Luận án Nghiên cứu hệ thống thủy lực điều khiển neo giữ liên hợp máy lâm nghiệp khi làm việc trên vùng đồi núi có độ dốc lớn

0 và lại tiếp tục ngắt. 
Trong khi lƣu lƣợng yêu cầu nhỏ hơn Qp, pDQ(t) dao động trong vùng pDQ0-pDQu. 
 Cần lƣu ý rằng, tuy đạt đƣợc hiệu suất thể tích cao nhƣng do có bộ tích áp 
nên nguồn áp suất kiểu này có thể tích kết cấu tƣơng đối lớn và tính chất điều 
khiển hai điểm có thể dẫn đến biến động áp suất lớn. 
 38 
 a) Sơ đồ mạch b) Quá trình lƣu lƣợng, áp 
 suất với tích áp lớn, nhỏ 
 Hình 3.5. Bơm đóng ngắt 
 Nguồn: Bùi Hải Triều & cs. (2006) 
 - Bơm thay đổi số vòng quay 
 Sự phát triển của kỹ thuật truyền động điện cho phép sử dụng một cách 
kinh tế động cơ điện điều khiển đƣợc số vòng quay dẫn động cho bơm để hình 
thành nguồn áp suất (hình 3.6). 
 Tích áp, van giới hạn áp suất, van khóa và van một chiều cũng nhƣ bộ lọc 
dầu đƣợc bố trí tƣơng tự nguồn có bơm đóng ngắt. Bộ điều khiển áp suất cung 
cấp giá trị cần điều khiển số vòng quay để xác định lƣu lƣợng của bơm là thông 
số định vị. Nguồn áp suất điều khiển này cũng điều khiển áp suất liên tục do đó 
có đặc tính tƣơng tự điều khiển hành trình không. 
 a) Mạch điều khiển thủy lực b) Sơ đồ khối điều khiển 
 M. Động cơ điện; TG. Tachomet; n. Số vòng quay; i. Dòng điện; u. Điện áp. 
 Hình 3.6. Nguồn áp suất điều khiển số vòng quay bơm 
 Nguồn: Bùi Hải Triều & cs. (2006) 
 39 
 Khác với bộ điều khiển áp suất không phải là điều khiển P mà cần phải là 
điều khiển PI. Phần tích phân (I) của bộ điều khiển này có nhiệm vụ điều khiển 
upi=ups và pDQ = pDQS = const. 
 - Bơm thể tích không đổi với van giới hạn áp suất 
 Bơm thể tích không đổi với van giới hạn áp suất có thể thực hiện các yêu 
cầu kỹ thuật của nguồn áp suất một cách đơn giản và chắc chắn (hình 3.7) khả 
năng điều khiển QDQ đƣợc thực hiện bằng cách xả phần lƣu lƣợng không cần 
thiết về thùng qua van giới hạn áp suất. Tính chất điều khiển tƣơng tự HTĐK 
hành trình không. Vùng điều khiển đƣợc thay đổi nhờ thay đổi sức căng lò xo 
của van áp suất. Bình tích áp cũng có vai trò tƣơng tự. Nhƣợc điểm lớn nhất của 
kiểu nguồn áp suất này là hao tổn năng lƣợng qua van lớn. 
 Hình 3.7. Bơm thể tích không đổi với van giới hạn áp suất 
 Nguồn: Bùi Hải Triều & cs. (2006) 
3.5.3.4. Phương án điều khiển gián đoạn. 
 Từ thập kỷ 70 ngƣời ta đã nghiên cứu và sử dụng điều khiển tƣơng đƣơng 
liên tục nhờ các van đóng ngắt trong các thiết bị thuỷ lực và khí nén (Will & cs., 
2008). Tuy nhiên mới từ một vài năm gần đây mới có khả năng sử dụng có hiệu 
quả các hệ thống này do năng lực máy tính ngày càng tăng mạnh và còn do tính 
thích ứng động lực học ngày càng cao của các phần tử khí nén. Việc điều khiển 
với các van đóng ngắt, về nguyên lý có thể thực hiện theo hai sơ đồ khác nhau 
điều khiển không đồng bộ và điều khiển điều hƣởng xung. 
 a) Điều khiển không đồng bộ 
 Khi điều khiển không đồng bộ, các van sẽ tác động nếu thông số định vị 
vƣợt qua một giá trị ngƣỡng xác định về phía trên và phía dƣới (hình 3.8a). 
 40 
Trong trƣờng hợp này ngƣời ta gọi là điều khiển 2 điểm. Cũng thƣờng gặp điều 
khiển không đồng bộ có vùng chết. Khi đó van không hoạt động với độ lệch nhỏ 
của giá trị định vị (điều khiển 3 điểm, hình 3.8b). Trƣờng hợp này có thể giảm 
tần số đóng ngắt và do đó giảm hao mòn và tiếng ồn của van. 
 Vùng chết (công tắc 3 điểm) Giá trị ngƣỡng 
 0 
 t 
 Thời gian quét 
 1 
a) 0 
 t 
 1 
b) 0 
 t 
 a) Điều khiển 2 điểm; b) Điều khiển 3 điểm 
 Hình 3.8. Điều khiển không đồng bộ 
 Nguồn: Bùi Hải Triều & cs. (2006) 
 b) Phương pháp điều hưởng xung 
 Khác với điều khiển không đồng bộ, trong phƣơng pháp điều hƣởng xung 
quá trình thời gian của tín hiệu điều khiển van phụ thuộc tỷ lệ thuận vào chiều 
cao của thông số định vị. Việc tạo ra chuỗi xung đƣợc thực hiện bằng cách thay 
đổi một thông số đặc trƣng của xung, biên độ (A), bề rộng xung (tE), hoặc tần số 
xung (pf, Tp) nhƣ hình 3.9. 
 - Điều hưởng biên độ xung (PAM) 
 Tín hiệu định vị SR(t) đƣợc tách ra thành các giá trị tức thời theo bƣớc chu 
kỳ T0 (hình 3.9a). Độ lớn của giá trị đó xác định biên độ của mỗi xung. Bề rộng 
xung đƣợc giữ không đổi. Do các van đƣợc điều khiển bằng chuỗi xung này cần 
có một hành trình xác định khác nhau cho mỗi xung nên phƣơng pháp điều 
hƣởng này không thích hợp với các van đóng ngắt mà chỉ thích hợp cho các van 
tỷ lệ. 
 41 
 - Điều hưởng tần số xung (PFM) 
 Trong phƣơng pháp điều hƣởng tần số xung (hình 3.9b) ngƣời ta thay đổi 
tần số xung phụ thuộc vào trị số của tín hiệu định vị. Cả bề rộng xung và biên độ 
xung đƣợc giữ không đổi. 
 R
 S
 0 
 t 
 A te PAM 
 Amax t =const 
 a) e
 TP=const 
 A=f(SR) 
 0 t 
 TP te 
 A 
 A 
 max PFM 
 A=const 
 b) te=const 
 0 ta=0,5(TP-te) 
 t TP=f(SR) 
 ta 
 te T 
 A P
 Amax 
 PWM 
 T =const 
 c) P
 A=const 
 0 t te=f(SR) 
 TP 
 A 
 V1 
 PCM 
 V2 
 d) te=const 
 V3 
 t TP=const 
 V4 A=const 
 0 
 Hình 3.9. Các phƣơng pháp điều hƣởng xung 
 Nguồn: Bùi Hải Triều & cs. (2006) 
 42 
 - Điều hưởng bề rộng xung (PWM) 
 Điều hƣởng bề rộng xung đƣợc đặc trƣng bởi biên độ và tần số xung đƣợc 
giữ không đổi. nhờ thay đổi bề rộng xung có thể tạo ra một quan hệ tỷ lệ thuận 
giữa tín hiệu định vị SR và lƣu lƣợng cần định lƣợng (hình 3.9c). Ngoài ra việc 
ứng dụng tần số xung không đổi đặc biệt thích hợp với phƣơng thức làm việc 
theo chu kỳ của máy tính số. Ƣu điểm của phƣơng pháp điều hƣởng này có thể so 
sánh với ƣu điểm của các van có tần số đóng ngắt nhỏ. 
 Trong điều hƣởng bề rộng xung có sự khác nhau giữa phƣơng pháp quét 
cách đều và quét tự nhiên. Khi quét cách đều, giá trị tức thời của tín hiệu khi bắt 
đầu mỗi xung đƣợc dùng để tính toán thời gian đóng mạch. Sự thay đổi tiếp theo 
của tín hiệu bên trong một chu kỳ xung do bị làm “mờ” đi nên không đƣợc tính 
đến. 
 Ngƣợc lại, khi quét tự nhiên, tín hiệu PWM đƣợc xác định nhờ so sánh liên 
tục giữa tín hiệu định vị với một tín hiệu gốc dạng bậc thang, do đó tránh đƣợc 
hiện tƣợng làm mờ tín hiệu. 
 - Điều hưởng mã xung (PCM) 
 Nhờ phƣơng pháp điều hƣởng xung mã hoá có thể điều khiển một loạt các 
van đóng ngắt (V1 - V4). Bề rộng danh nghĩa của các van hợp lý nhất là có tỷ lệ 
1:2:4. Tuỳ theo mỗi độ lớn của tín hiệu định vị mà sẽ nối mạch một liên hợp 
các van (hình 3.9a). 
 c) Ðiều chỉnh vị trí nhờ các van đóng ngắt điều hưởng bề rộng xung 
 Một ứng dụng mới của điều khiển điều hƣởng xung là điều chỉnh vị trí nhờ 
các van đóng ngắt điều hƣởng bề rộng xung (hình 3.10). Điều kiện cơ bản trong 
trƣờng hợp ứng dụng này là các van đóng ngắt cần có tính thích ứng động lực 
học cao, có nghĩa là thời gian đóng ngắt rất ngắn. 
 Trong hệ thống điều chỉnh vị trí ngƣời ta bố trí cho mỗi không gian xy lanh 
đƣợc nối với hai van phân phối đóng ngắt 2/2 (nối cầu hoàn toàn). Vị trí của xy 
lanh đƣợc xác định bởi một cảm biến vị trí và so sánh với giá trị cần điều chỉnh. 
Nhƣ vậy bộ điều chỉnh 3 vòng với hành trình vận tốc và gia tốc phản hồi sẽ tái 
lập đƣợc một thông số định vị. 
 Bộ điều hƣởng bề rộng xung xác định quá trình thời gian của tín hiệu điều 
khiển van phụ thuộc vào chiều cao của tín hiệu định vị. Khi có tín hiệu định vị 
 43 
âm, van 1 và van 4 hoạt động, còn khi có tín hiệu dƣơng thì van 2 và van 3 hoạt 
động. 
 Luận án sử dụng phƣơng pháp mô hình hóa và mô phỏng hệ thống kỹ thuật 
để giải quyết các vấn đề động lực học và điều khiển HTTL neo giữ LHM vận 
xuất gỗ trên đất dốc. Đây là phƣơng pháp nghiên cứu hiện đại, hợp lý và cho kết 
quả nghiên cứu có độ tin cậy cao. 
 Hình 3.10. Điều chỉnh vị trí nhờ van đóng ngắt điều hƣởng bề rộng xung 
 Nguồn: Bùi Hải Triều & cs. (2006) 
 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm với thiết bị đo và xử lý số liệu hiện 
đại, tái hiện các trạng thái hoạt động của LHM vận xuất gỗ trang bị HTĐK neo 
giữ tƣơng tự ngoài hiện trƣờng đƣợc sử dụng để xác định các thông số vào, thiết 
lập HTĐK và đánh giá độ tin cậy của mô hình mô phỏng. 
 Lựa chọn phƣơng pháp điều khiển áp suất nguồn để giữ không đổi áp suất 
hệ thống thủy lực neo giữ qua đó giữ cho lực căng dây tời không đổi, không phụ 
thuộc vận tốc, địa hình di chuyển của LHM vận xuất gỗ khi làm việc trên đất 
rừng có độ dốc cao. Phƣơng pháp tạo nguồn áp suất không đổi nhờ bơm đóng 
ngắt có chi phí đầu tƣ hợp lý, đủ độ tin cậy và hao tổn năng lƣợng đủ nhỏ. 
 44 
 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 
4.1. SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THỦY LỰC ĐIỀU KHIỂN 
NEO GIỮ LIÊN HỢP MÁY VẬN XUẤT GỖ 
 Hệ thống điều khiển neo giữ đƣợc sử dụng rất phổ biến để kéo, thả tàu biển 
trong cảng. Trong lĩnh vực ô tô và xe chuyên dụng, hệ thống này cũng đƣợc sử 
dụng để trợ giúp xe, máy vƣợt qua những đoạn đƣờng tuyết trơn trƣợt. Trong 
những năm gần đây, HTĐK neo giữ đã xuất hiện trong sản xuất lâm nghiệp, 
trƣớc hết là trên các máy lâm nghiệp di chuyển bằng bánh xe nhƣ các hệ thống 
máy khai thác gỗ. Nhờ HTĐK neo giữ xe chuyên dụng trong lâm nghiệp có thể 
hoạt động ổn định trên sƣờn núi có độ dốc lớn. Trong luận án này, nghiên cứu 
sinh nghiên cứu HTTL điều khiển trang bị cho LHM vận xuất gỗ cỡ nhỏ hoạt 
động trên vùng đất rừng có độ dốc lớn tại Việt Nam. Sơ đồ hoạt động của LHM 
vận xuất gỗ sử dụng HTTL neo giữ đƣợc trình bày trên hình 4.1. 
 1. Bộ tời neo giữ; 2. Máy kéo; 3. Bộ tời gom gỗ; 4. Rơ mooc; 
FA. Phản lực của mặt đƣờng; FG1. Trọng lực của máy kéo; FG2. Trọng lực của rơ móc; FH1. Lực cản dốc 
 máy kéo; FH2. Lực cản dốc rơ móc; FL1. Lực ma sát lăn bánh xe chủ động; FL2. Lực ma sát lăn rơ móc; 
 FL3. Lực ma sát lăn bánh xe bị động; FT1. Lực ma sát trƣợt bánh xe chủ động; FL2. Lực ma sát trƣợt rơ 
móc; FL3. Lực ma sát trƣợt bánh xe bị động; FN1. Lực pháp tuyến máy kéo; FN2. Lực pháp tuyến rơ móc; 
FN1’. Phản lực pháp tuyến bánh xe chủ động; FN2’. Phản lực pháp tuyến rơ móc; FN3’. Phản lực pháp tuyến 
 bánh xe bị động; FS. Lực căng dây tời; vm. Vận tốc của LHM; α. Góc dốc 
 Hình 4.1. Sơ đồ hoạt động của liên hợp máy vận xuất gỗ trang bị hệ thống 
 thủy lực neo giữ 
 Ý tƣởng cơ bản khi thiết kế hệ thống là lực căng dây tời FS gần nhƣ cân 
bằng đƣợc với lực cản dốc FH, nhờ đó lực chủ động FA tạo bởi tƣơng tác đất – 
 45 
bánh xe tác động gần nhƣ tƣơng tự khi LHM chuyển động trên đƣờng phẳng. 
Điểm đặc biệt ở đây là cuộn dây tời hoạt động cùng với máy khai thác gỗ còn 
dây tời đƣợc neo giữ cố định tại một gốc cây vững chắc phía trên đỉnh dốc. 
 Bộ tời neo giữ LHM số 1 đƣợc lắp ở khung phía trƣớc máy kéo, dây tời có 
thể thu lại để hỗ trợ lực kéo LHM khi lên dốc và thả ra khi LHM di chuyển 
xuống dốc. Một đầu dây tời đƣợc cố định vào gốc cây có sẵn phía trên dốc. Mô 
tơ dẫn động bộ tời hoạt động đƣợc nhờ HTTL điều khiển đƣợc thiết kế, chế tạo 
và nguồn động lực đƣợc lấy từ trục trích công suất của máy kéo số 2. 
 Bộ tời gom gỗ số 3 dùng để gom gỗ từ cự ly gần lên rơ mooc và hạ gỗ từ rơ 
mooc xuống điểm tập kết gỗ. Mô tơ thủy lực dẫn động bộ tời hoạt động đƣợc 
cũng nhờ HTTL điều khiển đƣợc thiết kế, chế tạo với nguồn động lực đƣợc lấy từ 
hai nguồn: 
 - Nguồn chính từ trục trích công suất của máy kéo; 
 - Nguồn bổ sung có đƣợc nhờ năng lƣợng tích trữ trong HTTL khi LHM 
xuống dốc. 
 Ngoài ra, rơ mooc có thể đƣợc nâng lên và hạ xuống nhờ xy lanh thủy lực 
và nguồn năng lƣợng dùng để nâng hạ xy lạnh cũng đƣợc lấy từ 02 nguồn tƣơng 
tự bộ tời gom gỗ số 3. 
 Vì hoạt động trên địa hình dốc lớn nên luận án chỉ giới hạn trong trƣờng 
hợp LHM di chuyển lên dốc khi chƣa có tải và xuống dốc đã có tải một phần 
hoặc đầy tải (LHM di chuyển giật lùi, vì tình huống quay đầu trên dốc lớn rất 
nguy hiểm). Ƣu điểm nổi bật của HTTL điều khiển có thể duy trì lực căng dây 
tời vừa đủ trong cả 02 trƣờng hợp LHM lên dốc và xuống dốc. 
4.2. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH THỦY LỰC ĐIỀU KHIỂN 
NEO GIỮ LIÊN HỢP MÁY VẬN XUẤT GỖ 
 Hệ thống neo giữ có thể đƣợc tự động điều khiển lực bằng cách so sánh lực 
căng FS đo đƣợc từ cảm biến với giá trị cần điều khiển. Kết quả so sánh đƣợc 
đánh giá trong một bộ điều khiển tự động để điều khiển mô men truyền cho trục 
tời. Phổ biến hơn việc điều khiển lực căng đƣợc thực hiện bằng cách điều khiển 
áp suất trong hệ thống truyền động thủy lực cho cuộn dây tời, lực căng dây FS 
gần nhƣ tỷ lệ thuận với áp suất hệ thống trƣớc động cơ thủy lực dẫn động trục 
tời. Dƣới đây trình bày kết quả so sánh, lựa chọn sơ đồ mạch thủy lực điều khiển 
neo giữ phù hợp để trang bị cho LHM vận xuất gỗ cỡ nhỏ. 
 46 
4.2.1. Hệ thống thủy lực neo giữ điều khiển bơm tác động áp suất 
 Hệ thống tời thủy lực dùng bơm tác động áp suất đƣợc trang bị cho các 
thiết bị gom và vận chuyển gỗ đến địa điểm trung chuyển ở Cộng hòa liên bang 
Đức (Bombosch & cs., 2003), thiết bị này có thể làm việc ổn định trên sƣờn núi 
có độ dốc trên 70%. Việc điều khiển lực căng dây tời đƣợc thực hiện bằng cách 
điều khiển áp suất trong hệ thống. Lực căng FS gần nhƣ tỷ lệ thuận với áp suất 
trƣớc mô tơ thủy lực. 
 p1 
 p2 
 1. Thùng dầu; 2. Bơm; 3. Xy lanh; 4 và 5. Van giới hạn áp suất; 6. Mô tơ thủy lực; 7. Bộ tời kéo 
 M. Động cơ dẫn động bơm; VD1, VD2. Van giới hạn áp suất. 
 Hình 4.2. Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển neo giữ bơm tác động áp suất 
 Việc điều khiển áp suất hệ thống đƣợc thực hiện nhờ van giới hạn áp suất 
VD1, giá trị đặt điện áp uS ứng với giá trị áp suất cần giữ p10 đƣợc xác định theo 
góc dốc sao cho lực căng dây tời FS cân bằng với lực cản dốc của LHM. 
 Trƣờng hợp lên dốc (vm>0) van VD1 phối hợp với xy lanh điều khiển thể 
tích bơm giữ áp suất hệ thống không đổi dẫn đến Fs const cân bằng với lực cản 
dốc. Trƣờng hợp xuống dốc (vm<0), động cơ hoạt động ở chế độ bơm, bơm 2 cần 
đƣợc điều khiển ở góc lắc âm (vị trí 2) hút dầu từ hệ thống đƣa về thùng, giảm 
lƣợng dầu qua VD1, làm giảm hao tổn năng lƣợng qua van, giảm khả năng sinh 
nhiệt, làm nóng dầu quá mức. 
 Mô hình mô phỏng HTTL neo giữ điều khiển bơm tác động áp suất đƣợc 
giới thiệu trong Nollau (2009) trình bày trên hình 4.3. Thông số nhiễu điều khiển 
là vận tốc chuyển động của LHM vận xuất gỗ, giá trị đặt uS đƣợc thay đổi bằng tay 
sao cho xác lập đƣợc áp suất p1, qua mô tơ thủy lực và trục tời tạo ra lực căng FS. 
 47 
Hình 4.3. Sơ đồ mô phỏng hệ thống neo giữ điều khiển bơm tác động áp suất 
 Bảng 4.1. Bảng giá trị các thông số mô phỏng 
Thông số Đơn vị Giá trị Thông số Đơn vị Giá trị 
 2 2
 ASP mm 90 p1max N/mm 30 
 2 -3 2
 β mm /N 10 p10 N/mm 30 
 2
 cS N/mm 100 p20 N/mm 2 
 3 5
 cSP N/mm 5 QP mm /s 33 x 10 
 J kgmm2 50 R mm 100 
 4
 k Nmms 5 x 10 SSP0 mm 40 
 2 3
 KP mm /s 167 x 10 SSPmax mm 40 
 4 3 6
 KVD1 53 x 10 V10 mm 5 x 10 
 ( ) 
 K 53 x 103 V mm3 106 
 VD2 20
 ( )
 3 4
 VM mm 16 x 10 
 6 
 u V 5 
 S
 Kết quả mô phỏng cho thấy áp suất dầu hệ thống đƣợc giữ không đổi, không 
phụ thuộc vận tốc thiết bị, lực căng dây tời còn biến động do thành phần mô men 
cản phụ thuộc vận tốc tại trục tời. Công suất hao tổn đủ nhỏ để không cần bổ sung 
 48 
hệ thống làm mát dầu. Việc tự động điều khiển áp suất và sử dụng bơm điều khiển 
thể tích có góc lắc âm thỏa mãn hầu hết các yêu cầu neo giữ LHM. 
 a) Thay đổi vận tốc liên hợp máy 
 b) Quá trình áp suất 
 c) Lực căng dây tời 
 Hình 4.4. Kết quả mô phỏng hệ thống thủy lực neo giữ điều khiển 
 bơm tác động áp suất 
 49 
 Tuy nhiên với kết cấu phức tạp, nhiều linh kiện thủy lực đắt tiền và khó tìm 
trên thị trƣờng, do đó sơ đồ mạch nhƣ hình 4.2 chƣa phù hợp với LHM vận xuất 
gỗ trong điều kiện Việt Nam, cần có những thay đổi phù hợp. HTTL sử dụng 
bơm thể tích không đổi điều khiển van giới hạn áp suất. 
4.2.2. Hệ thống thủy lực sử dụng bơm thể tích không đổi và van giới hạn áp 
suất 
 Phƣơng án mạch thứ 2 đƣợc hình thành trên cơ sở loại bỏ một số linh kiện 
thủy lực khó tìm và thay thế bơm trên sơ đồ hình 4.5 bằng một bơm thể tích không 
đổi nhằm giảm chi phí, đơn giản hóa kết cấu mạch, phù hợp với LHM cỡ nhỏ. 
 1. Bơm; 2. Van áp suất điều khiển điện; 3. Mô tơ; 4. Bộ phận tời kéo; 5. Dây tời; cS. Độ cứng dây tời; 
 FS. Lực căng dây tời; vm. Vận tốc của LHM, s. Quảng đƣờng dịch chuyển của LHM. 
 Hình 4.5. Sơ đồ mạch thủy lực neo giữ sử dụng bơm thể tích không đổi và 
 van giới hạn áp suất 
 Hệ thống neo giữ đƣợc sử dụng phổ biến để kéo thả tàu biển trong bến cảng 
và cũng dùng để trợ giúp xe, máy vƣợt qua những đoạn đƣờng dốc trơn trợt. 
Trong lâm nghiệp xe chuyên dụng đƣợc neo giữ có thể làm việc ổn định trên 
sƣờn núi có dốc lớn đến 70% (Bombosch & cs., 2003). 
 Ý tƣởng thiết kế cơ bản là sử dụng truyền động thủy tĩnh cho cuộn tời để 
tạo ra lực căng tời FS gần nhƣ luôn cân bằng với lực xuống dốc FH. Điểm đặc biệt 
ở đây là cuộn dây tời đƣợc chuyển động cùng với xe vận chuyển gỗ, còn dây tời 
đƣợc neo cố định tại một điểm vững chắc trên dốc (hình 4.1). 
 Hệ thống neo giữ có thể tự động điều khiển lực căng FS bằng cách điều 
khiển áp suất trong hệ thống truyền động thủy lực. Áp suất trƣớc mô tơ thủy lực 
đƣợc giữ không đổi nhờ một van giới hạn áp suất điều khiển điện. Giá trị đặt 
p10~u0 đƣợc cho trƣớc theo độ dốc làm việc của LHM. 
 50 
 Mô hình mô phỏng hệ thống neo giữ xe máy lâm nghiệp truyền động thủy 
tĩnh đƣợc xây dựng trên cơ sở các phƣơng trình cân bằng năng lƣợng và các quan 
hệ vật lý sau đây: 
 - Phƣơng trình cân bằng mô men trục tời 
 ̇ 
 Trong đó: 
 J: mô men quán tính các phần tử chuyển động quay của tời và động cơ 
 thủy lực quy đổi trên trục tời; 
 ̇ : Gia tốc góc của trục tời; 
 MM: Mô men quay của mô tơ thủy lực; 
 MRM: Mô men ma sát của mô tơ thủy lực; 
 MS: Mô men cản do lực căng FS sinh ra; 
 KM: Hệ số ma sát tỷ lệ thuận với vận tốc góc trục tời; 
 - Phƣơng trình cân bằng lƣu lƣợng 
 QP = Qg1 + QM + QVD1 
 Trong đó: 
 QP = VP.nP là lƣu lƣợng cung cấp từ bơm thủy lực; 
 VP là thể tích làm việc của bơm, 
 nP là tốc độ của bơm; 
 Qg1: Lƣu lƣợng tích lũy trong các thể tích hệ thống; 
 QM = VM.nM là lƣu lƣợng qua mô tơ thủy lực; 
 VM là thể tích làm việc của mô tơ; 
 nM là tốc độ của mô tơ; 
 QVD1: Lƣu lƣợng qua van áp suất, có thể xác định theo công thức sau: 
 QVD1 GVD1. p1 p2 sign p1 p2 
 Với: 
 ế 
 { 
 ( ) ế 
 51 
 K
 p VM .u là giá trị đặt của van áp suất 
 10 A s
 VD1
 - Phƣơng trình tăng áp suất hệ thống: 
 dp Qg1
 dt V1.
 Trong đó: 
 V1 là tổng thể tích từ bơm đến động cơ thủy lực 
  là hệ số nén của dầu thủy lực. 
 Từ các quan hệ vật lý, toán học trên đây có thể xây dựng đƣợc sơ đồ khối 
mô phỏng HTTL điều khiển neo giữ đƣợc trình bày trên hình 4.6. 
 Hình 4.6. Sơ đồ mô phỏng hệ thống thủy lực neo giữ sử dụng 
 bơm thể tích không đổi 
 Bảng 4.2. Bảng giá trị các thông số mô hình mô phỏng mạch thủy lực 
 neo giữ sử dụng bơm thể tích không đổi 
 Thông số Đơn vị Giá trị Thông số Đơn vị Giá trị 
 2 -3 2
 β mm /N 10 p1max N/mm 30 
 3
 cs N/mm 100 QPmax dm /ph 40 
 4
 KM Nms/rad 5 x 10 R mm 100 
 6
 K 53 x 10 v m/s 1,7 
 VD m
 ( )
 3
 G Kg 2000 V1 dm 1 
 3
 nmax v/ph 162 VM cm /vg 200 
 2
 p10 N/mm 30 uS V 5 
 52 
 Kết quả mô phỏng cho một LHM vận xuất gỗ cỡ nhỏ đƣợc trình bày trên 
hình 4.7. Để đánh giá hoạt động và khả năng ứng dụng hệ thống neo giữ truyền 
động thủy lực cho xe máy lâm nghiệp khi làm việc trên đồi dốc đứng cần phân 
tích diễn biến theo thời gian của các thông số lƣu lƣợng, áp suất, lực căng dây tời 
và hao tổn công suất thủy lực tƣơng ứng với sự thay đổi của vận tốc xe. 
 a) Diễn biến vận tốc liên hợp máy khi làm việc trên dốc 
 b) Diễn biến của lƣu lƣợng qua bơm dầu (QP), mô tơ (QM) 
 và van giới hạn áp suất (QVD) 
 c) Diễn biến theo thời gian của áp suất điều khiển (p) 
 53 
 d) Diễn biến theo thời gian của lực căng dây tời (FS) 
 e) Diễn biến công suất hao tổn qua van áp suất (QVD) 
 Hình 4.7. Kết quả mô phỏng hệ thống thủy lực neo giữ sử dụng 
 bơm thể tích không đổi 
 Trên hình 4.7. b) giới thiệu diễn biến của lƣu lƣợng bơm QP, lƣu lƣợng qua 
động cơ thủy lực QM và lƣu lƣợng qua van điều khiển áp suất QVD1. Có thể nhận 
thấy QVD1 tăng mạnh khi LHM xuống dốc vì khi đó động cơ thủy lực làm việc 
nhƣ một bơm phụ cấp thêm lƣu lƣợng qua van. Do biến động mạnh của lƣu 
lƣợng qua van điều khiển áp suất QVD1 làm cho áp suất điều khiển của hệ thống 
cũng dao động