Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp thiết kế cải tạo xe cẩu

THÙNG CHỞ HÀNG: - Thùng chở hàng được thiết kế và lắp đặt để chở hàng hoá có trọng tải có giá trị bằng tải trọng mà ôtô tải có khả năng tải được trừ đi trọng lượng của các bộ phận lắp đặ

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1

2 NHU CẦU SỬ DỤNG ÔTÔ TẢI CÓ CẨU VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ ÔTÔ TẢI KAMAZ CÓ CẨU 2

2.1 NHU CẦU SỬ DỤNG ÔTÔ TẢI CÓ CẨU 2

2.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ ÔTÔ TẢI KAMAZ CÓ CẨU 3

3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ SATXI TẢI KAMAZ 53229 VÀ CẨU TM-ZR503 4

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ SATXI TẢI KAMAZ 53229 4

3.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẨU TM-ZR503 5

4 GIỚI THIỆU KẾT CẤU VÀ BỐ TRÍ CHUNG CỦA ÔTÔ TẢI CÓ CẨU ĐÓNG MỚI 6

4.1.ĐỘNG CƠ 6

4.2 HỘP SỐ, BỘ TRUYỀN LỰC CHÍNH 6

4.3 HỆ THỐNG PHANH 7

4.3.1 Hệ thống phanh chính 7

4.3.2 Hệ thống phanh dừng 7

4.4 HỆ THỐNG LÁI 7

4.5 HỆ THỐNG TREO 7

4.6 HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỘNG 7

4.7 CẨU TM-ZR503 7

4.8 THÙNG CHỞ HÀNG 8

4.9 LẮP ĐẶT CẨU TM-ZR503 VÀ THÙNG CHỞ HÀNG LÊN ÔTÔ 8

5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÙNG CHỞ HÀNG 8

5.1 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THÙNG CHỞ

HÀNG 8

5.1.1 Xác định chiều dài của thùng (Lt) 8

5.1.2 Xác định chiều rộng của thùng (Bt) 13

5.1.3 Xác định chiều cao của thùng (Ht) 14

5.1.4 Xác định chiều dày của thành thùng (δ t) 14

5.2 KẾT CẤU CỦA THÙNG CHỞ HÀNG 14

5.3 TÍNH TOÁN SỨC BỀN CỦA THÙNG CHỞ HÀNG 17

5.3.1 Xác định trọng lượng của thùng chở hàng 17

5.3.2 Tính toán sức bền của thùng chở hàng 20

6 TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT THÙNG CHỞ HÀNG VÀ CẨU, LIÊN KẾT VÀO KHUNG XE 23

6.1 TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT THÙNG, LIÊN KẾT VÀO KHUNG XE 23

6.1.1 Liên kết thùng chở hàng vào khung xe 23

6.1.2 Tính toán bulông lắp bích chống xô giữa thùng chở hàng và khung xe 23

6.1.3 Tính toán bulông quang treo chống trượt ngang thùng chở hàng khi ôtô quay vòng ổn định trên đường vòng 27

6.2 TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT CẨU, LIÊN KẾT VÀO KHUNG XE 31

6.2.1 Liên kết cẩu vào khung xe 31

6.2.2 Tính toán bulông lắp đặt cẩu vào khung xe 31

7 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BƠM DẪN ĐỘNG CẨU 38

7.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA CẨU 38

7.1.1 Giới thiệu về hệ thống thuỷ lực của cẩu 38

7.1.2 Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống thuỷ lực của cẩu 39

7.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG 40

7.2.1 Chọn phương án của hệ thống dẫn động 40

7.2.2 Tính toán dẫn động và chọn bơm 41

8 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ÔTÔ ĐÓNG MỚI 43

8.1 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH KHI ÔTÔ TOÀN TẢI 43

8.1.1 Tính ổn định dọc của ôtô 43

8.1.2 Tính ổn định ngang của ôtô 49

8.2 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ÔTÔ ĐÓNG MỚI KHI CẨU LÀM VIỆC 55

8.2.1 Cẩu hàng hoá theo phương dọc của ôtô 56

8.2.2 Cẩu hàng hoá theo phương ngang của ôtô 58

9 TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA ÔTÔ ĐÓNG MỚI 61

9.1 CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 62

9.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC ÔTÔ 63

9.2.1 Xác định đặc tính ngoài của động cơ 63

9.2.2 Xây dựng đặc tính công suất của ôtô 64

9.2.3 Xây dựng đặc tính kéo của ôtô 72

9.2.4 Xây dựng đặc tính động lực học của ôtô 77

9.2.5 Xây dựng đồ thị gia tốc của ôtô 81

10 XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA CẨU LẮP TRÊN XE KAMAZ 53229 83

10.1 XÁC ĐỊNH MOMEN GÂY LẬT KHI CẨU LÀM VIỆC 84

10.2 XÁC ĐỊNH MOMEN ĐỐI TRỌNG CỦA ÔTÔ KHI KHÔNG TẢI 85

10.3 XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA CẨU LẮP TRÊN XE KAMAZ 53229 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành Cơ khí Động lực từ khi ra đời đến nay đã không ngừng được pháttriển và đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, có nhiều sản phẩm đã đáp ứng đượcyêu cầu sử dụng của đời sống xã hội hiện nay

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại Học Kỹ Thuật ĐàNẵng, sinh viên tiến hành làm đồ án tốt nghiệp nhằm mục đích hệ thống lại nhữngkiến thức đã học, nâng cao khả năng tìm hiểu và đi sâu vào nghiên cứu về chuyênmôn, hoàn thành nội dung chương trình đào tạo của trường

Trong đồ án tốt nghiệp này, em được nhận đề tài với nhiệm vụ là:

“THIẾT KẾ ÔTÔ TẢI CÓ CẨU TRÊN CƠ SỞ ÔTÔ KAMAZ 53229” Ôtô tải cócẩu này được thiết kế đóng mới trên cơ sở ôtô satxi KAMAZ 53229 và cẩuTADANO kiểu TM-ZR503, trên ôtô còn lắp đặt thùng chở hàng

Dưới sự hướng dẫn của thầy Phan Minh Đức và sự cố gắng của bản thân,

em đã hoàn thành được nhiệm vụ của đề tài này Tuy nhiên do mức độ hiểu biếtcủa em còn chưa được tốt và chưa tiếp xúc được nhiều với thực tế, kinh nghiệmtìm hiểu, tham khảo chưa được nhiều, vì vậy không thể tránh khỏi những thiếu sót

và có thể có những vấn đề chưa hợp lý Em mong thầy cô đóng góp ý kiến và phântích để đề tài cũng như kiến thức của em được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã cung cấp cho

em những kiến thức quý báu và bổ ích trong quá trình học tập ở trường, đặc biệt làthầy Phan Minh Đức đã hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2003

Sinh viên thực hiện

Lê Ngọc Duy Minh

1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI:

Trong đời sống xã hội ngày nay, ngành giao thông vận tải rất phát triển,các phương tiện giao thông ngày càng đa dạng, phong phú để đáp ứng nhu cầu vậnchuyển hàng hoá Trong quá trình vận chuyển hàng hoá bằng các phương tiện vậntải nói chung đều có giai đoạn đưa hàng hoá lên và xuống xe, công việc này được

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 1 GVHD:ThS Phan Minh Đức

thực hiện bằng người lao động trực tiếp hay máy móc tuỳ điều kiện vận chuyểnhay tuỳ trọng lượng hàng hoá Thường trong thực tế, để đưa hàng hoá có trọnglượng lớn lên hay xuống xe, người ta sử dụng sức máy là dùng các máy nângchuyển, máy cẩu và hiện nay phổ biến loại ôtô tải có cẩu.

Với nội dung đồ án tốt nghiệp chuyên ngành, em được giao đề tài

“THIẾT KẾ ÔTÔ TẢI CÓ CẨU TRÊN CƠ SỞ ÔTÔ KAMAZ 53229 “ Nội dungchính của thuyết minh tính toán gồm:

- Giới thiệu nhu cầu sử dụng ôtô tải có cẩu và yêu cầu thiết kế ôtô tảiKAMAZ có cẩu

- Các tính năng của ôtô satxi tải KAMAZ 53229 và của cẩu TADANOTM-ZR503

- Tính toán thùng chở hàng

- Tính toán lắp đặt thùng và cẩu, liên kết vào khung xe

- Tính toán hệ thống bơm dẫn động cẩu

- Tính toán ổn định, sức kéo của ôtô tải KAMAZ có cẩu đóng mới khiôtô làm việc

Đề tài này còn có thể được sử dụng làm tư liệu để tính toán lắp đặt một

số loại cẩu lên một số loại ôtô nào đó hay dùng để tìm hiểu về kết cấu, nguyên lýlàm việc để bảo dưỡng kỹ thuật, chẩn đoán trạng thái hư hỏng của ôtô tải có cẩu

để tiến hành sửa chữa và trong quá trình sử dụng loại ôtô này đạt được hiệu quảcao hơn

2 NHU CẦU SỬ DỤNG ÔTÔ TẢI CÓ CẨU VÀ YÊU CẦU THIẾT KẾ ÔTÔ TẢI KAMAZ CÓ CẨU:

2.1 NHU CẦU SỬ DỤNG ÔTÔ TẢI CÓ CẨU:

Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang ở thời kỳ phát triển, nhu cầu sử dụngcác phương tiện giao thông vận tải để vận chuyển hàng hoá và hoạt động trên cácđịa bàn rất đa dạng và phong phú Vì thế, các phương tiện sử dụng cần có tính cơđộng và hiệu quả sử dụng cao

Trong thực tế, khi muốn vận chuyển hàng hoá từ nơi này đến nơi khác

mà sử dụng ôtô vận tải nhất thiết phải có công đoạn đưa hàng hoá lên và đưa

xuống ôtô Đối với các loại hàng hoá có khối lượng tương đối nhỏ, người ta có thể

sử dụng sức lao động trực tiếp của công nhân, còn đối với các loại hàng hoá cókhối lượng lớn thì cần phải sử dụng các phương tiện nâng chuyển như: máy nângchuyển, máy cẩu,

Khi muốn vận chuyển hàng hoá từ một nơi nào đó, nếu hàng hoá có khốilượng không quá lớn mà người ta sử dụng một máy cẩu đi cùng một ôtô vận tải thìhiệu quả và tính cơ động không cao Để hạn chế nhược điểm này, người sử dụng

có phương án là lắp thêm cẩu lên một số ôtô tải ở phía sau buồng lái và phía trướcthùng hàng của ôtô

Nhìn chung, việc sử dụng ôtô tải có cẩu tương đối thuận lợi đáp ứngđược một phần nào nhu cầu của người sử dụng, tính cơ động, hiệu quả sử dụngcao, đặc biệt là vận chuyển hàng hoá ở các vùng xa xôi

Ngoài ra, ôtô tải có cẩu có thể được sử dụng như một ôtô cẩu thôngthường dùng để cẩu hàng hoá hay di dời hàng hoá từ nơi này sang nơi kia

2.2 YÊU CẦU THIẾT KẾ ÔTÔ TẢI KAMAZ CÓ CẨU:

Khi thiết kế ôtô tải KAMAZ có cẩu, ta cần phải đảm bảo một số các yêucầu sau:

- Sử dụng toàn bộ phần khung gầm của ôtô satxi tải KAMAZ 53229

- Sử dụng hết khả năng làm việc của ôtô satxi tải KAMAZ 53229 vàcủa cẩu TM-ZR503

- Đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật của ôtô tải có cẩu

- Các phụ tùng sử dụng phù hợp với khả năng cung ứng hiện tại của thịtrường ở nước ta

- Đảm bảo cho ôtô tải có cẩu sau khi đóng mới chuyển động ổn định và

an toàn trên các đường giao thông công cộng

- Đảm bảo cho ôtô được ổn định khi cẩu làm việc

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 3 GVHD:ThS Phan Minh Đức

3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ SATXI TẢI KAMAZ 53229 VÀ CẨU TM-ZR503:

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ SATXI TẢI KAMAZ 53229:

Ôtô satxi tải KAMAZ 53229 được chế tạo dưới dạng ôtô satxi do nhàmáy chế tạo ôtô CAMXKI - Cộng Hoà Liên Bang Nga chế tạo

Cabin xe làm bằng kim loại, có 03 chỗ ngồi, có thể lật nghiêng được vềphía trước của ôtô

Ôtô satxi tải KAMAZ 53229 có công thức bánh xe là 6x4

Dựa vào tài liệu tham khảo về một số tính năng kỹ thuật của ôtô satxi tảiKAMAZ 53229 ta lập được bảng số liệu sau: (Bảng 3.1)

Bảng 3.1: Bảng thông số kỹ thuật của ôtô satxi tải KAMAZ 53229:

3

Trọng lượng bản thân:

- Phân bố lên cầu trước

- Phân bố lên cụm cầu sau

KGKGKG

720036003600

4

Trọng lượng toàn bộ:

- Phân bố lên cầu trước

- Phân bố lên cụm cầu sau

KGKGKG

24000600018000

6

Động cơ:

- Công suất cực đại-Số vòng quay

- Momen cực đại - Số vòng quay:

- Dung tích xilanh:

kw(hp)-v/p

Nm-v/plít

Diesel Kamaz 740.11-240

176(240)-2200834-(1200-1600)10,85

7,38;6,02

10 Tốc độ lớn nhất Km/h 80

12 Bán kính quay vòng nhỏ nhất Rmin m 10

3.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẨU TM-ZR503:

Cẩu TM-ZR503 do hãng TADANO của Nhật Bản chế tạo dùng để lắptrên một số ôtô tải

Cẩu được điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực được dẫn động từ bộ phậntrích công suất lắp trên hộp số của ôtô và qua bơm thuỷ lực

Cần cẩu gồm có 03 đoạn và có thể quay vòng 360o quanh bệ cẩu nhờ mộtđộng cơ thuỷ lực và qua hộp giảm tốc

Trên bệ cẩu có thêm 02 chân chống ở hai bên để chống uốn khung củaôtô khi cẩu hoạt động

Dựa vào tài liệu tham khảo về một số tính năng kỹ thuật của cẩuTADANO TM-ZR503 ta lập được bảng số liệu sau: (Bảng 3.2)

Bảng 3.2: Bảng thông số kỹ thuật của cẩu TM-ZR503:

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 5 GVHD:ThS Phan Minh Đức

1 Trọng lượng nâng lớn nhất KG 3230 (ở 3,7 m)

2 Trọng lượng nâng ứng với bán kính

8 Khả năng quay của cần cẩu quanh bệ Độ 360

9 Tợc độ quay cần cẩu quanh bệ phút/vịng 2,5

10 Bề rộng tồn bộ cẩu khi xếp chân

14 Tốc độ của 01 dây cáp đơn quấn mĩc m/phút 76

4 GIỚI THIỆU KẾT CẤU VÀ BỐ TRÍ CHUNG CỦA ƠTƠ TẢI CĨ CẨU ĐĨNG MỚI:

4.1 ĐỘNG CƠ:

- Kiểu động cơ: KAMAZ 740.11-240

- Loại động cơ: diesel 04 kỳ, tăng áp, 08 xi lanh đặt dạng chữ V

- Thể tích cơng tác: 10850 cm3

- Cơng suất lớn nhất/tốc độ quay: 176 kw/2200 vịng/phút

- Momen xoắn lớn nhất/tốc độ quay: 834 Nm/1200-1600 vịng/phút

- Cẩu được điều khiển bằng cơ khí dẫn động thuỷ lực từ bơm nối với

bộ trích công suất trên hộp số của ôtô

- Trọng lượng nâng lớn nhất: 3230 KG ở bán kính 3,7 m

- Chiều cao nâng lớn nhất: 10,3 m

- Cần cẩu có 03 đoạn có thể vươn ra hay thu vào bằng hệ thống điềukhiển thuỷ lực

4.8 THÙNG CHỞ HÀNG:

- Thùng chở hàng được thiết kế và lắp đặt để chở hàng hoá có trọng tải

có giá trị bằng tải trọng mà ôtô tải có khả năng tải được trừ đi trọng lượng của các

bộ phận lắp đặt lên ôtô khi đóng mới Các thành bên và phía sau thùng chở hàng

có thể tháo lắp được để thuận tiện khi sử dụng

- Thùng chở hàng được lắp ngay phía sau cẩu và được cố định trênkhung của ôtô bằng các bulông

4.9 LẮP ĐẶT CẨU TM-ZR503 VÀ THÙNG CHỞ HÀNG LÊN ÔTÔ:

- Cẩu TM-ZR503 được lắp trên khung của ôtô ngay sau cabin và ngaytrước thùng chở hàng và được cố định bằng bulông xiết chặt bệ cẩu lên khung xe

- Thông thường, khi cẩu không làm việc thì cần cẩu được quay về phíasau hay phía trước dọc theo thùng chở hàng của ôtô và móc cẩu được móc vào dâymóc để giữ cho nó khỏi bị đung đưa khi ôtô chuyển động

2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÙNG CHỞ HÀNG:

5.1 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CỦA THÙNG CHỞ HÀNG:

Các kích thước cơ bản cần xác định của thùng là: chiều dài L, chiều rộng

B và chiều cao H của thùng

1.1.3 Xác định chiều dài của thùng (L t ):

Chiều dài của thùng được xác định bằng hai lần chiều dài từ trọng tâmcủa thùng hàng đến thành phía trước của thùng vì khi tính toán thùng ta xem nhưtrọng tâm của hàng hoá đặt ở ngay tại trọng tâm của thùng Vì vậy, khi xác định

chiều dài thùng ta cần xác định toạ độ trọng tâm theo chiều dọc xe của các thànhphần trên ôtô và xác định toạ độ trọng tâm của thùng.

Xét ôtô tải có cẩu khi ở trạng thái toàn tải gồm có các thành phần trọnglượng sau:

Hình 5.1: Sơ đồ các thành phần trọng lượng của ôtô tải có cẩu

- Trọng lượng ôtô satxi tải KAMAZ 53229: G1

Ta có công thức xác định toạ độ trọng tâm X của n vật có khối lượng mi

và toạ độ xi như sau:

n 1

i i iG

Vậy: Toạ độ trọng tâm của ôtô satxi tải KAMAZ 53229 theo chiều dọccủa xe có giá trị là:

7200

51301

.36000.3600

.mx.mx

n: số người trong kíp lái, có n = 3 người

Gn: trọng lượng của 01 người, khi tính toán ta lấy Gn= 60 [KG]

Do đó:

m1’= m1+ n.Gn= 3600 + 3.60 = 3780 [KG]

Trọng lượng ôtô satxi khi có kíp lái là:

G1’ = m1’+ m2 = 3780 + 3600

1

2 2

' 1

' 1

bị vướng khi cẩu hoạt động, khoảng cách giữa mặt sau cabin với mặt trước của cẩu

có giá trị sao cho cabin lật nghiêng về phía trước được, ta chọn khoảng cách này

có giá trị 50 [mm] Trọng tâm của cẩu và của cần được xác định bằng thựcnghiệm Khi lắp cẩu lên xe, ta có các toạ độ trọng tâm như sau:

- Toạ độ trọng tâm của bệ cẩu theo chiều dọc của xe là:

X2 = 9300 -1320 - 7010 + 50 + 345 = 1365 [mm]

- Toạ độ trọng tâm của cần cẩu theo chiều dọc của xe là:

2

35501365

2

3550X

= 3140 [mm]

 Xác định toạ độ trọng tâm của thùng chở hàng hoá theo chiều dọc xe:

Từ công thức (5.2) ta tính được toạ độ trọng tâm X của ôtô đóng mới khi

ở trạng thái toàn tải:

i i i.m

x

24000

5130.180000.6000

4 4 3 3 2 2

1.G x G x G x Gx

Trong đó:

G4 là trọng lượng của thùng và hàng được xác định như sau:G4 = G - (G1+ G2+G3+n.Gn) = G - (G1 + Gc+ n.Gn) [KG] (5.5)Với:

G là trọng lượng toàn bộ của ôtô tải có cẩu [KG], ta có

' 1

'

1.G X G X G X GX

24000

140

365.1295 3 350 X 149751

Hình 5.2: Sơ đồ tính chiều dài thùng.

Từ (5.7) ta được:

L’t= 4741,591 - (1365 + 245) = 3131,591 [mm]

Từ (5.6) ta được:

Lt = 2 3131,591 = 6263,182 [mm]

Chọn chiều dài của thùng chở hàng là Lt= 6250 [mm]

Kiểm tra lại độ dôi chiều dài của satxi ∆L của sau khi lắp cẩu và thùngchở hàng trên ôtô:

∆L = 7010-6250-590-50

= 120 [mm]

Vậy: ta cần phải cắt bỏ bớt phần thừa trên satxi của ôtô ở phía sau cùng

có chiều dài 120 mm Khi cắt bỏ phần này, nó không ảnh hưởng nhiều đến sựphân bố tải trọng lên ôtô vì phần trọng lượng phần thừa tương đối nhỏ

1.1.4 Xác định chiều rộng của thùng (B t ):

Thùng chở hàng khi lắp trên ôtô thường có chiều rộng bằng giá trị chiềurộng của ôtô đó Theo quy định của Bộ Giao Thông Vận Tải hiện nay ở nước ta thìchiều rộüng toàn bộ của ôtô không vượt quá 2500 mm Ta chọn chiều rộng toàn bộcủa ôtô là 2500 mm, chiều rộng toàn bộ của sàn thùng chở hàng của ôtô đóng mớinày là Bt = 2400 mm, khoảng còn lại làm phần dự trữ cho các chi tiết khác nhô ra

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 13 GVHD:ThS Phan Minh Đức

1.1.5 Xác định chiều cao của thùng (H t ):

Chiều cao của thùng có giá trị sao cho khi vận chuyển hàng hoá nókhông bị rơi ra khỏi thùng Tuy nhiên thùng không quá cao vì nó sẽ gây vướng khixếp dỡ hàng hoá lên xuống xe và giảm hiệu quả sử dụng Hiện nay chiều cao củathùng chở hàng được chọn theo kinh nghiệm, ta chọn chiều cao hiệu dụng có giátrị Ht = 600 mm

1.1.6 Xác định chiều dày của thành thùng (δ t ):

Chiều dày các thành bên của thùng được chọn có giá trị δt = 50 mm.

Từ các tính toán trên, ta có bảng một số các số liệu cơ bản của thùng chởhàng như sau:

Bảng 5.1: Bảng số liệu cơ bản của thùng chở hàng:

1 Chiều dày các thành của thùng δt mm 50

2 Chiều dài toàn bộ của thùng Lt mm 6250

3 Chiều dài hiệu dụng của thùng L’t mm 5730

4 Chiều rộng toàn bộ của thùng Bt mm 2400

5 Chiều rộng hiệu dụng của thùng B’t mm 2300

6 Chiều cao hiệu dụng của thùng Ht mm 600

6

1- sàn thùng; 2- thành thùng sau; 3- thành thùng bên; 4- be dọc thành bên của sàn thùng; 5- thanh đứng để gài thành

thùng; 6- dầm dọc; 7-khung phía trước.

Khi tính toán thiết kế thùng chở hàng, ta dự kiến kết cấu của thùng chởhàng như ở hình 5 gồm có:

- 02 dầm dọc của thùng bằng gỗ có kích thước 6250x75x170 mm, trênmỗi dầm có gắn 02 bích chống xô dọc thùng khi lắp thùng chở hàng vào khungôtô

- 11 dầm ngang bằng thép chữ [ có tiết diện thay đổi như ở hình 5.4đặt song song, cách đều nhau và được ghép với 02 dầm dọc gỗ bằng các ke thépkẹp lên dầm

Hình 5.4: Tiết diện dầm ngang của thùng.

- 02 be ngang bằng thép [ 10 ở phía trước và sau sàn thùng chở hàng vàđược gắn vào 02 dầm ngang để lắp thành thùng trước và sau

- Trên các dầm ngang của sàn thùng được lắp 02 be dọc bằng thép [10

ở ngoài cùng để lắp các thành dọc

- Mặt sàn của thùng chở hàng được ghép bằng gỗ có chiều dày 30mm

- Trên 02 be dọc của sàn thùng có bộ phận để lắp 04 cột đứng bằngthép có kết cấu phù hợp và có cơ cấu khoá để dễ dàng lắp và tháo các thành dọccủa thùng khi cần thiết

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 15 GVHD:ThS Phan Minh Đức

A-A

- Các thành dọc của thùng được chia chia ra làm 06 đoạn, trong đó có

04 đoạn có chiều dài bằng chiều dài của thành trước và bằng chiều dài thành sau(dài 2300 mm), 02 đoạn còn lại có chiều dài bằng chiều dài còn lại của thùng (dài

1450 mm) Thành thùng có thể tháo lắp được dễ dàng với các be của sàn thùngbằng bản lề Thành trước lắp chặt vào bệ thùng xe

- Thành của thùng chở hàng có kết cấu gồm có: khung bằng 05 thanhthép [ 5 và bọc bằng thép tấm có dạng gân tăng cứng dày 03 mm., trong đó 01thanh be đứng ở giữa để tăng bền cho thành thùng (hình 5.5)

mm, song ngang ở giữa bằng thép hộp kích thước 50x25x3 mm, trên khung có hàncác song đứng bằng thép chữ [ 45x15x3 mm (hình 5.6) để hạn chế các hàng hoá ởtrên thùng bị trượt về phía buồng lái khi phanh đột ngột hay khi ôtô xuống dốc.Thành ngang phía trước được liên kết với khung này và 02 thành dọc ở phía trướctiên được tựa vào thành trước

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 16 GVHD:ThS Phan Minh Đức

3 4

5

+ Thép [ 5 có khối lượng trên 01 mét chiều dài là 54,2 [N] ≈ 5,53[Kg].

+ Thép [ 14 có khối lượng trên 01 mét chiều dài là 92,0 [N] ≈ 9,38[Kg]

- Các thành phần không định hình của thùng gồm có:

+ Gỗ có khối lượng riêng γg= 800 [Kg/m 3]

+ Thép có khối lượng riêng γt= 7800 [Kg/m 3]

STT Tên cáchQuy Chiềudài lượngSố Trọng lượngđơn vị Trọng lượngtoàn bộ

01 Dầm ngang trước và sau [ 10 2,390 2 9,38 44,828

STT Tên Trọng lượng đơn vị Số lượng Trọng lượngtoàn bộ

Giá trị Thứ nguyên Giá trị Thứ nguyên

04 Cột đứng khoá thành thùng 10 KG/cột 4 cột 40

05 Cột đứng khung phía trước 7800 KG/m3 0,0028 m3 21,840

06 Song ngang khung phía trước 7800 KG/m3 0,0044 m3 34,008

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 19 GVHD:ThS Phan Minh Đức

07 Song ngang giữa khung trước 7800 KG/m3 0,001 m3 7,652

08 Song đứng khung trước 7800 KG/m3 0,003 m3 23,868

Khi làm việc, thùng chịu tác dụng của trọng lượng hàng hoá trên thùng

Qh là chủ yếu Qh tác dụng lực lên sàn thùng truyền qua dầm ngang đến dầm dọccủa thùng và đến dầm dọc của khung ôtô Tuy nhiên, do ta chọn bề dày lớp gỗ lótsàn tương đối phù hợp với khoảng cách bố trí các dầm ngang nên ta xem như nó

đủ bền, các dầm dọc của thùng thì tiếp xúc toàn bộ với dầm dọc của khung ôtô nên

nó đủ bền khi truyền lực từ dầm ngang xuống Khi tính toán sức bền của thùngchở hàng, ta chỉ tính bền cho các dầm ngang của sàn thùng và xem như các chi tiếtkhác làm việc đủ bền

Khi tính toán sức bền cho các dầm ngang của sàn thùng, ta giả thiết xemnhư trọng lượng hàng hoá phân bố đều trên toàn bộ sàn thùng Và khi xét tải trọngtác dụng lên dầm ngang khi ôtô đầy tải ta xem tải trọng phân bố đều và như nhautrên toàn bộ chiều dài của dầm ngang

Trọng lượng tác dụng lên các dầm ngang của sàn thùng chở hàng khi ôtôđầy tải gồm toàn bộ trọng lượng hàng hoá và trọng lượng của thùng trừ đi trọnglượng của các dầm dọc bằng gỗ và trọng lượng dầm ngang mà ta xét Ta xác địnhđược tải trọng tác dụng lên các dầm ngang của sàn thùng như sau:

Q = G4- Ggd- Gtn= 14975 - 128 - 203,237

= 14643,763 [KG]

Ta có tải trọng phân bố tác dụng lên 01 dầm ngang là:

tn.B

Xét dầm ngang chịu tải trọng tác dụng phân bố đều: (Hình 5.7 )

Hình 5.7 :Sơ đồ lực tác dụng lên dầm ngang.

Từ sơ đồ lực ở hình 5.7 ta xác định được biểu đồ momen uốn của lực tácdụng lên dầm ngang như sau: (Hình 5.8)

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 21 GVHD:ThS Phan Minh Đức

Hình 5.8 :Sơ đồ momen tác dụng lên dầm ngang.

Từ biểu đồ momen uốn của dầm ngang, ta thấy dầm chịu uốn lớn nhất tại

vị trí có mặt cắt A-A và B-B Đây là vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất, ta cần kiểmtra bền dầm chịu uốn ở vị trí mặt cắt A-A hay B-B., còn các vị trí còn lại ta xemnhư dầm đã đủ bền do momen uốn ở đó giảm

ƠÍ đây ta kiểm tra bền dầm ngang tại vị trí mặt cắt A-A của 01 dầmngang ở phía trong, còn dầm ngang ở hai đầu thì nếu các dầm trong đủ bền nócũng sẽ đủ bền vì nó lớn hơn là:

- Tải trọng phân bố tác dụng lên 01 dầm ngang là:

q = 554,69 [KG/m]

- Tại tiết diện A-A có giá trị momen lớn nhất Mumax là:

2

0,810554,69

2

0,810q

=

=52,2

181,965u

Mặt khác ta có ứng suất cho phép của dầm ngang chế tạo bằng thép là:[2]

)1]

+

=1,5.(3,5u

So sánh σu và [σu] ta thấy:

Vậy dầm ngang đủ bền khi chất đầy tải trên thùng chở hàng của ôtô

3 TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT THÙNG CHỞ HÀNG VÀ CẨU, LIÊN KẾT VÀO KHUNG XE:

6.1 TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT THÙNG, LIÊN KẾT VÀO KHUNG XE:

1.1.9 Líên kết thùng chở hàng vào khung xe:

Thùng chở hàng của ôtô được lắp cố định vào khung của ôtô satxi bằng

08 bích chống xô bằng thép để hạn chế dịch chuyển dọc, trong đó có 04 bích lắpvào 02 dầm dọc bằng gỗ của thùng bằng bulông, 04 bích lắp vào 02 dầm dọc củakhung ôtô bằng mối hàn Các bích trên dầm dọc của thùng chở hàng và của khung

xe ghép với nhau bằng 08 bulông (mỗi bên 04 bulông)

Thùng chở hàng được hạn chế dịch chuyển ngang bằng 12 bulông kiểuquang treo (mỗi bên có 06 bulông) Các bulông được xiết chặt để cố định thùngchở hàng lên khung ôtô

1.1.10.Tính toán bulông lắp bích chống xô giữa thùng chở hàng và khung xe:

Khi tính toán bulông ghép các bích chống xô, ta giả thiết bỏ qua bulôngquang treo hạn chế dịch chuyển ngang của thùng và ta lấy trường hợp gây ra dịch

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 23 GVHD:ThS Phan Minh Đức

chuyển dọc lớn nhất của thùng chở hàng là lúc ôtô phanh đột ngột trên đườngxuống dốc.

Xét ôtô khi phanh đột ngột trên đường xuống dốc có các lực gây ra trênthùng chở hàng: (hình 6.1)

α

G4

Fms

Pj

Hình 6.1 :Sơ đồ lực tác dụng lên thùng chở hàng của ôtô khi phanh đột

ngột trên đường xuống dốc.

Trong đó:

Fms là lực ma sát sinh ra giữa dầm dọc của thùng chở hàng và dầm dọccủa khung xe [KG]

Pj là lực quán tính của thùng chở hàng và hàng hoá sinh ra khi ôtôphanh đột ngột [KG].

G4 là trọng lượng của thùng chở hàng và hàng hoá [KG]

- Lực ma sát sinh ra tại mặt tiếp xúc giữa dầm dọc của thùng chở hàng

và dầm dọc của khung xe là:

Fms= µ.G4.cosα + Fbl [KG] (6.1 )Trong đó:

µ là hệ số ma sát giữa dầm dọc của thùng chở hàng và dầm dọc củakhung xe, với ma sát giữa gỗ và thép có µ = 0,24 ÷ 0,26 [5] Ta chọn µ = 0,24

α là góc nghiêng dọc của đường dốc, α xác định theo độ dốc củađường i Với i = 18% = 0,18 ta có:

α = arctg i = arctg 0,18 = 10,204oSuy ra:

cosα = 0,984 sinα = 0,177Fbl là lực xiết của bulông ghép bích chống xô [KG]

(Q + Gt)α [KG] là trọng lượng của thùng chở hàng và hàng hoá theochiều dọc của ôtô khi ôtô nghiêng theo chiều dọc một góc α Với:

FF

bl

bl 1bl ≥ =

= 1415,967 [KG]

Các bulông lắp bích chống xô chịu cắt nên ta có diện tích giới hạn nhỏnhất của 01 bulông là:

][

FS

S =

Khi tính toán bulông quang treo chống trượt ngang thùng chở hàng khi

ôtô quay vòng ổn định trên đường vòng, ta bỏ qua các bu lông lăp bích chống xôdọc thùng chở hàng của ôtô

Xét thùng và hàng hoá của ôtô khi quay vòng ổn định trên đường vònggồm lực ma sát Fms và lực quán tính ly tâm (Plt) của thùng Lực ly tâm này chia ralàm hai phần là lực quán tính ly tâm theo phương dọc của ôtô (Pltx) và lực quántính ly tâm theo phương ngang của ôtô (Plty)

- Xác định toạ độ trọng tâm ôtô đóng mới theo chiều cao khi toàn tải:Toạ độ trọng tâm của ôtô theo chiều cao được xác định theo công thức:

G

.G

hh

n 1

i i ig

∑

=

Trong đó:

hi[m] là toạ độ trọng tâm theo chiều cao các thành phần của ôtô gồm:

h1[m] là toạ độ trọng tâm theo chiều cao của satxi ôtô tảiKAMAZ 53229 Giá trị của h1 được lấy theo kết quả thực nghiệm của ôtô satxi làh1= 710 [mm] = 0,710 [m]

h2[m] là toạ độ trọng tâm theo chiều cao của bệ cẩu Giá trị củah2 ta xác định bằng tâm hình học của bệ cẩu vì thực tế thì trọng tâm của bệ cẩunằm ở dưới tâm hình học Khi ta lấy tâm hình học làm trọng tâm bệ cẩu để tính

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 27 GVHD:ThS Phan Minh Đức

toán thì ôtô được đảm bảo hơn khi toạ độ trọng tâm bệ cẩu ở phía dưới vị trí chínhxác Toạ độ trọng tâm bệ cẩu khi lắp trên ôtô và có khối thép đệm kích thước

h4[m] là toạ độ trọng tâm theo chiều cao của thùng chở hàng.Giá trị của h4 ta xác định bằng tâm hình học của thùng chở hàng Khi lắp thùng

chở hàng lên ôtô ta có giá trị h4= 1,000+0,120+0,170+ 2

24000

1,500.1805

1,590.14973,155.350

h

5 5 h 4 4 3 3 2 2 1 1 '

.Gh)Q.(Gh.Gh.Gh.Ghh

−

+

−+

++

=

1365224000

1,500.18013652)

751,590.(1493,155.350

2,090.12950,710.7200

−

+

−+

++

=

= 1,095 [m]

- Lực quán tính theo phương dọc ôtô của thùng và hàng hoá khi ôtôquay vòng ổn định trên đường vòng là:[1]

.b

.VGP

min

2 gh 4 ltx

g

2 min

.Bg.R

Vgh = = 8,145 [m/s]

Vậy:

1309,81.10.5,

24.1,282.0,55

.VG

9,81.10

514975.8,14

= 10127,609 [KG]

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 29 GVHD:ThS Phan Minh Đức

 Tính toán bulông quang treo hạn chế dịch chuyển ngang của thùngchở hàng so với khung ôtô, ta tính với lực quán tính theo phương ngang Plty.

- Lực xiết cần thiết do bulông tạo ra lực ma sát để hạn chế thùng chởhàng bị trượt ngang là:

µ

bl

F-P

Suy ra:

3537,155-

F

24

27460,227n

FF

bl

bl 1bl ≥ = = 1144,176 [KG].

Các bulông quang treo chịu lực xiết nên ta có diện tích giới hạn nhỏ nhấtcủa 01 bulông là:[4]

][

1,3.FS

bulông chế tạo bằng thép CT3 thường có σch= 20.10 6 [KG/m2]

[S] là hệ số an toàn khi xiết bulông, khi không kiểmtra lực xiết bulông giả thiết đường kính M16 ÷ M30 ta có [S] = 3 ÷ 2 [4], chọn[S]=2,5

Do đó:

761,3.1144,1

6.2 TÍNH TOÁN LẮP ĐẶT CẨU, LIÊN KẾT VÀO KHUNG XE:

1.1.12.Líên kết cẩu vào khung xe:

Cẩu TADANO TM-ZR503 được lắp lên hai dầm dọc của ôtô satxi tảiKAMAZ 53229 trên 02 khối thép đệm có kích thước 600x90x80 [mm] Liên kếtgiữa cẩu và khung của ôtô satxi bằng 08 bulông để cố định cẩu trên khung

1.1.13.Tính toán bulông lắp đặt cẩu vào khung xe:

Bulông lắp đặt cẩu vào khung xe khi xe chuyển động việc chịu tác dụngcủa lực quán tính do cẩu sinh ra khi ôtô phanh đột ngột trên đường xuống dốc vàlực quán tính do cẩu sinh ra khi ôtô quay vòng ổn định trên đường vòng Khi tínhtoán ta tính cho trường hợp lực quán tính do cẩu sinh ra khi ôtô phanh đột ngộttrên đường xuống dốc Còn khi cẩu làm việc thì bulông chịu kéo do momen lật docẩu tạo ra khi cẩu hàng hoá lên hay xuống xe

- Lực ma sát sinh ra tại mặt tiếp xúc giữa đế cẩu và dầm dọc của khung

xe là:

Fms= µ.(Gc.cosα + Fbl) [KG] (6.14)Trong đó:

µ là hệ số ma sát giữa đế cẩu và dầm dọc của khung xe, với ma sátgiữa thép và thép có µ = 0,18 [5]

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 31 GVHD:ThS Phan Minh Đức

α là góc nghiêng dọc của đường dốc, α xác định theo độ dốc củađường i Với i = 18% = 0,18 ta có:

α = arctg i = arctg 0,18 = 10,204oSuy ra:

cosα = 0,984Fbl là lực xiết của bulông ghép cẩu vào khung xe [KG]

G

1341,488.8

- Từ (6.14) và (6.17) ta có lực xiết cần thiết do bulông tạo ra lực ma sát

để hạn chế cẩu bị trượt khi ôtô phanh đột ngột trên đường xuống dốc là:

α

α

cos.c c j

bl P G -GF

µ

+

Suy ra:

0

291,4171341,488

F

8

7452,713n

FF

bl

bl 1bl ≥ = = 931,589 [KG].

Vậy lực xiết ban đầu của bulông lắp cẩu lên khung ôtô ta chọn giá trị là:

Ta xét cho 02 trường hợp bulông chịu tác dụng khi cẩu hàng hoá theo phương dọc

và phương ngang xe Khi cẩu theo phương dọc hay phương ngang xe thì tải trọngtác dụng lên bulông có tính đối xứng nghĩa là tải trọng tác dụng lên các dãy bulông

SVTH: Lã Ngọc Duy Minh Trang 33 GVHD:ThS Phan Minh Đức

lắp đặt cẩu cũng thay đổi hoán vị nhau theo phương đối xứng qua tâm cẩu khi cẩuphía trước hay phía sau, bên trái hay bên phải Ví dụ khi cẩu hàng hoá theophương ngang và cẩu ở bên phải thì dãy bulông ngoài cùng bên phải sẽ chịu tảitrọng nhỏ nhất còn dãy bulông ngoài cùng bên trái sẽ chịu tải trọng lớn nhất nhưngkhi cẩu ở bên trái thì dãy bulông ngoài cùng bên trái sẽ chịu tải trọng nhỏ nhất còndãy bulông ngoài cùng bên phải sẽ chịu tải trọng lớn nhất Vậy, khi tính toán, tatính cho bulông chịu tải trọng lớn nhất và chọn các bulông khác theo bulông này.

+ Trường hợp 1: Cẩu hàng hoá theo phương dọc xe:

Hình 6.2 : Sơ đồ lực tác dụng lên bulông lắp bệ cẩu vào khung xe.

Trong trường hợp này, theo sơ đồ hình 6.2 ta thấy tải trọng do momen lậttạo ra tác dụng lên 04 bulông trên cùng 01 dãy với giá trị:

Trong đó:

Ml [KG.m] là momen lật gây ra trên cẩu, khi tính toán ta lấygiá trị là Mlmax

Fb [KG] là tải trọng tác dụng lên dãy bulông lắp cẩu

l1 [m] là khoảng cách từ tâm lật của cẩu đến dãy bulông mà taxét và có giá trị là l1 = 540 [mm] = 0,540 [m]

Từ (6.20) ta có lực tác dụng theo chiều dọc của dãy bulông khi cẩu hànghoá theo phương dọc là:

0,540

12598,5l

MF1

Vậy, ta có lực tác dụng theo chiều dọc của 01 bulông khi cẩu hàng hoátheo phương dọc là:

4

23330,5564

F

1bd = =

= 5832,639 [KG]

+ Trường hợp 2: Cẩu hàng hoá theo phương ngang xe:

Hình 6.3 : Sơ đồ lực tác dụng lên bulông lắp bệ cẩu vào khung xe.

Trong trường hợp này, ta thấy tải trọng do momen lật tạo ra tác dụng lên

08 bulông trên 04 dãy với giá trị như ở sơ đồ hình 6.3

Xét các lực tác dụng lên các bulông khi cẩu hàng hoá theo phương ngang

xe ta có:

Phương trình momen đối với tâm lật:

Ml = F1.l2 + F2(l2 - e) + F3.e [KG.m] (6.21)Trong đó:

l2 [m] là khoảng cách từ tâm lật của đế bệ cẩu đến điểmđặt lực F1 tại tâm bulông ở dãy ngoài cùng Cẩu được lắp lên 02 dầm dọc củakhung ôtô tại vị trí khung xe thay đổi bề rộng với các giá trị bề rộng ở phía trước

là 950 [mm], ở phía sau là 900 [mm] Giả sử các bulông được lắp sát vào khung ta

có được 02 giá trị của l2 như sau: l2 = 0,950 [m] và l2 = 0,900 [m]

e [m] là bề rộng của dầm dọc khung xe [m] khung xebằng thép [ 260x80x5 [mm] có e = 80 [mm] = 0,080 [m]

lF

F2

2 2

2 2 2

l 1

l

el

e)(ll

MF

+

−+

=

2

2 l

e).(lF

0,080)-,900(

12598,500

++

=

0900,0

= 7257,200 [KG]

0,900

)00,9007257,200.(

= 6612,116 [KG]

0,900

,2000,080.7257

0,080)-,950(

12598,500

++

=

0950,0

= 6880,864 [KG]

0,950

)00,9506880,864.(