Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu trên xe tải thaco hd360

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KIEMR NGHIỆM HỆ THỐNG NÂNG HẠ CẦU TRÊN XE TẢI THACO HD360 Sinh viên thực hiện: TRẦN BÌNH ĐẠI Đà Nẵng – Năm 2018 Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ở nước giới nói chung Việt Nam nói riêng, đường xá nơi đảm nhận hầu hết tải trọng vận chuyển Trong xe thương mại vận chuyển tải nặng nguyên nhân chủ yếu dẫn đến tình trạng hư hỏng mặt đường Vận chuyển tải dẫn đến áp lực mức lên mặt đường, chi phí để xây dựng sữa chữa đường khoản tiền khổng lồ Một biện pháp để đảm tải trọng hợp lý sử dụng loại xe tải có lắp thêm trục phụ nâng hạ Đây mẫu xe phổ biến giới nhập khẩu, lắp ráp nước Trong Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng an toàn kỹ thuật bảo vệ môi trường xe ô tô (QCVN: 09-2015/BGTVT) có quy định tiêu chuẩn kỹ thuật loại xe Tải trọng loại xe quy định Điều 16, 17 Thông tư số 46/2015/TT-BGTVT ngày 7/9/2015 Bộ GTVT quy định tải trọng, khổ giới hạn đường Theo đó, xe tổ hợp xe có trục phụ (có cấu nâng, hạ trục phụ), tổng trọng lượng xe quy định tương ứng với tổng số trục xe tác động trực tiếp lưu thông lên mặt đường Khi sử dụng loại xe này, nhờ tính động khả chuyên chở nâng cao hiệu suất vận tải đảm bảo áp lực an toàn lên mặt đường, tránh gây tải Việc xe tải thiết kế thêm trục phụ có cấu nâng, hạ đánh giá tiến kỹ thuật, sử dụng mục đích giúp tiết kiệm nhiên liệu, hiệu kinh tế Để có nhìn tổng quan chi tiết hệ thống này, đề tài khảo sát tính tốn kiểm tra đề cập đến vấn đề: • Khảo sát hệ thống nâng hạ • Tính tốn kiểm tra • Chẩn đốn sửa chữa Thơng qua đề tài cung cấp kiến thức, thông tin cần thiết hệ thống nâng hạ cầu, phương pháp tính tốn kiểm tra số kiến thức chẩn đoán hư hỏng, sữa chữa hệ thống Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÂNG HẠ CẦU TRÊN Ô TÔ 1.1 Giới thiệu chung hệ thống nâng hạ cầu Hệ thống nâng hạ cầu sử dụng phổ biến dịng xe tải nặng sơ mi rơ móc Theo cấu hoạt động, xe có trục phụ nâng lên, hạ xuống để phù hợp với nhu cầu chở thực tế xe Hệ thống nâng hạ cầu phụ tập hợp cấu dùng để: • Hạ cầu phụ để tăng khả tải trọng xe đầy tải • Nâng cầu phụ để giảm hệ số bám, giảm thiểu lượng nhiên liệu tiêu hao xe non tải không tải Hệ thống nâng hạ cầu phụ gồm phần sau: • Cơ cấu điều khiển: Hệ thống khí nén, • Cơ cấu chấp hành: Hệ thống bóng khí, • Bộ phận giảm xóc 1.2 Yêu cầu Để đảm bảo cho làm việc hiệu ổn định, hệ thống nâng hạ cầu cần có u cầu sau: • Hệ thống có có cấu điều khiển thuận tiện, dễ dàng cho người sử dụng vận hành xe • Hệ thống có độ bền cao, đảm bảo chi tiết làm việc hiệu thời gian dài sử dụng • Làm việc ổn định, khơng hư hỏng bất thường • Thời gian chậm tác dụng hệ thống nhỏ, nâng hạ cầu cách nhanh chóng • Hệ thống khơng có tượng tự dao động điều kiện làm việc chế độ chuyển động • Cơ cấu nâng hạ nhiệt tốt, đảm bảo chi tiết hoạt động thời gian dài • Có khả kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng kịp thời • Dễ dàng công tác bảo hành, bảo dưỡng định kỳ, sữa chửa thay phận có cố • Hệ thống khí nén bảo đảm cung cấp kịp thời đầy đủ khí nén cho hệ thống nâng hạ Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 1.3 Phân loại: Hệ thống nâng hạ cầu phân loại theo yếu tố sau: ❖ Theo vị trí đặt cầu phụ nâng hạ: • Loại trục phụ bố trí phía trước trục cầu (Push axle): Đây loại thông dụng, phổ biến Việt Nam, thông thường loại xe trục, công thức bánh xe 10x4 Hình 1.1: Cầu nâng hạ loại bố trí trước trục cầu Cầu nâng hạ; Trục cầu • Loại trục phụ bố trí phía sau trục cầu (Tag axle): Trục phụ nâng hạ bố trí phía sau trục cầu chính, thơng thường trục phụ sau Hình 1.2: Cầu nâng hạ loại bố trí sau trục cầu Trục cầu; Cầu nâng hạ Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 ❖ Dựa vào số lượng bầu nâng hạ cầu ta phân thành loại: • Loại bầu hạ cầu: Hình 1.3: Cơ cấu nâng hạ loại bầu hạ cầu • Loại bầu hạ cầu: Hình 1.4: Cơ cấu nâng hạ loại bầu hạ cầu • Loại bầu hạ cầu trục: Hình 1.5: Cầu nâng hạ loại túi khí trục Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 ❖ Dựa vào khả tải trọng: • Khả tải trọng • Khả tải trọng • Khả tải trọng 7.5 • Khả tải trọng ❖ Theo khả lái • Tự lái • Khơng tự lái 1.4 Giới thiệu số hệ thống nâng hạ cầu sử dụng nay: Hệ thống nâng hạ cầu thường gồm hai thành phần cấu nâng hạ hệ thống dẫn động 1.4.1 Cơ cấu nâng hạ cầu: 1.4.1.1 Một số loại cấu nâng hạ sử dụng thị trường: Trên thị trường ngày thường sử dụng hai loại cầu nâng hạ kiểu tự lái loại khơng tự lái Ngồi dòng xe container lớn sử dụng loại cầu nâng hạ kiểu lật (flip axle) tiện lợi cho việc chuyên chở hàng hóa nặng ❖ Cơ cấu nâng hạ loại tự lái: Cầu nâng hạ loại tự lái thiết kế chế tạo để sử dụng phương tiện nhiều trục, hao mịn lốp nhanh kết việc kéo theo chuyển động phía trước hay điều khiển xe Cầu nâng hạ loại tự lái thành phần xe ngày cần thiết tương lai Chức tự lái cụ thể để: • Giảm hao mòn lốp xe cách ngăn tượng kéo lết qua đoạn đường cong điều khiển xe • Giảm lực quay vịng khoảng cách tổng thể cần thiết lái • Làm cho phương tiện dễ lái cách tăng độ nhạy lái q trình lái • Bảo vệ bề mặt đường, giảm mài mòn Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 Hình 1.6: Cơ cấu nâng hạ loại tự lái cấu tự lái; Bầu hạ cầu; Giảm chấn; Bầu nâng cầu; Trục chính; Bầu phanh ❖ Nguyên lý hoạt động: Cơ cấu hoạt động cấu nâng hạ cầu đơn giản Cầu nâng hạ hoạt động hai trạng thái nâng cầu hạ cầu Nâng cầu: Khi xe trạng thái không tải tải nhẹ cầu nâng lên Bật cơng tắc nâng cầu từ cabin, khí nén hệ thống cấp vào bầu nâng số 4, đồng thời xả khí bầu khí nén hạ cầu, thơng qua cấu đòn nâng cầu lên hỏi mặt đất Hạ cầu: Khi xe trạng thái tải nặng, cầu hạ xuống để đảm bảo tải trọng chun chở Bật cơng tắc hạ cầu cabin, khí nén hệ thống cấp vào bầu hạ cầu số 2, đồng thời khí nén bầu số xả Cầu hạ xuống mặt đất ❖ Cơ cấu loại không tự lái: Ngược lại với loại cấu nâng hạ tự lái, cấu nâng hạ không tự lái không bố trí thêm trục tự lái Cơ cấu loại thường dùng xe có tải trọng nhỏ, trục xe tải trục Hyundai HD210 Ưu điểm loại kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, giá thành rẻ so với lọai cầu tự lái Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 Hình 1.7: Cơ cấu nâng hạ loại khơng tự lái Bầu hạ cầu; Trục chính; Bầu phanh; Bầu nâng cầu ❖ Cơ cấu nâng hạ loại cầu lật (flip axle): Đây mẫu cầu nâng hạ sử dụng rộng rãi loại sơ-mi rơ-mooc với tải trọng lớn Mẫu cầu nâng hạ khung lắp ráp hoàn chỉnh gắn vào khung phía sau bở lề chốt Hệ thống nâng hạ hoạt động tải trọng xe vượt tải trọng cho phép mà trục chịu Khi đó, trục cầu lật lật sau hệ thống thủy lực Hình 1.8: Cơ cấu nâng hạ kiểu lật (Flip axle) Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 1.4.1.2 Các phận cấu nâng hạ: Tùy vào hãng sản xuất mà loại cấu nâng hạ có cấu tạo, kích thước, hình dáng khác khơng thể thiếu phận sau: • Bầu Bầu phận hệ thống nâng hạ cầu, có chức nhận khí nén để thực thao tác nâng, hạ cầu đảm nhiệm làm phận đàn hồi hệ thống treo khí nén cầu phụ hoạt động Hình 1.9: Bầu khí nén Vỏ bầu; Lỗ hơi; Chốt nối; Bu lơng đế bầu; Đế bầu • Giảm chấn: Giảm chấn dùng để dập tắt dao động vỏ lốp xe cách chuyển dao động thành nhiệt Giảm chấn ôtô dùng giảm chấn thủy lực nên ma sát chất lỏng lỗ tiết lưu ma sát chủ yếu để dập tắt dao động Các yêu cầu giảm chấn: Đảm bảo trị số thay đổi đường đặc tính dao động, cụ thể: - Dập tắt nhanh dao động tầng số dao động lớn - Hạn chế lực truyền qua giảm chấn lên thùng xe - Làm việc ổn định ôtô chuyển động đường khác - Tuổi thọ cao - Trọng lượng kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 Hình 1.10: Giảm chấn ống lồng Lỗ cố định giảm chấn; Vỏ giảm chấn; Trục piston; Piston với van chiều; Hơi – dầu; Hơi áp lực 1.4.2 Cơ cấu dẫn động hệ thống nâng hạ cầu: 1.4.2.1 Đặc điểm: Cơ cấu dẫn động hệ thống nâng hạ cầu phụ sử dụng đa số xe tải dẫn động khí nén, tận dụng nguồn khí nén sử dụng hệ thống phanh Ưu điểm hệ thống khí nén: • Tính đồng lượng phần điều khiển chấp hành nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện • Khơng u cầu cao đặc tính kĩ thuật nguồn lượng • Độ tin cậy cao, trục trặc kĩ thuật • Tuổi thọ cao • Có khả truyền tải lượng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đường dẫn thấp • Do trọng lượng phần tử hệ thống điều khiển khí nén nhỏ, khả giãn nở áp suất khí lớn, nên truyền động đạt vận tốc cao Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 10 Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 m2: Khối lượng đòn nâng [kg] G3: Trọng lượng cầu nâng hạ [N] : Góc lệch ban đầu đòn đẩy [độ] Ta bỏ qua khối lượng địn đẩy địn xoay nhỏ so với khối lượng cầu nâng hạ Áp dụng phương trình cân momen chốt quay O ta được: F l1 cos  − G3 l2 = Suy F= (4.6) G3 l2 l1 cos  (4.7) Từ bảng thông số cầu nâng hạ ta có Chiều dài địn đẩy: l1 = 190 mm Chiều dài đòn nâng: l2 = 645 mm Khối lượng cầu nâng hạ m3 = 440 kg suy G3 = 440 9,81 = 4316.4 N Góc lệch ban đầu đòn đẩy  = 6o Thay số vào ta F= 4316, 4.645 = 14733.7 N 190 cos 4.3 Tính tốn thể tích khí nén hệ thống: Thể tích bầu trọng hệ thống nâng hạ: Dựa vào catalog bầu [6] ta có thơng số: Bầu nâng cầu: - Đường kính đế bầu: - Chiều cao tối đa bầu : Bầu hạ cầu: - Đường kính đế bầu: - Chiều cao tối đa bầu: Thể tích bầu nâng cầu: V1 =  D12 h1 = 140 mm 230 mm 160 mm 325 mm  0,142.0.23 Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại = 3,54.10−3 [m3] Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy (4.8) 40 Khảo sát tính toán kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 Thể tích bầu hạ cầu: V2 =  D2 h2 =  0,162.0.325 = 6,53.10−3 [m3] (4.9) Tổng thể tích đường ống dẫn: Chiều dài tổng cộng tất đoạn đường ống dẫn khí nén tính từ bình chứa đến bầu xác định gần bằng: L = k L  L + ( n1 + n2 ) Bo  (4.10) L chiều dài sở ô tô; Bo chiều rộng sở; kL hệ số tính đến phần chiều dài hiệu chỉnh tăng thêm kL  2,0÷4,0, chọn kL = Thay số ta được: L = 3.[4, 68 + (1 + 1).0,185] = 15,15 [m]  Chọn đường ống có đường kính dod = 0.01[m] Thể tích tổng đường ống hơi:  d 2od  0, 012 Vod = L = 15,15 = 0, 00119 [m3]  4 Vậy thể tích cần cung cấp khí nén cho lần nâng hạ cầu: (4.11) V = V1 + V2 + Vod = 0, 000354 + 0, 000653 + 0, 00119 = 0, 001126 [m3] 4.4 Tính tốn giảm chấn: ❖ Xác định kích thước : Đường đặc tính giảm chấn đường biểu diễn quan hệ lực cản giảm chấn tốc độ piston Zg = K.Vgm (4.12) Trong : K - Hệ số cản hệ thống treo (giảm chấn) Vg - Tốc độ piston m - Chỉ số phụ thuộc vào kết cấu van, kết cấu lỗ tiết lưu m = Hệ số cản K hệ thống treo thật chất hệ số cản giảm chấn mà qui dẫn bánh xe xác định theo hệ số tắt dần nguy hiểm Ký hiệu Kngh: Kngh = C.M (4.13) Trong : C - Độ cứng hệ thống treo M - Khối lượng phần treo tác dụng lên hệ thống treo Nếu K > Kngh Thì dao động bị dập tắt đột ngột gây tải trọng động gia tốc lớn Sinh viên thực hiện: Trần Bình Đại Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 41 Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nâng hạ cầu xe tải Thaco HD360 Nếu K