Thiết kế xe đông lạnh trên cơ sở xe tải Hyundai Hd240

Đối với một sinh viên cuối khóa, việc chuẩn bị những hành trang và một tỉnh thần sẵn sàng đến với một chương mới trong cuộc sống là một trong những nhiệm vụ bắt buộc. Và trước khi đến với một chương mới đầy những thử thách ấy, mỗi người đều phải trải qua một cánh cửa, đây có thể gọi là một bài tập cuối cùng trong cuộc đời của một người học sinh sinh viên, đó chính là thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đối với em, luận văn tốt nghiệp không hẳn là một bài kiểm tra cuối cùng mà nó chỉ mang tính chất của việc tự bản thân nhìn nhận lại khả năng của bản thân. Và để hoàn thành bài luận văn, sức lực của mỗi mình em là không đủ, mà còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy.

TỔNG QUAN

Mục đích, ý nghĩa đề tài

Hiện nay, đất nước đang giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, các ngành công nông, thương nghiệp đang phát triển nhanh kéo theo đó nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày càng tăng Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động phù hợp với điều kiện hạ tầng cơ sở nước ta đã tạo cho ô tô trở thành phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hóa và hành khách

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo ô tô nói chung đã đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc Ô tô ngày càng được cải thiện tính năng, tải trọng vận chuyển, tốc độ, tính kinh tế, khả năng vận hành phù hợp từng nhu cầu sử dụng Các loại ô tô chuyên dụng với nhưng công năng khác nhau, phù hợp với những mục đích sử dụng khác nhau cũng được ra đời và phát triển

Hiện nay, ở nước ta ngành công nghiệp chế tạo ô tô chưa phát triển, chủ yếu là gia công, lắp ráp cho các hãng ngoài nước Lĩnh vực chế tạo xe chuyên dụng cũng còn khá mới mẽ và còn nhiều hạn chế, mặc dầu nhu cầu sử dụng ô tô chuyên dụng là rất lớn và được sử dụng phổ biến trong nhiều nghành sản xuất, vận tải Bên cạnh đó lĩnh vực chế tạo ô tô chuyên dụng trên cơ sơ xe chassis nhập khẩu được xem là khá phù hợp với điều kiện của nước ta Đây là điệu kiện để phát triển lĩnh vực chế tạo ô tô chuyên dụng trong nước Đối với xe đông lạnh cũng không phải là trường hợp ngoại lệ Nền kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, kéo theo ngành dịch vụ vận chuyển cũng đòi hỏi một nhu cầu vận chuyển rất cao Đặc biệt trong ngành chế biến thực phẩm, thủy hải sản, nông sản nhu cầu vận chuyển hàng hóa phải đảm bảo các điều kiện bảo quản đông lạnh cũng không phải là ngoại lệ Chính vì điều này, nhu cầu sử dụng xe đông lạnh là rất cần thiết Nhưng lĩnh vực chế tạo xe đông lạnh trong nước vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu cả về chất lượng cũng như số lượng, ô tô đông lạnh vẫn chủ yếu phải nhập khẩu từ nước ngoài nên giá thành cao Với những điều kiện thực tiển trên, em thực hiện đề tài thiết kế xe đông lạnh trên cơ sở xe tải HYUNDAI HD240 (Loại Ultra Long Wheelbase) nhằm mục đích

3 thiết kế xe động lạnh đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật, phù hợp với điều kiện sử dụng trong nước, hạ giá thành so với xe nhập khẩu, phát huy hết nguồn lực trong nước

Với đề tài này em mong muốn đây sẽ là cơ sở cho việc chế tạo xe đông lạnh phục vụ nhu cầu thị trường, hạn chế phải nhập khẩu, góp phần phát triển phát triển lĩnh vực chế tạo ô tô chuyên dụng nói riêng và ngành công nghiệp ô tô nói chung Bên cạnh đó chúng tôi cũng hi vọng đây sẽ là tiền đề để thiết kế, chế tạo các dòng xe chuyên dụng khác trong nước.

Tổng quan về ô tô đông lạnh

1.2.1.1 Công dụng Ô tô đông lạnh được dùng trong các ngành công nghiệp thực phẩm để bảo quản các loại hàng hóa đòi hỏi sự tươi sống như: thịt, cá, rau quả, trái cây đảm bảo không hư hại, giữ nguyên giá trị hàng hóa khi vận chuyển Ô tô đông lạnh còn dùng vận chuyển các loại hàng hóa đòi hỏi nhiệt độ bảo quản thấp như: kem, sữa, thủy sản …và các vật tư y tế

• Thỏa mãn các tiêu chuẩn về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường (xem 22TCN

224 – 2001, 22 TCN 307 – 03) của phương tiện giao thông cơ giới đường bộ do Bộ Giao thông Vận tải ban hành

• Thùng có kích thước, hình dáng phù hợp để chứa được lượng hàng hóa lớn nhất, có rảnh thoát và lỗ thoát nước

• Vật liệu làm thùng có khả năng chống rỉ sét, độ bền cao, giá thành hợp lý

• Sử dụng sơn màu trắng hay các màu sáng cho thùng thay vì các màu tối

Quy định chung về kích thước cho phép lớn nhất:

- Chiều rộng thùng xe không quá 2,5 [m]

- Chiều cao thùng xe không quá 4,0 [m]

- Chiều dài toàn xe không quá 12,2 [m]

4 Đối với xe cơ giới cỡ nhỏ, để kích thước hình dáng bảo đảm tính hài hòa, Bộ giao thông Vận tải quy định như sau:

• Chiều dài toàn bộ xe L  1,95 L0 (chiều dài cơ sở)

• Chiều cao tối đa xe Hmax  1,75 Wt

Wt là khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau với mặt đường trường hợp trục sau lắp bánh đơn, hay là khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau phía ngoài trường hợp trục lắp bánh đôi (hình 1 – 1)

Hình 1 – 1 Phương pháp xác định giá trị Wt

• Xe đông lạnh phải đảm bảo yêu cầu bảo quản thích hợp đối với các loại hàng hóa trong suốt quá trình vận chuyển

• Thùng lạnh đảm bảo yêu cầu kín khít cao, cách nhiệt để tránh mất nhiệt gây tổn thất công suất và tránh rỉ rét khung xương Lạnh đi kèm với hơi nước do đó cần đảm bảo có thể xả nước Hơi đông lạnh cần phân bố đều trong thùng nên cần có khe hở để lưu thông không khí trong thùng

• Đảm bảo tính an toàn khi vận chuyển, không làm hỏng hóc hàng hóa khi vận chuyển Xe phải trang bị cơ cấu khóa nắp thùng, cơ cấu an toàn, thùng phải đủ bền và cứng vững

• Kết cấu gọn nhẹ, dễ chế tạo, giá thành thấp

• Dễ bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa, thao tác vận hành đơn giản

1.2.2 Đánh giá nhu cầu sử dụng ô tô đông lạnh Ô tô đông lạnh chủ yếu dùng vận chuyển hàng hóa trong ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến thủy hải sản, hoa quả…Do vậy tình hình phát triển của các ngành trên có ảnh hưởng quyết định đến nhu cầu sử dụng xe đông lạnh

Hiện nay: Ngành công nghiệp thực phẩm chiếm một tỷ lệ đáng kể sản lượng đầu ra ngành công nghiệp nói chung và tổng sản phẩm quốc nội (GDP), đồng thời cũng là khu vực thu hút rất nhiều vốn đầu tư nước ngoài trong những năm gần đây và sẽ tiếp tục phát triển nhanh ở những năm tới

Thủy sản là một trong những thế mạnh của Việt Nam, có tốc độ tăng trưởng từ 1997- 2020: xuất khẩu tăng gấp 11 lần, tăng trưởng trung bình hàng năm 10% từ 758 triệu USD lên 8,5 tỷ USD Năm 2008, tổng sản lượng thủy sản của Việt Nam đạt 4,6 triệu tấn, trong đó nuôi trồng đạt gần 2,5 triệu tấn và khai thác đạt trên 2,1 triệu tấn, đưa Việt Nam lên vị trí thứ 3 về sản lượng nuôi trồng thủy sản và đứng thứ 13 về sản lượng khai thác thủy sản trên thế giới Năm 2020, tổng sản lượng thủy sản của Việt Nam đạt 8,4 triệu tấn Trong đó, sản lượng NTTS chiếm 54%, khai thác chiếm 46%

Với tình hình phát triển của các ngành trên thì nhu cầu sử dụng ô tô đông lạnh cho vận chuyển rất lớn và sẽ tăng mạnh Ở nước ta ô tô đông lạnh chủ yếu nhập khẩu từ Nhật, Hàn quốc…Đã có các doanh nghiệp sản xuất ô tô đông lạnh trong nước như : THACO, Trường Long, Quyền Auto… nhưng tỉ lệ nội địa hóa cũng rất khiêm tốn.

G IỚI THIỆU VỀ XE CƠ SỞ H YUNDAI HD240

1.4.1 Thông số kỹ thuật của xe cơ sở Hyundai HD240

Thông số kỹ thuật cơ bản của xe cơ sở Hyundai HD240 (Loại Ultra Long Wheelbase)

Hình 1 – 9 Tổng thể xe cabin-chassis Hyundai HD240

1 Ly hợp 2 Hộp số 3 Thùng nhiên liệu 4 Các đăng 5 Vi sai

6 Bánh dự phòng 7 Nhíp 8 Ắc quy 9 Bình khí nén 10 Ống xả

TT Thông số Đơn vị Giá trị

01 Kích thước tổng thể Lo x Bo x Ho mm 9490 x 2315 x 2585

02 Chiều dài cơ sở L mm 5695

03 Chiều rộng cơ sở B mm 1935/1800

04 Chiều dài đầu xe L1 mm 1285

05 Chiều dài đuôi xe L2 mm 2510

06 Khoảng sáng gầm xe h mm 210

Phân bố trước/sau KG 5360

Phân bố Trước / Sau G1/G2 KG 24450

Thể tích công tác Đường kính x Hành trình piston

Momem xoắn tối đa cc mm kw/rpm N.m/rpm

10 Kiểu hệ thống lái Trục vít êcu bi,trợ lực thủy lực

11 Hệ thống treo Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực

12 Vận tốc lớn nhất Vmax Km/h 90

13 Phanh trước/sau Tang trống/tang trống

16 Lốp xe (trước/sau) Lốp đơn/ Lốp đôi

18 Bình điện 24V-100 or 120AH MF

19 Bán kính xoay vòng tối thiểu m 9.5

Bảng 1 – 8 Thông số kỹ thuật cơ bản

1.4.2 Giới thiệu các hệ thống chính của xe cơ sở Hyundai HD240

1.4.2.1 Giới thiệu về động cơ

Xe cabin-chassis Hyundai HD240 (Loại Ultra Long Wheelbase 5.695 [mm]) trang bị động cơ D6GA có những đặc điểm kết cấu và thông số kỹ thuật sau:

- Kiểu động cơ: Turbo Charger Intercooler, 6 xylanh thẳng hàng

- Động cơ Diezel 4 kỳ, phun trực tiếp

- Làm mát bằng nước thông qua bơm ly tâm

- Thể tích công tác: 5899 [cc]

- Công suất cực đại: Nemax 187 /2500[Kw/v/p]

- Piston chế tạo bằng kim loại nhẹ

- Trục khuỷu được rèn dập và có 7 ổ bạc

- Hệ thống nhiên liệu phun nhiên trực tiếp với nhiều ưu điểm, giúp động cơ phát huy tối đa công suất và tăng chất lượng khí thải Cung cấp nhiên liệu thuộc loại cưỡng bức nhờ bơm nhiên liệu để chuyển nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp Bơm cao áp làm tăng áp suất nhiên liệu giúp phun tơi nhiên liệu

- Bơm cao áp được dẫn động từ trục cam của động cơ

- Thùng nhiên liệu được chế tạo bằng thép, có dung tích 200 lít

- Hệ thống bôi trơn dưới tác dụng của bơm bánh răng

- Van phân phối theo tải: 608 - 667 [Kpa]

- Dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức nhờ bơm dầu tạo ra áp lực để đưa dầu đi bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát Bơm dầu kiểu bánh răng đôi (hành tinh), được dẫn động từ trục cam động cơ

- Bầu lọc: Dùng bầu lọc li tâm hoàn toàn, bầu lọc được lắp nối tiếp với mạch dầu từ bơm dầu bơm lên Do đó toàn bộ dầu nhờn do bơm dầu cung cấp điều đi qua bầu lọc Một phần dầu nhờn phun qua lổ phun làm quay rôto của bầu lọc rồi về lại cacte còn phần lớn dầu nhờn được lọc sạch rồi đi theo đường dầu chính để đi bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát

- Bộ tản nhiệt: Để làm mát dầu sau khi dầu đi bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát

Bộ tản nhiệt dạng ống, làm mát bằng không khí được lắp trước bộ tản nhiệt dùng nước Dầu sau khi được làm mát được trở lại cacte động cơ

- Dùng chất lỏng (nước) để làm mát động cơ Hệ thống sử dụng phương pháp làm mát tuần hoàn cưởng bức một vòng kín Nước từ két nước được bơm nước hút vào động cơ để làm mát Nước sau khi đi làm mát động cơ được đưa trở lại két nước để làm mát

- Bơm nước kiểu li tâm, truyền động từ trục khuỷu qua dây đai hình thang

- Quạt gió có 8 cánh uốn cong được đặt sau két nước làm mát để hút gió, làm tăng lượng gió qua kết làm mát nước

- Két làm mát nước được đặt trước đầu của ôtô để tận dụng lượng gió qua két để làm mát nước

Chiều cao x chiều rộng x chiều dày: 593,4 x 650 x 48 [mm]

1.4.2.2 Giới thiệu về hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ôtô bao gồm các bộ phận và cơ cấu nhằm thực hiện nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động Hệ thống truyền lực trên xe Hyundai HD240 bao gồm các bộ phận sau:

Hình 1 – 11 Sơ đồ hệ thống truyền lực xe Hyundai HD240

1 Động cơ 2 Ly hợp 3 Hộp số 4 Các đăng 5 Truyền lực chính

- Ly hợp một đĩa ma sát khô, lò xo trụ điều khiển thủy lực trợ lực khí nén

- Kích thước đĩa li hợp:

+ Đường kính ngoài của đĩa ly hợp: 395 [mm]

+ Đường kính trong của đĩa ly hợp: 240 [mm]

- Tỷ số truyền bàn đạp: 7,5

- Hộp số loại T95S6 với 6 số tiến, 1 số lùi

- Tỷ số truyền theo từng cấp: ih1 ih2 ih3 ih4 ih5 ih6 ilùi

Các đăng được nối giữa hộp số và cầu chủ động sau Trên các đăng có 2 khớp nổi chử thập và một khớp nối bằng then hoa

Trong khớp nối chử thập có lắp các ổ bi kim Khớp nối then hoa dùng để thay đổi chiều dài trục các đăng khi dầm cầu sau dao động tương đối so với khung xe

1.4.2.3 Giới thiệu về hệ thống phanh

- Hệ thống phanh: Phanh tang trống, dẫn động khí nén

- Hệ thống phanh chính (trước/sau): Tự hãm (locker) tác động lên bánh xe trục sau

- Phanh tay đỗ xe: Dẫn động khí nén kiểu van bướm

- Kích thước trống phanh: Đường kính x Bề rộng x Bề dày

- Kết cấu vững chắt, diện tích má phanh lớn

- Thể tích bình chứa khí : V = 85 [l]

1.4.2.4 Giới thiệu về hệ thống treo, lái

Bộ phận đàn hồi sử dụng nhíp nhiều lá loại hai tầng (chính - phụ) đảm bảo xe vận hành êm dịu khi xe chở nặng hoặc ngay cả khi chạy không tải

+ Chiều dài x chiều rộng x chiều dày lá nhíp chính: 1300 x 70 x 11 [mm]

Hình 1 – 13 Hệ thống treo trước trên xe Hyundai HD240

1 Dầm dọc khung xe 2 Cầu trước 3.Giảm chấn thủy lực 4 Nhíp lá 5 Thanh ổn định ngang

+ Chiều dài x chiều rộng x chiều dày lá nhíp chính: 1300 x 70 x 11 [mm]

+ Chiều dài x chiều rộng x chiều dày lá nhíp phụ: 1020 x 70 x 11 [mm]

Bộ phận giảm chấn sử dụng giảm chấn thủy lực ống lồng tác động kép

Hình 1 – 14 Hệ thống treo sau trên xe Hyundai HD240

1 Nhíp phụ 2 Bu lông rún 3 Bu lông quang 4 Khung xe 5 Nhíp chính

- Trục vít êcu bi, trợ lực thủy lực

- Cột lái có thể điều chỉnh được, vô lăng có thể lên xuống theo chiều dọc trục, nghiêng về phía trước 10-30 0 và nghiêng về phía sau 20-30 0

Hình 1 – 15 Sơ đồ dẩn động hệ thống lái

1 Vô lăng 2 Trục lái 3 Cơ cấu lái 4 Đòn quay đứng 5 Thanh kéo dọc

6 Đòn quay ngang 7 Thanh kéo ngang 8 Bơm dầu 9 Bình chứa dầu

* Hệ thống thiết bị điện:

- Hệ thống điện trong ôtô có hiệu điện thế là 24 [V]

- Hệ thống gồm bình ắcqui, máy phát điện, các đồng hồ đo, đồng hồ kiểm tra , các thiết bị chiếu sáng được lắp ở bên trong, phía trước lái xe

- Hệ thống âm thanh, điều hòa và thông gió, các thiết bị điện phụ trợ và hệ thống gạt nước, hệ thống khoá vi sai, các đèn kiểm tra thông báo cho biết các chế độ làm việc của từng hệ thống không đảm bảo yêu cầu, cho phép người lái kịp thời đưa ra những biện pháp cần thiết để khắc phục hư hỏng

- Chassis làm bằng thép hợp kim có kết cấu vững chắc, chịu được mômen xoắn và tải trọng lớn

- Hai dầm dọc dập từ thép chữ U

- Các dầm ngang liên kết với dầm dọc bằng mối ghép đinh tán

- Buồng lái bố trí rộng rãi, sang trọng Đồng hồ taplo kiểu mới hiện đại, đầy đủ thông tin cần thiết giúp người lái tăng hiệu quả sử dụng xe

- Bảng điều khiển trung tâm với công tắc điều khiển được sắp xếp thuận tiện cho việc sử dụng Xe được trang bị điều hòa nhiệt độ với các cửa gió được bố trí hợp lý tạo cảm giác thoải mái, giảm tối đa mệt mỏi cho lái xe

- Hệ thống kính cửa chỉnh điện và khóa cửa trung tâm Xe được thiết kế thêm cửa gió sấy nhằm tăng khả năng quan sát trong điều kiện trời mưa

- Với kiểu cabin loại bán kép nên không gian sẽ rộng rãi và thoáng mát hơn Tay lái gật gù, trượt lên xuống có trợ lực, vô lăng kiểu mới hiên đại hơn

- Kính hậu rời: 1 kính hình tròn

- Kính biên : Có hai kính và quay được

- Để tăng độ chính xác khi đóng mở các phần cửa xe, buồng lái được thiết kế với các bộ phận được lắp ráp liền khối Từ cánh buồng lái tới sàn buồng lái, từ phần trước và phần sau tới nóc buồng lái

- Với các vật liệu gia cố phụ trợ được sử dụng cho phần bên trong của khung chính của cabin Độ cứng vững của cabin được cải thiện đáng kể, nhờ đó tăng cường chức năng bảo vệ cho lái xe

THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN XE ĐÔNG LẠNH

Các phương án thiết kế

Ô tô đông lạnh là sự kết hợp giữa các thiết bị chuyên dụng ( hệ thống lạnh), thùng chuyên dùng (thùng lạnh) với ô tô cơ sở Công thức thành lập ô tô chuyên dùng là: Ô tô chuyên dùng = Ô tô cơ sở + Thiết bị chuyên dùng + Thùng chuyên dụng Như ở trên việc thiết kế xe đông lạnh chủ yếu gồm những công việc : thiết kế hệ thống lạnh, thùng lạnh và thiết kế lắp đặt thùng lạnh lên xe

2.1.1 Các phương án thiết kế thùng lạnh

Theo nhiệt độ bảo quản của thùng lạnh ta có các phương án thiết kế:

• Thùng bảo quản lạnh: Nhiệt độ bảo quản thường nằm trong khoảng -2 o C ÷ 5 o C Đối với một số rau quả nhiệt đới cần bảo quản ở nhiệt độ cao hơn (chuối > 10 o C, chanh >

4 o C) Nói chung các mặt hàng chủ yếu là rau quả và các mặt hàng nông sản

• Thùng bảo quản đông: Kho được sử dụng để bảo quản các mặt hàng đã qua cấp đông Đó là hàng thực phẩm có nguồn gốc động vật Nhiệt độ bảo quản tuỳ thuộc vào thời gian, loại thực phẩm bảo quản Tuy nhiên nhiệt độ bảo quản tối thiểu cũng phải đạt -18 o C để cho các vi sinh vật không thể phát triển làm hư hại thực phẩm trong quá trình bảo quản

Việc lựa chọn nhiệt độ bão quản sẽ ảnh hưởng trực đến việc tính toán bề dày lớp cách nhiệt cho thùng lạnh và lựa chọn công suất hệ thống lạnh Thùng bảo quản đông sẽ có bề dày lớp cách nhiệt và công suất lạnh của máy lạnh lớn hơn so với thùng bảo quản đông Theo phương pháp chế tạo thùng lạnh ta có các phương án thiết kế:

• Thùng lạnh truyền thống : sẽ được chế tạo như theo cách chế tạo thùng kín xe thùng kín Đầu tiên ta chế tạo khung xương của thùng sau đó lắp đặt các lớp vật liệu bao lên khung xương và liên kết chúng vào khung xương ( thường là mối ghép bằng rive)

- Ưu điểm: Việc tính toán thiết kế, qui trình công nghệ chế tạo, gia công rất đơn giản

- Nhược điểm: Tổn thất nhiệt qua khung sương và các mối liên kết lớn, trọng lượng thùng lớn, tốn nhiều vật liệu

• Thùng panel: được lắp ghép từ các mảng panel được chế tạo sẳn Các tấm panel được chế tạo từ các lớp vật liệu khác nhau đảm bão các yêu cầu cách nhiệt, độ bền, tính chống thấm … cho thùng lạnh

- Ưu điểm: Tổn thất nhiệt thấp, khối lượng thùng giảm do dùng các vật liệu mới, có hình thức đẹp, gọn, chi phí vật liệu thấp

- Nhược điểm: Việc tính toán thiết kế thùng đảm bảo các yêu cầu là rất phức tạp, chi phí đầu tư dây chuyền công nghệ gia công panel lớn

2.1.2 Các phương án thiết kế nguồn động lực cho thiết bị lạnh

Việc lựa chọn nguồn động lực cho hệ thống lạnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc bố trí lắp đặt các thiết bị lạnh lên xe, ngoài ra nó ảnh hưởng đến thông số kĩ thuật của ô tô trong trường hợp trích công suất động cơ cho hệ thống lạnh làm việc Thiết bị lạnh hoạt đông liên tục khi ô tô chạy, do đó nếu trích công suất thì động cơ chính đồng thời là nguồn động lực dẫn động cho xe chạy vừa là nguồn động lực cho thiết bị lạnh hoạt động Một phần công suất của động cơ dành cho thiết bị lạnh lạnh nên công suất chính cho dẫn động ô tô bị giảm đi hay nói đơn giản là công suất ôtô bị giảm Chính vì điều này sẽ làm giảm tải trọng hàng hóa chuyên chở trên xe Vậy việc trích công suất của động cơ phải tính toán công suất trích động cơ có đảm bảo việc vận hành của hệ thống lạnh và dẫn động ô tô chạy mà vẫn không ảnh hưởng nhiều đến các đặc tính kỹ thuật của xe sau thiết kế Sau đây là các phương án thiết kế kế

• Trích công suất từ động cơ xe

- Trích công suất trực tiếp

- Trích công suất gián tiếp

• Dùng nguồn động lực riêng

2.1.2.1 Trích công suất trực tiếp

Nguồn động lực chính cho hệ thống lạnh để dẫn động máy nén được lấy trích trực tiếp từ động cơ chính không phải chuyển qua một thiết bị trung gian nào khác Ngoài ra một phần điện năng được lấy từ accu để chạy động cơ điện của quạt gió của hệ thống lạnh Do vậy phải tính đến việc bố trí lắp đặt máy nén thuận tiện cho việc trích công suất

Hình 2 - 1 Trích công suất trực tiếp

1 Máy nén khí 2 Động cơ chính 3 Ac quy 4 Thùng lạnh 5 Quạt giàn lạnh; 6 Giàn bay hơi 7 Bình lọc, hút ẩm 8 Quạt giàn ngưng tụ 9 Giàn ngưng tụ

- Kết cấu đơn giản, dễ dàng thiết kế, lắp đặt

- Phải tính toán thỏa mản việc trích công suất

- Khả năng trích công suất có hạn

- Hệ thống không hoạt động khi xe ngừng vận hành

2.1.2.2 Trích công suất gián tiếp:

Công suất trích từ động cơ để dẫn động máy phát điện sau đó qua bộ điều chỉnh, chuyển đổi để tạo nguồn điện xoay chiều 3 pha cấp một động cơ điện tạo ra nguồn động lực để dẫn động toàn bộ các thiết bị hệ thống lạnh Ở đây ta phải tính toán công suất máy

18 phát đảm bảo cho các thiết bị lạnh hoạt động từ đó đưa ra phương án tăng công suất cho máy phát điện của động cơ hay lắp đặt thêm máy phát khác

Ngoài ra nguồn cấp cho các thiết bị điện còn có thể lấy trực tiếp từ nguồn điện cố định khi xe không hoạt động qua một bộ kết nối điện ngoài

Hình 2 – 2 Trích công suất gián tiếp

1 Máy phát điện 2 Động cơ chính 3 Bộ chuyển đổi 4 Bộ kết nối điện ngoài;

5 Động cơ điện 6 Thùng hàng 7 Giàn bay hơi 8 Quạt giàn bay hơi 9 Máy nén khí

10 Bình lọc, hút ẩm 11 Quạt giàn ngưng tụ 12 Giàn ngưng tụ

- Hệ thống lạnh hoạt động ổn định, an toàn

- Có thể kết nối nguồn điện cố định qua bộ chuyển đổi cho động cơ điện khi xe không vận hành nên vẫn đảm bảo việc bảo quản hàng hóa tốt

- Cần tính toán lại máy phát và accu để đủ nguồn điện cung cấp cho thiết bị lạnh Sau khi tính toán lại bình Accu và máy phát mới cần xem lại bố trí trên ôtô như thế nào

- Khả năng trích công suất có hạn

- Cần tính toán kỹ về giá thành

2.1.2.3 Dùng nguồn động lực riêng

Chúng ta sẽ dùng thêm một nguồn động lực riêng để dẫn động các thiết bị lạnh hoàn toàn độc lập với nguồn động lực của xe ( động cơ chính), nó sẽ không làm ảnh hưởng đến công suất của xe Ở đây ta có thể chọn nguồn động lực là một động cơ nhiệt (thường sử dụng động cơ diesel) hoặc động cơ hybrit hoặc phức tạp hơn ta dùng động cơ điện dùng năng lượng mặt trời và nguồn dự trữ( ác quy) Do được thiết kế độc lập nên thường nguồn động lực này sẽ được bố trí với các thiết bị lạnh thành một bộ thiết bị lạnh

Hình 2 – 3 Trích công suất gián tiếp

1 Động cơ diesel 2 Thùng hàng 3 Giàn bay hơi 4 Quạt giàn bay hơi;

5 Máy nén khí 6 Bình lọc, hút ẩm 7.Quạt giàn ngưng tụ 8 Giàn ngưng tụ

Thiết kế bố trí chung

2.3.2 Xác định sơ bộ kích thước vị trí đặt của thùng đông lạnh

• Xác định chiều dài và vị trí đặt của thùng đông lạnh

Chiều dài của thùng lạnh được tính bằng hai lần chiều dài từ trọng tâm của thùng đông lạnh khi chở hàng đến thành phía trước Khi tính toán ta xem trọng tâm của hàng hoá đặt ngay tại trọng tâm của thùng Nên ta chỉ cần xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc của xe là có thể xác định được chiều dài của thùng

Gọi G1 : Trọng lượng của sát xi xe Hyundai HD240

G2(Gth) : Trọng lượng của thùng đông lạnh và hàng hóa

Chọn gốc toạ độ O1 và O2 như hình vẽ

Hình 2 – 4 Sơ đồ xác định trọng tâm

Theo [1] ta có công thức xác định toạ độ trọng tâm X:

: Vec tơ xác định tọa độ của trọng tâm của hệ trong không gian

: Vectơ xác định tọa độ của thành phần trọng lượng thứ i của hệ n

- mi: Trọng lượng của thành phần thứ i

+ Ta xác định toạ độ trọng tâm ô tô chassis theo chiều dọc xe:

Gọi x ’ 1 là tọa độ trọng tâm ô tô chassis tính từ tọa độ gốc O1 theo chiều dọc xe, ta có công thức:

- m1: tải trọng tác dụng lên cầu trước, m1 = 2990 [kG], có x1 = 0

- m2: tải trọng tác dụng lên cầu sau, m2 = 2370 [kG],

Vậy tọa độ trọng tâm của ô tô sát xi theo chiều dọc xe là : 2518,125 [mm]

+ Ta xác định toạ độ trọng tâm của ô tô sát xi theo chiều dọc xe khi có kíp lái trong buồng lái:

Ta xem trọng lượng của kíp lái chỉ tác dụng lên cầu trước của ô tô Lúc này trọng lượng ở cầu trước là: m1 ’ = m1 + n×Gng )90+ 3.60 170 [kG]

- n = 3 (người): số người ngồi trên cabin

- Gng = 60 [kG], trọng lượng của mỗi người

Trọng lượng của ô tô sat xi khi có kíp lái là:

Khi đó toạ độ trọng tâm ô tô satxi khi có người trong buồng lái theo chiều dọc là:

+ Xác định tọa độ của theo chiều dọc của xe

Trước hết ta tính toạ độ trọng tâm của ô tô khi toàn tải:

24450 = 4297,454 [mm] (2.4) Mặt khác tọa độ trọng tâm của xe đóng mới cũng được tính theo công thức:

Ta có: Gthùng+hàng = Ga - Gngười - Gsát xi

Suy ra: x4 = 4575,078 [mm].Đây chính là tọa độ trọng tâm của thùng hàng và hàng theo chiều dọc của xe

+ Ta cần xác định vị trí lắp đặt thùng lạnh lên chassis:

- Vị trí lắp đặt thùng lạnh được xác định bằng x như hình vẽ được tính từ tọa độ O1 đến mép trước thùng lạnh sau khi trừ đi kích thước cho cabin và khe hở đảm bảo thuận lợi khi sửa chửa

- Theo thiết kế thùng chở hàng của nhà sản xuất Hyundai thì vị trí lắp đặt thùng hàng tính từ trục cầu trước đến mép trong phía vách trước thùng là 1025 [mm] Trừ đi độ dày của vách thùng khoảng 20-50 [mm] Ta xác định được khoảng cách từ trục cầu trước đến mặt trước phía vách trước khoảng 1005- 975 [mm]

- Nhưng ở đây để tiện cho việc bố trí, lắp đặt các thiết bị hệ thống lạnh ta chọn khoảng cách từ trục cầu trước đến mặt trước phía vách trước của thùng lạnh: x

+ Từ đây ta xác định được chiều dài thùng đông lạnh cần thiết kế:

Ta chọn chiều dài của thùng hàng là: 7100 [mm]

Vậy chiều dài của thùng đông lạnh được xác định là : Lthq00 [mm].và vị trí lắp đặt thùng tính từ trục cầu trước đến vách trước thùng lạnh là: x25[mm]

Xác định chiều rộng của thùng lạnh

Theo luật của giao thông đường bộ: Chiều rộng của xe không vượt quá 2500 [mm], do đó ta chọn bề rộng thùng đông lạnh: b < 2500[mm] Để tránh va chạm khi di chuyển trên đường Ta chọn chiều rộng của thùng đông lạnh là: B = 2450 [mm]

Hình 2 - 6 Chiều rộng thùng lạnh Xác định chiều cao của thùng lạnh

Theo quy chuẩn kỷ thật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với ô tô, đối với các loại xe có khối lượng toàn bộ không lớn hơn 5,0 tấn thì chiều cao của xe phải thoả mãn điều kiện sau:

Hmax - Chiều cao lớn nhất cho phép của xe

WT - Khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau với mặt đường, trường hợp trục sau lắp bánh đơn hoặc Khoảng cách giữa tâm vết tiếp xúc của hai bánh xe sau phía ngoài với mặt đường, trường hợp trục sau lắp bánh kép

Thùng được lắp lên xe qua một tấm đệm su dày 7 [mm], dầm dọc thùng cao khoảng 150 [mm], chiều cao chassis ôtô HD240 so với mặt đường là Hr = 903 [mm] nên ta tính được: Chiều cao của thùng: H = Hmax -7 -150 – 903 = 2440 [mm]

Từ đây ta xác định chiều cao bên trong của thùng lạnh bằng chiều cao bao ngoài thùng lạnh trừ thêm bề dày 2 vách mui và vách sàn của thùng Vách mui là từ 80÷110 mm để ngăn bức xạ nhiệt của mặt trời Riêng vách sàn do phải thỏa mãn yêu cầu chịu lực lớn về cách nhiệt nên có bề dày lớn hơn (120÷160mm) Ta chọn bề dày vách mui 100 mm, vách sàn 140 mm Vậy chiều cao bên trong thùng lạnh : h = H – (100+ 140) $40 - (100+140)= 2200 [mm]

Vậy các kích thước sơ bộ của thùng lạnh:

Tính sơ bộ chiều cao trọng tâm xe đông lạnh khi đầy tải

Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao được xác định theo chiều cao khối tâm các thành phần trọng lượng:

Trong đó: hi : Chiều cao của trọng tâm phần tử thứ i

Gi : Khối lượng phần tử thứ i

Gọi ht là chiều cao trọng tâm thùng

Thùng được lắp lên xe qua một tấm đệm su dày 7 [mm], dầm dọc thùng cao khoảng 150 [mm], chiều cao thùng là 2440 [mm], chiều cao chassis ôtô HD240 so với mặt đường là

Hr = 903 [mm] nên ta tính được: ht = 903+2440/2+150+7 = 2280 [mm]

Gọi hh : là chiều cao trọng tâm của hàng

Với chiều cao lọt lòng thùng là 2200 [mm], bề dày sàn thùng 140 [mm] ta có hh = 903+150+7+140+2200/2#00 [mm]

Gọi hkl: là tọa độ trọng tâm theo chiều cao của kíp lái, hkl = 1745 [mm]

G t là trọng lượng thùng và thiết bị lạnh G t = 3500 [kG]

G h là trọng lượng hàng: G h = 15000 [kG]

G kl là trọng lượng kíp lái: Gkl= 180 [kG]

Thay các giá trị trên vào công thức:

Tọa độ trọng tâm theo chiều cao của ôtô khi đóng mới là :

2.2.1.2 Tính sơ bộ tính ổn định khi xe đầy tải

Hình 2 – 7 Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe lên dốc

Trường hợp khi xe lên dốc với tốc độ nhỏ thì ta xem như lực quán tính Pj, lực cản gió P, lực cản ma sát Pf rất nhỏ

Ta xác định được góc dốc giới hạn khi xe chuyển động lên dốc bị lật: tgα hg b

Trong đó: α– Góc dốc giới hạn

27 b – Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh sau hg – Chiều cao trọng tâm xe

Khi đầy tải: b =L-a= 5695-4297,454 97.546 [mm] hg = 1948 [mm]

Do đó: α = arctg hg b = arctg 1397.546

Hình 2 – 8 Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe xuống dốc

Trường hợp khi xe chuyển động xuống dốc với tốc độ nhỏ và chuyển động ổn định ta cũng xác định được góc dốc giới hạn là: tgα hg a

Trong đó: α– Góc dốc giới hạn a – Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh trước hg – Chiều cao trọng tâm xe

Khi đầy tải: a= 4297,454 [mm] hg 48 [mm]

Do đó: α = arctg hg a = arctg 4297,454

Hình 2 – 9 Sơ đồ tính toán tính ổn định ngang của xe

Theo điều kiện ổn định về lật đỗ ngang thì góc dốc giới hạn của mặt đường được xác định theo công thức: tgα 2hg

Trong đó: α – Góc dốc giới hạn lật ngang, góc giữa của ô tô và mặt đường

B – Khoảng cách vệt bánh xe sau

B = 1800 [mm] hg – Chiều cao trọng tâm của xe

Khi đầy tải: hg = 1948 [mm] α = arctg

Vận tốc chuyển động giới hạn của ôtô khi quay vòng với bán kính Rmin

Giả thiết mặt đường bằng phẳng và ngang Khi ôtô quay vòng trên mặt đường nghiêng ngang như (hình 7–4) thì tốc độ giới hạn nguy hiểm của ôtô là:

Vgh – Vận tốc giới hạn nguy hiểm khi ôtô bị lật đổ

Rmin – Bán kính quay vòng bé nhất của ôtô, Rmin = 9,5[m] g – Gia tốc trọng trường , g = 9,81 [m/s 2 ]

Xác định bán kính quay vòng của ôtô tg max

Hình 2 – 10 Sơ đồ xác định bán kính quay vòng và chiều rộng hành lang quay vòng của ôtô

Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo vệt bánh xe trước phía ngoài được tính theo công thức:

Rqmin = L/sin + B1 / 2 cos  (2.11) Ở đây :  – Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng :  = 42,5 0

Bán kính quay vòng của ôtô thiết kế nằm trong giới hạn cho phép

Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo điểm O, là giao điểm giữ tâm đối xứng dọc của ôtô và tâm trục sau:

2.2.2 Thiết kế bố trí chung

Nội dung thiết kế cải tạo

- Sử dụng lại bố trí chung của ôtô HYUNDAI HD240, hệ thống truyền lực (động cơ, ly hợp, hộp số, các đăng, cầu chủ động), hệ thống phanh, hệ thống treo, hệ thống lái vẫn giữ nguyên, không thay đổi

- Tháo bỏ thùng tải lửng

- Đóng mới thùng bảo quản đông có các kích thước cơ bản sau: chiều dài bao ngoài 7100 [mm], chiều rộng bao ngoài 2450 [mm], chiều cao thùng 2440[mm], chiều cao lọt lòng 2200 [mm] Thùng lạnh có bố trí hai cửa mở ở mảng sau, một cửa sổ lắp đặt bộ thiết bị lạnh ở mảng trước

- Dẫn động thiết bị chuyên dụng bằng động cơ phụ nên không trích công suất động cơ chính

Sau đây là thiết kế bố trí thùng lạnh, thiết bị lạnh lên xe chassis tải của ô tô đông lạnh, các kích thước cơ bản của thùng, vị trí lắp đặt thùng

Hình 2 - 8 Thiết kế bố trí chung xe đông lạnh

1 Xe ôt ô chassis cabin; 2 Thùng đông lạnh; 3 Bộ thiết bị lạnh; 4 Đường lắp đặt ống dẫn dầu, dây điện; 5 Cửa thùng lạnh

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THÙNG ĐÔNG LẠNH

Bố trí chung thùng đông lạnh

- Như tính toán trên thì kích thước thùng lạnh đảm bão các kích thước cơ bản:

▪ Chiều rộng bao ngoài: 2450 [mm]

▪ Chiều dài bao ngoài:7100 [mm]

- Theo phương án thiết kế đã lựa chon thùng đông lạnh được lắp ghép từ 6 mảng panel bao gồm: panel sàn, panel mui, hai panel bên, panel đầu, panel đuôi (khung bao và cửa sau) thông qua các chi tiết liên kết và keo dán chuyên dùng Trên panel đầu sẽ được lắp đặt bộ thiết bị lạnh, panel sàn sẽ được lắp đăt cửa, mảng sàn sẽ được đặt trên một khung dầm riêng để đở toàn bộ khối lượng thùng

Hình 4 - 1 Bố trí chung thùng lạnh

1 Panel bên 2 Ốp cạnh 3.Panel đầu 4 Cửa sổ lắp thiết bị lạnh 5.Khung bao sau 6.Cửa 7 Panel sàn 8.Panel mui 9 Khung dầm

Về cơ bản các mảng là những tấm panel sandwich cấu tạo từ: một lớp xốp cách nhiệt bên trong và hai lớp vật liệu bề mặt bên ngoài, chúng được ép chặt với nhau bằng keo kết dính Đối với từng mảng panel do yêu cầu chịu tải, độ bền và điều kiện môi trường khác nhau nên việc thiết kế các mảng panel này có sự khác nhau Vì vậy

34 ngoài thành phần cơ bản trên, từng mảng còn có những vật liệu gia tăng độ bền cơ học, hóa học theo yêu cầu

Thiết kế chi tiết thùng đông lạnh

3.2.1 Chọn vật liệu chế tạo thùng lạnh

3.2.1.1 Chọn vật liệu cách nhiệt

Ta sử dụng vật liệu cách nhiệt là Styrofoam RTM của hãng DOW CHEMICAL (USA) – nhà sản xuất hàng đầu về vật liệu cách nhiệt trên thế giới Styrofoam sử dụng vật liệu polystyren với công nghệ đùn, nén bằng thiết bị đặc biệt để sản xuất tấm cách nhiệt Nó tựa tấm tấm xốp nhẹ nhưng có những đặc tính vượt trội như không hút nước (chống thấm), cách nhiệt (hệ số dẫn nhiệt rất thấp) và độ chịu nén cao (khả năng chịu tải trọng cao) Chính những đặc tính ưu việt này này rất thích hợp để sử dụng làm vật liệu cách nhiệt cho thùng xe đông lạnh vừa giảm được trọng lượng thùng mà vẩn đảm bảo yêu cầu về cách nhiệt, chịu tải và công nghệ gia công thùng lạnh

Bảng 3 - 1 Các thông số chính của vật liệu cách nhiệt Styrofoam RTM

TT Chỉ tiêu đánh giá Đơn vị Giá trị

01 Trọng lượng trên một đơn vị diện tích kg / m 2 40

03 Cường độ nén lệch 10% kN / m 2 400

06 Module độ bền kéo kN / m 2 16-25,000

09 Độ thoát hơi ẩm μ giá trị 100-160

10 Mức hấp thụ nước bằng cách ngâm (28 ngày) % Vol 0,5

11 Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính mm / mK 0,07

3.2.1.2 Chọn vật liệu bề mặt

Các thuộc tính cơ học của các tấm panel sandwich phụ thuộc chủ yếu vào lớp vật liệu bề mặt Để đảm bảo độ bền, khả năng chịu lực, giảm khối lượng thì việc lựa chọn vật liệu cho lớp bề mặt là rất quan trọng

Pecolit là loại vật liệu composite nền sợi thủy tinh có độ bền cao, độ dai va đập, khoảng chịu nhiệt cao nhưng lại rất nhẹ, dễ dàng gia công chế tạo Với những tính chất ưu việt mà các vật liệu khác không có được đó vật liệu Pecolit(GRP) là sự lựa chon lý tưởng cho vật liệu bề mặt của thùng đông lạnh Ta chọn vật liệu bề mặt là Pecolit loại có kí hiệu PE- STGW với các thông số kĩ thuật sau

Bảng 3 - 2 Các thông số chính của vật liệu bề mặt PE-STGW

TT Chỉ tiêu đánh giá Đơn vị Giá trị

06 Hệ số dẫn nhiệt W / mK 0,18

Bề dày lớp cách nhiệt được tính theo điều kiện bền của các panel khi chịu tải lớn nhất

3.2.1.3 Tính cách nhiệt cho thùng lạnh ( tính bề lớp cách nhiệt)

Tính toán bề dày cách nhiệt phải trên cơ sở thỏa mãn điều kiện tối ưu của hệ số truyền nhiệt được chọn và không cho phép đọng sương trên bề mặt ngoài của vách bao che thùng lạnh

Bề dày cách nhiệt được xác định theo công thức 11.6 [TL3]

 ng :Hệ số tỏa nhiệt từ không khí đến mặt ngoài của vách bao che [W/m 2 K]

 tr : Hệ số tỏa nhiệt từ mặt trong của vách bao che đến không khí trong phòng lạnh

cn :Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt [ W/m 2 K]

K :Hệ số truyền nhiệt của vách [ Kcal/m 2 h o C]

i, i : Bề dày [m] và hệ số dẫn nhiệt [ W/m 2 K] của lớp cách ly (trừ lớp cách nhiệt)

Do bề dày lớp vật liệu bề mặt rất nhỏ khoảng 1÷4 mm, nên ta có thể bỏ qua giá trị này Công thức (3.1) trở thành

Bảng 3 – 4 Thông số các lớp vật liệu của panel

Theo [TL3], chọn K = 0,2; αng#,3; αtr=9 (vì đối lưu không khí cưỡng bức )

Thế số vào [3.1] ta có:

Chọn  cn 0,1 và phù hợp với nhà sản xuất lớp vật liệu này ta chọn  cn = 0,1[m]

Kiểm tra đọng sương thùng lạnh

Theo [TL3] điều kiện để không bị đọng sương trên bề mặt của thùng lạnh có nhiệt độ cao hơn thì phải thỏa mãn công thức:

Với Kmax được xác định theo [TL3]: ng tr ng s ng t t t

 ng : hệ số tỏa nhiệt về phía phòng lạnh có nhiệt độ cao hơn [Kcal/m 2 h o C] ttr : nhiệt độ không khí trong phòng lạnh hơn [ o C] tng : nhiệt độ không khí trong phòng nóng hơn [ o C] ts : nhiệt độ điểm sương của không khí trong phòng nóng hơn [oC]

Theo [TL3] ta có được các thông số sau:

 ng = 23.3 ; tng = 38 ; ttr = -18 ; ts = 31,4 Áp dụng công thức đã nêu ta có :

Vậy: thỏa điều kiện không đọng sương

3.2.2 Thiết kế các mảng panel thùng lạnh

Như các panel nói trên, panel bên được tạo nên bởi hai lớp vật liệu bề mặt là Pecolit và lớp cách nhiệt bên trong bằng vật liệu Styrofoam RTM có bề dày 100[mm] Hai mặt được kết dính vào nhau bằng keo Henkel và được ép lại thành khối Vật liệu được tạo ra bởi các kích thước đồng nhất, tạo cho bề mặt ngoài của vách bên có độ phẳng tuyệt đối

Bề dày của lớp vật liệu bề mặt sẽ quyết định đến độ bền của panel khi chịu tải Việc thiết kế thùng lạnh phải đảm bảo yêu cầu về độ bền khi vận hành, do đó thiết kế panel bên phải dựa trên cơ sở đảm bảo bền thùng Do khả năng chịu tải của tấm panel tập trung chủ yếu ở lớp bề mặt, nên bề dày của lớp vật liệu bề mặt sẽ quyết định đến độ bền của panel Bề dày của vách bên sẽ được tính trên cơ sở đảm bảo độ bền khi chịu tải trọng lớn nhất Các kích thước sơ bộ của panel bên là chiều dài a= 7100 [mm], chiều cao b$40[mm], ta cần xác định bề dày của panel bên để thiết kế các kích thước chi tiết

• Tính bề dày lớp vật liệu bề mặt của panel bên

Trước tiên ta cần phân tích điều kiện chịu tải của panel bên: do hàng hóa bão quản lạnh thường được đóng hộp, két hoặc trong thùng xốp nên hàng hóa sẽ không gây nên áp lực trên lên các vách bên ở điều kiện bình thường, nhưng panel bên sẽ chịu tải trọng trong các trường hợp sau

- Lực quán tính li tâm khi quay vòng Dưới đây là sơ đồ xác định các thành phần lực quán sinh ra khi ôtô quay vòng như sau:

Hình 3 – 4 Lực quán tính li tâm sinh ra khi quay vòng

Khi quay vòng các panel bên chịu tác động của lực quán tính ly tâm do trọng lượng của thùng tính cả trọng lượng thiết bị lạnh không kể sàn, trọng lượng hàng hóa gây nên Lực này được chia làm hai thành phần: một thành phần có phương vuông góc với bề mặt panel bên PltY, một thành phần có phương dọc theo chiều dài panel thùng PltX Theo thuyết bền vật liệu dạng tấm thì thành phần PltY gây ra mômen uốn cho panel bên, thành phần PltX có thể bỏ qua Để tiện cho việc tính ta xem lực quán tính ly tâm này phân bố đều trên diện tích vách bên và tổng độ lớn của các lực phân bố này được tính như sau

Hình 3 - 5 Lực quán tính li tâm tác dụng lên panel bên khi ô tô quay vòng

Lực quán tính li tâm tác dụng lên một panel bên do khối lượng thùng gây ra min

Rmin – Bán kính quay vòng của ô tô, Rmin = 9,5 [m]

V – Tốc độ giới hạn khi quay vòng, V = 6,56 [m/s]

Gt – Trọng lượng thùng tính cả thiết bị lạnh không tính khối lượng sàn Ta ước tính trọng lượng này khoảng 3500 [kg] α – Góc lệch, 𝛼 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑔 𝑏

9,5 = 8,3⁰ b – Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh sau, b = 1397.546 [𝑚𝑚] = 1,4 𝑚

Lực quán tính li tâm tác dụng lên vách bên do trọng lượng hàng hóa gây ra Lực này chỉ có khi lực li tâm hàng hóa thắng được lực ma sát của hàng hóa với mặt sàn

Rmin – Bán kính quay vòng của ô tô, Rmin = 9,5 [m]

V – Tốc độ giới hạn khi quay vòng, V = 6,56 [m/s] àt – Hệ số ma sỏt giữa hàng húa và sàn thùng, àt= 0,2ữ0,4

Vậy tổng lực quán tính li tâm tác dụng lên vách bên là:

Lực này phân bố trên toàn bộ diện tích tấm panel, nên ta có áp lực phân bố trên 1 đơn vị diện tích là:

- Áp lực hàng hóa tác dụng lên panel khi xe bị nghiêng Khi bị nghiêng thì trọng lượng của hàng hóa sẽ gây nên một thành phần tải trọng G1 tác dụng lên panel bên Tải trọng này cực đại khi xe đầy tải và góc nghiêng mặt đường bằng góc nghiêng giới hạn Với tính chất chất tải của hàng hóa của xe đông lạnh ta xem hàng hóa là khối chung thì tải trọng G1 này sẽ phân bố đều lên vách bên và có độ lớn

Trong đó : β$,8 : Góc nghiêng giới hạn của mặt đường àt= 0,2ữ0,4: Hệ số ma sỏt giữa hàng húa và sàn thùng

G: Trọng lượng của hàng hóa khi đầy tải

Hình 3 – 6 Áp lực hàng hóa khi xe bị nghiêng

Trên cơ sở phân tích các điều kiện chịu tải trên, ta thấy vách bên chịu tải lớn nhất khi quay vòng, tải trọng này phân bố đều trên toàn bộ diện tích tấm panel và có độ lớn q$56,6 [N/m 2 ]

Hình 3 - 7 Sơ đồ phân bố tải trọng và điều kiện biên của panel bên

Khi chịu tải trọng này thì vách bên sẽ bị uốn Ứng suất uốn lớn nhất bề mặt sinh ra khi chịu tải với điều kiện panel bị ngàm toàn bộ chu vi theo [TL6] được xác định theo công thức f c f c f tt b q K

 f : Ứng suất uốn bề mặt của tấm panel sandwich

K2 :Hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước tấm đến ứng suất uốn bề mặt

41 b : Chiều dài rộng tấm panel, b$50 [m] q : Tải trọng phân bố trên một đơn vị diện tích, q$56,6 [N/m 2 ]

Kc: Hệ số ảnh hưởng của vật liệu cốt lõi đến ứng suất uốn, với vật liệu dạng bột

Kc=2,2 tf : Bề dày lớp vật liệu bề mặt t : bề dày tấm panel, t =2tf+tc=2tf+0,1 [m]

Hình 3 – 8 Các kích thước cơ bản của panel

Theo [TL6] điều kiện bền của tấm panel sandwich là ứng suất uốn sinh ra ở bề mặt không vượt quá 75% ứng suất chảy cho phép của vật liệu bề mặt

2 ≤ 0,75.[  f ] Với vật liệu bề mặt pecolic thì [  f ] 0.10 3 [psi] 6896551 N/m 2

Ta tính được: tf ≥ 5,86.10-4[m]= 0,583 [mm], Chọn tf = 1 [mm]

• Thiết kế chi tiết vách bên

Hình 3 – 6 Cấu tạo của panel vách bên 1,3 Hai lớp Pecolit 2.Lỏi cách nhiệt Styrofoam 4.Thanh ốp nhôm Để đảm bảo kích thước thùng khi liên kết các panel, ta thiết kế các kích thước cơ bản của tấm panel vách bên

Hình 3 – 7 Bản vẽ chi tiết vách bên

• Tính toán khối lượng panel bên sau thiết kế

GPanel bên =Glõi + 2.Gbm + Gk [kG] (3.9)

Glõi : Khối lượng lớp lõi (cách nhiệt)

Gbm : Khối lượng lớp bề mặt

Gk : Khối lượng lớp keo dán

▪ Khối lượng lớp lõi (cách nhiệt)

 S : Trọng lượng riêng của lõi cách nhiệt (  S = 40 KG/m 3 )

 G : Trọng lượng riêng của lõi gỗ balsa (  G 8,3 KG/m 3 )

LS : Chiều dài lõi Styrofoam [m]

BS : Chiều rộng lõi Styrofoam, [m]

LG : Chiều dài lõi gỗ balsa, [m]

BG : Chiều rộng lõi gỗ balsa, [m]

 G : Bề dầy lõi gỗ balsa, [m]

▪ Khối lượng lớp bề mặt

G bm =F bm  bm =L B bm bm  bm [kG] (3.11)

 bm : Khối lượng trên 1 m 2 vật liệu pecolit (  bm = 2,88 KG/m2)

Lbm : Chiều dài lớp bề mặt(pecolit), [m]

Bbm : Chiều rộng lớp bề mặt(pecolit), [m]

▪ Khối lượng lớp keo dán

 bm : Khối lượng keo dán trên 1 m 2 panel (  k =0.10 lb./ft 2 = 0.5 KG/m2)

Lk : Chiều dài bề mặt panel phải dán keo, [m]

Bk : Chiều rộng bề mặt panelphải dán keo, [m]

Vậy: GPanel bên =Glõi + 2.Gbm + Gk

TÍNH CHỌN THIẾT BỊ LẠNH

Nguyên lý làm lạnh chung của hệ thống lạnh

4.1.1 Sự giãn nở và bay hơi

Trong hệ thống làm lạnh cơ khí, khí lạnh được tạo ra bằng phương pháp sau:

- Ga lỏng ở nhiệt độ và áp suất cao được chứa trong bình

- Sau đó ga lỏng được xả vào giàn bay hơi (giàn lạnh) qua một lỗ nhỏ gọi là van giãn nở, cùng lúc đó nhiệt độ và áp suất ga lỏng giảm và một lượng nhỏ ga lỏng bay hơi

- Ga có áp suất thấp và nhiệt độ thấp chảy vào trong bình chứa gọi là giàn bay hơi Trong giàn bay hơi, ga lỏng bay hơi, trong quá trình này nó lấy nhiệt từ không khí xung quanh

Hệ thống không thể làm lạnh không khí khi dùng hết ga lỏng vì vậy phải cung cấp ga lỏng mới cho bình chứa Hệ thống làm lạnh cơ khí biến đổi ga lạnh dạng khí thoát ra từ giàn lạnh thành ga lỏng

Như ta biết, khi khí ga bị nén, cả áp suất và nhiệt độ của nó đều tăng

Ví dụ khi khí ga bị nén từ 2,1 kgf/cm 2 lên 15kgf/cm 2 , nhiệt độ của khí ga sẽ tăng từ 0 0 C lên 80 0 C Điểm sôi của ga lạnh xuống tới điểm sôi hoặc thấp hơn Ví dụ: khí ga 15kgf/cm 2 , 80 0 C có thể chuyển thành dạng lỏng bằng cách giảm đi 23 0 C

Trong hệ thống cơ khí, việc ngưng tụ khí ga được thực hiện bằng cách tăng áp suất, sau đó giảm nhiệt độ Khí ga sau khi ra khỏi giàn lạnh bị nén bởi máy nén Trong giàn ngưng (giàn nóng) khí ga bị nén, tỏa nhiệt vào môi trường xung quanh và nó ngưng tụ thành chất lỏng Ga lỏng sau đó quay trở lại bình chứa ở 15kgf/cm 2 là 57 0 C Nên nhiệt độ

80 0 C của khí ga nén là cao hơn điểm sôi

Vì vậy, khí ga sẽ biến thành ga lỏng nếu nó bị mất nhiệt đến khi nhiệt độ của nó giảm 4.1.3 Chu trình làm lạnh

- Máy nén tạo ra ga có áp suất và nhiệt độ cao

- Ga dạng khí đi vào dàn ngưng, tại đây nó ngưng tụ thành ga lỏng

- Ga lỏng chảy vào bình chứa, bình chứa làm nhiệm vụ chứa và lọc ga lỏng

- Ga lỏng đã được lọc chảy đến van giãn nở, van giãn nở ga lỏng thành hỗn hợp ga lỏng và ga khí có áp suất và nhiệt độ thấp

- Hỗn hợp khí/lỏng di chuyển đến giàn bay hơi (giàn lạnh) Do sự bay hơi của ga lỏng nên nhiệt từ dòng khí ấm đi qua dàn lạnh được truyền cho ga lỏng

Tất cả ga lỏng chuyển thành ga dạng khí trong giàn lạnh và chỉ có khí ga mang nhiệt lượng nhận được đi vào máy nén kết thúc chu trình làm lạnh

Chu trình sau đó được lập lại

Hình 4 – 1 Chu trình hệ thống lạnh

4.1.4 Các thiết bị chính của hệ thống lạnh

Sau khi chuyển thành khí có nhiệt độ thấp và áp suất thấp, khí ga lạnh được được nén bởi máy nén và chuyển thành khí có áp suất và nhiệt độ cao Sau đó môi chất lạnh di chuyển đến giàn ngưng

Máy nén bao gồm các loại :

− Kiểu tịnh tiến (kiểu trục khuỷu, kiểu đĩa chéo)

− Kiểu quay, kiểu cánh gạt xuyên

Bộ ngưng tụ được cấu tạo bằng một ống kim loại dài uốn cong thành hình chữ U nối tiếp nhau, xuyên qua vô số cánh tản nhiệt mỏng

Công dụng của bộ ngưng tụ là làm cho môi chất lạnh đang ở thể hơi với áp suất và nhiệt độ cao từ máy nén bơm tới biến thành thể lỏng, ở đây nó tỏa ra một lượng nhiệt lớn

Hơi nóng của môi chất lạnh bơm vào bộ ngưng tụ qua ống nạp bố trí phía trên giàn ống dẫn và đi dần xuống phía dưới, nhiệt của môi chất lạnh truyền qua cánh tản nhiệt và được làm mát bằng gió

Chức năng của giàn lạnh ngược với giàn nóng Khí ga được xả từ van giãn nở lập tức biến thành dạng sương mù có áp suất và nhiệt thấp và bắt đầu bay hơi tại giàn lạnh Giống như giàn nóng, giàn lạnh có cấu tạo đơn giản nhưng nó là bộ phận quan trọng nhất của hệ thống làm lạnh Cấu tạo và tình trạng hoạt động của giàn lạnh có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của hệ thống làm lạnh

4.1.4.4 Bình lọc và hút ẩm, van tiết lưu

Bình lọc và hút ẩm có vỏ làm bằng kim loại, bên trong có lưới lọc và túi chứa chất khử ẩm Chất khử ẩm là một vật liệu có đặc tính hút ẩm lẫn trong môi chất rất tốt như oxyt nhôm, silica alumina và chất silicagel

Trên bình lọc có trang bị van an toàn, van này mở khi áp suất trong bình lọc tăng lên đột ngột vì nguyên nhân nào đó Sau khi môi chất được khử ẩm sẽ đi đến van tiết lưu Van tiết lưu được lắp giữa bộ bốc hơi và bình lọc có tác dụng:

- Phối hợp với cảm biến nhiệt độ để điều khiển lưu lượng của môi chất lạnh và nhiệt độ của giàn lạnh

- Giảm áp suất môi chất sau khi đi qua van tiết lưu.

Tính tổn thất nhiệt thùng lạnh

Tính nhiệt thùng lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào thùng lạnh Đây chính là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó trở lại môi trường nóng, đảm bảo sự chênh lệch nhiết độ ổn định giữa thùng lạnh và không khí bên ngoài

Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt thùng lạnh là để xác định năng suất lạnh của máy lạnh cần lắp đặt

Tổn thất lạnh của một thùng lạnh Q bao gồm:

Q1: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che [W]

Q2: Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình làm lạnh [W]

Q3: Tổn thất nhiệt do thông gió [W]

Q4: Tổn thất nhiệt do vận hành [W]

Q5 :Dòng nhiệt do sản phẩm thở [W]

Do đó tổng tổn thất nhiệt của thùng lạnh:

4.2.1 Tổn thất lạnh ra môi trường

Q1’: tổn thất nhiệt qua vách bên, trước, sau, sàn và mái [W]

Q1”: tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời [W]

4.2.1.1 Xác định tổn thất nhiệt qua vách Q 1 ’

Theo tài liệu [4], tổn thất Q1’ được xác định theo công thức:

K: Hệ số truyền nhiệt qua vách bên, trước, sau, sàn và mái [W/m 2 K]

F : Diện tích bề mặt truyền nhiệt của kết cấu bao che [m 2 ] tng : Nhiệt độ không khí bên ngoài (nhiệt độ trung bình của môi trường )

Tại nước ta: tng = 37,3 0 C ttr : Nhiệt độ không khí trong thùng lạnh [ 0 C], ttr = -18 0 C

Tổn thất nhiệt qua vách:

4.2.1.2 Xác định tổn thất nhiệt do bức xạ Q 1 ”

Tổn thất nhiệt bức xạ phụ thuộc vào thời gian trong ngày do cường độ bức xạ thay đổi và diên tích chịu bức xạ cũng thay đổi theo Tuy nhiên tại một thời điểm nhất định thường chỉ có vách trần và một hướng nào đó chịu bức xạ Vì vậy để tính tổn thất nhiệt do bức xạ thì ta chỉ tính dòng nhiệt do bức vạ mặt trời qua trần và qua một vách nào đó có tổn thất bức xạ lớn nhất

Theo tài liệu [4], tổn thất do bức xạ được xác định theo công thức:

K : Hệ số truyền nhiệt qua vách bên, trước, sau, sàn và mái [W/m 2 K]

F : Diện tích bề mặt truyền nhiệt của kết cấu bao che [m 2 ] Δt 12 : Hiệu nhiệt độ dư, đặc trưng cho ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào mùa hè,

0C Δt12 được xác định theo tài liệu [4] với vách bao che có màu sáng : Δt 12 = 7 [ 0 C]

Bức xạ cho vách bên:

Bức xạ cho vách mái:

Vậy tổn thất nhiệt qua kết cấu vách bao che:

4.2.2 Xác định tổn thất nhiệt để làm lạnh sản phẩm Q2 Để xác định tổn thất nhiệt làm lạnh sản phẩm ta cần phân tích rỏ điều kiện làm việc của xe đông lạnh ở nước ta hiện nay Do đặc thù của xe đông lạnh là bảo quản lạnh (hay bảo quản đông) sản phẩm trong quá trình vận chuyển sau khi sản phẩm đã được làm lạnh (hay kết đông) Nên việc tính toán nhiệt lượng do sản phẩm tỏa ra (nhiệt lượng cần thiết để làm lạnh hay kết đông sản phẩm) trong quá trình lạnh là không cần thiết Nhưng trên thực tế sản xuất của ngành công nghiệp thủy sản trong nước ta thấy: Khối lượng sản phẩm thủy sản hàng năm cần được chuyên chở từ nơi thu mua đến các nhà máy, xí nghiệp chế biến là rất lớn Trong đó, đa số khối lượng sản phẩm thủy sản (cá, tôm) chỉ được làm lạnh tạm thời trước khi vận chuyển, nên trong quá trình vận chuyển sản phẩm cần được làm lạnh đến nhiệt độ bảo quản an toàn Vì vậy, để đảm bảo hiệu năng sử dụng của xe đông lạnh trong những điều kiện làm việc cụ thể ta cần xác định tổn thất nhiệt để làm lạnh sản phẩm

Theo tài liệu [4], Q2 được xác định theo công thức:

M: Lượng sản phẩm cần làm lạnh [T]

81 h1, h2: Entanpi của sản phẩm trước và sau khi làm lạnh [KJ/Kg]

Nhiệt độ ban đầu của sản phẩm trước khi làm lạnh: t1 = 8 0 C

Nhiệt độ trung bình của sản phẩm sau khi được làm lạnh trong quá trình vận chuyển: ttb = t2 = 0 0 C

Theo tài liệu [4], ta có: t1 = 8 0 C thì h1 = 277 [KJ/Kg] t2 = 0 0 C thì h2 = 249 [KJ/Kg]

4.2.3 Xác định tổn thất nhiệt do thông gió Q3 và vận hành Q4

Vì trong quá trình vận hành, thùng lạnh không có thông gió nên Q3 = 0

Tổn thất lạnh do vận hành được tính gồm: Tổn thất lạnh do chiếu sáng, tổn thất lạnh do người làm việc, tổn thất lạnh do có máy công tác làm việc, tổn thất lạnh do mở cửa… Nhưng việc tính toán tổn thất nhiệt trong một chu trình cho thùng lạnh trên xe đông lạnh thì ta chỉ tính những tổn thất nhiệt khi xe đã vận hành Nghĩa là khi xe chứa đủ hàng, đóng kín cửa bắt đầu vận chuyển cho đến nơi giao nhận hàng thì những tổn thất do vận hành trên là không có

4.2.4 Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp

Theo tài liệu [4], dòng nhiệt do hoa quả hô hấp được xác định theo công thức:

E: Dung tích kho lạnh [T] q n, q bq : Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra ở nhiệt độ khi nhập vào thùng lạnh và ở nhiệt độ bảo quản trong thùng lạnh [W/t]

Theo tài liệu [4]: Nhiệt độ cà rốt (ta chọn sản phẩm cần bảo quản là cà rốt) khi nhập vào thùng lạnh là 20 0 C thì dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra là 135 [W/t], ở nhiệt độ bảo quản là

5 0 C thì dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra là 38 [W/t]

Tổn thất nhiệt của thùng lạnh là:

Chọn bộ thiết bị lạnh cho ôtô thiết kế

Hiện nay trên thị trường có nhiều hãng chuyên sản xuất bộ thiết bị lạnh dùng cho ôtô đông lạnh, đơn cử là bộ thiết bị lạnh của hãng THERMO KING Với những thông số kỹ thuật cho từng bộ thiết bị lạnh mà nhà sản xuất đưa ra, từ đó ta so sánh với các thông số thiết kế của thùng đông lạnh (thể tích thùng, tải trọng hàng hóa, tổn thất nhiệt của thùng) để xác định bộ thiết bị thích hợp

Với thể tích thùng lạnh là V = 6,892 x 2,242 x 2,200 = 34 [m 3 ]

Tổn thất nhiệt của thùng lạnh: Q = 6,5 [KW]

Vậy ta chọn bộ giàn lạnh T-880 PRO của hảng THERMO KING

Hình 4 – 2 Bộ giàn lạnh T-880 PRO

* Các tính năng cơ bản của bộ giàn lạnh T-880 PRO:

T-880 PROmang đến công suất lớn hơn ở tốc độ hoạt động thấp hơn và cho phép kiểm soát nhiệt độ xác định Chi phí bảo trì thấp, tiết kiệm nhiên liệu

+ Tiêu thụ nhiên liệu thấp

+ Chi phí sử dụng thấp

+ Dể sử dụng và bảo dưỡng

+ Giảm các chi phí phát sinh

+ Sản phẩm phù hợp với yêu cầu

+ Động cơ diesel dẫn động : Kiểu động cơ TK370, 3 xi lanh, làm mát bằng chất lỏng, công suất 15 [hp]

+ Máy nén piston model X214 : Hợp kim nhôm, dung tích 228 [cc]

+ Chế độ báo động mức nhớt và mức giải nhiệt thấp

+ Chương trình bảo dưỡng và nhắc nhỡ định kì

+ Dễ dàng bảo dưỡng các bộ phận điện và động cơ

THIẾT KẾ LẮP ĐẶT THÙNG VÀ BỘ THIẾT BỊ LẠNH LÊN XE 84 5.1 Thiết kế lắp đặt thùng lên chassis xe

Thiết kế lắp đặt giàn lạnh lên thùng

Với phương án thiết kế là sử dụng bộ thiết bị lạnh của hãng THERMO KING loại T-

880 PROnên dưới đây xin giới thiệu các thiết bị chính và cách lắp đặt bộ giàn lạnh lên thùng

- Bảng điều khiển, hiển thị thông tin

- Các đường ống, dây điện cùng hộp bảo vệ

5.2.2 Qui trình lắp đặt bộ thiết bị lạnh T-880 PRO

5.2.2.1 Lắp đặt bộ giàn lạnh chính

* Thông số kích thước bộ giàn lạnh T-880 PRO:

Hình 5 – 6 Kích thước bộ giàn lạnh T-880 PRO

* Các bước chuẩn bị trước khi lắp đặt bộ giàn lạnh lên thùng (Hình 5 – 7):

B1 Tháo gở các nắp phía trên, hai bên để tiến hành lắp đặt thanh nâng

B2 Lắp đặt 2 bulông M12 và vòng đệm vào các lỗ đã được gia công trên thanh ngang của khung thép bộ giàn lạnh Hai bulông là 2 liên kết chính để nâng giàn lạnh khi lắp ráp nên cần phải đảm bảo lực siết cần thiết an toàn Móc khóa và bulông được sử dụng trong hình A

B3 Lắp đặt tiếp bulông M12 vào vị trí số 3, đây là vị trí giúp cân bằng giàn lạnh trên thanh nâng 3 điểm

B4 Liên kết thanh nâng 3 điểm vào các vị trí tương ứng của các bulông vừa lắp đặt trong bước 2 và 3 Gắn thanh nâng vào cẩu để nâng giàn lạnh lên khỏi mật đất khoảng 1[m]

B5 Tháo bỏ 8 đinh vít chống trược giàn nâng trong thùng

B6 Tháo gỡ hai thanh chống phía sau

B7 Tháo gỡ tiếp 4 bulông vị trí số 7 để tách rời giàn lạnh ra khỏi thùng

Hình 5 – 7 Các bước chuẩn bị trước khi lắp đặt

1 Nắp trên và nắp hông 2,3 Bulông M12 4 Thanh nâng 3 điểm

5 Đinh vít 6 thanh chống 7 Bulông cố định

* Quá trình lắp đặt bộ giàn lạnh lên thùng (Hình 5 – 8):

B1 Dùng cẩu nâng giàn lạnh lên trước panel vách đầu để chuẩn bị cho quá trình lắp đặt Đảm bảo rằng giàn lạnh đã được cân bằng trên mặt phẳng ngang để việc lắp đặt được chính xác và đơn giản

B2 Lắp đặt 4 bulông M14 vào vách đầu của thùng (nơi có khung gổ gia cường trên vách đầu của thùng đã khoan sẵn lỗ lắp ghép nhằm làm tăng độ cứng vững cho liên kết) Các bu lông phải nhô ra khỏi mặt trước của vách một khoảng 73,3[mm]

B3 Đưa giàn lạnh vào vị trí lắp ghép, siết 4 đai ốc và các loại khóa được cung cấp trong bộ thiết bị phụ kiện

Mômen xoắn cần thiết là 81,4 [N/m]

Việc lắp đặt cơ bản đã xong, tháo bỏ thanh nâng 3 điểm ra khỏi giàn lạnh

Dùng keo chuyên dùng dán kín các khe hở nhằm tránh thất thoát nhiệt và tăng độ cứng vững cho liên kết

B4 Lắp đặt lại ống xã của động cơ dẫn động, các đường ống dẫn nhiên liệu, dây điện

B5 Tháo bỏ 3 bulông M12 liên kết thanh nâng với giàn lạnh

B6 Lắp lại các nắp phía trên, hai bên của giàn lạnh

Hình 5 – 8 Quá trình lắp đặt bộ giàn lạnh lên thùng

1 Thanh nâng 3 điểm 2 Bulông M14 3 Đai ốc và vòng đệm

5.2.2.2 Lắp đặt thùng chứa nhiên liệu

Việc lắp đặc thùng chứa nhiên liệu tùy theo kết cấu của từng loại xe cơ sở Tốt nhất nên lắp đặt thùng chứa nhiên liệu trên chassis xe Thùng chứa nhiên liệu có thể tích khoảng 30 lít

* Quá trình lắp đặt thùng chứa nhiên liệu (Hình 5 – 9):

B1 Xác định vị trí gắn thùng, khoan các lỗ gắn bu lông theo đúng vị trí:

Khoảng cách dọc giữa 2 lỗ: 171,5[mm]

Khoảng cách ngang giữa 2 lỗ: 610[mm]

B2 Gắn thanh đỡ thùng nhiên liệu lên chassis xe

B3 Gắn các bulông có dải liên kết lên thanh đỡ bằng các đai ốc khóa

B4 Lắp thùng nhiên liệu vào, siết chặt các bu lông

Hình 5 – 9 Quá trình lắp đặt thùng chứa nhiên liệu

1 Vị trí các lỗ gắn bulông trên chassis 2 Bulông M12 3 Bulông dải liên kết

5.2.2.3 Lắp đặt bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu và các đường ống dẫn nhiên liệu cần được lắp đặt cách xa hệ thống xã của động cơ xe nhằm tránh hiện tượng cháy nổ

Bơm nhiên liệu không nên đặt cao hơn quá nhiều so với vị trí thùng nhiên liệu, đường ống dẫn không nên có nhiều nếp gấp uống cong và được kẹp chắt chắn bằng các vòng kẹp

Liên kết các ống dẫn nhiên liệu giữa bơm, thùng và động cơ

Các thao tác cần được thực hiện chính xác, đảm bảo an toàn đễ không xảy ra hiện tượng rò rỉ nhiên liệu

Hình 5 – 10 Quá trình lắp đặt bơm nhiên liệu

1 Bơm nhiên liệu 2 Ống bảo vệ 3 Vòng thép 4 Kẹp đường ống 5 liên kết đường ống vào thùng 6 Nhiên liệu từ bơm đến động cơ 7 Nhiên liệu từ thùng vào bơm

5.2.2.4 Lắp đặt hộp bảo vệ các đường ống và dây dẫn điện

Nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành, tăng tuổi thọ cho các thiết bị thì việc lắp đặt các đường ống và dây điện cần được thực hiện đúng qui cách Các đường ống dẫn nhiên liệu không được lắp đặt gần đường dây điện để tránh hiện tượng cháy nổ Việc lắp đặt hộp bảo vệ cho các đường ống và dây điện được thực hiện theo các bước sau (Hình 5 – 11)

B1 Lắp đặt nắp đậy 2 của hộp bảo vệ vào rảnh 1 ở mặt phía dưới của bộ giàn lạnh chính B2 Đánh dấu đường tâm 3 trên vách trước của thùng

B3 Lắp đặt hai bộ kẹp đường ống trên đường tâm vừa đánh dấu bằng đinh vít

B4 Lắp đặt các đường ống và dây điện vào bộ kẹp

B5 Lắp đặt nắp hộp bảo vệ

96 Hình 5 – 11 Quá trình lắp đặt hộp bảo vệ đường ống và dây dẩn điện

1 Rảnh lắp đặt 2 Nắp đậy 3 Vị trí lắp 4 Bộ kẹp đường ống

TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ THIẾT KẾ

Tính toán xác định tọa độ trọng tâm

Việc xác định tọa độ trọng tâm của ô tô giúp ta xác định mức độ ổn định của ô tô, khả năng giới hạn bị lật khi chở hàng hoặc khi xe chạy trên đường dốc, trên đường nghiêng

Vì vậy cần xác định vị trí trọng tâm ôtô theo chiều dọc và chiều cao cả khi không tải và đầy tải Theo chiều ngang ta coi ôtô đối xứng dọc và trọng tâm của ôtô nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của ôtô

Ta có sơ đồ phân bố trọng lượng của xe tải đông lạnh như hình vẽ sau:

Hình 6 – 1 Sơ đồ phân bố trọng lượng trên xe tải đông lạnh

Z1 – Phản lực bánh xe trước

Z2 – Phản lực bánh xe sau

G1 – Tải trọng ôtô sát xi

Gt – Tải trọng thùng

Gn – Tải trọng giàn lạnh

Ta có công thức xác định tọa độ trọng tâm x của hệ n vật như sau:

Trong đó: xi – Là tọa độ trọng tâm của vật thứ ni mi – Là khối lượng của vật thứ ni

G – Là tổng khối lượng của hệ vật

* Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dài khi không tải và đầy tải:

Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dài căn cứ vào trị số trọng lượng các thành phần và trọng tâm của chúng ta xác định khoảng cách trọng tâm toàn ô tô tới các cầu

+ Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu trước:

Xét cân bằng momen với điểm O1:

G1 là trọng lượng ô tô sát xi: G1 = 5360 [KG] a 1 là khoảng cách trọng tâm xe cơ sở đến tâm cầu trước: a 1 = 2518,125 [mm]

G t là trọng lượng thùng: G t = 3000 [KG]

L t là khoảng cách trọng tâm thùng đến tâm cầu trước: L t = 4575 [mm]

G h là trọng lượng hàng: G h = 15000 [KG]

L h là khoảng cách trọng tâm hàng đến tâm cầu trước: L h = 4560 [mm]

Z 2 Trọng lượng xe phân bố cầu sau [KG]

L là khoảng cách trọng tâm từ tâm cầu sau đến tâm cầu trước: L = 5695 [mm]

G n là trọng lượng giàn lạnh: G h = 480 [KG]

L n là khoảng cách trọng tâm giàn lạnh đến tâm cầu trước: L n = 850 [mm]

G kl là trọng lượng kíp lái: Gkl= 180 [KG]

L kl là khoảng cách trọng tâm kíp lái đến tâm cầu trước: L kl = 300 [mm]

Từ phương trình (6.1) ta có thể xác định được trọng lượng xe phân bố lên cầu sau:

= + [KG] (6.1.3) Khi xe không tải:

Thay các thông số ta được:

Ta có chiều dài cơ sở của xe thiết kế: L = 5695 [mm]

Giả sử trọng tâm xe cách tâm cầu trước một đoạn là a, xét cân bằng momen đối với điểm O1 ta có:

+ Khoảng cách đến đường tâm trục bánh trước:

+ Khoảng cách đến đường tâm trục bánh sau: b = L - a [mm]

Khi xe đầy tải: b = 5695 – 3925 = 1770 [mm]

Khi xe không tải: b = 5695 – 2918 = 2777 [mm]

* Xác định chiều cao trọng tâm ô tô đóng mới khi không tải và đầy tải:

Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao được xác định theo chiều cao khối tâm các thành phần trọng lượng:

Trong đó: hi – Chiều cao của trọng tâm phần tử thứ i

Gi – Khối lượng phần tử thứ i

Ta có: h1 là chiều cao trọng tâm của ôtô sát xi h1 = 964 [mm] (Giá trị này được lấy theo thực nghiệm)

100 ht là chiều cao trọng tâm thùng: Thùng được lắp lên xe qua một tấm đệm su dày 7 [mm], dầm dọc thùng cao 150 [mm], chiều cao thùng là 2440 [mm], chiều cao sát xi ôtô HD240 so với mặt đường là Hr = 1115 [mm] ht = 1115+2440/2+150+7 = 2492 [mm] hh là chiều cao trọng tâm của hàng : Kích thước lọt lòng thùng là 2210 [mm], bề dày sàn thùng 143 [mm] hh = 1115+150+7+143+2210/2%20 [mm] hn là chiều cao trọng tâm giàn lạnh hh = 3316 [mm] hkl là tọa độ trọng tâm theo chiều cao của kíp lái hkl = 1745 [mm]

G0 là trọng lượng toàn bộ ô tô thiết kế : G0= 9450 [KG]

G t là trọng lượng thùng: G t = 3000 [KG]

G h là trọng lượng hàng: G h = 15000 [KG]

G n là trọng lượng giàn lạnh: G h = 480 [KG]

G kl là trọng lượng kíp lái: Gkl= 180 [KG]

Thay các giá trị trên vào công thức:

 Tọa độ trọng tâm theo chiều cao của ôtô khi đóng mới là :

Kiểm tra tính ổn định của xe thiết kế

Hình 6 – 2 Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe lên dốc

Trường hợp khi xe lên dốc với tốc độ nhỏ thì ta xem như lực quán tính Pj, lực cản gió

P, lực cản ma sát Pf rất nhỏ

Ta xác định được góc dốc giới hạn khi xe chuyển động lên dốc bị lật: tgα hg b

Trong đó: α– Góc dốc giới hạn b – Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh sau hg – Chiều cao trọng tâm xe

* Khi không tải: b = 2532 [mm] hg = 1626 [mm]

Do đó: α = arctg hg b = arctg 57,3 0

2532* Khi đầy tải: b = 1613 [mm] hg = 2061 [mm]

Do đó: α = arctg hg b = arctg 38 0

Hình 6 – 3 Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe xuống dốc

Trường hợp khi xe chuyển động xuống dốc với tốc độ nhỏ và chuyển động ổn định ta cũng xác định được góc dốc giới hạn là: tgα hg a

Trong đó: α– Góc dốc giới hạn a – Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh trước hg – Chiều cao trọng tâm xe

* Khi không tải: a = 2918[mm] hg = 1540 [mm]

Do đó: α = arctg hg a = arctg 2918

* Khi đầy tải: a= 3925 [mm] hg = 2141 [mm]

Do đó: α = arctg hg a = arctg 3925

Hình 6 – 4 Sơ đồ tính toán tính ổn định ngang của xe

Theo điều kiện ổn định về lật đỗ ngang thì góc dốc giới hạn của mặt đường được xác định theo công thức: tgβ 2hg

Trong đó: β – Góc dốc giới hạn lật ngang, góc giữa của ô tô và mặt đường

B – Khoảng cách vệt bánh xe sau

B = 1800 [mm] hg – Chiều cao trọng tâm của xe

Khi không tải: hg = 1540 [mm] β = arctg

2×1540= 30,3 0 Khi đầy tải: hg = 2141 [mm] β = arctg

2×2141= 22,8 0 6.2.3 Vận tốc chuyển động giới hạn của ôtô khi quay vòng với bán kính Rmin

Giả thiết mặt đường bằng phẳng và ngang Khi ôtô quay vòng trên mặt đường nghiêng ngang như (hình 6–4) thì tốc độ giới hạn nguy hiểm của ôtô là:

Vgh – Vận tốc giới hạn nguy hiểm khi ôtô bị lật đổ

Rmin – Bán kính quay vòng bé nhất của ôtô

Rmin = 9,5 [m] g – Gia tốc trọng trường g = 9,81 [m/s 2 ]

Khi không tải: hg = 1540 [mm]

Khi đầy tải: hg = 2141 [mm]

6.2.4 Xác định bán kính quay vòng của ôtô

Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo vệt bánh xe trước phía ngoài được tính theo công thức:

Rqmin = L/sin + B1 / 2 cos  (6.2.2) Ở đây :  – Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng :  = 42,5 0

Bán kính quay vòng của ôtô thiết kế nằm trong giới hạn cho phép

6.2.5 Xác định hành lang quay vòng của ô tô

Hành lang quay vòng của ô tô là diện tích bề mặt tựa được giới hạn bởi hình chiếu của quỹ đạo chuyển động của các điểm trên biên với tâm quay vòng tức thời của nó tg max

Hình 6 – 5 Sơ đồ xác định bán kính quay vòng và chiều rộng hành lang quay vòng của ôtô

R0 : Bán kính quay vòng theo điểm O, là giao điểm giữ tâm đối xứng dọc của ôtô và tâm trục sau: (R0  P0)

L - Chiều dài cơ sở của ô tô, L = 5,695 [m]

 - Góc quay vòng trung bình của các bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngoài của ô tô,  = 42,5 0

RB : Bán kính quay vòng tính theo điểm biên trong tại tâm trục sau (điểm B):

Với B0 – chiều rộng toàn bộ của ô tô : B0 = 2,450[m]

RC : Bán kính quay vòng tính theo điểm bên ngoài tại tâm trục sau (điểm C):

RG : Bán kính quay vòng tính theo điểm trọng tâm ô tô (điểm G):

RA = Bán kính quay vòng tính theo điểm biên ngoài đầu ô tô (điểm A) :

Hv : Hành lang quay vòng của ô tô, xác định như sau:

Với ô tô tải đóng mới có kích thước cơ sở B0  L0 = 2450  5695 [mm] bán kính quay vòng nhỏ nhất Rqmin = 9,7 [m], hành lang quay vòng Hv = 4,63 [m] là hợp lý, điều này chứng tỏ ô tô có thể quay đầu dể dàng trong một khoảng diện tích tương đối nhỏ gọn, phù hợp với điều kiện đường sá, sân bải ở nước ta hiện nay.

Tính toán động lực học của ô tô tải đông lạnh

Sau khi thiết kế xe đông lạnh ta cần phải tính toán lại sức kéo của xe Khi tính toán sức kéo ta cần xây dựng các đồ thị sau: Đồ thị cân bằng công suất động cơ ô tô N = f(V); đồ thị cân bằng lực kéo P = f(V); Đồ thị nhân tố động lực học D=f(V); Đồ thị gia tốc J f(V)… Dựa vào những đồ thị trên mà ta có thể xem xét, đánh giá, so sánh khả năng, chất lượng động lực của ô tô, cũng như đưa ra những nhận định như: Tìm vận tốc lớn nhất của ô tô trên mỗi đoạn đường, tìm tỉ số truyền hợp lý nhất đối với từng loại đường, xác định khả năng tăng tốc, lên dốc, sức cản của đường mà xe có thể vượt qua ở từng tỉ số truyền với mức tải trọng nào đó

6.3.1 Tính toán các thông số động lực học của ôtô thiết kế

- Hệ số cản không khí K, nó phụ thuộc vào dạng ô tô, chất lượng bề mặt của nó, phụ thuộc vào bề mặt không khí [Ns 2 /m 4 ] Theo [1] ta chọn K = 0,6 [Ns 2 /m 4 ]

- Theo tài liệu [1] ta có công thức hệ số cản lăn của đường f: f = f0 

V 2 f0 - Hệ số cản lăn ứng với tốc độ chuyển động của xe v  22,2[m/s]

- Diện tích cản chính diện của ô tô:

B – Chiều rộng cơ sở của ô tô, B = 1,935 [m]

Ha – Chiều cao lớn nhất của ô tô, H = 3,5 [m]

- Hiệu suất hệ thống truyền lực (t): Chọn t = 0,89

- Nhân tố cản không khí:

Xác định theo công thức : W = K.F [Ns 2 /m 2 ]

- Bán kính làm việc trung bình của bánh xe ( kí hiệu lốp 8,25R16) rb =  r0 [mm] Với : ro- Bán kính thiết kế của bánh xe r0 = (8,25 + 16/2)x25,4 = 412,75 [mm]

 - Hệ số biến dạng của lốp, được chọn phụ thuộc vào loại lốp

Với lốp có áp suất cao:  = (0,945  0,950), chọn  = 0,947

- Tải trọng ở cầu sau phân bố lên mỗi lốp là: q2 = 𝐺 𝑎2

G - Trọng lượng phân bố lên cầu sau [KG] i - Số lốp ở cầu sau, i= 4 (chiếc)

- Tải trọng ở cầu trước phân bố lên mỗi lốp là: q1 = 𝐺 𝑎1

G a 1 - Trọng lượng phân bố lên cầu trước [KG] i - Số lốp ở cầu trước, i= 2 (chiếc)

CÁC BƯỚC CÔNG NGHỆ THI CÔNG

Xây dựng phương án thiết kế ôtô tải đông lạnh Huyndai HD240

- Đánh giá tầm quan trọng và nhu cầu sử dụng ôtô đông lạnh trên thị trường hiện nay

- Khảo sát chi tiết ưu nhược điểm của các dòng xe đông lạnh đang lưu hành trên thị trường

- Tìm hiểu đặc điểm kết cấu của xe cơ sở

- Thành lập các phương án thiết kế, phân tích ưu nhược điểm từng phương án để chọn phương án tối ưu nhất

- Chọn phương án thiết kế

Trình tự tính toán thiết kế

- Tính toán sơ bộ (kích thước, dung tích thùng lạnh, tải trọng, vị trí lắp đặt , phân bố tải trọng) và thiết lập bản vẽ bố trí chung cho phương án thiết kế đã chọn

- Tính toán thiết kế thùng đông lạnh

+ Tính toán chế tạo vách thùng

+ Tính toán thiết kế khung dầm thùng

+ Liên kết các chi tiết thùng

+ Bố trí tổng thể thùng sau thiết kế

- Tính chọn bộ thiết bị lạnh cần lắp đặt

- Tính toán lắp đặt thùng lên chassis xe

- Tính toán kiểm tra ổn định xe sau thiết kế

Qui trình lắp đặt

- Tháo các bộ phận cần thiết trên xe cơ sở trước khi lắp đặt như: Bình chứa nhiên liệu, bình khí nén, hệ thống điện phần sau

- Lắp đặt thùng lên chassis xe:

+ Xác định vị trí lắp đặt thùng, vị trí trình tự lắp đặt các liên kết

+ Liên kết dầm dọc khung thùng với dầm dọc khung xe bằng bu lông quang và các bản thép ( cần phải siết các bu lông quang trước rồi mới liên kết các bản thép sau)

- Lắp đặt bộ thiết bị lạnh lên thùng:

+ Lắp đặt bộ giàn lạnh chính

+ Lắp đặt thùng nhiên liệu, bơm nhiên liệu của động cơ phụ, ắc qui

+ Lắp đặt bảng điều khiển, đèn chiếu sáng

+ Lắp đặt hộp bảo vệ các đường ống và dây điện

- Lắp lại các bộ phận đã tháo ở trên, lắp chắn bùn, chắn bên

- Tổng kiểm tra, thử xe:

+ Vận hành kiểm tra hệ thống lạnh

+ Chạy thử, kiểm tra tổng quát xe sau thiết kế

Sau đây là các thông số cơ bản của xe đông lạnh thiết kế

Bảng 8 - 1 Thông số kỹ thuật cơ bản

TT Thông số Đơn vị Giá trị

01 Kích thước tổng thể Lo x Bo x Ho mm 9490 x 2450 x 3500

02 Chiều dài cơ sở L mm 5695

05 Trọng lượng toàn bộ G KG 24450

07 Dung tích xi lanh cc 5899

08 Vận tốc lớn nhất Vmax Km/h 90

09 Độ vượt dốc lớn nhất max 0 38

10 Bán kính quay vòng Rmin m 9,7

12 Hệ thống treo Nhíp lá, giảm chấn thủy lực

13 Hệ thống phanh Tang trống, dẩn động khí nén

14 Kích thước bao thùng mm 7100x 2450x 2440

15 Kích thước lọt lòng thùng mm 6892 x 2246 x 2210

17 Sàn Mặt sàn tùy chọn theo yêu cầu

20 Vật liệu cách nhiệt Styrofoam

21 Nhiệt độ làm lạnh Đạt đến -20 độ C

22 HT Lạnh T-880 PRO Ôtô đông lạnh thiết kế được thực hiện đúng theo các tiêu chuẩn của Bộ Giao Thông

Vận Tải Việt Nam ban hành năm 2003 Có đủ tính năng kỹ thuật, yêu cầu sử dụng, độ bền, độ an toàn và ổ định cần thiết trong các điều kiện địa hình Việt Nam

Tất cả các nội dung tính toán liên quan đến việc thiết kế chế tạo và lắp đặt thùng đông lạnh trên ôtô sát xi Hyundai HD240 đã được đề cập đầy đủ trong phần thiết kế và tính toán như chế tạo thùng, tính tổn thất nhiệt thùng lạnh, chọn và lắp đặt bộ thiết bị lạnh, tính toán phân bố tải trọng, lắp đặt thùng lên xe …

111 Ôtô đông lạnh thiết kế đã đảm bảo được các tính năng, yêu cầu kỹ thuật của một ôtô đông lạnh như:

- Kết cấu thùng bền vững

- Đảm bảo yều cầu về công suất lạnh, nhiệt độ lành lạnh

- Hệ thống lạnh có thể hoạt động độc lập trong trường hợp xe đừng hẳn và tắt máy

- Đảm bảo độ kín khít, cách nhiệt tốt, tổn thất nhiệt ít

- Tải trọng hàng hóa tăng

Khi vận hành sử dụng hệ thống lạnh phải tuân thủ các yêu cầu sử dụng, kiểm tra bảo dưởng định kỳ.

Định dạng
Số trang	118
Dung lượng	3,41 MB