BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỞNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------

NGUYỄN HỮU TRUNG

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CẮT GỖ VÀ ĐỀ XUẤT
BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY CẮT GỖ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NG DN KHOA HC
PGS. TS Hồ Hữu Hải

Hà Ni - 

17083300035335f578276-f65b-4c8e-9258-2ab2b5c28d1e
1708330003533422104c3-92a4-41e0-ae3c-0dce02de38f0
1708330003533e429fd06-f9ba-4f58-9a38-77973d25aa83


LỜI CAM ĐOAN
u cc s
ng dn khoa hc ca PGS.TS H Hu Hi. Các kt qu nghiên cu trong
luc, khách quan và ng bo v  bt k hc v nào.
ng mi s  cho vic thc hin lu
n trong luu ch rõ ngun gc.
Tôi xin chu trách nhim v nghiên cu ca mình.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả luận văn

ng dn

Nguyễn Hữu Trung

PGS.TS H Hu Hi

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành ci hc Bách khoa Hà Ni, phịng
i hc, Ving lc và B mơn ơ tô và xe chuyên dng
c hin lui hc Bách khoa Hà Ni.
Tơi xin bày t lịng ct ti PSG. TS H Hu Hi
 ng dn tôi ht sc t     tơi có th thc hin và hồn
thành lu
Tôi xin chân thành c   y, cô B môn ô tô và xe chuyên
dng  i hc Bách khoa Hà N và danh cho tôi nhng
u kin ht sc thun l hồn thành lu
Tơi xin bày t lịng bi    n các thy phn bin, các thy
trong h ng chm lu     c duyt và góp các ý ki n q
 tơi có th hồn chnh lu ng nghiên cu trong

Cui cùng tơi xin gi li c      ình và bn bè,

nhng viên khuyn khích tơi trong sut thi gian tôi tham gia
nghiên cu, hc tp và thc hin lu

ii


MỤC LỤC
L .............................................................................................. i
LI C ................................................................................................... ii
MC LC ........................................................................................................ iii
DANH MC CÁC KÝ HIU, CÁC CH VIT TT ................................... v
DANH MC CÁC BNG.............................................................................. vii
DANH MC CÁC HÌNH V TH ........................................................ viii
M U ........................................................................................................... 1
NG QUAN ............................................................................. 3
1. Tng quan nghành lâm nghip Vit Nam trong nh ............. 3
1.1. Nhng thành tn: ..................................................................... 3
1.2. Nhc: ................................................................ 5
ng phát trin lâm nghip bn vng: ............................................ 7
ng và các mc tiêu c th: .................................................... 7
2.2. Nhu cu cn thu hoch g: ....................................... 11
3. Kho sát mt s máy thu hoch g hii trên th gii:....................... 15
3.1. Máy thu hoch g Ponsse Scorpion: .................................................. 15
3.2 Máy thu hoch g Ecolog 580C: ........................................................ 20
 THNG TRUYNG MÁY CT G... 23
1. Mơ hình h thng: .................................................................................... 23
2. Truyng thy lc: .............................................................................. 24
2.1. y lc: .................................................................................... 25
ng ng dn du:........................................................................... 27
y lc: .................................................................................. 27

 ............................................................................................ 28
U QUÁ TRÌNH CT G VÀ THIT K B
U KHIN CHO H THNG................................................................... 29

iii


1. Nghiên cu quá trình ct g: .................................................................... 29
......................................................................................... 29
1.2. Phân loi............................................................................................. 29
1.3. Các b phn ca máy ct g: ................................................. 30
ng hp ct g: ............................................................................. 30
2.1. Chuyng cy:.................................................................... 31
2.2. Lc ct g: ......................................................................................... 33
2.3. Nhng nhân t n quá trình ct g. ............................... 35
2. Thit k b u khin cho h thng:....................................................... 36
2.1. B u khin vi tích phân t l: ........................................................ 36
2.2. Lý thuyu khin PID:.................................................................. 38
 : ........................................................ 43
 : .............................................................. 44
 ........ 45
 ..................................... 46
 ........... 47
  .................. 50
 ............... 50
1.1. Kho sát chung: ................................................................................ 50
1.2. Kho sát hong máy ct khi mô men ct ngt: ....... 52
u khin t máy ct theo quy luc: ........................ 54
KT LUN VÀ KHUYN NGH ................................................................. 56
1. Kt lun .................................................................................................... 56

2. Khuyn ngh............................................................................................. 56
TÀI LIU THAM KHO ............................................................................... 57

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Kí hiệu

Nội dung

1

-CP

Ngh nh ca Chính ph

2

-TTg

Quynh ca Th ng Chính ph

3

TTP

Hii tác xuyên Thái 


4

FSC

Chng ch qun lý rng bn vng

5

G

Kg

Trng

6

V

m3

Th tích

7

Q

m3/s

ng


8

n

vịng/s

T vịng quay

9



10

N

11

m



12

z

S 

13


b

m

B d

14

h

M

Chiu cao 

15



Rad

Góc nghiêng c

16

D

m

ng kính c


17

Ke

N/m2

H s giãn n ca du

18

P

Pa

Áp sut

Đơn vị

Hiu sut
Nm

Công su

v


19




Rad/s

T góc

20

J

Nm

Mơ men qn tính ct

21

mrt

Kg

Khng ct

22

Rrt

m

Bán kính ct

23


M

Nm

Mơ men quay

24

Mc

Nm

Mơ men cn

25

HQ

26

l

m

Ching ng dn du

27

dl


m

ng kính trong cng ng dn du

M ng c

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Thông số kỹ thuật của hệ thống Ponsse Scorpion ................... 16
Bảng 2. Thông số kỹ thuật của máy trục C50....................................... 17
Bảng 3. Thông số kỹ thuật động cơ và hệ thủy lực............................... 19
Bảng 4. Thông số kỹ thuật của đầu trục H5, H5 .................................. 19
Bảng 5. Thông số kỹ thuật của hệ thống Ecolog 580C ........................ 20

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Rừng cây chắn cát bay, cát chảy (hình ảnh sưu tầm Internet)

8

Hình 1.2. Thu hoạch, khai thác gỗ thủ cơng (hình ảnh sưu tầm Internet) ..... 15
Hình 1.3. Xe khai thác gỗ Ponsse Scorpion (Phần Lan) ................................ 16
Hình 1.4. Máy trục Ponsse C50 ...................................................................... 17
Hình 1.5. Tầm nhìn cabin Ponsse ................................................................... 18
Hình 1.6. Hệ thống bánh xích kết hợp của xe Ecolog..................................... 21

Hình 2.1. Mơ hình hệ thống truyền động máy cắt gỗ ..................................... 23
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý của bơm piston rotor hướng trục ......................... 26
Hình 3.1.Sơ đồ cơ cấu thước nén, và bộ phận bẻ phơi ................................... 31
Hình 3.1: Mơ hình thuật tốn PID (Sơ đồ hệ thống). ..................................... 39
Hình 3.2. Đồ thị giá trị xử lý theo thời gian, ba giá trị Kp ............................. 40
(Ki và Kd là hằng số) ....................................................................................... 40
Hình 3.3. Đồ thị giá trị xử lý theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị Ki ........ 41
(Kp và Kd khơng đổi)......................................................................................... 41
Hình 3.4. Đồ thị giá trị xử lý theo thời gian, với 3 giá trị Kd ......................... 42
(Kp và Ki khơng đổi)......................................................................................... 42
Hình 3.5. Sơ đồ bộ điều khiển gán điểm cực .................................................. 45
Hình 3.6. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển bám quỹ đạo ........................... 46
Hình 3.7. Sơ đồ cấu trúc điều khiển phản hồi trạng thái thích nghi .............. 47
Hình 3.8. Cấu trúc điều khiển phản hồi tối ưu trạng thái dương ................... 48
Hình 3.9. Cấu trúc điều khiển phản hồi tối ưu trạng thái âm......................... 49
Hình 4.1 : Sơ đồ tốc độ máy cắt mong muốn .................................................. 51

viii


Hình 4.2. Sơ đồ tốc độ máy cắt thực tế .......................................................... 51
Hình 4.3. Mơ men cắt thay đổi đột ngột.......................................................... 52
Hình 4.4. Sơ đồ tốc độ máy cắt khi mơ men thay đổi đột ngột ....................... 53
Hình 4.5. Sơ đồ tốc độ máy cắt thực tế khi mô men thay đổi đột ngột trong
khoảng thời gian 3-5 giây ............................................................................... 53
Hình 4.6. Sơ đồ tốc độ máy cắt mong muốn theo quy luật định trước ........... 54
Hình: 4.7. Sơ đồ tốc độ máy cắt thực tế theo quy luật định trước .................. 55

ix



MỞ ĐẦU
Vit Nam là qu che ph rng ln trên th gii, ngành lâm
nghip trong nhng nh. Din
tích rng trng m     c ban hành nhiu chính sách
khuyn khích phát trin trng r khai thác. u ci
mn khai thác g là rt ln. Vic khai thác g hin
nay t hiu qu n do thiu công c, máy móc khai thác
g ho t cao. Thit bn khai thác hin
i trên th gii do mt s , Phc cung cp có giá
      c nhng chng loi phù hp v u kin t
a hình trng rng khai thác g ti Vit Nam.
c thc trng thiu công c h tr khai thác g ca lâm nghip
Vit Nam, vi s ng h ci vi các nghiên cu khoa hc k
thut ng dng h tr phát trin lâm nghic bit là công c khai thác g,
lung nghiên cu mt h thng khai thác g vi giá thành,
chng phù hp vi phn la hình rng trng khai thác g
ti Vit Nam.
Xut phát t thc trng trên và trong khuôn kh lu  c s tôi
ch tài “Nghiên cứu quá trình cắt gỗ và đề xuất bộ điều khiển cho máy
cắt gỗ”
Lup trung vào vic xây dn h truyng
máy ct gnh la chn h truyng thy l xây dng
chi tii vi các phn t chính ca h thng thy lc.
Da trn ca h thng, luu chi tit và
 xut b u khin cho máy ct gu khin t máy ct theo yêu cu.

1



   m ca các b u khin: P, PI,
PD, PID lua chn mt b u khin phù h 
pháp chnh thông s cho b u khin.
Luu lý thuyt kt hp vi thit k b u khin trên
máy tính bng phn mm Matlab  Simulink. S dng phn m kho sát
mng hp cu khii t máy ct g n hình ca
h thng.
Trong quá trình thc hin lui s c gng ca bn thân,
s ng dn ch bo tn tình ca thy giáo PGS. TS H Hu Hi cùng các
thy giáo trong b mơn Ơ tơ và xe chun dng, Vi   ng lc,
 i hc Bách Khoa Hà Ni. Tuy nhiên, lu    i
nhng thiu sót, rt mong nhc s ch bo ca các thy và b
luc hoàn thi

2


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Tổng quan nghành lâm nghiệp Việt Nam trong những năm qua:
1.1. Những thành tựu cơ bản:
Nhc dù gp nhia tình hình kinh t trong
c, quc t và nhng din bing ca thi ti
nghip tip tc phát tri  c nhng thành tu quan trng, th hin
tp trung  nhng mt sau:
Mt là, din tích r    nh; cơng tác bo v, phịng
cháy, cha cháy rng có nhiu tin b, tình trng vi phnh ca
pháp lut gim dn.      ng kho  
Khoanh nuôi tái s     ng 50.000 ha thành
r  ng mt s ging m  u áp dng tin b k thut
trong thâm canh rng tr    i rng sn xut t 7-8

  -          che
ph ca r 
Vi phm pháp lut v bo v và phát trin rng gim c v s v và
m thit hi; cơng tác phịng chng cháy rn ti
ch m ch, gim 70% din tích rng b phá trái pháp
lut so vc.
Hai là, sn xut lâm nghing nhanh, sn xut lâm sn hàng
hóa ngày càng thích ng vi bii ca th ng th gii si
làm ngh rc nâng cao.
T ng giá tr sn xut lâm nghi
g
t khong 7,5%).

3


Sng g rng trt khong 17
tri      
ng bn vng, s  
ng khai thác chính t 
Công nghip ch bin g và lâm sn phát trin mnh vi nhiu thành
phn kinh t, sn phm ch bing theo yêu cu th ng. Sn phm
 g Vic và vùng lãnh th
n (M, EU, Nht Bn, Hàn quc).
Kim ngch xut khu g và lâm sn ngoài g n trong 5
 4,2 t ng 6,9 t 
nghip ch bin lâm sn ngày càng thích ng có hiu qu vi bi i th
ng và vn hành theo tín hiu th ng, gii quyt hài hòa các rào cn
i quc t.
Thu nhi sng ci dân t thu

nhp t 150-250 tring/ha rng tr làm
giàu t trng rng.
Ba là, ch  i hóa ngh rc c th    
quc có tin b ch yu bng cơng c pháp lut, chính sách; nhn
thc ca xã hi v ngành kinh t lâm nghip nh
Vi  t, giao rng sn xut cho h     
nghip, các thành phn kinh t c coi là gi    t phá;
khuyt khích các doanh nghi bin, kinh doanh lâm sn.
   c ch y           
   chim kho ng 25% tng m i cho bo
v, phát tri n rng, 75% v     ng t  các ngun ngoài
c.
4


, chính sách v lâm nghip tip tc hồn thin, ni bt là
Ngh  -CP v thành lp Qu Bo v phát trin rng; Ngh
 -CP v chính sách chi tr dch v  ng rng; Ngh
 -CP v sp x i mi và phát trin nâng cao hiu qu
hong ca các công ty nông, lâm nghi p; Ngh  -CP v
 , chính sách bo v phát trin rng, gn vi chính sách gim nghèo
nhanh, bn vng và h tr ng bào dân tc thiu s n 2015-2020.
Quy-TTg ca Th ng Chính ph v K hoch bo v
và phát trin rn 2011-2020; Quy-CP ca Th
ng Chính ph v mt s chính sách bo v rng; QuyTTg ca Th ng Chính ph v chính sách phát trin rc dng...
Chính sách chi tr dch v  thành ngun tài chính
quan trng ca ngành lâm nghip, to ngun thu cho các h 
bo v rng vi khong 4,6 triu ha.
Bn là, hp tác quc t v lâm nghip tip tc phát trin c chiu rng
và chiu sâu theo ch ng hóa.

Ngành lâm nghi p tác vi u mi và t chc lâm nghip
quc tc và nhiu hinh vùng, góp phn nâng cao
v th ca Vit Nam trên di  c t; hp tác v  c có chung
ng biên ging. Ngun vn quan trng
thc hin các ch tiêu phát trin ngành.
1.2. Những khó khăn thách thức:
Cùng vi thành t n trên, thì ngành lâm nghi n
nhiu tn ti mt vi nhiu,
phát trin lâm nghip bn v

5


Th nht, tình trng phá rng, khai thác rng t nhiên, s dt lâm
nghip trái phép còn din ra phc tp  mt s   sut, cht
ng, giá tr rng sn xut thp.
Tình trng phá rng t nhiên trái pháp lu lt; s dt lâm
nghip sai mn ra  nhic bit  các tnh vùng Tây Nguyên;
mt s m nóng v phá rng t nhiên nghiêm trng, kéo dài, c gii
quyt tri, gây bc xúc trong xã hi.
 che ph rng sinh hc ca
rng t nhiên tip tc b suy gim. Sn phm rng trng ch yu là rng g
nh, giá tr thng nhu cn v nguyên liu g ln cho công
nghip ch bin và xut khu, nhc yêu cu truy xut xut x nguyên
liu theo các Hii th h mi.
Giá tr thu nhp bình quân trên 1 ha rng trng m t khong 9-10
tri    i dân làm ngh rng còn nghèo, t trng thu
nhp t lâm nghip ch chim 25% trong tng thu nhp ca nông dân min núi.
Th hai, qun tr doanh nghip, công ngh ch bin; ch ng sn
phm và kh 

Quy mô sn xut ph bin còn nh, kt cu h tng yu kém; qun tr
doanh nghip va và nh còn lc hng trong ch bin lâm
sn ca Vit Nam ch bng 50% so vi Philipin, 40% so vi Trung Quc; cht
ng, mu mã sn phm kém cnh tranh. Công nghip ph tr, vc
v cho sn xut lâm nghip g ng, ph thuc vào nhp khu.
Th ba, giá tr        ng vi tim


6


 tay ngh ng lâm nghip thp, k thut canh tác lc hu,
trng rng vn ch yu là qung canh. Công tác nghiên cu khoa hc và
chuyn giao công ngh vào sn xut cịn nhiu bt cp; cơng ngh sinh hc và
công tác to gic ng dng trên quy mô rng.
Th        t s     
n.
Các lâm ng qu      n thành công ty
lâm nghip qun lý trên 2 tri     dng kém hiu qu, tình
trng tranh chp, ln chim, vi phm pháp lut v n bin phc tp.
Vic trin khai thc hin Ngh -CP v sp xi mi các
công ty lâm nghip m u l     c s chuyn bin
trên thc tin.
2. Định hướng phát triển lâm nghiệp bền vững:
2.1. Định hướng và các mục tiêu cụ thể:
Nhi, xu th hin thc hóa mnh m liên kt kinh t quc t,
hình thành Ci t
do th h m c thc thi (Hi       
(TPP), Hii t do vi EU và vi tác khác) s m ra
nhng thun l i phát trin m t ra nhiu thách thc,

 i ngành lâm nghip phi thích   ng hp tác, cnh tranh
quyt ling thng yêu cu ng phó vi bii khí hu ng
ng phi lao chng cát bay, cát chy (Hình 1.1).

7


Hình 1.1. Rừng cây chắn cát bay, cát chảy (hình ảnh sưu tầm Internet)
Trong trung hn, nhu c g th gii vi cho lâm
sn duy trì t  ng s t ra nhnh cht
ch  ngun gc g h c, chính tr - xã hi nh;
kinh t s có nhiu chuyn bin tích cc. S ng g rng trng tip tc
c ci thi  g na phc hi,
cùng vng chuyn dch t s dng g t nhiên sang g c ch bin
công nghip.
Mt ra cho ngành lâm nghim bo phát trin bn
vng c v kinh t, xã hng; tc chuy
ng nâng cao chng, hiu quc cnh tranh; giá tr
sn xu - 6,5%; thu hút mi thành phn kinh t

8


xã hi tham gia bo v và phát trin rng, góp phn to vi   
gim nghèo, ci thin sinh k; bo v ng sinh thái rng, thích ng vi
bii khí hu; gn cht ch gia phát trin lâm nghip vi bm quc
phòng an ninh và ch quyn quc gia.
 c mp cn t chc tuyên truyn,
thng nht nhn thng trong toàn xã h gii quyt tt nhng
v ch yu sau:

Th nht, quyt lit thc hin các gi    u ngành lâm
nghi m b     ng Chi c phát trin Lâm
nghic Th ng Chính ph phê duyt; nâng cao hiu
lc qun lý, giám sát thc hin nghiêm túc quy hoch.
i quy hoch tng th rng cp quc gia
và cnh rõ lâm phn nh. Thng nht gia quy hoch rng
trên b và tha, gia ngành Nơng nghip và Phát trin nơng thơn vi
ng.
Kim sốt cht ch vic chuyn m dt lâm nghip sang
m    lý kiên quyt các hành vi vi phm pháp lut v  
nht lâm nghip trái phép, giám sát thc hi
trách nhim t chc trng rng thay th.
UBND cp tnh ch  y mnh giao, cho thuê rng cho t chc,
c m bo tt c din tích rng có
ch qun lý c th và thc hi   ng qun lý rng. T u
kin tích t t lâm nghip to vùng nguyên liu ch yu bc
liên kt, liên doanh gia ch rng và doanh nghip.
Th hai, hoàn thin pháp lu, chính sách: tp trung si, b
sung Lut Lâm nghip phù hp vi Hit s Lut có liên

9


quan mc Quc hi thông qua; các ch i cng,
và yêu cu thc tin, nhng bii ca th ng quc t.
Tip tc nghiên cu si, b sung và xây d , chính sách
my ng dng ging cây lâm nghip cht
c nuôi cy mô; h tr i dân chuyi rng g nh sang
rng g ln; qun lý rng bn vng quc gia phù hp vi thông l quc t;
khôi phc, phát trin rng ven bin, rng phịng h u ngun thích ng vi

bii khí h tín dng p ch bin sâu;
h tr phát trin th ng; h tr liên kt, hp tác chui vi mơ hình "cánh
rng ln", "liên kt bn nhà"; tín dng trng rng g ln vi lãi su
thi hn cho vay phù hp vi chu k cây try d h tng
lâm nghip.
 khuyn khích, to thun l doanh nghip và các t
ch  o hp tác và h tr ln nhau, nâng cao k    ng,
doanh nghip.
Th ba, trin khai mnh m i pháp xã hg
lâm nghip. Tip tc m rng ngun thu t dch v  ng rng, phát
trin th ng tín ch  to ngun lc cho bo v và phát trin rng.
 ng ngun vn ODA và FDI t Chính ph, Phi chính ph và các t
chc quc t thông qua các hinh ho án quc t. Lng
   án quc t c gii quyt nhu cu vn
cho phát trin.
Th  tp trung nghiên cu ng dng, chuyn giao công ngh phc v
u ngành, gim nhng nghiên cu tách ri nhu cu thc tin, thc hin
bt hàng là ch yu ci thin ging
cây trng và thâm canh rng, công ngh ch bi   và sn phm
ph tr thay th hàng nhp khu.

10