(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải

(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải(Đồ án tốt nghiệp) Tính toán kiểm tra khung xe, cầu xe, cầu sau khi xe chở quá tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

Trong lần thực hiện đồ án tốt nghiệp lần này, với khoảng thời gian ba tháng không quá ngắn cũng không quá dài để chúng em có thể hoàn thành hết nhiệm vụ lần này Hơn hết chúng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Th.S Msc Đặng Quý đã tư vấn, cung cấp tài liệu chọn đề tài, đã tận tình giảng dạy, theo dõi và kiểm tra từng bước một trong quá trình làm Lần đầu tiên thực hiện một đề tài lớn như vậy thì chúng em gặp không ít những vấn đề khó khăn vướng mắc những cũng đã vượt qua nhờ sự hướng dẫn của thầy Đồng thời, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới anh Giang giám đốc phòng hậu mãi ISUZU Green Ka đã tạo điều kiện cho em trong suốt quá làm đồ án và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp lần này

Cuối cùng, chúng em xin gửi lời biết ơn trân trọng tới gia đình, cha mẹ đã sinh ra nuôi dạy và tạo tất cả điều kiện cho chúng em được học tập, hoàn thành chương trình đại học và khoá luận tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn

NHÓM THỰC HIỆN ĐÊ TÀI

TÓM TẮT

 Trong bài báo cáo lần này, chúng em tập trung vào các vấn đề sau:

 Tình trạng các xe chở quá tải hiện nay ở Việt Nam

 Tập trung vào nghiên cứu trên dòng xe tải hiện là phương tiện vận tải chính của ngành vận chuyển

 Đưa ra các tổng quan sơ bộ của các bộ phận chịu tải, bị uốn, nén, xoắn khi làm việc quá tải

 Tính toán kiểm tra độ bền của các bộ phận chịu tải quan trọng trên xe

 Phân tích, đưa ra các nhận xét sau khi tính toán để đảm bảo tính an toàn vận hành

 Đưa ra các đề nghị về thay thế hay cải tiến các chi tiết đã tính toán

Để giải quyết đồ án lần này chúng em cần phải tập trung học tập, ôn lại các kiến thức tính toán về sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, các bài học về thiết kế ô tô, tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu phụ trợ cho tính toán, những vấn đề khó hơn nữa thì nhờ thầy Đặng Quý hỗ trợ hướng dẫn thêm

Quá trình nghiên cứu lần này sẽ giúp chúng em cũng cố kiến thức cũ, học hỏi được thêm nhiều kiến thức mới từ thực tế, có thể bước đầu xác định được mức tải trọng tối đa cho xe tải bất kì Các kĩ năng mềm như làm việc nhóm, thuyết trình bảo vệ đồ án cũng sẽ được trau dồi,

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT VÀ KÍ HIỆU 3

DANH MỤC CÁC HÌNH 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 8

1.1 Lý do chọn đề tài 8

1.2 Giới hạn vấn đề 9

1.2.1 Mục đích nghiên cứu 9

1.2.2 Đối tượng nghiên cứu 9

1.2.3 Nội dung nghiên cứu 9

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CẦU XE KHI CHỞ QUÁ TẢI 15

2.1 Giới thiệu chung 15

2.2 Xác định toạ độ các thành phần trọng lượng 17

2.2.1 Các thành phần trọng lượng 17

2.2.2 Xác định toạ độ trọng tâm khi xe không tải 17

2.2.3 Xác định sự phân bố tải trọng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80% 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHUNG XE KHI CHỞ QUÁ TẢI 24

3.1 Giới thiệu về khung, dầm trên xe 24

3.2 Các giả thiết ban đầu 25

3.3 Tính toán nội lực trong dầm dọc 25

3.3.1 Tính phần lực của các điểm đặt nhíp lên dầm dọc 25

3.3.2 Xác định nội lực trong dầm dọc : 29

3.4 Kiểm tra dầm 34

3.4.1 Modun chống uốn của dầm 34

3.4.2 Ứng suất uốn của dầm dọc 37

3.4.3 Biểu đồ nội lực 40

3.4.4 Điều kiện bền 41

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN KIỂM TRA THEO BỀN Ở CẦU TRƯỚC

KHI CHỞ QUÁ TẢI 42

4.1 Khái quát chung 42

4.2 Phân tích và tính toán các lực và mômen tác dụng lên cầu trước 43

4.2.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu trước 43

4.2.2 Tính toán mômen uốn 45

4.2.3 Tính toán ứng suất uốn - kiểm tra bền cầu trước 53

4.3 Hệ số an toàn trong các trường hợp đã tính 60

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN KIỂM TRA CẦU SAU KHI XE CHỞ QUÁ TẢI 61

5.1 Khái quát chung 61

5.2 Phân tích và tính toán các lực, momen tác động lên cầu sau 63

5.2.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu sau 63

5.2.2 Tính momen uốn 64

5.3 Tính toán ứng suất uốn và kiểm tra bền 71

5.3.1 Tính toán mô men chống uốn: 71

5.3.2 Tính toán ứng suất và so sánh 72

5.4 Tính toán kiểm tra momen xoắn 74

5.5 Hệ số an toàn trong các trường hợp đã tính toán 77

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 78

6.1 Kết luận 78

6.2 Đề nghị 79

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

PHỤ LỤC 81

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT VÀ KÍ HIỆU

a,b khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu trước và cầu sau khi xe không tải (m)

T trọng tâm xe khi xe không tải

d chiều cao của dầm doc (m)

Gn là trọng lượng tối đa của người trên xe (N)

Ghh trọng lượng hàng hóa khi xe chở quá tải 80% (N)

Gcb trọng lượng cabin (N)

Gđc trọng lượng của động cơ (N)

Ghs trọng lượng của hộp số (N)

Gkt trọng lượng khi xe không tải (N),

Gxe tải trọng xe khi xe không tải (N)

GTk, GSk tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi truyền lực kéo cực đại (N)

GT, GS tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi đang trong trạng thái tĩnh (N)

GTp, GSp tải trọng phân bố lến cầu trước, cầu sau khi phanh cực đại (N)

hg tọa độ trọng tâm xe theo chiều cao (m)

kđ hệ số thay đổi tải trọng

l, lcs khoảng cách từ điểm đặt nhíp đến giữa bánh trước và bánh sau (m)

lt, ls chiều dài phần đầu và phần sau của dầm dọc (m)

L chiều dài cơ sở của xe (m)

Me momen xoắn từ động cơ (Nm)

M momen uốn (Nm)

n hệ số an toàn (hệ số dự trữ bền )

m2p, m2k hệ số thay đổi trải trọng tác dụng lên cầu sau khi xe đang phanh, truyền lực kéo

Qy lực cắt (N)

qt lực phân bố đều lên dầm dọc phần đầu xe khi xe chở quá tải 80% (N/m)

qs lực phân bố đều lên dầm dọc phần thùng xe khi xe chở quá tải 80% (N/m)

S1, S2 các lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu (N)

Y1, Y2 Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái và phải (N)

Y1’, Y2’ Phản lực ngang tác dụng lên giữa nhíp và cầu (N)

Z1, Z2 Phản lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau (N)

Znt : Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu trước phía trước bánh xe (N)

Z’nt: Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu trước phía sau bánh xe (N)

Zns : Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu sau phía trước bánh xe (N)

Z’ns: Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu sau phía sau bánh xe N)

  : Ứng suất uốn cho phép (N/m2)

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Hình ảnh thực tế của xe 13

Hình 1.2: Phần khung xe khi chưa lắp thùng 14

Hình 2.1: Bản vẽ các kích thước cơ bản của xe ISUZU QKR77HE4 16

Hình 2.2: Phản lực mặt đường và toạ độ trọng tâm xe 18

Hình 2.3: Sơ đồ phân bố tải trọng trên xe khi xe chở quá tải 80% 19

Hình 2.4: Các kích thước cơ bản và thùng xe chở hàng 20

Hình 3.1: Khung, dầm xe 24

Hình 3.2: Các lực từ nhíp tác dụng lên dầm xe ở những điểm treo nhíp vào dầm 26

Hình 3.3: Sơ đồ các lực tác dụng lên dầm dọc 28

Hình 3.4: Nội lực trong đoạn AB 30

Hình 3.5: Nội lực trong đoạn BC 31

Hình 3.6: Nội lực trong đoạn CD 32

Hình 3.7: Nội lực trong đoạn DE 33

Hình 3.8: Nội lực trong đoạn EF 34

Hình 3.9: Nội lực trong đoạn FG 35

Hình 3.10: Mặt cắt ngang của dầm 36

Hình 3.11: Độ biến thiên chiều cao của dầm dọc 37

Hình 3.12: Ứng suất tác dụng lên dầm dọc 39

Hình 3.13: Tác dụng của mômen uốn lên dầm dọc 39

Hình 3.14: Nội lực tác dụng trên toàn dầm dọc 41

Hình 4.1: Cầu trước trên xe ISUZU QKR77HE4 44

Hình 4.2: Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu trước dẫn hướng 44

Hình 4.3: Biểu đồ mômen uốn do Z1, Z2 gây ra trong mặt phẳng thẳng đứng 47

Hình 4.4: Biểu đồ mômen uốn do X1p, X2p gây ra trong mặt phẳng nằm ngang 47

Hình 4.5: Biểu đồ mômen khi xe bị trượt ngang 51

Hình 4.6: Biểu đồ mômen MuZ khi cầu trước chịu tải trọng động 52

Hình 4.7: một số tiết diện nguy hiểm của cầu xe QKR77HE4 54

Hình 4.8: Sơ đồ tiết diện dầm cầu chữ I của QKR77HE4 55

Hình 4.9: Tiết diện tại vị trí số (2) (hình 4.7) 58

Hình 4.10: Tiết diện tại vị trí mặt (3) 60

Hình 5.1: Cầu sau 63

Hình 5.2: Cầu sau xe isuzu QKR77HE4 63

Hình 5.3:Sơ đồ lực tác dụng lên cầu sau 64

Hình 5.4: Biểu đồ mômen lực Z của xe khi truyền lực kéo 65

Hình 5.5: Biểu đồ mômen lực X của xe khi truyền lực kéo 66

Hình 5.6: Biểu đồ mômen của lực Z khi xe đang phanh 67

Hình 5.7: Biểu đồ mômen của lực X khi xe đang phanh 68

Hình 5.8: Biểu đồ mômen khi xe bị trượt ngang 70

Hình 5.9: Biểu đồ mômen khi tải trọng động 71

Hình 5.10: Mặt cắt tại A và C (hình 5.3) 72

Hình 5.11: Hình vẽ cầu sau và mặt cắt cần chú ý 75

Hình 5.12: Mặt cắt cụm moayơ cầu sau 77

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 : Bảng thông số kỹ thuật xe ISUZU QKR270 11

Bảng 2.1: Giá trị tải trọng (GT, GS) tác dụng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80% trong các trường hợp 23 Bảng 3.1: Bảng thông số xác định trọng lượng các bộ phận chính của xe khi chở quá tải 26 Bảng 3.2 : Giá trị lực cắt Qy, momen uốn Mx và ứng suất uốn tại các điểm đặc ubiệt 40 Bảng 4.1: Bảng giá trị mômen gây ra trong các trường hợp 53 Bảng 5.1: Bảng giá trị mômen gây ra trong các trường hợp 71

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Nói đến kinh tế thì không thể không nhắc đến nền kinh tế hàng hoá thị trường, với sự đảm nhiệm mắt xích trọng yếu trong quá trình sản xuất, phân phối và lưu thông hàng hoá của các loại hình vận chuyển Theo đề án cơ cấu lĩnh vực vận tải giai đoạn 2016-2020

và định hướng đến năm 2025: cho đến năm 2020 hình thức vận chuyển hàng hoá có sự thay đổi cơ cấu như đường thuỷ và đường hàng không có số thị phần gia tăng với 32,4%, đường sắt 4,3%, đường bộ là phương thức phổ biến nhất với 54,4% thị phần Tuy nhiên ở Việt Nam do địa hình phức tạp, chi phí đầu tư cho vận tải không nhiều trong khi đó các tác động trực tiếp từ bên ngoài như lượng phương tiện vận chuyển, các chính sách quản lý của nhà nước, đánh thuế, giá xăng dầu ngày càng tăng, mà lượng hàng hoá cần lưu thông rất lớn cho nên để đáp ứng tối đa cho việc cung-cầu đồng thời cũng nhằm đạt được lợi nhuận tốt nhất thì việc xe vận chuyển quá tải là với khối lượng lớn đang là vấn đề hàng đầu trong ngành vận chuyển

Khi một xe vận chuyển trên đường dài, chở quá tải 60%-100% tải trọng cho phép của xe do nhà sản xuất đưa ra thì các bộ phận như khung xe, cầu xe, giảm chấn, phanh, sẽ làm việc với một cường độ quá mức và có thể một số chi tiết hay bộ phận sẽ bị phá vỡ khi di chuyển trong trạng thái đó Các tính năng động học, công suất động cơ cũng sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều do thiết kế cho xe chỉ giớn hạn ở một mức độ tải trọng phù hợp

Chính vì vấn đề trên nhóm chúng em đã chọn thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp về tính toán kiểm tra khi xe chở quá tải 80% Từ đó có cơ sở để quyết định cho việc tải trọng tối đa có thể thực hiện trên xe là bao nhiêu để đảm bảo an toàn cho phương tiện vận tải cũng như người vận hành, giúp tiết kiệm thời gian cũng như công sức trong công việc hoặc cũng có thể cho sự cải tiến, nâng cấp các chi tiết cho xe

1.2 Giới hạn vấn đề

1.2.1 Mục đích nghiên cứu

Để dự tính trước và kiểm soát khả năng chịu tải của các chi tiết trên xe khi bị quá tải phải làm việc trong nhiều điều kiện phức tạp Từ đó đưa gia giải pháp tối ưu nhất cho đơn vị vận tải hoặc những thay thế, cải tiến các chi tiết,

1.2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu đề tài này là xe tải ISUZU QKR77HE4 được tính toán ở chế độ quá tải 80%

1.2.3 Nội dung nghiên cứu

Trong bài báo cáo này, các thông số của xe được lấy từ số liệu của nhà sản xuất đưa ra kết hợp với các thông số đo đạc trực tiếp thực tế trên xe để đáp ứng đủ nhu cầu tính toán, cụ thể là đo đạc chiều dài của dầm dọc, cầu trước, cầu sau Từ các thông số trên chúng em sẽ tính toán kiểm tra để xác định độ bền của đối tượng, nhằm đánh giá khả năng chịu tải của các chi tiết khi vận hành, hoạt động trong các điều kiện khác nhau khi xe chở quá tải

Áp dụng các kiến thức đã học, tài liệu tham khảo từ các môn như cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, thiết kế ô tô, mà chúng em đã học tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM cùng với phần mềm MDsolid để kiểm tra các phép tính toán các lực, các mômen

và các biểu đồ để xác định các tiết diện hay phần tử nguy hiểm do tải trọng lớn gây ra

Do thời gian là có hạn cũng như quy mô của đề tài nên trong đồ án này chúng em xin được giới hạn phạm vi đề tài nghiên cứu của xe ISUZU QKR77HE4 khi chở quá tải 80% trong các nội dung sau:

 Xác định tải trọng lên các cầu xe:

 Tính toán kiểm tra khung xe khi chở quá tải

 Tính toán kiểm tra cầu trước khi chở quá tải

 Tính toán kiểm tra cầu sau khi chở quá tải

 Đưa ra kết luận và đề nghị

Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, chúng em nhận thấy trình độ kiến thức của bản thân còn có phần hạn hẹp, cơ sỡ dữ liệu vẫn còn rất hạn chế Cách tính toán vẫn còn sơ khai nên kết quả thu về sẽ không đạt được độ chính xác tuyệt đối Vì là lần đầu thực hiện đồ án lớn như vậy thì khó tránh khỏi những sai sót cho nên chúng em mong các thầy cô hay đọc giả góp ý để sữa chữa cho bài báo cáo hoàn chỉnh hơn Chúng em sẽ cố gắng hoành thành tốt nhất có thể các nhiệm vụ tính toán của đề tài được giao theo các nội dung nêu trên trong thời gian cho phép, phù hợp với chuyên môn và chương trình đào đạo Còn những vấn đề có chuyên môn cao và đòi hỏi sự nghiên cứu thực tế sâu hơn chúng em xin được giới hạn lại, dành thời gian để tập trung hoàn thiện những nội dung đã

chọn một cách tốt nhất

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE ISUZU QKR270

Khối lượng

Kích thước

Kích thước tổng thể khi lắp thùng

Kích thước lọt lòng thùng (thùng

kín/thùng mui bạt) DxRxC

4330 x 1760 x 1860

Động cơ và truyền động

Loại động cơ 4 xi lanh thẳng hàng, tăng áp

Mô-men xoắn cực đại 230 (23) / 2000 ~ 3200 N.m(kgf.m)/rpm

Vận hành

Khung gầm

Hệ thống lái Trục vít - ê cu bi trợ lực thủy lực

Hệ thống treo trước - sau Phụ thuộc, nhíp lá và giảm chấn

thủy lực

Hệ thống phanh trước - sau Tang trống, phanh dầu mạch kép

trợ lực chân không

Phanh tay Tác động lên hệ thống truyền lực

/cơ khí Kích thước lốp trước – sau 7.00 – 15 12PR

HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA XE ISUZU QKR270 EURO 4

Hình 1.1: Hình ảnh thực tế của xe

Hình 1.2: Phần khung xe khi chưa lắp thùng

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CẦU XE KHI

CHỞ QUÁ TẢI

2.1 Giới thiệu chung

Ô tô là một trong những phương tiện giao thông đường bộ chủ yếu, nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động lớn Nói theo phương diện khác thì ô tô là một hệ dao động phức tạp với nhiều các chi tiết liên kết chặt chẽ với nhau hoạt động nhờ người vận hành Khi di duyển trên đường hay cả khi xe đứng yên thì luôn tồn tại những thành phần lực tác động lên xe như tải trọng của chính bản thân, tải trọng của hàng hoá, con người và các thành phần phản lực từ mặt đường tác động vào bánh xe

Hiện nay ô tô chúng được thiết kế để phù hợp với dạng công việc chúng phải làm như chuyên chở hàng hoá, chở người nên vì thế chúng được phân loại theo công dụng như sau:

 Ô tô vận chuyển là những ô tô chuyên chở khách hàng hoặc hàng hoá Đặc trưng là

ô tô du lịch (xe con) hay ô tô buýt (xe khách)

 Ô tô tải là các loại ô tô chuyên dùng để vận chuyển hàng hoá

 Ô tô chuyên dùng là các ô tô được trang bị các thiết bị đặc biệt để thực hiện các công việc riêng như ô tô chở bê tông, ô tô cần trục, ô tô cứu hoả,

Ở đây ta tập trung vào loại hình ô tô tải Với khả năng chuyên chở hàng hoá bậc nhất hiện nay thì khả năng hoạt động của các chi tiết có được trơn tru, ổn định hay không đều phụ thuộc vào tải trọng của xe Vì thế ta cần phải xác định tải trọng của xe, hàng hoá phân

bố lên các cầu, dầm dọc của xe trong các chế độ như chưa chất tải, tải trọng tĩnh khi có hàng hoá, tải trọng khi phanh, kéo Để phân tích, tính toán kiểm tra tính ổn định, độ bền của cầu, dầm xe

Dưới đây là một vài thông số cơ bản của xe ISUZU QKR77HE4

Hình 2.1: Bản vẽ các kích thước cơ bản của xe ISUZU QKR77HE4

Ý nghĩa các kí hiệu trên hình vẽ:

(Các độ dài được đo bằng mm)

CE (cab to end of frame) CE = 4080

FOH-ROH (Front-Rear overhang) F-ROH = 1010 / 1460

AW-CW (Front-Rear Tread) AW-CW = 1385 / 1425

2.2 Xác định toạ độ các thành phần trọng lượng

2.2.1 Các thành phần trọng lượng

Khi xe chở quá tải 80% trong đó có 3 đại lượng trọng tải chính:

 Trọng lượng thân xe (Gxe)

 Trọng lượng 3 người ngồi trên xe (Gn)

 Trọng lượng hàng hoá trên xe (Ghh)

Khi tính toán xác định phân bố trọng lượng ra các cầu xe ta phải xác định phân bố trọng lượng của 3 đại lượng trên, giả thiết các thành phần trọng lượng đặt tại trọng tâm của mỗi phần

2.2.2 Xác định toạ độ trọng tâm khi xe không tải

Giả thiết: khi xe chuyển động trên đường thẳng, bằng phẳng, không có gió tạt ngang

Hình 2.2: Phản lực mặt đường và toạ độ trọng tâm xe

Các kí hiệu trên hình:

 Gxe là trọng lượng khi xe không tải

 ZT, ZS là phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh trước và bánh sau ZT, ZS bằng với trọng lượng phân bố lên cầu trước GT và cầu sau GS của xe Khối lượng phân

bố cầu trước và sau lần lượt là 1235 (kg), 660 (kg)

2.2.3 Xác định sự phân bố tải trọng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80%

Hình 2.3: Sơ đồ phân bố tải trọng trên xe khi xe chở quá tải 80%

Ghh = tải trọng cho phép chở.1,8 = 34100.1,8 = 61380 (N)

ZT, ZS là phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh trước và bánh sau ZT, ZS bằng với trọng lượng phân bố lên cầu trước GT và cầu sau GS của xe

 a1 là khoảng cách từ A đến Th (trọng tâm hàng hóa)

Hình 2.4: Các kích thước cơ bản và thùng xe chở hàng

Giả thuyết hàng hoá chất bằng phẳng, tức là mặt trên của hàng hoá song song với đáy thùng xe và hàng hoá là đồng chất Lúc đó trọng tâm Th của hàng hoá sẽ nằm ở điểm giữa chiều dài thùng xe, tức là DTh = Lt/2

 Trường hợp 2: Xe phanh với lực phanh cực đại

Ta có m2 là hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu sau phụ thuộc vào điều kiện chuyển động Với trường hợp phanh thì m2=m2p

 Xét tải trọng phân bố lên cầu sau:

 Trường hợp 3: Xe đang truyền lực kéo cực đại

Trường hợp truyền lực kéo thì ta có m 2 k là hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu sau xe khi xe đang truyền lực kéo

 Xét tải trọng phân bố lên cầu sau:

BẢNG 2.1: GIÁ TRỊ TẢI TRỌNG (G T ,G S ) TÁC DỤNG LÊN CÁC CẦU XE KHI

XE CHỞ QUÁ TẢI 80% TRONG CÁC TRƯỜNG HỢP:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHUNG XE KHI CHỞ QUÁ TẢI

3.1 Giới thiệu về khung, dầm trên xe

Hình 3.1: Khung, dầm xe

Khung xe là bộ phận có kết cấu đa dạng nhằm để đỡ, gắn các chi tiết hay thành phần khác của xe lại với nhau nên chịu tải trọng rất phức tạp trong quá trình vận chuyển Một trong những điều quang trọng về độ bền của khung xe là độ cứng phải đồng đều với nhau trong suốt chiều dài của nó hay nói cách khác là không có chỗ quá cứng Do phù hợp với khả năng chịu lực nên khung dầm xe thường có hình dạng nhất định tiết diện thường là chữ U hoặc I (ở đây xe ISUZU QKR270 thì tiết diện là chữ U)

Nói về vấn đề thiết kế thì khung xe phải thoả mãn các yêu cầu:

 Tiết diện ngang của dầm dọc phải chọn theo các phép tính uốn và xoắn khung Mômen thay đổi theo suốt chiều dài của dầm từ giá trị không đến giá trị cực đại nên để tiết kiệm nguyên vật liệu và đảm bảo độ cứng của dầm đều nhau, dầm dọc được chế tạo với tiết diện thay đổi Để thoả mãn yêu cầu này thì dầm dọc được chế tạo theo phương pháp dập

 Khung phải đảm bảo đủ cứng dể các cụm gắn trên khung hoặc hoàn toàn cố định hoặc chỉ thay đổi vị trí rất ít Dầm ngang phải đảm bảo giữ không cho dầm dọc dịch chuyển dọc khi xe gặp chướng ngại vật va đập vào đầu trước của dầm dọc

3.2 Các giả thiết ban đầu

Tải trọng của đầu xe (ca-bin buồng lái, động cơ, con người), thùng xe, hàng hoá trong thùng xe có thể xem là phân bố đều trên suốt chiều dài của các dầm dọc

Vật liệu chế tạo dầm xe là như nhau trên suốt chiều dài Nghĩa là chúng có giá trị của ứng suất uốn và ứng suất xoắn là như nhau trên suốt chiều dài của xe

Khi xe chuyển động trên địa hình phức tạp thì các dầm dọc sẽ chịu cả ứng suất uốn

và xoắn nhưng thực tế ứng suất xoắn mang giá trị rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua

Trong các giá trị tải trọng GT,GS đã tính toán ở phần trước, ta cần chọn giá trị lớn nhất để tính sức bền cho dầm dọc vì tính an toàn

GT max = GTp =26789,889 (N), GSmax = GSk = 68616,804 (N)

Để đơn giản trong việc tính toán, ta giả sử phần tải trọng tác dụng lên cầu xe ở cầu trước và cầu sau phân bố đều trên phần đầu và phần sau xe cũng như phân bố đều cho 2 bên dầm dọc Như vậy, trong tính toán và kiểm tra dầm xe, ta chỉ tính toán và kiểm tra ở 1 bên dầm, phần còn lại kết quả như nhau Phần tính toán bên dưới ta chọn tính cho dầm dọc bên phải

3.3 Tính toán nội lực trong dầm dọc

3.3.1 Tính phần lực của các điểm đặt nhíp lên dầm dọc

Hình 3.2: Các lực từ nhíp tác dụng lên dầm xe ở những điểm treo nhíp vào dầm

Trong đó:

Znt : Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu trước phía trước bánh xe

Z’nt: Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu trước phía sau bánh xe

Zns : Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu sau phía trước bánh xe

Z’ns: Phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm cầu sau phía sau bánh xe

Bảng 3.1: Bảng thông số xác định trọng lượng các bộ phận chính của xe khi

Trọng lượng toàn bộ xe khi chở quá tải:

Hình 3.3: Sơ đồ các lực tác dụng lên dầm dọc

Trong đó :

 lt : chiều dài phần đầu của dầm

 ls: chiều dài phần sau dầm

 L: chiều dài của dầm xe

 q1 : tải trọng phân bố đều lên phần đầu xe

 q2 : tải trọng phân bố dều lên phần sau xe

Từ kết quả đo thực tế ta có:

3.3.2 Xác định nội lực trong dầm dọc :

- Để vẽ biểu đồ nội lực, ta dùng 2 mặt cắt và cho chúng biến thiên dọc theo chiều dài của dầm Mặt cắt thứ nhất toạ độ li biến thiên từ 0 đến lt (0≤ 𝑙𝑖 ≤ 𝑙𝑡) và mặt cắt thứ

2 có toạ độ li biến thiên từ 0 đến ls (0≤ 𝑙𝑖 ≤ 𝑙𝑠), viết được các biểu thức giải thích của các ứng lực, sau đó vẽ đồ thị của các hàm số này theo biến số li

- Do chỉ tồn tại tải trọng ngang (tải trọng xe tác dụng theo chiều vuông góc với dầm dọc), nên trong dầm chỉ có lực cắt Qy và momen uốn Mx, lực dọc Nz bằng không

- Chọn chiều dương của Qy và Mx như trên hình vẽ theo quy ước về dấu như sau :

 Qy dương khi có xu hướng đi quanh phần đang xét theo chiều kim đồng hồ

 Mx dương khi làm thanh cong them đối với thanh cong, hoặc làm giãn phía dưới của thanh, làm co phần trên của thanh nằm ngang

- Xét đoạn AB 0  l i l1

Hình 3.4: Nội lực trong đoạn AB

Trong đoạn AB có tải trọng qt phân bố đều (hằng số) và hướng xuống => lực cắt

Qy là đường bậc nhất => Mx là đường bậc 2

t t x

q l M

2

.2

t t x

q l M

- Xét đoạn BC : l 1≤ 𝒍𝒊 ≤ 𝒍𝟏+ 𝒍𝟐

Hình 3.5: Nội lực trong đoạn BC

Trong đoạn BC có tải trọng qt phân bố đều (hằng số) và hướng xuống => lực cắt

Hình 3.6: Nội lực trong đoạn CD

Trong đoạn CD có tải trọng qt phân bố đều (hằng số) và hướng xuống => lực cắt

Hình 3.7: Nội lực trong đoạn DE

Trong đoạn DE có tải trọng qs phân bố đều (hằng số) và hướng lên => lực cắt Qy là đường bậc nhất => Mx bậc 2

 Xét đoạn EF : : 𝒍𝟔 ≤ 𝒍𝒊 ≤ 𝒍𝟓+ 𝒍𝟔

Hình 3.8: Nội lực trong đoạn EF

Trong đoạn EF có tải trọng qs phân bố đều (hằng số) và hướng lên => lực cắt Qy là đường bậc nhất => Mx bậc hai

Hình 3.9: Nội lực trong đoạn FG

Trong đoạn FG có tải trọng qs phân bố đều (hằng số) và hướng lên => lực cắt Qy là đường bậc nhất => Mx bậc hai

s i x

q l M

2

.2

s i x

q l M

3.4 Kiểm tra dầm

3.4.1 Modun chống uốn của dầm

Hình 3.10: Mặt cắt ngang của dầm

Hình 3.11: Độ biến thiên chiều cao của dầm dọc

 y là khoảng cách từ trục trung hòa đến điểm ngoài cùng của mặt cắt ngang

 Wx : được gọi là momen chống uốn của dầm Do tiết diện đối xứng qua trục trung hòa x nên : Wx

/ 2

x

I d



Vậy

3 3 x

( ) W

3.4.2 Ứng suất uốn của dầm dọc

Momen Mx gây ra ứng suất x

M

  (N/cm2)