Chương 4. TÍNH TOÁN KIỂM TRA BỀN CÁC CHI TIẾT LẮP GHÉP CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ
4.1. KIỂM TRA BỀN BU LÔNG LẮP GHÉP KHI Ô TÔ PHANH ĐỘT NGỘT62 4.2. KIỂM TRA BỀN BU LÔNG LẮP GHÉP KHI Ô TÔ QUAY VÒNG
Ta có sơ đồ đặt lực để chống bồn trộn trượt dọc được thể hiện trên hình 4 – 4.
Hình 4 – 1 Sơ đồ lực để chống bồn trượt dọc
1- Khung đỡ bồn trộn, 2- Bu lông chống trượt dọc M20, 3- Tai chống xô, 4- khung sat xi
Điều kiện đảm bảo không có sự xê dịch giữa khung đỡ và khung xe là:
Pms > Pj (4.1) Trong đó:
Pj – Lực quán tính do trọng lượng bồn trộn và bê tông sinh ra khi phanh.
Theo tài liệu [5], phương trình cân bằng lực kéo khi phanh xe như sau:
Pj = PP + Pf + Pω + Pn + Pi (4.2) Trong đó :
Pj – Lực quán tính sinh ra khi phanh xe.
PP – Lực phanh sinh ra ở các bánh xe.
Pf – Lực cản lăn.
Pω – Lực cản không khí.
Pn – Lực để thắng cho tiêu hao ma sát cơ khí.
Pi – Lực cản lên dốc. Khi phanh trên đường ngang thì Pi = 0
Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực Pf, Pω, Pn cản lại sự chuyển động của xe có giá trị rất nhỏ so với lực phanh. Vì thế khi tính toán ta có thể bỏ qua các lực này.
Vậy phương trình cân bằng lực trở thành.
Pj = PP (4.3) Lực phanh lớn nhất PPmax được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức:
PPmax = φ.G (4.4) Ta lại có lực quán tính được xác định theo biểu thức trong tài liệu [5] là:
Pj = i. .
G j
g
(4.5) . . max .
i
G j G
g jmax= .
i
g
(4.6) Trong đó:
jPmax – Gia tốc chậm dần lớn nhất khi phanh.
φ – Hệ số bám giữa lốp với mặt đường. φmax = 0,75 ÷ 0,8. Chọn φmax = 0,75.
δi – Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ôtô. Lấy δi = 1.
Thay vào công thức (4.7) ta tính được:
jmax=0,8.9,81
1 = 7,3575 [m/s2]
Lực quán tính tác dụng khi phanh ô tô đột ngột là Pj
. max BT j
G j
P g (4.7) Trong đó:
GBT – Trọng lượng lắp lên khung sat xi: Trọng lượng cụm bồn trộn bê tông, trọng lượng nước, trọng lượng bê tông.
GBT = Gbt + Gn + Q = 2960 + 600 + 13200 = 16760 [kG]
Với Gbt – Trọng lượng cụm bồn trộn bê tông đồng bộ nhập khẩu.
Gn – Trọng lượng nước.
Q – Trọng lượng bê tông chở được.
jmax – Gia tốc chậm dần lớn nhất khi phanh ô tô đột ngột, j = 7,848 [m/s2]
g – Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2] Suy ra 16760.7,3575
12570
j 9,81
P [kG]
Pms – Lực ma sát sinh ra do lực kẹp chặt bu lông với tấm đệm và dầm dọc bồn trộn.
Pms = f.(Pe + GBT) (4.8) Trong đó:
Pe – Lực xiết do tất cả các bu lông tại tai chống xô tạo ra, ta có lực ép tiêu chuẩn của 1 bu lông M20x1,5 tại tai chống xô là pe = 2200 [kG]
Suy ra Pe = 2200.8 = 17600 [kG]
f – Hệ số ma sát giữa tấm đệm cao su và dầm dọc khung đỡ.
Chọn f = 0,4
GBT – Trọng lượng lắp lên phía trên sát xi cơ sở, GBT = 16760 [kG]
Suy ra Fms = 0,4.(17600 + 16760) = 13744 [kG]
Vì vậy Fms =13744 [kG] > Pj = 12570 [kG]
Do đó bu lông lắp ghép giữa dầm dọc khung đỡ và khung sat xi hoạt động ổn định khi phanh ô tô đột ngột.
4.2. KIỂM TRA BỀN BU LÔNG LẮP GHÉP KHI Ô TÔ QUAY VÒNG
Khi ô tô chạy trên đường cong có bán kính R thì sẽ phát sinh một lực quán tính ly tâm, lực quán tính ly tâm này có xu hướng làm lật xe theo hướng xa ra tâm quay, xe có xu hướng lật quanh bánh ngoài.
Để xét sự liên kết của các bu lông quang treo ta chỉ xét phần khối lượng phía trên khung xe ( những thành phần mà khối lượng của chúng sinh ra lực ly tâm tác dụng lên bu lông quang khi xe quay vòng ).
Ta tính toán cho trường hợp ô tô đầy tải quay vòng ổn định trên đường vòng với góc nghiêng ngang của đường là bằng 0.
Ta thấy khi xe quay vòng ổn định trên đường vòng bồn trộn bê tông có khả năng bị trượt ngang do tác dụng của lực quán tính ly tâm
Ta có sơ đồ đặt lực để chống bồn trộn trượt ngang được thể hiện trên hình 4 – 4.
Hình 4 – 2 Sơ đồ lực để chống bồn trượt ngang 1- Khung đỡ bồn trộn, 2- Bu lông quang M20, 3- Khung sat xi Lực quán tính ly tâm theo phương ngang là :
2
min
. .
BT gh lt
G
P G V R g
(4.9) Trong đó:
GBT – Trọng lượng lắp lên khung sát xi, GBT = 16760 [kG]
g – Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2]
Vgh – Vận tốc giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính quay vòng RGmin.
Vgh = 7,468 [m/s2]
RGmin – Bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô.
RGmin = 9,1 [m]
Suy ra
16760.7, 4682
10470,61 9,1.9,81
Pqt [kG]
Để thùng không bị trượt ngang khi ô tô quay vòng trên đường thì:
ms lt
P �P Trong đó:
Pms – Lực ma sát sinh ra do lực kẹp chặt bu lông quang với tấm đệm cao su và dầm dọc khung đỡ bồn trộn.
Pms = f.(Pe + GBT)
Trong đó:
Pe – Lực xiết do tất cả các bu lông quang tạo ra, ta có lực ép tiêu chuẩn của 1 bu lông quang M20x1,5 là pe = 1800 [kG]
Suy ra Pe = 1800.16 = 28800 [kG]
f – Hệ số ma sát giữa tấm đệm gỗ và dầm dọc khung đỡ bồn trộn.
Chọn f = 0,4
GBT – Trọng lượng lắp lên phía trên sát xi cơ sở, GBT = 16760 [kG]
Suy ra Fms = 0,4.(28800 + 16760) = 18224 [kG]
Plt – Lực quán tính ly tâm theo phương ngang khi ô tô quay vòng.
Plt = 10470,61 [kG]
Vì vậy Pms = 18224 [kG] > Pj = 10470,61 [kG]
Như vậy khi ô tô quay vòng ổn định lực quán tính ly tâm theo phương ngang Plt
nhỏ hơn lực ma sát Pms sinh ra do lực kẹp chặt bu lông quang với tấm đệm cao su và dầm dọc khung đỡ bồn trộn nên bu lông quang đủ bền trong trường hợp này.
Các vị trí khác không thuộc dạng chịu lực nguy hiểm nên không xét đến quá trình tính toán. Các kích thước thiết kế cân đối phù hợp kết cấu và đạt các tiêu chuẩn khác như tính thẩm mỹ và tính công nghệ trong kết cấu.
- Nhận xét về các hệ thống tổng thành:
+ Do trọng lượng phân bố lên các cầu xe và trọng lượng toàn bộ xe không vượt quá giới hạn cho phép của xe cơ sở, mặt khác ta không thay đổi chiều dài cơ sở trong quá trình thiết kế, vì vậy, ta không cần phải tính toán lại các hệ thống và các cụm như: hệ thống treo, hệ thống phanh, hệ thống lái, khả năng chịu tải của các cầu và của khung xe cũng như bán kính quay vòng của xe.
+ Cụm bồn trộn bê tông TATA – 6M và hệ thống thủy lực nhập khẩu đồng bộ với nhau nên không cần kiểm tra bền bồn trộn bê tông cũng như khả năng làm việc của hệ thống thủy lực.
4.3. TỔNG THỂ XE BỒN TRỘN BÊ TÔNG SAU KHI THIẾT KẾ
Sau khi thiết kế và kiểm tra ta có xe thiết kế hoàn chỉnh như trên hình 4 – 3 và có bảng 4 – 1 thông số kỹ thuật sau:
Hình 4 – 3 Tổng thể xe bồn trộn bê tông sau khi thiết kế
Bảng 4 – 1 Bảng thông số kỹ thuật của xe bồn trộn bê tông sau khi thiết kế
Stt Thông tin chung Ô tô thiết kế
1 Loại phương tiện Ô tô trộn bê tông
2 Nhãn hiệu, số loại phương tiện HINO FM1JNUA
3 Công thức bánh xe 6x4
4 Thông số về kích thước
4.1 Kích thước bao: Dài x Rộng x Cao (mm) 8430x2500x3620
4.2 Chiều dài cơ sở (mm) 4780
4.3 Vệt bánh xe trước/sau (mm) 1915/1855
4.4 Vệt bánh xe sau phía ngoài (mm) 2109
4.5 Khoảng sáng gầm xe(mm) 265
4.6 Góc thoát trước/ sau ( độ) 30/30
5 Thông số về trọng lượng 5.1 Trọng lượng bản thân (kG)
- Cầu trước - Cầu giữa và sau
9695 3402,8 6292,2
5.2 Trọng tải bao gồm nước 13800 (13200+600)
5.3 Số người chở cho phép kể cả người lái 03 5.4 Trọng lượng toàn bộ thiết kế (kG)
- cầu trước
23690 5994
- Cầu giữa và sau 17696 5.5 Trọng lượng toàn bộ cho phép(kG)
- Cầu trước - Cầu giữa và sau
24000 6000 18000 6 Thông tin về tính năng chuyển động
6.1 Tốc độ cực đại của xe (Km/h) 88,16
6.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được (%) 42,6
6.3 Bán kính quay vòng nhỏ nhất (m) 9,1
7 Động cơ
7.1 Tên nhà sản xuất và kiểu loại HINO J08C-TG 7.2 Loại nhiên liệu, số kỳ, số xylanh, phương
thức làm mát
Diesel 4 thì, 6 xilanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, phun nhiên liệu trực tiếp
7.3 Dung tích xylanh (cm3) 7961
7.4 Tỷ số nén 18:1
7.5 Đường kính xylanh x hành trình 114 x 130 7.6 Công suất lớn nhất (Ps/(vòng/phút)) 260 /2900 7.7 Mo men xoắn lớn nhất (Nm/số vòng quay
( vòng/phút)) 745/1500
7.8 Tốc độ không tải nhỏ nhất (vòng/phút) 550 4.4. KẾT LUẬN
Căn cứ vào những kết quả tính toán trên, tôi đã thiết kế được ô tô trộn bê tông HINO FM1JNUA.
- Đáp ứng được yêu cầu của khách hàng ( chở được 6 m3 bê tông)
- Đáp ứng được các yêu cầu về tính năng kỹ thuật, thỏa mãn tiêu chuẩn 22 TCN 307-06 và các tiêu chuẩn khác.
- Đảm bảo chuyển động ổn định và an toàn trên các loại đường thuộc hệ thống giao thông đường bộ Việt Nam.
Vì vậy, xe được thiết kế này hoàn toàn có khả năng được đưa vào sản xuất lắp ráp và sử dụng trên thị trường Việt Nam, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của thị trường.