Trong quá trình chuyển động khung phụ thùng hàng chịu 2 chế độ tải trọng đặc trưng: tải trọng tĩnh, tải trọng động. Vì khung chịu lực lớn nhất ở chế độ tải trọng tĩnh nên chúng ta sẽ kiểm tra bền khung ô tô trong trường hợp này.
Theo như tham khảo các bản hướng dẫn lắp ghép cần cẩu. Ta thiết kế thêm các thanh V90x90x10 nẹp dọc khung dọc của xe chassis để tăng thêm độ bền cho khung xe. Khung phụ tại vị trí lắp cẩu được ốp thêm các thanh la dày 8mm vào hai mép cạnh thép hình I150 tạo thành hình hộp giúp tăng cứng, đảm bảo độ bền tại vị trí lắp cần cẩu.
Hệ thống treo của ô tô Foton C240 phía trước gồm các lá nhíp đơn. Trục sau 2 và 3 cũng được thiết kế gồm nhíp lá phụ thuộc. Vì thế, ta có thể xem mối dầm dọc khung xe có các điểm tựa. 2 điểm tựa với các bệ nhíp phía trước và 1 điểm tựa tương ứng với bệ nhíp phía sau. Ngoài ra mỗi dầm còn có cặp chân chống trước và sau
Trường hợp xe đứng yên và đang thao tác cẩu với tải trọng cẩu lớn nhất là Qc = 7000 kG. Khi đó tiết diện nguy hiểm nằm trong khoảng không gian giữa trục 1 và trục 2,3. Sự ảnh hưởng của trọng lượng các phần tử thuộc nhóm thứ nhất như: cụm động cơ - hộp số, buồng lái, két nước, bình nhiên liệu, bình ắc quy,.. ta có thể quy về tải trọng tập trung phân bố lên cầu 1 và cầu 2,3. Giá trị ứng suất của các phần tử trọng lượng ở nhóm thứ nhất có giá trị nhỏ hơn nhiều so với nhóm 2 là: trọng lượng bản thân khung xe, trọng lượng của thùng hàng, trọng lượng hàng hóa, trọng lượng cẩu, trọng lượng vật nâng gây ra.
*Giả thiết:
- Trọng lượng khung xe và trọng lượng gia cường phân bố đều theo dọc khung. - Phân bố trọng lượng của cẩu:
+ Trọng lượng thân cẩu; + Trọng lượng cần cẩu;
- Phân bố trọng lượng trên hai gối nhíp được quy về tâm trục.
- Trọng lượng thùng hàng và hàng hóa phân bố đều theo chiều dọc thùng hàng. Với các giả thiết trên, ta xác định được các giá trị tác dụng lên một khung dầm như sau:
- Giá trị trọng lượng các thành phần khồi lượng như: cơ cấu lái, tổ kíp lái, động cơ, ly hợp, hộp số, két nước, và các thiết bị, hệ thống kèm theo trên xe phân bố tập trung
lên cầu 1 và cầu 2, 3. Vì không có thể tháo rời từng bộ phận trên, để cho đơn giản hóa ta có thể ước lượng tính khối lượng các thành phần trên thông qua khối lượng bản thân xe chassis trừ đi các cầu xe, bánh xe là có thể xác định được sơ bộ khối lượng. Tuy nhiên, các thành phần khối lượng trên chủ yếu tập trung tác dụng lên cầu 1 nên ta có thể quy về một thành phần lực tập trung có giá trị như sau:
Q1 = (Gcxc1 – Gbl)/2 = (37000–10000)/2 = 13500 N, (4.3) Trong đó:
Gcxc1 - Trọng lượng ô tô chassis cơ sở phân bố lên cầu trước (cầu 1).
Gbl - Trọng lượng (ước tính) của cụm cầu 1, các bánh xe, các thiết bị không tác dụng lên khung dầm chassis.
- Giá trị trọng lực phân bố đều do trọng lượng bản thân khung tác dụng lên một dầm khung:
q1 = Gk
Lk , (4.4) Trong đó:
Gk – Trọng lượng bản thân khung xe và phần gia cường một bên, Gk = 4100 N; Lk – Chiều dài khung, Lk = 11,6 m;
Do đó:
q1 = Gk
Lk = 4100
11,6 = 3500 N/m
- Giá trị trọng lực phân bố đều do trọng lượng hàng hóa và trọng lượng thùng hàng tác dụng lên một dầm khung: q2 = Gt+ Gh Lth .2 = 112350 8,3 . 2 = 6760 N/m (4.5) Trong đó: Gt - Trọng lượng thùng xe, Gk = 18000 N; G - Trọng lượng hàng hóa. Gh = 94350 N; Lk - Chiều dài khung; Lk = 8,3 m.
- Giá trị trọng lực tập trung của cần cẩu và moment của cần cẩu khi nâng hàng với trọng lượng nâng hàng lớn nhất (Ghmax = 70000 N) và bán kính làm việc là 2m tác dụng lên một dầm khung:
Q2 = GCC
2 = 3725
Mh = LCC . Ghmax = 2.70000 = 140000 N (4.7)
Tiết diện chịu lực của khung xe chassi cơ sở và đà dọc thùng ta có thể coi như ghép liền nhau.
Hình 4.5. Tiết diện khung xe cơ sở và đà dọc thùng Tại vị trí lắp cẩu là vị trí nguy hiểm nhất
- Diện tích mặt cắt ngang A (cm2): 115,79 - Moment quán tính Jx (cm4): 63477,89 - Moment chống uốn Wx (cm3): 2258,9 - Ứng suất uốn cho phép của thép CT3: [u] = 120 Mpa = 120. 106N/m2.
Từ các giả thiết trên, có thể thống kê lại các giá trị thành phần lực tác dụng lên một dầm dọc khung và có thể biểu diễn theo biểu đồ tính toán trong phần mền RDM như hình 4.6 sau:
Trong đó:
Tại điểm 2(1325); 3(2725); 5(7900); 6(10145) lần lượt là gối đỡ tại tâm cầu 1, tại chân trước của cẩu, chân cầu 2+3 và chân chống sau của cần cẩu
Tại điểm 2(1325) - trọng lượng tác dụng lên cầu 1 (một khung xe); Tại điểm 3(2725) - trọng lượng của cần cẩu tác dụng khung xe;
Tại điểm 4(3300) đến điểm 7(11600) - trọng lượng hàng hóa phân bố đều lên khung xe;
Tại điểm 1(0) đến điểm 7(11600) - trọng lượng bản thân khung xe phân bố đều dọc khung;
Tại điểm 3(2725) - mô men quay khi cần cẩu nâng hàng với trọng lượng nâng lớn nhất;
Hình 4.7. Biểu đồ chuyển vị khung xe
Ta có kết quả tính toán chuyển vị: Xmax = 3,256 mm = 3,256.10-3 m.
Ta có kết quả tính toán Muốn = 1,067.109 Nmm = 1,067.1012 Nm
Hình 4.9. Biểu đồ ứng suất uốn khung xe Ứng suất uốn lớn nhất: umax = 72,7 Mpa = 72,7.106N/m2
Kết luận:
Từ kết quả tính toán ta có umax = 72,7.106 N/m2 < [u] = 120.106 N/m2; do đó khung xe kết hợp đà dọc thùng xe đủ bền.