Xe tự đổ pot

1 CHƯƠNG 2 - XE TỰ ĐỔ I. CÔNG DỤNG – YÊU CẦU 1.1 Công dụng – Đặc điểm: Các loại hàng hóa chuyên chở bằng xe tải thường là hàng hóa có thể tích lớn, do đó thùng xe tải thường phải có kích thước lớn để tận dụng hết công suất của động cơ. Một số loại hàng hóa cần tránh mưa nắng nên thùng xe tải có mui. Hai bửng hông và bửng sau có khớp bản lề, có thể mở bửng thuận tiện cho việc xếp hàng. Thùng xe tải thường dài nên tính năng quay vòng thấp. Trong khi đó, xe tự đổ chủ yếu dùng chuyên chở hàng rời rạc có khối lượng riêng lớn như cát, đá, vật liệu xây dựng, đất rác . . . nên thùng xe được làm ngắn và chắc chắn, hai bửng hông và bửng sau lật được để tháo dỡ hàng. Vật liệu chuyên chở không đòi hỏi bảo quản mưa nắng nên thùng không có mui. Xe có chiều dài xe rất ngắn do đó có tính năng quay vòng tốt nên. Xe thường được trang bò loại bánh xe có tính năng thông qua cao và có thể chạy được trên đất mềm. 1.2 Yêu cầu: - 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, dễ tháo sạch lòng thùng khi đổ. Quy đònh 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 Đối với xe cơ giới cỡ nhỏ, để kích thước hình dáng bảo đảm tính hài hòa, Bộ Giao thông Vận tải quy đònh như sau: Chiều dài toàn bộ xe L  1,95 L 0 (chiều dài cơ sở) Chiều cao tối đa xe H max  1,75 W T W t 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 2.1) - Đảm bảo tính an toàn khi nâng, đổ hàng cũng như khi vận chuyển, không làm rơi vãi hàng hóa khi vận chuyển. Xe phải trang bò cơ cấu khóa nắp thùng, cơ cấu an toàn, thùng phải đủ bền và cứng vững, có mái bảo vệ cabin khi chất hàng. - Góc nâng thùng phải đủ lớn để trút sạch hàng hóa. 2 - Xe phải có tính ổn đònh khi nâng, hạ thùng. - Kết cấu gọn nhẹ, dễ chế tạo, giá thành thấp. - Dễ bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa, thao tác vận hành đơn giản . . . II. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Công thức cấu tạo: Xe cơ sở + Thùng hàng tự đổ + Cơ cấu nâng hạthùng hàng Hình 2.2 – Xe tự đổ KAMAZ 65111 Hình 2.1 – Phương pháp xác đònh giá trò W t 3 2.1 Xe cơ sở: Các xe tự đổ hiện nay thường được cải tạo từ xe tải thùng hở. Việc chọn lựa xe cơ sở được tiến hành trên cơ sở phân tích khối lượng riêng loại hàng cần chuyên chở, thể tích hàng vận chuyển tối ưu, từ đó xác đònh được tải trọng xe. Trong quá trình cải tạo từ xe tải thùng sang xe tự đổ, thường phải cắt ngắn khung xe, dời cầu và thay thùng tải bằng thùng tự đổ. Thùng sau cải tạo thường được gia cố vững chắc hơn, ngoài ra còn phải bố trí thêm cơ cấu nâng hạ thùng, do đó tự trọng xe tăng lên, hệ quả là tải trọng xe giảm xuống. Điều này cần lưu ý khi chọn xe cơ sở ban đầu, sao cho tải trọng xe sau cải tạo vẫn phù hợp với yêu cầu vận chuyển hàng và yêu cầu an toàn cho xe. Sau khi xác đònh được tải trọng, việc chọn xe cơ sở còn căn cứ vào các điều kiện khác như: Có/không hộp phân phối, khả năng trích công suất để dẫn động hệ thống nâng thùng, giá thành . . . 2.2 Thùng hàng: 2.2.1 Kết cấu: Thùng được chế tạo từ thép các loại. Khung thùng làm từ thép cán đònh hình, thường là thép chữ C, thép L, sau đó hàn thép tấm tạo thành mặt bên và đáy. Tấm đáy chòu tải trọng lớn nên thường dày hơn các tấm bên. Ở thùng nguyên thủy, các tấm bên có thể lật ra; nhưng thùng sau cải tạo thường làm thành bên cố đònh để tăng độ cứng vững (hình 2.4). Để bảo đảm an toàn cho người điều khiển xe, phần trên thùng được làm dài ra, che phủ cabin. Hình 2.3 – Tổng thể xe tự đổ (Hyundai 15T) Hình 2.4 – Thùng trước và sau cải tạo 4 Phần sau thùng có thể làm dốc lên (hình 2.4), ngăn không cho vật liệu tràn ra ngoài khi vận chuyển, nhưng vẫn dễ dàng tháo sạch vật liệu khi nâng thùng lên. Tuy nhiên, hiện nay phần lớn thùng tự đổ đều bố trí tấm bửng sau. Trong trường hợp này, bản lề bửng phải được bố trí phía trên, bảo đảm sau khi đổ hàng tấm bửng không bò vướng như trường hợp bản lề nằm dưới. Để việc tháo dỡ hàng thuận tiện, thùng được bố trí cơ cấu khoá bửng sau tự động. Nguyên lý hoạt động như sau: Tấm bửng sau 4 được giữ bởi chốt khóa 3. Trên trục mang chốt khóa O 3 , người ta hàn cứng cánh tay đòn điều khiển 5, một đầu liên kết với lò xo giữ 1, đầu còn lại nối với xích 2. Đầu kia của xích 2 nối bản lề với khung xe tại O 1 . Trục quay thùng là O 2 . Như vậy, khi nâng thùng lên góc , điểm O 3 quay quanh O 2 , còn còn điểm A quay quanh O 1 . Đặt O 1 O 2 = l 1 = const O 1 A = l 4  const O 1 O 3 = l 2  const O 3 A = l 5 = const O 2 O 3 = l 3 = const Khi thùng nâng lên: Xét tam giác O 1 O 2 O 3 ’: l 2 2 = l 3 2 + l 1 2 – l 3 l 1 .cos(+) Xét tam giác O 1 A’O 3 ’: l 4 2 = l 2 2 + l 5 2 – l 2 l 5 .cos(O 1 O 3 ’A’) Vậy , khi  tăng thì l 2 tăng (theo công thức trên). Nhưng ở công thức dưới, khi l 2 tăng, tử sẽ tăng nhanh hơn mẫu, do đó góc O 1 O 3 ’A’ giảm, có nghóa là khóa 3 sẽ quay quanh O 3 để mở bửng sau, thực hiện đổ hàng. Lò xo 1 có tác dụng giữ bửng không bung ra ở vò trí nằm ngang. Hình 2.5 – Sơ đồ nguyên lý cơ cấu khóa bửng tự động 1. Lò xo giữ chốt khoá 2. Xích 3. Chốt khóa 4. Bửng sau 52 2 4 2 5 2 2 '' 31 cos ll lll AOO   5 2.2.2 Phương án lật thùng: Khi đổ vật liệu, thùng phải được nâng lên một góc nào đó so với mặt phẳng ngang. Ta có các phương án lật thùng như sau:  Bố trí đổ ngang Ưu khuyết điểm: - Đổ vật liệu nhanh chóng do tiết diện đổ lớn. - Khó tăng góc nghiêng thùng nên khó đổ hết vật liệu. - Không thích hợp ở những nơi chật hẹp. - Vật liệu cản trở sự di chuyển của xe. - Kích thước ngang lớn, kém ổn đònh  Bố trí đổ dọc Ưu khuyết điểm: - Rất thích hợp cho việc đổ hàng ở những nơi chật hẹp. - Có thể lùi vào đổ hàng, sau đó tiến ra hoặc vừa đổ vừa di chuyển. - Xe có tính ổn đònh cao khi đổ hàng. - Tốn nhiều thời gian đổ vì tiết diện bé. Hiện nay, phương án đổ dọc được sử dụng phổ biến hơn cả. Tuy nhiên, có những xe được bố trí đồng thời đổ ngang và đổ dọc, rất thuận tiện cho sử dụng ở những nơi chật hẹp ở đó xe không thể quay đầu, hoặc khi chuyên chở vật có hình dạng dài, tiết diện nhỏ như ống nước, sắt xây dựng (hình 2.8) Hình 2.6 – Sơ đồ đổ ngang Hình 2.7 – Sơ đồ đổ dọc Hình 2.8 – Phương án đổ phối hợp 6 2.3 Cơ cấu nâng hạ 2.3.1 Hệ thống nâng hạ: Có thể sử dụng hệ thống cơ khí, khí nén hay thủy lực.  Phương án 1 : Dùng hệ thống truyền động bằng cơ khí Ưu điểm: Giá thành thấp, dễ chế tạo, đơn giãn, dễ bảo trì, bảo dưỡng, thay thế Khuyết điểm: - Kết cấu cồng kềnh, phức tạp - Lực nâng thùng nhỏ - Làm việc nguy hiểm, không an toàn  Phương án 2 : Dùng hệ thống truyền động bằng khí nén Nhược điểm: - Lực nâng thùng nhỏ - Kết cấu cồng kềnh - Không ổn đònh vì không khí có thể nén được  Phương án 3 : Dùng hệ thống truyền động bằng thủy lực Ưu điểm: - Lực nâng lớn - Kết cấu nhỏ gọn - Làm việc ổn đònh Khuyết điểm: Giá thành cao, bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên . . . Hình 2.9 – Sơ đồ nâng hạ dùng truyền động cơ khí 1. Thùng xe 2. Trục vít 3. Bánh vít 4. Tời 5. Ròng rọc 6. Cơ cấu kẹp chặt đầu cáp 7 2.3.2 Phương án nâng hạ: Trên cơ sở phân tích ở trên, ta chỉ đi sâu vào phương án nâng hạ sử dụng hệ thống thủy lực.  Nâng hạ trực tiếp  Dùng xy lanh một tầng Ưu khuyết điểm: - Kết cấu đơn giản, giá thành thấp - Áp suất làm việc nhỏ - Góc nâng nhỏ vì chòu ảnh hưởng chiều dài xy lanh thủy lực. - Chiếm khoảng không gian lớn  Dùng xy lanh nhiều tầng Khi nâng thùng, dầu từ bơm qua cơ cấu điều khiển vào buồng A đẩy piston 2 lên, đồng thời dầu từ buồng B chảy về thùng. Khi piston 2 đi hết hành trình, dầu tiếp tục vào cửa A nâng piston 1 đi lên, còn dầu từ cửa C về buồng chứa. Hình 2.10 – Chu trình mở hệ thống thủy lực 1. Xy lanh thủy lực 2. Piston thủy lực 3. Van tiết lưu 4. Van một chiều 5. Van phân phối 5/3 6. Van điện từ 7. Bơm dầu 8. Đường dầu 9. Van an toàn 10. Đường dầu về 11. Thùng dầu Hình 2.12 – Xy lanh một tầng trực tiếp 8 Ưu khuyết điểm: - Có thể nâng thùng cao, đảm bảo đổ hết hàng - Không gian bố trí nhỏ - Áp suất làm việc phù hợp với sự giảm dần tải trọng khi tăng góc nghiêng thùng - Kết cấu xy lanh phức tạp - Hệ thống điều khiển phức tạp, gia thành cao.  Nâng hạ gián tiếp  Đòn bẩy di động Khi nâng hay hạ thùng, piston 3 đẩy ra hay đi vào, khi đó điểm C quay quanh O 1 , còn A quay quanh O 2. - Hành trình xy lanh nhỏ vẫn bảo dảm nâng thùng lên góc lớn. - Cơ cấu gọn nhẹ, đơn giản, không gian bố trí nhỏ - Phải chế tạo thêm cơ cấu đòn bẩy làm tăng giá thành.  Đòn bẩy cố đònh Cũng sử dụng xy lanh một tầng kết hợp với đòn bẩy tương tự như trên, nhưng đầu C bắt cố đònh vào khung xe. - Cơ cấu có độ cứng vững cao. - Cơ cấu phức tạp vì phải bắt điểm C vào khung xe. - Hành trình nhỏ vẫn đảm bao nâng thùng hàng góc lớn, tuy nhiên phải sử dụng lực lớn 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống: Từ tất cả các phương án trên, hiện nay ta thường thấy phương án đổ dọc, nâng hạ thùng bằng cơ cấu thủy lực với xy lanh một tầng nâng gián tiếp có đòn bẩy di động. Hình 2.13 – Xy lanh nhiều tầng trực tiếp Hình 2.14 – Nâng gián tiếp-đòn bẩy di động Hình 2.15 – Nâng gián tiếp đòn bẩy cố đònh 9 Sơ đồ khối nguyên lý nâng thùng: Nguyên lý hoạt động: - Khi xe di chuyển trên đường, truyền động từ hộp số qua hộp trích công suất được ngắt. Moment xoắn truyền qua hộp số đến cầu sau. - Khi xe đổ vật liệu, truyền động từ hộp số đến cầu sau có thể ngắt hoặc không tùy thời điểm, còn truyền động từ hộp số đến hộp trích công suất được kết nối (nhờ cần điều khiển trong cabin) điều kiển bơm hoạt động. Bơm hút dầu từ thùng chứa, nén đến hệ thống van điều khiển rồi đến xy lanh thủy lực. Áp suất dầu trong xy lanh tạo áp lực bằng giá trò lực cản P đẩy piston di chuyển. Thùng hàng liên kết với cơ cấu nâng hạ sẽ được nâng lên tự đổ vật liệu. III. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE TỰ ĐỔ 3.1 Các tham số kỹ thuật cơ bản của xe tự đổ 1) Chỉ số trọng lượng / thể tích (kg/m 3 , tấn/m 3 ): Cho biết khả năng tận dụng thể tích thùng chứa. Tuỳ thuộc tính chất khối hàng, kích thước các hạt của khối hàng, phương pháp chất hàng mà ta có hiệu suất sử dụng thùng xe. Với các loại than, xỉ, cát, đá dăm, sỏi, xi măng . . .  hh = 1,6 – 1,8 tấn/m 3 2) Chỉ số hiệu suất tải trọng: Bơm thủy lực Hộp trích công suất Hộp số Cầu chủ động Van điều khiển Thùng dầu Xy lanh thủy lực Cơ cấu đòn bẩy Thùng xe Thùng xe Hình 2.16 - Sơ đồ khối nguyên lý nâng thùng (1) (2) Truyền động cơ khí Truyền động thủy lực 10 Là tỷ số giữa tải trọng có ích trên tự trọng xe  hh = G hh / G 0 Giá trò này thường 1,1 – 1,3 3) Góc nâng tối đa thùng: Tùy thuộc tính chất cơ lý của hàng. Thông thường trong khoảng 50 o – 60 o 4) Thời gian nâng, hạ thùng: Thời gian nâng : 15 – 20 s Thời gian hạ: 10 – 15s 3.2 Các bước thiết kế 1) Từ tải trọng và loại hàng hóa, xác đònh kích thước thùng: Từ vật liệu chuyên chở và tải trọng cho phép của xe nền, nên chọn loại có khối lượng riêng nhỏ nhất để xác đònh thể tích thùng cần thiết. Sau đó, căn cứ trên xe nền chọn kích thước dài, rộng và cao thùng cho phù hợp. Thể tích thùng = Tải trọng / Khối lượng riêng Khối lượng riêng một số vật liệu thông dụng: Bảng 2.1 STT Vật liệu Khối lượng riêng (Kg/m 3 ) 1 Đất khô, ẩm 1500 – 1700 2 Bê tông 2300 3 Đất sét 17% độ ẩm 2160 4 Đất pha cát 1900 5 Sỏi 1840 . . . 2) Thiết kế sơ bộ thùng: Kết cấu khung xương mặt sàn, mặt bên, mặt trước, mặt sau: Vật liệu, quy cách, phương pháp liên kết các chi tiết với nhau . . . 3) Xác đònh phương án liên kết thùng với chassis:  Vò trí chốt lật thùng [...]... 4) Thiết kế kỹ thuật:  Tính bền khung xương sàn thùng: Xà ngang, xà dọc  Tính toán phân phố lực lên khung xe, cacđăng, kiểm tra quay vòng, phanh khi thay đổi chiều dài xe cơ sở  Tính bền chốt xoay thùng tự đổ  Thiết kế cơ cấu đòn bẩy nâng thùng  Kiểm tra trục các đăng  Kiểm tra bền khung xe  Chọn các phần tử thủy lực  Đườøng kính xy lanh  Đường ống  Bơm 5) Kiểm tra ổn đònh  Ổn đònh đònh... động  n đònh ngang khi đứng trên đường nghiêng ngang  n đònh ngang khi chuyển động quay vòng trên đường nghiêng ngang  Kiểm tra bán kính quay vòng, ận tốc quay vòng cực đại IV GIỚI THIỆU MỘT SỐ XE TỰ ĐỔ SỬ DỤNG TẠI VIỆT NAM Hình 2.21 – Sơ đồ nâng dọc gián tiếp 14 Hình 2.22 – Sơ đồ nâng dọc trực tiếp 15 Hình 2.23 – Sơ đồ nâng ngang 16 ... nâng hạ thùng 11 Vì vậy, thay vì sửû dụng xy lanh thủy lực một tầng không đòn bẩy, ta dùng cơ cấu có đòn bẩy Các ưu điểm : - Đảm bảo độ bền của thùng, khớp xoay, chốt bắt xylanh vì điểm đặt lực thay đổi phù hợp - Đảm bảo vò trí nâng thùng cao nhất cho phép khi hành trình làm việc của xy lanh nhỏ  Phân tích động lực học cơ cấu nâng thùng ở từng vò trí Hình 2.19 – Sơ đồ khảo sát động học cơ cấu đòn . cấu tạo: Xe cơ sở + Thùng hàng tự đổ + Cơ cấu nâng hạthùng hàng Hình 2.2 – Xe tự đổ KAMAZ 65111 Hình 2.1 – Phương pháp xác đònh giá trò W t 3 2.1 Xe cơ sở: Các xe tự đổ hiện nay. với cơ cấu nâng hạ sẽ được nâng lên tự đổ vật liệu. III. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE TỰ ĐỔ 3.1 Các tham số kỹ thuật cơ bản của xe tự đổ 1) Chỉ số trọng lượng / thể tích. được tải trọng xe. Trong quá trình cải tạo từ xe tải thùng sang xe tự đổ, thường phải cắt ngắn khung xe, dời cầu và thay thùng tải bằng thùng tự đổ. Thùng sau cải tạo thường được gia cố vững