Thiết kế lắp đặt cẩu unic trên cơ sở sát xi huyndai hd210

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ LẮP ĐẶT CẦN CẨU UNIC TRÊN CƠ SỞ SÁT XI HUYNDAI HĐ210 Sinh viên thực hiện: PHẠM VĂN THIẾT Đà Nẵng - Năm 2018 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với lên kinh tế giới kinh tế Việt Nam ngày củng có nhửng bước tiến mạnh mẽ Đi với nhu cầu sống người dân đòi hỏi ngày cao Một nhu cầu nhu cầu nâng chuyển hàng hóa, việc nâng chuyển hàng hóa yêu cầu cần phải nhanh lẹ hơn, khối lượng hàng hóa lớn hơn, an toàn phải tiết kiệm sức lao động người Với đề tài “ Thiết kế lắp đặt cẩu Unic sở xe tải HD210”, đề tài thực tế, phù hợp với điều kiện phát triển công nghiệp ô tô nước ta Xe tải HYUNDAI HD210 loại phương tiện giao thông vận tải phổ biến Việt Nam, có nhửng ưu điểm trội cho việc lưu chuyển hàng hóa điều kiện đường xá nước ta Từ HYUNDAI HD210 ta tiến hành cải tạo để gắn lên cẩu Unic có tải trọng phù hợp tạo thành ô tô tải cẩu dùng để cẩu hàng hóa hay vận chuyển hàng hóa để đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày cao nước Đồ án tốt nghiệp có chương, theo thứ tự từ vĩ mô đền mức độ vi mơ Chương nói tính cấp thiết đề tài giới thiệu chung sở Chương nêu phương án thiết kế lựa chọn phương án Chương nói q trính tính tốn lắp đặt chi tiết Chương nói tính động học động lực học tơ thiết kế Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.1 Nhu cầu sử dụng ô tô cẩu Cùng với phát triển kinh tế giới ngày có nhiều loại hàng hóa với khối lượng chuyên chở lớn Vận tải hàng hóa hành khách sống đại địi hỏi ngày phải an tồn, nhanh, khả vận chuyển lớn, tiết kiệm, đảm bảo sức khỏe người Do đó, giới ngành giao thơng vận tải đóng vai trị quan trọng phát triển tất quốc gia nói chung Việt Nam nói riêng Địi hỏi quốc gia tập trung phát triển ngành giao thơng cho đại, có tương trợ tốt đường không, đường bộ, thủy, đường sắt… Riêng đường có nhiều ưu việt năm gần đây, phương tiện vận tải hàng hóa phát triển mạnh mẽ có đầu tư sở hạ tầng phương tiện nhiều Ưu điểm vận chuyển đường thời gian vận chuyển nhanh, trình thực đơn giản, chi phí cố định thấp, khả bảo quản nhiều loại hàng, tính linh hoạt độ tin cậy cao… Trong q trình vận tải hàng hóa nói chung thời gian bốc xếp hàng lên xe thời gian bốc dỡ hàng xuống xe chiếm phần thời gian công việc, việc thực cách thủ công sức người tốn cơng sức, thời gian khơng có hiệu kinh tế, mặt khác khối lượng kiện hàng lớn, to vượt khối lượng an toàn cho phép sức nâng người máy móc, cột điện, gỗ… gây nguy hiểm, trường hợp cần thiết phải sử dụng máy nâng chuyển để đảm nhận công việc thay người Việc sử dụng loại máy nâng chuyển đặt toán để phục vụ trình bốc xếp hàng nhanh, an tồn tiết kiệm chi phí Chúng ta mua xe tải cẩu, phương án chi phí cao, khơng phù hợp, khơng khai thác xe sở có Chúng ta mua máy nâng chuyển pa lăng tời mang theo xe, việc khơng có tính động cao, tốn thời gian gá đặt cho lần bốc xếp hàng hóa Cuối thiết kế lắp đặt lên xe tải cần cẩu để thực công việc bốc dỡ hàng hóa phục vụ cho xe đó, số việc phụ khác cẩu hàng từ vị trí sang vị trí (dịch chuyển khoảng cách gần) Phương án có tính khả thi giảm chi phí tận dụng phương tiện có Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Như mục đích hướng tới đề tài thiết kế, lắp đặt cần cẩu lên xe sở có để biến thành xe tải cẩu vững chắc, có khả bốc dỡ, vận chuyển hàng hóa cách nhanh chóng, đảm bảo độ bền, tuổi thọ, tính ổn định tính an tồn cao 1.1.2 Phân tích điều kiện làm việc tơ cẩu HD210 Trong tình hình kinh tế thị trường nay, xã hội ngày phát triển, người biết lợi dụng máy móc để làm thay cơng việc mình, giảm cơng việc lao động chân tay nặng nhọc Q trình vận tải hàng hóa thời gian bốc xếp hàng chiếm phần thời gian công việc, việc thực sức người tốn cơng sức, thời gian khơng có hiệu kinh tế, mặt khác khối lượng kiện hàng lớn, to vượt cho phép sức nâng người máy móc, cột điện, gỗ… gây nguy hiểm, trường hợp cần thiết phải sử dụng máy nâng chuyển để đảm nhận cơng việc thay người => Nên cần thiết phải có xe tải cẩu để làm thay người cơng việc nặng nhọc đó, mạng lại hiểu kinh tế cao Bên cạnh đó, nhập xe tải cẩu từ nước ngồi giá thành xe cao, khơng phù hợp với tình trạng kinh tế hộ gia đình, xí nghiệp vừa nhỏ muốn kinh doanh vận tải hàng hóa với xe tải cẩu Từ đề tài khơng làm cho xe tải Hyundai trở thành xe tải có cần cẩu mà cịn giúp cho ta hiểu trình tiến hành cải tạo lắp đặt cần trục lên xe tải, đề tài tiền đề cho trình cải tạo lắp cần cẩu lên loại xe tải khác sau Việc lắp đặt cần cẩu lên xe tải HD210 công việc thực tế phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta Việc làm giúp ta tận dụng nguồn lực sẳn có, đáp ứng nhu cầu xã hội, giảm tối đa chi phí, nâng cao hiệu kinh tế 1.2 Giới thiệu số loại tơ cẩu Ơ tơ cẩu loại ô tô xây dựng thông dụng, ô tô chia thành nhiều loại khác Ơ tơ cẩu chia thành loại : + Ơ tơ cẩu cố định : loại tơ cẩu khơng có khả tự di chuyển cẩu tháp, cẩu bờ biển… + Ơ tơ cẩu di động : loại cần cẩu trục di chuyển ngang mặt đất, bao gồm số loại sau _ Ơ tơ cẩu bánh xích : loại cẩu có phận di chuyển bánh xích, sức nâng cẩu bánh xích lớn Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Hình 1.1 Ảnh tơ cẩu bánh xích Ưu điểm : - Tính di động, tính ổn định cao, độ cứng vững cao - Có khả nâng dịch chuyển địa hình Nhược điểm : - Có trọng lượng lớn, chi phí cho việc di chuyển lớn - Khi di chuyển đến nơi xa khó khăn _ Ơ tơ cẩu bánh lốp : loại cẩu có phận di chuyển bánh xe , thiết cho hoạt động di chuyển, nâng Cẩu bánh lốp thiết kế thêm chân chống để chống đỡ tăng ổn định cho cần cẩu Hình 1.2 Ảnh ô tô cẩu bánh lốp Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 _ Ơ tơ cẩu địa hình: loại cẩu có phận di chuyển bốn bánh xe cao su , loại ô tơ cẩu có tính động cao linh hoạt _ Ơ tơ cẩu tải : loại tơ tải dùng để nâng hàng hóa cẩu cẩu di chuyển lốp xe Loại ô tô cẩu sử dụng rộng rãi ưu điểm có khả động Hình 1.3 Ảnh ô tô tải cẩu 1.3 Giới thiệu chung sở HD210 1.3.1 Thông số kỹ thuật sở HD210 Sau nhập linh kiện từ tập đoàn HYUNDAI (Hàn Quốc), với nổ lực ngày đêm tính tốn, thiết kế nhằm nội địa hóa chi tiết lắp ráp xe Hiện nay, xe tải nội địa hóa khoảng 30 ÷ 40% Thừa hưởng kỹ thuật tiên tiến từ tập đoàn HYUNDAI ưu vốn có mà tập đồn mang lại, cơng ty tơ Trường Hải cho dịng xe tải THACO HYUNDAI trội thiết kế chất lượng so với sản phẩm khác xứng tầm với khách hàng có địi hỏi cao Hình 1.4 Ảnh tơ sở Hyundai 210 Hyundai HD210 – 12 dòng xe tải nặng Hyundai với thiết kế đẹp, tính vận hành êm mạnh mẽ, hiệu kinh tế Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Hình 1.5 Kích thước xe Hyundai 210 trước cải tạo Với chassis HD210 ta lắp thùng hàng lửng, thùng hàng có mui kín, thùng đơng lạnh… để chở hàng hóa, thực phẩm để phục vụ cho sản xuất, cho nhu cầu người Sau tiến hành cải tạo lắp đặt cẩu lên chassis HD210 để trở thành xe tải cẩu chuyên dụng mang thương hiệu Việt Nam Sau thông số kỹ thuật ô tô tải HD210 Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật xe HD210 TT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Chiều dài sở L0 5695 mm Chiều dài toàn L 9509 mm Chiều cao toàn H 2585 mm Chiều rộng sở B0 2255 mm Hai bánh trước Bt 1855 mm Hai bánh sau Bs 1660 mm Khoảng sáng gầm xe H 200 mm Trọng lượng thân(cabin+chassis) G0 5010 KG Trọng lượng toàn G 21400 KG Phân bố cầu trước G1 2988 KG Phân bố cầu sau G2 2002 KG Khoảng cách hai bánh Số chỗ ngồi +Tên động 10 Động D6GA +Công suất cực đại Nmax 165/2500 (Kw/rpm) +Mô men cực đại Mmax 669/1800 (N.m/rpm) +Vận tốc cực đại nmax 120 Km/h 11 Truyền lực i0 3.909 12 Bán kính quay vòng nhỏ Rmin 9.5 Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông m Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 1.3.2 Giới thiệu tổng thành xe tải Hyundai HD210 1.3.2.1 Động Xe tải Hyundai HD210 lắp động Diesel mang nhãn hiệu D6GA, động đặt phía trước xe, cầu sau chủ động + Xuất xứ: Hàn Quốc + Kí hiệu động cơ: D6GA; + Sử dụng tăng áp có làm mát khí nạp; + Số xy lanh: xy lanh thẳng hàng; + Đường kính xi lanh: 103 [mm]; + Hành trình piston: 118 [mm]; + Cơng suất cực đại: 225 [Kw] ứng với số vòng quay 2500[vòng]; + Mô men cực đại: 65 [Nm] ứng với số vòng quany 1400 [vòng]; + Tỷ số nén 16.9:1 1.3.2.2 Hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực hoàn chỉnh xe gồm có: ly hợp, hộp số, trục đăng cầu chủ động Ly hợp dùng để truyền hay không truyền công suất từ động đến hệ thống truyền lực, nhằm để truyền mô men quay cách êm dịu để cắt truyền động đến hệ thống truyền lực nhanh dứt khoát trường hợp cần thiết chuyển số Nó cho phép động hoạt động xe dừng mà không cần chuyển hộp số số trung gian Hộp số có nhiệm vụ là biến đổi mômen xoắn động phù hợp với mức độ truyền tải đến bánh xe Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống truyền lực xe tải HD210 1- Động cơ; 2- Ly hợp; 3- Hộp số; 4- Các đăng; 5- Truyền lực chính; 6- Vi sai; 7- Bán trục Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Truyền động đăng dùng để truyền mô men xoắn trục không thẳng hàng Các trục lệch góc α > 0o giá trị α thường thay đổi Cầu chủ động nhận công suất từ động truyền tới để phân phối đấn bánh xe theo phương vng góc song song Cầu xe nâng đỡ phần gắn hệ thống treo, chassis + Hệ thống truyền lực kiểu khí cầu sau chủ động + Ly hợp: Loại ly hợp đĩa ma sát khô, dẫn động thủy lực trợ lực khí nén + Hộp số: Hộp số điều khiển khí, có số tiến số lùi 1.3.2.3 Hệ thống phanh + Phanh chính: Dạng tang trống, mạch kép thủy lực + Phanh tay: lò xo chịu tải đặt bánh sau + Dẫn động phanh: dẫn động khí nén, có trợ lực chân khơng Dẫn động khí nén có ưu điểm quan trọng là: - Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ - Làm việc tin cậy dẫn động thủy lực (khi có dị rỉ nhỏ, hệ thống tiếp tục làm việc được, hiệu phanh giảm) 10 11 12 Hình 1.7 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh 1- Máy nén khí, 2- Van an toàn; 3- Bộ hạn chế áp suất; 4- Bộ lọc, tách ẩm; 5- Van bảo vệ kép; 6- Van bảo vệ; 7- Cơ cấu phanh bánh xe sau; 8,9,10- Bình chứa khí nén; 11Cơ cấu phanh bánh xe phía trước; 12- Tổng van phân phối Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 - Dẫn động khí nén cịn dễ dàng phối hợp với dẫn động cấu sử dụng khí nén khác, như: phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén, - Dễ khí hóa, tự động hóa q trình điều khiển dẫn động Tuy dẫn động khí nén có nhược điểm là: - Độ nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn - Do bị hạn chế điều kiện dò rỉ, áp suất làm việc khí nén thấp chất lỏng dẫn động thủy lực tới 10 ÷ 15 lần Nên kích thước khối lượng dẫn động lớn - Số lượng cụm chi tiết nhiều - Kết cấu phức tạp giá thành cao 1.3.2.4 Hệ thống lái HD210 hệ thống lái sử dụng cấu lái trục vít – lăn Hệ thống lái loại ô tô ngày đa dạng phong phú nguyên lý kết cấu,t uy nhiên chúng có phận sau đây: Vành lái, trục lái, cấu lái (hộp số lái), dẫn động lái Cơ cấu lái có chức biến chuyển động quay trục lái thành chuyển động thẳng dẫn đến đòn kéo dẫn hướng Cơ cấu lái sử dụng ô tô đa dạng nhiên để đảm bảo thực tốt chức chúng phải đảm bảo yêu cầu sau: + Tỷ số truyền cấu lái phải đảm bảo phù hợp với loại tơ; + Có kết cấu đơn giản, tuổi thọ cao giá thành thấp, dễ dàng tháo lắp điều chỉnh + Hiệu suất truyền động thuân nghịch sai lệch không lớn; + Độ rơ cấu lái phải nhỏ Hiện cấu lái sử dụng ô tô chia làm loại sau: 1) Cơ cấu lái kiểu bánh · Thanh liên kết với địn ngang qua ổ bắt bu lơng; · Thanh liên kết với đòn ngang bên hai đầu 2) Cơ cấu lái kiểu trục vít · Trục vít bánh vít; · Trục vít cung răng; · Trục vít lăn; · Trục vít ê cu bi; · Trục vít địn quay Trên xe tải HD210 lắp cấu lái trục vít – lăn Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 10 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Hình 4.11 Đồ thị đặc tính ngồi động 4.3.2 Xây dựng đồ thị cân công suất ô tô Phương trình cân cơng suất động tơ biểu diển đồ thị Chúng xây dựng theo quan hệ công suất phát động cơng suất cản q trình ô tô chuyển động, phụ thuộc vào vận tốc chuyển động ôtô Nghĩa N = f(v) Ta xây dựng đồ thị quan hệ công suất phát động cơ, công suất bánh xe chủ động với cơng suất cản q trình chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động ô tô, nghĩa N = f(v) Trước hết ta xác định quan hệ tốc độ ơtơ tốc độ góc trục khuỷu động Ta có: vi = rb ωe i i hi [m/s] (4.4) Trong đó: vi [m/s]: Vận tốc ô tô ứng với tay số i; rb [m]: Bán kính làm việc trung bình bánh xe; i0 = 4.33: Tỷ số truyền truyền lực chính; ihi: Tỷ số truyền tay số thứ i Ta xác định bán kính làm việc trung bình bánh xe Ta có cơng thức: rb = λ r0 [m] Trong đó: r0: Bán kính thiết kế bánh xe Cỡ lốp 8,25x16 có bán kính r0 = 0,412 [m] λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp, λ chọn phụ thuộc vào loại lốp Theo [1] ta chọn λ = 0,95 Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 71 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Thay số vào ta có: rb = 0,95 0,412 = 0,392 [m] Thay giá trị rb i0 vào công thức (3.4) ta được: vi = rb ωe 2.3,14.0,392.ω e = [m/s] i i hi 60.3,909.i hi (4.5) Ta có phương trình biểu thị cân công suất bánh xe chủ động ô tô sau: Nk = Ne – Nt = Nω + Nf ± Ni ± Nj Trong đó: Ne [kw]: cơng suất động phát ra; Nk [kw]: công suất động phát truyền đến bánh xe chủ động; Nt [kw]: công suất tiêu hao cho hệ thống truyền lực; Nω [kw]: cơng suất tiêu hao để thắng lực cản khơng khí; Nf [kw]: công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn; Ni [kw]: công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc; Nj [kw]: công suất tiêu hao để thắng lực cản qn tính Ta có: N k = Ne − N t = Ne ηt Trong đó: ηt: Hiệu suất hệ thống truyền lực, theo [1] chọn ηt = 0.89 Thay số vào ta có: N k = 0,89.N e (4.6) Ta thay số liệu vào công thức (4.5) (4.6) ta giá trị vận tốc công suất tương ứng với tốc độ động Bảng 4.4: Giá trị vận tốc công suất ứng với từng tay số Ne(kW) Nk(kW) V1(m/s) V2(m/s) V3(m/s) V4(m/s) V5(m/s) V6(m/s) 10.6 9.40 0.34 0.56 0.93 1.61 2.37 3.12 25.1 22.32 0.68 1.12 1.86 3.22 4.74 6.24 42.6 37.89 1.02 1.67 2.79 4.83 7.11 9.36 62.0 55.22 1.36 2.23 3.73 6.44 9.48 12.47 82.5 73.43 1.70 2.79 4.66 8.06 11.85 15.59 103.0 91.63 2.04 3.35 5.59 9.67 14.22 18.71 122.4 108.96 2.38 3.91 6.52 11.28 16.59 21.83 139.9 124.53 2.72 4.46 7.45 12.89 18.96 24.95 154.4 137.45 3.06 5.02 8.38 14.50 21.33 28.07 165.0 146.85 3.40 5.58 9.31 16.11 23.70 31.19 Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 72 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Tiếp theo ta tính cơng suất cản q trình chuyển động tơ Ta có cơng suất cản q trình chuyển động ô tô gồm: Nc = Nω + Nf ± Ni ± Nj Đồ thị cân công suất tơ tính trường hợp tơ chuyển động đường nằm ngang, ta có Ni = 0; Nj = Khi cơng suất cản q trình chuyển động tơ là: Nc = N ω + N f Trong theo [1] cơng suất tiêu hao lực cản khơng khí (Nω) tính theo cơng thức: Nω = K.F.v3 1000 [kw] (4.7) Trong đó: K – Hệ số cản khơng khí, phụ thuộc vào dạng tơ, chất lượng bề mặt nó, phụ thuộc vào bề mặt khơng khí, Ns2/m4 Theo [1] ta chọn K = 0,7 [Ns2/m4] F– Diện tích cản diện tơ Theo [1] tơ tải ta có công thức gần sau: F = B H [m2] B – Chiều rộng sở ô tô H – Chiều cao lớn ô tô Suy ra: F = 2,4 2,5 = [m2] v: Vận tốc tương đối tơ khơng khí Ta cho trời khơng có gió vận tốc chuyển động ô tô ứng với tay số Thay giá trị K F vào công thức (4.7) ta được: Nω = 0, 7.6.v3 = 4, 2.10−3.v3 [kw] 1000 (4.8) Ta tính cơng suất tiêu hao lực cản lăn Vì ta xét trường hợp ô tô chuyển động đường nằm ngang nên cơng suất tính theo cơng thức Nf = G.f.v [kw] 1000 (4.9) Trong đó: G: trọng lượng tồn tơ thiết kế Ta có G = 72868,6 [N] f – Hệ số cản lăn Ta có f = 32 + v (chạy đường tốt) 2800 V – Vận tốc ô tô ứng với tay số [m/s] Từ công thức (4.9) suy ra: Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 73 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Nf = G.v 32 + v  [kw] 1000 2800 (4.10) Thay giá trị vào công thức (4.8) công thức (4.10) ta xác định Nω Nf theo tốc độ tơ Từ xây dựng đường đặc tính cản tơ (Nω + Nf) theo tốc độ ô tô tay số Bảng 4.5 Giá trị vận tốc công suất Nω, Nf (Nω+Nf) V(m/s) Nω(W) Nf(W) [Nω+Nf](W) 3.17 0.13 3.48 3.62 6.24 9.36 12.47 1.02 3.44 8.15 6.99 10.82 15.05 8.01 14.26 23.20 15.59 15.92 19.81 35.73 18.71 27.51 25.23 52.74 21.83 40.62 31.44 72.06 24.95 28.07 55.62 74.17 38.58 46.79 94.20 120.96 31.19 94.12 53.48 147.6 Để xây dựng đồ thị cân công suất động với công suất cản chuyển động theo vận tốc chuyển động ô tô, ta xây dựng hệ trục tọa độ Oxy, trục tung ta biểu thị giá trị công suất thành phần theo vận tốc ô tô Đồ thị nhận biểu diển mối quan hệ công suất động với công suất lực cản theo vận tốc chuyển động ô tô Từ số liệu thu từ bảng 4.10 4.11 ta vẽ đồ thị cân công suất tay số theo vận tốc ơtơ Hình 4.12 Đồ thị cân công suất ô tô hoạt động tay số Nhận xét: Nhằm nâng cao chất lượng sử dụng ô tô, giảm mức tiêu hao nhiên liệu, ta cần lưu ý đến việc sử dụng công suất động điều kiện chuyển động khác ô tô, phương diện người ta đưa khái niệm “ Mức độ sử dụng công suất động ” ký hiệu YN Mức độ sử dụng công suất động tỉ số công suất cần thiết để ô tô chuyển động (ổn định) với công suất động phát bánh xe chủ động Nk kéo hết nhiên liệu, (mở hoàn toàn bướm ga động xăng ) Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 74 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Ta có: Nψ + Nω Nψ + Nω YN = Nk N e ηt Qua biểu thức ta có nhận xét rằng: Chất lượng mặt đường tốt, hệ số cản tổng cộng ψ đường giảm vận tốc tơ nhỏ cơng suất động sử dụng nhỏ tỉ số truyền hộp số lớn, làm cho hệ số sử dụng công suất động YN nhỏ 4.3.3 Đồ thị cân lực kéo ô tô Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động ô tô sử dụng để khắc phục lực cản chuyển động sau đây: lực cản lăn, lực cản dốc, lực cản khơng khí, lực qn tính Biểu thức cân lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động tất lực cản riêng biệt gọi phương trình cân lực kéo tơ Trong trường hợp tổng qt ta có phương trình cân lực kéo ô tô sau: Pk = Pf ± Pi ± Pω ± Pj [N] (4.11) Trong đó: Pk [N]: lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động; Pf [N]: lực cản lăn; Pω [N]: lực cản khơng khí; Pi[N]: lực cản dốc; Pk [N]: lực cản qn tính Phương trình (4.11) biểu thị dạng khai triển sau: Me i h i0 ηt G = f.G.cosα + W.v2  G.sinα  δi j rb k p g (4.12) Trong đó: Me: Momen xoắn động cơ; rb: Bánh kính làm việc bánh xe chủ động; α: Góc dốc mặt đường Ta xây dựng đồ thị cân lực kéo ô tô xét trường hợp ô tô chuyển động (ổn định), mặt đường nằm ngang, nghĩa là: j = 0; α = phương trình cân lực kéo là: Pk = Pf + Pω [N] Để biểu diễn phương trình cân lực kéo ô tô dạng đồ thị, ta tính Pk tay số khác Ta có công thức: M i i η Pki = e hi t [N] (4.13) rb Trong đó: Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 75 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Pki: Lực kéo tay số I; ihi: Tỷ số truyền tay số i hộp số; Me: Momen động phát ; ( Me ωe = Ne ) ηt: Hiệu suất truyền lực ; I0 : Tỷ số truyền lực ; Ta thay số liệu vào cơng thức ta tính giá trị Pki tương ứng với vận tốc tay số ô tô chuyển động tay số thấp tay số cao hộp số phụ trình bày bảng (4–12) bảng (4–14) Ta có cơng thức xác định lực cản lăn lực cản khơng khí: Pω + Pf = K.F.v2 + G.f  Pω + Pf = K.F.vi2 + G.0.015.(1 + vi2 ) 1500 (4.14) Với ô tô tải theo [1] chọn K = 0,7 ; F = [m2] Ta thay giá trị biết vào công thức (4.14) ta bảng giá trị lực cản thay đổi theo tốc độ ô tô ô tô chuyển động tay số thấp tay số cao giá trị trình bày bảng 4–13 bảng 4–15 Bảng 4.6 Giá trị vận tốc lực kéo tương ứng với tay số V1(m/s) 0.34 0.68 1.02 1.36 1.70 2.04 2.38 2.72 3.06 3.40 V4(m/s) 1.61 3.22 4.83 6.44 8.06 9.67 11.28 12.89 14.50 16.11 Pk1(N) 27937.4 33175.6 37540.8 41033.0 43652.1 45398.2 46271.3 46271.3 45398.2 43652.1 Pk4(N) 5898.6 7004.6 7926.3 8663.6 9216.6 9585.3 9769.6 9769.6 9585.3 9216.6 Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết V2(m/s) 0.56 1.12 1.67 2.23 2.79 3.35 3.91 4.46 5.02 5.58 V5(m/s) 2.37 4.74 7.11 9.48 11.85 14.22 16.59 18.96 21.33 23.70 Pk2(N) 17030.3 20223.5 22884.4 25013.2 26609.8 27674.2 28206.4 28206.4 27674.2 26609.8 Pk5(N) 4010.0 4761.8 5388.4 5889.6 6265.6 6516.2 6641.5 6641.5 6516.2 6265.6 V3(m/s) 0.93 1.86 2.79 3.73 4.66 5.59 6.52 7.45 8.38 9.31 V6(m/s) 3.12 6.24 9.36 12.47 15.59 18.71 21.83 24.95 28.07 31.19 Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Pk3(N) 10205.3 12118.8 13713.4 14989.1 15945.8 16583.7 16902.6 16902.6 16583.7 15945.8 Pk6(N) 3047.6 3619.0 4095.2 4476.1 4761.8 4952.3 5047.5 5047.5 4952.3 4761.8 76 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Bảng 4.7 Giá trị giữ vận tốc lực cản Pω+Pf v'[m/s] 3,17 6,24 9,36 Pω 42,11 Pf 1100,3 1121,3 1156,8 1206,4 1270,2 1348,1 1443,0 1521,8 1601,7 1734,0 163,39 367,62 12,47 15,59 18,71 21,83 24,95 28,07 31,19 653,5 1021,6 1330,0 1769,5 2120,7 2554,5 3106,2 P'ω+P'f 1142,4 1284,7 1524,4 1859,9 2291,8 2678,1 3112,5 3624,5 4156,2 4840,2 Để xây dựng đồ thị cân lực kéo, ta dựng hệ trục tọa độ Oxy, trục tung ta đặt giá trị lực, trục hoành ta đặt giá trị vận tốc Đồ thị biểu diển mối quan hệ lực nói vận tốc chuyển động tơ gọi đồ thị cân lực kéo Từ số liệu bảng 4–9, 4–10, 4–11 bảng 4–12 ta xây dựng đồ thị cân lực kéo tơ hình 4–10, 4–11 Hình 4.13 Đồ thị cân lực kéo ô tô Nhận xét: Sau vẽ đồ thị ta đường cong lực kéo tiếp tuyến đường cong lực cản cắt điểm A, chiếu điểm A xuống trục hoành ta vận tốc lớn ôtô vmax điều kiện chuyển động cho, tương ứng với vận tốc khác ôtô tung độ nằm các đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk đường cong lực cản tổng hợp Pw + Pf nằm bên trái điểm A lực kéo dư ôtô, lực kéo dư dùng để tăng tốc ôtô ôtô chuyển động đường dốc với độ dốc tăng lên, điểm A ôtô tăng tốc khắc phục độ dốc cao Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 77 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 4.3.4 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học tơ Khi so sánh tính chất động lực học loại ô tô khác ứng với điều kiện làm việc ô tô loại đường khác nhau, người ta mong muốn có thơng số mà thể tính chất động lực học tơ Trong phương trình cân lực kéo đưa vào nhân tố đặc trưng cho tính chất động lực học ô tô như: hệ số cản mặt đường ψ (ψ = f ± i), tốc độ chuyển động ôtô V gia tốc ô tô j, công thức chứa loạt thông số kết cấu ô tô mômen xoắn động Me, trọng lượng ô tô G, nhân tố cản khơng khí W… Do phương trình cân lực kéo khơng thuận lợi để đánh giá loại ô tô khác Bởi cần có thơng số đặc trưng tính chất động lực học ô tô mà số kết cấu khơng có mặt thơng số Thơng số gọi nhân tố động lực học ô tô Nhân tố động lực học ôtô tỉ số lực kéo tiếp tuyến Pk trừ lực cản khơng khí Pω chia cho trọng lượng tồn tơ Tỷ số kí hiệu chữ D Công thức: D=  Pk − Pω  Me i t ηt = − W.v2  G  R bx  G (4.15) Trong đó: Pk: Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động [N]; Pω: Lực cản khơng khí [N]; G: Trọng lượng tồn tơ thiết kế [N]; it : Tỉ số truyền hệ thống Khi ô tô chuyển động ổn định nghĩa gia tốc j = giá trị nhân tố động lực học lực cản tổng cộng đường (D = ψ) Cũng ôtô chuyển động gia tốc j = đường i = giá trị nhân tố động lực học lực cản lăn, giá trị có ô tô chuyển động số truyền cao hộp số động làm việc chế độ tồn tải, ta có vmax Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 78 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Bảng 4.8 Giá trị nhân tố động lực học ôtô V1(m/s) Pk1(N) Pω1(N) D1 V2(m/s) Pk2(N) Pω2(N) D2 0.34 27937.36 0.49 0.383 0.56 17030.28 1.31 0.234 0.68 33175.62 1.94 0.455 1.12 20223.46 5.23 0.277 1.02 37540.83 4.37 0.515 1.67 22884.44 11.77 0.314 1.36 41033.00 7.78 0.563 2.23 25013.23 20.93 0.343 1.70 43652.13 12.15 0.599 2.79 26609.82 32.70 0.365 2.04 45398.22 17.50 0.623 3.35 27674.21 47.09 0.379 2.38 46271.26 23.82 0.635 3.91 28206.41 64.09 0.386 2.72 46271.26 31.11 0.635 4.46 28206.41 83.71 0.386 3.06 45398.22 39.37 0.622 5.02 27674.21 105.95 0.378 3.40 43652.13 48.61 0.598 5.58 26609.82 130.80 0.363 V3(m/s) Pk3(N) Pω3(N) D3 V4(m/s) Pk4(N) Pω4(N) D4 0.93 10205.34 3.64 0.140 1.61 5898.65 10.90 0.081 1.86 12118.84 14.57 0.166 3.22 7004.64 43.61 0.096 2.79 13713.42 32.78 0.188 4.83 7926.31 98.13 0.107 3.73 14989.09 58.28 0.205 6.44 8663.64 174.45 0.116 4.66 15945.84 91.06 0.218 8.06 9216.63 272.58 0.123 5.59 16583.68 131.13 0.226 9.67 9585.30 392.52 0.126 6.52 16902.59 178.49 0.230 11.28 9769.63 534.26 0.127 7.45 16902.59 233.12 0.229 12.89 9769.63 697.81 0.124 8.38 16583.68 295.05 0.224 14.50 9585.30 883.17 0.119 9.31 15945.84 364.26 0.214 16.11 9216.63 1090.33 0.112 Pk5(N) Pω5(N) D5 V6 Pk6 V5(m/s) Pw6 D6 2.37 4009.96 23.59 0.055 3.12 3047.57 40.85 0.0413 4.74 4761.82 94.37 0.064 6.24 3618.99 163.39 0.0474 7.11 5388.38 212.34 0.071 9.36 4095.17 367.62 0.0512 9.48 5889.62 377.49 0.076 12.47 4476.11 653.55 0.0525 11.85 6265.56 589.82 0.078 15.59 4761.82 1021.16 0.0513 14.22 6516.18 849.35 0.078 18.71 4952.30 1470.48 0.0478 16.59 6641.49 1156.06 0.075 21.83 5047.53 2001.48 0.0418 18.96 6641.49 1509.95 0.070 24.95 5047.53 2614.18 0.0334 21.33 6516.18 1911.03 0.063 28.07 4952.30 3308.57 0.0226 23.70 6265.56 2359.30 0.054 31.19 4761.82 4084.66 0.0093 Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 79 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Hình 4.14 Đồ thị nhân tố động lực học tơ Kết luận - Ơtơ tải cẩu thiết kế đảm bảo thông số yêu cầu: + Ơtơ đạt tốc độ lớn 112 [km/h] + Xe có khả vượt qua độ dốc 34% + Bán kính quay vịng nhỏ xe đạt 9,5 [m] + Giá trị công suất nhận bánh xe chủ động lớn giá trị công suất lực cản lăn lực cản khơng khí vị trí tốc độ xe + Khi xe chuyển động đường nằm ngang tất giá trị nhân tố động lực học (D) ôtô tay số tốc độ thắng lực cản mặt đường - Ngồi ơtơ tải cẩu thiết kế đảm bảo tính yêu cầu kỹ thuật ôtô cẩu: yêu cầu độ ổn định cho ơtơ tải cẩu cẩu hàng Tồn tính sử dụng cẩu URV 555 sử dụng hết ôtô tải cẩu thiết kế - Ơtơ tải cẩu có khả mang tải 14000 [kg] - Khi sử dụng cẩu phải tuân thủ yêu cầu sử dụng, tải trọng cẩu, tải trọng nâng hàng, ta sử dụng cẩu xe dừng hẳn Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 80 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 KẾT ḶN Tính tốn thiết kế ôtô tải thường nhãn hiệu HYUNDAI HD210 thành ôtô tải cẩu thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo an tồn vận hành Ơtơ sau cải tạo thỏa mãn yêu cầu ổn định làm việc tuyến đường Đảm bảo tính kỹ thuật hoạt động an tồn, hợp lí tiết kiệm nhiên liệu, sức lao đơng người cơng nhân, hành trình vận chuyển xe tải cẩu Người điều khiển phương tiện cần tuân thủ tính sử dụng tải trọng cho phép chuyên chở, góc giới hạn lật đổ ơtơ lên dốc, xuống dốc di chuyển nghiêng ngang đường vịng Việc thiết kế xe tải cẩu với tính hoạt động xe đảm bảo vận chuyển hàng hóa cách dễ dàng hợp lí cho nhu cầu nhiều rác thải tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội Bảng thông số kỹ thuật xe tải HD 210 sau gắn cẩu UNIC 555 Thông số STT Gía trị Đơn vị Km/h Tốc độ lớn ô tô 112 Cỡ lốp xe 8.25x16-16PR Tỷ số truyền lực 3.909 Động D6GA Cơng suất cực đại-số vịng quay 165/2500 Kw-v/p Mơ men cực đại-số vòng quay 669/1800 N.m-v/p Số chỗ ngồi Khối lượng lớn cẩu 5050 KG Chiều cao nâng lớn 12.6 m Khối lượng hàng hóa chở 14000 KG Trọng lượng xe tải cẩu không tải 7440 KG 10 Trọng lượng toàn 21440 KG 11 Chiều cao toàn 3260 mm 12 Chiều rộng toàn 2500 mm 13 Chiều dài toàn 10395 mm 14 Chiều dài sở 6620 mm Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 81 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyển Hửu Cẩn “Lý thuyết ô tô máy kéo” nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2000 [2] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên “Thiết kế tính tốn ôtô máy kéo, tập 3” Hà Nội: Nhà xuất Đại Học Trung Học Chuyên Nghiệp; 1985 [3] Lê Viết Giảng, Phan Kỳ Phùng “ Sức bền vật liệu 1” nhà xuất giáo dục năm 1997 [4] Lê Viết Giảng, Phan Kỳ Phùng “ Sức bền vật liệu 2” nhà xuất giáo dục năm 1997 [5] Nguyễn Trọng Hiệp “Chi tiết máy 1” Hà Nội, Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp năm 1969 [6] Kết cấu thép – Nhà XB KHKT năm 2006 [7] Nguyễn Văn Yến “Giáo trình chi tiết máy” nhà xuất bàn Giao thông vận tải năm 2000 [8] http://hyundaidocquyen.vn/san-pham/xe-cau/xe-cau-hyundai-hd210-gan-cauunic-555-5-tan-4-khuc/, Thông số kỹ thuật xe tải Hyundai HD210 [9] http://truonglongauto.com/can-cau-unic-nhat-ban.html, Catalog cẩu Unic [10]http://anhuyautomatic.com.vn/Thiet-bi-thuy-luc/SHIMADZU/Bom-banhrang-SHIMADZU.html, Chọn bơm thủy lực Sinh viên thực : Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 82 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.1 Nhu cầu sử dụng ô tô cẩu 1.1.2 Phân tích điều kiện làm việc ô tô cẩu HD210 1.2 Giới thiệu số loại ô tô cẩu 1.3 Giới thiệu chung sở HD210 1.3.1 Thông số kỹ thuật sở HD210 1.3.2 Giới thiệu tổng thành xe tải Hyundai HD210 1.3.2.1 Động 1.3.2.2 Hệ thống truyền lực 1.3.2.3 Hệ thống phanh 1.3.2.4 Hệ thống lái 10 1.3.2.5 Hệ thống treo 11 1.3.2.6 Hệ thống chuyển động 12 1.3.2.7 Khung, vỏ, Cabin xe 12 1.3.2.8 Hệ thống điện 12 CHƯƠNG PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ & BỐ TRÍ 13 2.1 Phân tích chọn cẩu chuyên dùng 13 2.1.1 Cẩu Soosan 13 2.1.2 Cẩu Tadano 13 2.1.3 Cẩu Unic 14 2.2 Tính kỹ thuật cần cẩu nâng hàng sử dụng 14 2.3 Phân tích phương án cẩu hàng 18 2.3.1 Dùng cần dọc 19 2.3.2 Dùng cần trượt 19 2.3.3 Dùng cần cẩu 19 2.4 Lựa chọn phương án bố trí chung tơ tải thiết kế 19 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT CẦN CẨU UNIC TRÊN CƠ SỞ 21 3.1 Phân tích mơ tả phương án thiết kế cải tạo 21 3.2 Lắp đặt cẩu URV-555 lên chassis HD210 21 3.2.1 Giới thiệu cẩu URV-555 21 3.2.2 Lắp đặt cẩu lên chassis HD210 23 3.3 Đặc điểm thùng hàng ô tô tải cẩu cần thiết kế 25 3.3.1 Đặc điểm hàng hóa vận chuyển xe tải cẩu thiết kế 25 i Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 3.3.2 Phân tích yêu cầu đặt thùng hàng xe tải cẩu 26 3.3.3 Chọn sơ kích thước thùng 27 3.4 Kết cấu sàn thùng thiết kế 29 3.5 Tính tốn chi tiết thùng hàng 30 3.5.1 Mơ hình tính toán 30 3.5.2 Bố trí liên kết 35 3.5.3 Các chi tiết thùng hàng 37 3.6 Tính tốn kiểm tra bền chi tiết tổng thành xe 41 3.6.1 Hệ trục đăng 41 3.6.2 Tính bền liên kết bu lơng 43 3.6.2.1 Bố trí liên kết 43 3.6.2.2 Tính tốn bulơng để chống thùng trượt dọc 43 3.6.2.3 Tính bu lơng quang treo thùng xe chống trượt ngang 44 3.6.3 Tính bền liên kết bệ cẩu với khung xe 47 3.6.3.1 Bố trí liên kết 47 3.6.3.2 Tính tốn bu lơng để cẩu khơng bị trượt dọc 47 3.6.3.3 Tính tốn mối ghép bu lơng nâng hàng 49 3.6.4 Tính mối ghép nối dầm sát xi xe sở với dầm nối thêm 50 3.6.4.1 Phương án nối dầm sát xi dầm nối thêm 50 3.6.4.2 Tính tốn mối ghép đinh tán 51 3.7 Dẫn động cẩu 53 3.7.1 Tính tốn chọn chi tiết hệ thống thủy lực dẫn động cẩu 53 3.7.2 Sơ đồ lắp đặt hệ thống thủy lực cần cẩu 53 CHƯƠNG TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ TẢI THIẾT KẾ 57 4.1 Xác định tọa độ trọng tâm bán kính quay vịng ô tô tải cẩu HD210 57 4.1.1 Xác định phân bố tải trọng lên cầu trước, cầu sau 57 4.1.2 Xác định tọa độ trọng tâm xe sau lắp đặt cẩu 58 4.1.3 Tính tốn động học quay vịng tơ 60 4.2 Kiểm tra tính ổn định xe 62 4.2.1 Tính ổn định dọc ô tô không thao tác cẩu 62 4.2.1.2 Tính ổn định ngang 65 4.2.2 Tính ổn định dọc tơ thao tác cẩu 66 4.2.3 Tính tốn tơ cẩu hàng theo phương dọc 67 4.2.4 Tính tốn ổn định ơtơ cẩu hàng theo phương ngang …………………………67 4.3 Tính tốn động học tô tải cẩu 69 4.3.1 Xác định đặc tính ngồi động sau cải tạo 70 ii Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 4.3.2 Xây dựng đồ thị cân công suất ô tô 71 4.3.3 Đồ thị cân lực kéo ô tô 75 4.3.4 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học ô tô 78 Kết luận 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 iii ... Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ LẮP ĐẶT CẦN CẨU UNIC TRÊN CƠ SỞ HD210 3.1 Phân tích mơ tả phương án thiết kế cải tạo * Mô tả kết cấu: + Kích thước... Phạm Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Như mục đích hướng tới đề tài thiết kế, lắp đặt cần cẩu lên xe sở có để biến thành xe tải cẩu vững... Văn Thiết Hướng dẫn :TS Nguyễn Văn Đông 23 Thiết kế lắp đặt cần cẩu Unic sở sát xi hyundai hd 210 Hình 3.3 Chassis HD210 Sau lựa chọn loại cần cẩu hợp lý, sở xe HYUNDAI HD210 ta tiến hành lắp đặt