3.1.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
Khung dƣới của thiết bị có nhiệm vụ làm bệ đỡ cho khung trên, gắn kết với khung trên bởi cụm gá trục xoay và đƣợc gắn chặt với bệ bê tông thông qua các bích hàn và bích gá.
Khung dƣới của thiết bị có kết cấu dạng khung dầm liên kết với nhau bằng các mối hàn. Với khả năng chịu tải ngang tốt và dễ dàng trong quá trình gia công lắp ghép nên dầm chữ I là phƣơng án tối ƣu để lựa chọn. Vì khung dƣới chỉ có nhiệm vụ đỡ khung trên nên kết cấu chỉ cần 2 thanh dầm dọc và 4 thanh dầm ngang là đảm bảo.
Phƣơng án liên kết khung dƣới với bệ bê tông: Có 2 phƣơng án để liên kết Đổ bê tông trực tiếp vào phần khung dƣới thiết bị
o Ƣu điểm
35
- Đảm bảo sự đồng phẳng của thiết bị
o Nhƣợc điểm
- Không thay thế đƣợc khi hỏng hóc cần sửa chữa Sử dụng các bích gá liên kết
o Ƣu điểm:
- Thiết kế đơn giản, dễ thi công - Khả năng thay thế dễ dàng
o Nhƣợc điểm:
- Cần đảm bảo sự đồng phẳng của thiết bị - Cần đảm bảo sự vững chắc của các mối ghép * Lựa chọn phƣơng án thiết kế
Với những ƣu nhƣợc điểm đã phân tích ở trên phƣơng án sử dụng các bích gá liên kết là phƣơng án tối ƣu.
a. Tính toán kích thƣớc của khung dƣới
Khung dƣới có kích thƣớc bao là 8650 mm x 3000 mm. Tiết diện thanh dầm dọc và dầm ngang chữ I đƣợc lựa chọn là 150 mm x 300 mm. Kích thƣớc và kết cấu của khung dƣới đƣợc cho trong hình 2.21.
36
Hình 3.2. Kết cấu khung dưới của thiết bị
Khung dƣới của thiết bị gồm có các thanh dầm dọc và thanh dầm ngang liên kết với nhau bởi các mối hàn. Vì khung dƣới chỉ có nhiệm vụ làm bệ đỡ cho khung trên và không trực tiếp chịu lực nên ta chỉ cần một số lƣợng ít các thanh dầm là đử bền. Ngoài ra còn có các tấm đệm, bích hàn và bích gá. Số lƣợng và vật liệu chế tạo đƣợc cho trong bảng 3.2.
37
Bảng 3.2. Số lượng và vật liệu chế tạo khung dưới thiết bị
STT Tên chi tiết Số lƣợng Vật liệu
1 Thanh dầm dọc 02 SS400
2 Thanh dầm ngang 05 SS400
3 Tấm đệm 08 SS400
4 Bích hàn 08 SS400
5 Bích gá 05 SS400
Kích thƣớc và kết cấu của các chi tiết nhƣ hình 2.22, 2.23, 2.24, 2.25, 2.26
Hình 3.3. Kết cấu thanh dầm dọc
Hình 3.4. Kết cấu thanh dầm ngang
Tấm đệm có nhiệm vụ đảm bảo cho khung dƣới và sàn nghiêng luôn tiếp xúc phẳng
với nhau. Các tấm đệm này đƣợc hàn vào phía dƣới của khung trên.
38
Các bích hàn, bích gá dùng để liên kết khung dƣới với bệ bê tông thông qua các mối ghép bu lông. Các bích hàn có 6 lỗ Ø20 còn các bích gá có 6 lỗ ren M20 có thể lắp ghép với nhau. Ngoài ra bích gá còn có 4 lỗ Ø22 để bắt xuống bệ bê tông.
Hình 3.6. Kết cấu bích hàn
39
3.2. Thiết kế chế tạo sàn nghiêng (khung trên) của thiết bị
3.2.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
Khung trên có nhiệm vụ tạo ra một sàn nghiêng để kiểm tra độ ổn định tĩnh ngang của xe. Khung trên có thể quay song phẳng quanh khớp quay dạng bản lề và lực đẩy đƣợc thực hiện bởi các xy lanh thủy lực. Cũng giống nhƣ khung dƣới, khung khên của thiết bị cũng có kết cấu dạng khung dầm liên kết với nhau bằng các mối hàn. Các thanh dầm cũng có tiết diện chữ I đảm bảo khả năng chịu lực. Vì khung trên chịu tác động trực tiếp từ khối lƣợng của xe thử nghiệm nên khung trên có số lƣợng thanh dầm nhiều hơn. Ngoài ra khung trên còn cần một số gân tăng cứng để đảm bảo khả năng chịu lực. Trên bề mặt của khung trên đƣợc hàn tấm thép phẳng tạo thành mặt sàn.
3.2.2. Tính toán kích thước của khung trên
Khung trên có kích thƣớc bao là 12200 mm x 3150 mm. Tiết diện thanh dầm dọc và dầm ngang chữ I đƣợc lựa chọn là 150 mm x 300 mm. Kích thƣớc và kết cấu của khung trên đƣợc cho trong hình 2.27.
3.2.3. Kết cấu của khung trên
Khung trên của thiết bị gồm có các thanh dầm dọc và thanh dầm ngang liên kết với nhau bởi các mối hàn. Ngoài ra còn có các gân tăng cứng, cột gá lan can, móc treo xích và các tấm đệm. Số lƣợng và vật liệu chế tạo đƣợc cho trong bảng 3.3
40
Bảng 3.3. Số lượng và vật liệu chế tạo khung trên thiết bị
STT Tên chi tiết Số lƣợng Vật liệu
1 Thanh dầm dọc 1 02 SS400 2 Thanh dầm dọc 2 02 SS400 3 Thanh ngang 1 02 SS400 4 Thanh ngang 2 14 SS400 5 Thanh ngang 3 07 SS400 6 Cột gá lan can 09 SS400 7 Thanh đỡ phụ 1 SS400 8 Gân tăng cứng 1 8 SS400 9 Gân tăng cứng 2 4 SS400 10 Móc treo xích 9 SS400 11 Tấm đệm 10 SS400
Kích thƣớc và kết cấu của các chi tiết nhƣ hình 2.28, 2.29, 2.30, 2.32, 2.33, 2.34; 2.36:
41
Hình 3.10. Kết cấu thanh dầm ngang
Cột gá lan can cùng với thanh đỡ phụ có nhiệm vụ làm vật cản hạn chế quá trình trƣợt của xe khi nghiêng xe tới giới hạn trƣợt đảm bảo an toàn cho xe và thiết bị.Cột gá lan can đƣợc đƣợc lắp theo chiều dọc của xe tại mép của sàn nghiêng gần trục quay bản lề.
42
Hình 3.12. Hình ảnh cột gá lan can
Hình 3.13. Kết cấu thanh đỡ phụ
Do khung trên trực tiếp chịu lực nên giữa các thanh dầm đƣợc hàn thêm các gân tăng cứng đồng thời các gân tăng cứng có nhiệm vụ đỡ tấm sàn. Kích thƣớc tiết diện của gân tăng cứng cũng giống với thanh dầm dọc và thanh dầm ngang.
Hình 3.14. Kết cấu gân tăng cứng
Để đảm bảo an toàn khi nghiêng xe đến giới hạn lật ta cần trang bị một số móc treo xích để giữ cho xe không bị lật. Số lƣợng móc treo xích đƣợc phân bố đều
43
trên khung trên của thiết bị phù hợp với nhiều kích cỡ xe khác nhau. Các móc treo xích đƣợc hàn vào mép khung trên ở phía đối diện với trục xoay bản lề.
Hình 3.15. Kết cấu móc treo xích
44
Hình 3.17. Hình ảnh móc treo xích
Các tấm đệm đƣợc hàn phân bố đều phía dƣới của khung trên. Vị trí của nó trùng với vị trí của các tấm đệm của khung dƣới.
Hình 3.18. Kết cấu tấm đệm
3.3. Thiết kế chế tạo cụm gá trục xoay
3.3.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
Cụm gá trục xoay có nhiệm vụ làm trục quay của sàn nghiêng. Có nhiều dạng khớp quay nhƣ khớp cầu, khớp bản lề. Do yêu cầu của sàn nghiêng là quay song phẳng nên ở đây ta lựa chọn sử dụng khớp quay dạng bản lề. Các chi tiết đƣợc lắp riêng rẽ và có thể tháo rời.
3.3.2. Tính toán kích thước của cụm gá trục xoay:
Pxe = 123000 (N)
Psàn = (4x12.2x36,7) +(9+2.99x36,7)+(2x12,2x6,1) = 29270 (N) FG – Tải trọng của xe và sàn nghiêng, (N)
G xe san
F P P = 152270 (N)
r G
F F sin= 71487 (N)
l – Chiều dài trục quay, (mm)= 274 (mm) d – Đƣờng kính trục của khớp quay, (mm) Fr – Tải trọng hƣớng tâm của khớp quay, (N) [p] – Ứng suất cho phép của vật liệu, (MPa) = 0.63
45 α – Góc nghiêng, (độ) =28 Chọn = 3,91 Ta có công thức l d suy ra d = 70 (mm)
d phải thỏa mãn công thức
r
F d
[p]
suy ra d thỏa mãn giá trị cho phép
Khi sàn nghiêng quay một góc thì toàn bộ tải trọng của xe và sàn nghiêng sẽ tập trung ở khớp quay. Vì vậy khớp quay chính là điểm chịu lực. Để đảm bảo việc quay trơn và độ cứng vững ta cần thiết kế 4 cụm gá trục xoay với đƣờng kính là Ø 70 mm. Thông số kỹ thuật của cụm gá trục xoay đƣợc cho trong bảng 3.4
Bảng 3.4. Thông số kỹ thuật của cụm gá trục xoay
STT Thông số Giá trị
1 Số lƣợng cụm gá trục xoay 4
2 Đƣờng kính trục (mm) Ø70
3 Khoảng cách phân bố (mm) 2509 x 3000 x2509
Tính toán kích thƣớc lắp ghép
Kích thƣớc lắp ghép của các chi tiết trong cụm gá trục xoay đƣợc cho trong bảng 3.4
Bảng 3.5. Kích thước lắp ghép của cụm gá trục xoay
STT Chi tiết lắp ghép Dung sai lắp ghép
1 Trục – Bạc đỡ Ø70 Js7/h6
2 Trục – Bạc trƣợt Ø70 F8/h6
3 Bạc đỡ – Cụm gá dƣới Ø90 H7/Js6
46
3.3.3. Kết cấu của cụm gá trục xoay
Kết cấu của cụm gá trục xoay đƣợc cho trong hình 3.19:
Cụm gá trục xoay gồm có cụm gá trên đƣợc bắt với khung trên và cụm gá dƣới bắt với khung dƣới. Hai cụm gá này đƣợc lắp ghép với một trục tạo thành khớp bản lề. Việc bôi trơn khớp đƣợc thực hiện thông qua vú mỡ M8. Do trục là chi tiết vừa chịu lực vừa chịu mài mòn nên ở đây ta sử dụng vật liệu thép C45.
Ngoài ra các chi tiết chịu mài mòn khác nhƣ: bạc trƣợt, bích chặn, bạc đỡ, bạc chặn cũng đƣợc làm bằng thép C45
Hình 3.19. Kết cấu của cụm gá trục xoay
47
Bảng 3.6. Số lượng và vật liệu chế tạo cụm gá trục xoay
STT Tên chi tiết Số lƣợng Vật liệu
1 Tấm đế hàn dƣới 01 SS400 2 Cụm gá dƣới 01 SS400 3 Tấm đế hàn trên 01 SS400 4 Cụm gá trên 01 SS400 5 Bạc trƣợt 01 C45 6 Trục 01 C45 7 Bích chặn 02 C45 8 Bạc đỡ 02 C45 9 Bạc chặn 02 C45 10 Vú mỡ M8 02 C45 11 Phớt chắn mỡ 70x90x7 02 CAO SU 12 Bu lông đầu chìm M8x10 16 C45 13 Bu lông đầu chìm M16x50 32 C45 14 Khung dƣới 01 SS400 15 Khung trên 01 SS400
Kết cấu của các chi tiết cụm gá trục xoay đƣợc cho trong hình 3.20, 3.21, 3.22: Tấm đế hàn trên và dƣới là tấm trung gian để lắp cụm gá trục xoay với khung trên và khung dƣới. Cụm gá trên đƣợc thiết kế 1 lỗ Ø90 để lắp bạc đỡ, có mặt bích đƣợc khoan 4 hàng lỗ để bắt bu lông. Cụm gá dƣới đƣợc thiết kế 2 lỗ Ø90 để lắp bạc đỡ và mặt bích cũng có hàng lỗ để bắt bu lông. Cụm gá trên và cụm gá dƣới cùng với trục lắp ghép tạo thành khớp bản lề.
48
Hình 3.20. Tấm đế hàn trên, dưới
49
Hình 3.22. Cụm gá dưới
Trục là chi tiết rất quan trọng, vừa chịu lực vừa chịu mài mòn. Vì vậy khi chế tạo trục cần mài đến độ nhám 1,25 và bề mặt trục đƣợc tôi cải thiện. Dung sai độ trụ bề mặt trục là 0,04. Kích thƣớc lắp ghép là Ø70h6. Kết cấu trục đƣợc cho trong hình 3.23
Hình 3.23. Kết cấu trục
Bạc trƣợt là chi tiết nằm giữa trục và cụm gá trục xoay. Vì vậy bạc trƣợt cần đƣợc mài nhẵn cả bề mặt trong và ngoài đến độ nhám 1,25. Ngoài ra ta cần tôi cải thiện để nâng cao khả năng chống ăn mòn của chi tiết. Việc bôi trơn bạc trƣợt là rất
50
cần thiết vì vậy ta thiết kế 6lỗ Ø4 cách đều nhau để dẫn dầu mỡ bôi trơn cho trục, bạc và các chi tiết khác. Dung sai độ trụ của mặt trong và ngoài là 0,04, dung sai độ đồng trục mặt trong và mặt ngoài là 0,04. Kích thƣớc lắp ghép của bạc trƣợt là Ø70F8 và Ø90Js6. Kết cấu của bạc trƣợt đƣợc cho trong hình 3.24
Hình 3.24. Kết cấu bạc trượt
Kết cấu của bích chặn, bạc đỡ và bạc chặn đƣợc cho trong hình 3.25, 3.26, 3.27
51
Hình 3.26. Kết cấu bạc đỡ
Hình 3.27. Kết cấu bạc chặn
3.4. Thiết kế chế tạo cụm gá xy lanh
3.4.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
Do xy lanh đƣợc lựa chọn là xy lanh đơn 2 chiều. Do mặt sàn chuyển động quay nên xy lanh cũng chuyển động quay song phẳng nên ta cần thiết kế 2 cụm gá xy lanh. Một cụm gá xy lanh với bệ bê tông, một cụm gá với khung trên của thiết bị.
52
Cụm gá xy lanh đƣợc lắp ghép với 2 đầu xy lanh thông qua trục Ø60. Việc tính toán kích thƣớc cụm gá xy lanh chủ yếu tập trung và tính kích thƣớc trục và kích thƣớc lỗ ren của cụm gá trên, cụm gá dƣới.
3.4.2. Kết cấu của cụm gá xy lanh
Cụm gá xy lanh là chi tiết trung gian để lắp xy lanh vào bệ bê tông và khung trên của thiết bị. Trong đó cụm gá dƣới đƣợc lắp vào bệ bê tông và cụm gá trên lắp vào phía dƣới của khung trên. Cũng nhƣ cụm gá trục xoay, những chi tiết chịu lực và chịu mài mòn nhƣ trục, bạc đỡ đƣợc làm bằng thép C45, còn các chi tiết khác đƣợc làm bằng thép SS400. Việc bôi trơn đƣợc thực hiên thông qua vú mỡ nằm trên đầu xy lanh. Kết cấu của cụm gá xy lanh nhƣ hình 3.28
53
Hình 3.28. Kết cấu của cụm gá trục xoay
54
Bảng 3.7. Số lượng và vật liệu chế tạo cụm gá xy lanh
STT Tên chi tiết Số lƣợng Vật liệu
1 Tấm đế hàn dƣới 01 SS400 2 Cụm gá dƣới 01 SS400 3 Tấm đế trên 01 SS400 4 Cụm gá trên 01 SS400 5 Trục 02 C45 6 Bạc đỡ 04 C45 7 Bích chặn 04 C45 8 Bu lông đầu chìm M8x16 16 C45 9 Bu lông đầu chìm M16x40 40 C45 10 Xy lanh 01 -
Kết cấu của các chi tiết cụm gá xy lanh đƣợc cho trong hình 3.29, 3.30, 3.31, 3.32, 3.33, 3.34, 3.35. Tấm đế trên và dƣới là tấm trung gian để lắp cụm gá xy lanh với khung trên và bệ bê tông. Tấm đế dƣới có kích thƣớc 400 x 400 đƣợc thiết kế 20 lỗ ren M16 để bắt với cụm gá dƣới và 9 lỗ Ø20 để bắt với bệ bê tông.
55
Tấm đế trên có kích thƣớc 320 x 340 đƣợc thiết kế 20 lỗ Ø18 làm tấm đệm trung gian giữa cụm gá trên và khung trên của thiết bị.
Hình 3.30. Kết cấu tấm đế trên
56
Cụm gá trên đƣợc thiết kế 2 lỗ Ø80 để lắp bạc đỡ, có mặt bích đƣợc khoan 4 hàng lỗ để bắt bu lông. Cụm gá dƣới đƣợc thiết kế 2 lỗ Ø80 để lắp bạc đỡ và mặt bích cũng có hàng lỗ để bắt bu lông. Cụm gá trên và cụm gá dƣới cùng với trục lắp ghép tạo thành khớp bản lề.
Hình 3.32. Kết cấu cụm gá trên
Tƣơng tự trục của cụm gá trục xoay, trục của cụm gá xy lanh cũng chịu lực vừa chịu mài mòn. Vì vậy khi chế tạo trục cần mài đến độ nhám 1,25 và bề mặt trục đƣợc tôi cải thiện. Dung sai độ trụ bề mặt trục là 0,04. Kích thƣớc lắp ghép là Ø60h6. Kết cấu trục đƣợc cho trong hình 3.33:
57
Hình 3.34. Kết cấu bạc đỡ
Bạc đỡ là chi tiết nằm giữa trục và cụm gá trên, dƣới vì vậy ta cần gia công 2 bề mặt lắp ghép có kích thƣớc là Ø60Js7 và Ø80Js6. Đồng thời đảm bảo đƣợc dung sai độ trụ là 0,04 và dung sai độ đồng trục của mặt trong và mặt ngoài là 0,04.
Bích chặn có nhiệm vụ cố định trục bên trong cụm gá xy lanh không cho trục dịch chuyển theo chiều dọc. Việc thiết kế 2 tấm bích chặn cho phép ta dễ dàng bôi trơn dầu mỡ và kiểm tra bảo dƣỡng.
58
3.5. Thiết kế chế tạo mặt sàn
3.5.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
Mặt sàn là vị trí đỗ xe trên thiết bị vì vậy yêu cầu mặt sàn có hệ số bám nhƣ mặt đƣờng và đảm bảo cứng vững trong quá trình hoạt động của thiết bị. Có 2 phƣơng
