học của giàn nâng. Để đảm bảo làm việc thì tất cả các khớp của cơ cấu trong quá trình nâng hạ phải cùng nằm trên một mặt phẳng. Các bộ phận được lắp ghép với nhau thông qua các chốt.
Hình 2.12: Lắp đặt hệ thống
1: Khung phụ, 2: thanh giằng, 3: Xy lanh thủy lực, 4: Tấm nâng5: thùng hàng
2.1.2.4 Điều khiển hệ thống nâng hạ xe DONGFAN-TD9601
Hình 2.13: Sơ đồ hệ thống thủy lực nâng hạ thùng hàng
1.Thùng dầu; 2.Bầu lọc dầu ; 3.Bơm dầu ; 4.Van phân phối 5.Cần điều khiển van phân phối ; 6. Xy lanh nâng ben
Nguyên lý hoạt động của hệ thống nâng hạ thùng.
Trường hợp 1: Khi động cơ hoạt động, nhưng cần cài bộ trích công suất không đóng thì bơm ben chưa hoạt động.
Trường hợp 2: Khi động cơ hoạt động , cần cài dẫn động ở trang thái đóng, lúc này bơm ben hoạt động, nhưng cần điều khiển 5 ở vị trí trung gian thì dầu từ bình 1 qua lọc 2 và bơm 3 đến van 4 sau đố lại trở về bình dầu.
đang hoạt động, cần điều khiển số 5 dịch chuyển về phía trái, lúc này dầu từ bình chứa số 1 qua qua lọc 2 và bơm 3, dầu được chuyển đến van 4, dầu qua đường ống vào xy lanh và tác dụng vào piston xylanh ben và trục xy lanh ben bắt đầu đi lên. Khi trục xy lanh ben đi lên đồng thời thùng hàng được nâng lên.
Hạ thùng: Ta chỉ cần tác dụng vào cần điều khiển 5 dịch chuyển sang phải, dầu từ xy lanh ben đến van ben và đến bình dầu ben, dầu trong xy lanh ben tụt dần, khi đó piston ben dịch chuyển đi xuống đồng thời thùng được hạ xuống.
2.2. Tính toán kiểm tra hệ thống nâng hạ cho xe DONGFAN-TD9601 2.2.1. Tính toán động học
Giàn nâng có vị trí xác định trên thùng hàng.Giàn nâng bao gồm các khâu chuyển động và các khớp quay (khớp trụ).Việc xác định động học giúp xác định hành trình nâng Smax của xy lanh và góc quay αmax của thùng hàng.Do vậy cần xác định động học dịch chuyển các vị trí của cơ cấu từ khi bắt đầu nâng thùng đên vị trí thùng được nâng đến góc lớn nhất để trút hết hàng.
Các thông số đã biết:
-Vị trí cơ cấu nâng khi chưa nâng thùng -O1, O2, O3 cố định
-Vị trí cơ cấu nâng khi chưa nâng thùng -O1, O2, O3 cố định
-Kích thước của cơ cấu nâng Chọn tỷ lệ xích: 1:5 + Đoạn AB = 33 (mm) + Đoạn BC = 100 (mm) + Đoạn AC = 116 (mm) + Đoạn OO1 = 11 (mm) + Đoạn OO2 = 12 (mm) + Đoạn OO3 = 200 (mm) + Đoạn O3D = 35 (mm)
Tiến hành vẽ động học như sau: - Vẽ đường tròn (O2,O2A)
Theo tài liệu ôtô xe máy chuyên dùng, góc nâng để đảm bảo trút hết hàng từ 500 đến 550, có thể lấy bằng 520.
-Từ O3 kẻ đường thẳng OM 3 tạo với đoạn OO3 góc 520
-Kẻ đường thẳng song song với đường thẳng OM 3 và tiếp xúc với (O3,O3D) ở D.
- Từ D lấy DC1 = 210 (mm). Khi đó C1 là vị trí của điểm C khi thùng ở vị trí cao nhất.
- Kẻ đường tròn (C1,AB)
- Đường tròn (O2,O2A) và (C1,AB) cắt nhau tại A1 là vị trí của điểm A khi nâng thùng ở vị trí đổ với góc nghiêng lớn nhất.Từ đó có thể xác định vị trí của điểm B1 như sau:
- Kẻ đường tròn (C1,BC) - Kẻ đường tròn (A1,AB)
- Đường tròn (C1,BC) và (A1,AB) cắt nhau tại B1 là vị trí của điểm B khi nâng thùng ở vị trí đổ với góc nghiêng lớn nhất
Xác định hành trình nâng của xy lanh thủy lực
Tại cị trí góc nâng thùng có sơ đồ động học như hình vẽ: Từ hình vec động học ta có được kết quả:
Khoảng cách tâm chốt xoay xi lanh O1 và tâm bắt đầu của xy lanh trên giàn nâng
+ Vị trí bắt đầu nâng thùng: O1B = 124 (mm) + Vị trí nâng thùng cao nhất: O1B1 = 190 (mm)
Hành trình nâng của xy lanh:
S1 = O1B1 - O1B = 190 – 124 = 66 (mm)
Vì tỷ lệ 1:5. Vậy hành trình nâng thực tế của xy lanh: S = S1 . 5 = 66.5 = 330 (mm)
2.2.2 Tính toán động lực học
Tính toán động lực học cơ cấu nâng hạ giúp cho việc xác định các chế độ tải trọng đặt lên cơ cấu để lựa chọn cụm nâng hạ, đảm bảo cơ cấu nâng co thể hoạt động bình thường và có tuối thọ lớn.
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Trọng lượng toàn bộ Gtb KG 2900 2 Tải trọng Q KG 960 3 Trọng lượng thùng QT KG 490 4 Khoảng các trọng tâm thùng đến tâm chốt xoay thùng L1 mm 950
5 Khoảng cách điểm lắp cơ cấu nâng với thùng đếm tâm chót xoay thùng
L2 mm 1050
7 Khoảng cách điểm lắp cơ cấu nâng với thùng đếm tâm xoay tức thời
L4 mm 500
STT Thông số xy lanh
1 Đường kính lòng xy lanh thủy lực Dxl cm 10
2 Số xy lanh thủy lực iXL cái 1
3 Áp suất dầu của hệ thống thủy lực P
tl kG/cm2 80
4 Hành trình xy lanh a mm 330
Lực đẩy xi lanh thủy lực yêu cầu lớn nhất tại thời điểm bắt đầu nâng khi ô tô chở đầy tải. Sơ đồ các lực tác dụng lên thùng tự đổ ở thời điểm bắt đầu nâng được trình bày trên hình vẽ
Hình 2.16: Sơ đồ tính toán kiểm tra lực đẩy xi lanh Trong sơ đồ :
PT: lực nâng cần thiết của cơ cấu
PT được xác định từ điều kiện : PT ≥ ( Qt + Q ). L1/L2=( 960 + 490 ).950 / 1050=1312 (kG)
Lực tác dụng của xy lanh khi bắt đầu nâng thùng Lấy mô men quanh đối với tâm A ta có:
MA= PT.l4 - Pxl.l3 = 0 => Pxl= PT.l4/l3= 1312.500/165=3976 (kG)
Khi làm việc, xy lanh phải nâng thùng từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất trong điều kiện tải trọng là tối đa. Do đó co thể làm việc được thì đường kính xy lanh phải thỏa mãn công thức sau:
Tiết diện ngang của xy lanh :
p P D A= ≥ xl 4 . 2 π => p P D xl . . 2 π ≥ Trong đó :
D : Đường kính trong của xy lanh (cm) F : Lực đẩy khi bắt đầu nâng thùng (kG) p : Áp suất cực đại của dầu (kG/cm2) => 7,955 80 . 3976 . 2 ≥ ≥ π D (cm)
Với xy lanh thiết kế có đường kính trong D= 10 (cm) nên thỏa mãn điều kiện
b) Chiều dày thành xy lanh :
] .[ 2 . σ D p t ≥
Trong đó : [ ]σ Ứng suất cho phép của thành xy lanh [ ] T n σ σ = n : Hệ số dự trữ bền (n = 2 ) T
σ : ứng suất chảy .Xy lanh thủy lực được chế tạo bằng thép 45 có σT=360 Mpa => 2,22 2 / 10 . 360 . 2 100 . 800 2 = ≥ t (mm)
Với xy lanh thiết kế có t= 7 (mm) nên thỏa mãn điều kiện.
c) Đường kính cán piston
Để xác định đường kính cán piston ta căn cứ vào tải trọng tác dụng khi piston làm việc với tải trọng lớn nhất. Theo kết cấu của piston thì khi làm
đường kính cán piston như sau: ≤[σ] F P Trong đó: P: Lực tác dụng lên cán piston P=Pxl=3976 (kG) F: Diện tích cán piston 4 .d1 F =π
[σ]: Ứng suất cho phép của vật liệu [σ]= 360 Mpa
=> 1,18 10 . 360 . 3976 . 4 ] .[ . 4 ] [ 4 . ] [ 1 1 ≥ ⇒ ≥ = = ⇔ ≥ π σ π σ π σ P d P d P F (cm)
Xy lanh thiết kế có đường kính cán d1= 50 (mm) nên thỏa mãn điều kiện.
2.2.4 Tính kiểm tra an toàn hệ thống
a)Tính toán ổn định khi nâng hạ thùng tự đổ
Khi xy lanh thủy lực đạt hành trình cực đại thùng xe đạt góc nghiêng tối đa.Vị trí trọng tâm thùng hàng và hàng hóa thay đổi ta tính toán lại phân bố trọng lượng tại thời điểm này .
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Tải trọng Q kG 960
2 Trọng lượng thùng Qth kG 490
3 Chiều dài cơ sở Lcs mm 2300
4 Góc nâng lớn nhất α Độ 52
5 Khoảng cách tâm chốt xoay thùng đến trọng tam thùng theo chiều cao
OC mm 420
6 Khoảng cách tâm chốt xoay thùng đến tâm cầu sau
Ltđ-cs mm 725
7 Khoảng cách trọng tâm thùng đến tâm chốt xoay thùng
L1 mm 950
Bảng kết quả tính toán
TT Thông số kiểm tra Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Khoảng các trọng tâm thùng hàng đến tâm cầu sau khi đổ
Ls m 0.471
Trường hợp trọng tâm thùng hàng nằm về phía sau cầu sau : Zcs=(Q + Qth).(Lcs+Ls)/Lcs=1747 (KG )
Zct= - (Q + Qth).Ls/Lcs=- 294 (KG )
Bảng phân bố trọng lượng khi đổ hàng ở góc cao nhất
TT Thông số Trọng
lượng
Cầu trước
Cầu sau 1 Trọng lượng ô tô không
thùng (KG) 1340 890 450 2 Trọng lượng thùng (KG) 490 -94 584 3 Tải trọng (KG) 960 -200 1160 4 Trọng lượng lái xe (KG) 65 65 0 5 Trọng lượng toàn bộ (KG) 2855 661 2194
Nhận xét : tại thời điểm thùng xe nâng tối đa trọng lượng phân bố lên cầu trước > 0 .Như vậy ô tô thiết kế đảm bảo ổn định khi đổ hàng
Do có thàn phần G.cosα nên ô tô có xu hướng tiến về phía trước nên để an toàn cần kéo phanh tay hoặc đạp nhẹ phanh
Thùng hành tự đổ được bắt với khung ô tô bằng 2 chốt quay nâng hạ (tự đổ)(mỗi bên một chốt) và các tai chống xô ngang.Lực tác dụng lớn nhất khi phanh gấp.Các chốt quay này bị chèn dập do lực quán tính khi phanh :
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Tải trọng Q kG 960
2 Trọng lượng thùng Qth kG 490
3 Gia tốc cực đại khi phanh ( đầy tải )
JPmax m/s2 6,89
4 Số chốt I Cái 2
5 Đường kính chốt D mm 21
6 Chiều dày làm việc của chốt L mm 14
7 Giới hạn chảy của vật liệu làm chốt ( C20 )
σch kG/cm2 2300
Lực quán tính khi phanh với gia tốc lớn nhất
Pj=(Q + Qth).JPmax/g =(960 + 490).6,89/9,81 = 1018 ( Kg ) (g – gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2 )
(2.3,14.212)=14,41 (N/mm2)
Ứng suất chèn dập tính theo công thức :
σch=Pj.g/( i.d.l ) = 1018.9,81/(2.21.14) = 16,98 (N/mm2) Ứng suất cắt cho phép : [τc]=0,3. σch=0,3.2300=690 (kG/cm2) Ứng suất chèn dập tính cho phép : [σcd]=0,8. σch=1840 (kG/cm2)
Bảng kết quả tính toán
TT Thông số kiểm tra Đơn vị Giá trị
tính toán Giá trị cho phép 1 τc N/mm2 14,41 70,33 2 σcd N/mm2 16,98 187,56 Kết luận :chốt xoay đủ bền
c) Tính toán kiểm bền chốt xy lanh
Chốt xy lanh chịu lực lớn nhất tại thời điểm bắt đầu nâng thùng.Do đường kính chốt bằng nhau mà chiều dài chịu cắt của chốt lắp xy lanh với giá bắt trên khung phụ nhỏ hơn nên chỉ cần kiểm tra bền cho chốt này.
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Lực nâng thùng QT kG 1312
2 Đường kính chốt D mm 28
3 Chiều dài làm việc của chốt l mm 15
4 Sô chốt xy lanh i cái 1
5 Giới hạn chảy của vật liệu làm chốt ( C20 )
σch kG/cm2 2300 Ứng suất cắt tính theo công thức : τc=QT.g.4 /( i.π.d2)
=1018.9,81.4/(2.3,14.212)
= 20,9 ( N/mm2 ) Ứng suất chèn dập tính theo công thức : σch=QT.g/( i.d.l )
= 1312.9,81/(1.28.15) = 30,6 ( N/mm2 ) Ứng suất cắt cho phép : [τc]=0,3. σch = 0,3.2300 = 690 ( KG/cm2 )
TT Thông số kiểm tra Đơn vị Giá trị tính toán Giá trị cho phép 1 τc N/mm2 20,34 70,33 2 σcd N/mm2 29,8 187,56 Kết luận : Chốt xy lanh đủ bền
2.2.5 Tính toán bơm dầu
Z i i i 1 V max A .S = =∑ ( lít ) Trong đó :
Đối với xe đang tính toán Z = 1 ,
S=3,3 dm , A= π/4 ( dm2) => Vmax = 3,3. π/4=0,825.π ( dm3 )
Lượng dầu lý thuyết qua bơm :
max T 60.V Q .t = η ( lít/phút) Trong đó :
η : Hiệu suất bơm dầu
t : Thời gian nâng ( t = 15 ÷ 20 giây ) => T 60.0,825. Q 432 0,9.0, 4 π = = ( lít/phút)
Lượng dầu thực tế cao hơn khoảng 5 ÷ 10 % Công suất của bơm dầu :
T m Q .p P 450.n = Trong đó :
P : Áp suất bơm dầu
nm : Hiệu suất của bơm và hộp trích công suất => T m Q .p 432.80 P 96 450.n 450.0,8 = = = (W)
Trong đó :
Vt : Tổng lượng dầu chứa trong đường ống và trong bơm. Vt= 3 lít V= 1,5.(Vmax+Vt) = 1,5.(0,825.3,14 + 3 ) = 8,38 (lít)
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NÂNG HẠ THÙNG 3.1.. Giới thiệu phần mềm solidworks
Phần mềm Solidworks được biết đến rộng rãi và tính phổ biến của nó hiện nay, là một trong những phần mềm chuyên về thiết kế 3D do hãng Dassault System phát hành dành cho những xí nghiệp vừa và nhỏ, đáp ứng hầu hết các nhu cầu thiết kế cơ khí hiện nay. Solidworks được biết đến từ phiên bản Solidworks 1998 và được du nhập vào nước ta với phiên bản 2003 và cho đến nay với phiên bản 2010 và phần mềm này đã phát triển đồ sộ về thư viện cơ khí và phần mềm này không những dành cho những xí nghiệp cơ khí nữa mà còn dành cho các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, trang trí nội thất, mỹ thuật…
Một số chức năng cơ bản trong Solidworks. • Chức năng CAD
-Các khối được xây dựng trên cơ sở parametric , mô hình hóa.
-Chức năng báo lỗi người sử dụng dễ dàng biết được lỗi khi thực hiện các lệnh.Bảng FeatureManager design tree cho phép ta xem xái đối tượng vừa tạo ra và có thể thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh
-Các lệnh mang tính trực quan làm cho người sử dụng dễ nhớ.
-Dữ liệu được liên thông giữa các môi trường giúp cập nhật nhanh sự thay đổi của các môi trường
hiệu quả một bản vẽ kỹ thuật
-Hệ thống quản lý kích thước và ràng buộc trong môi trường vẽ phát giúp người sử dụng tạo các biên dang một cách dễ dàng và tránh được các lỗi khi tạo biên dạng
-Công cụ hiệu chỉnh sử dụng rất dễ dàng giúp ta có thể hiệu chỉnh các đối tượng một cách nhanh chóng
-Trong môi trường Drawing cho phép tạo các hình chiếu các chi tiết hoặc các bản lắp với tỉ lệ và vị trí do người sử dụng quy định mà không ảnh hưởng đến kích thước
- Chuyển đổi ngôn ngữ Text với các thứ tiếng khác nhau
-Công cụ tạo kích thước tự động và kích thước theo quy định của người sử dụng.
Tạo các chú thích cho các lỗ một cách nhanh chóng.
- Chức năng ghi độ nhám bề mặt, dung sai kích thước và hình học được sử dụng dễ dàng
Các công cụ thiết kế bản vẽ lắp :
-Các chi tiết 3D sau khi thiết kế xong có thể lắp ráp lại với nhau tạo thành một bộ phận máy hoặc một máy hoàn chỉnh.
- Xây dựng các đường dẫn thể hiện quy trình lắp ghép. -Xác định các bậc tự do cho chi tiết lắp ghép.
trọn gói bộ phần mềm phân tích cức kì nổi tiếng thế giới là Cosmos để tích hợp và chạy ngay trong môi trường của solidworks, làm cho chức năng Phân tích của Solid khó có thể có phần mềm khác so sánh được được. Với modul phân tích của Solidworks là cosmos, chúng ta có thể thực hiện được những bài phân tích vô cùng phức tạp nhưng rất hay, dưới đây là liệt kê một vài bài toán mà tôi đã dùng để tính với cosmos:
- Phân tích tĩnh học - Phân tích động học - Phân tích động lực học - Phân tích dao động. - Phân tích nhiệt học.
- Phân tích sự va chạm của các chi tiết. - Phân tích thuỷ khí động học
- Phân tích quá trình rót kim loại lỏng vào khuôn và mức độ gia nhiệt cần thiết cho quá trình đó.
Bên cạnh những modul phân tích này thì Cosmos còn cho phép thực hiện nhiều bài toán khác nữa. Chương trình tính toán nhanh và cho phép thực hiện phân tích cụm rất nhiều chi tiết, với các thông số kết quả là: ứng suất, sức căng, chuyển vị, hệ số an toàn kết cấu …
* Chức năng CAM: Để dùng được chức năng này, phải sử dụng một modul nữa của solidworks là SolidCam. Đây là modul Cam của Solid, nó chạy ngay trên giao diện của solidworks, việc sử dụng SolidCam rất thân thiện, và dễ sử dụng
*Chức năng Mold: những xí nghiệp nào muốn sử dụng SolidWorks trong