Đồ án tốt nghiệp thiết kế xe tải gắn cẩu dựa trên xe cơ sở hino1

Giới thiệu về xe tải gắn cẩu Xe tải gắn cẩu là loại xe chuyên dụng được thiết kế để phục vụ cho việc chuyên chở, bốc dỡ, di dời các loại hàng hoá có khối lượng nặng mà sức người không t

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ XE TẢI CẨU 2

1.1 Giới thiệu về xe tải cẩu 2

1.2 Phân loại xe tải gắn cẩu 3

CHƯƠNG 2 : BỐ TRÍ CHUNG CỦA XE TẢI GẮN CẨU HINO 5

2.1 Lựa chọn phương án thiết kế 5

2.2 Thiết kế thùng hàng 7

2.2.1 Phân tích các yêu cầu đặt ra đối với thùng hàng xe tải cẩu 7

2.2.2 Tính toán trọng lượng thùng hàng 10

2.3 Giới thiệu cẩu UNIC 13

2.3.1 Tính năng kỹ thuật của cẩu tự nâng hàng được sử dụng 13

2.3.2 Sơ đồ lắp đặt hệ thống thuỷ lực cẩu .15

2.4 Lựa chọn xe cơ sở 18

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ CỦA XE TẢI CẨU HINO 22

3.1 Tính toán trọng lượng và phân bố trọng lượng của xe 22

3.1.1 Tính toán trọng lượng 22

3.1.2 Xác định khối lượng phân bố lên các trục của ô tô 23

3.2 Tính toạ độ trọng tâm 25

3.2.1 Xác định toạ độ trọng tâm khi không tải 26

3.2.2 Xác định toạ độ trọng tâm khi đầy tải 27

3.2.3 Tính toán động học quay vòng 29

3.3 Tính toán ổn định của xe ô tô 31

3.3.1 Tính ổn định của ô tô khi không thao tác cẩu 31

3.3.2 Tính ổn định của ô tô khi đầy tải 34

3.3.3 Tính ổn định của ô tô khi cẩu hàng 34

3.4 Tính toán động lực học kéo 36

3.4.1 Đặc tính ngoài động cơ 37

3.4.2 Tính toán nhân tố động lực học 38

3.4.3 Đánh giá khả năng tăng tốc khi ô tô đầy tải 41

CHƯƠNG 4 : TÍNH BỀN CÁC CHI TIẾT LẮP GHÉP VÀ TỔNG THÀNH CỦA XE TẢI CẨU HINO BẰNG PHẦN MỀM 43

4.1 Giới thiệu về Solidworks Simulation 43

4.2 Quy trình tính toán bền thùng hàng bằng phần mềm Solidworks Simulation 43

4.2.1 Tính toán kiểm tra bền thùng hàng ở tải trọng tĩnh 45

4.2.2 Tính toán kiểm tra bền thùng hàng ở tải trọng động 49

4.3 Quy trình chế tạo ôtô tải gắn cẩu HINO FC2AJ1A 61

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Xe tải gắn cẩu 2

Hình 1.2: Phân loại cẩu theo cần thuỷ lực 3

Hình 1.3: Phân loại cẩu theo công năng sử dụng 4

Hình 2.1: Cabin sát-xi 5

Hình 2.2: Xe tải mui bạt 6

Hình 2.3: Xe tải cũ 6

Hình 2.4: Mặt cắt ngang thép dầm dọc 8

Hình 2.5: Mặt cắt ngang thép dầm ngang 8

Hình 2.6: Mặt cắt ngang be sàn bên 8

Hình 2.7: Mặt cắt ngang thép bên và thành hậu 8

Hình 2.8: Mặt cắt ngang thành trong 9

Hình 2.9: Thành hậu 9

Hình 2.10: Liên kết thành hậu và cột đỡ bằng khoá 9

Hình 2.11: Mặt cắt ngang thép cột đỡ thùng 9

Hình 2.12: Kết cấu của thùng hàng 10

Hình 2.13: Biểu đồ tải trọng và khẩu độ cẩu UNIC 340 14

Hình 2.14: Sơ đồ dẫn động cẩu 15

Hình 2.15: Sơ đồ hệ thống thuỷ lực của cẩu 15

Hình 2.16: Tổng thể cẩu UNIC URV340 17

Hình 2.17: Sát-xi xe HINO FC2AJ1A 18

Hình 3.1: Xe tải gắn cẩu sau khi thiết kế 22

Hình 3.2: Sơ đồ phân bố khối lượng lên các trục của ô tô 23

Hình 3.3: Chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế 26

Hình 3.4: Sơ đồ tính toán bán kính quay vòng của xe 29

Hình 3.5: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe lên dốc 31

Hình 3.6: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe xuống dốc 32

Hình 3.7: Sơ đồ tính toán ổn định ngang của ô tô 32

Hình 3.8: Sơ đồ tính toán ổn định ô tô quay vòng trên đường bằng 33

Hình 3.9: Sơ đồ đặt lực khi cẩu hàng 34

Hình 3.10: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ 38

Hình 3.11: Đồ thị nhân tố động lực học 40

Hình 3.12: Đồ thị vận tốc của ô tô 42

Hình 4.1: Chức năng Simulation trong giao diện SolidWorks 46

Hình 4.2: Mục New Study trên thanh công cụ 44

Hình 4.3: Mục Apply Material trên thanh công cụ 44

Hình 4.4: Hộp thoại Material 44

Hình 4.5: Kết cẩu của sàn thùng 46

Hình 4.6: Tổng thể khung sàn tự đổ 3D 46

Hình 4.7: Gán gối cố định cho khung sàn 47

Hình 4.8: Đặt lực F 1 lên khung sàn 47

Hình 4.9: Đặt lực F 2 lên khung sàn 48

Hình 4.10: Khởi chạy mục Run This Study 48

Hình 4.11: Biểu đồ ứng suất của khung sàn thùng hàng 49

Hình 4.12: Mô hình thành sau 50

Hình 4.13: Chọn gối cố định trong Fixture 51

Hình 4.14: Đặt lực trong mục Force 51

Hình 4.15: Biểu đồ ứng suất của thành sau ở hệ số tải trọng nhỏ nhất 52

Hình 4.16: Biểu đồ ứng suất của thành sau ở hệ số tải trọng trung bình 52

Hình 4.17: Biểu đồ ứng suất của thành sau ở hệ số tải trọng lớn nhất 53

Hình 4.18: Mô hình thành trước 54

Hình 4.19: Chọn gối cố định trong Fixture 54

Hình 4.20: Chọn lực trong mục Force 55

Hình 4.21: Biểu đồ ứng suất của thành trước ở hệ số tải trọng nhỏ nhất 55

Hình 4.22: Biểu đồ ứng suất của vách trước ở hệ số tải trọng trung bình 56

Hình 4.23: Biểu đồ ứng suất của vách trước ở hệ số tải trọng lớn nhất 56

Hình 4.24: Mô hình vách thành bên 57

Hình 4.25: Chọn gối cố định trong Fixture 58

Hình 4.26: Chọn lực trong mục Force 58

Hình 4.27: Biểu đồ ứng suất của thành bên ở hệ số tải trọng nhỏ nhất 59

Hình 4.28: Biểu đồ ứng suất của thành bên ở hệ số tải trọng trung bình 46

Hình 4.29: Biểu đồ ứng suất của thành bên ở hệ số tải trọng lớn nhất 60

Hình 4.30: Kết cấu sàn thùng trong phần mềm solidwork 61

Hình 4.31: Kết cấu thành trước trong phần mềm Solidwork 61

Hình 4.32: Kết cấu thành sau trong phần mềm Solidwork 62

Hình 4.33: Kết cấu thành bên trong phần mềm Solidwork 62

Hình 4.34: Kết cấu tổng thể thùng hàng trong phần mềm Solidwork 63

Hình 4.35: Kết cấu tổng thể xe ben trong phần mềm Solidwork 63

DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của cẩu UNIC 340 13

Bảng 2.2: Thông số vận hành của cẩu URV340 khi hoạt động ở tầng 1 và 1+2 14

Bảng 2.3: Thông số vận hành của cẩu URV340 khi hoạt động ở tầng 1+2+3 14

Bảng 2.4: Các đặc tính kỹ thuật của sát-xi HINO 500FC2AJ1A 19

Bảng 3.1: Phân bố trọng lượng ô tô thiết kế 24

Bảng 3.2: Thông số tính toán ổn định 25

Bảng 3.3: Thông số tính toán chiều cao trọng tâm 25

Bảng 3.4: Kết quả tính toán tạo độ trọng tâm ô tô thiết kế 28

Bảng 3.5: Kết quả tính toán ổn định 34

Bảng 3.6: Tính toán mômen lật của cẩu khi hoạt động ở tầng 1 và 1+2 35

Bảng 3.7: Tính toán mômen lật của cẩu khi hoạt động ở tầng 1+2+3 35

Bảng 3.8: Các thông số để tính toán sức kéo của ô tô 36

Bảng 3.9: Giá trị đường đặc tính ngoài của động cơ 38

Bảng 3.10: Giá trị vận tốc ở các tay số và nhân tố động lực học 39

Bảng 3.11: Giá trị vận tốc khi ô tô đầy tải 41

Bảng 4.1: Kết quả tính bền của các chi tiết ở các trường hợp 60

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự đi lên của nền kinh tế thế giới thì nền kinh tế Việt Nam ngày nay cũng đang có những bước tiến khá mạnh mẽ Đi cùng với nó chính là nhu cầu cuộc sống của người dân đang đòi hỏi ngày một cao hơn Một trong nhửng nhu cầu đó chính là nhu cầu về nâng chuyển hàng hóa, việc nâng chuyển hàng hóa yêu cầu cần phải nhanh lẹ hơn, khối lượng hàng hóa lớn hơn, an toàn hơn và phải tiết kiệm được sức lao động của con người hơn

Em được giao đề tài “Thiết kế xe tải gắn cẩu dựa trên xe cơ sở HINO” Đây là một đề tài rất thực tế, phù hợp với điều kiện phát triển của nền công nghiệp ô tô nước ta hiện nay Xe tải HINO là một loại phương tiện giao thông vận tải rất phổ biến ở Việt Nam, nó có nhửng ưu điểm khá nổi trội cho việc lưu chuyển hàng hóa đối với điều kiện đường xá của nước ta hiện nay Từ sat-xi xe tải HINO FC2AJ1A ta tiến hành cải tạo để gắn lên nó chiếc cẩu Unic có tải trọng phù hợp tạo thành ô tô tải cẩu mới dùng để cẩu hàng hóa hay vận chuyển hàng hóa để đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày càng cao trong nước

Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo TS Trần Văn Lợi, cùng với sự cố

gắng của bản thân bằng cách vận dụng những kiến thức đã học và tìm hiểu thêm ngoài thực tế em học tập được từ Công ty TNHH Thương Mại - Dịch Vụ - Cơ Khí Ô Tô Liên Tựu em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế, điều kiện tiếp xúc với thực tế còn ít nên khi làm đồ án này chắc chắn sẽ không tránh khỏi sai sót Em xin các thầy cô và các bạn tận tình chỉ bảo thêm

…, ngày … tháng … năm …

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hồ Đại Lâm

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ XE TẢI CẨU

1.1 Giới thiệu về xe tải gắn cẩu

Xe tải gắn cẩu là loại xe chuyên dụng được thiết kế để phục vụ cho việc chuyên chở, bốc dỡ, di dời các loại hàng hoá có khối lượng nặng mà sức người không thể thực hiện Bên cạnh đó, các loại xe tải hạng trung và hạng nặng còn được sữ dụng để hỗ trợ các công trình xây dựng dân dụng và hạ tầng công nghiệp hoặc phục vụ cho công tác chăm sóc cây xanh, điện chiếu sáng và công tác môi trường đô thị khác Tuy khác nhau về tải trọng hàng hoá, tải trọng cẩu, nhưng cấu tạo xe tải gắn cẩu thường gồm các thành phần tiêu chuẩn như sau: Xe nền (xe chassis), cần cẩu tự hành (dạng cẩu thước/cẩu rút), hệ thống bơm thuỷ lực, thùng xe tải gắn cẩu

Hình 1.1: Xe tải gắn cẩu

1.2 Phân loại xe tải gắn cẩu

Dựa vào cấu tạo, mục đích sử dụng, cung đường di chuyện và điều kiện khai thác ta

có thể phân loại xe tải cẩu thành 3 nhóm sau:

- Phân loại theo tải trọng chở của xe ta có: Tải trọng nhẹ (xe 4𝑥2) xe có tải trọng chở từ 1 đến 5 tấn, tải trọng hạng trung (xe 4𝑥2, 6𝑥4) xe có tải trọng từ 6 đến 10 tấn, tải trọng hạng nặng (xe 6𝑥4, 8𝑥4, 10𝑥4) xe có tải trọng hơn 10 tấn

- Phân loại theo cấu tạo của cần thuỷ lực ta có: xe tải gắn cẩu thước ống lồng (như

Hình 1.2 phía bên trái), xe tải gắn cẩu gấp khúc robot (như Hình 1.2 phía bên phải) Mỗi loại đều có những ưu và nhược điểm khác nhau Cẩu thước ống lồng có mức đầu tư rẻ hơn, tầm với lớn phục vụ lắp dựng, cụm pully móc câu giúp nâng hạ linh hoạt ở không gian hẹp, tải trọng của bản thân cẩu phân bố đều lên hai cầu xe giúp tải chở cho phép của xe lớn hơn Còn đối với cẩu gấp khúc robot thì lại có mức đầu tư cao hơn, sức nâng cùng với tầm với lớn hơn so với cẩu thước, không dùng pully, móc cẩu được bố trí ngay đầu cần nên tốc độ nâng lớn, năng suất cao, cẩu còn có thể gấp gọn phía sau cabin giúp tăng không gian xếp hàng phía sau thùng xe, tuy nhiên vì gấp gọn như vậy thì tự trọng của cẩu bị dồn phần lớn lên cầu xe gần nhất làm giảm tải trọng chở cho phép của xe

Hình 1.2: Phân loại cẩu theo cần thuỷ lực

- Chức năng chính của xe cẩu tự hành là vận tải hàng hóa và cẩu nâng hạ, xếp dỡ Tùy vào từng mục đích sử dụng, mà tính năng nào sẽ được ưu tiên hơn, phụ kiện nào sẽ được lắp thêm, ta có thể phân loại theo công năng sử dụng Nếu mục đích vận tải được ưu tiên, xe thường có tải trọng lớn (Xe 3, 4, 5 chân), cẩu lựa chọn thường là 2, 3 và 5 tấn Nếu mục đích lắp dựng, cẩu nâng hạ được ưu tiên, xe cơ sở thường lựa chọn loại tải nặng (xe

3, 4, 5, chân), cẩu tự hành sức nâng lớn 7, 10, 12, 15 tấn, do cẩu lớn, tầm với làm việc cao, phù hợp cho xây lắp công trình và phụ trợ xây dựng Còn nếu ngoài chức năng chở và cẩu hàng, xe có thể trang bị thêm giỏ nâng người làm việc trên cao, đầu khoan ruột gà, gầu ngoạm, càng gắp,…biến xe cẩu thành 1 chiếc xe đa năng, chuyên dụng

Hình 1.3: Phân loại cẩu theo công năng sử dụng

CHƯƠNG 2 : BỐ TRÍ CHUNG CỦA XE TẢI HINO

2.1 Lựa chọn phương án thiết kế

Việc phân tích, lựa chọn phương án thiết kế sẽ đưa ra các phương án có thể sử dụng

để thiết kế xe tải cẩu, các phương án này đều có ưu, nhược điểm riêng Tuy nhiên căn cứ vào ưu nhược điểm của các phương án mà ta có thể lựa chọn được một phương án thích hợp Phương án thiết kế được đưa ra tuỳ thuộc vào kết cấu và sự trang bị của xe thiết kế

Có một số phương án như sau:

- Thiết kế từ cabin sát-xi (Hình 2.1) sang xe tải cẩu: Xe được nhập khẩu mới từ

nước ngoài về, được tính toán thiết kế lắp đặt cẩu và thùng xe sao cho phù hợp với quy định của Bộ giao thông vận tải Có ưu điểm là máy móc hoạt động tốt, êm dịu, có thể di chuyển với tốc độ cao, các cơ cấu bền chắc chắn, tạo độ an toàn cao, có khả năng di chuyển được một khoảng đường dài Nhược điểm của phương án này là giá thành cao hơn các phương án khác, khó khăn hơn trong quy trình mua, do xe sẽ được thiết kế lại nên có khả năng mất giá nhanh chóng

Hình 2.1: Cabin sát-xi

- Thiết kế cải tạo thùng mui bạt (Hình 2.2) để lắp đặt cẩu: Xe được mua về và cải

tạo lại thùng xe, nối thêm sát-xi sau đó tiến hành thiết kế lắp đặt cẩu phù hợp với điều kiện hoạt động theo tiêu chuẩn của Việt Nam Có ưu điểm là máy móc hoạt động tốt, xe hoạt động ổn định, có thể di chuyển với tốc độ cao, Sử dụng được hết khả năng tải của xe Nhược điểm của phương án này là giá thành cao, gia công phức tạp, đòi hỏi người gia công phải có tay nghề cao, chi phí sửa chữa, bảo dưỡng cao

Hình 2.2: Xe tải mui bạt

- Thiết kế cải tạo ô tô chở hàng cũ (Hình 2.3) thành xe tải cẩu: Xe được mua lại từ

những công ty, doanh nghiệp, cá nhân về được bảo dưỡng, tu sửa và thiết kế lắp đặt cẩu đáp ứng nhu cầu sử dụng Có ưu điểm là giá rẻ hơn, thuế thấp, nhiều lựa chọn có thể mua

xe ở phân khúc cao, ít lỗ khi bán lại Nhược điểm của phương án này là dễ mua phải xe tai nạn, thuỷ kích, chi phí sửa chữa , bảo dưỡng cao

Hình 2.3: Xe tải cũ

Dựa vào những phân tích và đánh giá ưu nhược điểm của các phương án thiết kế, dựa vào địa hình, thời tiết khắc nghiệt của nước ta thì phương án thiết kế từ xe cabin sát-xi sang xe tải cẩu là phương án tối ưu, tuy giá thành cao hơn nhưng đảm bảo được độ bền, độ

an toàn trong quá trình di chuyển và làm việc Vậy trong đề tài nghiên cứu này em sẽ thiết

kế từ cabin sát-xi sang xe tải cẩu

2.2 Thiết kế thùng hàng

2.2.1 Phân tích các yêu cầu đặt ra đối với thùng hàng xe tải cẩu

Thùng xe thiết kế dành cho tất cả các loại xe phải đảm bảo được độ bền cao, riêng đối với dòng xe tải cẩu là dòng xe chuyên dụng có thể chở được các loại hàng hóa cồng kềnh, khối lượng lớn nên để đảm bảo yêu cầu an toàn không xảy ra trường hợp hàng hóa

bị rơi ra khỏi thùng xe khi xe chuyển động thì yêu cầu về dộ bền, độ cứng của thùng được đặt lên hàng đầu

Thùng xe không được chao qua lại hay bị rơi ra khỏi khung xe khi xe chuyển động với tốc độ cao hay trên đường gồ ghề gây mất ổn định của xe, dễ xảy ra tai nạn, điều này được đảm bảo bởi mối liên kết của thùng xe và chassis phải chắc chắn, có hệ số an toàn cao

Thùng xe phải đảm bảo được sự linh hoạt trong việc bốc dỡ hàng hóa, vì xe dùng cẩu để cẩu hàng có khối lượng lớn nên thùng xe phải được tháo và lắp một cách đơn giản trước và sau khi cẩu hàng để đảm bảo việc chở hàng hóa được nhanh chóng và linh hoạt

Đối tượng chuyên chở của loại xe này ngoài những hàng hóa có trọng lượng lớn thì

nó phải có khả năng chở những loại hàng hóa cồng kềnh, có chiều dài lớn mà những loại

xe tải thông thường khác không chở được như những ống thép có chiều dài 5[m] trở lên,

vì vậy chiều dài thùng phải được thiết kế đủ dài sao cho đảm bảo được việc bố trí hàng hóa lên thùng là thuận tiện, tiết kiệm được không gian và đảm bảo tính kinh tế

Tải trọng chở cho phép chở của thùng không được vượt qua được tải trọng định mức của xe cơ sở để đảm bảo an toàn cho các hệ thống của xe

Việc thiết kế thùng đảm bảo theo tiêu chuẩn của “Bộ giao thông vận tải về thiết kế thùng xe cho xe chuyên dùng” Trong đó:

- Chiều dài của đuôi thùng không vượt quá 60% chiều dài cơ sở xe

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

Với các kích thước đã nêu ở trên ta dự kiến thùng hàng gồm có các chi tiết sau đây:

- Thành bên và thành hậu: Khung viền ngoài thép hộ 60𝑥40𝑥1,5

Hình 2.7: Mặt cắt ngang thép bên và thành hậu

- Thành trong thép hộ 20𝑥40𝑥1,5 ; phủ tôn dày 1,2 mm

Hình 2.8: Mặt cắt ngang thành trong

- Thành bên và thành hậu liên kết với thùng bằng bản lề

Hình 2.9: Thành hậu

Hình 2.10: Liên kết thành hậu và cột đỡ bằng khoá

- Thành trước: Khung viền ngoài thép hộ 60𝑥40𝑥1,5

- Thành trong thép hộ 20𝑥40𝑥1,5; phủ tôn dày 1,2 mm.Thành trước cố định với sàn thùng

- Cột đở thùng: thép hộ 80𝑥40𝑥2

Hình 2.11: Mặt cắt ngang thép cột đỡ thùng

- Liên kết thành bên và be sàn thùng: 10 bản lề mổi bên

- Liên kết thành hậu và be sàn thùng: 4 bản lề

- Cố định thành bên, thành hậu với cột: Khóa ở đầu cột

- Liên kết thùng với khung xe: Bu lông tại các bát liên kết, có 4 bu lông quang θ14

Phần kết cấu khung chịu lực chính của thùng bao gồm sàn thùng, các thanh dọc, thanh ngang, đây là phần kết cấu chịu lực lớn nhất do phần khối lượng của hàng hóa gây

ra, có nhiệm vụ đỡ toàn bộ kết cấu khung bao và khối lượng hàng hóa trong thùng

Dầm dọc có nhiệm vụ chịu tải chính toàn bộ thùng và trọng lượng hàng hóa chứa trong thùng, ngoài ra dầm dọc làm cho thùng có một khoảng cách an toàn không thể va

chạm và làm hư hỏng các thiết bị khác lắp trên khung xe Dầm dọc được đặt trực tiếp lên sát-xi xe cơ sở, do đó ta lựa chọn khoảng cách giữa hai dầm dọc bằng với khoảng cách giữa hai thanh dọc của sát-xi xe cơ sở, liên kết giữa dầm dọc bằng các bu lông quang phân

bố đều hai bên sát-xi của xe cơ sở

Dầm ngang gồm 14 thanh chịu lực phân bố đều từ sàn thùng truyền đến, được hàn cứng với dầm dọc và có nhiệm vụ tăng cứng cho sàn thùng, tránh xảy ra hiện tượng sàn thùng bị võng, 14 thanh ngang này liên kết với sàn thùng bằng các mối hàn

Trọng lượng của 2 dầm dọc: Chiều dài 2 dầm dọc bằng chiều dài của thùng hàng là 5,2m, 1m chiều dài của thép [120 có trọng lượng là 10,4 Kg nên trọng lượng của 2 dầm dọc là:

Trọng lượng thép bao quanh 2 thành bên:

2.3 Giới thiệu cẩu UNIC

2.3.1 Tính năng kỹ thuật của cẩu tự nâng hàng được sử dụng

Cẩu UNIC có nhiều loại khác nhau như URV230, URV260, UR290, URV300, URV340, URV370, URV500…Mỗi loại phù hợp với các loại xe khác nhau Với các thông

số của xe tải HINO 500FC2AJ1A, ta thấy đây là loại xe tải cở trung bình nên ta chọn loại

cẩu sử dụng cho loại xe này là cẩu URV340

Cẩu URV340 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 URV340 được dẫn động bởi hệ thống thủy lực và điều khiển bằng các tay cần điều khiển đặt trên cẩu

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của cẩu UNIC 340

6 Chiều cao, tính từ mặt tựa bệ chân Htc 2092 Mm

15

Yêu cầu nguồn động lực:

- Giá trị áp suất dầu

- Lưu lượng dầu cung cấp

quay củng như là số tầng hoạt động của cẩu Điều này được biểu diển như Bảng 2.2 và Bảng 2.3 dưới đây:

Bảng 2.2: Thông số vận hành của cẩu URV340 khi hoạt động ở tầng 1 và 1+2

Khẩu độ [m]

(Bán kính) 2,0 2,5 2,7 3,0 3,12 3,2 3,5 4,0 4,5 5,0 5,36 Tải trọng[T] 3,03 3,03 3,03 2,48 2,33 2,28 2,03 1,73 1,53 1,33 1,28

Bảng 2.3: Thông số vận hành của cẩu URV340 khi hoạt động ở tầng 1+2+3

Khẩu độ [m]

(Bán kính) 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,51 Tải trọng [T] 2,33 2,13 1,78 1,48 1,28 1,13 1,03 0,93 0,83 0,73 0,68

Hình 2.13: Biểu đồ tải trọng và khẩu độ cẩu UNIC 340

2.3.2 Sơ đồ lắp đặt hệ thống thuỷ lực cẩu

Sơ đồ hệ thống dẫn động của cẩu như sau:

Hình 2.14: Sơ đồ dẫn động cẩu

1-Bánh răng truyền động với hộp số; 2- Bơm thủy lực; 3- Đường ống cao áp; 4- Cụm van phân phối của cẩu; 5- Van an toàn; 6- Đường dầu hồi; 7- Thùng chứa dầu; 8-

Bộ trích công suất; 9- Các đường dầu cao áp đến bộ phận công tác (chân chống,xoay cần,

cáp, nâng cần, thu duỗi cần)

Và sơ đồ hệ thống thuỷ lực của cẩu:

Hình 2.15: Sơ đồ hệ thống thuỷ lực của cẩu

3

4

9 6 5

7 8

1-xylanh nâng chân chống bên trái; 2- xylanh nâng chân chống bên phải;3- bình chứa dầu; 4- bầu lọc; 5- bơm dầu; 6 – van an toàn; 7- môtơ thuỷ lực điều khiển quấn dây cáp; 8- xylanh co duỗi tay cần; 9- van cân bằng; 10- môtơ thuỷ lực điều khiển cần cẩu quay quanh bệ cẩu; 11- cụm van hai thân; 12- van cân bằng; 13- xylanh thay đổi góc nâng cần;

14- bể lọc; 15- cụm van điều khiển

Cấu tạo của hệ thống dẫn động cẩu gồm hai phần Phần thứ nhất là hệ thống điện và khí nén để điều khiển hoạt động của bộ trích công suất được lắp trên hộp số Phần thứ hai

là hệ thống thuỷ lực bao gồm bơm, bình chứa dầu, tổng van phân phối, lọc dầu, các động

cơ thuỷ lực và các đường dầu dùng để điều khiển hoạt động của các bộ phận trên cần cẩu Trục của bánh bơm được nối với trục ra của bộ trích công suất qua trục các đăng

Nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động cẩu:

- Lúc đầu công tắc ở vị trí tắt thì bộ trích công suất cũng chưa hoạt động

- Khi muốn gài bộ trích công suất hoạt động, ta ngắt ly hợp hoàn toàn và bật bộ trích công suất, lúc này đèn tín hiệu sẽ được bật sáng, dòng điện qua cầu chì vào cuộn dây rơle làm cho rơle mở van khí nén, khí nén từ bình chứa và buồng chứa khí nén của bộ trích công suất, khí nén sẽ ép màng và đẩy trục gài khớp cho bánh răng nối trục ra của bộ trích công suất ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian của hộp số Khi đó làm cho bơm hoạt động, nó lấy dầu từ thùng chứa cung cấp cho tổng van phân phối, rồi dầu từ tổng van phân phối đi đến điều khiển dẫn động các động cơ thuỷ lực để dẫn động các cơ cấu chấp hành

để thực hiện công việc cẩu hàng hoá

Các động cơ thuỷ lực trên cẩu gồm các động cơ thuỷ lực roto và các động cơ thuỷ lực pittông Cụ thể trên cẩu có:

- 1 động cơ thuỷ lực roto được nối với hộp giảm tốc để dẫn động xoay cần cẩu

- 1 động cơ thuỷ lực roto nối với hộp giảm tốc để dẫn động tời quấn dây cáp để nâng

hạ cần móc cẩu

- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ chân chống phía bên phải

- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ chân chống phía bên phải

- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện việc nâng hạ cần cẩu

- 1 động cơ pittông thuỷ lực để thực hiện công việc vươn ra hay thu vào cần cẩu để tăng hay giảm bán kính nâng khi cẩu hàng

Các động cơ thuỷ lực trên cẩu được cung cấp dầu từ tổng van phân phối Trên tổng van phân phối cũng có đường dầu hồi từ tổng van phân phối về thùng chứa Trên tổng van phân phối bao gồm các van điều chỉnh được theo hai chiều so với vị trí trung gian Nghĩa

là khi van ở vị trí trung gian thì đường chất lỏng công tác thông từ nguồn cung cấp đến động cơ thuỷ lực sẽ bị đóng lại, khi đó động cơ thuỷ lực không hoạt động và nó giữ nguyên

vị trí đó Khi ta kéo van về một phía nào đó so với vị trí trung gian thì dòng chất lỏng công tác sẽ thông qua để đi đến động cơ thuỷ lực và động cơ thuỷ lực sẽ hoạt động theo một chiều nào đó làm cho các bộ phận công tác của cẩu hoạt động Còn khi ta kéo van về phía kia thì động cơ thuỷ lực do van này điều khiển sẽ hoạt động theo chiều ngược lại Trên sơ

đồ thuỷ lực của cẩu còn có các van như: van an toàn, van cân bằng, van điều khiển

Hình 2.16: Tổng thể cẩu UNIC URV340

2.4 Lựa chọn xe cơ sở

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại xe tải cẩu được nhập khẩu nguyên chiếc vào Việt Nam Chất lượng của các xe này tốt, thuận lợi sử dụng nhưng giá thành lại khá cao Do vậy, nhiều doanh nghiệp trong nước đã lựa chọn phương pháp sản xuất lắp ráp

xe tải cẩu dựa trên việc sử dụng xe sat xi nhập khẩu nguyên chiếc và các thiết bị chuyên dùng Điều này không chỉ làm giảm giá thành sản phẩm mà còn tận dụng được nguyên vật liệu, nhân công trong nước, đồng thời vẫn đáp ứng được chất lượng sử dụng tương đương với xe nhập khẩu nguyên chiếc, có nhiều loại xe sát-xi của các hãng như Huyndai, Dongfeng, Hino, có thể đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật để thiết kế xe tải cẩu Trong bản thiết kế này em chọn xe cơ sở là sát-xi xe HINO 500FC2AJ1A do Nhật Bản sản xuất với những tính năng mạnh mẽ, bền bỉ, tiện nghi kinh tế cũng như chất lượng vận tải cao

và khả năng chuyên chở linh hoạt, nó ra đời nhầm đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hoá

và nó có những ưu điểm nổi trội so với các loại ô tô tải khác, sử dụng nhiên liệu hiệu quả

và khí thải thấp

Hình 2.17: Sát-xi xe HINO 500FC2AJ1A

Bảng 2.2: Các đặc tính kỹ thuật của sát-xi HINO 500FC2AJ1A

1.1 Loại phương tiện Ô tô sát-xi Ô tô tải (có cần cẩu) 1.2 Nhãn hiệu, số loại của phương tiện Hino FC2AJ1A HINO FC2AJ1A

3.2 Khối lượng hàng chuyên chở cho phép tham gia giao thông không phải

Khối lượng toàn bộ cho phép tham

gia giao thông không phải xin phép

(kg)

3.6 Khối lượng toàn bộ theo thiết kế 11000 11000

3.7

+ Khả năng chịu tải lớn nhất trên trục

+ Khả năng chịu tải lớn nhất trên cụm

4.1 Tốc độ cực đại của xe (km/h) -

4.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được (%) -

4.3 Góc ổn định tĩnh ngang của xe khi

4.4 Thời gian tăng tốc đi hết quãng

4.5 Bán kính quay vòng theo vết bánh xe

trước phía ngoài (m)

5.1 Tên nhà sản xuất và kiểu loại Hino A05C-TE

5.2 Loại nhiên liệu, số kỳ, số xi lanh,

5.8 Vị trí bố trí động cơ trên khung xe Phía trước xe

6.2.1 Tỉ số truyền hộp số (ihi)

i1 = 3,512; i2 = 1,896; i3 = 1,439; i4 = 1,000; i5

= 0,737;

i6 = 0,643; irl = 5,086 6.3 Trục các đăng (trục truyền động) Loại hai trục, có ổ đỡ trung gian

6.5 Vành bánh xe và lốp trên từng trục Trục 1

Trục 2

Giảm chấn: ống thuỷ lực tác động hai chiều

Dẫn động thuỷ lực, điều khiển khí nén 8.2 Phanh dừng Tang trống, tác động lên trục thứ cấp; dẫn

9.4.2 Cụm đèn sau Gồm: 02 đèn báo rẽ, 02 đèn phanh + đèn kích

thước, 01 đèn lùi, 01 đèn soi biển số

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

CỦA XE TẢI CẨU HINO

3.1 Tính toán trọng lượng và phân bố trọng lượng của xe

3.1.1 Tính toán khối lượng

Sat xi HINO 500FC2AJ1A có tổng trọng lượng khi đầy tải là 11000 (kG), trọng lượng bản thân của xe là 5945 (kG)

Hình 3.1: Xe tải gắn cẩu sau khi thiết kế

Khối lượng bản thân ô tô cơ sở: GCS=3390 Kg

Khối lượng thùng hàng: Gth=1090 Kg

Khối lượng khung phụ Gp=340 Kg

Khối lượng rào chắn bảo hiểm: Gbh=80 Kg

Khối lượng cần cẩu: Gcc=1045 Kg

Khối lượng bản thân ô tô: G0= Gsx + Gth + Gbh + Gp + Gcc = 5945 Kg

Khối lượng kíp lái ( 03 người ): Gkl=195 Kg

Khối lượng hàng chuyên chở:Ghh=4860 Kg

Khối lượng toàn bộ của ô tô: G= 11000 Kg

3.1.2 Xác định khối lượng phân bố lên các trục của ô tô:

Sơ đồ phân bố trọng lượng của cụm thùng hàng, kíp lái, bảo hiểm, chắn bùn, cẩn cẩu như bên dưới:

Hình 3.2: Sơ đồ phân bố khối lượng lên các trục của ô tô

Trọng lượng phân bố lên cầu trước của ô tô thiết kế:

- Trọng lượng bản thân ôtô sát xi phân bố lên cầu trước: Gsx1 = 2330 ( kg )

- Trọng lượng thùng hàng phân bố lên cầu trước: Gth1 = Gth.288

- Trọng lượng kíp lái phân bố lên cầu trước: Gkl1 = 195 ( kg )

- Trọng lượng toàn bộ ôtô thiết kế phân bố lên cầu trước:

Z1 = Ghh1 + Gkl + Z01 = 3808 ( kg ) Trọng lượng phân bố lên cầu sau của ô tô thiết kế:

- Trọng lượng bản thân ôtô sát xi phân bố lên cầu trước:

Gsx2 = Gsx – 2330 = 1060(kg)

- Trọng lượng thùng hàng phân bố lên cầu trước: Gth2 = Gth – 72 = 1018 ( kg )

- Trọng lượng khung phụ phân bố lên cầu trước: Gp2 = Gp – 57 = 283 ( kg )

- Trọng lượng bảo hiểm phân bố lên cầu trước: Gbh2 = Gbh – 34 = 46 ( kg )

- Trọng lượng cụm cần cẩu phân bố lên cầu trước: Gnh2 = Gcc -798 = 247 ( kg )

- Trọng lượng bản thân ôtô thiết kế phân bố lên cầu trước:

Z02 = Gsx2+ Gth2 + Gp2 + Gbh2 + Gnh2 = 2654 ( kg )

- Trọng lượng hàng hóa phân bố lên cầu trước: Ghh2 = Ghh - 322 = 4538 ( kg )

- Trọng lượng kíp lái phân bố lên cầu trước: Gkl2 = 0 ( kg )

- Trọng lượng toàn bộ ôtô thiết kế phân bố lên cầu trước:

Trục II (Kg)

1 Khối lượng bản thân ô tô cơ sở 3390 2330 1060

6 Khối lượng hàng chuyên chở cho phép tham

gia giao thông không phải xin phép 4860 322 4538

8 Khối lượng toàn bộ cho phép tham gia giao

thông không phải xin phép 11000 3808 7192

9 Khả năng chịu tải lớn nhất trên từng trục của

3.2 Tính toạ độ trọng tâm

Bảng 3.2: Thông số tính toán ổn định

toán Trường hợp không tải

1

Khối lượng bản thân (Kg)

- Phân bố lên cầu trước (Kg)

- Phân bố lên cầu sau (Kg)

2

Trọng lượng toàn bộ (Kg)

- Phân bố lên cầu trước (Kg)

- Phân bố lên cầu sau (Kg)

Bảng 3.3: Thông số tính toán chiều cao trọng tâm

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHIỀU CAO TRỌNG TÂM

TT Thành phần trọng lượng Kí hiệu Giá trị (kg) hgi (mm)

1 Khối lượng bản thân ô tô cơ sở Gcs 3390 750

Vị trí trọng tâm của ô tô ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định của ô tô và nó được đặc trưng bằng ba thông số sau :

a - khoảng cách từ trọng tâm đến trục trước theo phương nằm ngang

b - khoảng cách từ trọng tâm đến trục sau theo phương nằm ngang

hg- chiều cao trọng tâm , tức là chiều cao từ trọng tâm đến mặt đường

Vì vậy ta cần xác định tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc, ngang, cao ngay cả khi không tải và đầy tải Để xác định được tọa độ trọng tâm theo ba chiều (ngang, dọc, cao) ta cần biết tọa độ trọng tâm của các cụm chi tiết, tải trọng của người, của thùng hàng, hàng hóa…

Hình 3.3: Chiều cao trọng tâm của ô tô thiết kế

3.2.1 Xác định toạ độ trọng tâm khi không tải

3.2.1.1 Toạ độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc

Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu trước:

a = (Z2 L) / G= ( 2654 4350 ) / 5945 = 1942 (mm)

Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu sau:

b = L – a = 4350 – 1774 = 2408 (mm)

3.2.1.2 Toạ độ trọng tâm ô tô theo chiều cao

Căn cứ vào giá trị các thành phần khối lượng và tọa độ trọng tâm của chúng, ta

xác định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức:

hg = ( Gi hgi)/ G

Trong đó:

hg, G - Chiều cao trọng tâm và khối lượng của ô tô

Từ phương trình trên ta suy ra :

hg=Gsx.hsx+Gth.hth+Gbh.hbh+Gp.hp+Gcc.hcc+Gkl.hkl

Trong đó :

hsx – Chiều cao trọng tâm của xe sat xi : hsx = 750 (mm)

hth – Chiều cao trọng tâm thùng hàng : hth = 1125 (mm)

hp – Chiều cao trọng tâm khung phụ : hp = 825 (mm)

hbh – Chiều cao trọng tâm của bảo hiểm cạnh, hbh = 450 (mm)

hnh – Chiều cao trọng tâm của cụm cần cẩu : hcc = 1710 (mm)

G – Khối lượng ô tô không tải : G = 5975 (kg)

Gsx - Khối lượng bản thân của ô tô sất xi: Gsx = 3390 kg

Gth - Khối lượng thùng chở hàng: Gth = 1090 kg

Gp - Khối lượng khung phụ Gp =340 kg

Gbh - Khối lượng rào chắn bảo hiểm: Gbh = 80 kg

Gnh - Khối lượng cụm cần cẩu : Gnh = 1045 kg

Gkl - Khối lượng kíp lái(03 người): Gkl = 195 kg

Ghh - Khối lượng hàng chuyên chở: Ghh = 4860 kg

3.2.2 Xác định toạ độ trọng tâm khi đầy tải

3.2.2.1 Toạ độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc

Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu trước:

a = (Z2 L) / G= ( 7192 4350 ) / 11000 = 2844 (m)

Khoảng cách từ trọng tâm ôtô đến tâm cầu sau:

b = L – a = 4350 – 2844 = 1506 (m)

3.2.2.2 Toạ độ trọng tâm ô tô theo chiều cao

Căn cứ vào giá trị các thành phần khối lượng và tọa độ trọng tâm của chúng, ta xác

định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức:

hg = ( Gi hgi)/ G

Trong đó:

hg, G - Chiều cao trọng tâm và khối lượng của ô tô

Từ phương trình trên ta suy ra :

hg0 =G.hg+Ghh.hhh+Gkl.hkl

G0 = 1,24 (m) Trong đó :

hg – Chiều cao trọng tâm của xe không tải : hg = 1096 (mm)

hhh – Chiều cao trọng tâm hàng hóa : hhh = 1405 (mm)

hkl – Chiều cao trọng tâm kíp lái : hkl = 1350 (mm)

Gkl - Khối lượng kíp lái(03 người): Gkl = 195 kg

Ghh - Khối lượng hàng chuyên chở: Ghh = 4860 kg

G – Khối lượng ô tô không tải : G = 5975 (kg)

G0 – Khối lượng ô tô đầy tải : G0 = 11000 (kg)

Bảng 3.4: Kết quả tính toán tạo độ trọng tâm ô tô thiết kế

3.2.3 Tính toán động học quay vòng

Hình 3.4: Sơ đồ tính toán bán kính quay vòng của xe

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’ - Tấm vết bánh xe dẫn hướng phía ngoài và phía trong

A - Điểm biên ngoài đầu ô tô

B - Điểm biên trong tại tâm của cụm trục sau

C - Điểm biên ngoài tại tâm cảu cụm trục sau

Rmin = PM’ - Bán kính quay còng tính theo tâm bánh xe dẫn hướng ngoài

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

Đo thực tế trên xe HINO 500FC2AJ1A , ta có các kết quả sau:

- Khoảng cách tâm 2 trụ quay đứng: MN = 1540 [mm]

B

R A R m in

A

N' N

P

Như vậy ô tô có bán kính quay vòng nhỏ nhất là Rmin = 7,069 [m] và hành lang quay vòng Hq = 4,395 [m] đủ khả năng để cơ động trong điều kiện đường sá công cộng hiện nay của Việt Nam

3.3 Tính toán ổn định của xe ô tô

3.3.1 Tính ổn định của ô tô khi không tải

3.3.1.1 Tính ổn định dọc

Khi xe lên dốc:

Hình 3.5: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe lên dốc

Trường hợp khi xe lên dốc với tốc độ nhỏ và chuyển động ổn định thì ta xem như

b - khoảng cách từ trọng tâm xe tới bánh sau của xe b = 2408 [mm]

hg - Chiều cao trọng tâm của xe hg =1096 [mm]

Khi xe xuống dốc:

Hình 3.6: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe xuống dốc

Trường hợp khi xe chuyển động xuống dốc với tốc độ nhỏ và chuyển động ổn định

ta củng xác định được góc dốc giới hạn là: α’ = arctg(a/hg)= 60033’

3.3.1.2 Tính ổn định ngang

Hình 3.7: Sơ đồ tính toán ổn định ngang của ô tô

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

β- Góc dốc giới hạn của ô tô và mặt đường

B - Khoảng cách giữa 2 bánh sau

h- Chiều cao trọng tâm của xe

3.3.1.3 Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô

Hình 3.8: Sơ đồ tính toán ổn định ô tô quay vòng trên đường bằng

Khi đó vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính RGmin là :

min

W 2

T G gh

g

g R V

h

Trong đó:

WT – Bề rộng tâm hai bánh xe của xe thiết kế, WT = 1,78 (m)

hg – Chiều cao trọng tâm xe thiết kế

RGmin – Bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô, RGmin = 7,069 (m)

g – Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2)

T G gh

g

g R V

3.3.3 Tính ổn định của ô tô khi cẩu hàng

Để ô tô không lật ngang khi cẩu hàng thì tổng mômen tại điểm K phải lớn hơn không (Quy ước chiều dương là chiều ngược chiều kim đồng hồ)

MK = G0.L0 - Gh.Lh >0 Trong đó:

G0= 5975 Kg – Tự trọng của ô tô

L0= 1,75 m – Khoảng cách từ tâm đối xứng ngang ô tô đến chân cần cẩu

Gh (Kg) – Trọng lượng hàng hoá

Lh (m) – Khoảng cách từ chân cẩu đến trọng tâm hàng

Theo bảng thông số kỹ thuật của cần cẩu và tính toán ta lập được bảng sau:

Bảng 3.6: Tính toán mômen lật của cẩu khi hoạt động ở tầng 1 và 1+2

Tầm với

R (m) 2,0 2,5 2,7 3,0 3,12 3,2 3,5 4,0 4,5 5,0 5,36 Sức nâng