm của nhà máy đến nơi tiêu thụ. Vậy việc vận chuyển các nguyên liệu gỗ và các sản phẩm từ gỗ đến nơi tiêu thụ cũng gặp nhiều khó khăn vì các tuyến đường dùng cho ôtô, vận chuyển gỗ và các lâm sản 8 khác nằm rải rác trên các khu vực khai thác rộng lớn hoặc các con đường quốc lộ hay tỉnh lộ. Với hình thức vận chuyển lâm sản tới nơi sản xuất hoặc tiêu thụ bằng đường bộ có ưu thế hơn vận chuyển bằng đường sắt và đường thủy. Những năm gần đây, vận chuyển bằng đường bộ (chủ yếu bằng ô tô) chiếm vai trò quan trọng trong nền kinh tế nói chung và ngành lâm nghiệp Việt Nam nói riêng. Chính vì vậy để có các sản phẩm từ gỗ chúng ta phải vào rừng khai thái gỗ và thu gom lại, bốc xếp lên xe ô tô vận chuyển về kho bãi nhà máy và chế biến thành sản phẩm. Khai thác gỗ là một công đoạn trong quá trình sản xuất lâm nghiệp. Chúng ta sử dụng các công cụ thủ công hoặc máy móc để chặt hạ. Đường rừng thường là các vùng đồi núi, sử dụng đường dân sinh, địa hình hiểm trở nên việc khai thác vận chuyển cũng gặp rất nhiều khó khăn và đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác, đặc biệt là các khu rừng tự nhiên. Trong các khâu của quá trình khai thác, vận chuyển và vận xuất là một khâu quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, giá thành và chi phí khai thác gỗ. Hiện nay do sự chỉ đạo của Nhà nước phát triển cơ chế kinh tế nhiều thành phần, nên thực hiện việc giao đất khoán rừng cho các hộ nông dân sử dụng lâu dài trên các địa bàn trung du miền núi. Các hộ nông dân, doanh nghiệp tư nhân sản xuất nông - lâm nghiệp xuất hiện và phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là công tác vận chuyển. Nhiều doanh nghiệp tư nhân, hộ gia đình, các chủ trang trại đã mua xe ô tô tải với mục đích để tự vận chuyển gỗ khai thác, gỗ thành phẩm đến nơi sản xuất và tiêu thụ sản phẩm, chủ động về thời gian và hạ giá thành sản phẩm đến tay người tiêu dùng. Để thực hiện những công việc trên các doang nghiệp và hộ gia đình đã mua và sử dụng các loại xe ô tô được sản xuất trong nước có giá thành phù hợp với nhu cầu và điều kiện tài chính của các hộ gia đình. Chủ yếu là các loại ô tô tải trung bình từ 3,5 tấn đến 5,0 tấn để khai thác gỗ và phù hợp với điều khiện đường của Việt Nam. Công việc khai thác lâm sản đối với các nước có nền công nghiệp phát triển thì sự quy hoạch phát triển rừng nguyên sinh và rừng trồng để khai thác rất tốt, nên người ta dùng những phương thức khai thác, vận chuyển và vận xuất 9 hiện đại hơn hay dùng các loại máy móc có nhiều tính năng hơn, năng suất cao hơn…, các loại ô tô tải lớn, máy chuyên dùng tốt hơn… Tuy nhiên, chúng có giá thành cao, vốn đầu tư lớn. Nếu muốn thực hiện thì chỉ phù hợp với những công ty hoặc tập đoàn lâm nghiệp quy mô lớn và thích ứng với các khu khai thác gỗ và lâm sản tập trung có khối lượng lớn. Những năm trước đây, nước ta đã nhập từ nước ngoài một số loại xe ô tô tải và xe chuyên dùng sử dụng vào việc vận chuyển lâm sản như: LKT 80 do Tiệp Khắc sản xuất; CAT - Mỹ; VOLVO – Thụy Điển; KOMATSU - Nhật Bản.... Còn đối với Việt nam, do xuất phát là một nước có nền kinh tế chủ yếu phụ thuộc vào nông nghiệp, vừa thoát khỏi chiến tranh, nền công nghiệp luyện kim và chế tạo máy phát triển chậm, ít vốn đầu tư nên chưa thể chế tạo được tất cả tổng thành các loại ô tô và máy chuyên dùng, mà chỉ chế tạo được một số chi tiết, bộ phận đơn giản của xe như khung sắt xi, vỏ xe … và chủ yếu là lắp ráp xe với các linh kiện nhập khẩu. Nhưng cũng một phần hạ được giá thành của xe ô tô trong nước so với xe nhập khẩu chịu thuế…tại thị trường Việt Nam. Các hãng sản xuất và lắp ráp xe trong nước như công ty THACO Trường Hải, công ty cổ phần ô tô Xuân Kiên VINAXUKI, thì xe ô tô tải tầm trung đáp ứng được nhu cầu vận chuyển khi khai thác, vận chuyển gỗ cùng với điều kiện kinh tế của các doanh nghiệp tư nhân, hộ gia đình của Việt Nam hiện nay.[4] 1.2. Tình hình nghiên cứu về động lực học phanh ô tô – máy kéo 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước Việt Nam là nước đi lên từ nền nông lâm nghiệp lạc hậu và trải qua hai cuộc chiến tranh chống Pháp – Mỹ. Sau năm 1975 giải phóng thống nhất đất nước, với phương châm của Nhà nước đẩy mạnh Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước. Nhưng giai đoạn này máy móc cơ giới hóa chủ yếu tập trung vào sản xuất nông nghiệp. Nên trình độ khoa học kỹ thuật của ta còn hạn chế và nền kinh tế chậm phát triển. Trong quá trình phát triển kinh tế đất nước, ngành công nhiệp chế tạo, sản xuất lắp ráp xe ô tô được nhà nước ưu tiên phát triển với nhiều ưu đãi về 10 thuế và mặt bằng xây dựng nhằm kích thích ngành công nghiệp ô tô sản xuất trong nước. Với mong muốn ngày càng hoàn thiện hơn và theo kịp khoa học thế giới. Bộ khoa học công nghệ Việt Nam từ lâu đã đầu tư vào nghiên cứu khoa học trong mọi đề tài và mọi lĩnh vực xã hội. Trong đó có nhiều đề tài về chuyên ngành động lực ô tô, do yêu cầu về sự an toàn cho xe và người khi tham gia giao thông nên vấn đề động lực quá trình phanh của ô tô cũng được ít nhiều sự quan tâm nghiên cứu của khoa học trong nước. Qua tổng quan nghiên cứu vấn đề thấy rằng các đề tài về việc nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô từ trước đến nay, đều khẳng định vai trò của hệ thống phanh ô tô trong khi vận tải hàng hóa là rất quan trọng. Vì vận tải đường bộ có nhiều ưu điểm như giá thành vận chuyển, chủ động được các kênh phân phối hàng hóa, không bị phụ thuộc hay tác động nhiều do điều kiện thiên nhiên và xã hội… Nên ô tô ngày càng được nhiều người sở hữu và sử dụng trong phát triển kinh tế xã hội, cũng như nghiên cứu, cải tiến các loại xe ô tô để ngày một tốt hơn, an toàn hơn, thỏa mãn hơn với nhu cầu phục vụ xã hội… Trong nhiều đề tài nghiên cứu về ô tô ở cấp nhà nước, các trường Đại học nói chung và các đề tài nghiên cứu hệ thống phanh của ô tô nói riêng đã có những đề tài sau: Đề tài nghiên cứu cấp Học viện của TS. Nguyễn Sĩ Đỉnh – Trường Đại học kỹ thuật Lê Quý Đôn: “Cải tiến hệ thống phanh khí nén một dòng thành hai dòng có bộ điều hòa lực phanh”, nghiệm thu 11/03/2009 và đề tài: “Cải tiến hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực trên ô tô quân sự”, nghiệm thu ngày 20/06/2010 . Hai đề tài trên đã ứng dụng, cải tiến trong hệ thống phanh trên các xe quân sự, đảm bảo sự an toàn, tốt hơn khi phanh trên mọi điều kiện mặt đường … Ưu điểm hiệu quả phanh tối ưu, ổn định lái trong quá trình phanh, giá thành rẻ, dễ sửa chữa và bảo dưỡng… Vũ Duy Khiêm, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội đã hoàn thành đề 11 tài Thạc sĩ: “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh trên xe ô tô có trang bị hệ thống phanh ABS”. Đề tài nghiên cứu trên xe ô tô khách hiệu INNOVA, đã đánh giá được sự tối ưu, đảm bảo an toàn động lực học quá trình phanh của hệ thống phanh ABS được trang bị trên xe ô tô khi tham gia giao thông trên đường. Khẳng định sự tin cậy được tính toán trên lý thuyết của mô hình toán trong vấn đề nghiên cứu động lực học quá trình phanh ABS Phan Đắc Yến, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, với luận văn thạc sĩ kỹ thuật về: “Nghiên cứu mô hình động lực học quá trình phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi dốc”. Tác giả đã xây dựng được mô hình toán học, khảo sát động lực học phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi dốc, đưa ra một số phương pháp đánh giá hiệu quả phanh, sử lý số liệu bằng ngôn ngữ Pascal cho phép khảo sát nhiều phương án khác nhau… Giúp người vận hành xác định được các thông số ảnh hưởng đến quá trình phanh của liên hợp máy, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra trong khi tham gia giao thông của ô tô, máy kéo, … Nguyễn tài Cường, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, đã bảo vệ thành công luận văn thạc sĩ kỹ thuật về: “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURA-3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng”. Kết quả đánh giá được hiệu quả phanh của máy kéo qua mô hình và công thức toán với ứng dụng phần mềm Matlab biểu diễn bằng đồ thị, đảm bảo độ chính xác, tin cậy và nhanh chóng khi phanh. Giúp người vận hành máy, sử lý quá trình phanh máy một cách hợp lý và tốt nhất, Trần Đình Việt, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thủ Đức, năm 2014 thực hiện thành công đề tài: “Động lực học phanh thủy khí–thiết kế cơ cấu an toàn cho hệ thống phanh thủy khí trên xe Huyndai”. Đảm bảo cho xe chạy an toàn với mọi điều kiện mặt đường … hỗ trợ người lái xe yên tâm khi tham gia giao thông. Lê Đức Trung, Trường Đại học Giao thông vận tải. Nghiên cứu thành công đề tài: “Nghiên cứu khảo sát chuyển động của ô tô trong quá trình 12 phanh”, phân tích được một số sai lệch hướng chuyển động khi phanh. Đưa ra các khuyến cáo cho người lái xe cần giữ thẳng tay lái trong quá trình phanh xe ô tô, để đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông. Nguyễn Văn Bình, Trường Đại học Giao thông vận tải, với đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến hiệu quả phanh của ô tô khách sản xuất lắp ráp tại Việt nam”, đã đưa ra một số thông số ảnh hưởng như tọa độ trọng tâm xe, trọng lượng xe, hệ số bám lốp xe và điều kiện mặt đường …, khuyến cáo người lái xe cần giảm vận tốc khi phanh để đảm bảo an toàn khi chạy xe trên các điều kiện mặt đường ở Việt nam. Vũ Trí Luân, Trường Đại học Giao thông vận tải. Hoàn thành đề tài: “Nghiên cứu phương pháp tính quãng đường phanh của ô tô tải có kể đến thời gian chậm tác dụng của hệ thống”. Đưa ra khuyến cáo người lái xe cần đưa ra quyết định phanh xe ô tô sớm hơn, khi dự đoán thấy tình huống nguy hiểm có thể xảy ra, nhằm đảm bảo an toàn trong suốt quá trình tham gia giao thông trên đường… Với sự phát triển kinh tế Việt Nam như hiện nay, nền công nghiệp lắp ráp sản xuất ô tô đang phát triển mạnh mẽ, đa dạng về mẫu mã với các dòng xe như: xe khách 4 chỗ, 7 chỗ … và xe tải từ: 750 kg đến 5 tấn, 10 tấn, 15tấn…, nên việc nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải sản xuất tại Việt Nam là rất cần thiết với nhu cầu xã hội hiện nay.[5] Các công trình nghiên cứu về phanh trong nước cũng đã có nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng quá trình phanh, khảo sát chất lượng phanh của một số loại xe ô tô cũ, máy kéo khi vận chuyển gỗ trong rừng, nghiên cứu nâng cao cải tiến hệ thống phanh của một số loại xe với hệ thống ABS, đưa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh cho một số loại xe sử dụng tại Việt Nam. Tuy nhiên, việc nghiên cứu trong lĩnh vực hệ thống phanh ô tô chưa được chú trọng, tương xứng với tầm quan trọng của nó. Nhất là trong công cuộc công 13 nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước theo định hướng xã hội chủ nghĩa, việc sản xuất nông nghiệp gắn liền với lâm nghiệp. 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Các loại xe, máy công tác cũng dần phát triển theo nguồn động lực đó như là: máy chuyên dùng khai thác khoáng sản, lâm sản…, vận chuyển hàng hóa bằng xe ô tô tải từ nhỏ đến lớn theo nhu cầu công việc vận tải. Với nhu cầu vận chuyển ngày càng cao và sự an toàn cho xe khi tham gia giao thông, nên các nhà kỹ sư khoa học chuyên ngành của các nước như: Mỹ, Đức, Anh, Nhật Bản, Hàn Quốc…, không ngừng nghiên cứu, cải tiến các hệ thống trên xe ô tô, tất cả đều chú trọng đến an toàn và tiện nghi,… của xe, đặc biệt là cải tiến hệ thống phanh trên xe ô tô ngày càng hiện đại, nhằm đảm bảo an toàn cho người và xe khi tham gia giao thông, gồm các nghiên cứu sau:Fieldhouse J.D., Newcomb P. “The application of holographic interferometry to the study of disc brake noise”. SAE930805, 1993. Nghiên cứu các ứng dụng của giao thoa ba chiều để nghiên cứu về tiếng ồn phanh đĩa. Trình bày một mô hình của một hệ thống phanh đĩa, tìm ra nguyên nhân cơ bản gây ra tiếng kêu ở rotor phanh, tấm đệm lót, piston phanh, caliper và giảm xóc…, đưa ra biện pháp để khắc phục loại bỏ nó. Engel, H.G., Bachman, Th., Eichhorn, U., and Saame, Ch., "Dynamical Behaviour of Brake-Disc Geometry as cause of Brake Judder", Proceedings, EAEC 4th International Conference on Vehicle and Traffic System Technology, Vol 1, pp. 465-481, Strasbourg, France, 1993. Nghiên cứu về động lực học của phanh đĩa và nguyên nhân gây ra rung khi phanh. Các nghiên cứu về quá trình rung động khi phanh có thể được giải thích như là một động lực khuếch đại mômen xoắn phanh và thay đổi áp suất khi đi qua, hoặc đến gần tốc độ quan trọng của một chiếc xe. Một số mô hình trước đây của các tác giả dự đoán biên độ của dao động thay đổi theo thời gian, và cũng là giá trị tuyệt đối để cung cấp lực phanh đủ cao. Tuy nhiên, trong các phép đo trội từ các giá trị dự đoán được tìm 14