Tính toán thiết kế mô hình xe thu gom rác trên nền cỏ trong khuôn viên trường đại học bách khoa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH XE THU GOM RÁC TRÊN NỀN CỎ TRONG KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Sinh viên thực hiện: ĐẶNG XUÂN ĐỨC DƯƠNG TRƯƠNG ANH HẬU HỒ VĂN QUANG Đà Nẵng – Năm 2018 i LỜI NÓI ĐẦU Trong năm trở lại ngành công nghiệp nước ta có nhiều phát triển vượt bậc, máy móc khơng cịn q xa lạ với Để đáp ứng nhu cầu xã hội thời kì hội nhập, việc đào tạo bậc kỹ sư, thợ máy có trình độ tay nghề, có kiến thức vững chun mơn nhiệm vụ quan trọng Lời em xin cảm ơn đến thầy ThS Dương Đình Nghĩa thầy cô trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng tạo điều kiện thuận lợi để em thực yêu cầu đồ án tốt nghiệp Cảm ơn động viên giúp đỡ tận tình từ gia đình bạn bè Trong suốt khoảng thời gian làm đề tài tốt nghiệp “Tính tốn thiết kế mơ hình xe gom rác cỏ khuôn viên trường Đại học Bách Khoa”, chúng em gặt hái nhiều kiến thức chuyên ngành kết hợp làm việc nhóm Việc tính tốn, thiết kế chế tạo mơ hình xe thu gom rác cỏ mà quan trọng cấu quạt hút để thu gom rác dựa sở ước lượng thực tế khối lượng rác, tỷ trọng thành phần rác tiết diện thu gom rác cỏ khuôn viên trường Đại học Bách Khoa; sau tính tốn thủy lực đường ống, cụ thể thiết kế chọn quạt hướng trục đồng thời tính tốn chọn dùng nguồn động lực động đốt trong, tính tốn thiết kế đường ống hút đẩy, phận chứa rác… Xác định tổn thất lưu lượng đường ống hút đẩy từ tính khối lượng rác mà cấu thu gom hút Cuối tiến hành xây dựng mơ hình thực tế Em phấn đấu nỗ lực để hồn thành đồ án tốt nghiệp này, song thời gian kiến thức hạn chế nên cịn nhiều thiếu sót mong q thầy bạn đọc đóng góp để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 28 tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực Đặng Xuân Đức ii CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài riêng nhóm, đề tài không trùng lặp với đề tài đồ án tốt nghiệp trước Các thông tin, số liệu sử dụng tính tốn từ tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định Sinh viên thực Đặng Xuân Đức iii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn i Lời cam đoan liêm học thuật iii Mục lục iv Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ ix Danh sách cụm từ viết tắt xiii Trang MỞ ĐẦU Chương 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 1.1 Mục đích đề tài 1.2 Ý nghĩa đề tài 1.3 Phương pháp thiết kế Chương 2: TỔNG QUAN THIẾT BỊ THU GOM RÁC TRÊN NỀN CỎ 2.1 Giới thiệu rác thải cỏ 2.2 Tình hình thu gom rác cỏ 2.2.1 Tình hình thu gom rác cỏ nước giới 2.2.2 Tình hình thu gom rác cỏ nước Chương 3: XÂY DỰNG Ý TƯỞNG THIẾT KẾ 11 3.1 Cơ sở, ý tưởng phương án thiết kế 11 3.1.1 Cơ sở thiết kế 11 3.1.2 Ý tưởng thiết kế 12 3.2 Chọn phương án tối ưu hiệu 13 Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ NGUỒN ĐỘNG LỰC 15 4.1 Đối tượng hướng đến đề tài 15 4.2 Điều kiện làm việc xe 16 iv 4.2.1 Địa hình làm việc xe 16 4.2.2 Tải trọng xe 18 4.2.3 Tốc độ tối đa xe 18 4.3 Xác định thông số xe thu gom rác để chọn động 18 4.3.1 Khảo sát dòng xe Honda Wave 110 19 4.3.2 Khảo sát dòng xe Yamaha Sirius 110 21 4.4 Tính tốn động lực học xe thu gom rác 24 4.5 Đặc tính tốc độ động 27 4.6 Xây dựng đồ thị cân công suất xe 28 4.6.1 Xây dựng đồ thị 28 4.6.2 Phân tích biểu đồ 31 4.7 Xây dựng đồ thị cân lực kéo xe 31 4.7.1 Xây dựng đồ thị 31 4.7.2 Phân tích biểu đồ 34 4.8 Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học xe 34 4.8.1 Xây dựng đồ thị 34 4.8.2 Phân tích biểu đồ 36 Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU THU GOM RÁC 37 5.1 Tính tốn thiết kế quạt hút 37 5.1.1 Lựa chọn loại quạt hút 37 5.1.2 Tính tốn thiết kế quạt chọn nguồn động lực kéo quạt 39 5.1.3 Tính tốn chọn quạt hút 44 5.1.4 Thiết kế cánh quạt hút 45 5.1.5 Thiết kế ống trục quay 46 5.1.5.1 Thiết kế gối su chống rung 46 5.1.5.2 Thiết kế trục quay 47 5.1.5.3 Thiết kế nắp đầu ống trục 48 5.1.6 Thiết kế phận đỡ ống trục quay 48 5.1.6.1 Thiết kế su đỡ ống trục quay 48 v 5.1.6.2 Thiết kế bệ đỡ ống trục quay 49 5.1.7 Thiết kế đường ống quạt hút 50 5.1.7.1 Thiết kế guồng quạt hút 50 5.1.7.2 Thiết kế đường ống hút 50 5.1.7.3 Thiết kế đường ống đẩy 51 5.2 Thiết kế thùng chứa rác 52 5.2.1 Thiết kế nắp đậy thùng rác 52 5.2.2 Thiết kế thùng chứa rác 52 5.3 Tính tốn thơng số động học quạt hút 53 5.3.1 Thông số biết 53 5.3.2 Tính tốn thơng số miệng hút 54 5.3.3 Tính tốn thơng số miệng đẩy 58 Chương 6: TÍNH TỐN BỐ TRÍ TỔNG THỂ THIẾT BỊ XE HỐT RÁC 60 6.1 Phân tích bố trí chung phương tiện 60 6.1.1 Phân tích bố trí động vận hành 60 6.1.2 Phân tích bố trí thiết bị khung 60 6.2 Phương án thiết kế 61 6.2.1 Cơ sở thiết kế 61 6.2.2 Thông số yêu cầu khối lượng phân bố xe 62 6.3 Cơ sở thiết kế kết cấu, hình dạng khung xe 64 6.3.1 Cơng dụng, phân loại, yêu cầu khung vỏ xe 64 6.3.2 Cơ sở lựa chọn khung vỏ 66 6.3.3 Kết cấu khung vỏ 67 6.3.4 Chọn kết cấu khung 68 6.3.5 Tính tốn thiết kế phân bố tải trọng lên khung xe 70 6.3.6 Khái niệm thành mỏng thiết kế khung 71 6.4 Các vấn đề liên quan đến thành mỏng thiết kế khung 75 6.4.1 Vật liệu 75 6.4.2 Vấn đề phòng gỉ 78 vi 6.4.3 Tính tốn ổn định thành mỏng 80 6.4.4 Tính tốn phần mềm RDM 88 6.5 Khung xe thực tế 92 6.6 Khung chứa thùng rác 92 6.7 Bánh xe 94 6.7.1 Nhiệm vụ bánh xe 94 6.7.2 Cấu tạo 94 6.8 Gối đỡ tự lựa 95 6.9 Trục bánh xe 96 6.9.1 Trục bánh xe 96 6.9.2 Vòng bi 96 6.10 Lựa chọn phương án truyền động 97 6.10.1 Cơ sở lựa chọn truyền 97 6.10.2 Chọn thông số truyền 98 Chương 7: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC TẾ 99 7.1 Giới thiệu phần mềm CATIA 100 7.2 Xây dựng mơ hình 3D xe gom rác cỏ 100 7.3 Quy trình chế tạo mơ hình 103 7.3.1 Quy trình chế tạo khung xe 103 7.3.1.1 Khung xe 103 7.3.1.2 Bánh xe 103 7.3.1.3 Trục bánh xe 104 7.3.1.4 Ổ đỡ 104 7.3.2 Quy trình lắp động lên xe 105 7.3.3 Quy trình chế tạo cấu thu gom rác 105 7.3.3.2 Quy trình chế tạo ống trục quay 106 7.3.3.3 Quy trình chế tạo bệ đỡ ống trục quay 106 7.3.3.4 Quy trình chế tạo đường ống hút 107 7.3.3.5 Quy trình chế tạo đường ống đẩy 107 vii 7.3.3.6 Quy trình hồn thiện đường ống hút 108 7.3.3.7 Quy trình chế tạo nắp thùng rác 109 KẾT LUẬN 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO 111 PHỤ LỤC viii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 4.1 Khối lượng toàn xe Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Các thơng số tính tốn xe thiết kế Thơng số kỹ thuật động lắp xe Yamaha Sirius Thông số kỹ thuật ly hợp xe Yamaha Sirius Bảng 4.5 Bảng 4.6 Thơng số kỹ thuật hộp số xe Yamaha Sirius Thông số kỹ thuật truyền lực cuối xe Yamaha Sirius Bảng 4.7 Bảng 4.8 Thông số kỹ thuật động lắp xe Yamaha Sirius 110 Thơng số kỹ thuật ly hợp xe Yamaha Sirius 110 Bảng 4.9 Bảng 4.10 110 Thơng số kỹ thuật hộp số xe Yamaha Sirius 110 Thông số kỹ thuật truyền lực cuối xe Yamaha Sirius Bảng 4.11 Bảng 4.12 Bảng 4.13 Giá trị đặc tính ngồi động Giá trị vận tốc công suất ứng với số xe thiết kế Giá trị vận tốc công suất xe chạy số Bảng 4.14 Bảng 4.15 Bảng 4.16 Bảng 4.17 Bảng 5.1 Bảng 6.1 Bảng 6.2 Bảng 6.3 Bảng 6.4 Giá trị vận tốc lực kéo tương ứng với số xe thiết kế Giá trị vận tốc lực cản Giá trị nhân tố động lực học ứng với số xe Quan hệ vận tốc hệ số cản lă xe hoạt động Thông số kỹ thuật động dẫn động quạt hút Bảng thông số đầu vào xe thiết kế Bảng kê thơng số kích thước Bảng kê khối lượng Phân loại theo tiêu chuẩn Eurcode loại Bảng 6.5 Phân loại theo tiêu chuẩn Eurcode loại Bảng 6.6 Thép dùng làm kết cấu tạo hình nguội theo Tiêu chuẩn Úc (Trích từ 1-5 tiêu chuẩn AS4600:1996) Bảng 6.7 Tính tốn đặc trưng tiết diện Hình 2.1 Rác cỏ Hình 2.2 Sử dụng kết hợp máy thổi xe thu gom rác để dọn rác cỏ Hình 2.3 Xe thu gom khơ cỡ lớn Mỹ Hình 2.4 Nhân viên vệ sinh thu gom rác cỏ Hình 2.5 Thu gom rác cỏ khn viên trường học ix Hình 3.1 Hình 3.2 trường Nền cỏ khuôn viên khu A trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Các loại rác thải thường xuất cỏ khn viên Hình 3.3 Hình 4.1 Tổng quan xe Các miền khí hậu, nhiệt độ, lượng mưa nước năm Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Đồ thị đặc tính ngồi động Đồ thị cân công suất xe thiết kế Đồ thị cân lực kéo xe Hình 4.5 Đồ thị nhân tố động lực học xe Hình 5.1 Quạt ly tâm Hình 5.2 Hình 5.3 hút Quạt hướng trục Sơ đồ khối tổng thể cấu thu gom rác phương pháp dùng quạt Hình 5.4 Hình 5.5 Hình 5.6 Động máy cắt cỏ GOODLUCK GL-330 Cánh quạt hút sử dụng thiết bị Vị trí ống trục xoay máy cắt cỏ GOODLUCK GL-330 Hình 5.7 Hình 5.8 Gối su chống rung Kết cấu trục quay Hình 5.9 Hình 5.10 Hình 5.11 Hình 5.12 Hình 5.13 Hình 5.14 Hình 5.15 Hình 6.1 Hình 6.2 Kết cấu nắp đầu ống trục Su đỡ ống trục quay Kết cấu bệ đỡ ống trục quay Kết cấu đường ống hút Kết cấu đường ống đẩy Kết cấu thùng chứa rác công cộng 240L Khoảng cách bố trí chi tiết đường ống thiết bị Xe hốt rác Khung xương có xà quanh chu vi Hình 6.3 Khung xe loại chữ X Hình 6.4 Bản thiết kế khung xe Hình 6.5 Sơ đồ phân bố lực lên dầm dọc Hình 6.6 Kích thước thành mỏng Hình 6.7 Biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng loại theo cách phân loại tiêu chuẩn châu âu Eurocode Hình 6.8 Biểu đồ kéo thép trước giai đoạn củng cố sau uốn nguội Hình 6.9 Sự phân bố cường độ thớ kim loại thép góc uốn nguội Hình 6.10 Sơ đồ kết cấu dầm x Hình 6.23 Cấu tạo vịng bi Sử dụng vịng bi hang NSK sản xuất, có xuất xứ từ Nhật Bản, đường kính ngồi 47mm, đường kính 20mm Khi thiết kế nhóm sử dụng vịng bi Hình 6.24 Vịng bi mặt cắt ngang vòng bi 6.10 Lựa chọn phương án truyền động 6.10.1 Cơ sở lựa chọn truyền Bộ truyền xích: a Cơ sở lựa chọn Hình 6.25 Ngun lý truyền xích Phụ lục 97 Nguyên lý: Bộ truyền xích thực truyền động từ bánh xích chủ động sang bánh xích bị động nhờ vào ăn khớp đĩa xích mắt xích Phân loại: Theo cơng dụng chung, xích chia làm ba loại: - Xích kéo - Xích tải - Xích truyền động b Ưu nhược điểm truyền xích - Ưu điểm: So với truyền đai (dây đai - dây curoa) truyền xích có ưu điểm: + Có thể làm việc tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, khơng có tượng trượt + Khơng địi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục ổ nhỏ + Kích thước truyền nhỏ truyền đai truyền công suất số vịng quay + Bộ truyền xích truyền cơng xuất nhờ vào ăn khớp xích đĩa nhơng, góc ơm khơng có vị trí quan trọng nhu truyền đai truyền cơng suất chuyển động cho nhiều đĩa xích đồng dẫn - Nhược điểm: Bộ truyền xích với hệ thống nhơng đĩa xích xích có nhược điểm theo nguyên lý cấu tạo phân bổ điểm bố trí xích - nhánh xích hệ thộng truyền động xích với đĩa xích khơng theo đường trịn (với hệ thống nhơng đĩa xích trở lên) Do đó, vào khớp khớp, mắt xích xoay tương lề xích bị mòn, gây nên tải trọng phụ thụ động, ồn làm việc, có tỷ số truyền tức thời thay đổi nên vận tốc tức thời xích bánh xích bị dẫn thay đổi, cần phải bôi trơn thường xuyên phải có phận điều chỉnh xích - Phạm vi sử dụng: + Truyền công suất chuyển động trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng thời trường hợp n