Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Thị trường ô tô việt nam những năm trở lại đây đang có những bước chuyển biến vô cùng mạnh mẽ rất nhiều loại, nhiều kiểu ô tô có mặt trên thị trường, với các tính năng mới[.]
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Với sự phát triển hiện đại hóa ngày nay đặc biệt là đối với nghành ôtô hiện nay rất phát triển với các công nghệ hiện đại và các hệ thống an toàn và điều khiển điện tự càng ngày càng phổ biến trên các dòng xe nhằm mang đến sự thoải mái và tiện nghi phục vụ nhu cầu người lái và hành khách Ở Việt Nam ngành công nghiệp ô tô đa phần là lắp ráp và sử dụng và gần đây tiêu biểu đã có VinFast đã sản suất xuất được ôtô mang thương hiệu việt Nam Tuy nhiên cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật trên thế giới các công ty sãn xuất ô tô các công ty chuyên nghiên cứu sãn xuất và cung ứng sãn phẩm phụ tùng ô tô đều đã có mặt ở thị trường Việt Nam, cho chúng ta một cơ hội để tiêu dùng và phát triển Với sự phát triển đó đồng nghĩa với việc cần có những người thợ, người kỹ sư ô tô phải được trang bị những kiến thức chuyên môn và trình độ tay nghề sữa chữa ngày càng cao để đáp ứng được nhu cầu, đòi hỏi của xã hội
Vấn đề an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng được đẩy lên hàng đầu.
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu là một trong những yếu tố giúp lái xe điều khiển dể dàng hơn quan sát tốt hơn, trong điều kiện thời tiết về ban đêm hay sương mù dày đặc hay bị che khuất tầm nhìn, cảnh báo sự cố Giúp người lái có thể điều khiển phương tiện một cách an toàn.
Chính vì vậy mà nhóm em đã chọn đề tài “ Khảo sát và lắp ráp xe chở rác mini sử dụng năng lượng mặt trời ” để phù hợp với xu hướng phát triển ô tô hiện nay trên thế giới.
Đối tượng nghiên cứu
- Động cơ điện xoay chiều 3 pha không chổi than 1446w
- Pin mặt trời công suất 50W
- Xe rác mini điện có ở xưởng
Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu về xe chở rác
- Tìm hiệu hệ thống điện thân xe, điện năng lượng mặt trời
- Chế tạo mô hình xe mini điện chở rác sử dụng năng lượng mặt trời.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết về xe điện, tìm kiếm các tài liệu liên quan
- Nghiên cứu thực tế: Khảo sát các mô hình xe điện thực tế, hệ thống điện xe thân xe.
Cấu trúc đề tài
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
GIỚI THIỆU CHUNG XE CHỞ RÁC
Khái niệm xe chở rác
Xe chở rác/ ô tô chở rác là xe chuyên dụng dùng để thu gom và vận chuyển rác thải đô thị hoặc các loại rác thải có thể nén Xe có cơ chế nghiền và đầm nén, với tỷ suất nén cao và khả năng chuyên chở lớn Có quá trình thu gom và chuyên chở phế thải khép kín, đảm bảo vệ sinh, tránh gây ô nhiễm môi trường.
Công dụng của xe chở rác
Xe chở rác là loại xe chuyên dùng để thu gom rác (rác sinh hoạt, rác thải y tế,rác thải xây dựng, rác thải công nghiệp) từ nguồn phát sinh rác đến nơi tập kết, từ điểm tập trung rác đến bãi chôn rác hoặt nhà máy xử lý rác.
Yêu cầu đối với xe chở rác
- Xe phải có kết cấu phù hợp để không gây ô nhiễm môi trường trong quá trình thu gom và vận chuyển rác.
- Có kết cấu đảm bảo lượng rác được thu gom và vận chuyển là lớn nhất.
- Kết cấu của xe phải đảm bảo dễ dàng thu gom và xả hết rác ra ngoài một cách nhanh chóng.
- Có tính thẩm mỹ, giá thành phù hợp, tuổi thọ cao, ít tốn công chăm sóc, dễ bảo trì, sửa chữa.
Phân loại xe chở rác
2.4.1 Phân loại theo hãng sản xuất
Xe Howo, xe Dongfeng của Trung Quốc Xe Hino, Isuzu, Fuso…của Nhật Bản.
Xe Huyndai của Hàn Quốc, Xe Trường Hải, Thaco,…của Việt Nam,…
2.4.2 Phân loại theo động cơ Động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ khí hóa lỏng, động cơ điện,… trong đó, động cơ diesel là phổ biến nhất.
2.4.3 Phân loại theo tải trọng
Xe chở rác cỡ nhỏ ≤ 2,5 𝑚 3 , chủ yếu thu gom rác ở các đường làng, ngõ xóm.
Xe ép/chở rác dung tích trung bình (6𝑚 3 , 7𝑚 3 , 9𝑚 3 ) thực hiện thu gom và vận chuyển rác từ nơi chứa đến bãi tập kết.
Xe tải chở rác có dung tích thùng chứa lớn (14𝑚 3 , 20𝑚 3 , 22𝑚 3 …) sử dụng để thu gom và vận chuyển rác từ các nơi tập kết đến nơi xử lý rác
2.4.2 Phân loại dựa theo chức năng của xe:
- Xe thu gom, vận chuyển rác không ép
Dạng xe ben: Thường dùng vận chuyển rác từ nơi tập trung rác, đưa đến nơi xử lý rác Với cơ cấu nâng hạ thùng tương tự như các loại xe ben, để nâng thùng và thải rác ra ngoài, công suất từ động cơ chính sẽ được trích một phần qua bộ trích công suất (PTO), động năng tiếp nhận từ bộ PTO, sẽ làm bơm dầu hoạt động, thông qua các van phân phối, dầu sẽ được bơm vào xy lanh, lượng dầu bơm vào càng nhiều thì chiều dài của xylanh thủy lực càng lớn, từ đó góc nâng của thùng cũng sẽ tăng theo tương ứng. và đối với hạ thùng thì ngược lại, sẽ giảm lượng dầu trong xylanh đi.
Hình 2.1 Xe thu gom rác dạng ben.
Dạng container ( xe thu gom rác thùng rời): Được trang bị cơ cấu kiểu tay đòn dùng nâng, hạ thùng container Thùng chứa được đặt tại vị trí cố định, khi thùng đầy, xe sẽ nâng thùng lên xe và đi chuyển đến bãi xử lý rác.
Hình 2.2 Xe thu gom rác dạng container
- Xe thu gom, vận chuyển rác có ép:
Thùng chứa rác gồm thùng chính và thùng phụ
Thùng chính: Là nơi chứa rác đã được ép, có cơ cấu ép rác và cơ cấu đẩy rác.Các phương án ép rác: Với cơ cấu ép rác sẽ giúp xe tăng lượng rác thu gom,tăng hiệu quả hoạt động của xe.
Những tác động của rác thải
Rác thải ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của người dân tại khu vực gây nên ô nhiễm nguồn nước, không khí, tạo điều kiện cho vi khuẩn và các loại bệnh tật phát triển có thể trở thành nguồn phát sinh dịch bệnh, tác động nghiêm trọng tới môi trường và không tận dụng được các nguyên liệu có thể tái sinh.
Tại Tp Đà Nẵng, lượng chất thải rắn sinh hoạt mỗi ngày khoảng 1800 tấn, trong đó có tới 90 tấn không được thu gom Tp Đà Nẵng là một thành phố có quy mô dân số không quá lớn (khoảng 1,1 triệu người), nhưng đã khó khăn để giải quyết triệt để vấn đề rác thải, thì đối với những siêu đô thị có quy mô dân số trên 10 triệu dân như HàNội và Tp Hcm vấn đề thu gom và xử lý rác thải còn khó khăn hơn bội lần.
Thực trạng thu gom rác trong nước
Mặc dù chính phủ luôn tuyên truyền và nhắc nhở, đưa ra nhiều chính sách để người dân phân loại rác, tuy nhiên chỉ có một số ít nơi thực hiện phân loại rác hữu cơ, rác vô cơ, rác có thể tái chế và rác không thể tái chế
Tổng lượng rác thải sinh hoạt trong các kiệt, hẻm chiếm đến 60% tổng lượng rác thải sinh hoạt (trên địa bàn Tp Đà Nẵng) nhưng việc thu gom rác tại đây đa phần sử dụng các xe đẩy, xe thô sơ, trong khi lượng rác phải thu gom lên đến hàng tấn và phải di chuyển quãng đường từ hàng km đến hàng chục km mỗi ngày, làm tốn nhiều thời gian, sức lao động dẫn đến hiệu suất không cao
Hình 2.3 Thu gom rác ở các kiệt, hẻm chủ yếu dùng các phương tiện thô sơ.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHẾ TẠO
Khung gầm
Hệ thống treo có thể xem là một khớp nối mềm, giúp kết nối khung, vỏ với các cầu xe Đồng thời làm dịu êm chuyển động của xe khi đi qua những đoạn đường gồ ghề, giúp mang lại cảm giác thoải mái cho người lái và hành khách cũng như giúp ổn định hàng hóa khi vận chuyển
Hệ thống treo gồm 3 bộ phận chính là
- Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập và tải trọng động tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ô tô máy kéo khi chuyển động Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo được thiết kế với các kiểu cơ bản là: nhíp, lò xo, thanh xoắn, khí nén
Công nghệ chế tạo đơn giản, độ êm dịu tốt nhưng khó bố trí (thường sử dụng phổ biến trên hầu hết các dòng xe con như Hyundai Grand i10, Honda Civic, ToyotaCamry,…).
Bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo còn có tên gọi khác là thanh ổn định. Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, ngang cũng như các mô men phản lực và mô men phanh tác dụng lên bánh xe Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung vỏ.
Hình 3.3 Thanh ổn định/ thanh giằng
Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh Bộ phận giảm chấn thường có 2 loại cơ bản:giảm chấn thủy lực, giảm chấn ma sát.
Hình 3.4 Giảm chấn thủy lực
Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tĩnh f t và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép Khi xe quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu.
Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng, phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao, cụ thể là:
Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể;
Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó
Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động được hiệu quả và êm dịu.
Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là các phần không được treo
Kết cấu đơn giản, dễ bố trí Làm việc bền vững, tin cậy
- Phân loại hệ thống treo
Theo dạng bộ phận dẫn hướng:
Phụ thuộc: Đặc điểm đặc trưng là dùng với dầm cầu liền Bởi vậy, dịch chuyển của các bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẫn nhau Việc truyền lực và mô men từ bánh xe lên khung có thể thực hiện trực tiếp qua các phần tử đàn hồi dạng nhíp hay nhờ các thanh đòn Hệ thống treo phụ thuộc được sử dụng phổ biến trên các dòng xe tải trọng lớn như xe SUV có kết cấu khung thân rời, xe bán tải, xe tải,….
Hình 3.5 Hệ thống treo phụ thuộc Độc lập:
Là một hệ thống treo mà hai bánh xe cùng một cầu đều có thể chuyển động độc lập với nhau Không có một chuyển động tương đối nào xảy ra giữa các bánh xe, điều đó có nghĩa rằng các bánh xe đều được kết nối với khung xe một các độc lập Khi xe di chuyển qua các mấp mô mặt đường, sự dao động của một bánh xe bất kỳ sẽ không ảnh hưởng tới các bánh xe còn lại hệ thống treo độc lập thường được dùng trên các dòng ô tô cá nhân, ô tô du lịch,…
Hình 3.6 Hệ thống treo độc lập
3.1.1.2 Phương án lựa chọn cấu tạo hệ thống treo
Những yêu cầu về hệ thống treo sử dụng cho xe thu gom rác mini phục vụ tại các kiệt, hẽm ở Tp Đà Nẵng.
- Chi phí đầu tư thấp
- Dễ vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa
- Có khả năng thu gom/ di chuyển được lượng rác lớn (khả năng chịu tải cao)
- Từ những yêu cầu đó, nhóm lựa chọn sử dụng hệ thống treo phụ thuộc và phần tử đàn hồi là nhíp lá.
3.1.2.1 Khái quát chung về khung vỏ
Khung xe có nhiệm vụ xây dựng được một cấu trúc bền vững cho thân xe bao gồm các vấu với giá đỡ an toàn để bắt chặt hệ thống treo xe và hệ thống giảm xóc.
Kiểu khung thép thiết kế rời khỏi thân (Ladder Frame/Body-On-Frame): có phần khung xe và thân xe riêng biệt, với phần khung thường được thiết kế như 1 chiếc thang, hệ thống lái truyền động và thân xe được đặt cố định trên khung xe thân xe được bắt chặt nhiều điểm vào khung xe thường được sử dụng trên các xe có gầm cao.
Về phương diện sử dụng, cấu trúc thân rời với độ cứng cáp vượt bậc và khả năng điều khiển sắc bén lại là lựa chọn hợp lý cho nhu cầu Off-Road, vượt địa hình khó khăn.Kèm theo đó, khả năng chống chịu tác động hao mòn khi vận hành và có thể thay thế các hư hỏng vặt khi bảo dưỡng góp phần củng cố lựa chọn trên.
Hình 3.7 Kiểu khung rời/ khung liền
Kiểu thân – khung liền khối (Unit-Body): Có khung và thân xe được kết cấu hàn dính vào nhau thành một khối Gồm chassis, sàn xe và thân xe là một thể thống nhất Loại khung – thân liền khối cho kết quả tốt hơn về mặt khí động lực học từ đó cho khả năng tiết kiệm nhiên liệu tối ưu cùng khả năng bảo vệ người dùng tốt do cấu trúc vật lý liền khối cứng cáp
Bảng 3.1 Ưu/ nhược điểm của kiểu khung liền khối Ưu điểm Nhược điểm
- Cấu trúc này có thể điều chỉnh sự bẻ cong thân xe theo chủ ý của người thiết kế, cùng khả năng hấp thụ xung lực tuyệt vời giúp chiếc xe an toàn hơn rất nhiều cho hành khách ngồi bên trong khi có tai nạn xảy ra.
- Trọng lượng xe nhẹ hơn cải thiện hiệu suất hoạt động và tiêu hao nhiên liệu ít hơn.
Việc sửa chữa và phục hồi xe sau tai nạn rất tốn kém do các bộ phận gắn liền với nhau và ảnh hưởng lẫn nhau nên chỉ khung xe hoặc gầm xe có vấn đề là toàn hệ thống khung gầm sẽ đều bị ảnh hưởng ít nhiều. Khả năng chịu tải của các mẫu xe có kết cấu unibody không cao, khả năng chịu vặn xoắn thân cũng sẽ kém hơn cho nên cấu trúc unibody phổ biến từ các mẫu Sedan, xe du lịch cỡ nhỏ cho đến Hatchback hayMPV đa dụng,
3.1.2.2 Phương án lựa chọn khung
- Dễ dàng bảo trì, sửa chữa, thay thế
- Có khả năng chịu tải cao
- Từ những yêu cầu chế tạo khung xe chở rác, nhóm quyết định sử dụng khung rời/ khung thang.
3.1.3.1 Khái quát hệ thống truyền lực
Động cơ
3.2.1 Khái quát về động cơ trên ô tô
Khái niệm Động cơ là thiết bị chuyển hóa một dạng năng lượng nào đó thành động năng.
Động cơ nhiệt: Biến đổi các nhiên liệu như than, củi, xăng, diesel, hidro, khí hóa lỏng LPG, khí thiên nhiên CNG, than đá hóa lỏng CTL, Bio- etanol/Bio-metanol, Khí sinh học (Biogas), nhiên liệu từ sinh khối biomass,… Thành nhiệt năng, sau đó nhiệt năng tiếp tục biến đổi sang cơ năng Động cơ nhiệt gồm:
Động cơ đốt ngoài (động cơ hơi nước) Nhiên liệu là than, củi, dầu,… Được đốt cháy bên ngoài không gian công tác của động cơ, nhiệt lượng từ nhiên liệu cháy tỏa ra, làm nước sôi và bốc hơi tạo ra áp suất để đẩy piston qua lại trong xylanh, nguồn động năng đó làm xe di chuyển.
Động cơ đốt trong (động cơ Otto, động cơ diesel) nhiên liệu là xăng, diesel, hidro, khí hóa lỏng LPG, khí thiên nhiên CNG, than đá hóa lỏng CTL, Bio- etanol/Bio-metanol, Khí sinh học (Biogas), nhiên liệu từ sinh khối biomass,… Được đốt cháy bên trong không gian công tác của động cơ, quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong buồng đốt tạo nên một nhiệt lượng và áp suất rất lớn, làm đẩy piston chuyển động tịnh tiến bên trong xylanh, nguồn động năng đó làm xe di chuyển.
Động cơ điện: Biến đổi trực tiếp điện năng thành cơ năng Động cơ điện gồm phần đứng yên (Stator) và phần chuyển động (Rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây trên rotor và stato được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của Rotor và Stator tạo ra chuyển động quay của
Rotor quanh trục hay 1 mômen Chuyển động quay của động cơ điện sẽ được truyền trực tiếp qua các hệ thống truyền lực và đưa đến các bánh xe, làm xe di chuyển.
Vai trò Động cơ được ví như trái tim của ô tô, là một trong 3 thành phần chính cấu thành nên 1 chiếc xe thế nên, việc một chiếc xe có hoạt động hiệu quả hay không sẽ phụ thuộc rất lớn vào khối động cơ được trang bị. Động cơ đốt trong
Bảng 3.2 Ưu/ nhược điểm của động cơ đốt trong Ưu điểm Nhược điểm
- ó thể sinh ra công suất lớn
- Việc nạp nhiên liệu rất dễ dàng và nhanh chóng
- Đặc tính kéo không tốt
- Để làm việc hiệu quả cần phải trang bị hộp số
- Nguồn nhiên liệu chính bị kiểm soát bởi một số quốc gia Động cơ điện
Bảng 3.3 Ưu/ nhược điểm của động cơ điện Ưu điểm Nhược điểm
- Vận hành êm ái, không gây tiếng ồn
- Khả năng tăng tốc cực tốt
- Đường đặc tính tốc độ gần như là lý tưởng nên không cần trang bị hộp số
- Nguồn năng lượng có thể được tự chủ trong nước
- Không tạo ra bất kỳ khí có hại môi trường nào trong quá trình hoạt động
- Chi phí vận hành thấp
- Hiện tại vẫn khó khăn trong việc sạc điện
- Giá của pin rất cao
- Trọng lượng của pin rất lớn, có thể chiếm đến 2/3 trọng lượng của xe
- Chưa thể trang bị trên những loại xe di chuyển đường dài
- Tuổi thọ sử dụng của pin ngắn
- Pin sau khi sử dụng rất khó xử lý,gây hại rất lớn đối với môi trường
3.2.1.1 Phương án lựa chọn động cơ, phân tích phương án lựa chọn
Sau khi cân nhắc, xem xét về nhiều yếu tố, nhóm quyết định lựa chọn động cơ điện vì:
Vận hành êm ái, không gây tiếng ồn
- Bên cạnh vấn đề ô nhiễm môi trường, nguồn nước, không khí, ánh sáng, thì ô nhiễm tiếng ồn cũng là một vấn đền đáng quan tâm, bởi vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe, đời sống.
- Ô nhiễm tiếng ồn có thể gây tăng huyết áp, căng thẳng, ù tai, giảm thính lực, rối loạn giấc ngủ và các tác hại khác.
- Theo quy định của Việt Nam tại nghị định của chính phủ Số 06/CP, ngày
20 Tháng 1 năm 1995 Mức ồn cho phép tại các vị trí làm việc được đánh giá bằng mức áp suất âm tương đương (sau đây gọi là mức âm) tại mọi vị trí làm việc, trong suốt ca lao động (8h), đo theo đặc tính A, không được vượt quá 85dBA, mức cực đại không được vượt quá 15 dBA.
Theo khuyến cáo của WHO, ngưỡng tiếng ồn cho phép là:
Môi trường nghỉ ngơi, độ ồn thường xuyên (âm nền) không quá 40 dB.
Môi trường sinh hoạt, âm nền không quá 60 dB
Môi trường sản xuất, âm nền không quá 80 dB Nếu độ ồn cao hơn, thời gian tiếp xúc phải giảm.
Bảng 3.4 – So sánh động cơ đốt trong và động cơ điện
Nội dung Động cơ đốt trong thông thường Động cơ điện (tesla model s motor) Ảnh minh họa
Công suất sinh ra trong 1 kg trọng lượng
Thùng chuyên dùng
3.3.1 Các hình thức nâng hạ bửng phổ biến hiện nay
Nâng Hạ Bửng Bằng Tời Điện Nâng Hạ Bửng Bằng Xylanh
Thủy Lực Ưu điểm Nhược điểm Ưu điểm Nhược điểm
- Giá trành thấp hơn cơ cấu nâng bằng thủy lực
- Chỉ cần một motor để nâng
- Dễ dàng thay thế motor nếu hư hỏng
- Có thể lắp đặt cho những cơ cấu có chiều dài lớn
- Cơ cấu chiếm diện tích lớn
- Lắp đặt phức tạp hơn cơ cấu nâng bằng xylanh
- Trong quá trình vận hành, cơ cấu nâng có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng
- Chiếm diện tích lắp đặt nhỏ
- Có thể lắp kín, tính thẩm mỹ cao hơn cơ cấu tời điện
- Để ổn định trong quá trình nâng hạ thường phải lắp đặt cả
- Chiều dài nâng chỉ giới hạn ở một mức độ nhất định
Vì phương tiện ưu tiên về tính chất kinh tế và thời gian sử dụng lâu dài cũng như dễ dàng cho việc thay thế và sửa chữa sau này, nên nhóm quyết định lựa chọn phương án dùng motor tời điện để lắp đặt cho cơ cấu nâng/ hạ bửng
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu
3.5.1 Khái quát hệ thống chiếu sáng có các bộ phận sau
(1) Đèn pha/ đèn pha loại cao áp (ECU điều khiển đèn pha cao áp) (Đèn sương mù phía trước).
(2) Cụm đèn phía sau (Đèn sương mù phía sau).
(3) Công tắc điều khiển đèn và điều chỉnh độ sáng
(4) Đèn xi nhan và đèn báo nguy hiểm.
(5) Công tắc đèn báo nguy hiểm.
(6) Bộ nhấp nháy đèn xi nhan.
(7) Cảm biến báo hư hỏng đèn.
(9) Cảm biến điều khiển đèn tự động.
(10) Công tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn pha.
(11) Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn pha.
(14) Đèn chiếu sáng khóa điện.
3.5.2 Hệ thống đèn pha/cốt
Hình 3.8 Sơ đồ mạch đèn pha chiếu gần.
Có hai loại hệ thống đèn pha khác nhau tùy theo chúng có thiết bị điện như role đèn pha và role điều chỉnh độ sáng Nhìn chung khi công tắc điều chỉnh độ sáng ở vị trí “FLASH”, thì mạch điện được cấu tạo để bật sáng các đèn ngay cả khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí OFF.
Hình 3.9 Sơ đồ mạch đèn pha chiếu xa.
- Đèn pha (chiếu gần LO-Bearn).
Khi xoay công tắc điều khiển đèn về vị trí HEAD (LOW), đèn pha (chiếu gần) bật sáng.
-Đèn pha (chiếu xa “High-Bearn”).
Khi xoay công tắc về vị trí HEAD (High), thì đèn pha-chiếu xa bật sáng và đèn chỉ báo đèn pha-chiếu xa trên bảng điều khiển cũng bật sáng.
- Đèn pha FLASH (nháy pha).
Khi công tắc điều khiển đèn dịch chuyển về vị trí FLASH thì đèn pha chiếu xa sẽ bật sáng.
Hình 3.10 Sơ đồ mạch đèn pha FLASH.
3.5.3 Hệ thống đèn xi nhan và cảnh báo nguy hiểm
Hình 3.11 Sơ đồ mạch điện xi nhan trái.
Hình 3.12 Sơ đồ mạch điện xi nhan phải.
Hình 3.13 Sơ đồ mạch điện báo nguy.
3.5.3.1 Nguyên lý hoạt động của đèn xi nhan
- Khi công tắc đèn xi nhan hoạt động, các công tắc đèn xi nhan bên trái và bên phải làm cho đèn xi nhan ở phía đó nhấp nháy Để báo cho người lái biết hệ thống đèn xi nhan hoạt động một âm thanh được phát ra bởi hệ thống này.
- Khi công tắc đèn xi nhan được dịch chuyển về bên trái, thì cực EL của bộ nháy đèn xi nhan bên trái nhấp nháy.
- Khi công tắc đèn đèn xi nhan được dịch chuyển bên trái, thì cực EL của bộ nháy đèn xi nhan và đất được nối thong Dòng điện đi tới cực LL và đèn xi nhan bên trái nhấp nháy.
- Khi công tắc đèn xi nhan dịch chuyển về bên phải thì cực ER của bộ nháy đèn xi nhan được tiếp mát Dòng điện đi tới cực LR và đèn xi nhan bên phải nhấp nháy.
3.5.3.2 Nguyên lý hoạt động báo nguy hiểm.
- Khi công tắc đèn báo nguy hiểm được bật ON, thì cực EHW của đèn xi nhan được tiếp mát Dòng điện đi tới cả hai cực LL và LR và tất cả các đèn xi nhan (báo rẽ) đeèu nhấp nháy.
Hình 3.14 Sơ đồ mạch điện đèn hậu.
Khi công tắc bật chế độ Tail rơ đèn hậu được nối thông mass nên tiếp điểm đèn hậu đóng, làm đèn hậu sáng.
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô tại QCVN 09:2015/BGTVT
Bảng 4.1 – Một số quy chuẩn tại QCVN 09:2015/BGTVT [12]
Tên quy chuẩn Giá trị Ghi chú
Kích thước giới hạn cho phép của xe
Chiều dài Bé hơn 5 m Đối với xe có tổng khối lượng dưới 5 tấn Chiều rộng Bé hơn 2,5m
Chiều cao Bé hơn 4 m Trừ xe khách 2 tầng
Khoảng sáng gầm xe Lớn hơn
0.12 m Tổng trọng lượng lớn nhất cho phép
16 tấn Đối với xe có 2 trục
Khối lượng phân bố lên trục dẫn hướng
Lớn hơn 20% Trừ xe khách, xe tải
Góc ổn định tĩnh ngang khi không tải
Xe phải vượt được dốc có độ dốc
20% Trong điều kiện đầy tải và đường khô, khi chuyển động theo chiều tiến
Tiêu chuẩn khí thải Euro 5 QCVN 109:2021/BGTVT áp dụng từ 01/01/2022 Đối với đối với ô tô sản xuất, lắp ráp và nhp khẩu mới Độ ồn Tối đa 103db Đối với Xe tải, xe chuyên dùng và xe khách có G ≤ 3500
Tính khối lượng xe
4.2.1 Tính tải trọng của thùng
Chiều dài a: 1200 mm = 1,2m Chiều rộng b: 1200 mm = 1,2m Chiều cao h: 500 mm 0,5m
Xét theo khu vực hoạt động của phương tiện tại khu dân cư.
- Tính trung bình khối lượng riêng các loại rác khu dân cư không nén gồm: thực phẩm, giấy, carton, nhựa, vải, cao su, da, rác vườn, gỗ, thủy tinh, lon thiếc, nhôm, bụi, tro, các kim loại khác
- Vậy tải trọng của xe với dung tích thùng chứa 0,72 (𝑚 3 ) và khối lượng riêng rác sinh hoạt khu dân cư 173,9 (Kg/𝑚 3 ): m = Dtb × V = 173,9 × 0,72 = 125,2 (Kg) [4-3]
Xét theo khu vực hoạt động sử dụng tối đa khả năng tải của thùng là khu công nghiệp, khu chế xuất.
- Tính trung bình khối lượng riêng các loại rác công nghiệp gồm: bùn hóa chất (ướt), tro, vụn da, vụn kim loại nặng, trái cây thái bỏ, phân bón (ướt), rau cỏ thái bỏ, vụn kim loại nhẹ, dầu, hắc ín nhựa đường, mạt cưa, vải thải, gỗ thải, rác công nghiệp Dtb = 1125(lb/𝑦𝑑 3 ) lb/𝑦𝑑 3 × 0,5933 = kg/𝑚 3
- Vậy tải trọng của xe với dung tích thùng chứa 0,72 (𝑚 3 ) và khối lượng riêng rác công nghiệp 667,4 (Kg/𝑚 3 ): m = Dtb × V = 667,4 × 0,72 = 500 (Kg)
Kết luận: Tải trọng của phương tiện khi hoạt động tại khu dân cư là 125,5 Kg và tải trọng tối đa của thùng là 500Kg.
Hình 4.1 - Bản vẽ khung xe tỉ lệ 1:15 Bảng 4.2 – Khối lượng thép hộp sử dụng cho khung xe ( dài×rộng× dày) (mm)
Khối lượng khung dùng thép hộp 10×10×9, 30×30×9 và 30×60×9: mk = 1+ 10,4 + 10,7 = 22,1 (Kg)
Hình 4.2 - Thùng xe tỉ lệ 1:15 Bảng 4.3 – Khối lượng vật liệu làm thùng xe
Thép hộp 30×60×9 Tấm Alu Khối lượng
Khối lượng sử dụng (Kg) 0,8 22 1,5 12,2
Tổng khối lượng của thùng: mt = 0,8 + 22+ 1,5 + 12,2= 36,5(Kg)
Xét tổng trọng lượng các thành phần dự kiến tác dụng lên nhíp gồm: khung xe, trọng lượng acquy, trọng lượng người lái, thùng xe, tải trọng của thùng xe.
Bảng 4.4 – Các thành phần khối lượng tác dụng lên nhíp
Thành phần Trọng lượng (Kg) Ghi chú
Theo khối lượng 1 người giả thuyết của bộ giao thông vận tải tại QCVN09:2015/BGTVT
Khối lượng tải của thùng xe
125,2 Xét theo khu vực hoạt động tại khu dân cư Tổng trọng lượng dự kiến tác dụng lên nhíp là 272,1 (Kg)
Tham khảo một số loại nhíp lá có trên thị trường Thông qua tính kinh tế và yêu cầu làm việc của nhíp lá trang bị trên xe, nhóm quyết định Chọn loại nhíp 3 lá, Có khả năng chịu tải 800kg, trong đó:
Lá 1 có chiều dài 500mm và bán kính RP0mm Lá 2 có chiều dài 360mm và bán kính RQ0mm Lá 3 có chiều dài 260mm và bán kính RR0mm
Vật liệu chế tạo nhíp hiện nay thường là thép có thành phần 0,5-0,75% carbon.
Bảng 4.5 – Khối lượng riêng carbon và thép
Vật liệu Khối lượng riêng Đơn vị
Chọn vật liệu chế tạo nhíp là thép có thành phần carbon 0,6% Vậy khối lượng riêng của thép có thành phần carbon 0,6% là:
Kết luận: Khối lượng của một nhíp 3 lá là 4,54 (Kg) Trên xe sử dụng 4 nhíp lá cùng loại, 2 ở cầu trước và 2 ở cầu sau, vậy tổng khối lượng của nhíp lá là
4.2.3 Lựa chọn motor nâng/ hạ bửng và khối lượng motor nâng hạ bửng
Khối lượng làm việc của bửng
Thùng rác công cộng sử dụng phổ biến hiện nay tại các khu dân cư là loại 120 lít hoặc 240 lít:
Xét theo điều kiện hoạt động tại khu dân cư:
Ta có: Dtb = 173,9 (Kg/𝑚 3 ) m = Dtb × V = 173,9 × 0,12 = 20,8(Kg)
=> Tổng khối lượng gồm khối lượng của thùng (8Kg) cộng khối lượng rác chứa: mt = 20,8+8 = 28,8 (Kg)
=> Tổng khối lượng gồm khối lượng của thùng (13Kg) cộng khối lượng rác chứa: mt = 13+41,7 = 60,7(Kg)
Lựa chọn động cơ nâng bửng theo khối lượng làm việc lớn nhất
Hình 4.3 Mô tơ nâng hạ bửng
Tính toán động lực học của xe
Trường hợp tổng quát, ta có phương trình cân bằng lực kéo như sau:
Pk - lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động.
Pj - lực cản quán tính.
Tuy nhiên, đó là trường hợp cực đoan của công suất Trong thực tế 4 lực cản này thường không xảy ra cùng lúc Chẳng hạn, khi xe lên dốc chạy đều và vận tốc nhỏ, có thể bỏ qua lực quán tính và lực cản không khí hoặc khi xe đang chạy ở tốc độ tối đa thì xem như không tồn tại lực cản lên dốc và lực quán tính Và điều kiện hoạt động thực tế của phương tiện là ở nội đô thành phố Đà Nẵng, địa hình ở đây gần như chỉ có đường bằng, không có các dốc cao Vậy nên, để tránh lãng phí công suất trong quá trình sử dụng phương tiện, lực cần thiết của động cơ ở hai trường hợp này được tính lại là:
Trong đó: f- là hệ số cản lăn Do khi tính giá trị của f theo lý thuyết phải sử dụng các công thức phức tạp nên trong thực tế, giá trị của f được xác định bằng thực nghiệm Dưới đây là giá trị của hệ số cản lăn của máy kéo được xác định bằng thực nghiệm cho một số loại đường
Bảng 4.6 Hệ số cản lăn của máy kéo bánh lốp
Loại đất Hệ số cản lăn Đường nhựa 0,06 Đường đất khô cứng 0,06÷ 0,07 Đường cát mềm 0,1 Đồng cỏ 0,07
Cát khô 0,15 Đất lầy 0,15÷0,2 Theo đó phạm vi hoạt động của phương tiện là tại khu dân cư nội đô nên chọn hệ số cản lăn theo đường nhựa f = 0,06
Trong đó: k: là hệ số cản không khí
Bảng 4.7 Hệ số cản không khí của các loại xe
Loại xe Hệ số cản không khí
Xe đua 0,25-0,3 Ôtô khách 0,6-0,7 Ôtô tải 0,8-1
Chọn hệ số cản không khí k = 0.8 vì thiết kế của xe khá tương đồng với ô tô tải.
F là diện tích cản chính diện
B : chiều rộng toàn bộ ô tô, B = 1,3 (m).
H : chiều cao toàn bộ của ô tô, H = 1,1 (m). Đối với ô tô du lịch: F = 0,8.B.H
V là vận tốc lớn nhất của xe.
Vận tốc mong muốn V = 30km/h = 8.3 m/s
4.3.2 Phân bố trọng lượng trên các cầu
4.3.2.1 Tính phản lực vuông góc
Z1: Phản lực vuông góc, lực tiếp tuyến tác dụng lên cầu trước Z2: Phản lực vuông góc, lực tiếp tuyến tác dụng lên cầu sau Z2 = G – Z1 = 195 (Kg) = 1950 (N)
4.3.3 Tính ổn định dọc của ô tô
4.3.3.1 Tính ổn định dọc tĩnh
Tính ổn định dọc tĩnh của ô tô là khả năng đảm bảo cho xe không bị lật đổ hoặc bị trượt khi đứng trên đường dốc nghiêng dọc.
Trọng lượng của ô tô đặt tại trọng tâm xe là G Do có góc dốc nên G được phân ra thành hai thành phần G.cos và G.sin
Các phản lực thẳng đứng Z1, Z2 ta có Z1 + Z2 = G.cos
Thành phần Gsin của trọng lượng có xu hướng kéo xe trượt xuống dốc.
Trong đó: P Pmax - Lực phanh lớn nhất ở bánh xe sau;
- Hệ số bám dọc của bánh xe đối với đường
Z 2 - Phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe sau
Giá trị Z2 xác định theo công thức sau:
Thay Z2 vào công thức (5-4) rồi rút gọn ta sẽ xác định được góc dốc giới hạn khi xe đứng trên dốc trượt (trường hợp quay đầu lên) tgt = L−ϕ h a g
4.3.3.2 Tính ổn định dọc động
Khi xe ô tô chuyển động trên đường dốc có thể bị mất ổn định (bị lật đổ hoặc bị trượt) dưới tác dụng của các lực và mô men tác dụng lên chúng Mặt khác khi ô tô chuyển động với tốc độ cao trên đường bằng cũng có thể bị lật đổ Dưới đây ta sẽ lần lượt xét từng trường hợp xe bị mất ổn định
4.3.4 Tính toán ổn định ngang ô tô
Hình 4.4 Sơ đồ ổn định ngang của xe
Giả thuyết trị số mô men quán tính của các chi tiết quay trong động cơ và các hệ thống truyền lực khi ô tô chuyển động đều Mjn ≈ 0.
Tính toán động cơ điện cho xe
4.4.1 Tính toán động lực cho xe
Hình 4.5 Các loại lực và momen tác dụng lên xe khi di chuyển
Trường hợp tổng quát, ta có phương trình cân bằng lực kéo như sau:
Pk - lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động.
Pj - lực cản quán tính.
Tuy nhiên, đó là trường hợp cực đoan của công suất Trong thực tế 4 lực cản này thường không xảy ra cùng lúc Chẳng hạn, khi xe lên dốc chạy đều và vận tốc nhỏ, có thể bỏ qua lực quán tính và lực cản không khí hoặc khi xe đang chạy ở tốc độ tối đa thì xem như không tồn tại lực cản lên dốc và lực quán tính Và điều kiện hoạt động thực tế của phương tiện là ở nội đô thành phố Đà Nẵng, địa hình ở đây gần như chỉ có đường bằng, không có các dốc cao Vậy nên, để tránh lãng phí công suất trong quá trình sử dụng phương tiện, lực cần thiết của động cơ ở hai trường hợp này được tính lại là:
Trong đó: f- là hệ số cản lăn Do khi tính giá trị của f theo lý thuyết phải sử dụng các công thức phức tạp nên trong thực tế, giá trị của f được xác định bằng thực nghiệm Dưới đây là giá trị của hệ số cản lăn của máy kéo được xác định bằng thực nghiệm cho một số loại đường
Theo đó phạm vi hoạt động của phương tiện là tại khu dân cư nội đô nên chọn hệ số cản lăn theo đường nhựa f = 0,06
Trong đó: k: là hệ số cản không khí
Bảng 4.8 Hệ số cản lăn của máy kéo bánh lốp
Loại đất Hệ số cản lăn Đường nhựa 0,06 Đường đất khô cứng 0,06÷ 0,07 Đường cát mềm 0,1 Đồng cỏ 0,07
Bảng 4.9 Hệ số cản không khí của các loại xe
Loại xe Hệ số cản không khí
Xe đua 0,25-0,3 Ôtô khách 0,6-0,7 Ôtô tải 0,8-1
Chọn hệ số cản không khí k = 0.8 vì thiết kế của xe khá tương đồng với ô tô tải.
F là diện tích cản chính diện
B : chiều rộng toàn bộ ô tô, B = 1,3 (m).
H : chiều cao toàn bộ của ô tô, H = 1,1 (m). Đối với ô tô du lịch: F = 0,8.B.H
V là vận tốc lớn nhất của xe.
Vận tốc mong muốn V = 30km/h = 8.3 m/s
4.4.2 Tính chọn động cơ cho xe
Neω= Pfω.v = 210*8.3 = 1743 (W) Đây là công cản của xe, công suất cần thiết của động cơ để cân bằng với công cản của xe trong trường hợp này, công suất cực đại yêu cầu của động cơ
Nect= Neω/ η Hiệu suất trung bình của động cơ điện là ηdc ≈ 90% và hiệu suất của hệ thống truyền lực, ta chọn sơ bộ là ηtl ≈ 1 (động cơ gắn trực tiếp vào vi sai nên tổn hao truyền lực là không đáng kể)
Nect = Neω/( ηdc ηtl) = 1743/0.9 = 1936 (W) Chọn động cơ điện lắp trên xe ứng với công suất cực đại yêu cầu Ne max
Thông qua tính toán, lựa chọn động cơ điện BM1424ZXF 2200W DC 60V Động Cơ Không Chổi Than
Bảng 4.10 Thông số động cơ điện trang bị cho xe Đặc tính Thông số Đơn vị Điện áp 60 V
Tốc độ định mức 2850 Rpm
Tốc độ không tải 3800 Rpm
Trọng lượng động cơ 12 Kg
Tính toán lựa chọn pin năng lượng cho xe
Tính tổng lượng tiêu thụ của các tải
Tính tổng số Watt-hour sử dụng của từng thiết bị sau đó cộng tất cả lại chúng ta có tổng số Watt-hour toàn tải sử đụng mỗi ngày.Tính số Watt-hour các tắm pin mặt trời phải cung cấp cho toànSố Watt-hour của tắm pin mặt trời cung cấp phải cao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải đo tôn hao trong hệ thống, và cũng như xét đến tính an toàn khi nhữngngày có điều kiện nắng không tốt. Được tính theo công thức: Số Watt-hour các tắm pin mặt trời (PV modules) phải cung cấp = (1-1,2)*Tổng số Watt-hour toàn tải sử đụng
Trong đó: 1- 1,2 là hệ số an toàn (nó bị ảnh hưỡng do điện trỡ đây nổi, hao phí năng lượng do bụi phủ trên đàn pin mặt trời, )
Tính toán kích cỡ tắm pin mặt trời cần sử dụng Để tính được kích cỡ của các tắm pin mặt trời cần đùng trong đề tài này ta tính Watt-peak (Wp) cần có của tắm pin mặt trời Lượng WP mà pin mặt trời tạo ra lại tùy thuộc vào khí hậu của từng vùng miền, đề chính xác người ta phải đo đạc khảo sát độ hấp thụ bức xạ mặt trời ở từng vùng các tháng trong năm và đưa ra một hệ trung bình gọi là “panel generation factor” còn gọi là hệ số hấp thụ bức xạ của pin mặt trời
Hệ số “panel generation factor” này là tích số của hiệu suất hấp thụ (collection efficiency) và độ bức xạ năng lượng mặt trời (solar radiation), đơn vị của nó là KWh/ m2/ngày Mức hấp thụ năng lượng mặt trời tại Việt Nam là khoảng 4,58 KWh/m2/ngày cho nên lấy tổng số Watt-hour tắm pin mặt trời cần cung cấp chia cho 4,58 ta sẽ có tổng số Wp của tắm pin mặt trời.
Có những vùng mức hấp thụ năng lượng mặt trời lớn hơn và cũng có những vùng nhỏ hơn Trong tính toán có thể tính trung bình là 4KWWh/m2/ngày Mỗi PV mà ta sử dụng đều có thông số Wp của nó, lầy tổng số \Vp cần có của tâm pin mặt trời chia cho thông số Wp của nó ta sẽ có được số lượng tắm pin mặt trời cần đùng
Kết quả trên chỉ cho ta biết số lượng tắm pin năng lượng mặt trời cần sử dụng. Cảng có nhiều panel pin mặt trời hệ thống sẽ làm việc tốt hơn, tuổi thọ của ắc quy sẽ cao hơn Nếu có ít pin mặt trời hệ thống sẼ thiểu điện trong những ngày râm mát sẽ làm bình ắc quy giảm tuổi thọ vì thiểu điện Nếu thiết kể quá nhiều pin mặt trời thì làm giá thành của xe cao Vì thể, thiết kế bao nhiêu pin mặt trời lại còn phụ thuộc vào mức độ dự phòng của xe.
Pin năng lượng mặt trời dùng cho mô hình
Thời gian trời nắng đề pin hoạt động tốt ở Đà Nẵng là từ 12 giờ đến 15 giờ và cường độ bức xạ mặt trời khoảng 4.58 KWh/m2/ngày Tổn hao trong hệ thống pin năng lượng mặt trời là 1,2 Vì chỉ làm mô hình thử nghiệm trong 2 giờ nên ta chọn số giờ là 2.
Xác định tổng lượng điện tiêu thụ mỗi ngày:
Số W*Số Giờ = 2200 (W)*2 (giờ) = 4400 (h/ngày)
Trong đó: 2200W là công suất của động cơ điện
Tính pin mặt trời (PV panel)
PV panel = Tổng lượng điện tiêu thụ * 1,2 = 4400* 1,2 = 5280 (Wh/ngày) Tổng Wp của PV panel : PV panel /4.58= 5280/4.58= 1152W
Với: 4,58 là mức hấp thu năng lượng mặt trời ở Việt Nam
Vậy chọn mua 2 tấm loại pin có công suất 600W
Hình 4.6 Hình ảnh tấm pin mặt trời
LẮP RÁP CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN XE
Giới thiệu về các bộ phận có sẵn và các linh kiện có sẵn được chọn
Vì đây là mô hình do sinh viên thực hiện nên vấn đề chi phí thiết kế bị hạn chế, nhiều linh kiện có sẵn được sử dụng như:
Hình 5.5 IC điều khiển động cơ BLDC
Hình 5.6 Bàn đạp ga điện
Hình 5.7 Cần Số cần gạt đảo chiều
5.2 Lắp ráp hệ thống bình ắc quy và bộ hạ điện áp từ 60V xuống 12V để điều khiển các hệ thống
5 bình Ắc quy 12V-30Ah được mắc nối tiêp để thành một bình có điện áp 60V-30Ah để điều khiển động cơ điện 60V-800W và các thiết bị điện trên xe
Hình 5.8 Bình 12V-30Ah được mắc nối tiếp để tạo điện áp 60V
Bộ chuyển điện áp từ 60V xuống 12V hai cực âm và dương được gắn vào hai đầu ra âm và dương của điện áp 60V của bình chân còn lại của bộ chuyển điện áp được đưa đến các thiết bị điện
Hình 5.9 Bộ chuyển điện áp từ 60V xuống 12V
