Bài báo này nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm đánh giá hiệu quả chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong trường đại học và trên hiện trường được sử dụng để đánh giá hiệu quả hoạt động của xe chở rác điện.
HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CHUYỂN ĐỔI XE CHỞ RÁC ĐẨY TAY SANG XE CHỞ RÁC ĐIỆN RESEARCH EFFICIENCY OF CONVERTING HANDLED GARBAGE VEHICLE TO ELECTRIC GARBAGE VEHICLE NGUYỄN THẾ LƯỢNG Viện Cơ khí động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội Email liên hệ: luong.nguyenthe@hust.edu.vn Tóm tắt Bài báo nghiên cứu chế tạo thực nghiệm đánh giá hiệu chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trường đại học trường sử dụng để đánh giá hiệu hoạt động xe chở rác điện Kết thực nghiệm xe chở rác điện công suất 700W, pin lithium 48V 20Ah trường đại học cho thấy, vận tốc km/h, chế độ không tải, thời gian quãng đường xe di chuyển 15h 30km, tăng tải trọng xe thời gian quãng đường di chuyển xe giảm Khi tăng tốc độ xe, thời gian quãng đường di chuyển xe giảm, tải trọng xe tăng Thử nghiệm trường tuyến phố Kim Mã, Núi Trúc, Giang Văn Minh Nguyễn Thái Học thuộc quận Ba Đình, Hà Nội, xe chở liên tục 8h mà sạc pin, xe hoạt động ổn định công nhân môi trường đánh giá tốt, giúp giảm sức lao động cho người công nhân Từ khóa: Xe chở rác đẩy tay, xe chở rác điện, tải trọng, ắc quy, hiệu Abstract This paper conducts experiments to evaluate the efficiency of converting hand garbage vehicles to electric garbage vehicles Experimental research methods in univercity and on the road are used to evaluate the performance of electric garbage vehicles Experimental results on a 700W electric garbage vehicle and 48V 20Ah lithium battery in university show that, At a speed of km/h and idling mode, the time and vehicle's travel distance are about 15 hours and 30km, the increasing the load, the lower time and vehicle's travel distance are observed, when the vehicle speed increase (5km/h and 7km/h), the time and travel distance of the vehicle decrease, the load of the vehicle increases The carry out experiments at Kim Ma, 116 Nui Truc, Giang Van Minh and Nguyen Thai Hoc streets in Ba Dinh district, Hanoi, the results show that, the electric garbage vehicles can be carried continuously for a day without having to charge the battery, the electric garbage vehicle operates stably and is well appreciated by environmental workers, helping to reduce labor for workers Keywords: Hand garbage vehicles, electric garbage vehicle, load, battery, efficiency Đặt vấn đề Rác thải Việt Nam vấn đề đáng lo ngại Cùng với phát triển kinh tế gia tăng dân số, lượng rác thải ngày tăng Theo thống kê Hà Nội [1], khối lượng rác thải sinh hoạt tăng trung bình 15%/năm, với tổng lượng ước tính 5.000 (tấn/ngày), thành phố Hồ Chí Minh ngày có 7.000 (tấn/ngày) rác thải sinh hoạt [1] Đối với khu đô thị Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh q trình thu gom rác thải sinh hoạt gồm giai đoạn, thứ thu gom rác hộ dân, rác thải thu gom xe thu gom rác đẩy tay từ hộ dân khu vực vận chuyển đến điểm trung chuyển Giai đoạn hai, rác thải thùng chứa xe thu gom rác nâng đổ lên xe ép rác xe chở rác để vận chuyển đến khu tập kết rác chung nơi xử lý rác thải thành phố Hiện phương tiện xe thu gom rác đẩy tay dùng phổ biến cho thấy hiệu cao việc thu gom rác ngõ phố nhỏ hẹp, chưa có phương tiện khác thay Các xe thu góp rác đa phần đẩy tay, sử dụng sức lao động công nhân Việc sử dụng điều khiển xe vất vả tải trọng lớn đặc biệt vào ngày nắng nóng Thời gian vận chuyển rác thải dài, người công nhân thường phải cúi sát xe để đẩy rác, hít phải mùi nhiễm từ chất thải sinh hoạt phát ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao công Hiện nay, sử dụng phương tiện xe điện xu hướng phát triển mạnh mẽ Động điện loại động thân thiện với môi trường, không phát sinh chất thải độc hại hay gây hiệu ứng nhà SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 kính, cơng suất moment xoắn động điện đạt tương đối cao [2, 3] Xe đạp điện, xe máy điện ô tô điện xuất ngày nhiều dần thay cho phương tiện sử dụng sức người động nhiên liệu hóa thạch truyền thống [4] Hiện có số nghiên cứu thiết kế chế tạo xe ba bánh thu gom rác sử dụng lượng điện lượng từ động đốt công bố chế tạo thử nghiệm [5, 6] Tuy nhiên xe ba bánh đề cập có cơng suất lớn tốc độ cao, cần có người lái Các phương tiện chưa phép lưu hành vướng mắc văn luật Xe gom rác ba bánh đẩy tay cho thấy hiệu cao thu góp rác đặc biệt ngõ phố nhỏ đặc trưng Việt Nam, giá thành phương tiện rẻ phù hợp với điều kiện Việt Nam, xe gom rác đẩy tay phương tiện thu gom rác quan trọng tương lai Nhược điểm lớn xe gom rác đẩy tay sử dụng sức lao động người công nhân, ảnh hưởng đến sức khỏe suất lao động Xuất phát từ thực tế trên, tác giả đề xuất chuyển đổi xe gom rác đẩy tay sang xe gom rác sử dụng động điện Việc tính tốn thiết kế chuyển đổi xe gom rác đẩy tay sang xe gom rác điện báo cáo [7] Bài báo nghiên cứu chế tạo đánh giá hiệu hoạt động xe gom rác điện chuyển đổi từ xe gom rác đẩy tay 1425x1100x1110 (mm), kích thước thùng chứa 1060x800x840 (mm) 2.2 Phương án chuyển đổi xe gom rác đẩy tay sang xe gom rác điện Với kết cấu xe gom rác đẩy tay bánh, tải trọng đặt lên hai bánh trước, bánh sau chủ yếu làm nhiệm vụ dẫn hướng (Hình 1) Trong nghiên cứu này, tác giả giữ nguyên phương án bố trí ba bánh xe xe đẩy tay, sử dụng hai động điện gắn trực tiếp lên hai bánh xe phía trước, bánh xe phía sau khơng thay đổi, bánh xe lắp động dễ dàng thay lắp đặt lên khung xe Công suất lực kéo bánh động điện tính tốn [7], theo cơng suất động điện 350W phù hợp để lắp lên xe, tổng công suất hai bánh xe 700W, pin lithium 48V 20Ah 10 11 12 13 14 Phương án chuyển đổi, chế tạo lắp đặt xe 2.1 Thông số kỹ thuật xe gom rác đẩy tay Hình Xe gom rác điện sau chuyển đổi Guốc phanh; Càng đỡ bánh động điện; Vị trí đặt hộp pin; Cơng tắc đèn cịi; Đồng hồ báo dung lượng pin; Cơng tắc đóng mở tay ga; Cơng tắc chng; Ổ khóa; Tay ga; 10 Khung cố định dây phanh; 11 Dây phanh; 12 Cụm dây điện; 13 Hộp điều khiển; 14 Đèn chiếu sang; 15 Động điện Hình Xe thu gom rác đẩy tay nguyên Bánh sau dẫn hướng; Trục dẫn hướng; Bánh trước; Khung xe; Cơ cấu kẹp thùng; Thùng chứa rác; Khung xe; Nan hoa Xe gom rác điện thiết kế dựa chuyển đổi xe gom rác đẩy tay phổ biến thị trường Hình xe gom rác đẩy tay, loại xe ba bánh dung tích 500 lít, kích thước tổng thể xe SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) Hình xe chở rác sau chuyển đổi, xe sau chuyển đổi bố trí thêm hộp điều khiển hai động điện 13, hộp đựng pin 3, hệ thống đèn chiếu sáng 14, hệ thống phanh Để đảm bảo an toàn vận hành tránh bị ngập nước, hộp điều khiển hộp đựng pin để cao, hộp pin phải để nơi dễ tháo lắp thuận lợi cho việc mang sạc, khung xe chuyển đổi, phải hàn làm thêm để lắp động điện, phải hàn khung để bắt khóa điện, cơng tắc đèn, cịi, chng, tay ga phanh (Hình 2), vị trí tay phanh bố trí cạnh chỗ đánh lái người lao công đảm bảo thuận lợi cho người lao công 117 HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 phanh xe Ngoài hệ thống dây điện, dây phanh bố trí dọc theo khung xe đảm bảo an tồn xe chuyển động (Hình 2) Lựa chọn thiết bị cho xe chở rác điện 3.1 Lựa chọn động điều khiển nguồn điện sử dụng rộng rãi động xe điện Với kích thước nhỏ gọn, khối lượng pin thường nhỏ nên việc sử dụng pin làm nguồn điện cho hoạt động xe hoàn toàn phù hợp Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn pin Lithium Trung Quốc có điện áp 48V dung lượng 20Ah để lắp xe chở rác (Hình 4) 3.3 Lựa chọn đèn chiếu sáng còi xe Bộ điều khiển Động điện Để giúp cho công nhân thu gom hoạt động trời tối, xe lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng Với điện áp nguồn điện 48V loại đèn phù hợp đèn LED sử dụng điện áp dải từ 10-100V (Hình 5), xe cần có cơng tắc để bật tắt đèn xe cần thiết Bên cạnh để đảm bảo an tồn tham gia giao thông, xe gom rác lắp đặt thêm cịi, loại cịi sử dụng 12V sẵn có thị trường lắp xe máy (Hình 5), lắp xe chở rác phải có mạch giảm áp từ 48V xuống 12V Tay ga Hình Động điện điều khiển Hiện nay, thị trường, động điện ba pha không chổi than sản suất với điều khiển tương ứng với động Do vậy, lựa chọn động cần kèm theo loại điều khiển, tay ga tương ứng để đảm bảo động chạy đủ công suất không gây ồn hay giật cục trình vận hành Trong nghiên cứu này, tác giả chọn động ba pha không chổi than 350W-48V, điều khiển tay ga hãng HK Bike để lắp lên xe chở rác (Hình 3) Ngồi ra, hệ thống tay ga bố trí thêm cơng tắc đóng ngắt để giúp cho người cơng nhân ngắt dừng tay ga cần thiết Hình Đèn led cịi sử dụng xe chở 3.4 Lựa chọn phanh 3.2 Lựa chọn nguồn điện Hình Cấu tạo hệ thống phanh Hình Pin lithium đồng hồ báo dung lượng pin Hiện nay, nguồn điện sử dụng cho xe điện chủ yếu ắc quy pin Ắc quy thường có khối lượng kích thước lớn, điều khiến cho xe gom rác tăng thêm khối lượng tăng kích thước xe, Pin Lithium 118 Đối với xe rác điện, hệ thống phanh ngồi phanh hai bánh cịn phải ngắt điện vào động để đảm bảo cho động điện khơng bị q tải, tay phanh thiết kế thêm dẫn tín hiệu phanh điều khiển để ngắt nguồn điện cấp vào SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 động giúp tránh trường hợp cháy hỏng động Hệ thống phanh động bao gồm thành phần: tay phanh guốc phanh, má phanh (Hình 6) Bộ guốc phanh má phanh động điện thường lắp kèm theo bánh động Do đó, chọn lựa chọn bánh động guốc má phanh kèm theo với động guốc phanh, má phanh lựa chọn mua cửa hàng mua bán, sửa chữa xe điện Tay phanh xe điện HK Bike lựa chọn lắp cho xe thu gom rác điện 4.2 Lắp đặt hệ thống xe thu gom rác điện Hình trình lắp ráp hệ thống xe gom rác điện, bánh xe gá lắp lên khung trước (Hình 9a), lắp hộp điều khiển (Hình 9b), tay ga (Hình 9c), hộp pin, hệ thống phanh, đèn cịi (Hình 9d) Hình 10 hình ảnh xe thu gom rác điện sau lắp hoàn thiện Chế tạo lắp đặt xe thu gom rác điện 4.1 Chế tạo cụm chi tiết 4.1.1 Chế tạo lại khung xe Khung xe gom rác đẩy tay nguyên cắt bỏ phần trục, sau hàn gắn thêm phần khung để gá lắp động Các khung làm từ thép có độ dày 5mm để đảm bảo bền Do bánh động có kích thước nhỏ so với kích thước bánh xe gom rác nguyên nên phần khung sau cải tiến phải nâng lên để đảm bảo chiều cao xe chiều cao xe nguyên (Hình 7) Hình Gia công tay gá phanh thiết bị điều khiển a b c d Hình Quá trình lắp đặt hệ thống lên khung xe gom rác Hình Gia cơng lại phần khung xe để lắp động điện 4.1.2 Chế tạo hộp đựng pin hộp điều khiển Hộp đựng pin có kích thước 300x150x150 (mm) chế tạo từ thép dày 1,5mm gia công phương pháp dập khuôn, hộp pin có khóa để đảm bảo an tồn cho pin khỏi bị lấy cắp, vỏ hộp điều khiển hộp nhựa chịu nước có kích thước 200x200x100 (mm) 4.1.3 Chế tạo tay gá phanh thiết bị điều khiển Các ống thép có đường kính kích thước d = 20mm, dày 1,5mm chọn để gia công tay gá phanh thiết bị điều khiển (Hình 8) SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) Hình 10 Xe thu gom rác sau chế tạo thành cơng 119 HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 Hình 11 Sự thay đổi thời gian quãng đường di chuyển xe thay đổi tải trọng xe vận tốc xe khác nhau: a (3km/h); b (5km/h); c (7km/h) Thử nghiệm đánh giá hiệu xe gom rác điện 5.2 Đánh giá hoạt động xe khuôn viên trường đại học 5.1 Phương pháp thiết bị thử nghiệm Hình 11 thay đổi thời gian quãng đường di chuyển xe thay đổi tải trọng vận tốc xe 3km/h, xe khơng mang tải thời gian qng đường xe 15h 30km (Hình 11a), tăng dần tải trọng lên xe thời gian tải trọng giảm dần Tại chế độ xe không chở tải, phần công suất xe phát cần thắng tổn hao khí xe gia tốc xe đến 3km/h, xe quãng đường thời gian lớn nhất, tăng tải trọng đặt lên xe (tăng số viên bê tông đúc sẵn lên thùng xe), công suất xe tăng lên để thắng tải trọng xe, với dung lượng pin cố định, thời gian quãng đường xe giảm, tải trọng xe tăng đến 400kg xe bị q tải khơng thể di chuyển (Hình 11a) Hình 11b Hình 11c quãng đường thời gian xe xe chạy với tốc độ 5km/h 7km/h tăng vận tốc xe, lượng để gia tốc tổn hao khí xe tăng cao hơn, điều địi hỏi cơng suất xe phát cao hơn, với dung lượng pin cố định, thời gian quãng đường xe giảm so với chạy 3km/h Phương pháp thí nghiệm trường đại học ngồi trường sử dụng để đánh giá hiệu hoạt động xe Q trình đánh giá khn viên trường đại học bao gồm thử nghiệm đo quãng đường thời gian xe giữ cố định vận tốc xe 3km/h, 5km/h 7km/h (tương đương tốc độ chậm, trung bình nhanh người cơng nhân chở rác) tải trọng xe thay đổi từ đến 660kg, tiếp đến thử nghiệm đánh giá khả hoạt động thực tế xe tuyến phố Kim Mã, Núi Trúc, Giang Văn Minh, Nguyễn Thái Học thuộc quận Ba Đình, Hà Nội, xe thử nghiệm vận hành trực tiếp công nhân Công ty TNHH Môi trường Đô thị URENCO, để đo quảng đường thời gian, tác giả sử dụng điện thoại iphone cá nhân có định vị toàn cầu GPS để đo tốc độ thời gian di chuyển xe, tốc độ xe đo máy đo tốc độ Simpo DT-105A, việc điều chỉnh tốc độ thông qua tay ga xe 120 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 5.3 Đánh giá hoạt động thực tế xe đường phố Hình 12 xe thu gom rác điện hoạt động thực tế đường, kết thử nghiệm cho thấy xe hoạt động liên tục thời gian 8h mà sạc pin, sản phẩm đưa thử nghiệm thực tế người cơng nhân lao cơng đánh giá thuận tiện, tiết kiệm thời gian sức lao động gia tăng suất lao động, xe hoạt động ổn định điều kiện thời tiết khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngân hàng giới, Đánh giá công tác quản lý chất thải rắn sinh hoạt chất thải công nghiệp nguy hại, NXB Hồng Đức, 2018 [2] Phát triển xe điện Malaysia, Diễn đàn xe điện Việt Nam, Tháng 3, 2019 [3] g Laoonual, Xu hướng xe điện Thái Lan, Diễn đàn xe điện Việt Nam, Tháng 3, 2019 [4] Kie-Bong Chang, Eun-Seok Chang, Chiến lược kinh doanh xe điện, Diễn đàn xe điện Việt Nam, Tháng 3, 2019 [5] Xe chở rác chạy điện thân thiện môi trường - Giải pháp xanh cho mơi trường sạch, http://xechorac.vn/index.php/xe-cho-rac-chaydien.html Hình 12 Xe thu gom rác điện hoạt động thực tế đường Kết luận Bài báo nghiên cứu chế tạo đánh giá hiệu chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện Kết thực nghiệm xe chở rác điện công suất 700W, pin lithium 48V-20Ah trường đại học cho thấy, vận tốc 3km/h, chế độ không tải, thời gian quãng đường xe di chuyển xe 15h 30km, tăng tải trọng thời gian quãng đường di chuyển xe giảm Khi tăng tốc độ xe (5km/h 7km/h), thời gian quãng đường di chuyển xe giảm, tải trọng xe tăng Thử nghiệm trường tuyến phố Kim Mã, Núi Trúc, Giang Văn Minh Nguyễn Thái Học thuộc quận Ba Đình, Hà Nội, xe chở liên tục 8h mà khơng phải sạc pin, xe hoạt động ổn định công nhân môi trường đánh giá tốt, giúp giảm sức lao động cho người công nhân SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) [6] Xe điện bánh chở rác tung hoành Đà Nẵng: Sở Tài ngun mơi trường nói gì?, https://www.atgt.vn/xe-dien-3-banh-cho-ractung-hoanh-da-nang-so-tai-nguyen-moi-truongnoi-gi-d492830.html [7] Nguyễn Thế Lương, Bùi Văn Chính, Nghiên cứu tính tốn chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Tập 57, Số 2, Tháng 4, 2021 Ngày nhận bài: Ngày nhận sửa: Ngày duyệt đăng: 29/6/2021 10/8/2021 16/8/2021 121 ... rác đẩy tay sang xe gom rác sử dụng động điện Việc tính tốn thiết kế chuyển đổi xe gom rác đẩy tay sang xe gom rác điện báo cáo [7] Bài báo nghiên cứu chế tạo đánh giá hiệu hoạt động xe gom rác. .. rác điện chuyển đổi từ xe gom rác đẩy tay 1425x1100x1110 (mm), kích thước thùng chứa 1060x800x840 (mm) 2.2 Phương án chuyển đổi xe gom rác đẩy tay sang xe gom rác điện Với kết cấu xe gom rác đẩy. .. http://xechorac.vn/index.php /xe- cho-rac-chaydien.html Hình 12 Xe thu gom rác điện hoạt động thực tế đường Kết luận Bài báo nghiên cứu chế tạo đánh giá hiệu chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở