Đồ án tốt nghiệp là một điều kiện cần để các sinh viên sau khi hoàn thành khóa học có thể tốt nghiệp. Vào học kỳ cuối, những sinh viên đủ điều kiện sẽ được làm đồ án tốt nghiệp. Việc thực hiện đề tài tốt nghiệp là cơ hội để sinh viên tổng hợp kiến thức, thể hiện khả năng, tìm hiểu thực tế và trau dồi thêm những ký năng cần thiết trước khí ra trường.
GIỚI THIỆU CHUNG
Tổng quan về đề tài thiết kế
Nhãn hiệu số loại : HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150/TKI-TCV344K Thiết kế được thực hiện trên cơ sở các yêu cầu sau:
Thiết kế để sản xuất lắp ráp mang nhãn hiệu hàng hoá trong nước theo thông tư
54/2014/TT-BGTVT, thông tư 42/2014/TT-BGTVT, thông tư 46/2015/TT-BGTVT, Quy chuẩn 09:2015/BGTVT
Sử dụng ô tô sát xi tải HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150 do Công ty Cổ phần sản xuất ô tô Hyundai Thành Công Việt Nam sản xuất, chưa qua sử dụng
- Lắp đặt cẩu UNIC URV344 (SPEC K) do FURUKAWA UNIC CORPORATION, Thái Lan sản xuất, chưa qua sử dụng
- Thiết kế thực hiện trên cơ sở giữ nguyên toàn bộ các hệ thống tổng thành của ô tô cơ sở
- Chế tạo trong nước thùng chở hàng cùng các chi tiết lắp ghép với khung ô tô
- Thiết kế đảm bảo công nghệ, phù hợp với trình độ của các cơ sở được phép thi công sản phẩm
- Ô tô thiết kế đảm bảo các chỉ tiêu an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường theo quy định hiện hành, đảm bảo chuyển động an toàn trên các loại đường giao thông công cộng
- Đề tài thiết kế sử dụng các phần mềm hỗ trợ tính toán như phần mềm Microsoft excel, phần mềm vẽ Autocad, phần mềm tính toán sức bền RDM.
Giới thiệu về xe HYUNDAI NEW MIGHTY 100XL F150 trước và sau thiết kế
1.2.1 Mô tả ô tô cơ sở
Trước đây, như chúng ta biết các dòng xe nâng tải được cải tiến về tải trọng và thùng hàng thường chỉ sử dụng động cơ và hộp số của Hyundai còn Chassis không thể nhập của Hyundai
Hàn Quốc do không có những mẫu xe cơ sở theo tiêu chuẩn của dòng này
Tuy nhiên từ nay nhà máy Hyundai Thành Công đã trở thành đơn vị liên doanh của Hyundai
Hàn Quốc và là nhà máy duy nhất tại Việt Nam được nhập khẩu và lắp ráp xe Hyundai Do đó Hyundai 110XL có linh kiện được nhập khẩu đồng bộ từ cabin, động cơ, cầu hộp số cũng như chassis và hệ thống truyền lực
Trên cở sở tìm hiểu nhu cầu thị trường và phân tích các đặc điểm kỹ thuật trên ô tô
HYUNDAI NEW MIGHTY 100XL F150 do Hyundai Thành Công sản xuất phù hợp với
TCN và TCVN về thiết kế ô tô bồn nên đ ựợc chọn làm xe nền Tính năng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm thiết kế Vì vậy, những thông số kỹ thuật của xe nền HYUNDAI NEW
MIGHTY 100XL F150 sẽ được sử dụng cho việc tính toán thiết kế, kiểm nghiệm các chi tiết, hệ thống và toàn bộ sản phẩm Trong thiết kế này tác giả sử dụng lại toàn bộ tổng thành động cơ và dàn gầm xe nguyên thủy để thiết kế thành xe tải ( có cần cẩu) Khi thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: Không làm ảnh hưởng đến độ bền của chassis Đảm bảo các thông số về chiều dài của xe, cản hông, cản đuôi theo quy định TCVN và các tiêu chuẩn có liên quan Đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật và nhu cầu sử dụng của ô tô Phù hợp với vật tư, công nghệ trong điều kiện của Việt Nam Bền bỉ và chịu được độ ăn mòn
3 Hình 1 2 Bản vẽ tổng thể ô tô cơ sở
Hình 1 1 Ảnh chụp tổng thể phía trước ô tô cơ sở
Hình 1 3 Ảnh chụp tổng thể phía sau ô tô cơ sở
1.2.2 Mô tả ô tô sau thiết kế
Hình 1 4 Bản vẽ tổng thể ô tô sau thiết kế
5 Hình 1 6 Ảnh chụp tổng thể phía trước ô tô sau thiết kế
Hình 1 5 Ảnh chụp tông thể phía sau ô tô sau thiết kế
1.2.3 Các thông số kỹ thuật của xe:
Bảng 1 1 Thông số kỹ thuật xe ô tô trước và sau thiết kế
1.1 Loại phương tiện Ô tô sát xi tải Ô tô tải
1.2 Nhãn hiệu, Số loại của phương tiện
HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150/ TKI-TCV344
2 Thông số về kích thước
2.1 Kích thước bao : DàixRộngxCao (mm) 8000 x 2000 x
2.3 Vệt bánh xe trước/sau (mm) 1680/1495
2.4 Vệt bánh xe sau phía ngoài (mm) 1760
2.5 Chiều dài đầu xe (mm) 1125
2.6 Chiều dài đuôi xe (mm) 2405 2680
2.7 Khoảng sáng gầm xe (mm) 230
2.8 Góc thoát trước/sau (độ) 29/17 29/10
2.10 Chiều rộng toàn bộ thùng hàng - 2200
3 Thông số về khối lượng
3.1 Khối lượng bản thân (kg) 2910 5255
3.1.1 Phân bố khối lượng bản thân trên trục 1 (kg) 1780 2660
3.1.2 Phân bố khối lượng bản thân trên trục 2 (kg) 1130 2595
3.2 Khối lượng hàng chuyên chở cho phép tham gia giao thông không phải xin phép (kg) - 5150
3.3 Khối lượng hàng chuyên chở theo thiết kế
3.4 Số người cho phép chở kể cả người lái
3.5 Khối lượng toàn bộ cho phép tham gia giao thông không phải xin phép (kg) - 10600
3.5.1 Phân bố khối lượng toàn bộ trên trục 1 (kg) - 3100 3.5.2 Phân bố khối lượng toàn bộ trên trục 2 (kg) - 7500
3.6 Khối lượng toàn bộ theo thiết kế (kg) 10600 10600
3.7 Khả năng chịu tải lớn nhất trên từng trục của xe cơ sở (kg)
3.7.1 Khả năng chịu tải lớn nhất trên trục 1 (kg) 3900
3.7.2 Khả năng chịu tải lớn nhất trên trục 2 (kg) 8000
4 Thông số về tính năng chuyển động
4.1 Tốc độ cực đại của xe (km/h) 95 91,23
4.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được (%) 22,8 25,3
4.3 Thời gian tăng tốc của xe từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đường 200m - 22,5
4.4 Góc ổn định tĩnh ngang của xe khi không tải
4.5 Bán kính quay vòng theo vết bánh xe trước phía ngoài (m) 7,95
5.1 Kiểu loại động cơ D4GA
Loại nhiên liệu (xăng, diesel, LPG), số kỳ, số xi lanh, cách bố trí xi lanh ( thẳng hàng, chữ V), phương thức làm mát (nước, không khí)
Diesel, 4 kỳ, 4 xylanh thẳng hàng,turbo tăng áp, làm mát bằng nước
5.3 Dung tích xi lanh (cm 3 ) 3933
5.5 Đường kính xi lanh x Hành trình piston
5.6 Công suất lớn nhất ( kW)/ Số vòng quay
5.7 Mô men xoắn lớn nhất (Nm) / Số vòng quay
5.8 Phương thức cung cấp nhiên liệu Phun nhiên liệu điện tử
5.9 Vị trí bố trí động cơ trên khung xe Bố trí phía trước
6 Li hợp đĩa ma sát khô, dẫn động thủy lực, trợ lực chân không
Hộp số chính, hộp số phụ: nhãn hiệu, số loại, kiểu loại (cơ khí, thuỷ lực), kiểu dẫn động, số cấp tỉ số truyền, tỉ số truyền ở từng tay số
T060S5; Cơ khí ,5 số tiến, 1 số lùi
8 Trục các đăng (trục truyền động) Cơ cấu các đăng
9.1 Trục 1 Cầu dẫn hướng, khả năng chịu tải lớn nhất 3900kg
Cầu chủ động, khả năng chịu tải lớn nhất 8000kg; io = 3,727
Vành bánh xe và lốp trên từng trục
- Trục 1: số lượng/ cỡ lốp/ áp suất/ tải trọng
- Trục 2: số lượng/ cỡ lốp/ áp suất/ tải trọng
11 Mô tả hệ thống treo trước/ sau :
11.1 Trục 1: Phụ thuộc, nhíp lá; giảm chấn thủy lực
11.2 Trục 2: Phụ thuộc, nhíp lá; giảm chấn thủy lực
12 Mô tả hệ thống phanh trước /sau :
12.1 Phanh công tác (phanh chân):
Tang trống trước và sau, dẫn động thủy lực hai dòng, trợ lực chân không, có trang bị bộ điều hòa lực phanh
12.2 Phanh dừng xe (phanh tay): Tang trống, dẫn động cơ khí, tác động lên trục thứ cấp hộp số
12.3 Phanh hổ trợ: Phanh khí xả
13 Mô tả hệ thống lái : Trục vít êcubi, i = 22,6:1, dẫn động lái bằng cơ khí có trợ lực thủy lực
14 Mô tả khung xe: Kiểu hình thang, tiết diện dầm dọc chữ C
15.3 Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu :
- Đèn chiếu sáng phía trước xa/gần số lượng:
- Đèn báo rẽ trước/sau
- Đèn sương mù phía trước
- Đèn kích thước phía trước/sau
02 vàng/vàng trắng đỏ trắng trắng trắng/đỏ vàng đỏ
16 Mô tả ca bin : Kiểu lật, chứa 3 người, 2 cửa
17 Kích thước lọt lòng thùng xe (dài x rộng x cao) mm - 5600x2050x51
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Nội dung thiết kế
Thiết kế dựa trên các yêu cầu quy định chung của các thông tư, quy chuẩn 54/2014/TT- BGTVT, thông tư 42/2014/TT-BGTVT, thông tư 46/2015/TT-BGTVT, Quy chuẩn 09:2015/BGTVT.
Gia công các chi tiết phụ như: rào chắn bên hông, rào chắn phía sau,…
Kiểm tra toàn bộ thiết kế, vận hành, chạy thử và hoàn thiện
2.1.1 Xe tải cẩu tham khảo
Tham khảo các thiết kế của các loại xe tải cẩu cùng phân khúc trên thị trường , để lựa chọn phương án thiết kế phù hợp, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế
Bảng 2 1 Bảng thông số Xe tải cẩu HINO XZU720 gắn cẩu UNIC URV343 của Công Ty TNHH Đại Phát Tín
Thông số HINO XZU720 GẮN
520 mm Tải trọng 3 tấn ( 2.950 kg )
Bảng 2 2 Bảng Thông số xe tải cẩu HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150 gắn cẩu Unic 3 tấn của Công Ty cổ phần Cơ Điện Đức Nguyên Việt Nam
MIGHTY 110XL GẮN CẨU UNIC 3 TẤN 3 KHÚC Kích thước tổng 8260 x 2200 x
Bảng 2 3 Bảng Thông số Xe tải cẩu ISUZU NPR 400 gắn cẩu Unic urv 344 Của ISUZU Tây Bắc Sài Gòn
GẮN CẨU UNIC 3 TẤN 4 KHÚC Kích thước tổng 6940 x 2200 x
Tính toán chọn cẩu
Hiện nay trên thị trường có các loại cẩu như: UNIC, TADANO,MAEDA Ta chọn loại cẩu UNIC để lắp đặt trên xe tải HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150
Cẩu UNIC có nhiều loại khác nhau như URV230, URV260, UR290, URV300, URV340, URV370, URV500…Mổi loại phù hợp với các loại xe khác nhau Với các thông số của xe tải HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150, ta thấy đây là loại xe tải cở trung bình nên ta chọn loại cẩu sử dụng cho loại xe này là cẩu URV344
Cẩu URV344 do hãng UNIC của Nhật Bản sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu nâng cẩu hàng hóa đặc biệt là nhửng loại hàng hóa có khối lượng lớn đòi hỏi cần có sức lao động lớn
2.2.1 Thông số cẩu UNIC URV344K
* Đặc tính kỹ thuật cần cẩu nhãn hiệu UNIC model URV344 (SPEC.K) do FURUKAWA
UNIC CORPORATION, Thái Lan sản xuất
Bảng 2 4 Các thông số kỹ thuật cần cẩu UNIC URV344K
TT Thông số kỹ thuật Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài bao Lcc 3601 mm
2 Chiều rộng bao Bcc 2150 mm
3 Chiều cao bao Hcc 2096 mm
5 Chiều rộng khi thu chân chống Ac 2000 mm
6 Chiều cao, tính từ mặt tựa bệ chân Htc 2097 mm
Khoảng cách tâm chân chống:
8 Chiều cao chân khi thu, tính từ mặt bệ chân Hbc 497,5 mm
9 Chiều dài tựa của bệ chân Lbc 750 mm
11 Khả năng xoay cần 360 độ
12 Góc nâng cần cực đại 78 độ
13 Tốc độ xoay cần quanh trục đứng 2,5 v/ph
14 Tốc độ chuyển động móc kéo (cuốn cáp) 19 m/ph
15 Sức nâng lớn nhất/ tầm với 3030/2,6 kgf/m
16 Sức nâng/ tầm với xa nhất 480/9,81 kgf/m
Hình 2 1 Bảng vẽ tổng thể cần cẩu UNIC URV344K
Tải trọng mà cẩu URV344 có thể kéo được phụ thuộc vào khẩu độ (bán kính) quay củng như là số tầng hoạt động của cẩu Điều này được biểu diển như bảng 2.6, bảng 2.7, bảng 2.8 và bảng 2.9 dưới đây:
Bảng 2 5 Thông số vận hành của cần cẩu UNIC URV344 khi hoạt động ở khẩu độ cần 3,41m
Bảng 2 6 Thông số vận hành của cần cẩu UNIC URV344 khi hoạt động ở khẩu độ cần 5,56m
Bảng 2 7 Thông số vận hành của cần cẩu UNIC URV344 khi hoạt động ở khẩu độ cần 7,825m
Bảng 2 8 Thông số vận hành của cần cẩu UNIC URV344 khi hoạt động ở khẩu độ cần 10m
+ Nguồn dẫn động: Hệ thống thủy lực dẫn động từ động cơ ô tô qua hộp trích công suất (P.T.O)
+ Thiết bị an toàn (devices safety):
+ Đồng hồ đo tải trọng hàng hóa
+ Van an toàn, van cân bằng, van chống tụt điều khiển kép O/R
+ Hệ thống phanh tời tự động
+ Thiết bị chỉ vạch móc kéo an toàn
+ Hệ thống chuông an toàn, hệ thống chuông chống kéo căng cáp
+ Hệ thống còi báo động khi làm việc
- Đậu đỗ xe ở mặt đường phẳng rắn, mở rộng chân chống hết hành trình trước khi nâng hàng
- Không cẩu hàng phía trước cabin và trên mặt đường nghiêng
- Tải trọng định mức nâng được thể hiện trong biểu đồ sức nâng tầm với, tải trọng định mức giảm theo vị trí lắp cần cẩu, tình trạng tải của xe, điều kiện mặt đất và tốc độ vận hành
- Cần cẩu phải được kiểm tra lần đầu và thử thiết bị nâng theo quy định trước khi đưa vào sử dụng
- Khi vận hành, khối lượng nâng phải giảm trừ khối lượng cụm tời móc (30kg) và các thiết bị lắp thêm trên cẩu tiêu chuẩn
Hình 2 2 Biểu đô chiều cao làm việc của cần cẩu UNIC URV 344K Hình 2 3 Sơ đồ hệ thống thủy lực cần cẩu UNIC
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của cầu UNIC URV 344K
1 Xy lanh chân chống trước bên phải 2.Xy lanh chân chống trước bên trái
3 Xy lanh ra vào cần cẩu 4 Motor tang quấn cáp
5 Xy lanh nâng hạ cần 6 Motor quay cẩu
7 Mâm xoay trụ cần 8 Bộ trích công suất
9 Bơm 10 Van an toàn của hệ thống
11 Van điều khiển chân chống bên trái 12 Van điều khiển chân chống bên phải
13 Van điều khiển xy lanh nâng hạ cần 14 Van điều khiển motor tang quấn cáp
15 Van điều khiển xy lanh ra vào cần cẩu 16 Van điều khiển motor quay cần cẩu
Nguyên lý làm việc của hệ thống :
Ta có nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động cẩu:
+ Lúc đầu công tắc ở vị trí tắt thì bộ trích công suất cũng chưa hoạt động
+ Khi muốn gài bộ trích công suất hoạt động, ta ngắt ly hợp hoàn toàn và bật bộ trích công suất, lúc này đèn tín hiệu sẽ được bật sáng, dòng điện qua cầu chì vào cuộn dây rơle làm cho rơle mở van khí nén, khí nén từ bình chứa và buồng chứa khí nén của bộ trích công suất, khí nén sẽ ép màng và đẩy trục gài khớp cho bánh răng nối trục ra của bộ trích công suất ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian của hộp số Khi đó làm cho bơm hoạt động, nó lấy
16 dầu từ thùng chứa cung cấp cho tổng van phân phối, rồi dầu từ tổng van phân phối đi đến điều khiển dẫn động các động cơ thuỷ lực để dẫn động các cơ cấu chấp hành để thực hiện công việc cẩu hàng hoá
Các động cơ thuỷ lực trên cẩu gồm các động cơ thuỷ lực roto và các động cơ thuỷ lực pittông Cụ thể trên cẩu có:
- 1 động cơ thuỷ lực roto được nối với hộp giảm tốc để dẫn động xoay cần cẩu
- 1 động cơ thuỷ lực roto nối với hộp giảm tốc để dẫn động tời quấn dây cáp để nâng hạ cần móc cẩu
- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ chân chống phía bên phải
- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ chân chống phía bên Trái
- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ cần cẩu
- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện công việc vươn ra hay thu vào cần cẩu để tăng hay giảm bán kính nâng khi cẩu hàng
Các động cơ thuỷ lực trên cẩu được cung cấp dầu từ tổng van phân phối
Trên tổng van phân phối cũng có đường dầu hồi từ tổng van phân phối về thùngnchứa Trên tổng van phân phối bao gồm các van điều chỉnh được theo hai chiều sonvới vị trí trung gian Nghĩa là khi van ở vị trí trung gian thì đường chất lỏng công tác thông từ nguồn cung cấp đến động cơ thuỷ lực sẽ bị đóng lại, khi đó động cơ thuỷ lực không hoạt động và nó giữ nguyên vị trí đó Khi ta kéo van về một phía nào đó so với vị trí trung gian thì dòng chất lỏng công tác sẽ thông qua để đi đến động cơ thuỷ lực và động cơ thuỷ lực sẽ hoạt động theo một chiều nào đó làm cho các bộ phận công tác của cẩu hoạt động Còn khi ta kéo van về phía kia thì động cơ thuỷ lực do van này điều khiển sẽ hoạt động theo chiều ngược lại Trên sơ đồ thuỷ lực của cẩu còn có các van như: van an toàn, van cân bằng, van điều khiển
2.2.3 Lắp đặt cần cẩu lên ô tô Hyundai New Mighty 110XL F150
Sau khi đã gia cường phần sat xi , cần cẩu sẽ được lắp lên xe sau cabin, theo kích thước tối nhà sản xuất cẩu hướng dẫn
Hình 2 4 Khoảng hở giữa cẩu và cabin ô tô
Hình 2 5 Khoảng hở giữa cẩu lắp và mặt trước cabin theo tài liệu nhà sản xuất cẩu
Khoảng hở tối thiểu 1000 mm
Hình 2 6 Kích thước lắp thân cẩu theo tài liệu nhà sản xuất cẩu
Hình 2 7 Kích thước độ cao sat xi so với mặt đất theo tài liệu nhà sản xuất cẩu
2.2.4 Trình tự lắp đặt cần cẩu lên xe HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150
Cần cẩu được đặt trên đế cẩu ( đế cẩu ở đây là đà dọc của thùng tải ) Khi nhập về cần cẩu gồm 3 cụm chính : Cần trục, chân trống và thân, bệ cẩu Sau đó chúng sẽ được lắp từng cụm lên nhờ sự trợ giúp của 1 cần cầu khác
Trước tiên là dùng cần cẩu để nâng cụm thân và bệ cẩu lắp đặt lên ô tô Liên kết giữa cẩu và sat xi bằng 4 bu lông đôi , đường kính 30mm, chiều dài 800mm, sau khi đã liên kết chắc chắn giữa bên thân với bệ cẩu lên ô tô thì cụm cần trục mới được lắp lên trên thân cẩu, liên kết với nhau bằng chốt hãm Cụm chân cẩu sẽ được lắp lên sau đó, các đường ống dầu cũng được nối đúng vị trí trong quá trình lắp cẩu
Hình 2 8 Phương án lắp đặt cẩu lên khung xe cơ sơ
2.2.5 Tính toán sự phù hợp của bơm thủy lực
2.2.5.1 Thông số kỹ thuật bơm: đồng bộ theo cẩu
Bảng 2 9 Bảng thông số kỹ thuật bơm
▪ Loại bơm ▪ Bơm bánh răng
▪ Áp suất làm việc (Mpa) ▪ 20,6
▪ Tốc độ quay (vòng/phút) ▪ 1700
▪ Lưu lượng của bơm (lít/phút) ▪ 60
2.3.5.2 Kiểm tra khả năng dẫn động bơm của bộ trích công xuất (PTO):
Thông số bơm theo tài liệu: nb00 (vòng/phút)
62,8 ∗ = 138,87 N.m: Mô men cần thiết cho hệ thống truyền động bơm
Trong đó p= 20,6(Mpa) !0(kgf/cm 2 ): Áp suất làm việc
V` (lít/phút) 5,3 (cm 3 /vg): Lưu lượng bơm
𝑀 𝑃.𝑇.𝑂 = 220(N.m) ( Theo tài liệu xe cơ sở)
Vậy mô men đầu ra P.T.O của động cơ lớn hơn mô men cần thiết cho hệ thống truyền động bơm (MP.T.O > Mb)
Kết luận: Từ các kết quả so sánh trên cho thấy động cơ ô tô với hệ thống truyền động bơm là phù hợp.
Thiết kế thùng tải
Vật liệu chế tạo thùng tải : Thép CT38 hoặc inox SUS430
Khung xương sàn thùng được cấu tạo từ thép hoặc SUS430 quy cách đà dọc U120x50x5 hoặc I120x65x5, phần đầu đà dọc được tăng cứng ốp thêm thép CT3 hoặc SUS430 dày 8mm dài 2000mm liên kết bằng liên kết hàn, đà ngang cấu tạo từ thép CT3 hoặc SUS430 quy U100x45x4,5 Sàn thùng được phủ thép tấm CT3 hoặc SUS430 dày 3 mm
Hình 2 9 Bản vẽ tổng thể thùng tải
Hình 2 10 Tiết diện đà dọc U Hình 2 11 Tiết diện ốp gia cường gối cẩu phương án đà dọc U
Hình 2 12 Tiết diện ôp gia cường gối cẩu phương án đà I
Hình 2 13 Tiết diện đà dọc I
Hình 2 14 Tiết diện đà ngang sàn thùng
Toàn bộ thùng liên kết với sát xi ô tô 08 bu lông quang M16x1,5 và 4 pát chống xô chia đều 2 bên
Hình 2 15 Bản vẽ bát chống xô Hình 2 16 Bản vẽ bulong quang
04 Bulong bắt bát chống xô sát xi
08 Bulong bắt bát chống xô
Khung xương thành trước thùng tải được cấu tạo từ thép CT3 hoặc SUS430 quy cách U140x55x5,5 cao 1450mm ,U80x40x4 gồm 6 thanh cao 1060mm, 3 thanh ngang dài 2050mm, e bên được tăng cường thêm 2 thanh []40x20x1,2mm cao 510mm,… Vách trong thành trước phủ thép tấm phẳng hoặc SUS430 dày 2 mm cao ngang bửng hông
Hình 2 17 Tổng thể thành trước thùng tải
Thành bên thùng tải có 04 bửng hông đóng mở bằng bản lề Bửng thành bên thùng tải được cấu tạo từ thép CT3 hoặc SUS430 bọc trong bửng hông bằng tôn phẳng dày 2 mm quy cách khung bửng 40x40x1,2; 40x80x1,4 hoặc phương án bửng chấn dập dày 1,5mm
Hình 2 18 Bửng hông trước P/a bửng phẳng
Hình 2 19 Bửng hông trước P/a chấn dập
Hình 2 20 Bửng hông sau P/a bửng phẳng
Hình 2 21 Bửng hông sau P/a chấn dập
Thành sau thùng tải có 01 bửng đóng mở bằng bản lề Bửng sau thùng tải được cấu tạo từ thép CT3 hoặc SUS430 bọc trong bửng hông bằng tôn phẳng dày 2 mm quy cách khung bửng 40x40x1,2; 40x80x1,4 hoặc phương án bửng chấn dập dày 1,5mm
Hình 2 22 Bửng sau P/a chấn dập Hình 2 23 Bửng sai P/a bửng phẳng
Trình tự lắp đặt thùng tải
* Có 2 phương án thực hiện thiết kế thùng tải
- P/a 1: Lăp đặt thùng tải tách riêng với xe cơ sở, sau đó sử dụng các thiết bị chuyên dùng để cẩu thùng tải lên xe cơ sở
-P/a 2: Thi công trực tiếp trên xe cơ sở
Chọn phương án 2 để trình bày
Bước 1: lắp ghép đà dọc , đà ngang Đà dọc ( khung phụ) thùng tải sau khi được cắt theo đúng kích thước , đà dọc được đặt trực tiếp phía trên đệm cao su thùng trên khung xe cơ sở, đà dọc được cố định với khung ô tô cở sở bằng 8 bu lông M16 và 4 bát chống xô, khoảng cách 2 đà dọc phải bằng đúng kích thước khoảng cách khung ô tô cơ sở là 840mm Sau đó, đạt đà ngang lên trên đà dọc, khoảng cách giữa 2 đà ngang liên tiếp được thể hiện trong bản vẽ thiết kế số 7,8 Đà dọc và đà ngang được liên kết với nhau bằng thép V40x40mm bằng que hàn điện.Hai bên đà ngang lắp khung bao sàn thùng bằng thép CT38 chấn dập dày 5mm bằng que hàn điện
Bước 2: Lắp ghép thành trước thùng tải Đầu tiên lắp 2 thanh tiết diện U100x45x4,5mm bên hông thùng tải, sau đó lắp thanh có thiết diện U80x40x4mm nằm ngang phía trên và phía dưới thùng tải , tiếp theo lắp 6 thanh có tiết diện U 80x40x4mm đứng dọc theo đúng kích thước bản vẽ gia công Gia cường thêm 5 đoạn U80x40x4mm phía giữa các thanh dọc
Lắp đặt 4 trụ đứng ở hai bên của đà ngang , trụ đứng được chế tạo rời bên dưới nên chỉ cần lắp đặt lên và cố định bằng hàn điện
Kích thước thành trước thùng tải được thể hiện trong tờ bản vẽ số 10
Bước 4: Lắp đặt bửng hông
Sau khi lắp đặt trụ đứng, ta lắp đặt 4 bửng hông và 1 bửng sau được chế tạo rời theo phương án bửng chấn dập hoặc phương án bửng phẳng Sau bửng được liên kết với thùng bằng bản lề, Mỗi bửng thùng đươc cố định bằng 2 khóa đuôi tôm
Kích thước bửng hông thùng tải được thể hiện trong tờ bản vẽ số 9
Bước 5: Lắp đặt sàn thùng
Tôn Sàn thùng dày 3mm được đặt trực tiếp phía trên đà ngang bằng liên kết hàn điện Thành trước thùng tải cũng được lắp tôn thành trước dày 2mm
Bước 6: Vệ sinh thùng tải, sơn thùng
Vệ sinh các mối liên kết hàn theo đúng tiêu chuẩn, mối hàn phải đều và ngấu vệ sinh sàn thùng, đà dọc, đà ngang , sàn thùng được sơn qua 1 lớp sơn chống rỉ Bửng hông, Thùng tải được sơn màu theo đăng ký thiết kế
2.3.2 Thiết kế các chi tiết phụ
*Bát liên kết giữa thùng và chassis Để an toàn hơn , ta lắp thêm 4 bát chống xô như bản vẽ tờ số ( mỗi bên 2 bát), để triệt tiêu sự dịch chuyển dọc và dao động lắc ngang của thùng khi lên và xuống dốc
* Đối với rào chắn bên hông
Xe tải, xe chuyên dùng, xe kéo rơ moóc và xe ô tô đầu kéo có khối lượng toàn bộ thiết kế lớn nhất từ 8 tấn trở lên phải lắp rào chắn bảo vệ ở hai bên xe đáp ứng các yêu cầu sau:
Khoảng cách từ điểm đầu của rào chắn đến các bánh xe trước (hoặc các cơ cấu chuyên dùng như chân chống của xe tải có lắp cầu, cơ cấu điều khiển của xe bơm bê tông ) và khoảng cách giữa điểm cuối của rào chắn đến các bánh xe sau không được lớn hơn 400 mm;
Khoảng cách từ cạnh thấp nhất của rào chắn tới mặt đường không được lớn hơn 500 mm;
Cạnh phía trên của rào chắn không được thấp hơn 700 mm tính từ mặt đường Nếu khoảng hở giữa thân xe và mặt đường nhỏ hơn 700 mm thì không cần lắp rào chắn
Ta chọn kích thước cảng hông như sau
Khoảng cách từ điểm đầu của rào chắn đến bánh xe sau : 300mm
Khảng cách từ mặt đường đến cạnh phía trên của rào chắn : 720 mm
Khoảng cách từ mặt đường đến cạnh phía dưới của rào chắn :400 mm
Khoảng cách từ điểm đầu của rào chắn đến chân chống cẩu : 290 mm ( khoảng cách này ta không tự chọn, phụ thuộc vào vị trí đặt cẩu sao cho phù hợp với bảng phân bố khối lượng khi thiết kế)
Hình 2 24 Bản vẽ kích thước cản sau Đối với cản sau
Chiều dài cản sau không được làm vượt quá chiều rộng của xe
Kích thước và bố trí cản sau được thể hiện trong tờ bản vẽ đính kèm số 15
* Đối với vè chắn bùn
Hình 2 25 Bản vẽ kích thước vè chắn bùn
Kích thước vè chắn bùn được thể hiện trong tờ bản vẽ số 15 kèm theo
Xe phải được trang bị các tấm che bánh xe tại các bánh xe hoặc nhóm trục bánh xe Các tấm che bánh xe có thể được tạo thành từ các bộ phận lắp đặt trên xe như một phần thân xe, chắn bùn hoặc các bộ phận tương tự khác và phải đáp ứng các yêu cầu sau:
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC KẾT CẤU CHÍNH
Tính bền mối ghép giữa thùng hàng với khung ô tô
Thùng được lắp lên ô tô sát-xi thông qua 08 bu lông quang M16x1,5 và 4pát chống xô Để đơn giản trong quá trình tính toán ta chỉ tính toán kiểm nghiệm cho 08 bu lông quang M16x1,5
Chế độ tải trọng tính toán là trong chế độ phanh gấp và khi ôtô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất với vận tốc tối đa theo ổn định Qua các kết quả nghiên cứu và thực tế sử dụng người ta nhận thấy rằng lực li tâm sinh ra khi ôtô quay vòng thường nhỏ hơn nhiều so với khi phanh gấp với gia tốc phanh cực đại Jpmax Vì vậy khi tính toán các mối ghép liên kết bu lông chỉ cần chọn tính toán cho trường hợp nguy hiểm nhất là khi ôtô phanh gấp
Bảng 3 1 Bảng thông số tính toán bền mối ghép giữa thùng hàng với khung ô tô
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN Lực ép của 01 bu lông KG (tra bảng lực ép bu lông) (pe) 1200
Số bu lông liên kết thùng hàng với khung ôtô (n) 16
Hệ số ma sát (fms) 0,3
Khối lượng gây ra lực quán tính (thùng + hàng hóa) KG (Gth + Ghh) 6350
Gia tốc trọng trường m/s 2 (g) 9,81 Điều kiện đảm bảo không có sự xê dịch giữa thùng hàng và khung ôtô là:
Pj - Lực quán tính do trọng lượng cụm thùng hàng và tải trọng sinh ra khi phanh:
Pj = (Gth + Ghh ) jp/g (KG);
Pms - Lực ma sát giữa thùng và dầm dọc sinh ra do lực ép của các bulông và tổng của trọng tải và khối lượng bản thân thùng hàng:
Pms = (pe n +Gth +Ghh) fms (KG);
Bảng 3 2 Bảng kết quả tính toán bền mối ghép giữa thùng hàng với khung ô tô
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Lực quán tính gây ra khi phanh (Pj) 4531,09
Lực ma sát do lực ép của bulông sinh ra (Pms) 7665
Kết luận: Pms > Pj như vậy mối ghép đủ bền.
Tính bền liên kết cụm cần cẩu với khung xe
Cụm cẩu lắp lên khung ô tô được cố định bằng 08 bu long quang M30x2
Bảng 3 3 Bảng thông số tính toán bền liên kết cụm cần cẩu với khung xe
BẢNG THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Lực ép của 1 bu long M30 Pe KG 7400
Số bu lông liên kết cụm cần cẩu với khung ô tô n 08
Hệ số ma sát (fms) fms 0,3
Khối lượng cụm cần cẩu gây ra lực quán tính
Gia tốc phanh (m/s 2 ) Jp m/s 2 7 Điều kiện đảm bảo không có sự xê dịch giữa cụm cần cẩu và khung ô tô là:
Pj : Lực quán tính do khối lượng cụm chân chống sinh ra khi ô tô phanh:
Pms : Lực ma sát giữa cụm cần cẩu và dầm dọc sinh ra do lực ép của các bu lông và khối lượng cụm cần cẩu :
Pms = (pe.n+Gc)fms (KG)
Bảng 3 4 Bảng kết quả tính toán bền mối ghép giữa cụm cần cẩu với khung ô tô
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Lực quán tính sinh ra khi ô tô phanh Pj 817,85
Lực ma sát do lực ép của bu lông sinh ra Pms 18103,5
Kết luận: Pms > Pj như vậy mối ghép đủ bền
Kiểm tra sự phù hợp của chân chống cẩu
Lực lớn nhất tác dụng lên xy lanh là khi hạ xy lanh chân chống phía trước để thực hiện nâng hạ hàng
FC= 1145 kg: lực tác dụng do cụm bản thân cụm cần cẩu gây ra
FH: Lực tác dụng do hàng hóa và cụm thùng tải gây ra
FH=( 5150+1200)*210/3220A4 kg Với: 5150kg: Khối lượng hàng hóa chuyên chở
1200kg: Khối lượng thùng tải
3220 mm: Khoảng cách từ trọng tâm chân chống đến tâm trục sau
Vậy lực tác dụng lên mỗi xy lanh chân chống phía trước là FTD= FCT/26kg
Ta có: D= 60mm : đường kính làm việc của cụm xy lanh chân chống cẩu
P = 210kgf/cm 2 : Áp xuất làm việc hệ thống thủy lực cần cẩu i=1,5 Hệ số dự trữ của xy lanh
Kết luận : Chân chống trước của cần cẩu thỏa điều kiện làm việc
Tính bền mối lắp bơm thủy lực
Hình 3 2 Bản vẽ lắp bơm
Bơm thủy lực được lắp lên pát sát xi ô tô qua 2 bu lông M10x1,25 Chế độ tải trọng tính toán là trong chế độ phanh gấp và khi ô tô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất với vận tốc tối đa theo ổn định, qua các kết quả nghiên cứu và thực tế sử dụng người ta nhận thấy rằng lực li tâm sinh ra khi ô tô quay vòng thường nhỏ hơn rất nhiều so với khi phanh gấp với gia tốc phanh cực đại Vì vậy khi tính toán các mối ghép liên kết bulông chỉ cần chọn tính toán cho trường hợp nguy hiểm nhất là khi ô tô phanh gấp
Bảng 3 5 Bảng thông số tính toán bền mới lắp bơm thủy lực
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
Thông số Kí hiệu Giá trị
Lực ép của 1 bulông, KG, M10x1,25 pe 380
Hệ số ma sát fms 0,3
Khối lượng gây ra lực quán tính gồm: bơm và giá lắp bơm G, (Kg) G 30
Gia tốc phanh(m/s 2 ) jp 7 Điều kiện đảm bảo không có sự xê dịch giữa bơm nhiên liệu và khung ô tô là Pms>Pj
Trong đó: Pj - Lực quán tính do trọng lượng bơm và giá lắp bơm sinh ra khi phanh:
Pms – Lực ma sát do bu lông gây ra:
Kết luận: Pms> Pj , như vậy mối ghép đủ bền
Tính bền thùng tải
3.5.1 Tính bền các đà ngang thùng tải
Bảng 3 6 Bảng thông số tính toán bền đà ngang thùng tải
STT THÔNG SỐ KÝ HIỆU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ
1 Khối lượng hàng hóa chuyên chở Ghh Kg 5150
2 Khối lượng sàn thùng Gst Kg 750
3 Khối lượng thành thùng Gtt Kg 450
4 Chiều dài đà ngang LN mm 2150
5 Số lượng đà ngang n cái 16
Các giả thuyết tính toán:
Khối lượng toàn bộ khung xương vách và vỏ thùng chứa tác dụng lên đà ngang là tại điểm đầu đà ngang
Khối lượng hàng hóa vận chuyển các đà ngang là trải đều trên sàn thùng chứa
Khi đó các đà ngang sàn thùng chịu tác dụng của các tải trọng:
Tải trọng phân bố đều: 𝑝 = 𝐺 ℎℎ +𝐺 𝑠𝑡
Tải trọng tập trung tại các đầu mút: 𝑃 đ = 𝐺 𝑡𝑡
Các đà ngang được sử dụng từ thép CT3 hoặc SUS430 tiết diện U100x45x4,5 có các thông số đặc trưng hình học:
- Diện tích tiết diện A, cm 2 : 10,80
- Mômen quán tính Jx, cm 4 : 171,51
- Mômen chống uốn Wx, cm 3 : 34,30
Do ứng suất uốn cho phép của vật liệu SUS 430 nhỏ hơn của thép CT3 nên trong tính toán ta lấy ứng suất của SUS 430 để tính [SUS], 102,5 (Mpa)
39 Để thuận tiện và nhanh chóng trong quá trình tính toán, ta sử dụng phần mềm tính toán sức bền bằng phương pháp phần tử hữu hạn RDM (do giáo sư YVES DEBARD thuộc trường Đại Học Kỹ Thuật Le Mans viết)
Sơ đồ tính toán: (Đơn vị mm)
Hình 3 3 Sơ đồ tính toán đà ngang thùng tải
Hình 3 4 Biểu đồ Momen uốn đà ngang thùng tải
Hình 3 5 Biểu đồ ứng suất đà ngang thùng tải
Mômen uốn lớn nhất: Mmax = 5266(N.m) Ứng suất lớn nhất 𝜎Umax = 15,35(MPa) < [𝜎SUS]2,5(Mpa)
Kết luận: Từ các kết quả tính toán cho thấy các đà ngang của thùng bảo đảm sức bền khi làm việc
3.5.2 Tính bền khung xương thành bên thùng tải
Khi tính bền thành thùng tải, ta xét trong trường hợp hàng hóa được xếp đều trong lòng thùng, với chiều cao lọt lòng là 510mm ( theo điều 18 của thông tư 46/2015/TT-BGTVT)
Thành bên chịu tác dụng lớn nhất khi ô tô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất Lực tác dụng lên thành bên là lực phân bố đều lên các cột phía dưới (tính từ sàn thùng lên đến thành bửng)
Bảng 3 7 Bảng thông số tính toán bền khung xương thành bên thùng tải
CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Khối lượng hàng hóa chuyên chở Ghh kg 5150
Bán kính quay vòng nhỏ nhất Rmin m 7,95
Vận tốc khi quay vòng Vqv m/s 6,28
Hệ số ma sát giữa hàng hóa và sàn thùng fms 0,45
Tiết diện mặt cắt nguy hiểm cột thành bên SUS 430 mm []50x50x4,5
Khi xe quay vòng ở tốc độ cho phép ứng với bán kính quay vòng nhỏ nhất, làm toàn bộ hàng hóa trượt ngang tác dụng lên khung xương thành bên thùng tải dưới tác dụng của lực quán tính ly tâm, được xác định như sau:
Thay vào ta tính được: PLT = 2607 (kG)
Lực cản do ma sát trượt:
Fms = Ghh.f = 2362,5(kG) Lực tác dụng lên xương thành bên
Pvh= PLT – Fms = 244,5 (kG) Lực phân bố lên xương thành bên:
Tổng chiều dài xương thành bên thùng tải: Ltb= K1.Hll+K2.Lll
K1 : Số xương đứng thành bên: 11 cây
Hll : Chiều cao lọt lòng thùng hàng: 510mm
K2 : Số xương ngang thành bên: 4
Lll : Chiều dài lọt lòng thùng hàng: 5600mm
Vậy 1 tb 0, 087( / ) tb p P kg cm
Vách bên thùng tải được cấu tạo từ các xương thép CT3 hoặc SUS 430 có tiết diện hình vuông 50x50x1,5 (BxHx):
Vì ứng suất uốn của SUS 430 thấp hơn thép CT3 nên ta lấy ứng suất uốn tính toán cho phép của vật liệu là SUS 430, với [SUS]= 102,5 (Mpa) Để thuận tiện và nhanh chóng trong quá trình tính toán, ta sử dụng phần mềm tính toán sức bền bằng phương pháp phần tử hữu hạn RDM
Hình 3 6 Sơ đồ tính toán bền khung xương vách hông thùng tải
Hình 3 7 Biểu đồ Mô men uốn lớn nhất khung xương thành bên thùng tải
Mômen uốn lớn nhất: Mmax = 26,79 (N.m)
Hình 3 8 Biểu đồ ứng suất khung xương thành bên thùng tải Ứng suất xương thành bên:
Vậy, khung xương thành bên đủ bền khi làm việc
3.5.3 Tính bền khung xương thành trước thùng tải
Khi xe phanh đột ngột ở vận tốc lớn làm toàn bộ hàng hóa trượt về phía trước, tác dụng lên vách trước thùng tải dưới tác dụng của lực quán tính khi phanh, được xác định như sau: max max hh ph ph
Trong đó: Ghh = 5150 (kg) : Khối lượng hàng hóa chuyên chở
phmax = 7(m/s) : Gia tốc phanh cực đại
Thay vào ta tính được: Pphmax = 3678(kG)
* Lực tác dụng lên xương thành trước hàng hóa:
* Lực phân bố lên xương thành trước do hàng hóa:
Tổng chiều dài xương thành trước thùng tải: Ltt= K1.Hll+K2.Wll
K1 : Số xương đứng thành trước: 8 cây
Hll : Chiều cao lọt lòng thùng hàng: 510mm
K2 : Số xương ngang thành trước: 3
Wll : Chiều rộng lọt lòng thùng hàng: 2050mm
Vậy 3 tt 0, 23( / ) tt p P kg cm
Xương vách trước thùng tải được cấu tạo từ các xương thép CT3 hoặc SUS 430 có tiết diện hình vuông U80x40x4 (BxHx):
Vì ứng suất uốn của SUS 430 thấp hơn thép CT3 nên ta lấy ứng suất uốn tính toán cho phép của vật liệu là SUS 430, với [𝜎SUS]= 102,5 (Mpa) Để thuận tiện và nhanh chóng trong quá trình tính toán, ta sử dụng phần mềm tính toán sức bền bằng phương pháp phần tử hữu hạn RDM
Hình 3 9 Sơ đồ tính toán bền khung xương vách trước thùng tải
Hình 3 10 Biểu đồ Mô men uốn lớn nhất khung xương vách trước thùng tải
Mômen uốn lớn nhất: Mmax = 160,4(N.m)
Hình 3 11 Biểu đồ ứng suất khung xương vách trước thùng tải Ứng suất xương thành trước:
Vậy, khung xương thành trước đủ bền khi làm việc
Tính sức bền đà dọc khung ô tô và khung phụ sau khi lắp cần cẩu
Sát xi (bao gồm tấm ốp gia cố) và khung phụ liên kết cứng với nhau thông qua mối ghép bu lông Để xác định kích thước tiết diện, chiều dài của tấm ốp gia cố sát xi- khung phụ ta kiểm tra ứng suất theo trình tự tại các vị trí 1, 2, 3.
Hình 3 12 Sơ đồ tính toán sức bền đà dọc ô tô khi lắp cẩu Kiểm tra tại vị trí 1 (Vị trí lắp đặt bệ cẩu)
H ì n h Hình 3 13 Kích thước khung ô tô tại vị trí 1
47 Điều kiện khung sát xi ô tô đảm bảo điều kiện bền:
Trong đó: Ứng suất cho phép vật liệu sát xi : @(kgf/mm 2 ) Vậy giá trị ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo sát xi:
3 = 13,33𝑘𝑔𝑓/𝑚𝑚 2 (𝐾𝑠 = 3 ℎệ 𝑠ố 𝑎𝑛 𝑡𝑜à𝑛) Ứng suất chảy của vật liệu khung phụ đà dọc là thép CT3: = 24(kgf/mm 2 )
Vậy giá trị ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo khung phụ:
2 = 3939𝑘𝑔𝑓: Mômen lớn nhất tại vị trí trục đứng của cần cẩu
H Y (1.3); Mômen chống uốn tổng của mặt cắt sát xi (bao gồm tấm ốp gia cố) và khung phụ tính từ vị trí xa nhất trên sát-xi đến đường trung hòa chung
H Y (1.4); Mômen chống uốn tổng của mặt cắt sát xi (bao gồm tấm ốp gia cố) và khung phụ tính từ vị trí xa nhất trên khung phụ đến đường trung hòa chung
𝐴 𝑐 +𝐴 𝑇 =0,0409m: Trọng tâm của tiết diện tổng (bao gồm sát xi và khung phụ)
At = 0,0044 m 2 :Diện tích tiết diện sát xi (bao gồm tấm ốp gia cố)
Ac = 0,0027m 2 :Diện tích tiết diện khung phụ
Thay At và Ac vào (1.5) ta có Jtot= 1,5.10 -4 m 4 :Mô men quán tính
Vậy tại vị trí 1 khung sát xi tô tô đảm bảo bền khi làm việc
Kiểm tra tại vị trí 2 (Vị trí kết thúc phần gia cường của khung phụ đà dọc)
Hình 3 14 Kích thước khung ô tô tại vị trí 2
Giá trị momen Mc1 tại vị trí 2:
3100 3939 = 2160,09(𝑘𝑔𝑓 𝑚) (2.1) Điều kiện kiểm tra: adm t , c 1 t
Thay giá trị Wt vào (2.2) và Wc vào (2.3) ta có:
𝑚𝑚 2 ) -Vậy tại vị trí 2 khung sát xi tô tô đảm bảo bền khi làm việc
Kiểm tra tại vị trí 3 (Vị trí kết thúc của tấm ốp gia cố sát-xi)
Hình 3 15 Kích thước khung ô tô tại vị trí 3
Giá trị momen Mc2 tại vị trí 3:
Thay giá trị Wt vào (3.2) và Wc vào (3.3) ta có:
𝑚𝑚 2 ) Vậy tại vị trí 3 khung sát xi tô tô đảm bảo bền khi làm việc
Kết luận: Sau khi tính toán kiểm tra các vị trí 1, 2, 3 Khung sát xi ô tô đảm bảo bền khi làm việc
TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC
Tính toán xác định tọa độ trọng tâm ô tô
Theo bảng thông số kỹ thuật ô tô, các chi tiết lắp ghép và các trang thiết bị chuyên dùng lắp trên ô tô, ta có thể xác định các thành phần khối lượng và sự phân bố tải trọng lên các trục khi ô tô không tải và đầy tải
Toạ độ trọng tâm là thông số kết cấu quan trọng của ô tô Vì vậy phải xác định tọa độ trọng tâm của ô tô ở mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang khi không tải và khi đầy tải Để đơn giản trong tính toán , ta có thể xem ô tô đối xứng dọc theo phương ngang và trọng tâm ô tô nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của ô tô : o Bài toán phẳng, khảo sát mặt dọc của xe o Ô tô đứng yên trên đường bằng
Bảng 4 1 Giá trị khối lượng và chiều cao trọng tâm ô tô
T Thành phần khối lượng Khối lượng (kg) Chiều cao trọng tâm (m)
4 Hàng hóa chuyên chở, Ghh 5150 1,25
5 Số người cho phép chở, GN 195 1,25
6 Khối lượng bản thân, G0 5255 hGo
7 Khối lượng toàn bộ, G 10600 hG
Bảng 4 2 Bảng thông số tính toán ổn định
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH
Tên gọi Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều dài cơ sở L mm 4470
Vết bánh xe trước Wtf mm 1680
Vết bánh xe sau phía ngoài Wt mm 1760
Khối lượng bản thân Go kg 5255
Khối lượng toàn bộ G kg 10600
Bán kính quay vòng nhỏ nhất Rqmin m 7,95
4.1.1 Xác định tọa độ trọng tâm ôtô:
Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu trước a Z L 2
Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu sau b = L - a (m)
Z2: Khối lượng phân bố lên trục sau ôtô
Căn cứ vào trị số khối lượng các thành phần và chiều cao trọng tâm của chúng ta có thể xác định chiều cao trọng tâm của ôtô thiết kế như sau: i gi g h G h
Trong đó hg: Chiều cao trọng tâm của ô tô
Gi: Khối lượng các thành phần hgi: Chiều cao tâm các thành phần khối lượng
Go: Khối lượng toàn bộ ôtô
4.1.3 Kiểm tra tính ổn định của ô tô
Trên cơ sở bố trí chung và tọa độ của trọng tâm của ôtô, có thể xác định được các giới hạn ổn định của ôtô như sau:
4.1.3.1 Tính ổn định dọc của ô tô
Tính ổn định dọc của ô tô là khả năng đảm bảo cho ô tô không bị lật hoặc không bị trượt khi đứng yên trên dốc
Góc giới hạn lật khi lên dốc:
Hình 4 1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu lên dốc Điều kiện tính toán :
- Bài toán phẳng , khảo sát mặt phẳng dọc xe
- Xe chuyển động ổn định nên Pj =0
- Lực cản không khí Pw và cản lăn Pf có thể bỏ qua
Hình 4 2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đàu xuống dốc
Góc giới hạn lật khi xuống dốc:
Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang:
Hình 4 3 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô mặt đường nghiêng ngang Điều kiện tính toán:
- Bài toán phẳng khảo sát trong mặt phẳng nằm ngang
- Xe chuyển động thẳng và ổn định
-Trọng tâm xe đối xứng trong mặt phẳng nằm ngang
-Coi vết bánh xe trước và bánh xe sau bằng nhau ar 2 g ctg B
= h (Độ); Ổn định khi quay vòng:
Khi xe quay vòng ngoặt với vận tốc lớn có thể xảy ra hiện tượng trượt hoặc lật ngang
Vận tốc chuyển động giới hạn của ôtô khi quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất theo trọng tâm xe Rmin =7,95m:
Bảng 4 3 Kết quả tính toán tính ổn định của ô tô
* Nhận xét :Các giá trị giới hạn về ổn định của ô tô phù hợp với QCVN
09:2015/BGTVT và điều kiện đường xá thực tế, bảo đảm ô tô hoạt động ổn định trong các điều kiện chuyển động
Hình 4 4 Sơ đồ xác định bán kính quay vòng của ô tô
Tính toán ổn định khi ô tô cẩu hàng theo phương ngang Để đảm bảo an toàn tuyệt đối chỉ được vận hành cần cẩu khi xe đậu trên mặt phẳng ngang, chân chống ở vị trí ngoài cùng và phải được kê hoặc đệm chắc chắn ở những địa điểm có nền đất yếu Nếu sử dụng cẩu hàng trên mặt đường nghiêng thì sử dụng chân chống thủy lực để điều chỉnh cho xe nằm trên mặt phẳng ngang mới được vận hành cần cẩu Vì vậy không cần tính toán ổn định cẩu trên mặt đường ngang nghiêng
Khi cẩu hàng theo phương dọc của xe thì L0dọc > L0ngang nên xe đạt giá trị ổn định cao hơn Nên không cần tính toán khi cẩu hàng theo phương dọc xe
Hình 4 5 Sơ đồ tính toán ổn định khi ô tô cẩu hàng Để ô tô không lật ngang khi cẩu hàng thì hệ số
(theo tài liệu cung cấp của nhà sản xuất cẩu UNIC)
Trong đó: M S = ( P L F F ) ( ) ( + P L R R + G L 1 C ) ( + G L 2 ( C − H 2 ))(Moment ổn định)
- PF= 1835 Kg: Khối lượng phân bố lên trục 1
- PR= 2275 Kg: Khối lượng phân bố lên trục 2
- LF= 2090 mm Khoảng cách từ trọng tâm trục 1 đến chân chống cẩu
- LR= 845 mm Khoảng cách từ trọng tâm trục 2 đến chân chống cẩu
- G1= 745 Kg Khối lượng của phần dưới cần cẩu
- G2= 400 Kg Khối lượng của phần cần cẩu
- LC= 1900 mm:Khoảng cách từ trọng tâm phần dưới cẩu đến chân chống cẩu
- H 2 = 970 mm :Khoảng cách từ trọng tâm G1 đến G2
-PL : Sức nâng của cẩu
- a: Khoảng cách từ trọng tâm hàng hóa tới chân cần cẩu
Thay các giá trị từ bảng sức nâng tầm với của cần cẩu (theo tài liệu của nhà SX cần cẩu) vào công thức trên để tính toán ta lập bảng kết quả tính toán như sau:
Bảng 4 4 Bảng kết quả tính toán ứng với khẩu độ cần 3,41m
Khẩu độ cần 3,41m Tầm với R(m) 2 2.6 2.7 3 3.22
Bảng 4 5 Bảng kết quả tính toán ứng với khẩu độ cần 5,56m
Khẩu độ cần 5,56m Tầm với R(m) 2 2.6 2.7 3 3.2 3.5 4 4.5 5 5.46
Bảng 4 6 Bảng kết quả tính toán ứng với khẩu độ cần 7,825m
Khẩu độ cần 7,825m Tầm với
Bảng 4 7 Kết quả tính toán ứng với khẩu độ cần 10,0m
Khẩu độ cần 10,00m Tầm với
* Kết luận: Các giá trị hệ số đều
M thỏa điều kiện ô tô không lật khi cẩu hàng Vậy ô tô ổn định khi cẩu hàng
- Đậu đỗ xe ở mặt đường phẳng rắn, mở rộng chân chống hết hành trình trước khi nâng hàng
- Không cẩu hàng phía trước cabin và trên mặt đường nghiêng
- Tải trọng định mức nâng được thể hiện trong biểu đồ sức nâng tầm với, tải trọng định mức giảm theo vị trí lắp cần cẩu, tình trạng tải của xe, điều kiện mặt đất và tốc độ vận hành
- Cần cẩu phải được kiểm tra lần đầu và thử thiết bị nâng theo quy định trước khi đưa vào sử dụng
- Khi vận hành, khối lượng nâng phải giảm trừ khối lượng cụm tời móc (50kg) và các thiết bị lắp thêm trên cẩu tiêu chuẩn
Tính toán động lực học kéo của ô tô
Bảng 4 8 Bảng thông số tính toán động lực học kéo ô tô
`THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HOC KÉO ÔTÔ
Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Khối lượng toàn bộ ôtô G kg 10600
- Phân bố lên cầu chủ động G z2 kg 7500
Khối lượng bản thân G o kg 5255
Bán kính bánh xe (đã tính biến dạng lốp) r bx m 0,392
Hệ số biến dạng lốp 0,95
Hệ số cản không khí k 0,06
Hệ số sử dụng khối lượng bám m φ 1,2
Hệ số bám φ 0,7 Động cơ
Công suất lớn nhất N (kW) 110
Tốc độ quay cực đại n v (v/ph) 2500
Mô men xoắn cực đại M e (N.m) 579
Tỷ số truyền hộp số
Tỷ số truyền Cầu chủ động i c 3,727
4.2.1 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Sử dụng công thức thực nghiệm của S.R.Laydecman
Nemax (ml): Công suất hữu ích cực đại của động cơ
Ne: Công suất hữu ích động cơ ứng với tốc độ quay bất kỳ của trục khuỷu trên đồ thị đặc tính ngoài nN (vòng /phút): Tốc độ quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất cực đại ne (vòng /phút): Tốc độ quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất Ne a,b,c - Các hệ số thực nghiệm của động cơ được xác định bằng phương pháp giải tích như sau:
Memax - Mô men xoắn cực đại động cơ
MN - Mô men xoắn tại tốc độ quay cực đại động cơ nN - Tốc độ quay cực đại động cơ nM - Tốc độ quay trục khuỷu tại vị trí đạt mô men xoắn cực đại
Ne (KW) – công suất cực đại động cơ
Mô men xoắn trên trục khuỷu động cơ
4.2.1.1 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Sau khi có các giá trị Ne, Me tương ứng với các giá trị ne ta có thể vẽ đồ thị Ne = f(ne) và đồ thị Me = f'(ne)
Bảng 4 9 Bảng đặc tính ngoài động cơ n(v/p) 600 750 1100 1350 1500 1710 2000 2300 2500
4.2.2 Đặc tính nhân tố động lực học D
Nhân tố động lực học của ôtô được xác định theo công thức:
𝐺 𝑜 Trong đó : - PKi lực kéo ở tay số thứ i của ôtô:
𝑅 𝑏𝑥 ihi - Tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số; io - Tỷ số truyền của truyền lực chính: i0 = 5,857;
Me - Mô men xoắn của động cơ : lấy theo đường đặc tính tốc độ ngoài;
Ne(ml) Me(kG.m) n(vòng/phút) Đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Hình 4 6 Đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Go - Khối lượng toàn bộ, Go = 10600 (KG); η - Hiệu suất truyền lực, η = 0,89;
PWi - Lực cản không khí ở tay số thứ i:
K - Hệ số cản không khí, K = 0,06 (KGs 2 /m 4 );
F - Diện tích cản chính diện của ôtô;
Vi - tốc độ tay số thứ i của ôtô:
Hệ số tính đến ảnh hưởng của khối lượng quán tính quay : δ= 1,05 + 0,05 i 2 hi Độ dốc lớn nhất mà ôtô có thể khắc phục được xác định theo công thức : imax = Dmax - f f: Hệ số cản lăn của mặt đường
Sau khi tính toán nhận được các giá trị vận tốc V và nhân tố động lực học D và gia tốc tịnh tiến của ôtô theo đường đặc tính tốc độ ngoài động cơ Ta lập bảng kết quả tính toán và vẽ đồ thị nhân tố động lực học D = f(V) và J = f(V)
Kết quả tính toán như sau:
Bảng 4 10 Bảng giá trị vận tốc ở các tay số km/ h BẢNG GIÁ TRỊ VẬN TỐC Ở CÁC TAY SỐ (Km/h)
Bảng 4 11 Bảng giá trị lực kéo ở các tay số
(Kg) BẢNG LỰC KÉO Ở CÁC TAY SỐ
Bảng 4 12 Bảng giá trị lực cản ở các tay số
(Kg) BẢNG LỰC CẢN Ở CÁC TAY SỐ
Bảng 4 13 Bảng giá trị gia tốc
(m/s2) BẢNG GIÁ TRỊ GIA TỐC
Bảng 4 14 Bảng giá trị nhân tốc động lực học
GIÁ TRỊ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC
Hình 4 7 Đồ thị nhân tố động lực học ổ các tay só chính
4.2.3 Xác định thời gian tăng tốc của ôtô
Thời gian để ôtô tăng tốc từ V1 đến V2 xác định theo công thức
Trong đó: J(m/s 2 ) - Gia tốc di chuyển của ôtô
Sử dụng phương pháp đồ thị để giải tích phân này Từ đồ thị gia tốc của ôtô, chia đường cong gia tốc ra thành nhiều đoạn nhỏ Giả thiết rằng trong mỗi khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong đó thì ôtô tăng tốc với một gia tốc không đổi
Thời gian tăng tốc của ôtô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến Vi2 được xác định như sau:
0 20 40 60 80 100 120 140 160 Đồ thị nhân tố Động lực học D-V
(Ji1+Ji2) - Gia tốc ứng với điểm đầu và điểm cuối khoảng tốc độ chọn Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ cực tiểu Vmin đến tốc độ V
4.2.4 Xác định quãng đường tăng tốc của ôtô
Quảng đường để ôtô tăng tốc từ vận tốc V1 đến vận tốc V2 xác định theo công thức:
Sử dụng phương pháp đồ thị dựa trên đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân này Chia đường cong thời gian tăng tốc ra nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ô tô chuyển động dều với tốc độ trung bình
Vitb = 0,5(Vi2 + Vi1) Quãng đường tăng tốc của ôtô trong khoảng tốc độ từ Vi1- Vi2
(m) Quãng đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ cực tiểu Vmin đến tốc độ V
Kết quả tính toán như sau:
Bảng 4 15 Bảng kết quả tính toán quãng đường tăng tốc ô tô
Hình 4 8 Đồ thị quãng đường tăng tốc của ô tô
Thời gian tăng tốc tính từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đường 200 m: t ≤ 20 + 0,4*G = 24,24 (s) Trong đó : G = 10,6(tấn): Khối lượng toàn bộ ô tô
* Kết luận: Thời gian tăng tốc là 22,5s tính từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đường
200 m Đảm bảo thỏa mãn yêu cầu của QCVN 09: 2015/BGTVT
4.2.5 Tính kiểm tra khả năng vượt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường
Theo lý thuyết ô tô thì : max 1
Memax : Mô men quay cực đại của động cơ; Memax (KG.m)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 Đồ thị quãng đường tăng tốc
66 ih1 : Tỉ số truyền số 1 hộp số; io : Tỉ số truyền lực chính; t : Hiệu suất truyền lực; t = 0,89
Rd : Bán kính động lực học bánh xe; (m) m : Hệ số sử dụng khối lượng bám khi kéo; m = 1,2
Z : Tải trọng tác dụng lên cầu chủ động; Z (kg)
G: Khối lượng toàn bộ ô tô; (KG) - Hệ số cản tổng cộng của đường (lấy theo ôtô nguyên thủy) ;
Như vậy khả năng leo dốc cực đại của ôtô trên các loại đường tính theo khả năng bám của bánh xe chủ động được tính toán như sau : ax
Bảng 4 16 Bảng hệ số bám và hệ số cản lăn
Loại đường và tình trạng mặt đường Hệ số bám Hệ số cản lăn f Đường nhựa hoặc đường bê tông
Bảng 4 17 Bảng kết quả tính toán cơ bản
Thông số Giá trị Giới hạn áp dụng
Nhân tố động lực học lớn nhất Dmax 0,273
Vận tốc Vmax tính toán (km/h) 140,65
>` Vận tốc Vmax thực tế theo hệ số cản của mặt đường (km/h) 91,23
Khả năng vượt dốc lớn nhất imax 25,3
Khả năng vượt dốc lớn nhất cho phép theo điều kiện bám 57,4
Thời gian tăng tốc (Đầy tải) hết quãng đường
Như vậy các thông số tính toán động lực học kéo của ô tô đảm bảo theo quy định của Quy chuẩn QCVN 09:2015/BGTVT
Các phần không tính toán
Ô tô sát xi tải HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150 sau khi lắp thùng để hình thành ô tô tải (có cần cẩu) thì các hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống treo trước sau, khối lượng toàn bộ của ô tô… và các tổng thành khác không thay đổi so với ô tô sát xi ban đầu nên ta không cần tính toán các hệ thống trên mà vẫn đảm bảo sự hoạt động của ô tô
Từ các hệ thống tổng thành ô tô sát xi tải HYUNDAI NEW MIGHTY 110XL F150 được sau khi đóng mới thành ô tô tải (có cần cẩu) có các thông số kỹ thuật và tính năng động lực phù hợp theo QCVN 09: 2015/BGTVT, các thông số này cho phép ô tô có thể vận hành trên các tuyến đường giao thông của Việt Nam
-Hệ thống truyền lực: do toàn bộ cụm động cơ, ly hợp, hộp số, các đăng, cụm cầu sau…, đều giữ nguyên trong khi khối lƣợng toàn tải của ô tô nhỏ hơn khối lƣợng cho phép của ô tô chassis cơ sở nên hệ thống truyền lực đủ bền, các tính năng làm việc của hệ thống đảm bảo
Hệ thống di chuyển: khối lượng toàn bộ và khối lượng phân bố lên các cầu đều nhỏ hơn khối lượng cho phép của chassis cơ sở do nhà sản xuất quy định, nên hệ thống chuyển động của ô tô thiết kế đủ bền
Hệ thống lái: khối lượng phân bố lên cầu trước nhỏ hơn khối lƣợng cho phép, không thay đổi chiều dài cơ sở và giữ nguyên kết cấu hệ thống lái nên động học lái không thay đổi tính năng và hệ thống lái đủ bền
Hệ thống phanh: do khối lượng quán tính không thay đổi, phân bố khối lượng lên các cầu tương đương ô tô chassis cơ sở nên momen hãm của hệ thống phanh cũng nhưƣ quãng đường phanh, thời gian phanh vẫn giữ nguyên và hệ thống phanh đủ bền
Hệ thống treo: khối lƣợng phân bố lên các cầu nhỏ hơn khối lƣợng cho phép nên hệ thống treo đủ bền Các thông số dao động vẫn giữ nguyên, độ êm dịu của hệ thống treo đảm bảo
Về kết cấu thùng xe tải: kết cấu khung vỏ có hình dáng gọn, đẹp phù hợp với điều kiện vật tư và công nghệ sản xuất phù hợp với các cơ sở sản xuất chuyên dùng tại Việt Nam., đảm bảo bền Phù hợp với TCN và TCVN về thiết kế ô tô chuyên dùng
Về tính ổn định, động học, động lực học và phân bố khối l2ợng: qua kết quả tính toán ở trên, ta thấy độ ổn định, động học, động lực học và phân bố khối lượng của ô tô thiết kế phù hợp với TCN và TCVN về thiết kế ô tô tải cẩu, đảm bảo ô tô hoạt động tốt trong điều kiện đường sá Việt Nam
