MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU3PHẦN I : MỞ ĐẦU41. Lý do chọn đề tài và lịch sử nghiên cứu42. Mục tiêu của đề tài43. Đối tượng và khách thể nghiên cứu54. Giả thiết khoa học55. Nhiệm vụ nghiên cứu56. Các phương pháp nghiên cứu57.Giới hạn đề tài5PHẦN II : NỘI DUNG6 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE NÂNG61.1 Định nghĩa61.2 Công dụng và phân loại61.3 Phạm vi hoạt động91.4 Cấu tạo chung và nguyên lí hoạt động của xe nâng hàng9 CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN162.1 Các phương án lựa chọn hệ thống truyền lực162.2 Các phương án bố trí hệ thống nâng của xe nâng hàng19 CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ CƠ KHÍ CỦA CƠ CẤU NÂNG223.1 Sơ đồ cơ cấu nâng hàng và các bộ phận 233.2 Tính toán và thiết kế xích tải243.2 Tính toán về phần tử khung nâng26 CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ XY LANH NÂNG THỦY LỰC CHO CƠ CẤU NÂNG354.1 Sơ đồ thủy lực của cơ cấu nâng cho xe nâng354.2. Tính toán và thiết kế xy lanh nâng364.3. Tính toán xy lanh nghiêng khung41 CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN BƠM VÀ CÁC PHẦN TỬ BƠM THỦY LỰC455.1. Các phương án lựa chọn bơm455.2. Tính chọn bơm465.3. Cơ cấu điều chỉnh áp lực485.4. Cơ cấu phân phối495.5. Cơ cấu tiết lưu495.6. Bình chứa chất lỏng495.7. Bộ lọc dầu495.8. Bộ phận lót kín505.9. Ống dẫn505.10. Tính toán cho van an toàn50 CHƯƠNG 6: TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE NÂNG526.1. Các giả thiết khi tính ổn định526.2. Các trường hợp ổn định của xe nâng52PHẦN III: KẾT LUẬN – KHUYẾN NGHỊ58TÀI LIỆU THAM KHẢO59PHỤ LỤC60
NỘI DUNG
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ XE NÂNG
Xe nâng hàng là thiết bị chuyên dụng trong vận chuyển, bốc xếp và nâng hạ hàng hóa, được cải tiến từ xe cơ sở với hệ thống nâng hạ tích hợp.
1.2 Công dụng và phân loại
Xe nâng hàng tự hành đa năng, chuyên dùng nâng hạ, xếp dỡ và vận chuyển hàng hóa đa dạng: từ kiện hàng, bao bì, container nhỏ đến cấu kiện bê tông nặng Máy còn có thể lắp thiết bị kẹp vận chuyển ống dài, và vận chuyển vật liệu rời (trong phạm vi ≤400m, đã được đóng gói).
Xe nâng hàng sử dụng ba loại nguồn động lực chính: ắc quy, động cơ đốt trong, và động lực kết hợp Trong ngành xây dựng, xe nâng tự hành chạy bằng động cơ đốt trong, có kích thước nhỏ gọn hơn ô tô, được sử dụng phổ biến.
Xe nâng tự hành cơ bản sử dụng bàn nâng tích hợp hai càng nâng hình chữ L để vận chuyển nhiều loại hàng hóa: hàng tấm đặt trên càng, hàng trong thùng (gỗ/thép), hoặc vật liệu rời bằng gầu xích Ưu điểm chính là tính cơ động cao và đa chức năng.
+ Khả năng quay vận chuyển hàng
Xe nâng có tải trọng lớn, từ 1 đến hàng chục tấn, nâng cao đến 6m, tốc độ nâng 0,27m/s và tốc độ di chuyển 20km/h.
Xe nâng hàng là thiết bị thiết yếu tại bến cảng, kho bãi, ga đường sắt và các kho hàng, hoạt động hiệu quả trong môi trường nhiệt độ từ 10 đến 40 độ C.
Xe nâng hàng hiện đại có tải trọng lên đến 25 tấn, phục vụ xếp dỡ hàng hóa kích thước lớn, ví dụ như container.
Xe nâng hạ được phân loại thành 3 loại chính dựa trên nguyên tắc hoạt động: từ đơn giản đến phức tạp, tải trọng từ nhẹ đến nặng và chiều cao nâng hạ từ thấp đến cao.
6 a Xe nâng hạ bằng tay
Xe nâng hạ bằng tay gồm xe nâng tay, xe đẩy tay và xe nâng cao, dùng sức người để di chuyển và nâng hàng hóa Khả năng nâng của xe nâng tay dao động từ 0,5 - 2,5 tấn, tùy thuộc vào chức năng nâng hạ.
Hình 1.1:Xe nâng hàng bằng tay b Xe nâng hạ bằng điện
Xe nâng hạ điện sử dụng ắc quy hoặc điện lưới, thay thế sức người trong vận chuyển và nâng hạ hàng hóa Hệ thống gồm hai mô tơ: một cho di chuyển, một cho nâng hạ Xe nâng bán tự động chỉ dùng một mô tơ, trong khi xe nâng tự động hoặc xe nâng điện sử dụng cả hai mô tơ cho cả hai chức năng.
Hình 1.2 : Xe nâng hạ hàng hóa bằng điện
Xe nâng điện có trọng tải và chiều cao nâng vượt trội hơn xe nâng tay, ví dụ nâng 2,5 tấn cao 6m, thường kết hợp sử dụng với hệ thống giá kệ.
Xe nâng hạ bằng điện ba bánh
+ Công suất nâng là: 2 tấn
Xe nâng tay nhỏ gọn, lý tưởng cho siêu thị, giúp nâng hạ hàng hóa hiệu quả trong không gian chật hẹp nhờ thiết kế 3 bánh xe và góc quay nhỏ.
Xe nâng hạ bằng điện 4 bánh
Xe được dùng trong các nhà xưởng có khối lượng nâng vừa phải, nhưng có thể xếp hàng hoá cao. c Xe nâng hạ bằng động cơ
Xe nâng hạ động cơ đốt trong chuyên dùng cho việc nâng hạ và di chuyển hàng hóa nặng, tần suất cao, vượt trội hơn các phương tiện khác.
Hình 1.3 :Xe nâng hạ hàng hóa dùng động cơ đốt trong
Xe sử dụng động cơ xăng, dầu diesel hoặc gas, có khung gầm và lốp xe tương tự ô tô, nhưng được bổ sung hệ thống thủy lực nâng hạ hàng hóa.
Xe nâng động cơ có tải trọng từ 1 đến hàng chục tấn Nhà máy, xí nghiệp thường sử dụng xe nâng dưới 5 tấn, trong khi các cảng biển sử dụng xe nâng từ 10 tấn trở lên để nâng hạ container cỡ lớn.
Hình 1.4 :Xe nâng hạ container
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Xe nâng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề Việc thiết kế xe nâng cần phân tích ưu nhược điểm của từng phương án dựa trên điều kiện hoạt động và mục đích sử dụng để chọn giải pháp tối ưu.
2.1 Các phương án lựa chọn hệ thống truyền lực
* Hệ thống truyền lực bằng điện
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực bằng điện
1 Ắc qui 2 Hộp điều khiển 3 Mô tơ điện
Hệ thống sử dụng khóa điện điều khiển dòng điện từ acquy đến biến trở, rồi đến mô tơ điện, tạo ra chuyển động cho cầu chủ động Tốc độ xe được điều chỉnh bằng cách thay đổi vị trí của biến trở Ưu điểm:
Kích thước nhỏ gọn truyền động êm dịu.
Nhược điểm: Độ bền của hệ thống ắc qui không cao, trong quá trình làm việc phải nạp.
Thời gian sử dụng thấp.
• Hệ thống truyền động bằng cơ khí :
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống truyền lực cơ khí
1 Động cơ 2 Li hợp 3 Hộp số
4 Các đăng 5 Cầu chủ động 6.Các bánh xe chủ động
Động cơ nhiệt truyền năng lượng qua hệ thống truyền lực gồm li hợp, hộp số và trục dẫn động đến cầu chủ động Ưu điểm:
Hiệu suất của hệ thống truyền lực và của các chi tiết cao. Độ tin cậy của hệ thống cao, dễ vận hành và sửa chữa.
Gây ra ồn lớn, truyền động không êm dịu.
Kết cấu các chi tiết cồng kềnh.
• Hệ thống truyền động thuỷ động
Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống truyền lực thuỷ động
2 Li hợp thuỷ lực hoặc biến mô thuỷ lực 5 Cầu chủ động
Động cơ truyền công suất trực tiếp đến biến mô thủy lực (hoặc li hợp thủy lực) rồi đến hộp số cơ khí và cuối cùng là cầu chủ động Ưu điểm của hệ thống này là… (tiếp tục với phần ưu điểm)
Truyền động êm dịu hơn truyền lực cơ khí. Điều khiển nhẹ nhàng.
Kết cấu phức tạp giá thành cao, yêu cầu độ chính xác cao.
Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống truyền động thể tích
1 Động cơ 2 Bơm thuỷ lực
3 Động cơ thủy lực 4 Hộp số cơ khí
5 Cầu chủ động 6: Bánh xe chủ động
Động cơ nổ vận hành bơm số 2, cung cấp dầu cho hệ thống Khi xe dừng, dầu về thùng chứa Khi xe chạy, van 3 điều khiển dòng dầu, dẫn động mô tơ thủy lực và cầu chủ động.
Truyền động nhẹ nhàng và êm dịu, giảm sức lao động cho người lái.
Giá thành cho sản phẩm là cao, chi phí cho sửa chữa và bảo dưỡng cao, bố trí trên xe khá cồng kềnh phức tạp.
Để tối ưu chi phí và đảm bảo vận hành ổn định, phương án truyền lực thủy động (phương án 3) được lựa chọn nhờ giá thành thấp, chi phí bảo dưỡng sửa chữa thấp và phụ tùng thay thế dễ kiếm, giá rẻ.
Xe nâng sử dụng động cơ nhiệt dẫn động bơm thủy lực, cung cấp năng lượng cho hệ thống thủy lực của cơ cấu nâng.
2.2 Các phương án bố trí hệ thống nâng của xe nâng hàng
Sơ đồ bố trí như hình vẽ
Hình 2.5 Xy lanh nghiêng khung nâng đặt trên nóc xe
Trên xe bố trí một xy lanh nâng và một xi lanh nghiêng đổ Xy lanh nghiêng đổ được đặt trên cao của nóc xe, Ưu điểm:
Do chỉ bố trí xy lanh đổ có ít đường ống hơn và van phân phối đơn giản hơn so với loại có lắp 2 xy lanh nghiêng.
Việc đặt xy lanh đổ ở vị trí cao giúp tăng cánh tay đòn, cho phép sử dụng xy lanh có đường kính nhỏ hơn so với khi đặt ở phía dưới.
Bố trí xi lanh trên cao nên cồng kềnh và không gọn, lắp đặt, tháo dỡ gặp nhiều khó khăn.
Bố trí hai xi lanh nghiêng đổ hai bên và một xi lanh chính ở giữa Như sơ đồ sau:
Thiết kế sử dụng hai xy-lanh nghiêng đặt hai bên khung nâng giúp giảm chiều cao và kích thước tổng thể xe, đồng thời giảm đường kính xy-lanh.
Nhược điểm: Các van phân phối sẽ phức tạp, việc chế tạo các xi lanh hai chiều và làm kín khó khăn hơn.
Bố trí cơ cấu nâng ở bên cạnh xe: Sơ đồ như hình
Cơ cấu nâng hàng trên thân xe (Hình 2.3) cho phép vận chuyển hàng hóa dài như thép, gỗ, đặc biệt hiệu quả trên đường hẹp.
Thiết kế hệ thống truyền động cầu dẫn động phức tạp do yêu cầu phân tải trọng theo mặt phẳng dọc xe, gây khó khăn trong bố trí các cơ cấu Tình trạng tải trọng không đều trên các bánh cùng cầu khi xe không tải làm giảm độ ổn định.
So với các phương án khác, phương án 2 tối ưu nhất cho thiết kế xe nâng hàng tại bến bãi nhờ khả năng vận chuyển hàng hóa gọn nhẹ.
Bài viết tập trung nghiên cứu thiết kế tính toán xe nâng, lấy xe nâng Komatsu FD 100-8 làm tham khảo Nội dung bao gồm thiết kế các phần tử cơ khí, cơ cấu thủy lực nâng và đánh giá tính ổn định của xe.
Do vậy đề tài tìm hiểu thông số kĩ thuật của xe nâng KOMASU FD100-8 và tính toán thiết kế các cụm chi tiết chính.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ CƠ KHÍ CỦA CƠ CẤU NÂNG
Đồ án này tập trung vào tính toán và thiết kế cơ cấu nâng của xe nâng hàng do hạn chế thời gian Các thành phần khác như động cơ nhiệt và hệ thống truyền động được xem là đã được lựa chọn dựa trên mẫu xe tham khảo.
Bài toán đã bỏ qua bước tính toán và lựa chọn động cơ nhiệt, thay vào đó sử dụng động cơ tham khảo như sau:
Tên danh nghĩa Kí hiệu Giá trị Đơn vị
3 Cự li truyền tải x 695 mm
4 Chiều dài cơ sở y 2800 mm
6 Tải trọng trục Có tải Phía trước 20860 KG
9 Khoảng cách lốp Trước b10 1700 mm
10 Góc nghiêng khung nâng α/β 6/12 độ
11 Chiều cao khung nâng h1 2890 mm
12 Chiều cao có thể nâng h3 3000 mm
13 Chiều cao khung nâng tối đa h4 4400 mm
14 Chiểu cao mui xe h6 2780 mm
15 Chiều dài xe với càng nâng L1 5465 mm
16 Chiều dài xe tới bề mặt càng nâng
19 Bán kính quay vòng của xe Wa 4000 mm
20 Vận tốc nâng càng Có tải/Không tải 470/500 mm
21 Vận tốc hạ càng Có tải/Không tai 400/500 mm
23 Công suât động cơ 122 kW
24 Số vòng quay động cơ 2200 vòng/phút
Bảng thông số tham khảo
3.1 Sơ đồ cơ cấu nâng hàng và các bộ phận
Hình 3.1 Sơ đồ cơ cấu nâng hàng và các bộ phận
1 Khung cố định 6 Càng nâng
2 Xi lanh nâng 7 Hộp nâng
3 Con lăn của khung cố định 8 Puli xích
4 Khung di động 9 Con lăn của hộp nâng
5 Con lăn của khung di động 10 Xích tải
Cơ cấu nâng gồm giá nâng hàng (khung di động) cấu tạo từ hai thanh thép I, di chuyển lên xuống trên rãnh khung ngoài nhờ con lăn, và thanh đỡ giá nâng hàng (khung cố định).
Khung cố định bằng thép hình chữ U tích hợp bộ phận cố định xi lanh lực và xi lanh điều khiển độ nghiêng Hệ thống sử dụng xích tải.
Hệ thống sử dụng xích tải có kích thước tùy thuộc tải trọng, một đầu gắn thân xi lanh lực nâng, đầu kia gắn hộp nâng chứa càng Xi lanh nâng hàng một chiều, dùng dầu nâng và xả dầu qua van tiết lưu để hạ Độ nghiêng điều chỉnh bởi hai xi lanh hai chiều, mỗi xi lanh gắn một đầu vào thanh cố định, đầu kia vào khung xe, đảm bảo vận chuyển hàng hóa thuận lợi.
Thiết kế hệ thống thủy lực nâng cho xe nâng hàng tham khảo thông số xe Komatsu FD 100-8.
Xe nâng được thiết kế để nâng, hạ và di chuyển hàng hóa trong không gian hẹp, địa hình khó khăn như nhà máy, xí nghiệp, kho hàng và bến bãi, nơi các phương tiện khác không hoạt động hiệu quả.
3.2 Tính toán và thiết kế xích tải
Xích tải là bộ phận then chốt trong hệ thống nâng, dùng để kéo hộp nâng hàng lên dọc theo rãnh khung di động nhờ hệ thống con lăn.
Trong quá trình hoạt động các dạng hỏng thường gặp của xích tải như sau :
3.2.1 Các dạng hư hỏng của xích tải
Mòn bản lề xích gây tăng bước xích do chịu áp lực lớn khi hoạt động Để khắc phục, cần bôi trơn xích thường xuyên và tránh quá tải trọng nâng.
Hỏng mỏi do tải trọng làm việc lớn gây đứt xích, tiềm ẩn nguy hiểm cho người và hàng hoá Kiểm tra thường xuyên các phần tử xích là biện pháp cần thiết để phòng ngừa sự cố.
Bài viết phân tích các dạng hỏng hóc thường gặp trên xích, tập trung vào hiện tượng đứt xích do nguyên nhân mòn bản lề, từ đó tính toán và kiểm tra độ bền.
* Dựa vào tải trọng nâng định mức ta chọn xích theo tiêu chuẩn xích : 305-71- 10320.
3.2.2.Kiểm tra áp suất trong bản lề xích Áp suất trong bản lề xích là một trong các nhân tố chủ yếu quyết định đến tuổi thọ của xích Xích có thể làm việc tốt nếu áp suất sinh ra trong bản lề p z = 7 q 0 ÷ 250 (cm 3 /vòng ) => z = 9 q > 100 (cm 3 /vòng ) => z = 11
Chọn tỉ số giữa hành trình lớn nhất của piston với đường kính : λ = S/d = 1÷ 1,8
Với S : Hành trình của piston d : Đường kính của piston
Chọn góc nghiêng của đĩa nghiêng γmax % o
Lấy theo tiêu chuẩn d= 30 (mm)
5.2.3 Đường kính của đĩa nghiêng dẫn động bơm
D = S /sinγ và D phải thỏa mãn điều kiện D >3*d
Với D : Đường kính đĩa nghiêng
5.2.4 Xác định đường kính vòng tâm xy lanh Để giảm ảnh hưởng của góc nghiêng giữa thanh truyền và xy lanh thì theo Bastor xác định :
Với Dxl :Đường kính vòng tâm xy lanh
Để đảm bảo độ cứng vững cho khối xy lanh bơm, chiều dày tối ưu của tường ngăn giữa các xy lanh phải đạt 0,2*d.
Ta chon Dxl = 80 (mm), thỏa mãn điều kiện cứng vững của vách ngăn.
5.2.5 Xác định đường kính ngoài của khối bloc xy lanh
Với Dng: Đường kính ngoài của khối bloc xy lanh
Theo tiêu chuẩn lấy Dng 0 (mm)
Góc giữa piston được xác định : αp = 360/z 60/7 Q o 25 ’ 42 ’’
-Hành trình làm việc : S = 45 (mm)
-Đường kính vòng tâm các xy lanh : Dxl = 80 (mm)
-Đường kính đĩa nghiêng : D = 106,4 (mm)
-Đường kính ngoài bloc : Dng = 130 (mm)
Lựa chọn bơm dựa trên các chủng loại có sẵn trên thị trường để dễ dàng sửa chữa, thay thế Ví dụ, bơm SAR-90 với lưu lượng riêng q (cm³/vòng) là một lựa chọn phù hợp.
Sau khi đã lựa chọn bơm thuỷ lực ta đi phân tích một số yêu cầu của các thiết bị thuỷ lực khác:
5.3 Cơ cấu điều chỉnh áp lực
Van giảm áp và van an toàn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát áp lực hệ thống, hạn chế áp lực bơm và áp lực từ ngoại lực tác động.
Van an toàn thủy lực trong máy nâng bảo vệ các cơ cấu và thành phần dẫn động khỏi quá tải bằng cách giới hạn áp lực chất lỏng Chúng được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
+ Van an toàn tác dụng trực tiếp
+ Van an toàn tác dụng gián tiếp.
Loại van chỉ mở khi hệ thống quá tải, độ cứng của lò xo van lớn để chịu được áp suất cao.
Van một chiều điều áp giữ áp suất bơm ổn định bằng cách tự động mở, xả lượng chất lỏng dư thừa về bình chứa khi áp suất vượt mức cho phép Thiết kế van ưu tiên độ bền cao do hoạt động liên tục.
Trong tính toán thiết kế ta chọn van kháng đỡ loại tác dụng trực tiếp cho hệ thống thuỷ lực nhằm đề phòng trường hợp quá tải.
Cơ cấu phân phối, đặc biệt là loại con trượt với cấu tạo piston bậc dễ gia công, giúp điều chỉnh nhanh hướng và quy luật chuyển động của chất lỏng từ bơm đến các cơ cấu chấp hành.
Van tiết lưu hạn chế hoặc thay đổi lưu lượng chất lỏng, từ đó điều chỉnh tốc độ của cơ cấu chấp hành bằng cách tạo ra sức cản Có hai loại van tiết lưu.
+ Loại không điều chỉnh được.
Tiết lưu không điều chỉnh hạn chế dao động áp suất nhưng tiết lưu điều chỉnh được ưa chuộng hơn nhờ khả năng đáp ứng đa dạng điều kiện làm việc.
Bình chứa chất lỏng thủy lực có chức năng cung cấp chất lỏng, điều hòa dung tích xi lanh, bù chất lỏng thất thoát và làm mát hệ thống Bình phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Bình chứa phải có dung tích tối thiểu 1,5% thể tích phần dẫn động thuỷ lực còn lại và tối đa bằng lưu lượng bơm trong 1 phút Thiết kế bình nên phẳng, có thể có gân để dẫn nhiệt tốt Chức năng chính là giữ dầu sạch và làm mát hiệu quả.
Bao gồm 2 loại : Lọc tinh và lọc thô.
Hệ thống thủy lực của máy nâng cần bộ lọc thô, thường là lưới kim loại đặt tại miệng hệ thống, để loại bỏ tạp chất trong chất lỏng Tùy điều kiện, có thể dùng lọc tấm, lọc thấm hoặc lọc lưới Mặc dù lắp lọc trên đường tháo bảo vệ bơm, nhưng lại giảm lưu lượng chất lỏng, gây xâm thực Vì vậy, hệ thống thường kết hợp thêm bộ lọc tinh để đảm bảo độ sạch cần thiết.
TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE NÂNG
6.1 Các giả thiết khi tính ổn định
-Khi tính toán dùng tải định mức có dạng hình hộp có cạnh bằng 2 khoảng cách từ toạ độ trọng tâm tới lưng của nạng.
-Ở vị trí nghiêng máy nâng được giữ bằng phanh chính.
6.2 Các trường hợp ổn định của xe nâng
Máy nâng ở độ cao nâng tối đa, tải trọng định mức và nghiêng hết về phía trước trên mặt phẳng ngang, tính cả độ nghiêng thêm do cầu trước và hệ thống giảm xóc Đây là điều kiện tải trọng nặng nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của máy nâng.
Hình 6.1 Sơ đồ ổn định của xe nâng
Trong tính toán dùng các ký hiệu như sau:
QH: Tải nâng định mức.
G1: Trọng lượng của máy nâng không có hàng và thiết bị nâng.
G2: Trọng lượng của thiết bị nâng.
O, O1, O2: Toạ độ trọng tâm của hàng, máy không có hàng và thiết bị nâng. O’, O’2: Toạ độ trọng tâm vật nâng và thiết bị nâng nghiêng về phía trước 1 góc β=β 1 +β 2
Bài viết nghiên cứu góc nghiêng thiết bị nâng (β1 = 6° do thiết kế và β2 do lún lốp, biến dạng đàn hồi) Các thông số a1, a2, a’2, l, l’, h, h1, h2, ac, hc thể hiện vị trí trọng tâm và độ cao Độ vươn toạ độ trọng tâm thiết bị và vật nâng tính từ tâm bánh trước khi nghiêng được xác định bởi công thức: a’2 = ac + O’2C*cos(γ1 - β), với O’2C = O2C.
=Arctg6.63⇒ γ1,42 0 Khi nâng hàng cực đại ta có các thông số của xe tham khảo: h2#25mm, hc`0mm, a290mm, ac0mm h500mm, l05mm
Vậy 0’2C=O2C= ( 390 − 130 ) 2 + ( 2325 − 600 ) 2 44mm. β: Góc nghiêng của hệ thống β=β 1 +β 2 β 1 : Góc nghiêng của thiết bị nâng β 1 =6 0 β 2 : Góc nghiêng của các phần tử đàn hồi của hệ thống β 2 =2 0
⇒a’ 2 0+1744*cos(81,42-8)b7,6 mm. l’=ac+O’C*cos(γ-β) Góc γ=Arctg c c a l h h
Kiểm nghiệm ổn định của xe nâng được đánh giá qua hệ số ổn định : k= * '
≥1,1 Theo như xe tham khảo ta có các thông số : a144mm, G1680KG, QH000KG.
Thay số vào công thức ta có : k= 10000 * 1207
Vậy điều kiện ổn định được thoả mãn.
Máy nâng hoạt động ở độ cao lớn nhất khi cả máy và vật nâng nằm trên mặt phẳng nghiêng với góc α Góc nghiêng tiêu chuẩn là 4%, tương đương α = 2°16'.
Các ký hiệu như đã dùng ở trường hợp trên Sơ đồ như sau:
Hình 6.2 Sơ đồ ổn định của xe nâng
Ta có hệ số ổn định tải là: k= * ( * )
Hệ số ổn định k=1,27>1,1 vậy xe nâng đảm bảo ổn định khi làm việc trên dốc tiêu chuẩn.
Máy nâng hoạt động quá tải 10%, nâng vật liệu lên cao 300mm rồi nghiêng về phía sau, gia tốc cực đại và phanh với gia tốc 1,5m/s².
Trong quá trình tính toán dùng các ký hiệu:
O, O2: Toạ độ trọng tâm hàng và thiết bị nâng khi nâng vật nâng ở độ cao 300mm khi thiết bị nâng ở vị trí thẳng đứng.
O1: Toạ độ trọng tâm của xe nâng không tính đến thiết bị nâng.
Tọa độ trọng tâm (O'', O2'') của vật nâng và thiết bị nâng khi nâng ở độ cao 300mm được xác định với góc nghiêng thiết bị về phía sau β = β1 - β2, trong đó β1 = 10° là góc nghiêng tối đa và β2 = 2° là góc nghiêng do biến dạng đàn hồi và xệ lốp.
Các ký hiệu khác dùng ký hiệu như trường hợp 1 Sơ đồ như hình vẽ:
Hình 6.3 Sơ đồ ổn định của xe nâng Độ vươn xác định như sau: a’’2=ac+O’’2C*cos(γ 2 +β).
. Khi nâng hàng ở độ cao 300mm toạ độ trọng tâm của thiết bị nâng so với nền là h200mm.
Góc β= β 1 - β 2 0 -2 0 0 a’’20+746,7*Cos(69,62+10)&4,5mm. h: Toạ độ trọng tâm hàng khi nâng hàng ở độ cao 300mm là h0mm.
) ( l − a c + h − h c = (1305−130) 2 +(800−600) 2 92mm l’’=ac+O’’C*Cos(γ+β) Với γ=Arctg c c a l h h
⇒l’’0+1192*Cos(9,66+10)= 1252,5mm. h’’2=hc+O2’’Csin(γ2+ β)`0+1192*sin(69,62+10)72 mm. h”=hc+O”C*Cos(γ+β)`0+1192*Cos(9,66+10)01mm.
Hệ số ổn định được tính theo công thức: k= 1 , 1 * * "
. Với F, F1, F2: Lực quán tính của vật nâng, máy nâng không có thiết bị nâng và thiết bị nâng được xác định qua công thức:
M=Q, G1, G2: Trọng lượng của vật nâng, máy nâng không có thiết bị nâng, và thiết bị nâng. a: Gia tốc phanh lấy a=1,5m/s 2 g: Gia tốc trọng trưòng lấy g=9,8m/s 2
Theo điều kiện ổn định thì k >1,1 Ta thấy điều kiện thoả mãn
Máy nâng có tải trọng định mức, khi nâng ở độ cao 300mm, nghiêng về phía sau khi đặt trên nền nghiêng 18% (góc nghiêng α ≈ 10°).
Hình 6.4 Sơ đồ ổn định của xe nâng
Vẫn dùng các ký hiệu như trường hợp 3 ta có hệ số ổn định được xác định theo công thức: k= * ( " "* )
=1,89>1,1. k=1,89>1,1 Vậy điều kiện ổn định được thoả mãn.
Xe nâng đạt hệ số ổn định cao hơn mức cho phép trong các điều kiện vận hành giả định, đảm bảo hoạt động ổn định.
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Sau 4 năm học tập tại trường, được học các kiến thức chuyên ngành công nghệ kĩ thuật ô tô, em đã được nhận đề tài tốt nghiệp “Thiết kế và tính toán xe nâng hạ hàng hóa dùng động cơ SAA6D107E-1”.
Đồ án "Thiết kế và tính toán xe nâng hạ hàng hóa dùng động cơ SAA6D107E-1" đã được hoàn thành nhờ quá trình nghiên cứu, nỗ lực cá nhân và sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô Đồ án bao gồm các nội dung chính… (tiếp tục liệt kê các nội dung chính ở đây nếu có).
- Tìm hiểu được động cơ KOMASU SAA6D107E-1 và các thông số kĩ thuật.
- Tính toán, kiểm nghiệm các phần tử cơ khí của cơ cấu nâng.
- Tính toán và thiết kế các phần tử thủy lực của cơ cấu nâng.
- Tính toán ổn định cho xe nâng khi làm việc
Do hạn chế về thời gian và cơ sở vật chất, đồ án chưa thể đề cập đầy đủ đến tất cả các vấn đề dự kiến.
- Tối ưu hóa được kết cấu của xe nâng.
- Tính toán ổn định của xe nâng với các trường hợp mặt tựa khác nhau.
Bài viết nghiên cứu phần điều khiển xe nâng, tuy nhiên đây cũng là điểm hạn chế Tương lai, đề tài cần hoàn thiện phần điều khiển điện-điện tử và hệ thống ổn định để nâng cao hiệu quả hoạt động.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tâm của các thầy cô Khoa Cơ khí Động lực, đặc biệt là thầy Lê Anh Vũ, người đã trực tiếp hỗ trợ tôi hoàn thành đồ án.
1 TS Hoàng Sinh Trường, Máy và truyền động thủy lực thể tích
2 Nguyễn Văn Vượng-Lê Quang Minh, Sức bền vật liệu Nhà xuất bản Giáo Dục
4 Tài liệu kỹ thuật theo xe (Shop Manual) của hãng KOMASU
5 Tại liệu từ Internet: tailieu.vn, ebook.com… vv.
C h1.2 Model Manufacturer's Designation FD115-8 FD135-8
1.3 Power Type Electric, Diesel, Gasoline, LPG, Cable Diesel Diesel
1.8 Load Distance x Front Axle Center to Fork Face mm(in) 715(28.1) 740(29.1)
3.2 Tyre Size Front 10.00-20-14PR(I) 11.00-20-14PR(I)
3.5 Number of Wheels Front/Rear (x=driven) 4x/2 4x/2
4.1 Tilting Angle Forward/Backward degree 6/12 6/12
4.2 Mast Height, Lowered h1 2-stage Mast mm(in) 3160(124.4) 3170(124.8)
4.3 Std Free Lift h2 2-stage Std Mast, from Ground mm(in) 0(0.0) 0(0.0)
4.4 Std Lift Height h3 2-stage Std Mast, from Ground mm(in) 3000(118) 3000(118)
4.5 Mast Height, Extended h4 2-stage Std Mast mm(in) 4670(183.9) 4680(184.3)
4.7 Height, Overhead Guard h6 mm(in) 2800(110.2) 2810(110.6)
4.19 Length, with Std Forks L1 mm(in) 5505(216.7) 5860(230.7)
4.20 Length, to Fork Face L2 mm(in) 4285(168.7) 4640(182.7)
4.21 Width, at Tyre b1 Single mm(in) 2310(90.9) 2410(94.9)
4.22 Forks s/e/l Thickness x Width x Length mm(in) 75x185x1220
4.23 Fork Carriage Class Pin Mount Pin Mount
4.24 Width, Fork Carriage b2 mm(in) 2140(84.3) 2210(87.0)
4.31 Ground Clearance m1 Under Mast mm(in) 250(9.8) 260(10.2)
4.32 m2 at Center of Wheelbase mm(in) 345(13.6) 350(13.8)
4.33 Right Angle Stacking Aisle Ast plus load length mm(in) 4725(186.0) 5090(200.4)
4.35 Turning Radius Wa mm(in) 4010(157.9) 4350(171.3)
Loaded,1st/2nd/3rd km/h(mph) 8.5/19/28
Unloaded,1st/2nd/3rd km/h(mph) 9/21/32
5.2 Lifting Speed Loaded/Unloaded mm/s(fpm) 430/450(85/89) 350/375(69/74)
5.3 Lowering Speed Loaded/Unloaded mm/s(fpm) 400/500(79/98) 400/500(79/98)
5.6 Max Drawbar Pull Loaded, 1.5km/h, 3min rating kN(Ib) 87(19,610) 85(19,150)
5.8 Max Gradeability Loaded, 1.5km/h, 3min rating % 34 28
5.10 Service Brake Operation/Control Foot/Hydraulic,
5.11 Parking Brake Operation/Control Hand/Mechanical Hand/Mechanical
6.4 Battery Voltage/ Capacity at 5-hour rating V/Ah 24/80 24/80
7.2 Rated Output, SAE net kW(HP) 122(164) 122(164)
7.3.1 Max Torque, SAE net N m @ m i n - 1 575(424) @ 1 6 00 575(424 ) @ 1 6 0 0 7.4 No of Cylinder/
7.6 Fuel Tank Capacity l (US Gal) 260(69) 280(74.0)
8.2.1 Hydraulic Tank Capacity l (US Gal) 170(45) 200(53)
8.6 Clutch Torque Converter Torque Converter
Bảng thông số của xe nâng komasu FD1158;FD135-8
C h ar ac te ris t ic s
1.3 Power Type Electric, Diesel, Gasoline, LPG, Cable Dies 8 el Dies
1.4 Operation Type Sittin el g Sittin
1.8 Load Distance x Front Axle Center to Fork 4)
3.2 Tyre Size Front 11.00-20-16PR(I) 12.00-20-16PR(I)
3.5 Number of Wheels Front/Rear (x=driven) 4x
4.1 Tilting Angle Forward/Backward degree 6/
4.2 Mast Height, Lowered h1 2-stage Std Mast mm(in) 3270(128.7) 3290(129.5) 2
4.3 Std Free Lift h2 2-stage Std Mast, fromGround mm(in) 0(0.
4.4 Std Lift Height h3 2-stage Std Mast, 0) fromGround mm(in) 3000(11
4.5 Mast Height, Extended h4 2-stage Std Mast mm(in) 4780(188.2) 4800(189.0) 8)
4.7 Height, Overhead Guard h6 mm(in) 2810(110.6) 2830(111.4)
4.19 Length, with Std Forks L1 mm(in) 5920(233.1) 6020(237.0)
4.20 Length, to Fork Face L2 mm(in) 4700(185.0) 4800(189.0)
4.21 Width, at Tyre b1 Single mm(in) 2410(94.9) 2480(97.6)
4.22 Forks s/e/l Thickness x Width x Length mm(in) 85x190x1220
4.24 Width, Fork Carriage b2 mm(in) 2210(87.0) 2210(87.0)
4.31 Ground Clearance m1 Under Mast mm(in) 250(9.
4.32 m2 at Center of Wheelbase mm(in) 350(13 6)
4.33 Right Angle Stacking Aisle Ast plus load length mm(in) 5150(202.8) 5250(206.6) 6)
4.35 Turning Radius Wa mm(in) 4400(173.2) 4500(177.2)
Loaded,1st/2nd/3rd km/h(mph) 9/19.5/27
Unloaded,1st/2nd/3rd km/h(mph) 9.5/21/
