MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Xe chữa cháy rừng đa năng là một sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước: " Nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dụng chữa cháy rừng", mã số KC07.13/06-10. bước đầu qua khảo nghiệm đã có thể chữa cháy rừng được trong những điều kiện cụ thể. Tuy nhiên thiết bị vẫn còn một số tồn tại cần phải nghiên cứu giải quyết đó là: Khi xe hoạt động chữa cháy trong khu rừng không có đường, dưới tác động của các mấp mô mặt đất rừng, các vật cản trên đường đi, tác động của các hệ thống công tác chữa cháy trên xe làm cho xe dao động rất lớn, dao động này ảnh hưởng đến ổn định, độ bền của các chi tiết trên xe và chất lượng của các hệ thống chữa cháy của xe. Xe chữa cháy rừng đa năng là thiết bị mới, các công trình nghiên cứu về động lực học của loại xe này còn hạn chế. Để có cở sở lý thuyết cho việc hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa năng, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu động lực học trong quá trình làm việc của xe. Vì vậy việc nghiên cứu động lực học của xe chữa cháy rừng đa năng là một việc làm cấp thiết để tìm được chế độ làm việc hợp lý, phát huy hiệu quả sử dụng cho xe khi hoạt động chữa cháy trong rừng. Xuất phát từ những lý do nêu trên, chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: "Nghiên cứu động lực học của xe chữa cháy rừng đa năng". 2. Mục đích nghiên cứu Xác định quy luật ảnh hưởng của một số yếu tố đến các chỉ tiêu động lực học của xe chữa cháy rừng đa năng khi hoạt động trong rừng, đồng thời xác định được chế độ làm việc hợp lý để sử dụng xe an toàn và hiệu quả. 3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là động lực học của xe chữa cháy rừng đa năng khi xe chuyển động trong rừng không có đường. 4. Phạm vi nghiên cứu của luận án Nghiên cứu về dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi hoạt động chữa cháy trong rừng ở các chế độ chuyển động bình ổn, chịu tác động của mặt đất rừng dưới dạng hàm ngẫu nhiên và xung lực của cơ cấu cắt cỏ rác dưới dạng hàm tuần hoàn. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Kết quả nghiên cứu là những đóng góp mới cho quá trình nghiên cứu dao động của các loại xe chữa cháy rừng khác về cả mặt nghiên cứu lý thuyết lẫn nghiên cứu thực nghiệm Kết quả nghiên cứu của luận án là đóng góp mới cho việc xác định được các chế độ làm việc hợp lý cho xe và là cơ sở để hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa năng 1 6. Bố cục của luận án Mở đầu Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Chương 2: Thiết lập mô hình nghiên cứu dao động xe chữa cháy rừng đa năng Chương 3: Khảo sát dao động xe chữa cháy rừng đa năng Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm Kết luận và kiến nghị. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về xe chữa cháy rừng đa năng Xe chữa cháy rừng đa năng được thiết kế trên nền xe Ural 4320 với động cơ Điêzen có công suất 180 mã lực. Phía trước xe có hệ thống cắt cây để tạo đường đi, phía sau xe có hệ thống cắt cỏ rác để tạo băng cản lửa, phía giữa xe có hệ thống cắt hút đất để phun vào đám cháy. Ngoài ra trên xe còn được trang bị hệ thống bơm ly tâm hút nước từ téc nước phun qua lăng giá hoặc các cuộn vòi chữa cháy. 1.2. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới và ở Việt Nam 1.2.1. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô, máy kéo như công trình nghiên cứu của Mitschke M, Muller H, Vogel F, Wendebom J.C, Antônốp Đ.A, Barski I.B, Varava V. I., Gaichev L. V, Xavotrin B.A, Đimitơriev A. A, Xilaev A.A. Nhưng các công trình nghiên cứu dao động của ôtô chạy trong rừng rất ít. 1.2.2.Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam. Ở Việt Nam nghiên cứu về dao động của ôtô đã được một số tác giả đề cập đến như giáo trình “Dao động của ôtô” tác giả Vũ Đức Lập, luận án tiến sĩ của tác giả Trần Thanh An, Nguyễn Tiến Đạt, Nguyễn Phúc Hiểu, Đào Mạnh Hùng,, Võ Văn Hường,, Lê Minh Lư, Trần Minh Sơn, Lưu Văn Tuấn, Nguyễn Văn Trà, Võ Văn Trung. Tuy nhiên chưa có công trình nào nghiên cứu về dao động của xe chữa cháy rừng. 1.2.3. Tình hình nghiên cứu dao động xe chữa cháy rừng đa năng Sau khi xe chữa cháy rừng đa năng ra đời đã có một vài công trình nghiên cứu về nó nhưng đơn giản và chưa đầy đủ như công trình nghiên cứu của tác giả Nguyễn Nhật Chiêu, Dương Văn Tài. 1.3. Các chỉ tiêu đánh giá động lực học xe chữa cháy rừng đa năng 1.3.1. Hệ số tải trọng động Theo [65], hệ số tải trọng động k đ được xác định theo công thức sau: 2,5 g z 1 mg g)zm( k đ ≤+= + =  (1.1) 2 Trong đó: m là khối lượng toàn bộ của xe, kg; z  là gia tốc của xe, m/s 2 ; g là gia tốc trọng trường. Để độ bền của các chi tiết trên xe chữa cháy rừng đa năng được đảm bảo thì yêu cầu hệ số tải trọng động phải thỏa mãn điều kiện sau: k đ ≤ 2,5 (1.2) 1.3.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của xe chữa cháy rừng đa năng Có 5 chỉ tiêu đánh giá về độ êm dịu của xe như chỉ tiêu về về tần số, chỉ tiêu về gia tốc dao động, chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động, chỉ tiêu đánh giá cảm giác theo công suất dao động và chỉ tiêu đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động của nó. Luận án chỉ nghiên cứu đánh giá độ êm dịu theo giá trị bình phương trung bình của gia tốc 5,2Z c ≤  m/s 2 . 1.4. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu Xác định sự ảnh hưởng của vận tốc chuyển động của xe, độ mấp mô mặt đất rừng đến gia tốc dao động thân xe, góc lắc dọc và góc lắc ngang thân xe, từ đó tìm ra được chế độ làm việc hợp lý, an toàn và hiệu quả cho xe chữa cháy rừng đa năng. 1.4.2. Nội dung nghiên cứu Xây dựng mô hình dao động trong không gian cho xe chữa cháy rừng đa năng. Lập hệ phương trình vi phân dao động của xe và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến dao động của xe. Xác định hệ số tải trọng động k đ để đánh giá độ bền của một số chi tiết trên xe. Xác định giá trị bình phương trung bình gia tốc dao động thân xe để đánh giá độ êm dịu của xe. Đánh giá ảnh hưởng của vận tốc chuyển động của xe, độ mấp mô mặt đất rừng đến sự ổn định của xe, để từ đó xác định chế độ làm việc hợp lý của xe chữa cháy rừng đa năng. Xác định các thông số đầu vào như: trọng lượng xe, tọa độ trọng tâm, mômen quán tính, độ cứng của lốp và của nhíp xe, độ mấp mô mặt đất rừng và các thông số đầu ra như gia tốc dao động thân xe, góc lắc dọc và góc lắc ngang thân xe. 1.4.3. Phương pháp nghiên cứu Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết với phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Kết luận chương 1 Xe chữa cháy rừng đa năng còn có một số tồn tại đó là dao động của xe lớn, ảnh hưởng đến kết cấu của xe, an toàn trong quá trình sử dụng và chất lượng hoạt động của các hệ thống công tác trên xe. Dựa vào các tài liệu thu thập được, đã phân tích các công trình nghiên cứu về dao động của ôtô và máy kéo của nhiều tác giả đã công bố. Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu dao động của ôtô và máy kéo, nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu đầy đủ về dao 3 động về xe chữa cháy rừng Sau khi xe chữa cháy rừng đa năng được thiết kế, chế tạo xong cũng đã có một vài công trình nghiên cứu về xe, nhưng các công trình nghiên cứu này chưa nghiên cứu đầy đủ về dao động của xe khi xe hoạt động chữa cháy trong rừng. Chương 1 đã phân tích và lựa chọn được các chỉ tiêu đánh giá động lực học xe chữa cháy rừng đa năng bao gồm: chỉ tiêu về độ bền của các chi tiết thông qua hệ số tải trọng động k đ , (k đ ≤ 2,5) và các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu của xe thông qua giá trị bình phương trung bình gia tốc dao động thân xe c Z  , ( c Z  ≤ 2,5 m/s 2 ). Luận án đã đưa ra một số nội dung và phương pháp nghiên cứu để xác định chế độ sử dụng hợp lý và làm cơ sở khoa học cho việc hoàn thiện xe. Chương 2 THIẾT LẬP MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG 2.1. Mô hình dao động của xe chữa cháy rừng đa năng 2.1.1. Lựa chọn mô hình nghiên cứu Hình 2.1: Mô hình xe chữa cháy rừng đa năng 2.1.2. Các giả thiết khi xây dựng mô hình Xét dao động của xe chữa cháy rừng đa năng trong quá trình di chuyển trên mặt đất rừng để tạo băng cản lửa, khi đó chỉ có cơ cấu cắt cỏ rác ở phía sau xe làm việc, còn cơ cấu cắt cây bụi ở phía trước xe không làm việc và được liên kết cứng với xe. Khối lượng xe được phân bố đối xứng qua mặt phẳng dọc. Trên xe chở đầy nước trong téc và coi nước trong téc như một khối đặc do téc được chia ra nhiều ngăn nhỏ. Phần khối lượng được treo coi như cứng tuyệt đối, có khối lượng m 0 và mômen quán tính với trục dọc đi qua trọng tâm là J ox , mômen quán tính đối với trục ngang đi qua trọng tâm là J oy . Phần khối lượng không được treo cũng được coi là cứng tuyệt đối có khối lượng tương ứng ở các cầu là m 1 , m 2 , m 3 và mômen quán tính đối với trục dọc đi qua trọng tâm là J 1x , J 2x và J 3x . Bỏ qua các nguồn kích thích dao động trên xe, coi mấp mô mặt đất rừng và các xung lực do cơ cấu cắt cỏ rác sinh ra là nguồn kích thích dao động duy nhất. Các đặc tính của thành phần đàn hồi, của lốp là đặc tính tuyến tính. Bỏ qua hệ số cản giảm chấn của nhíp sau. Tiếp xúc của bánh xe với mặt đất rừng là tiếp xúc điểm. Xe chuyển động trên 4 đường thẳng với vận tốc không đổi. Bỏ qua sự ảnh hưởng của sự trượt của các bánh xe. Bỏ qua ảnh hưởng của lực cản không khí do xe chạy với tốc độ thấp. Không tính đến ảnh hưởng của ma sát ở các ổ trục của các bánh xe. Xét dao động của xe quanh vị trí cân bằng tĩnh. Mặt đất rừng coi như cứng tuyệt đối. 2.1.3. Lựa chọn hệ tọa độ 2.1.3.1. Hệ tọa độ cố định Chọn hệ tọa độ cố định là Oxyz có gốc tọa độ là điểm O đặt ở trọng tâm của khối lượng được treo, trục Oz theo phương thẳng đứng, trục Ox theo phương dọc và trục Oy theo phương ngang. 2.1.3.2. Hệ tọa độ động Hệ tọa độ động được đặt tại trọng tâm của các khối lượng trong hệ có các trục song song với các trục của hệ cố định. 2.1.4. Mô hình tính toán dao động của xe chữa cháy rừng đa năng k nt2 k np2 b 5 l 3 l 2 l 4 l 1 l y x 3 Z 0 α 0 β z 0 Z 0 m cp4 ct4 cp4 c k F 1 2 F 2t t3 t2 4 Z 2 Z 1 t1 nt1 p1 k c np2 2 β 2p h p2 c p2 k h nt2 c k t2 c 2 m 3 β 3p h p3 c p3 k 3t h k t3 c 3 m k ct4 c 4 m 1 β Z 1p h p1 c np1 k np1 c 1t h k nt1 c k t1 c 1 m x α nt np α Hình 2.2: Mô hình tính toán dao động của xe chữa cháy rừng đa năng trong không gian 2.1.5. Nguồn kích động gây rung - Mấp mô mặt đất rừng và xung lực do cơ cấu cắt cỏ rác gây ra. 2.2. Thiết lập phương trình vi phân dao động của xe chữa cháy rừng đa năng 2.2.1. Cơ sở để lập phương trình vi phân dao động của hệ Áp dụng phương trình Lagrangiơ loại II: * i iiii Q q Φ q Π q T q T dt d = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ −         ∂ ∂  (2.4) 2.2.2. Hệ phương trình vi phân dao động xe chữa cháy rừng đa năng Hệ phương trình vi phân theo các biến z o , α o , z 1 , z 2 , z 3 , z 4 , β o , β 1 , β 2 , β 3 như sau: 5 [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]                                                      −+−= =−+++ −+−= =−+++ −+−=− −−++++ =−−− −−+++ =++ +++−−++ +++= =+−+++ +++= =+−+++ +++=−− −−−++++ ++= =+++−+ ++−−+−+ ++−−+ +++++ ++++ =−−−−− −−+−−+ ++−+ ++++++ )hh(k 2 b )h(hc 2 b βc 2 b β)c(c 2 b βk 2 b βJ .10 );hh(k 2 b )h(hc 2 b βc 2 b β)c(c 2 b βk 2 b βJ .9 );hh(k 2 b )h(hc 2 b βk 2 b βc 2 b β)c(c 2 b β)k(k 2 b βJ .8 ;0βc 2 b βc 2 b βk 2 b βc 2 b β)c(c 2 b βk 2 b βJ .7 (2.16) ;Fα)l(lk α)l(lczkzczczkzm .6 );hh(k)h(hc αlc2zc2z)c2c(2zk2zm .5 );hh(k)h(hc αlc2zc2z)c2(czk2zm .4 );hh(k)h(hcαlk2 αlc2 zk2zc2z)c2(cz)k2(kzm .3 ;hF)l(lF z)ll(kz)ll(czlc zlczlk2zlc2z)ll(klk2 z)ll(clc2lc2 )ll(clc2lc2 )ll(klk2αJ .2 ;0zkzczczczk2 zc2α)l(lclc2lc2 α)l(lklk2 z)cc2c(2z)kk(2zm .1 p3t33p3t33 02n 2 32n3 2 33 2 3x3 p2t22p2t22 02n 2 22n2 2 22 2 2x2 p1t11p1t1101n 2 01n 2 11n1 2 11n1 2 1x1 32n 2 22n 2 11n 2 11n 2 02n1n 2 01n 2 0x0 10324 03240404444444 p3t33p2t33 032n02n332n3333 p2t22p2t22 022n02n222n2222 p1t11p1t11011n011n 01n01n111n11n111 DF2321 43244324332n 222n111n111n032411n 032422n11n 0 2 324 2 22n 2 11n 0 2 324 2 11n0oy 444432n22n11n 11n032422n11n 032411n 042n1n041n00                        α α 6 Kết luận chương 2 Chương 2 cũng đã xây dựng được mô hình dao động trong không gian của xe chữa cháy rừng đa năng khi hoạt động chữa cháy trong rừng chịu lực kích động động học do mấp mô mặt đất rừng gây ra và chịu lực kích động động lực học do hệ thống làm sạch cỏ rác gây ra. Dựa vào phương trình Lagranger loại II, đã xây dựng được hệ phương trình vi phân dao động của hệ . Chương 3 KHẢO SÁT DAO ĐỘNG XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG 3.1. Xác định các thông số đầu vào của bài toán lý thuyết 3.1.1. Xác định độ mấp mô mặt đất rừng Mặt đất rừng có mấp mô dạng hàm bậc, dạng hàm điều hòa và mấp mô dạng ngẫu nhiên. Để xác định độ mấp mô mặt đất rừng có thể dùng phương pháp đo trực tiếp hoặc gián tiếp. Các đặc trưng của hàm ngẫu nhiên bao gồm: Kỳ vọng, phương sai, độ lệch bình phương trung bình, hàm tương quan, hàm mật độ phổ. Mật độ phổ là hàm ảnh của hàm tương quan được xác định theo công thức sau: 2222224 222 2 )()(2 )(2 )(S βαωβαω ωβαα σω ++−+ ++ = (3.21) Trong đó: ω - Tần số; σ 2 – Độ lệch bình phương trung bình chiều cao mấp mô mặt đất rừng; α = α 1 v ; β = β 1 v ; α, β- Hệ số liên hệ tương quan; α 1 , β 1 - Hệ số liên hệ tương quan khi vận tốc v = 1 m/s; α 1 = 0,014 ÷ 0,111 (1/m), β 1 = 0,025 ÷ 0,014 (1/m); v – Vận tốc chuyển động của xe. 3 1.2. Xác định lực của cơ cấu làm sạch cỏ rác Lực tổng cộng tác dụng lên lưỡi dao cắt cỏ rác được xác định theo công thức sau: ∑ ∞ = += 1j ckck 1 ck 1 )t T 2 jcos( T S2 T S )t(F π ,N (3.26) 3.1.3. Xác định độ cứng của lốp xe và nhíp Tiến hành làm thí nghiệm đo dao động của lốp và nhíp, sau đó căn cứ vào kết quả thí nghiệm và áp dụng các công thức tính toán ta sẽ có kết quả: c 1 = 803611 N/m ;k 1 = 6851 Ns/m; c n1 = 514248 N/m, k n1 = 4644 Ns/m; c n2 = 638263 N/m. 3.1.4. Xác định tọa độ trọng tâm của xe chữa cháy rừng đa năng Tiến hành thí nghiệm và từ kết quả thí nghiệm, áp dụng các công thức tính toán ta sẽ có tọa độ trọng tâm của xe chữa cháy rừng đa năng theo chiều dọc, chiều cao và chiều rộng như sau : l 1 = 2,538 m; l 2 = 1,687 m ; h = 1,141 m ; b 1 = 1,16 m, b 2 = 1,1 m 3.1.5. Xác định mômen quán tính của xe chữa cháy rừng đa năng Để xác định mômen quán tính của xe đối với trục Ox và Oy ta làm thí nghiệm, còn mômen quán tính của các cầu xe đối với trục Ox ta dùng công thức kinh nghiệm để tính. Qua kết quả thí nghiệm và áp dụng công thức tính mômen quán tính, ta có: J OX = 18852 kgm 2 ; J OY = 64770 kgm 2 ; J 1x =1302 kgm 2 ; J 2x = J 3x =1277 kgm 2 7 3.2. Khảo sát trên miền thời gian 3.2.1. Phương pháp khảo sát dao động của xe chữa cháy rừng đa năng Để khảo sát dao động của xe chữa cháy rừng đa năng chịu tác động của kích động mặt đất rừng là hàm ngẫu nhiên ta có thể sử dụng phương pháp mô phỏng số, đó là tạo ra các thể hiện khác nhau trên máy tính sao cho tập hợp các thể hiện đó thỏa mãn các đặc trưng xác suất của quá trình ngẫu nhiên đó, chẳng hạn như hàm mật độ xác suất hoặc hàm mật độ phổ đã biết. 3.2.2. Phần mềm để khảo sát dao đông xe chữa cháy rừng đa năng Sử dụng phần mềm Matlab – Simulink 7.7 để khảo sát. 3.2.3. Sơ đồ mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động xe chữa cháy rừng đa năng Sz z0 anpha0 z4 h3t h3p z0 anpha0 z3 h3p peta0 z3 h3t peta3 h1t h1p z0 anpha0 z1 Sz z0 z1 z2 z3 Sx z4 anpha0 anpha0 z2 z3 z4 z1 z0 h1p peta0 h1t peta3 peta1 h2p peta0 z2 h2t peta2 h2t h2p z0 anpha0 z2 peta1 peta2 peta3 peta0 [Sz] [Sz] [Sx] [h1p] [h1t] [h1p] [h1t] Hình 3.7: Sơ đồ mô phỏng hệ phương trình dao động xe chữa cháy rừng đa năng 3.2.4. Kết quả khảo sát dao động xe chữa cháy rừng đa năng 3.2.4.1. Ảnh hưởng của vận tốc chuyển động của xe Tiến hành khảo sát với các vận tốc chuyển động khác nhau của xe chữa cháy rừng đa năng, v = 5 km/h; v =10km/h và v = 15 km/h, cơ cấu 8 cắt cỏ làm việc, xe không chở nước và chở đầy nước, độ cao mấp mô mặt đất rừng lấy từ kết quả thí nghiệm đo tại Núi Luốt trường Đại học Lâm nghiệp. Kết quả khảo sát theo lý thuyết được thể hiện trên đồ thị hình 3.8, 3.9, 3.10. a, Ảnh hưởng của vận tốc chuyển động của xe đến gia tốc dao động thân xe 0 5 10 15 20 -4 -2 0 2 4 GIA TOC DAO DONG THAN XE Time [s] Z0",[m/s 2 ] V=5 Km/h V=10 Km/h V=15 Km/h 0 5 10 15 20 -3 -2 -1 0 1 2 3 GIA TOC DAO DONG THAN XE Time [s] Z0",[m/s 2 ] V=5 Km/h V=10 Km/h V=15 Km/h (a) (b) Hình 3.8: Đồ thị khảo sát gia tốc dao động thân xe khi vận tốc thay đổi a, Khi xe không chở nước; b, Khi xe chở nước đầy nước. b, Ảnh hưởng của vận tốc chuyển động của xe đến góc lắc dọc thân xe 0 5 10 15 20 -6 -4 -2 0 2 4 6 GOC LAC DOC THAN XE Time [s] Anpha0,[Do] V=5 Km/h V=10 Km/h V=15 Km/h 0 5 10 15 20 -10 -5 0 5 10 GOC LAC DOC THAN XE Time [s] Anpha0,[Do] V=5 Km/h V=10 Km/h V=15 Km/h (a) (b) Hình 3.9: Đồ thị khảo sát góc lắc dọc thân xe khi vận tốc thay đổi a, Khi xe không chở nước; b, Khi xe chở đầy nước. c, Ảnh hưởng của vận tốc chuyển động của xe đến góc lắc ngang thân xe 0 5 10 15 20 -5 0 5 GOC LAC NGANG THAN XE Time [s] Peta0,[Do] V=5 Km/h V=10 Km/h V=15 Km/h 0 5 10 15 20 -10 -5 0 5 10 GOC LAC NGANG THAN XE Time [s] Peta0,[Do] V=5 Km/h V=10 Km/h V=15 Km/h 9 (a) (b) Hình 3.10: Đồ thị khảo sát góc lắc ngang thân xe khi vận tốc thay đổi a, Khi xe không chở nước; b, Khi xe chở đầy nước Nhận xét: Khi vận tốc tăng thì gia tốc dao động thân xe, góc lắc dọc và góc lắc ngang thân xe tăng. Từ các kết quả khảo sát ta có bảng thống kê giá trị gia tốc dao động thân xe, góc lắc dọc thân xe và góc lắc ngang thân xe lớn nhất như trong bảng 3.2. Bảng 3.2. Giá trị lớn nhất của gia tốc dao động thân xe, góc lắc dọc và góc lắc ngang thân xe khi chuyển động với các vận tốc khác nhau. T T Vận tốc (km/h) Xe không chở nước Xe chở đầy nước Gia tốc max Z  (m/s 2 ) Góc lắc dọc α 0 (Độ) Góc lắc ngang β 0 (Độ) Gia tốc max Z  (m/s 2 ) Góc lắc dọc α 0 (Độ) Góc lắc ngang β 0 (Độ) 1 5 1,05 3,35 2,8 0,97 4,85 4,41 2 10 2,33 4,1 3,65 2,1 5,87 5,56 3 15 3,37 5,4 4,58 2,6 7,15 6,58 Từ đây tính được hệ số tải trọng động k đ khi thay đổi vận tốc chuyển động của xe như trong bảng 3.3. Bảng 3.3: Hệ số tải trọng động k đ khi xe chuyển động với các vận tốc khác nhau. TT Vận tốc (km/h) Hệ số tải trọng động k đ Xe không chở nước Xe chở đầy nước 1 5 1,1 1,09 2 10 1,23 1,21 3 15 1,34 1,27 Cũng từ kết quả khảo sát ta còn xác định được giá trị bình phương trung bình của gia tốc dao động thân xe. Theo [39] và [81], giá trị bình phương trung bình gia tốc dao động thân xe được tính theo công thức sau: ∫ = t 0 2 c dt)t(z t 1 z  (3.35) Trong đó: z  - Gia tốc dao động thân xe tại thời điểm t, m/s 2 ; t – Thời gian khảo sát, t = 20 s. Từ đó ta xác định được giá trị bình phương trung bình gia tốc dao động thân xe như trong bảng 3.4. Bảng 3.4: Giá trị bình phương trung bình của gia tốc dao động thân xe khi chuyển động với các vận tốc khác nhau. TT Vận tốc (km/h) Bình phương trung bình gia tốc dao động thân xe C Z  (m/s 2 ) Khi xe không chở nước Khi xe chở đầy nước 10 [...]... của xe chữa cháy rừng đa năng trong không gian với lực kích động động học do mấp mô mặt đất rừng gây ra và lực kích động động lực học do xung lực của hệ thống cắt cỏ rác; đã thiết lập được hệ phương trình vi phân dao động của xe (2.16) 3 Luận án đã xây dựng được mô hình mô phỏng dao động của xe, đã sử dụng phần mềm Matlab – Simulink 7.7 để khảo sát dao động của xe chữa cháy rừng đa năng trong miền thời... cứu về dao động của ôtô, máy kéo trên thế giới cũng như ở Việt Nam và các công trình nghiên cứu về động lực học của xe chữa cháy rừng đa năng, luận án đã đưa ra được mục tiêu, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng để khảo sát sự ảnh hưởng của vận tốc chuyển động, độ mấp mô mặt đất rừng đến sự làm việc an toàn, ổn định và chất lượng làm việc của các hệ thống... xe Luận án cũng đã phân tích và lựa chọn được các chỉ tiêu đánh giá động lực học xe chữa cháy rừng đa năng bao gồm: chỉ tiêu về độ bền của các chi tiết thông qua hệ số tải trọng động k đ , (kđ ≤ 2,5) và các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu của xe thông qua giá trị bình phương trung bình gia tốc dao   động thân xe Z c , ( Z c ≤ 2,5 m/s2 ) 2 Luận án đã xây dựng được mô hình dao động của xe chữa cháy rừng. .. thời là cơ sở khoa học để xây dựng tiêu chuẩn sử dụng xe đảm bảo an toàn và hiệu quả 2 Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo Nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng là vấn đề lớn cần có thời gian dài, để luận án hoàn thiện hơn cần tiếp tục nghiên cứu các nội dung sau: 1 Khảo sát mô hình dao động của xe chữa cháy rừng đa năng trên địa hình có độ dốc ngang, khi xe chuyển động vào đường vòng,... sánh cho thấy sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm nhỏ hơn 15% và nằm trong giới cho phép, như vậy mô hình khảo sát lý thuyết là hoàn toàn có thể tin cậy được KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 Kết luận: 24 Trên cơ sở của những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về dao động của xe chữa cháy rừng đa năng, luận án đã đạt được một số kết quả sau: 1 Từ những phân tích, đánh giá các công trình nghiên cứu về dao động. .. đường vòng, có tính đến dao động của nước trên xe 2 Nghiên cứu kết cấu, độ cứng của liên kết giữa sát xi của xe với hệ thống chặt hạ cây để giảm ảnh hưởng của dao động đến chất lượng cắt cây khi tạo đường đi trong rừng 3 Nghiên cứu xác định hệ số độ cứng tối ưu của cơ cấu đàn hồi trên xe, khối lượng hệ thống treo xe nhằm nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động cho xe để xe không làm việc trong miền... tốc chuyển động của xe v ≤ 10 km/h 6 Luận án đã tiến hành so sánh kết quả khảo sát theo mô hình lý thuyết và kết quả thí nghiệm, kết quả so sánh cho thấy sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm nhỏ hơn 15%, nằm trong giới cho phép, như vậy mô hình khảo sát lý thuyết là hoàn toàn có thể tin cậy được 7 Kết quả nghiên cứu của luận án đóng góp tích cực cho việc hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa năng, đồng thời... Hình 3.19: Đặc tính TSBĐ thân xe khi vận tốc thay đổi Khi giảm vận tốc thì xe chuyển động êm dịu hơn Kết luận chương 3 Chương 3 đã xác định được các thông số đầu vào của bài toán lý thuyết như mấp mô mặt đất rừng, xung lực của cơ cấu cắt cỏ rác, độ cứng, hệ số cản giảm chấn của lốp và nhíp, tọa độ trọng tâm của xe, mômen quán tính của xe Đã mô phỏng và khảo sát dao động của xe trong miền thời gian bằng... mặt đất rừng - Xác định gia tốc dao động, góc lắc dọc và góc lắc ngang thân xe; 4.2 Đối tượng và địa điểm nghiên cứu thực nghiệm Đối tượng nghiên cứu thực nghiện là xe chữa cháy rừng đa năng Địa điểm tiến hành nghiên cứu thí nghiệm là núi Luốt trường Đại học Lâm nghiệp 4.3 Thiết bị đo, cảm biến và phần mềm dùng trong thí nghiệm 4.3.1 Các thiết bị, cảm biến đo các thông số đầu vào và đầu ra của xe 4.3.1.1... mômen quán tính của xe 4.4.4.1 Xác định mômen quán tính của xe đối với trục dọc Ox Phương pháp đo là treo xe lên 2 puly O 1 và O2 bằng dây cáp, tạo ra một góc lệch ϕ và cho xe dao động lắc tự do quanh trục O1O2 Mô men quán tính của xe đối với trục Ox được xác định như sau: Tx2 2 J OX = J O 1 O 2 − mh c = mh c ( 2 g − h c ) (4.10) 4π 4.4.4.2 Xác định mômen quán tính của xe đối với trục ngang Oy Treo xe lên . hoàn thiện xe chữa cháy rừng đa năng, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu động lực học trong quá trình làm việc của xe. Vì vậy việc nghiên cứu động lực học của xe chữa cháy rừng đa năng là một. nào nghiên cứu về dao động của xe chữa cháy rừng. 1.2.3. Tình hình nghiên cứu dao động xe chữa cháy rừng đa năng Sau khi xe chữa cháy rừng đa năng ra đời đã có một vài công trình nghiên cứu. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG XE CHỮA CHÁY RỪNG ĐA NĂNG 2.1. Mô hình dao động của xe chữa cháy rừng đa năng 2.1.1. Lựa chọn mô hình nghiên cứu Hình 2.1: Mô hình xe chữa cháy rừng đa năng 2.1.2.