Thiết Kế Xe Có Thang Nâng Người Làm Việc 10M

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG BÁO CÁO HỌC PHẦN XE – MÁY CHUYÊN DÙNG ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ CÓ THANG NÂNG NGƯỜI LÀM VIỆC TRÊN CAO 10M GVHD TS NGUYỄN VĂN ĐÔNG NHÓM 8 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM 1 VÕ VĂN THẾ Lớp 19C4CLC1 1 HỒ VIẾT ANH TRUNG Lớp 19C4CLC1 1 TRẦN HỮU PHI Lớp 19C4CLC1 1 NGUYỄN VĂN DŨNG Lớp 19C4CLC4 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới thì đất nước ta củng càng phát triển Các cơ sở hạ tầng và các công trình phát triể.

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

- -BÁO CÁO HỌC PHẦN

XE – MÁY CHUYÊN DÙNG

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ CÓ THANG NÂNG

NGƯỜI LÀM VIỆC TRÊN CAO 10M

GVHD : TS NGUYỄN VĂN ĐÔNG

NHÓM : 8

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM:

1 VÕ VĂN THẾ Lớp: 19C4CLC1

2 HỒ VIẾT ANH TRUNG Lớp: 19C4CLC1

3 TRẦN HỮU PHI Lớp: 19C4CLC1

4 NGUYỄN VĂN DŨNG Lớp: 19C4CLC4

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới thì đất nước ta củng càng phát triển.Các cơ sở hạ tầng và các công trình phát triển lên phái trên cao Việc này đòi hỏi conngười phải lên cao làm việc, để phục vụ các lĩnh vực xây dựng, viễn thông, điện lực,môitrường nhưng phải đảm bảo an toàn.Vệ sinh môi trường và cây xanh đang là đề tài chưa

có hồi kết cho công tác phủ xanh đô thị và khu dân cư

Việc trồng và chăm sóc cây phụ thuộc cho đô thị đang được triển khai và ngày càngnhân rộng ở các vùng ven đô thị,vấn đề đặt ra là chăm sóc cắt tỉa cây bảo vệ thành phốtrước mùa bão lũ, cũng như hàng lang lưới điện trên các con phố đang ngốn rất nhiềunhân công, thời gian và thiết bị; an toàn của công nhân; là nguyên nhân chủ yếu làm tăngchi phí cho công tác cây xanh thành phố Xe nâng người làm việc trên cao được nghiêncứu và chế tạo để giải quyết triệt để các vấn đề nêu trên Chính vì vậy nhóm em chọn đề

tài “ Tính toán thiết kế xe nâng người làm việc cắt tỉa cây xanh trên độ cao 10m” để khắc

phục nguyên nhân trên

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chếkhông thể tránh những thiếu xót Kính mong được thầy chỉ bảo để đề tài của nhóm emđược hoàn thiện hơn

Sau cùng nhóm em xin cám ơn sự hướng dẫn, giảng dạy của thầy Nguyễn VănĐông đã giúp chúng em hiểu rõ được tầm quan trọng, bổ sung kiến thức trong môn “Xe

máy chuyên dùng” cũng như nắm được nguyên lí làm việc và thiết kế của đề tài “Tính

toán thiết kế xe nâng người làm việc cắt tỉa cây xanh trên độ cao 10m”.

Đà nẵng, ngày 2 tháng 6 năm 2022

Nhóm 8

Võ Văn ThếNguyễn Văn DũngTrần Hữu Phi

Hồ Viết Anh Trung

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ XE NÂNG NGƯỜI LÀM VIỆC TRÊN CAO.

-Để giải quyết một phần sức lao động cho người công nhân, tăng hiệu quả khi làm việc trên cao tầm 14m giúp con người đảm bảo sự an toàn tuyệt đối, thu ngắn thời gian làm việc củng như tăng hiệu quả trong công việc khi làm việc Do vậy cần thiết kế loại

xe nâng có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, an toàn, đáp ứng nhu cầu làm việc hiện nay ở trong nước

Một số yêu cầu đối với xe sau khi thiết kế xong

- Có kết cấu phù hợp để làm việc ổn định, an toàn khi đưa con người lên cao làm việc

- Có kết cấu bảo đảm dễ dàng nâng hạ củng như di chuyển trong quá trình làm việc Phải

có các cơ chân chống, đảm bào tính ổn định cho xe khi nâng

- Có hệ số sử dụng tải trọng lớn

- Có tính kinh tế (tận dụng tải trọng tối đa của xe, tránh lãng phí công suất gây tiêuhao nhiên liệu)

- Làm việc ổn định trong các điều kiệm khai thác khác nhau

- Có độ tin cậy cao trong quá trình làm việc

- Có tính tự động hóa cao, hạn chế sử dụng sức người

- Đảm bảo dễ sử dụng khi vận hành và bảo dưỡng

- Giá thành thấp hơn so với các loại xe nước ngoài và trong nước cùng loạị

-Hiện nay do nhu cầu làm việc trên cao ngày càng nhiều nên việc các loại xe nâng ngày càng ra đời một nhiều hơn Để đáp ứng như cầu việc sử dụng của con người, xe nâng phải đáp ứng đầy đủ các điều kiện để phục vụ công việc một cách an toàn, tiện lợi

và dễ sử dụng Trên thị trường Việt Nam củng như trên thế giới, có rất nhiều loại xe nâng thuộc các hãng khác nhau Các loai xe nâng đa phần hoạt động dựa vào hệ thống nâng hạ nhờ xylanh thủy lực

- Xe ô tô có thang nâng người làm việc trên độ cao 10m mục đích phục vụ cho việc sửa điện, cắt tỉa cây cối, treo cờ, biểu ngữ, trang trí đường phố…Trong các trường hợp khẩn cấp ôtô với thiết bị làm việc trên cao có thể dùng cứu hộ trong các tòa nhà cao tầng khi xảy ra sự cố hỏa hoạn, cứu nạn …

- Mục đích thiết kế: xe thang nâng người làm việc trên cao phục vụ cho công việc cắt tỉa cây xanh

- Phương án thiết kế:

 Phương án thay đổi cần trượt kiểu cơ khí

Hình 2.1 Hình minh họa xe có cần trượt kiểu cơ khí

 Ưu điểm: Đơn giản về nguyên lí kết cấu, dễ chế tạo, bảo dưỡng bảo trì và giá thành chế tạo thấp

 Nhược điểm: Kết cấu cồng kềnh, phức tạp, lực nâng nhỏ, độ chính xác thấp, truyền động không êm …

 Phương án dẫn động thay đổi chiều dài cần kiểu trượt thủy lực

Hình 2.2 Hình minh họa xe có cần cẩu kiểu trượt thủy lực

 Ưu điểm: Có thể đảo chiều chuyển động cụm chi tiết dễ dàng, làm việc không phụ thuộc tải trọng bên ngoài, không gian bố trí nhỏ gọn, làm việc an toàn …

 Nhược điểm: Kết cấu xylanh phức tạp, giá thành chế tạo cao, khó kín khít các bộ phận thủy lực

 Ta chọn phương án cần cẩu có cần kiểu trượt thủy lực

• Ta chọn cần nâng dạng thang trượt dùng để nâng giỏ và cần nâng được điều khiển bằng thủy lực và có tải 3030 kg tại 2.5m và trọng lượng bản thân 1145kg

• Ta chọn ôtô satxi có trọng lượng bản thân là 2500 kg

Chương 2 MÔ TẢ Ô TÔ THIẾT KẾ.

- Ô tô thiết kế là loại ô tô tải có cần cẩu mang nhãn hiệu HINO XZU720L model HKFRL3

- Kích thước tổng thể (dài x rộng x cao): 6870 x 2180 x 2930 [mm]

- Kích thước thùng xe (dài x rộng x cao): 4400 x 2000 x 530 [mm]

- Cần cẩu là loại UNIC V344K có 04 cần, tải trọng 3030 kG

- Giỏ nâng người có trọng tải tối thiểu 300 [KG]

Hình 3 Hình tổng thể xe tải cẩu có giỏ nâng người làm việc trên cao

2.1. Ô tô cơ sở.

Hình 3.2 Các hình chiếu của ô tô cơ sở xatxi.

Loại động cơ: N04C-VB : diesel 4 kỳ, phun nhiên liệu trực tiếp, 4 xilanh

thẳng hàng, làm mát bằng nước, tăng áp

Dung tích pittông (cc) 4009

Tỉ số nén 18:1 (Euro3)Chiều dài bánh xe cơ sở 3870[mm]

Chiều dài toàn bộ xe (Dài x rộng x cao) 6870 x 2180 x 2930 [mm]

Khoảng cách từ sau cabin đến cuối chassis 5070[mm]

Khối lượng cabin sát-xi 2500 [kG]

-Cẩu UNIC có nhiều loại khác nhau như URV230, URV260, UR290, URV300, URV344, URV370, URV500…Mổi loại phù hợp với các loại xe khác nhau Với các thông số của xe tải HINO XZU720L model HKFRL3 ta thấy đây là loại xe tải cở trung bình nên ta chọn loại cẩu sử dụng cho loại xe này là cẩu URV344K.

-Cẩu URV344K do hảng UNIC của Nhật Bản sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu nâng cẩu hàng hóa đặc biệt là nhửng loại hàng hóa có khối lượng lớn đòi hỏi cần có sức lao động lớn Cẩu URV344 được dẫn động bởi hệ thống thủy lực và điều khiển bằng các tay cần điều khiển đặt trên cẩu

Hình 3.3 Kết cấu cẩu URV344KBảng 1-1 Các thông số kĩ thuật của cẩu URV344K

TT Thông số kỹ thuật Kí hiệu Giá trị Đơn vị

1 Chiều dài bao Lcc 3594 mm

2 Chiều rộng bao Bcc 2370 mm

3 Chiều cao bao Hcc 2095 mm

5 Chiều rộng khi thu chân chống A*c 2370 mm

6 Chiều cao, tính từ mặt tựa bệchân Htc 2592.5 mm

7 Khoảng cách tâm chân chống:

+ Khi thu hẹp+ Khi duổi tối đa

Ac(min)Ac(max)

23703500

mmmm

8 Chiều cao chân khi thu, tính từmặt bệ chân Hbc 497.5 mm

9 Chiều dài tựa của bệ chân Lbc 475 mm

- Giá trị áp suất dầu

- Lưu lượng dầu cung cấp

Py

Qy

Trích lực, trích công suất

12042

KiểuKG/cm2

Lít/ph

16 Tải trọng nâng tối đa 3030 kg

17 Chiều cao nâng tối đa 11,4 M

18 Bán kính làm việc tối đa 0,69-9,81 M

Hình 3.4 Biểu đồ tải trọng và khẩu đồ cẩu URV344

+ Chiều rộng của thùng không lớn hơn 2.5 [m]

-Sử dụng đà dọc sắt đúc U120; đà ngang sắt đúc U100 13 cây đơn, sàn sắt gân chống trượt dày 3mm, Khung xương dùng sắt hộp 80x40x1,5mm và hộp 60x30x1,5 mm, 4 bát chống xô bằng sắt U100, 8bulong quang M16 và Lót đà dọc sát xi bằng gỗ dày 30 mm

-Với L= 3870 [mm] thì chiều dài đuôi thùng tối đa theo tiêu chuẩncủa Bộ giao

=> Các kích thước của thùng hàng Dài x Rộng x Cao: 4400 x 2000 x

530 [mm]

Hình 3.5 Kết cấu thùng hàng

1–Sàn thùng; 2 –Thành thùng sau; 3 –Thành dọc của thùng xe; 4 –Thành bên thùng xe; 5– Cột đỡ; 6 –Móc khóa thành thùng; 7 – Thanh be dọc của thùng; 8– Bản lề;

9 – Thành trước của thùng; 10 – Thanh be ngang thành trước.

-Giỏ nâng người được đúc từ Composite với khả năng cách điện, cùng hệ thống xi lanh cân bằng giữ rổ chống rung lắc đảm bảo an toàn trong khi sử dụng

-Giỏ nâng người Composite với khả năng cách điện phù hợp sử dụng lắp trên xe cẩu phục vụ nâng người sửa chữa điện trên cao, bảo dưỡng hệ thống điện chiếu sáng,…

-Trước tiên ta cố định 1 pát lên cẩu bằng mối lắp ghép hàn Trên pát có khoan các

lỗ để có thể bắt Bulong (M12) cố định giỏ nâng vào cẩu Trong một số trường hợp khi chỉcần công việc cẩu hàng, có thể tháo rời giỏ nâng ra để cho thuận tiện việc cẩu hàng

Hình 2.4.1 Kết cấu rổ nâng

1- Cần cẩu; 2- Đầu cần cẩu; 3- Khung rổ nâng người;

4- Xylanh cân bằng; 5- Rổ nâng người

-Giỏ nâng được chế tạo bằng nhựa, có tính bền có có thể chìu được trọng lượng của con người và 1 số vật dung (< 150KG) Trên giỏ có 1 xylanh cân bằng để có thể điều chỉnh cố định giỏ cân bằng trên thay đổi góc độ nâng

Hình 2.4.2 Giỏ nâng người Bảng thông số kĩ thuật của giỏ nâng

Tải trọng lớn nhất cho phép 200Kg

Khối lượng giỏ nâng 105 Kg

Số lượng người trên giỏ 2 người và dụng cụKích thước giỏ ( DxRxC ) 1080x630x1050 mmKích thước lọt lòng miệng giỏ 1030x580 mmKích thước lọt long đáy giỏ 990x530 mm

Hình 2.4.3 Kích thước giỏ nâng.

-Sau khi lắp đặt xong ta được cẩu như sau:

Hình 2.4.4 Cẩu UNIC V344K sau khi lắp giỏ nâng

CÁC BƯỚC CÔNG NGHỆ THỰC HIỆN:

- Lắp đặt cần nâng với giỏ nâng

- Lắp cần nâng và hệ thống thủy lực lên xe satxi

- Chế tạo và lắp đặt thùng hàng lên xe.

2.5. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ XE SAU KHI CẢI TẠO.

2.5.1. Kích thước bao của xe.

-Khi cải tạo, thùng hàng có chiều dài là 4400 [mm], ta dịch thùng

về sau Chassi một khoảng 400 [mm] để không gian phía trước lắp đặt cẩu, như vậy:

- Kích thước sàn thùng: Lt x Bt = 4400 x 2000 [mm]

- Kích thước toàn bộ xe:

- Chiều dài toàn bộ:

• H0 = Hch + Hdd + Hc + Hl [mm]

 H0 = 815 + 120 + 2095 + 30 = 3060 [mm]

• Trong đó:

-Hch = 815 [mm] là chiều cao của satxi

-Hdd = 120 [mm] là chiều cao của dầm dọc thùng;

-Hc = 2095[mm] là chiều cao của cẩu;

-Hl = 30 [mm] là chiều cao của tấm lót bằng cao su giữa dầm dọc thùng và chassis

- Khối lượng cụm cẩu tự nâng hàng: Gc = 1250 [KG]

- Khối lượng ô tô sau cải tạo:

+ Khối lượng thùng cải tạo Gt = 450 [KG]

+ Khối lượng bản thân sau cải tạo:

G0 = Gcs + Gc + Gth + Gst

G0= 2500 + 1250 + 450 + 250= 4450[KG]

- Trong đó:

- Gcs là khối lượng cabin và chassis của xe cơ sở

- Gc là khối lượng của cẩu

- Gt là khối lượng của thùng

- Gst là khối lượng của các chi tiết lắp thêm

-Tải trọng người vận chuyển:

1 Xác định tọa độ trọng tâm của xe sau khi lắp đặt cẩu.

- Việc xác định tọa độ trọng tâm của ô tô giúp ta xác định mức độ ổn định của ô tô, khả năng giới hạn bị lật khi chở hàng hoặc khi xe chạy trên đường dốc, trên đường

nghiêng Ngoài ra việc xác định tọa độ trọng tâm liên quan đến tính toán các yêu cầu sau, như sự phân bố tải trọng lên cầu trước, cầu sau Các điều kiện an toàn

- Ta có sơ đồ phân bố trọng lượng của ô tô tải HINO FG model FG8JPSL như hình vẽsau:

Hình 4.1 Phân bố trọng lượng trên xe tải cẩuTrong đó:

Z1 – Phản lực bánh xe phía trước

Z2 – Phản lực bánh xe sau

G1– Tải trọng toàn bộ xe ở chế độ toàn tải

G2 – Tải trọng phần khung nối đuôi

G3 – Tải trọng phần khung ngang và gia cường

G4 – Tải trọng xe cơ sở

G5 – Tải trọng phần thân cẩu

G6 – Tải trọng phần cần cẩu+ rổ nâng

Q – Tải trọng phần thùng + hàng khi đầy tải

Q’– Tải trọng của người điều khiển, tối đa là 3 người

- Theo [1] ta có công thức xác định tọa độ trọng tâm x của hệ n vật như sau:

Trong đó:

– Là tọa độ trọng tâm của vật thứ ni

– Là khối lượng của vật thứ ni

G – Là tổng khối lượng của hệ vật

- Để giải hệ phương trình, do khối lượng tác dụng lên cầu trước cầu sau gần như không đổi nên ta có thể chọn lại:

Z1 = 2435 [KG]

Z2 = 2125 [KG]

Ta có kết quả đã tính ở các phần trên như sau:

- Chiều dài cơ sở của xe thiết kế: L* = 3780 [mm]

Vị trí trọng tâm của ô tô khi mang tải trọng định mức Q = 2855 [KG] là:

Khoảng cách đến đường tâm trục bánh trước:

h1 – Chiều cao trọng tâm của xe – sat xi ô tô cơ sở

h2 – Chiều cao tọa độ trọng tâm theo chiều cao của phần khung thêm +

thanh ngang h2= 745 [mm];

h4 = 745 [mm] – Tọa độ trọng tâm theo của ô tô cơ cở;

h5 là chiều cao trọng tâm bệ cẩu, bệ cẩu được lắp trên khung xe qua hai thanhdọc, có chiều cao 120 [mm] Mà chiều cao của sat xi ô tô nguyên bản là h=815

[mm]

Vậy: h5 =815+120+2095/2 = 2232.5 [mm]

Htc – Chiều cao của cần cẩu, tính từ mặt tựa bệ chân Htc =1982,5[mm]

h6 – Tọa độ trọng tâm theo chiều cao của cần cẩu

h6 = 815+120+1760+191 = 2886 [mm]

hQ – Chiều cao trọng tâm của thùng + hàng

hQ = 815+120+530/2 = 1200 [mm]

hQ’= – Tọa độ trọng tâm theo chiều cao của kíp lái

1 Đơn vị Giá trị Chiều cao Đơn vị Giá trị

-Ta sẽ sử dụng sơ đồ tương đương trong để thiết lập các tính toán ổn đinh của xe.-Trường hợp khi xe lên dốc với tốc độ nhỏ thì ta xem như lực quán tính Pj, lực cản gió Pf, lực cản ma sát Pf rất nhỏ

Pj = 0, Pω = 0, Pf = 0

Hình 3.1.1 Xe đang quay đầu lên dốc.

-Ở đây ta xét luôn trường hợp không có kéo móc, Pm = 0

-Ta xác định được góc dốc giới hạn khi xe quay đầu lên dốc bị lật ởchế độ

Hình 3.1.2 Sơ đồ tương đương tính toán ổn định dọc khi xe lên dốc

Do đó

Hình 3.1.3 Sơ đồ tương đương tính toán ổn định dọc khi xe xuống dốcTrường hợp khi xe quay đầu xuống dốc ta cũng xác định được góc dốc giới hạn

để xe không bị lật là:

•Góc dốc giới hạn để xe không bị trượt khi quay đầu lên dốc

Theo [1] Ta xác định được góc dốc giới hạn khi xe quay đầu lên dốc không bị trượt ở chế

độ toàn tải là:

Với ϕ là hệ số bám dọc của xe với đường, ta tính toán trong điều kiện đường bêtông nhựa và bê tông xi măng mòn sạch: ϕ = (0.7 : 0.8), chọn ϕ = 0.7 khi mặt đường ởtrạng thái khô và ϕ = (0.35 : 0.45), chọn ϕ = 0.45 khi mặt đường ở trạng thái ướt, vậykhi:

+ Mặt đường ở trạng thái khô:

+ Mặt đường ở trạng thái ướt:

• Góc dốc giới hạn để xe không bị trượt khi quay đầu xuống dốc:

Theo [1] ta có

+ Mặt đường ở trạng thái khô:

+ Mặt đường ở trạng thái ướt:

Hình 3.1.4 Sơ đồ tương đương tính toán tính ổn định ngang của ô tô

Theo điều kiện ổn định về lật ngang thì góc dốc giới hạn của mặt đường được xácđịnh theo công thức:

Trong đó:

β – Góc dốc giới hạn lật ngang, góc giữa của ô tô và mặt đường;

B – Khoảng cách giữa 2 bánh sau (tính theo bánh bên ngoài);

hg – Chiều cao trọng tâm của xe

vn – Vận tốc giới hạn khi xe chuyển động trên đường dốc ngang;

R – Bán kính quay vòng tối thiểu của xe R = 9,362 [m]

Mặt khác:

– Theo [1] khi hướng nghiêng của đường ngược phía với trục quay vòng thì vận tốcnguy hiểm khi xe bị lật đổ là:

Trong đó:

- C – Khoảng cách giữa 2 bánh sau;

- Β – Góc nghiêng của mặt đường

Như vậy tương ứng với từng góc nghiêng của mặt đường sẽ có một vận tốc giới hạn

Khi quay xe khi người lái đánh tay lái, tại một thời điểm nhất định bất kỳ, ta cóthể

các định được bán kính quay vòng cụ thể của xe Theo giả thiết như trên hình sơ

đồ,tacó: P là tâm quay vòng của ô tô Từ đó ta có các ký hiệu các kích thước (bánkính) quay vòng của ô tô như sau:

Kí hiệu:

M – Tâm trục quay đứng của bánh xe dẫn hướng phía ngoài;

N – Tâm trục quay đứng của bánh xe dẫn hướng phía trong;

M’, N’ – Tâm vết bánh xe dẫn hướng phía ngoài và phía trong;

A – Điểm biên ngoài đầu bên phụ ô tô (Bán kính quét lơn nhất) = RA;

B – Điểm biên trong tại tâm của cụm trục sau (Bán kính quét nhỏ nhất) = RB;

C – Điểm biên ngoài tại tâm cụm trục sau;

Rmin = PM’ – Bán kính quay vòng tính theo tâm bánh xe dẫn hướng ngoài;

Hq = RA – RB – Hành lang quay vòng của ô tô

Theo [1] Khoảng cách giữa hai trụ quay đứng được tính toán theo công thức sau:cotgαn – cotgαt = MN/L

với :

MN: Khoảng cách hai tâm trụ quay đứng;

αn = 390 : Là góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng phía ngoài (giá trị

này được lấy từ trong bảng thông số kỹ thuật của xe);

αt = 490 : Là góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng phía trong (giá trị

được cho trong bảng thông số kỹ thuật của xe);

- Khoảng cách tâm 2 trụ quay đứng: MN = 1520 [mm]

- Góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng ngoài (ô tô chưa cải tạo):

- Bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô sau cải tạo, tính theo bánhtrước phía

ngoài:

Với L* = 3870 [m] – Chiều dài cơ sở của xe thiết kế mới

Kí hiệu MH là hình chiếu của M lên đường tâm trục sau BC