NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NHỔ GỐC CÂY RỪNG TRỒNG SAU
KHAI THÁC

Đào Vũ, Tô quốc Huy
Trung tâm Nghiên cứu và CGCN Công nghiệp rừng
Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhổ các gốc cây để chuẩn bị đất trồng rừng trên các diện tích rừng tự nhiên và đặc biệt rừng trồng sau
khai thác là khâu cần có cường độ lao động lớn, tốn nhiều chi phí và thời gian. Công việc nhổ gốc cây hiện
nay hầu hết được thực hiện bằng thủ công, một số nơi dùng máy ủi với lưỡi ben dạng dao hoặc gầu xúc
để đào gốc cây. Các biện pháp này đều có năng suất thấp và kém hiệu quả. Một số nước sử dụng máy kéo
công suất lớn như Komatsu, T-130, TZ -171 có trang bị hệ thống ben răng để xử lý thực bì, rà gốc rễ
nhưng sử dụng để nhổ gốc cây rừng trồng sau khai thác trắng cũng còn rất nhiều hạn chế, đặc biệt với loại
gốc cây có đường kính trên 30 cm và trên nền đất có độ cứng cao.
Để có thiết bị chuyên dụng thực hiện nhổ gốc cây hiệu quả, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị
nhổ gốc cây là rất thiết để đáp ứng kịp thời yêu cầu thực tiễn sản xuất, đồng thời bổ sung cho hệ thống thiết
bị cơ giới làm đất trồng rừng của ngành lâm nghiệp.
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Điều tra khảo sát thu thập số liệu về tính chất, đặc điểm của đối tượng nghiên cứu
+ Khảo sát đánh giá đặc điểm địa hình, thực bì, gốc cây của hiện trường sau khai thác.
+ Phân tích đánh giá hiện trạng sử dụng nguồn động lực và thiết bị xử lý thực bì vùng nghiên cứu làm cơ
sở lựa chọn nguyên lý, kết cấu cơ bản thiết bị nhổ gốc cây.
- Phương pháp tính toán thiết kế máy nông nghiệp
+ Lập phương án thiết kế: Đề xuất phương án, phân tích lựa chọn nguyên lý làm việc, lựa chọn kết cấu
và kích thước cơ bản cho thiết bị thiết kế.
+ Sử dụng lý thuyết tính toán thiết kế máy để tính toán xác định các thông số kỹ thuật của thiết bị.
+ Sử dụng phần mềm thiết kế chuyên dụng: Autocad, Inventor để tính toán, vẽ thiết kế, mô phỏng hoạt
động của thiết bị nghiên cứu.
- Phương pháp khảo nghiệm máy nông nghiệp:
+ Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong quá trình khảo nghiệm đánh giá thiết bị và hiệu

- Đối với thiết bị ben ủi và khung răng rã rễ việc ủi bật các gốc cây lớn có đường kính trên 20cm và có bộ
rễ ăn sâu là rất khó khăn, năng suất thấp, trên địa hình dốc gây rửa trôi xói mòn lớn. Thiết bị này chỉ phù
hợp và sử dụng hiệu quả đối với thực bì dạng cây bụi tự nhiên, trảng cỏ.
- Đối với gầu xúc: khi nhổ gốc cây phải đào một lượng đất rất lớn nên năng suất thấp, chi phí năng lượng
cao, sau khi đào gốc mặt bằng bị lồi lõm cần phải san ủi mới có thể trồng lại rừng. Thiết bị này tác nghiệp rất
khó khăn trên đất có độ dốc cao, dễ xảy ra mất an toàn.
Kết quả điều tra khảo sát và những phân tích hoạt động các thiết bị đã và đang sử dụng cho thấy, để nhổ
được gốc cây rừng trồng sau khai thác trên đất thoái hóa có độ cứng cao cần sử dụng nguồn động lực lớn,
LHM có khả năng làm việc ổn định trên địa hình phức tạp, độ dốc cao. Bộ phận làm việc của thiết bị phải có
khả năng cắm sâu xuống đất để nhổ gốc theo nguyên lý đòn bẩy hoặc nâng đẩy kết hợp.
3.2. Tính toán thiết kế, chế tạo thiết bị

3.2.1. Lựa chọn nguyên lý làm việc và các thông số ban đầu làm cơ sở cho tính toán thiết kế
- Nguyên lý làm việc: Thiết bị nhổ gốc cây được thiết kế làm việc theo nguyên lý cày ngầm, sử dụng các
răng (lưỡi nhổ) dạng thân cày ngầm cày móc sâu dưới gốc và nâng đẩy kết hợp để nhổ gốc cây.
- Kích thước gốc cây có thể nhổ được: D 60cm
- Năng suất làm viêc: dự tính 100 -150 gốc/giờ
- Kết cấu chung: Số lượng răng: 3 được lắp đối xứng qua trục máy kéo, khoảng cách giữa các răng là
20cm. khung lắp răng dạng khung tròn.
Sơ đồ kết cấu thiết bị được mô tả trên hình 2; Sơ đồ mô tả vị trí tương đối giữa các răng nhổ và gốc cây
được mô tả trên hình 3.

a

Hình 2. Sơ đồ kết cấu Hình 3. Sơ đồ mô tả vị trí tương đối
thiết bị nhổ gốc cây giữa răng nhổ và gốc cây
Vị trí lắp đặt: Dàn khung răng được lắp sau máy kéo tương tự vị trí lắp dàn cày ngầm, sử dụng cơ cấu
treo hình bình hành điều khiển nâng hạ bằng xi lanh thuỷ lực.
Nguyên lý làm việc và vị trí lắp đặt này có những ưu điểm sau:
+ Lực kéo lớn, tận dụng tối đa trọng lượng của máy kéo

, 2ha dốc 5
0
–
15
0
).
Đất Ferarit vàng đỏ, tầng đá ong hoá ở độ sâu 80-100cm trên toàn bộ diện tích, lượng đá lẫn không
đáng kể, độ ẩm đất 40%.
Thực bì là cây bụi và cỏ dại không đáng kể chủ yếu là gốc Bạch đàn trắng (Eucalyptus Camaldulensis)
và Bạch đàn liễu đã khai thác được 8 tháng, đường kính gốc từ 10–60cm, chiều cao <35cm, mật độ
750gốc/ha.
- Kết quả khảo nghiệm: Một số chỉ tiêu về kích thước gốc cây và thời gian trung bình (T
tb
) cần thiết để
nhổ được 1 gốc cây được ghi trong bảng 1.
Bảng 1. Biểu tổng hợp các trị số trung bình khảo nghiệm máy nhổ gốc cây
Kích thước gốc cây (cm) TT Số truyền
máy kéo
Đường kính
gốc (D)
Bề rộng rễ
(B)
Chiều cao
gốc (h1)
Chiều sâu
rễ (h2)
Thời gian
nhổ (T
tb
) S

quả kinh tế của thiết bị. Do vậy cần đầu tư nghiên cứu hoàn thiện mẫu máy và khảo nghiệm rộng hơn với
các dạng địa hình, đất đai và loại gốc cây khác nhau để có thể khẳng định tính của thiết bị. Nghiên cứu thiết
kế, chế tạo thiết bị nhổ gốc cây lắp theo các máy kéo có công suất lớn hơn để có thể nhổ được các loại gốc
cây đường kính trên 60cm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Công Ngữ, Nguyễn Văn Dũng, 2001. Cơ học đất, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
2. Nguyễn Điền, Nguyễn Đăng Thân,1984. Đặc điểm địa hình và tính chất cơ lý của đất nông nghiệp
Việt Nam, Nhà xuất bản Nông nghiệp
3. Nguyễn Can, 2005. Nghiên cứu một số thông số ổn định ngang của liên hợp máy kéo xích - cày
ngầm khi làm việc trên đất dốc .
4. Nguyễn Thanh Quế,1990. Nghiên cứu thiết kế chế tạo cày ngầm sâu 60-70cm để làm đất thâm canh
trong lâm nghiệp – Viện KHLN.
5. Komatsu L.T.D,1997. Shop manual Komatsu PC100-6/ PC120-6 /PC130-6, Komatsu L.T.D. Japan.
Một số hình ảnh thiết bị được khảo nghiệm tại hiện trường.