Thiết kế xe cứu hộ trên cơ sở xe Huyndai HD120

Những lúc như thế, với hệ thống giao thông hiện nay của Việt Nam, đặc biệt là đường thành thị thì việc tất yếu xảy ra là ắch tắc giao thông.Việc nhanh chóng giải tỏa ách tắc giao thông s

1

fLỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật, lượng phương tiện giao thông lưu hành ngày càng lớn Mặc dù hệ thống hạ tầng cơ sở giao thông ngày càng được nâng cấp nhưng số vụ tai nạn hàng ngày vẫn xảy ra nhiều Bên cạnh đó chất lượng xe lưu hành tại Việt Nam không còn được đảm bảo do đa

số là xe cũ, nên việc xe gặp sự cố giữa đường thường hay xảy ra Những lúc như thế, với hệ thống giao thông hiện nay của Việt Nam, đặc biệt là đường thành thị thì việc tất yếu xảy ra là ắch tắc giao thông.Việc nhanh chóng giải tỏa ách tắc giao thông sau khi xảy ra tai nạn, hay xe gặp sự cố giữa đường là vấn đề được đặt ra, trên

cơ sở đó các loại phương tiện cứu hộ giao thông được ra đời để đáp ứng nhu cầu trên

Xe cứu hộ giao thông được chế tạo với nhiều chủng loại và kích cỡ để có thể đưa được mọi loại phương tiện bị tai nạn, hay gặp sự cố ra khỏi vùng ắch tắc giao thông, hoặc đưa về các trạm sửa chữa bảo hành Hiện nay, nền kinh tế nước ta phát triển nhanh, cùng với sự hội nhập kinh tế thế giới, nền công nghiệp ôtô cũng trên đà phát triển mạnh mẽ, được thể hiện bằng sự đầu tư mở rộng nhanh chóng của các công ty ôtô như: TOYOTA, DEAWOO, NISSAN, HUYNDAI, FORD, Do đó lượng xe tham gia giao thông tăng đáng kể, đi theo đó là sự phát sinh của vấn đề tai nạn giao thông và cứu hộ giao thông

Dựa trên cơ sở tìm hiểu nhu cầu của xe cứu hộ giao thông hiện nay, cùng với

sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Đông, em đã được giao đề tài “Thiết kế xe

cứu hộ trên cơ sở xe Huyndai HD120” làm đề tài tốt nghiệp của mình Nội dung

trình bày thuyết minh đồ án gồm các phần chính sau:

Phần 1: Trình bày tổng quan về xe cứu hộ

Phần 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế xe cứu hộ

Phần 3: Tính năng kỉ thuật xe cơ sở Huydai HD120

Phần 4: Tính toán thiết kế xe cứu hộ

Phần 5: Tính toán các đặc tính động học và động lực học của xe

2

Sau một thời gian nghiên cứu, làm việc đến nay đồ án của em đã được hoàn thành, song không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự góp ý và hoàn thiện đề tài của các thầy

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Đông đã tận tình giúp đỡ

em trong thời gian qua !

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 6 năm 2012

Sinh viên thực hiện

PHAN HẢI NAM NGUYỄN VĂN KHÁNH DUY

3

1 Tổng quan xe cứu hộ

Thị trường ôtô của Việt Nam mới phát triển trong vài năm trở lại đây, lượng

xe ôtô tăng lên đáng kể song đa số trong số đó là xe cũ Để tận dụng các xe cũ này lại được cải tiến và sửa chữa, trong khi lưu hành lại thường xuyên hoạt động trong tình trạng quá tải Do đó việc các xe này gặp sự cố giữa đường là việc thường xuyên xảy ra, gây nên tình trạng ắch tắc giao thông đồng thời ảnh hưởng đến hoạt động kinh tế sản xuất của chủ xe

Sự tăng trưởng quá nhanh về số lượng phương tiện trong khi kết cấu cơ sở hạ tầng chưa kịp phát triển theo đã làm nảy sinh nhiều vấn đề: sự bất tiện trong đi lại; tình trạng ùn tắc giao thông lúc giờ cao điểm chưa được giải quyết; đặc biệt nghiêm trọng là vấn đề tai nạn giao thông; Có thể chỉ ra những con số thống kê cụ thể để thấy được tình trạng an toàn giao thông hiện nay

Theo báo cáo, năm 2011 trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đã xảy ra 194 vụ tai nạn giao thông(TNGT), làm chết 133 người, bị thương 156 người, trong đó tai nạn đường bộ là chủ yếu làm chết 130 người và 155 người bị thương

Trong khi các vụ tai nạn giao thông vẫn chưa có được những biện pháp cụ thể để ngăn ngừa, thì việc giải quyết các vụ tai nạn đã xảy ra cũng cần được đề cập đến Trong thành phố, các vụ tai nạn giao thông khi xảy ra, đặc biệt là tai nạn ôtô thường gây nên sự ùn tắc giao thông, gây rất nhiều ảnh hưởng đến sự đi lại của các phương tiện khác và các hoạt động kinh tế, sản xuất Đối với các xe đường trường thì các tai nạn thường xảy ra là lao xuống vực, hai xe đâm nhau Vấn đề đặt ra ở đây

là cần có biện pháp nhanh chóng giải tỏa ách tắc giao thông và đưa xe bị nạn, gặp

sự cố ra khỏi vùng ắch tắc, hay về nơi bảo dưỡng sửa chữa Từ đó xe cứu hộ là một biện pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề

cả 2 xe cỡ nhỏ bị tai nạn cùng một lúc

4

Hiện nay, lượng xe lưu hành tại Việt Nam đang tăng nhanh, theo đó dịch vụ cứu hộ giao thông ngày càng nhiều Hầu hết các xưởng bảo dưỡng, sửa chữa hay các gara ôtô lớn đều có xe cứu hộ, nhưng chỉ là các xe cỡ nhỏ, tầm hoạt động hạn chế, số lượng xe ít Hiện tại chỉ có số ít trung tâm cứu hộ giao thông hoạt động với qui mô lớn, chuyên nghiệp và phạm vi rộng như: Bảo Việt, Cứu hộ 116,

Các hãng bán xe hơi trên thị trường Việt Nam như: Ford, Daewoo, Nissan, Toyota, cũng có dịch vụ cứu hộ giao thông nhưng chỉ phục vụ cho những loại xe chính hãng, tầm hoạt động hạn chế

Vai trò của xe cứu hộ giao thông tuy chỉ đơn thuần là đưa xe bị nạn nhanh chóng về cơ sở sửa chữa nhưng ảnh hưởng của loại xe này tới các vấn đề kinh tế, xã hội, giao thông cũng không phải là nhỏ Yêu cầu với loại xe này đó là tính cơ động

và được trang bị đầy đủ những thiết bị cứu hộ cần thiết Để thấy rõ hơn vai trò và hoạt động của xe và công tác cứu hộ giao thông, có thể lấy một số tài liệu về hoạt động cứu hộ của trung tâm cứu hộ 116 làm dẫn chứng

1.2 Phân loại xe cứu hộ

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều loại xe cứu hộ giao thông được chế tạo và sản xuất Tùy vào kết cấu mà các xe cứu hộ được sử dụng trong các trường hợp khác nhau Có một số nhóm xe như sau:

1.2.1 Theo trọng lượng

 Xe cứu hộ loại nhẹ

Hình 1-1 Loại xe cứu hộ cỡ nhỏ dùng càng nâng thủy lực và tời kéo

Loại này sử dụng xe cơ sở 2 đến 3,5 tấn, càng cứu hộ sức nâng 4 đến 5 tấn, mức tải kéo tối đa với xe tải là 5 tấn, với xe chở khách là dưới 25 chỗ ngồi Dùng

5

càng nâng thủy lực để đưa xe bị nạn về nơi sửa chữa, có cần cẩu và tời kéo để đưa

xe bị nạn về trạng thái ổn định

 Xe cứu hộ loại trung

Hình 1-2 Loại xe cứu hộ cỡ vừa có càng nâng thủy lực

Sử dụng loại xe cơ sở 5 tấn, càng cứu hộ sức nâng 8 tấn, bộ tời kéo 10 tấn, kéo

xe dưới 45 chỗ Dùng càng nâng thủy lực để đưa xe bị nạn về nơi sửa chửa

 Xe cứu hộ loại lớn

H×nh 1-3 Lo¹i xe cøu hé cì trung

Sử dụng loại xe cơ sở 11 tấn, trang bị đầy đủ thiết bị trợ lực hơi, càng kéo 15 tấn, tời kéo 15 tấn, kéo xe tải 15 tấn trở lên.Về cơ bản thì loại xe này cũng có kết

6

cấu và sự hoạt động giống như xe cứu hộ cỡ trung, nhưng được tăng sức tải Loại xe này được dùng để cứu hộ các trường hợp khó khăn, xe bị nạn có khối lượng lớn

 Xe cứu hộ loại siêu trọng

Hình 1-4 Loại xe cứu hộ cỡ lớn có cần cẩu

Xe cứu hộ loại siêu trọng dùng để cứu hộ các máy công trình, xe container,

xe cần cẩu Loại xe này được sử dụng để cứu hộ các trường hợp đặc biệt khó khăn như xe bị rơi xuống vực,rơi xuống sông, các trường hợp cần sức kéo lớn

1.2.2 Theo yêu cầu nhiệm vụ, người ta cũng chia ra 3 loại

Hình 1-6 Xe cứu hộ có sàn chở xe bị nạn

1.Xe cứu hộ; 2.Xe bị nạn; 3.Gối chặn; 4.Sàn mở

Phương pháp: Xe bị nạn được đưa lên sàn xe cứu hộ, cố định trên sàn sau đó được đưa về nơi sửa chữa Các xe cứu hộ hiện nay có hệ thống sàn trượt để đưa xe lên và xuống, hệ thống sàn trượt có ưu điểm là dễ đưa xe bị nạn lên sàn xe nhưng khó chế to nên giá thành cao

 Xe có cần cẩu

3

Hình 1-7 Xe cứu hộ gắn cần cẩu có sàn chở xe bị nạn 1.Xe cứu hộ; 2.Cần cẩu;3.Tời kéo; 4.Xe bị nạn

Loại xe cứu hộ có tay cẩu có thể vươn dài để cứu hộ các xe bị nạn khi lao xuống sông, xuống vực Dùng càng nâng thủy lực hoặc dùng sàn xe để đưa xe bị nạn về nơi sửa chửa

- Cứu hộ được nhiều trường hợp khác nhau, trong nhiều địa hình khác nhau

2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế

2.1 Giới thiệu về một số xe cứu hộ

2.1.1 Loại xe cứu hộ cỡ nhẹ

Hình 2-1 Loại xe cứu hộ cỡ nhỏ

Loại này sử dụng xe cơ sở 2.5 tấn, càng cứu hộ sức nâng 4 tấn, mức tải kéo tối đa với xe tải là 5 tấn, với xe chở khách là dưới 25 chỗ ngồi Khi cứu hộ loại xe này sử dụng bộ tời kéo để lật xe và nâng xe lên một độ cao nhất định, sau đó càng nâng được đưa vào dưới gầm xe, cố định bánh xe và kéo đi Tốc độ chuyển động khi kéo xe là khá cao, xe bị nạn chuyển động ổn định mà không cần sự điều khiển của người lái Loại xe này chỉ cứu hộ được một xe bị nạn, thường chỉ sử dụng trong phạm vi đường thành thị Nhược điểm của xe này là không cứu hộ được những xe

bị hỏng cả bốn bánh, hỏng hệ thống truyền lực và hai bánh sau, xe có hộp số tự động Phạm vi hoạt động của càng nâng thuỷ lực bị hạn chế, khi không hoạt động càng nâng được co gọn vào thân xe

9

2.1.2 Loại xe cứu hộ cỡ trung

Hình 2-2 Loại xe cứu hộ cỡ vừa

Sử dụng loại xe cơ sở 5 tấn, càng cứu hộ sức nâng 8 tấn, bộ tời kéo 10 tấn, kéo xe dưới 45 chỗ Xe sử dụng bộ tời kéo để lật và nâng xe Với những xe không

bị lật thì càng nâng thủy lực sẽ được mở ra, đưa xướng dưới gầm xe và nhấc xe lên,

cố định bánh xe rồi kéo đi Khi không hoạt động thì càng nâng được gấp sát vào thân xe Với kết cấu như trong hình thì mặc dù có bộ tời kéo nhưng xe này vẫn không sử dụng để cứu hộ những xe bị nạn khi lao xuống vực do không có độ vươn của tay cẩu

2.1.3 Xe cứu hộ loại lớn

Hình 2-3 Loại xe cứu hộ cỡ trung

10

Sử dụng loại xe cơ sở 11 tấn, trang bị đầy đủ thiết bị trợ lực hơi, càng kéo 15 tấn, tời kéo 15 tấn, kéo xe tải 15 tấn trở lên.Về cơ bản thì loại xe này cũng có kết cấu và sự hoạt động giống nh- xe cứu hộ cỡ trung, nh-ng đ-ợc tăng sức tải

2.1.4 Loại xe cứu hộ siờu trọng

Hỡnh 2-4 Loại xe cứu hộ cỡ lớn

Sử dụng xe cơ sở 10 tấn trở lờn, tời được kiểm soỏt riờng rẽ, cứu hộ và kộo

xe tải vài chục tấn trở lờn Cơ cấu cụng tỏc của xe này sử dụng hệ điều khiển thuỷ lực Bộ tời kộo cú sức nõng lớn và cú tay cẩu cú thể vươn xa lờn cú thể cứu hộ được cỏc xe bị nạn khi lao xuống vực Nguyờn lý hoạt động về cơ bản vẫn là sử dụng bộ tời kộo để lật và nõng xe Càng nõng thuỷ lực được đưa xuống dưới gầm xe, nõng lờn và kộo xe đi

2.2 Cỏc cơ cấu và thiết bị cứu hộ trờn xe

- Kiểu càng thủy lực theo mụ hỡnh xe nõng hàng

- Kiểu càng thủy lực theo mụ hỡnh Centry F3

- Kiểu càng thủy lực theo mụ hỡnh tự động kẹp lốp

11

- Cần cẩu là loại cần cẩu có khả năng vượt tải lớn, cấu tạo gọn, đơn giản và

có thể làm việc theo nhiều tư thế khó khăn mà cần cẩu hàng không thực hiện được

- Tời thuỷ lực là một thiết bị cuộn dây cáp thép có khả năng kéo được những vật nặng, những chiếc ôtô hỏng từ dưới vực lên đường và từ đường lên sàn xe

- Sàn chở xe là một mặt sàn bằng kim loại đặt trên lưng xe cứu hộ có khả năng trượt xuống đường để dễ dàng đưa ôtô hỏng lên, sau khi cố định chiếc xe hỏng vào sàn bằng các dây tăng chuyên dùng, sàn sẽ mang chiếc xe hỏng lên lưng xe cứu

hộ để chở đi

- Dây tăng là một thiết bị cầm tay có một đoạn dây bạt hoặc xích, một đầu là chiếc khoá có cấu tạo đặc biệt giúp nhân viên cứu hộ có thể trói chặt các lốp của xe hỏng vào sàn xe cứu hộ

- Kìm cứu hộ là một dụng cụ cầm tay có khả năng nhanh chóng cắt được các lớp khung vỏ ôtô để cứu người mắc kẹt

2.3 Phân tích lựa chọn phương án cứu hộ

Phương án cứu hộ được đưa ra tuỳ thuộc vào kết cấu và sự trang bị của xe cứu hộ Có một số phương án như sau:

2.3.1 Chở xe bị nạn trên thùng xe

5

4 2

Hình 2-5 Phương án chở xe bị nạn trên thùng xe 1.Xe cứu hộ; 2.Tời kéo; 3.Xe bị nạn; 4.Sàn mở; 5.Gối chặn

Phương pháp: Xe bị nạn được đưa nên thùng xe cứu hộ, cố định trên sàn sau

đó được đưa về nơi sửa chữa Các xe cứu hộ hiện nay có hệ thống sàn trượt để đưa

xe lên và xuống

12

Ưu điểm: Cứu hộ các xe bị hỏng cả bốn bánh, bị hỏng hệ truyền động, xe có hộp số tự động Kết cấu xe gọn, có thể di chuyển với tốc độ cao, khả năng thông qua cao

Nhược điểm: Cần có hệ thống đưa xe lên sàn, hệ thống dây cáp cố định xe bị nạn trên sàn Kích thước của xe cứu nạn bị hạn chế bởi kích thước của thùng xe Khả năng tải của xe cứu hộ cần cao hơn vì phải trực tiếp chịu thêm tải trọng của xe

bị nạn Không tự cứu hộ được các xe bị lật, bị rơi xuống vực mà phải cần có sự hổ trợ của xe khác để đưa xe bị nạn lên thùng xe rồi đưa xe bị nạn về nơi sửa chửa

2.3.2 Kéo xe trên càng nâng thuỷ lực

Ưu điểm: Các thao tác nhẹ nhàng, có thể kéo được các xe bị hỏng hệ thống tryền động Xe được kéo chuyển động ổn định, có thể di chuyển với tốc độ cao Sử dụng được hết khả năng tải của xe

Nhược điểm: Không kéo được xe có hộp số tự động bị hỏng bánh sau, xe bị hỏng cả bốn bánh Do xe có nhiều hệ thống thủy lực và xylanh nên cần yêu cầu độ chính xác gia công cao Bên cạnh đó yêu cầu kinh nghiệm và khả năng xử lí của người điều khiển

13

2.3.3 Chở xe bị nạn trên thùng xe cứu hộ có gắn cần cẩu

Các trung tâm cứu hộ hiện nay còn có cả loại xe cứu hộ kết hợp vừa chở xe trên thùng và có gắn cần cẩu cứu hộ Sàn trượt hoặc sàn mở sẽ đưa một xe lên lưng

Loại xe này yêu cầu sức tải cao hơn, tốc độ di chuyển chậm hơn Tính năng

cơ động của xe được nâng cao, rất tiện lợi khi có tai nạn nghiêm trọng như xe bị lật,

xe bị rơi xuống kênh mương

Đối với các dòng xe cao cấp như Lexus, Mercedes, BMW, Audi… hay các mẫu xe hai cầu như Nissan Rogue, Infiniti FX… thì nhất thiết phải lựa chọn xe cứu

hộ có sàn vì các hệ thống trên xe rất hiện đại và phức tạp Cho dù máy đã tắt, nhưng trên thực tế, nếu sử dụng cách thức cứu hộ bằng kéo nâng, máy tính trên xe vẫn âm thầm làm việc và nó không hiểu là xe đang bị kéo nên các thiết bị bên trong xe vẫn

có thể bị kích hoạt giống như xe đang hoạt động Vì thế, những ảnh hưởng này có tác động xấu đến tình trạng vận hành của xe

Dựa trên điều kiện kích thước của xe cơ sở và kết quả nghiên cứu các trường hợp tai nạn trên, cũng như xu hướng sử dụng loại xe cứu hộ hiện nay ta chọn phương án cứu hộ là chở xe bị nạn trên thùng xe và xe được trang bị cần cẩu

 Các phương án đưa xe lên sàn

Hiện nay các phương án đưa xe bị nạn lên sàn xe cứu hộ thường có các phương án sau:

+ Phương án dùng sàn trượt: Sàn xe trượt được trên khung xe nhờ các xilanh lực và các cơ cấu trượt của sàn xe Ưu điểm của phương án này là xe bị nạn được

14

đưa lên sàn xe một cách dễ dàng nhưng giá thành cao, khó chế tạo và phải có cơ cấu

cố định sàn sau khi đã đưa xe lên sàn

Hình 2-8 Phương án dùng sàn trượt

+ Phương án dùng chân chống và tấm trượt để đưa xe lên sàn xe: Đầu xe được nâng lên cao để kết hợp với tấm trượt tạo thành mặt phẳng nghiêng đưa xe lên sàn

Phương án này phù hợp với xe cứu hộ có gắn cần cẩu, dễ sản xuất, kết cấu đơn giản nhưng dễ mất ổn định ở địa hình không bằng phẳng khi xe nâng đầu xe lên

Hình 2-9 Phương án dùng chân chống và tấm trượt để đưa xe lên sàn xe

15

+ Phương án dùng tấm trượt đưa để đưa xe lên sàn: Dùng hai tấm trượt tạo thành một mặt phẳng nghiêng để đưa xe lên sàn Đây là phương án dễ chế tạo, giá thành thấp Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ

Hình2-10 Phương án dùng tấm trượt

16

3 Tính năng kỹ thuật của xe cơ sở Huyndai HD120

3.1 Thông số kỹ thuật của xe cơ sở Huyndai HD120

Xe ô tô tải Huyndai HD120 là một loại phương tiện vận tải do Hàn Quốc sản xuất Nó ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa và nó có những ưu điểm nổi trội so với các loại ô tô tải khác

17

Các thông số kỹ thuật của xe tải Huyndai HD120 được thể hiện như bảng dưới đây:

Bảng 3-1 Các thông số kỷ thuật của xe Huyndai HD120

+ Phân bố cầu trước:

+ Phân bố cầu sau:

+ Công suất cực đại

+ Mômen tối đa

123

Ps/rpm Kg.m/rpm Km/h

17 Bán kính quay vòng

- Kí hiệu động cơ: D6DA-19

- Loại nhiên liệu: Diesel

Hình 3-3 Sơ đồ hệ thống truyền lực 1-Động cơ chính;2-Ly hợp;3-Hộp số;4-Trục các đăng;5-Cầu chủ động;6-Bộ trích

công suất;7-Các đăng dẫn động bơm;8-Bơm thủy lực

- Ly hợp: Loại ly hợp một đĩa ma sát khô, dẫn động bằng thủy lực trợ lực khí nén

- Hộp số:KH-10 Hộp số điều khiển bằng cơ khí, có 6 số tiến và một số lùi

- Truyền lực chính hai cấp: 2 trục các đăng, 4 khớp các đăng không đồng trục, tỉ số truyền cầu sau 4,333

- Có 6 bánh, công thức bánh xe 4x2

3.2.3 Hệ thống phanh

- Phanh chính: Cả bánh trước và bánh sau đều sử dụng tang trống

- Dẫn động phanh: Hệ thống phanh thủy lực hổ trợ bằng mạch kép

- Phanh tay: Cơ cấu cơ khí khóa trục dẫn động chính

- Phanh chậm dần: van bướm đóng mở bằng hơi

Hệ thống lái bằng cơ khí, cơ cấu lái trục vít - con lăn

Hình 3-5 Cơ cầu lái kiểu trục vit – con lăn

1 trục chủ động; 2.vỏ cơ cấu lái; 3, 13.trục vít lỏm; 4 đệm điều chỉnh; 5 nắp dưới;

6 trục con lăn; 7 con lăm; 8, 10 nắp trục bị động; 9 bạc trục bị động;

- Máy phát điện xoay chiều: 12V- 500W

- Máy khởi động: Công suất 5,5 [Kw] ở 24V

- Ắc quy: có 2 ắc quy 12V,120A.h

- Máy khỏi động lạnh: Hoạt động trên nguyên tắc phóng ngọn lửa

20

4 Tính toán thiết kế xe cứu hộ

Bố trí chung của xe tải Huyndai HD120 sau khi cải tạo

– Lắp cẩu tự nâng hàng URV 553

– Thiết kế thùng mới cho xe cứu hộ, thùng xe có kích thước mới

– Sử dụng hộp trích công suất của ô tô tải Hyundai HD120

– Bơm dầu thủy lực SHIMADZU đồng bộ theo cụm cẩu

– Sử dụng tời kéo dùng động cơ thủy lực

4.1 Phân tích phương án cải tạo xe

Với các thống số kĩ thuật của xe tải Huyndai HD120 và cẩu URV553 như đã nêu ở trên ta thấy khi lắp đặt cẩu lên thùng xe phải dời lùi ra phía sau làm cho chiều dài xe tăng Do vậy ta cần giảm chiều dài của thùng xe để không làm thay đổi chiều dài xe Đồng thời phải thiết kế lại thùng xe để phù hợp với mục đích chở xe bị nạn trên thùng xe

21

Giảm chiều dài thùng xe về phía sau một đoạn: LNK = 650 [mm] Ta cần thiết

kế thùng hàng có kích thước Lt x Bt x Ht = 6750 x 2340 x 320 Lắp đặt lên xe tải Sau đó tính khối lượng mà xe có thể vận chuyển

Khi lắp đặt cẩu và cải tạo thùng ta cần phải tính toán lại các mối liên kết giữa các bộ phận trên xe, kiểm nghiệm độ bền của thùng cải tạo cũng như các đặc tính động học, động lực học của xe sau khi cải tạo Kiểm tra sự hoạt động của các cơ cấu trên xe khi tham gia vào hoạt động cứu hộ

Sử dụng hộp trích công suất kiểu cơ khí nhận mô men trực tiếp từ hệ thống truyền lực của xe và truyền mômen đến hệ thống truyền lực bơm dầu, bơm dầu cung cấp dầu áp suất cao cho cần cẩu và tời kéo hoạt động

4.2 Thiết kế thùng xe cứu hộ

4.2.1 Các chi tiết của thùng xe

Thùng xe cứu hộ được thiết kế chủ yếu là để chuyên chở xe bị nạn nên thùng cần đảm bảo được các yêu cầu chính sau:

- Đảm bảo diện tích đủ rộng để chở xe bị nạn mà không gây trở ngại khi đưa xe bị nạn từ mặt đất lên thùng xe

- Cố định xe bị nạn một cách an toàn khi chuyên chở từ nơi xảy ra tai nạn đến nơi sửa chửa

-Thiết kế gọn gàng nhưng vẫn đủ bền để lắp đặt tang tời kéo xe bị nạn

Với các kích thước và yêu cầu như đã nêu ở trên thì ta dự kiến thùng hàng gồm có các chi tiết sau đây:

- Dầm dọc: Thép định hình : 2 thanh [120

- Dầm ngang: Thép định hình : 14 thanh [100

- Be sàn bên: Thép định hình : 2 thanh [100

- Sàn thùng: Thép tấm dày 2 [mm]

- Thành trước: Khung viền ngoài thép hộ

-Gối chặn, thành bên, tấm trượt

Hình 4-3 Tiết diện ngang của thép [120

- Trọng lượng của 14 dầm ngang làm bằng thép [120 là:

Gdn = 14* 2.34* 10.4 = 340.7 [KG]

- Trọng lượng của be bên sàn: Gbs

Trọng lượng của 1m chiều dài của thép [100 theo [1] là 8,59 KG

Gbs = 2* 6.75* 8.59 = 116 [KG]

– Phân bố đều theo chiều dài thùng, mỗi bên lắp 5 bu lông quang M14 Liên kết này chống không cho dầm dọc thùng hở khỏi bề mặt khung xe

Như vậy, bu lông sẽ chịu ứng suất cắt lớn nhất khi xe đi trên đường xuống dốc và phanh ngặt

Hình 4-7 Sơ đồ các lực tác dụng lên thùng xe khi phanh đột ngột khi xuống dốc

Như đã tính gốc lật giới hạn khi xe xuống dốc:

Hình 4-8 Liên kết dầm dọc thùng với khung xe ( nhờ bản thép )

1- Bát trên hàn với dầm dọc thùng; 2- Bu lông bát kẹp thùng; 3- Đệm; 4- Dầm

d

*π

*n

P

2 2

4.2.3.3 Tính bu lông quang treo thùng xe chống trượt ngang

Khi ô tô chạy trên đường cong có bán kính R thì sẽ phát sinh một lực li tâm, lực

ly tâm này có xu hướng làm lật xe theo hướng xa ra tâm quay, xe có xu hướng lật quanh bánh ngoài

Để xét sự liên kết của các bu lông quang treo ta chỉ xét phần khối lượng phía trên khung xe ( Những thành phần mà khối lượng của chúng sinh ra lực ly tâm tác dụng lên bu lông quang khi xe quay vòng )

Ta tính toán cho trường hợp ô tô đầy tải quay vòng ổn định trên đường vòng với góc nghiêng ngang của đường là bằng 0

Hình 4-9 Liên kết thùng xe với khung xe ( Nhờ các bu lông quang )

1- Bát bulông quang thùng; 2- Bu lông quang thùng; 3- Dầm dọc thùng xe; 4-

R

*g

V

*Ga

*m

P  

Trong đó:

Pltn = m * a = (Gt *V2 ) / (g * Rmin)

+ Pltn : Lực quán tính li tâm

+ a : Gia tốc của ô tô

+ m : Khối lượng ô tô

+ G : Tải trọng tác dụng của hệ : thùng + hàng + cẩu + Khối lượng bản thân

ô tô khi toàn tải

Gh = 1048 + 1530 + 6790 = 9368.5 [KG] + Vn – Vận tốc giới hạn giới hạn (vận tốc nguy hiểm) khi xe quay vòng ổn định trên đường vòng

g

min n

h

*2

C

*R

*g

Trong đó:

Vn: vận tốc giới hạn khi xe quay vòng ổn định trên đường vòng

28

Rmin = 9.5 [m]: Bán kính quay vòng nhỏ nhất của xe

C = 1.7 [m]: bề rộng trung bình của vết tiếp xúc của vết bánh xe sau

Do đó :

7.61.371

*2

1.7

*9.5

*9.81

Vậy nên lực quán tính li tâm của xe là:

5806.49.5

*9.81

7.6

*9368.5P

V – lực siết của bu bông quang treo

f – Hệ số ma sát giữa hai thanh dọc thùng xe với khung sat–xi Theo [2]:

4

Vậy lực siết của mỗi bu lông quang treo là:

2288.910

2288910

v

2 = 2

d

*π

4

*v

4

*228894

12

*π

29

4.3 Thiết kê lắp đặt cần cẩu lên xe

4.3.1 Tính năng kỹ thuật của cẩu

Hiện nay trên thị trường có các loại cẩu như: SOOSAN, UNIC, TADANO,MAEDA Ta chọn loại cẩu UNIC để lắp đặt trên xe tải Huyndai HD120

Cẩu UNIC có nhiều loại khác nhau như URV 230, URV 290, URV 340, URV 500, URV 540, URV 553…Mổi loại phù hợp với các loại xe khác nhau Với các thông số của xe tải Huyndai HD120, ta thấy đây là loại xe tải cở vừa nên ta

chọn loại cẩu sử dụng cho loại xe này là cẩu URV 553

Cẩu URV 553 do hảng UNIC của Nhật Bản sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu nâng cẩu hàng hóa đặc biệt là những loại hàng hóa có khối lượng lớn đòi hỏi cần có sức lao động lớn, là loại cẩu có tuổi thọ cao, dễ lắp đặt, sửa chữa và bảo hành Cẩu URV 553 được dẫn động bởi hệ thống thủy lực và điều khiển bằng các tay cần điều khiển đặt trên cẩu

10 9

7

11 8

6 5

2370 660

1 2

UNIC 550

Hình 4-10 Cẩu URV 553 1- Bầu lọc dầu; 2- Nắp đổ dầu; 3- Thùng chứa dầu; 4- Đế cẩu; 5- Đoạn cần cẩu số 1; 6- Đoạn cần cẩu số 2; 7- Đoạn cần cẩu số 3; 8- Chân chống bệ cẩu bên phụ; 9- Hộp giảm tốc xoay cẩu; 10- Chân chống bệ cẩu bên tài; 11- Đế cố định lắp cẩu

30

Ta có các thông số kỹ thuật của cần cẩu như bảng sau:

Bảng 4-1 Các thông số kỹ thuật của cần cẩu URV 553

6 Chiều cao, tính từ mặt tựa bệ

- Giá trị áp suất dầu

- Lưu lượng dầu cung cấp Py

31

Điều này được biểu diển qua bảng sau:

Bảng 4-2 Thông số vân hành của cẩu URV553 khi hoạt động ở tầng 1

Tải trọng(tấn) 5.05 4.55 4.05 3.5 Bảng 4-3 Thông số vân hành của cẩu URV553 khi hoạt động ở tầng 1+2 Khẩu độ(m) 2.2 2.9 3.3 3.5 4.1 4.5 5 5.5 5.73

1 o

10 o o

8.13

6 7 8 9 10 11

12

Hình 4-11 Biểu đồ tải trọng và khẩu đồ cẩu URV 553

32

4.3.2 Các bước tiến hành lắp ráp cẩu URV553 lên xe

Xe tải Huyndai HD120 nguyên thủy với các thông số kỹ thuật như trên muốn lắp đặt được cẩu URV553 lên cần tiến hành cải tạo rồi mới có thể lắp đặt được Như vậy trình tự các bước lắp ráp cẩu được tiến hành như sau:

- Tháo các bộ phận cần thiết phải tháo khi cải tạo như: Hệ thống điện ở phần sau và phía dưới thùng xe; bình chứa nhiên; thùng hàng

- Tháo thùng nguyên thủy Đóng thùng hàng có kích thước sàn: Lt x Bt x Ht = 6750x2340x320

- Lắp đặt cẩu tự nâng hàng của hảng UNIC có nhản hiệu URV553 lên khung ô

tô cải tạo Sử dụng hộp trích công suất kiểu cơ khí nhận mô men trực tiếp từ hệ thống truyền động của xe Huyndai HD120 Bơm dầu thủy lực kiểu SHIMADZU đồng bộ theo cụm cẩu

- Lắp đặt các bộ phận đã tháo ở bước đầu

- Tổng kiểm tra thử xe

Hình 4-12 Tổng thể xe sau khi lắp cẩu

33

4 3.3 Tính toán và chọn các chi tiết trên hệ thống thủy lực dẫn động cẩu

Yêu cầu của hệ thống bơm cao áp phải đảm bảo áp lực dầu, lưu lượng dầu cung cấp cho hệ thống làm việc phải thỏa mãn:

*85.0

*8

9

10

*8.9

Nếu nguồn động lực thỏa mãn điều kiện: Nb ≥ Ny ; HB ≥ Hy thì có thể sử dụng

để cung cấp vào van phân phối của cẩu

Ta khảo sát hệ thống trích dẫn công suất trên ô tô và bơm thủy lực SHIMADUZU 23–2690 có các thông số đặc trưng:

+ Công suất làm việc: Nb =15 [Hp] = 11.19 [kw]

+ Giá trị áp suất làm việc: pb =190 [Kg/cm2]

+ Giá trị áp suất lớn nhất có thể cung cấp: pbmax= 2000 [Kg/cm2]

+Lưu lương bơm ở số vòng quay 1900 ÷ 2000 [vòng/phút]: Qb = 50 [lít/phút] + Điều khiển tách nối truyền động bơm: Cơ khí

Như vậy sử dụng bộ trích công suất và bơm thủy lực kèm theo cẩu SHIMADUZU 23–2690 hoàn toàn đảm bảo áp suất, lưu lượng, công suất cho cẩu làm việc tự nâng hàng

4.3.4 Sơ đồ lắp đặt hệ thống thủy lực của cần cẩu

Ta có sơ đồ hệ thống thủy lực của cần cẩu:

3 2

Hình 4-13 Sơ đồ hệ thống thuỷ lực của cẩu

1 xylanh nâng chân chống bên trái; 2 xylanh nâng chân chống bên phải;3 bình chứa dầu; 4 bầu lọc; 5 bơm dầu; 6 van an toàn; 7 môtơ thuỷ lực điều khiển quấn dây cáp; 8 xylanh co duỗi tay cần; 9 van cân bằng; 10 môtơ thuỷ lực điều khiển cần cẩu quay quanh bệ cẩu; 11 cụm van hai thân; 12 van cân bằng; 13 xylanh

thay đổi góc nâng cần; 14 bể lọc; 15 môtơ thủy lực tang tời

Cấu tạo hệ thống dẫn động cẩu bao gồm 02 phần:

+ Phần thứ nhất bao gồm hệ thống điện khí nén được lắp trên hộp số của động

cơ nhằm điều khiển trích công suất của động cơ dẫn động bơm thủy lực

35

+ Phần thứ hai là hệ thống bao gồm: Bơm, bình chứa, các cụm van phân phối, lọc dầu các động cơ thủy lực và các đường dầu để điều khiển hoạt động của các cơ cấu chấp hành trên cần cẩu

Trục vào của bánh bơm được nối với trục ra của hộp trích công suất thông qua trục các đăng

Nguyên lý làm việc của hệ thống cẩu:

+ Khi không cần cẩu làm việc thì công tắc ở vị trí tắt Hệ thống trích công suất không làm việc

+ Khi muốn trích công suất ra cho bơm hoạt động, đầu tiên ta ngắt ly hợp hoàn toàn, sau đó đóng công tắc Lúc này đèn tính hiệu sẽ bật sáng, dòng điện qua cầu chì vào cuộn dây rơ le làm cho rơ le mở van khí nén, khí nén từ bình chứa và buồng chứa khí nén của bộ trích công suất, khí nén sẽ ép màng và đẩy trục gài khớp cho bánh răng nối trục ra của bộ trích công suất ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian của hộp số Khi đó làm cho bơm hoạt động, nó lấy dầu từ thùng chứa cung cấp cho tổng van phân phối, rồi dầu từ tổng van phân phối đi đến điều khiển dẫn động các động cơ thuỷ lực để dẫn động các cơ cấu chấp hành để thực hiện công việc cẩu hàng hoá

Các động cơ thuỷ lực trên cẩu gồm các động cơ thuỷ lực rô to và các động cơ thuỷ lực pit tông Cụ thể trên cẩu có:

– 01 động cơ thuỷ lực rô to được nối với hộp giảm tốc để dẫn động xoay cần cẩu

– 01 động cơ thuỷ lực rô to nối với hộp giảm tốc để dẫn động tời quấn dây cáp

để nâng hạ cần móc cẩu

– 01 pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ chân chống phía bên phải – 01 pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ chân chống phía bên phải – 01 pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ cần cẩu

– 01 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện công việc vươn ra hay thu vào cần cẩu để tăng hay giảm bán kính nâng khi cẩu hàng

Các động cơ thuỷ lực trên cẩu được cung cấp dầu từ tổng van phân phối Trên tổng van phân phối cũng có đường dầu hồi từ tổng van phân phối về thùng chứa Trên tổng van phân phối bao gồm các van điều chỉnh được theo hai chiều so với vị trí trung gian Nghĩa là khi van ở vị trí trung gian thì đường chất lỏng công tác thông từ nguồn cung cấp đến động cơ thuỷ lực sẽ bị đóng lại, khi đó động cơ thuỷ lực không hoạt động và nó giữ nguyên vị trí đó Khi ta kéo van về một phía nào đó so với vị trí trung gian thì dòng chất lỏng công tác sẽ thông qua để đi đến động cơ thuỷ lực và

36

động cơ thuỷ lực sẽ hoạt động theo một chiều nào đó làm cho các bộ phận công tác của cẩu hoạt động Còn khi ta kéo van về phía kia thì động cơ thuỷ lực do van này điều khiển sẽ hoạt động theo chiều ngược lại Trên sơ đồ thuỷ lực của cẩu còn có các van như: van an toàn, van cân bằng, van điều khiển

Động cơ thủy lực được dẫn động bởi hộp trích công suất

Hộp trích công suất hiện nay thường dùng là loại kiểu cơ khí, nhận mô men trực tiếp từ hệ thống truyền lực của xe và truyền mô men đến hệ thống truyền lực bơm Hộp công suất có thể đặt trên một trong số các cụm: Hộp số chính, hộp số phụ, bộ truyền các đăng, đảm bảo tỉ số truyền tương ứng số vòng quay của bơm và động cơ

Yêu cầu chính của hộp trích công suất là:

- Kích thước và trọng lượng nhỏ

- Thời hạn làm việc < 250 h

- Không ồ khi có tải

- Không làm cho dầu nóng lên khi có tải với chế độ làm việc tối đa

- Thuận tiện cho việc điều khiển

- Đối với xe phục vụ ở sân bay có khả năng gài bơm khi xe đang chạy

- Hộp trích công suất phải dùng được cà xe thường và xe có tính năng thông qua cao

Thông số cơ bản của hộp trích công suất là tỷ số truyền

- Tỷ số truyền bằng số vòng quay của trục chủ động trên số vòng quay trục bị động

Thường phân loại hộp trích công suất thành ba loại dựa theo vị trí của chúng trên xe cơ sở:

- Kiểu 1: Đặt ở nắp trên hộp số chính và nhận mô men từ trục chủ động của hộp số chính

- Kiểu 2: Hộp trích công suất riêng lắp vào bộ truyền các đăng truyền từ hộp

số chính đến cầu sau ôtô

Kiểu 2: Không có nhược điểm như trên, các bánh răng lắp trong một hộp, không phải yêu cầu việc điều chỉnh ăn khớp Các thông số của bộ truyền bánh răng

và ổ bi không liên quan đến hộp số chính và hộp phân phối mà được lựa chọn độc lập Hiện nay, hộp trích công suất kiểu 2 dùng trên xe có công thức bánh xe 4x2, phạm vi ứng dụng rất ít

Hộp trích công suất được đặt trên xe là kiểu 1 có vị trí trên nắp hộp số chính

và thống nhất với cơ cấu gài tốc độ Bánh răng trung gian hộp trích công suất luôn

ăn khớp với trục chủ động Việc lựa chọn chiều dày của đệm nắp trên hộp số chính cũng là sự điều chỉnh ăn khớp

Khi xe hoạt động trên đường, các bánh răng hộp trích công suất quay không tải Việc bôi trơn được thực hiện bằng cách vung té dầu từ các te của hộp số chính Việc gài số hộp trích công suất không chỉ khi xe đứng yên mà cả khi xe di chuyển

Do hộp trích công suất cũng là nắp trên của hộp số nên trọng lượng của nó nhỏ Công suất truyền cho hộp này giới hạn bởi tuổi thọ của ổ bi phía sau của trục chủ động trên hộp số chính

Hình 4-14 Liên kết cẩu và khung xe

1 Bu lông liên kết cẩu và khung xe; 2 Dầm dọc thùng; 3 Dầm dọc khung xe; 4 Thân

cẩu; 5 Dầm ngang chân cẩu ; 6.Đệm

Cách bố trí liên kết bệ cẩu và khung xe bằng mối ghép bu lông bao gồm:

– Phía trước: 4 bu lông M24; liên kết bệ chân với bản thép hàn trên dầm dọc thùng – Phía sau: 4 bu lông M24 liên kết chân tự lựa với bản thép hàn trên dầm dọc thùng 4.3.7 Tính toán liên kết

4.3.7.1 Tính toán bu lông để cẩu không bị trượt dọc

Cẩu có khả năng trượt dọc lớn nhất so với khung xe khi xe phanh đột ngột khi xuống dốc, cẩu có trượt về phía trước Lực siết của các bu lông quang treo phải đủ lớn

để không cho cẩu trượt về phía trước

m – Khối lượng của vật

a – Gia tốc chậm dần khi phanh

Vậy áp dụng tính cho cẩu

4

d

*π

*n

12

*3.14

*8

19793

Theo [1] ứng suất cắt cho phép đối với thép 45 là: [ ] = 100 [N/mm2]

Như vậy các bu lông đủ bền khi chịu trượt dọc

4.3.7.2 Tính toán mối ghép bu lông khi nâng hàng

X i

Qc

Hình 4-16 Sơ đồ lực tác dụng lên bu lông khi cẩu hàng

Bỏ qua ảnh hưởng trọng lượng của phần thân cẩu (có tác dụng chống lật) thì momen cực đại tác dụng lên nhóm bu lông chính là momen lật khi nâng hàng

Ta có:

MLmax = max( xi × Qci) = 12.505 [Tấn.m]

Giả thiết các bu lông chịu các lực như nhau thì lực kéo phát sinh trong một thân

bu lông ở phía trước ( Bao gồm 8 bu lông M24 chia ra phía trước và phía sau )