Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8000 lít

Xe xitec được thiết kế với dung tích 8 000 lít đáp ứng được yêu cầu đặt ra là chuyên chở được sữa và đảm bảo vận chuyển đủ số lượng sữa cung cấp cho nhà máy mà vẫn đảm bảo chất lượng an toàn cho xe chuyển động trên đường và đúng với các quy định của TCVN 4162 85 về kết cấu xitec

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ XE XITEC CHỞ SỮA DUNG TÍCH 8000 LIT Sinh viên thực hiện: HUỲNH TẤN TÀI TRƯƠNG ĐÌNH QUÝ Đà Nẵng – Năm 2018 i TÓM TẮT Tên đề tài: THIẾT KẾ XE XITEC CHỞ SỮA DUNG TÍCH 8.000 LÍT Sinh viên thực hiện: TRƯƠNG ĐÌNH QUÝ Số thẻ SV: 103130071 HUỲNH TẤN TÀI Lớp: 103130075 13C4A Vận chuyển sữa cần yêu cầu cao khả bảo quản tính ổn định xe đường Các xe xitec chuyên dụng dùng vận chuyển sữa tươi nguyên liệu trước nhập từ nước ngồi Loại có tính kĩ thuật đáp ứng yêu cầu ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt tiêu nghiêm ngặt ngành công nghiệp sữa Tuy nhiên sản phẩm có giá thành cao Do địi hỏi chi phí khơng nhỏ cho doanh nghiệp nước công tác đầu tư ban đầu Dựa vào địa khảo sát thị xã Thái Hòa tỉnh Nghệ An khu vực có trang trại bị sữa phát triền với nhiều hộ nuôi xung quanh cho ngày 60000 lít sữa cần phải vận chuyển đến nhà máy, nhà máy cách khu vực tập trung sữa 90km nên cần khoảng hai xe xitec chở sữa để tiêu thụ hết lượng sữa Xe xitec chở sữa thiết kế với dung tích 8000 lít để đảm bảo vận chuyển đủ số lượng sữa cung cấp cho nhà máy mà đảm bảo chất lượng Xe xitec chở sữa với xitec có ba ngăn với ngăn chứa 3000 lít, ngăn hai chứa 2000 lít ngăn cuối chứa 3000 lít Bên cạnh ngăn có chắn sóng để giảm dao động sữa xe chuyển động đường Xitec thiết kế theo tiêu chuẩn xitec đo lường Việt Nam Để đảm bảo an toàn xe chuyển động làm việc nhiều điều kiện khác mặt đường trơn hay đường dốc, xe quay vòng, phanh đột ngột hay khả tăng tốc xe kiểm tra tính ổn định điều kiện làm việc Tính tốn động học động lực học để đảm bảo xe chạy tốc độ phù hợp nhiều mặt đường khác nhau, từ đồ thị động học động lực học ta lưu ý đến việc sử dụng cơng suất điều kiện chuyển động tải trọng ô tô nhằm nâng cao chất lượng sử dụng ô tô giảm tiêu hao nhiên liệu Các tiêu chuẩn đánh giá dựa tiêu chuẩn quốc gia phương tiện giao thông đường ii ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Trương Đình Q 103130071 13C4A Cơ Khí Giao Thơng Huỳnh Tấn Tài 103130075 13C4A Cơ Khí Giao Thông TT Ngành Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ XE XITEC CHỞ SỮA DUNG TÍCH 8.000 LÍT Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Trang trại Nghĩa Đàn với diện tích 36ha có khoảng 2500 bị sữa, với suất 25 lít/con/ngày, ngày cho khoảng 62500 lít sữa Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Huỳnh Tấn Tài Trương Đình Quý Nội dung Chương 1: Tổng quan xe xitec chở sữa Chương 2: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế xe xitec chở sữa b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Huỳnh Tấn Tài Nội dung Chương 4: Tính tốn động học động lực học Trương Đình Q Chương 3:Tính tốn thiết kế xe xitec Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Huỳnh Tấn Tài Trương Đình Quý Nội dung Bản vẽ tổng thể xe sat xi HD170 (1A3) Bản vẽ tổng xe sat xi sau cải tạo (1A3) b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Huỳnh Tấn Tài Nội dung Bản vẽ đồ thị đặt tính ô tô (1A3) Bản vẽ đồ thị nhân tố động lực học ô tô iii chế độ tải (1A3) Bản vẽ đồ thị gia tốc chế độ tải (1A3) Trương Đình Quý Bản vẽ kết cấu xitec (1A3) Bản vẽ kết cấu đáy trước xitec (1A3) Bản vẽ kết cấu đáy sau xitec (1A3) Bản vẽ kết cấu chắn sóng (1A3) 10 Bản vẽ kết cấu vách ngăn (1A3) 11 Bản vẽ kết cấu nắp xitec(1A3) 12 Bản vẽ lắp ghép xitec lên sát xi (1A3) 13 Bản vẽ kết cấu chắn bảo hiểm hông, sàn thang công tác (1A3) 14 Bản vẽ sơ đồ đường ống (1A3) Họ tên người hướng dẫn: TS PHAN MINH ĐỨC Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hồn thành đồ án: Trưởng Bộ mơn Phần/ Nội dung: 29/01/2018 25/05/2018 Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2018 Người hướng dẫn Dương Việt Dũng Phan Minh Đức iv LỜI NÓI ĐẦU Sau năm học tập trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, dạy dỗ bảo tận tình Thầy Cơ giáo Em tích luỹ kiến thức từ môn học, qua giảng Thầy Cô đợt thực tập giúp kiểm tra lại kiến thức lý thuyết học Đồ án tốt nghiệp tiêu cuối cùng, sở để tổng hợp lý thuyết lẫn thực hành trình học tập trường kiến thức thực tế sở thực tập Giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế hay tiếp cận tìm hiểu vấn đề Trong trình làm đồ án em gặt hái nhiều kiến thức chuyên ngành kết hợp làm việc nhóm Tuy nhiên trình độ kinh nghiệm cịn hạn chế, khơng thể tránh khỏi sai sót Em kính mong q thầy bảo, giúp đỡ để em hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp Cuối em gửi lời cảm ơn chân thành đến tất q Thầy Cơ nhà trường nói chung Khoa Cơ khí Giao thơng nói riêng truyền đạt cho em nhiều kiến thức giúp đỡ em thời gian học tập trường Em xin cảm ơn Thầy giáo TS Phan Minh Đức tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2018 Nhóm sinh viên thực Trương Đình Qúy Huỳnh Tấn Tài v CAM ĐOAN Chúng xin cam đoan đề tài riêng tôi, đề tài không trùng lặp với đề tài đồ án tốt nghiệp trước Các thơng tin, số liệu sử dụng tính tốn từ tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định Nhóm sinh viên thực Trương Đình Qúy Huỳnh Tấn Tài vi MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn Lời cam đoan liêm học thuật Mục lục Danh sách bảng biểu, sơ đồ hình vẽ Danh sách cụm từ viết tắt vi vii viii x xii Trang 1.1.Mục đích ý nghĩa đề tài 1.2 Địa điểm chuyên chở 1.3 Đặc tính hố sinh sữa tươi 1.3.1 Giới thiệu sữa tươi 1.3.2 Tính chất lí hóa sữa tươi 1.3.3 Thành phần hóa học số loại sữa 1.3.4 Thành phần lít sữa Chương 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ XE XITEC CHỞ SỮA .7 2.1 Cơ sở kĩ thuật thiết kế 2.2 Phân tích lựa chọn hình dáng xitec 2.2.1 Yêu cầu hình dáng xitec 2.2.2 Phương án thiết kế xitec 2.3 Xác định chiều rộng xitec 2.4 Tính kĩ thuật xe sở 10 2.4.1 Giới thiệu xe Huyndai 170 10 2.4.2 Giới thiệu tổng thành xe sở HUYNDAI HD170 12 2.4.2.1 Động 12 2.4.2.2 Các hệ thống xe 13 Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ XE XITEC 17 3.1 Tính tốn kích thước xitec 17 3.1.1 Xác định lại chiều dài xitec 17 3.1.2 Xác định chiều cao xitec 21 vii 3.2 Thiết kế bố trí chung xitec 27 3.2.1 Thiết kế bố trí chung xitec 27 3.3 Thiết kế kỹ thuật xitec 28 3.3.1 Thiết kế chi tiết phận xitec 28 3.4 Lắp đặt xitec lên xe Hyundai HD 170 29 3.4.1 Vị trí lắp đặt 29 3.4.2 Thiết bị lắp đặt phương pháp cố định xitec 30 3.5 Lắp đặt chi tiết rời cho xe thiết kế 32 3.5.1 Chế tạo lắp đặt thang sàn công tác 32 3.5.2 Chế tạo lắp chắn bảo hiểm phía sau 33 3.5.3 Chế tạo lắp chắn bảo hiểm hông xe 33 3.6 Tính kiểm tra bền xitec phần mềm ANSYS 34 3.6.1 Giới thiệu phần mềm ANSYS 34 3.6.2 Xây dựng phần tử 35 3.6.3 Xây dựng tải trọng tác dụng 36 Chương TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC 40 4.1.Xác định tọa độ trọng tâm 40 4.1.1 Khi ô tô không tải 40 4.1.2 Khi xe đầy tải 42 4.2 Tính ổn định xe thiết kế 44 4.2.1 Tính ổn định dọc xe 44 4.2.2 Tính ổn định xe phanh đột ngột 51 4.2.3 Tính chất ổn định ngang xe 52 4.3 Tính tốn sức kéo tơ 60 4.3.1 Các thơng số tính tốn 60 4.3.2 Xây dựng đồ thị ô tô 61 KẾT LUẬN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 1.1 Thành phần hóa học số loại sữa số động vật ( % khối lượng ) BẢNG 1.2 Thành phần lít sữa BẢNG 2.1 Các thông số kỹ thuật xe HD170 BẢNG 4.1 Các thơng số tính tốn BẢNG 4.2 Giá trị Ne Me theo tốc độ góc ωe ne BẢNG 4.3 Giá trị vận tốc công suất ứng với tay số BẢNG 4.4 Giá trị vận tốc công suất Nω, Nf (Nω+ Nf) tay số BẢNG 4.5 Giá trị vận tốc lực kéo tương ứng với tay số BẢNG 4.6 Giá trị lực cản đường khơng khí ứng với vận tốc tay số BẢNG 4.7 Giá trị nhân tố động lực học ứng với tay số ô tô BẢNG 4.8 Giá trị góc α đồ thị tia BẢNG 4.9 Giá trị gia tốc j ứng với vận tốc tay số tơ chuyển động HÌNH 1.1 Xitec dạng trịn 16m3 HÌNH 1.2 Xe xitec dạng elip 18 khối HÌNH 1.3 Trang trại bị sữa Nghệ an HÌNH 1.4 Một đàn bị hữu chăn thả tự nhiên huyện Nghĩa Đàn HÌNH 2.1 Xe bồn dạng hình trịn HÌNH 2.2 Hình dạng elíp xitec HÌNH 2.3 Xe HUYNDAI HD170 HÌNH 2.4 Kích thước xe cở sở HD170 HÌNH 2.5 Sơ đồ hệ thống lái xe HD170 HÌNH 2.6 Hộp số lái kiểu trục vít- êcu-bi HÌNH 2.7 Ca bin xe lật 45̊ HÌNH 2.8 Khả quay vịng đường cua HÌNH 3.1 Kích thước xe sở HD170 HÌNH 3.2 Tiết diện mặt cắt ngang dầm ngang HÌNH 3.3 Mặt cắt sát xi xitec HÌNH 3.4 Mặt cắt ngang gân tăng cứng chân xitec HÌNH 3.5 Kết cấu nắp bồn ix HÌNH 3.6 Kết cấu vách ngăn HÌNH 3.7 Kết cấu chắn sóng HÌNH 3.8 Sơ đồ lực tác dụng lên thùng xe ôtô xuống dốc phanh đột ngột HÌNH 3.9 Kết cấu thang lên sàn cơng tác HÌNH 3.10 Kết cấu sàn cơng tác HÌNH 3.11 Chắn bảo hiểm phía sau HÌNH 3.12 Chắn bảo hiểm hơng ơtơ HÌNH 3.13a Mơ hình chia lưới HÌNH 3.13b Mơ hình chia lưới HÌNH 3.14 Sơ đồ tính lực quán tính tác dụng lên mặt đầu vách ngăn HÌNH 3.15 Biến dạng xitec HÌNH 3.16 Ứng suất xitec HÌNH 4.1 Sơ đồ xác định trọng tâm xe theo chiều dọc không tải HÌNH 4.2 Sơ đồ xác định trọng tâm xe theo chiều dọc khơng tải HÌNH 4.3a Sơ đồ xác định trọng tâm xe theo chiều dọc đầy tải HÌNH 4.3b Sơ đồ xác định trọng tâm xe theo chiều dọc đầy tải HÌNH 4.4 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô đứng yên quay đầu lên dốc HÌNH 4.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô đứng yên quay đầu xuống dốc HÌNH 4.6 Sơ đồ lực tác dụng lên xe xe chuyển động lên dốc HÌNH 4.7 Sơ đồ lực tác dụng lên xe xe chuyển động xuống dốc HÌNH 4.8 Sơ đồ lực tác dụng lên xe xe phanh đột ngột HÌNH 4.9 Sơ đồ lực tác dụng lên ơtơ đứng mặt đường nghiêng HÌNH 4.10 Sơ đồ xác định trọng tâm bánh xe vết bánh xe sau vết bánh xe trước không trùng HÌNH 4.11 Sơ đồ lực tác dụng lên xe chuyển động quay vịng mặt đường nghiêng HÌNH 4.12 Sơ đồ lực tác dụng lên xe chuyển động quay vịng mặt đường nghiêng có trục quay vịng Y-Y ngược với hướng nghiêng mặt đường HÌNH 4.13 Đồ thị đặc tính ngồi động HÌNH 4.14 Đồ thị cân cơng suất HÌNH 4.15 Đồ thị cân lực kéo ô tô tay số HÌNH 4.16 Đồ thị nhân tố động lực học tơ HÌNH 4.17 Đồ thị đặc tính động lực đồ thị tia HÌNH 4.18 Đồ thị gia tốc ô tô x Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Bảng 4.2 Giá trị Ne Me theo tốc độ góc ωe ne 𝜆 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Me (Nm) 1100 𝜔𝑒 20,9 41,9 62,8 83,8 104,7 125,7 146,6 167,6 188,5 209,4 K 0,097 0,200 0,308 0,418 0,528 0,636 0,739 0,836 0,923 Ne 20,6 42,7 65,7 89,1 112,6 135,6 157,6 178,3 197,0 213,3 Me 985 1019 1045 1064 1075 1079 1075 1064 1045 1019 ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ Ne(kw) 250.0 1080 200.0 1060 Me 1040 150.0 1020 Ne 1000 100.0 980 960 50.0 940 920 200 400 600 800 0.0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 𝜔𝑒 (rad/s) Hình 4.13 Đồ thị đặc tính động b Lập đồ thị cân công suất ô tô Ta xây dựng đồ thị quan hệ công suất phát động cơ, công suất bánh xe chủ động công suất cản trình chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động ô tô, nghĩa N = f(v) Số vòng quay trục khuỷu động ne vận tốc chuyển động tơ v có quan hệ phụ thuộc bậc biểu thị biểu thức: Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 64 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít 𝑣= 2𝜋𝑛𝑒 𝑟𝑏 60𝑖0 𝑖ℎ𝑖 (m/s) (4-32) Trong đó: - ne: số vòng quay trục khuỷu động (v/ph) - rb: bán kính trung bình làm việc bánh xe (m) - i0: tỷ số truyền lực - 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 Loại lốp12R22,5-16PR có bán kính r0 = (12 + 22,5 ) 25,4 = 590,55 [mm] ≈ 0,59 [m] - λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp, λ chọn phụ thuộc vào loại lốp Theo [1] ta chọn λ = 0.93 Thay số vào ta có: rb = 0,93 0,59 = 0,55[m] 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 - 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): Công suất tiêu hao để thắng lực cản khơng khí - 𝑁𝑓 (kw): Cơng 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: 𝑁𝑘 = 𝑁𝑒 − 𝑁𝑡 Hay 𝑁𝑘 = 𝜂𝑡 𝜂𝑝 𝑁𝑒 Trong đó: - 𝜂𝑡 : Hiệu suất hệ thống truyền lực, 𝜂𝑡 = 0,89 - 𝜂𝑝 : Hệ số dự trữ công suất cho thiết bị phụ, ta chọn 𝜂𝑝 = Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 65 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Thay số vào ta có: 𝑁𝑘 = 0,89 𝑁𝑒 (4-33) Ta thay số liệu vào công thức (4-32) (4-33) ta giá trị vận tốc công suất tương ứng với tốc độ động Giá trị vận tốc công suất ô tô chuyển động tay số có bảng sau: Bảng 4.3 Giá trị vận tốc công suất ứng với tay số 𝜔𝑒 (rad/s) 20,944 41,888 62,832 83,776 104,720 125,664 146,608 167,552 188,496 209,440 Ne(kw) 20,616 42,660 65,655 89,126 112,596 135,591 157,635 178,251 196,965 213,300 Nk(kw) V1(m/s) V2(m/s) V3(m/s) V4(m/s) V5(m/s) 18,349 0,406 0,638 1,103 1,662 2,658 37,967 0,812 1,275 2,206 3,323 5,317 58,433 1,218 1,913 3,309 4,985 7,975 79,322 1,623 2,550 4,412 6,646 10,634 100,211 2,029 3,188 5,516 8,308 13,292 120,676 2,435 3,825 6,619 9,969 15,951 140,295 2,841 4,463 7,722 11,631 18,609 158,644 3,247 5,100 8,825 13,292 21,268 175,299 3,653 5,738 9,928 14,954 23,926 189,837 4,059 6,375 11,031 16,615 26,585 V6(m/s) 3,507 7,014 10,522 14,029 17,536 21,043 24,551 28,058 31,565 35,072 Tiếp theo ta tính cơng suất cản q trình chuyển động tơ Ta có cơng suất cản q trình chuyển động tơ gồm: Nc = Nω + Nf ± Ni ± Nj Đồ thị cơng suất tơ tính ô tô chuyển động đường nằm ngang, ta có Ni = 0, Nj = Khi cơng suất cản q trình chuyển động ô tô là: Nc = N ω + N f Trong tiêu hao cơng suất lực cản khơng khí (Nω) tính theo cơng thức: 𝐾 𝐹 𝑣 𝑁𝜔 = 1000 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] Ta chọn K = 0,6 [Ns2/m4] - F: Diện tích cản diện tơ Đối với tơ tải ta có cơng thức gần sau: F = B.H [m2] = 2,495.3,130 = 7,8 [m2] - v: vận tốc tương đối ô tô ứng với tay số (m/s) Thay giá trị K F vào công thức ta được: 𝑁𝜔 = Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài 0,6.7,8.𝑣 1000 = 4,68 10−3 𝑣 [kw] Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức (4-34) 66 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Ta tính cơng suất tiêu hao lực cản lăn Vì xét trường hợp xe chuyển động đường ngang nên công suất tính theo cơng thức: Nf = 𝐺.𝑣 1000 (𝑓𝑐𝑜𝑠𝛼 ± 𝑠𝑖𝑛𝛼) Do ta khảo sát đường nên α = Suy ra: 𝑁𝑓 = 𝐺.𝑓.𝑣 1000 [kw] Trong đó: - G: trọng lượng tồn tơ thiết kế Ta có G = 16836,3 [kg] = 168363 [N] - f: Hệ số cản lăn [m2/s2] Ta có 𝑓 = 0,015 (1 + 𝑣2 1500 ) - v: vận tốc ô tô ứng với tay số [m/s] Vậy: 𝑁𝑓 = 𝐺.𝑣 1000 0,015 (1 + 𝑣2 1500 ) [kw] (4-35) Thay giá trị vào công thức (4-34) (4-35) ta xát định Nω Nf theo tốc độ ô tơ Từ xây dựng đặc tính cản ô tô (Nω+ Nf) theo tốc độ ô tô tay số Bảng 4.4 Giá trị vận tốc công suất Nω, Nf (Nω+ Nf) tay số` V(m/s) Nω(kw) Nf(kw) Nω + Nf 0,126 7,622 7,748 1,011 15,516 16,527 3,412 23,956 27,368 12 8,087 33,215 41,302 15 15,795 43,564 59,359 18 27,294 55,277 82,571 21 43,341 68,626 111,968 24 64,696 83,885 148,582 27 92,116 101,326 193,442 30 126,360 121,221 247,581 35 201,900 161,206 363,106 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 67 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Nk(N) ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT 400 350 Nk1 300 Nk2 Nk3 250 Nk4 200 Nk5 150 Nk6 100 Nω + Nf 50 0 10 15 20 25 30 35 40 V(m/s) Hình 4.14 Đồ thị cân cơng suất c Lập 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 tấc lực cản riêng biệt gọi phương trình cân lực kéo ô tô Trong trường hợp tổng quát ta biểu thị sau: Pk = Pf ± Pi + Pω ± Pj; (4-36) Trong đó: - Pk: Lực kéo tiếp tuyến phát bánh xe chủ động - Pf: Lực cản lăn - Pω: Lực cản khơng khí - Pi: Lực cản dốc - Pj: Lực cản qn tính Phương trình (4-36) biểu thị dạng khai triển sau: 𝑀𝑒 𝑖𝑡 𝜂𝑡 𝑟𝑏 𝐺 = 𝑓 𝐺 𝑐𝑜𝑠𝛼 ± 𝐺𝑠𝑖𝑛𝛼 + 𝑊𝑣 ± 𝛿𝑖 𝑗 𝑔 (4-37) Trong đó: - Me: momen xoắn động - rb: bán kính bánh xe chủ động Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 68 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít - α: Góc dốc mặt đường Ta xây dựng đồ thị cân lực kéo ô tô xét trường hợp ô tô chuyển động đường nằm ngang, nghĩa là: j = α = phường trình cân lực kéo là: Pk = Pf + Pω 𝑀𝑒 𝑖𝑡 𝜂𝑡 Hay: 𝑟𝑏 = 𝑓 𝐺 + 𝑊𝑣 Để biểu diễn phưng trình cân lực kéo tơ dạng đồ thị, xây dựng quan hệ lực kéo phát bánh xe chủ động Pk lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động ô tô nghĩa là: P = f(v) Ta tính P k tay số khác Ta có cơng thức: 𝑃𝑘𝑖 = 𝑀𝑒 𝑖𝑡𝑖 𝜂𝑡 𝑟𝑏 [𝑁] = 𝑀𝑒 𝑖ℎ𝑖 𝑖0 𝜂𝑡 𝑟𝑏 [𝑁] (4-38) Trong đó: - Pki: Lực kéo tay số i - iti: tỷ số truyền hệ thống truyền lực số thứ i - ihi: Tỷ số truyền tay số khác - i0: tỷ số truyền lực - Me: momen động phát - ηt: Hiệu suất truyền lực Ta thay số liệu vào công thức ta tính giá trị Pki tương ứng với vận tốc tay số ô tô chuyển động Bảng 4.5 Giá trị vận tốc lực kéo tương ứng với tay số Me(N.m) 984,55 1018,62 1045,13 1064,06 1075,42 1079,20 1075,42 1064,06 1045,13 1018,62 Pk1(N) 45216,26 46781,21 47998,40 48867,82 49389,47 49563,35 49389,47 48867,82 47998,40 46781,21 Pk2(N) 28786,53 29782,85 30557,76 31111,27 31443,37 31554,07 31443,37 31111,27 30557,76 29782,85 Pk3(N) 16636,82 17212,63 17660,48 17980,37 18172,31 18236,29 18172,31 17980,37 17660,48 17212,63 Pk4(N) 11045,19 11427,47 11724,80 11937,18 12064,60 12107,08 12064,60 11937,18 11724,80 11427,47 Pk5(N) 6903,25 7142,17 7328,00 7460,74 7540,38 7566,92 7540,38 7460,74 7328,00 7142,17 Pk6(N) 5232,66 5413,76 5554,62 5655,24 5715,61 5735,73 5715,61 5655,24 5554,62 5413,76 Lực cản khơng khí tính theo cơng thức sau: 𝑃𝜔 = 𝐾 𝐹𝑣𝑖2 (𝑁) = 𝑊 𝑣𝑖2 (𝑁) Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 69 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Trong đó: - K: hệ số cản khơng khí chọn K = 0,6 [Ns2/m4] - F:diện tích cản diện F = 7,8 [m2] - vi: Vận tốc tay số[m/s] Đồ thị cân lực kéo vẽ trường hợp ô tô chuyển động đường nằm ngang, khơng kéo móc nên: Pj = 0, Pi = 0, Pm = lực cản tổng cộng đường là: Pf = G.f Trong đó: - G: Là trọng lượng tồn tơ thiết kế G = 16836,3 (kg) = 168363 (N) - f: Hệ số cản lăn 𝑓 = 0,015 (1 + Vậy: 𝑣𝑖2 1500 ) 𝑃𝑓 = 168363.0,015 (1 + 𝑣𝑖2 1500 ) Ta có cơng thức xát định lực cản lăn lực cản khơng khí: 𝑃𝜔 + 𝑃𝑓 = 𝐾 𝐹 𝑣 + 𝐺 𝑓 Hay: 𝑃𝜔 + 𝑃𝑓 = 𝑊 𝑣𝑖2 + 𝐺 0,015 (1 + 𝑣𝑖2 1500 ) (4-39) Ta thay giá trị vào công thức (4-39) ta có bảng giá trị lực cản thay đổi theo tốc độ ô tô ô tô chuyển động tay số khác Bảng 4.6 Giá trị lực cản đường khơng khí ứng với vận tốc tay số V(m/s) f Pf(N) Pω(N) Pf + Pω 0,015 2525,45 2525,445 0,015 2540,6 42,120 2582,718 0,015 2586,06 168,480 2754,536 0,016 2661,82 379,080 3040,899 12 0,016 2767,89 673,920 3441,808 15 0,017 2904,26 1053,000 3957,262 18 0,018 3070,94 1516,320 4587,261 21 0,019 3267,93 2063,880 5331,806 24 0,021 3495,22 2695,680 6190,896 27 0,022 3752,81 3411,720 7164,531 30 0,024 4040,71 4212,000 8252,712 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 70 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít 35,072 0,027 4596,41 5756,688 10353,101 ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Pk(N) 60000 Pk1 50000 Pk2 40000 Pk3 Pk4 30000 Pk5 Pk6 20000 Pf + Pω 10000 0 10 15 20 25 30 35 40 V(m/s) Hình 4.15 Đồ thị cân lực kéo ô tô tay số d Lập đồ thị đặt tính động học tơ Phương trình cân lực kéo khơng thuận lợi để đánh giá loại tơ khác nhau, trường hợp tơ có hình dạng khí động tốt trọng lượng tồn nhỏ tơ có tính động lực tốt Vậy để đánh giá chất lượng động học ô tô với ô tô khác người ta đưa khái niệm nhân tố động lực học D tơ Ta có cơng thức tính nhân tố động lực học tơ: 𝐷= 𝑃𝑘 −𝑃𝜔 𝐺 (4-40) Trong đó: - D: Nhân tố động lực học ô tô - Pk: Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động [N] - Pω: Lực cản khơng khí [N] - G: Trọng lượng tồn ô tô thiết kế G = 168363[N] Thay số liệu vào công thức (4-40) ta giá trị nhân tố động lực học (D) theo tốc độ chuyển động tơ (v) Ta có bảng sau: Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 71 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Bảng 4.7 Giá trị nhân tố động lực học ứng với tay số ô tô V1(m/s) 0,406 0,812 Pk1(N) 45216,260 46781,214 Pω1(N) 0,771 3,084 D1 0,269 0,278 V4(m/s) 1,662 3,323 Pk4(N) 11045,193 11427,472 Pω4(N) 12,920 51,681 D4 0,066 0,068 1,218 1,623 2,029 47998,400 48867,819 49389,470 6,939 12,335 19,274 0,285 0,290 0,293 4,985 6,646 8,308 11724,800 11937,177 12064,603 116,282 206,724 323,006 0,069 0,070 0,070 2,435 2,841 3,247 3,653 4,059 V2(m/s) 49563,354 49389,470 48867,819 47998,400 46781,214 Pk2(N) 27,754 37,777 49,341 62,447 77,095 Pω2(N) 0,294 0,293 0,290 0,285 0,277 D2 9,969 11,631 13,292 14,954 16,615 V5(m/s) 12107,079 12064,603 11937,177 11724,800 11427,472 Pk5(N) 465,129 633,093 826,896 1046,541 1292,026 Pω5(N) 0,069 0,068 0,066 0,063 0,060 D5 0,638 1,275 1,913 2,550 28786,535 29782,849 30557,760 31111,268 1,902 7,608 17,119 30,434 0,171 0,177 0,181 0,185 2,658 5,317 7,975 10,634 6903,246 7142,170 7328,000 7460,736 33,076 132,303 297,683 529,214 0,041 0,042 0,042 0,041 3,188 3,825 4,463 5,100 5,738 6,375 V3(m/s) 1,103 2,206 31443,373 31554,074 31443,373 31111,268 30557,760 29782,849 Pk3(N) 16636,822 17212,630 47,553 68,476 93,204 121,736 154,072 190,212 Pω3(N) 5,695 22,779 0,186 0,187 0,186 0,184 0,181 0,176 D3 0,099 0,102 13,292 15,951 18,609 21,268 23,926 26,585 V6(m/s) 3,507 7,014 7540,377 7566,924 7540,377 7460,736 7328,000 7142,170 Pk6(N) 5232,660 5413,765 826,896 1190,731 1620,717 2116,855 2679,144 3307,586 Pω6(N) 57,567 230,268 0,040 0,038 0,035 0,032 0,028 0,023 D6 0,031 0,031 3,309 4,412 5,516 6,619 7,722 8,825 9,928 17660,480 17980,373 18172,309 18236,287 18172,309 17980,373 17660,480 51,253 91,116 142,370 205,012 279,044 364,466 461,277 0,105 0,106 0,107 0,107 0,106 0,105 0,102 10,522 14,029 17,536 21,043 24,551 28,058 31,565 5554,624 5655,238 5715,606 5735,729 5715,606 5655,238 5554,624 518,102 921,070 1439,172 2072,408 2820,777 3684,280 4662,917 0,030 0,028 0,025 0,022 0,017 0,012 0,005 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 72 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít 11,031 17212,630 569,478 0,099 35,072 5413,765 5756,688 -0,002 ĐỒ THỊ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC D 0.35 0.3 D1 0.25 D2 D3 0.2 D4 0.15 D5 D6 0.1 0.05 0 10 15 20 25 30 35 40 V(m/s) -0.05 Hình 4.16 Đồ thị nhân tố động lực học ô tô Trong thực tế lúc xe chở tải mà tải thay đổi nhiều q trình vận chuyển Xây dựng đồ thị để xác định đặc tính động lực xe tải trọng thay đổi, đồ thị góc phần tư bên phải biểu diễn đường đặt tính động lực đủ tải, góc phần tư bên trái dựng từ gốc tọa độ tia làm với trục hồnh góc α khác ứng với mức tải thay đổi, ta có: 𝐷 𝐺𝑥 = = 𝑡𝑔𝛼 𝐷𝑥 𝐺 Trong đó: - α: góc nghiêng tia ứng với số phần trăm tải trọng dụng so với tải trọng định mức từ trục hoành - D: Nhân tố động lực học xe đầy tải - Dx: Nhân tố động lực học xe tải thay đổi - G: Trọng lượng xe đầy tải - Gx: Trọng lượng xe tải thay đổi Ta có: 𝐷𝑥 = 𝐷 𝑡𝑔𝛼 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 73 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Ta đem chất tải lên xe theo số phần trăm tải trọng định mức, ta xác định trọng lượng xe với trọng lượng hàng thực tế Gx, từ ta tìm góc α tương ứng với số phần trăm tải trọng nói Ta có: Gt = 9050,3(kg); Go = 7786(kg); Ga = 16836,3(kg) Bảng 4.8 Giá trị góc α đồ thị tia Gtx/Gt.100% Gtx(KG) Gx=G0+Gtx Gx/Ga=tgα α(độ) 0% 0,00 7786,00 0,46 24,50 20% 1810,06 9596,06 0,57 29,50 40% 3620,12 11406,12 0,68 34,00 60% 5430,18 13216,18 0,78 38,40 80% 7240,24 15026,24 0,89 41,50 100% 9050,30 16836,30 1,00 45,00 120% 10860,36 18646,36 1,11 47,50 140% 12670,42 20456,42 1,22 50,30 160% 14480,48 22266,48 1,32 52,60 Hình 4.17 Đồ thị đặc tính động lực đồ thị tia e Lập đồ thị gia tốc ô tô Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 74 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Gia tốc tơ xát định nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) ta xát định tăng tốc ô tô hệ số cản mặt đường biết chuyển động số truyền với vận tốc cho trước 𝑗= 𝑑𝑣 𝑑𝑡 = (𝐷 − 𝜓 ) 𝑔 (4-41) 𝛿𝑖 Trong đó: - j: Gia tốc tơ - D: nhân tố động lực học ô tô - 𝜓: Hệ số cản tổng cộng đường - 𝛿𝑖 : Hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng chuyển đông quay - g: Gia tốc trọng trường Hệ số 𝛿𝑖 xát định theo cơng thức kinh nghiệm sau: 𝛿𝑖 = + 𝛿1 𝑖ℎ2 + 𝛿2 (4-42) Trong đó: - ihi: Tỷ số truyền tay số i - 𝛿1 = (0,04 – 0,05), ta chọn 𝛿1 ≈ 𝛿2 ≈ 0,05 Suy ra: 𝛿𝑖 = 1,05 + 0,05 𝑖ℎ2 (4-43) Do ta xét xe tăng tốc mặt đường nằm ngang nên 𝑣𝑖2 𝑣𝑖2 𝜓 = 𝑓 = 𝑓0 (1 + ) = 0,015 (1 + ) 1500 1500 Thay công thức (6-42) (6-43) vào công thức (6-41) ta được: 𝑑𝑣 𝑣𝑖2 𝑔 𝑗= = [𝐷 − 0,015 (1 + )] 𝑑𝑡 1500 1,05 + 0,05 𝑖ℎ𝑖 Thay số liệu vào công thức ta bảng giá trị gia tốc (j) ô tô thay đổi theo vận tốc (v) ô tô chuyển động tay số khác Bảng 4.9 Giá trị gia tốc j ứng với vận tốc tay số ô tô chuyển động V1(m/s) 0,406 0,812 1,218 1,623 2,029 2,435 2,841 D1 0,269 0,278 0,285 0,290 0,293 0,294 0,293 f 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 𝛿1 3,195 3,195 3,195 3,195 3,195 3,195 3,195 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài J1 0,778 0,807 0,829 0,845 0,854 0,857 0,854 V4(m/s) 1,662 3,323 4,985 6,646 8,308 9,969 11,631 Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức D4 0,066 0,068 0,069 0,070 0,070 0,069 0,068 f 0,015 0,015 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 𝛿4 1,178 1,178 1,178 1,178 1,178 1,178 1,178 J4 0,421 0,437 0,447 0,452 0,450 0,443 0,429 75 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít 3,247 3,653 4,059 V2(m/s) 0,638 1,275 1,913 2,550 3,188 3,825 4,463 5,100 5,738 6,375 V3(m/s) 1,103 2,206 3,309 4,412 5,516 6,619 7,722 8,825 9,928 11,031 0,290 0,285 0,277 D2 0,171 0,177 0,181 0,185 0,186 0,187 0,186 0,184 0,181 0,176 D3 0,099 0,102 0,105 0,106 0,107 0,107 0,106 0,105 0,102 0,099 0,015 0,015 0,015 f 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 f 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,016 0,016 0,016 0,016 3,195 3,195 3,195 𝛿2 1,919 1,919 1,919 1,919 1,919 1,919 1,919 1,919 1,919 1,919 𝛿3 1,340 1,340 1,340 1,340 1,340 1,340 1,340 1,340 1,340 1,340 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài 0,844 0,828 0,805 J2 0,797 0,827 0,850 0,866 0,876 0,878 0,874 0,863 0,845 0,820 J3 0,613 0,637 0,655 0,666 0,672 0,671 0,664 0,650 0,631 0,605 13,292 14,954 16,615 V5(m/s) 2,658 5,317 7,975 10,634 13,292 15,951 18,609 21,268 23,926 26,585 V6(m/s) 3,507 7,014 10,522 14,029 17,536 21,043 24,551 28,058 31,565 35,072 Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 0,066 0,063 0,060 D5 0,041 0,042 0,042 0,041 0,040 0,038 0,035 0,032 0,028 0,023 D6 0,031 0,031 0,030 0,028 0,025 0,022 0,017 0,012 0,005 -0,002 0,017 0,017 0,018 f 0,015 0,015 0,016 0,016 0,017 0,018 0,018 0,020 0,021 0,022 f 0,015 0,015 0,016 0,017 0,018 0,019 0,021 0,023 0,025 0,027 1,178 1,178 1,178 𝛿5 1,100 1,100 1,100 1,100 1,100 1,100 1,100 1,100 1,100 1,100 𝛿6 1,079 1,079 1,079 1,079 1,079 1,079 1,079 1,079 1,079 1,079 0,410 0,385 0,353 J5 0,230 0,235 0,233 0,223 0,206 0,181 0,149 0,109 0,061 0,006 J6 0,142 0,139 0,126 0,101 0,067 0,021 -0,035 -0,102 -0,179 -0,267 76 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít ĐỒ THỊ GIA TỐC J(m/𝑠 ) J1 0.8 J2 J3 0.6 J4 0.4 J5 0.2 J6 0 10 15 20 25 30 35 40 V(m/s) -0.2 -0.4 Hình 4.18 Đồ thị gia tốc ô tô KẾT LUẬN Sau ba tháng làm việc liên tục, nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án cách tốt nhất, hướng dẫn tận tình thầy TS.PHAN MINH ĐỨC với thầy, khoa Cơ khí giao thơng, với nỗ lực nhóm đến chúng em hoàn thành Về xe xitec thiết kế với dung tích 8.000 lít đáp ứng yêu cầu đặt chuyên chở sữa đảm bảo an toàn cho xe chuyển động đường với quy định TCVN 4162-85 kết cấu xitec Trong đồ án tránh khỏi sai sót định, lần chúng em mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung q thầy giáo bạn để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 77 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng “Lý thuyết ô tô” Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1998 [2] Nguyễn Văn Yến “Chi tiết máy” Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1999 [3] Catalog ôtô HYUNDAI HD 170 [4] Tiêu chuẩn xi-tec ôtô TCVN 4162-85 [5] Nguyễn Viết Giảng, Phan Kỳ Phùng, “Sức bền vật liệu tập [1+2]”, Nhà xuất giáo dục năm 1997 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Tấn Tài Hướng dẫn : TS Phan Minh Đức 78 ... 60000 lít sữa cần phải vận chuyển đến nhà máy, nhà máy cách khu vực tập trung sữa 90km nên cần khoảng hai xe xitec chở sữa để tiêu thụ hết lượng sữa Xe xitec chở sữa thiết kế với dung tích 8000 lít. .. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ XE XITEC CHỞ SỮA 2.1 Cơ sở kĩ thuật thiết kế Dữ liệu ban đầu: + Sản phẩm cần thiết kế: Xe XITEC + Vận chuyển sữa từ trạm trung chuyển tới nhà máy + Dung tích: ... Phan Minh Đức 16 Thiết kế xe xitec chở sữa dung tích 8.000 lít Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ XE XITEC 3.1 Tính tốn kích thước xitec 3.1.1 Xác định lại chiều dài xitec Chiều dài xitec tính hai lần