(Luận án) Nghiên cứu độ bền vỏ cầu chủ động ô tô tải nhỏ sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠI HỌCBÁCHKHOAHÀNỘI TRẦNPHÚCHÒA NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG Ô TÔTẢINHỎ SẢNXUẤT,LẮP RÁP TẠIVIỆTNAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lựcMãsố:62520116 TĨMTẮT LUẬNÁNTIẾNSĨKỸ THUẬTCƠKHÍĐỘNGLỰC HàNội -2017 Cơng trình đƣợc hồn thành tại:TrƣờngĐạihọcBáchkhoaHàNội Ngƣờihƣớngdẫnkhoahọc: PGS.TS.DƣQuốcThịnh PGS.TS.Lê HồngQuân Phảnbiện 1:PGS.TS.BùiHải Triều Phảnbiện 2:PGS.TS.NguyễnVăn Tần Phảnbiện3:TS.Nguyễn TuấnAnh LuậnánsẽđƣợcbảovệtrƣớcHộiđồngđánhgiáluậnántiếnsĩcấpTrƣờng,họptạiTrƣờn gĐạihọcBáchkhoaHàNội vào hồi…… giờ,ngày… tháng … năm……… Cóthểtìmhiểuluậnántạithƣviện: ThƣviệnTạQuangBửu-TrƣờngĐHBKHàNội ThƣviệnQuốcgiaViệtNam MỞĐẦU Để tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh cụm chi tiết ô tô Việt Nam, cần phải cóđầu tƣ đặc biệt cho lĩnh vực nghiên cứu thiết kế chế tạo, có cụm hệ thốngtruyềnlực,nhằm pháttriểnsản phẩmcóchấtlƣợngcao Cầu chủ động cụm chi tiết quan trọng hệ thống truyền lực ô tô, cónhiệmvụchứtấtcảcácộphậntruyềnlựcnncầncóđộbềnvàđộcứngvữngco.Trongđiều kiện c n nhiều thiếu thốn sở vật chất, tr ng thiếtị thí nghiệm nhƣ n y thìphƣơngphápđánhgiáphh ợ p nhấtchocácnhàkhoh ọ c ViệtNmlàđánhgiáđộbềnằ n g lt huyết Chính vậy, đề tài" Nghiên cứu độ bền vỏ cầu chủ động ô tô tải nhỏ sản xuất, lắp ráp tạiViệt Nam" cơng trình khoa học cần thiết nhằm góp phần tạo dựng sở lý thuyết phụcvụchoviệcđánhgiáchấtlƣợngcủasảnphẩmvà hồnthiệnquitrìnhthiếtkếhệthống Mụcđíchcủaluậnán: yự n g phƣơngphápđánhgiáđộề n vỏcầtơtảiằ n g tínhtốnlt h u y ế t ; khảosátđộbền đề xuất giải pháp cải thiện kết cấu vỏ cầu chủ động xe tải nhẹ 2.45 sản xuất, lắp ráptạiViệt Nam Đốitượngnghiêncứu: Đối tƣợng nghi n cứu củl u ậ n n đ ƣ ợ c l ự a c h ọ n l v ỏ c ầ u c h ủ đ ộ n g ô t ô t ả i D o n g F e n g D V 2.5,tải trọng2.45 sảnxuất, lắp ráp Việt Nam Phạmvi nghiêncứu: Đánhgiáđộềntĩnhvàềnmỏivỏcầuôtôtảinhỏtảitrọng2,45tấns ả n xuất,lắpráptạiViệt N m điều kiện sử dụng cụ thể, bao gồm chuyển động đặc trƣng tr n đƣờng với4 trƣờng hợp nặng nhọc chuyển động tr n đƣờng thực với mấp mô ngẫu nhi n t h o tiêuchuẩnISO) Nội dung bố cụccủaluận án: Nộidungnghiêncứucủaluậnángồm4phầnchính: phần1:Tổngquan;phần2:Xâydựngmơ hìnhtínhtốnvàđánhgiáđộềnvỏcầuchủđộngơtơtải;phần3:Khảosátđánhgiáđộ ềnvỏcầu;phần4:Thínghiệmxácđịnhtảitrọngtácđộngl nvỏcầu.Ngồirc n cóphầnkếtluậnvàtàiliệuthamkhảo.Tồnbộnộiu n g đƣợctrìnhà y trong136trng,trongđóc ó23 bảng, 134 hình đồ thị, 78 tài liệu tham khảo Phần lớn kết luận án đƣợc cơngbốvới5à i o đăngtrongcáctạpchítrongnƣớc vàhội nghịquốctế Nhữngkếtquảmới củaluậnán: - Mơ hình xác định tải trọngt ĩ n h v đ ộ n g t c đ ộ n g l ê n v ỏ c ầ u đ ể đ n h g i đ ộ b ề n c ủ a v ỏ c ầ u ởcácchếđộ làm việcđặctrƣng - ơhình đánh giáđộ bền củavỏ cầuchủ độngxetải nhỏđ ộ b ề n pháhủyvàđộ bền mỏi) - Qui trình đánh giá độ bền đề xuất cải tiến kết cấu vỏ cầu th o hƣớng giảm khối lƣợngvậtliệu giacôngvàgiảmtập trungứngsuấttrên vỏ cầu - Phƣơng pháp thí nghiệm hợp lđể đo tải trọng trọng động lên vỏ cầu xe chuyển độngtrênđƣờngthực.Kếtquảsosánhgiữathínghiệmvàmơphỏngvớisaisốchấpnhậnđƣợc Ýnghĩathựctiễncủaluậnán: - Luận án sử dụng thông số kết cấu thực sản phẩm xe tải sản xuất, lắp ráp trongnƣớc, thí nghiệm kiểm chứng đƣợc thực điều kiện thực với thiết bị có tạiViệtNam - Các đề xuất cải tiến đƣợc áp dụng mơ hình vỏ cầu có tham khảo công nghệ chếtạo áp dụng Việt Nam, cho phép thử nghiệm để tiến tới chế tạo thử nhằm giảmchiphí sản xuất thựctế Ýnghĩakhoa họccủa luậnán: - Xâydựngphƣơngpháp xácđịnhtảitrọngđộngtácđộnglên vỏcầubằngmơhình,làmcơsởchov i ệ c l ự a c h ọ n h ợ p l ý c c t h ô n g s ố k ế t c ấ u k h i t í n h t o n c ầ u c h ủ đ ộ n g t r o n g h ệ t h ố n g truyềnlựctại Việt Nam - Xây dựng đƣợc phƣơng pháp đánh giá độ bền đề xuất cải thiện kết cấu nhằm n ng cao độbềncủachitiết,làmcơsởkhoahọcđểxâydựngcácmơhìnhđánhgiáđộbềncủacácsảnphẩm thiết kế, chế tạo nƣớc, góp phần hồn thiện qui trình thiết kế chi tiết, cụm chitiết trongcầu chủ độngnói riêngvàhệthốngtruyền lựcnói chung - Luận án đƣợc sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nhà sản xuất ô tô tải ViệtNam trình nghiên cứu phát triển thiết kế nhƣ đánh giá độ bền chitiếtcủaô tô tải cùngloại CHƯƠNG1 TỔNGQUAN 1.1 Ngànhcông nghiệpô tôViệtNamvàsựphát triển củalĩnhvựcsảnxuất ôtô tảiTrongbốicảnh chungcủa ngành công nghiệpôt ô V iệtN ams au 20 nămxydựngvà pháttriểnvẫnđangsởhữumộtngànhcơngnghiệpơtơquymơnhỏvớicơngnghệlạchậu Đểcó thểtiếntới tựsảnxuất hồn chỉnhcáccụm cáchệthốngchtơ, cần phải cóđầu tƣ chiều s u, đặc biệt đầu tƣ cho lĩnh vực nghiên cứu phát triển sản phẩm có chất lƣợngcao 1.2Vỏcầc h ủ đ ộ n g t t ả i iộ phậncủacầuchủđộngthựchiệnmộtchứcnăngriêng,trongđóvỏcầuchủđộnglàhộp chứa tồnộ chi tiết cụmc ầ u c h ủ đ ộ n g V ỏ c ầ u c n t h ự c h i ệ n chức c ủ a dầmđt o n ộ phầntrọnglƣợngphíasaucủtơvàchịucáctảitrọngtt ƣ n g tácá n h xvớ i đƣờng Vì vậy, kết cấu vỏ cầu phải đảmảo độề n v đ ặ c i ệ t l đ ộ c ứ n g v ữ n g đ ể khôngảnhhƣởngđếnđiềukiện làmviệccủacácộ p h ậ n ê n t r o n g Đối với loại ô tô tải nhỏ, loại vỏ cầu kiểu dầm liền r ng đƣợc sử dụng phổiến cókếtcấuđơngiảnvàthuậntiệnchoqtrìnhả o dƣngsửachữa.Hiệnnay,đốivớivỏcầtơ tải gang cầu loại vật liệu đƣợc sử dụng phổi ế n h n c ả G a n g c ầ u c ó n h i ề u c h ủ n g loại khác với ứng suất giới hạn nằm khoảng 460 - 920 Pa giới hạn chảy 310 -670P a G i i h n ề n m ỏ i c ủ a g a n g c ầ u t h ƣ n g l n h n 0 P a v s ố c h u k g y m ỏ i n ằ m trongkhoảng106– 108 Vỏcầuphảichịutácdụngcủacáclựcvàmômntc c n h xc h ủ độngtruyềnlênc ngvới lực tƣơng tác với hệ thống tr o Do ô tô tải thƣờng xuyên phải hoạt động đƣờngxấu nên dầm cầu phải chịu tải trọngđộngi ế n t h i ê n l i ê n t ụ c v i iên độ lớn 1.3 Độbềnvỏcầuvàcácphươngphápđánhgiá Để đánh giá độền vỏ cầu th o phƣơng pháp truyền thống, ngƣời ta thƣờng tính tốn choatrƣờng hợp đặc trƣng với tải trọng cực đại C ng với phát triển phần mềm tínhtốnchundụng,phƣơng pháptínhtốnvỏcầuằngPTHHđãtrởthànhcơngcụđắclự cchocácnhàthiết kế trongviệcđánhgiá độền vỏ cầu Trong nghiên cứu phát triển, ngƣời ta thƣờng đánh giá độ ền vỏ cầu ằng phƣơng pháp thựcnghiệm.Phƣơngphápnàyđihỏichiphílớn chothiếtị đovàmẫuvỏcầuđể thínghiệm c ũngnhƣ thờigian thực dàivà chiphí lớn 1.4 Các hướngnghincứuvềđộbềnvỏcầuchủđộng 1.4.1 Đánh giáđộbềnthotảitọng cựcđại Đ y phƣơng pháp đánh giá đƣợc coi truyền thống, độ ền vỏ cầu đƣợc đánh giá th ocácgiátrịtảitrọngcựcđạiđạtđƣợctrongcácđiềukiệnchuyểnđộngđặctrƣng 1.4.2Đánhgiáđộ bềntong điều kiệntải tọngđộng Phƣơng pháp tínhền tĩnh đ y phhợp với ô tô chuyển động vận tốc thấp khốilƣợng không lớn Khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn qn tính cácộ phận có khốilƣợng lớn sinh tải trọng động có ảnh hƣởng đáng kể đến độề n p h h ủ y v đ ộ b ề n lâucủavỏ cầu 1.4.3 Đánhgiáđộbềnmỏi 1.4.3.1 Tảitrongtùmapmơm¾tkwờng Kíchthíchtm ặ t đƣờnggynêntảitrọngđộngi ế n thiênliêntụcthothờigiantácdụng lênvỏ cầu Hiện phƣơng pháp mô tả mấp mô mặt đƣờng ằng hàm ngẫu nhiên đƣợc chuẩn hoáth o tiêu chuẩnISO8608:1995 1.4.3.2 Ðánhgiákb e n móivócauchủkng Để đánhgiá độền l uc ủ a c h i t i ế t c h ị u t ả i t r ọ n g l ặ p c ó c h u k , n g ƣ i t a t h ƣ n g s d ụ n g đƣờng cong mỏi đoằng thực nghiệmc n gọi đƣờng cong S – N Các kết nghiên cứuthực nghiệm cho thấy, số chu ktải tác động tƣơng ứng với giới hạn mỏi th p vàgangthƣờngnằm trongkhoảngt1 6đến 108 1.5Cáccng tnhnghin cứutongnướcvàvấnđềnghincứucủaluậnán Các cơng trình nghiên cứu chung hệ thống truyền lực ô tô c n khiêm tốn cáccơngtrìnhnghiêncứuvềđộềnmỏicũngkhơngnhiều.Việcđánhgiáđộề n củavỏcầulàrất phức tạp Trong điều kiện thiếu thốn sở vật chất, trang thiếtị thí nghiệm nhƣ hiệnnaythìphƣơngphápđánhgiáphh ợ p nhấtchocácnhàkhoahọcViệtNamlàđánhgiáằ n g lt huyết 1.6Đốitượngnghiêncứu ĐốitƣợngnghiêncứucủaluậnánlàvỏcầuchủđộngôtôtảiDongFngDV2.5,tảitrọng 2.45tấn Vỏcầucủaô tônàythuộcloại dầmliền r nggiữa,đcằ n g gangcầu 1.7 NộidungcủaLuậnán 1.7.1 Mụctiêunghiêncứu ydựngphƣơngphápđánhgiáđộềnvỏcầtơtảiằ n g tínhtốnlt h u y ế t ; khảosátđộbền đề xuất giải pháp cải thiện kết cấu vỏ cầu chủ động xe tải nhẹ 2.45 sản xuất, lắp ráp tạiViệt Nam 1.7.2Phươngphápnghin cứu Luậnánsửdụngphƣơngphápnghiêncứulýthuyếtkếthợpvớithựcnghiệm - Nghiêncứu lý thuyết:X ây dựngmơhình 3Dvỏ cầu ơtơ tảivàkhảosát đánhgiá độề n ằng phầnm ề m p h n t í c h k ế t c ấ u c h u y ê n d ụ n g ; y dựng mơh ì n h đ ộ n g l ự c h ọ c c ủ a ô t ô phục vụ cho việc xác định tải trọng động tác dụng lên cầu chủ động điều kiệnchuyển động đặc trƣng; Khảo sát đánh giá độền vỏ cầuằng phần mềm chuyên dụng đềxuấtmột số giải pháp cảithiện kết cấuvỏ cầu - Nghiêncứuthựcnghiệm:thínghiệmkiểmchứngmơhìnhđộnglựchọcơtơằngcáchđocác lực tác động lên vỏ cầu chủ động chuyển động qua mấp mô với thơng số hình họcđịnhtrƣớc 1.7.3 Phạmvi nghiên cứu Luận án nghiên cứu, đánh giá độề n t ĩ n h v ề n m ỏ i v ỏ c ầ u ô t ô t ả i n h ẹ t ả i t r ọ n g , t ấ n điều kiện chuyển động đặc trƣng sau: Chuyển động đƣờng với trƣờng hợp:lựck o,lựcphanhvàlựcth ng đứng cực đại;Chuyểnđộng quamấpmôđ n d n g s i n ; Chuyểnđộngtrênđƣờng vớimấp môngẫu nhiên 1.7.4 Nộidungnghiêncứu Nộidungnghiên cứucủa luậnángồm: Chƣơng1.Tổngquan Chƣơng 2.y dựng mơ hình tính tốn đánh giá độền vỏ cầu chủ động ô tô tảiChƣơng3.Khảo sátđánhgiá độ ềnvỏcầu Chƣơng4.Thínghiệmxácđịnhtảitrọngtácđộnglênvỏcầu CHƯƠNG XY N G H NH TNHTNVĐ NHGIĐ Ộ Ề N VỎCẦUCHỦĐỘNGXT Ả I 1Cácchếđộtải tọngvà phươngphápđánhgiá độbềnvỏ cầu 2.1.1Cáctảitọngtácụ n g lnvỏcầuchủđộngcủatt ả i 2b2 a a FZ21 FZn21 FZn22 Fyn21 Myi FZ22 Fyn22 r2 Fy22 Fy21 Fxi a) c) Fx21 Fx22 C A Fy21 Fyn21 Fxn21 Fy22 Fyn22 b) Fxn22 Hình2.1Sơkờcáclnctácdụnglêncauchủkngơtơtải Trong mặt ph ng nganghình 2.1a , vỏ cầu chịu tác dụng phản lực tmặt đƣờngFZ21,FZ22vàc c lực t n h í p F Zn21v F Zn22.T ro n g mặtp h ngso ngsongvới mặ t đ ƣ ờng h ì n h , vỏcầuchịutácdụngcủacáclựcdọcF x21vàF x22lựckohoặcphanhvàlựctnhíptruyềnqu a gối đF xn21vàFxn22 Trong chuyển động quay v ng có thêm lực ngangFy21, Fy22đặt vết tiếp x cánh xvới mặt đƣờng Đồng thời vị trí lắp nhíp có lựcFyn21vàFyn22 Ngồi lực trên, vỏ cầu chủ động c n phải chịu mô m n xoắn tác dụng tmô m ntruyềntới cầu chủ độngvàcủa cáclựcFx2itrên án kínhá n h x r2(hình2.1c) .1.Xácđnhtảit ọngthophươngpháptuền thống a) Trwờnghợpchuyenkn g thangvớilnckéocnckại b) Trwờnghợpchuyenkn g thangvớilncphanhcnckại c) Trwờng hợp quayvịngvớilncngang cnckại d) Trwờnghợpchuyenkn gtrênkwờngxauvớiphảnlncthangkúngcnckại .1.3Tínhtốnvỏcầutrênmơhình3b ngphầnmềmchunụ n g 2.1.3.1 Phwơngpháptínhtốnvócautrênmơhình3D Các phần mềm ph n tích kết cấu sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn để tính tốnxác định ứng suất phần tử vỏ cầu.Ƣ u đ i ể m c ủ a p h ƣ n g p h p tínhền m hình3Dlàchophpđặtcáctảitrọngth ođngđiềukiệnthựctếvàxuấtrakếtquảtạitngphầntử chi tiết 2.1.3.2 Xáckịnhcáctảitrongtácdụnglênvócau Cáclựcvàmơm ntácđộnglênvỏcầuiếnthiênliêntụctrongqtrìnhchuyểnđộngcủtơ.Đểxácđịnhlựcvàmơmn nàycầnphảixydựngmơhìnhchuyểnđộngtổngqtcủtơ tính tốn cho điều kiện vận hành thực tế Việc x y dựng mơ hình chuyển động tổngqtcủtơ đƣợcmơ tảchitiết trongmục 2.2 2.1.3.3 Lnachoncáchàmkíchthíchtùm¾tkwờng Để mơ tả hàm kích thích tmặt đƣờng tác động lên cácánh xcủa cầu chủ động, ngƣời tathƣờng sử dụng loại mấp mô khác nhau.u ậ n n s ẽ s d ụ n g h a i d n g m ấ p m ô : m ấ p m ô đơn dạng sin mấp mô th o iên dạng đƣờng ngẫu nhiên đƣợc xác định th o tiêu chuẩn ISO8608:1995 .1.4Tínhtốnbền mỏivỏcầu 2.1.4.1 Tảitrongbienthiênvàgiớihạnmói Giới hạnền mỏi đƣợc tính th o ứng suất giới hạn vật liệuSu(ultimate tensilestrength)[66]: S'e 0,5S, vớiSu≤1400P a ; (2.34) S' 700,vớiSu>1400Mpa e Đốivới vậtliệuằ n g gang : S'e 0,4S ([55]) Các kết nghiên cứu thực nghiệm 55, 56, 59, 61, 66 cho thấy, gang th p, sốchukt ả i tƣơngứngvới giátrịS’etrênđồthịS-Nthƣờngnằmtrongkhoảng106–108 2.1.4.2 Phwơngphápkánhgiábenmói Tuổi thọ chi tiết phụ thuộc chủ yếu vào thông số tải trọng tác động, avàm.Vì vậy, để đánh giá độền mỏi chi tiết, ngƣời ta thƣờng sử dụng mối quan hệ haithông số để đánh giá độền mỏi thông qua đƣờng đồng tuổi thọ giới hạnền mỏi(hình2.6.ố i quanhệgiữa  avà mtạothànhtiêuchuẩnđánhgiáđộề n mỏi.4tiêuchuẩnvềb ề n m ỏ i t h ƣ n g đ ƣ ợ c s d ụ n g :T i ê u c h u ẩ n S o d rr g , t i ê u c h u ẩ n G o o d m a n , t i ê u c huẩnth ogiớihạnchảyvàtiêuchuẩnGrr u ậ n ánsửdụngphầnmềmHyprorksđểtínhtốn,ứng suất gymỏieđƣợcxácđịnhthotiêu chuẩnGoodman: a m    e Su n Cácgiátrịứngsuấta,mđƣợclấytk ế t q u ả tính tốn thotải trọngđộng.Giới hạnềncủa Suđƣợcchọnthovậtliệuvàhệsốantồnnđƣợcchọnthoucầuthiết kế61 Mấp mơ mặt đƣờng đƣợc mơ tả theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 (phần 2.1) đƣợc sử dụngtrong khảo sát nhằm xác định ảnh hƣởng tải trọng động mơ hình đƣờngthực.Trongnghiêncứu này,4loạiđƣờngtheo ISO8608:1995đãđƣợckhảosát(BC(đƣờngtốt),đƣờngC-D(đƣờngtrungbình),đƣờngD-E(đƣờngxấu)vàđƣờngEF(đƣờngrấtxấu)).Mấpmơmặtđƣờngđƣợcđặtđềutrên2vếtbánhxe,xechuyểnđộngthang Hình 3.11b mô tả mấp mô mặt đƣờng E-F theo hàm thời gian Kết lực dọc bênnhíp xe chạy với vận tốcv= 40 km/h đƣờng tiêu chuẩn E-F đƣợc thể hình3.12b.Lựcthangđứngtácđộngtạivịtríđặt1bênnhíptrênvỏcầu(xechạyvớivậntốcv=40 km/h)trênđƣờngtrênđƣờngE-Fthểhiệntrênhình3.13b.Hình3.14bmơtảsựthayđổicủa giá trị cực đại lực thang đứng theo vận tốc loại đƣờng khảo sát Các kết quảtrên hình 3.14b cho thấy: với loại đƣờng, vận tốc chuyển động xe tăng lên, giátrị lực dọc tăng lực thang đứng động tăng Kết mô tả tƣợng vật lýcủa ô tô tăng tốc Với giá trị vận tốc, chất lƣợng mặt đƣờng xấu đi, mấp mô bềmặttănglên,cácgiátrị tải trọngđộngcũngtăng Kết luận chung: Các khảo sát tải trọng động tác động lên vỏ cầu chủ động xe tải nhỏ trongnhiều trƣờng hợp cho ph p đánh giá mô hình xác định tải trọng động tác động lên vỏ cầu Cácgiátrịvàquyluậtbiếnđổicủacácthànhphầnlựcđộng(lựcdọc,lựcthangđứng,lựcngang)đã phản ánh quy luật thực tế xe chạy đƣờng Mặt khác, khảo sát tảitrọng động cho thấy giá trị giới hạn chƣa vƣợt giá trị chúng trƣờnghợp tiêu cực (4 trƣờng hợp tính tốn độ bền vỏ cầu chịu tải trọng tĩnh cực đại).Tuy nhiên, chế độ tải trọng động thơng số đầu vào cho toán xác định độ bền mỏicủavỏcầukhi chạytrênđƣờng 3.2 Phântíchkếtcấuvà đánhgiá độbềncủa vỏcầuchủđộng 3.2.1 Đánh giá độ bền phá hủy vỏ cầu trường hợp chịu tải trọng tĩnh lớn nhấtDựatrêncáckếtquảtínhtốnkhảosátđãtrìnhbàyởphần3.1,cóthểthấyrằngtảitrọngđặtlênv ỏ c ầ u đạtcác g i trịlớ n nhấttrong4trƣờng hợp" c ự c đoan" C h í n h vìvậy, t r o n g nội dungphntíchđánhgiáđộbềnvỏcầuchủđộng,cácchếđộtảitrọngtrongcáctrƣờnghợp nêutrênlàcầnthiết.Kếtquảcủaviệcph ntíchnàychophpđánhgiáđộbền(thơngquagiátrịứngsuất)trêntồnbộkếtcấuvỏcầucũngnhƣlàcơs ởđểcảithiệnkếtcấucủavỏ cầu.Cáctrƣờnghợpkhảosátbaogồm:chuyểnđộngthangvớilựckocựcđại (TH1);chuyểnđộngthang với lực phanh cực đại (TH2); Quay v ng với lực ngang cực đại (TH3);e chuyển độngtrênđƣờngxấuvớiphảnlựcthangđứngcựcđại(TH4) Kếtluận:Saukhiphntíchcác trƣờnghợpđặtlực trênmơhìnhbàitốn tĩnh,cóthểnhận th ứng suất chủ yếu tập trung khu vực có gờ góc cạnh vỏ cầu, nhiênứngsuấtlớnnhấttrênvỏcẩuxảyratrongtrƣờnghợp4(chuyểnđộngtrênđƣờngxấuvớilựcthang đứng cực đại), đạtg i trị gần 207 MPa Giá trị ứng suất nhỏ so với ứ n g suất cho phépcủavật liệugang cầulà490 MPa nên vỏ cầuchƣabịpháhủy.Tuynhiên,nhiều vùngtrênvỏcầuthừabềnnhiều,dođóphƣơngánđƣợcđềxuấtlàthiếtkếcảitiếnmơhìnhvỏcầutrêncơsởgi ảmbềdầyvỏcầu,tăngcógóclƣợntạicácbềmặtcótậptrungứngsuất Hình3.34 Ketquảchuyenvịvócau vàvịtrí cógiátrị lớn nhat(TH4) Hình 3.35 Ứng suattổnghợp Von Missestrênvócauvà kiemcógiá trịlớn nhat(TH4) 3.2.2 Đề xuất cải tiến kết cấu vỏ cầu theo hướng giảm khối lượng tập trung ứng suấtMụctiêucủacảitiếnthiếtkếvỏcầulàgiảmkhốilƣợngvỏcầuvàgiảmcácvùngtậptrung ứngsuấtbằngcáchtạokhtrộnghoặcđắp thêm, tạocác góclƣợn,tănggnchịulực… nhằm phânbốlạiứngsuấtđềutrêntồnbộvỏcầunhƣngvẫnđảmbảođiềukiệnbềntĩnhvàcác tínhnănglàm việccủavỏcầu chịu tải hồn tồn Hình 3.40 Phânbốlạiúngsuattrên tồnbv ó c a u vớihệ số antoàn Với mục tiêu tối ƣu khối lƣợng vỏ cầu với điều kiện ràng buộc độ cứng vững lớn nhấtvà hệ số an tồn nhỏ 3, q trình tối ƣu vỏ cầu đƣợc mô phần mềmHyperWorks với mơ đun SolidThinking, kết tối ƣu nhƣ hình 3.40 Một số vị trí có hệ sốan tồn lớn đƣợc đề xuất giải pháp cắt bỏ khối lƣợng vị trí đó: phần tâm vỏ cầu, phầnmoayơ phanh, đầu cácổbi moayơ,… Hình 3.41 Các vùng vật liệu thùa ben kã kwơc kã kwợc cắt got dna phân tích mơ hình úng suattổnghợp hệ số an tồn vócau Mơ hình vỏ cầu sau tối ƣu hoàn toàn phù hợp với kết khảo sát ứng suất tổng hợp vỏcầu Tuy nhiên, để đảm bảo giữ ngun kết cấu bên ngồi nhƣ tính hoạt động củavỏcầu,NCSđãthiếtkếlạichitiếtvỏcầuđểđảmbảohìnhdángcũngnhƣchứcnăngcủanó Cácđềxuấtcảitiếnkếtcấuvỏcầutrongtừngvùngnhƣsau: 1) Phần vỏ giữa, ứng suất tập trung chủ yếu vành trịn nên mơ hình cải tiến thử nghiệm làmmỏng phần từ 10mm cịn 5mm vát phần góc để tăng cứng vững cho vùng tập trungứngsuất a)Ứngsuất vịngvỏgiữa trênmơhìnhvỏ cầungunbản b)Kếtcấu vùngvỏgiữa củavỏcầunguyênbản c)Kếtcấuvùngvỏgiữa saucảitiến Hình 3.42 Cảitienvùngvógiữa 2) Vùng đặt bó quang nhíp, ứng suất tập trung thấp nên vật liệu khoét bỏ, thànhdày10mm,đƣợcvátở cácgócđểtăngcứngvững 3) Vùngchuyểntiếpgần moayơđƣợc làmtrơn đểgiảm tậptrungứngsuất,phầntiết diện đƣợclàmnhỏđi,đảmbảolƣợngvậtliệucầndùngkhơngđổi 4) Vùngíttậptrungứngsuấtsátkhuvựclắpổbi:Vùngnàytậptrungứngsuấtítnêncóthểlàmnhỏ tiết diện lại, đồngthời tạo vát ởvùngchuyển tiếp tránh tập trungứngsuất 5) Khoétbỏ bớt vật liệuởvùngtập trungứngsuất ítở mặt đầu vỏ cầu 6) Phầnvỏchuyểntiếpgiữaphầnvỏcactevàphầnchứacácbántrụcđƣợclàmhẹplạivàtạo