Tính toán kiểm tra xe tải khi xe chở quá tải

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ GỚI HẠN VẤN ĐỀ

1.1 Đặt vấn đề và giới hạn vần đề

Đối với một đất nước đang phát triển nói chung và Việt Nam nói riêng Khi nóiđến sự phát triển kinh tế thì người ta sẽ hình dung đến một nền kinh tế hàng hóa vàhội nhập Một nền kinh tế mà ở đó, nhu cầu chuyên chở hàng hóa, vận tải là mộttrong những nhu cầu quan trọng và thiết yếu nhất

Nền kinh tế hội nhập, sự chuyên chở, vận tải hàng hóa, thiết bị vật tư là thiết yếu.tuy nhiên, ở việt nam, do địa hình khó khăn, kinh phí đầu tư cho phương tiện vậntải ít, phương tiện vận tải còn quá ít so với lượng hàng hóa cần lưu thông nên vấn

đề các xe tải phải chở quá tải với khối lượng lớn ở việt nam đang là vấn đề nóng,

và đang diễn ra đại trà

Khi một xe tải chở quá tải 80%, các bộ phận, các cụm chi tiết cấu thành của xe sẽphải làm việc dưới một chế độ tải trọng nặng nhọc và có thể một số cụm chi tiết sẽ

bị phá hủy dưới chế độ làm việc đó

Để cụ thể hóa vấn đề nêu trên, nhóm chúng em sẽ đi vào nghiên cứu tính toán vàkiểm tra xe tải Hyundai HD72, tải trọng 3.5 tấn chở quá tải 80%

Do thời gian nghiên cứu là có hạn nên trong nội dung đồ án này, chúng em sẽ trìnhbày các nghiên cứu, tính toán và kiểm tra xe Hyundai HD72 chở quá tải 80% ở cácnội dung sau:

- Tính toán kiểm tra khung xe khi chở quá tải

- Tính toán, kiểm tra cân bằng lực kéo, cân bằng công suất và đặc tính động lực họccủa xe khi chở quá tải

- Tính toán và kiểm tra hệ thống treo khi chở quá tải

1 Thông tin chung

Loại phương tiện Ôtô tải ( thùng kín)

Trang 2

Nhãn hiệu số loại phương tiện TMT HYUNDAI

HD72/TKCông thức bánh xe 4x2R

Trang 3

Trang 4

TÍNH TOÁN KIỂM TRA XE TẢI KHI XE CHỞ QUÁ TẢI Trang 4

Hình 1.1 Xe tải Hyundai HD72 thùng kín

Hình 1.2 Bản vẽ chi tiết xe tải Hyundai HD72 thùng kín

Trang 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHUNG XE KHI CHỞ QUÁ TẢI

2.1 Các giả thiết ban đầu

 Tải trọng buồng lái, động cơ, thùng xe, hàng hóa trên thùng xe có thể coi 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 trịứng suất uốn và xoắn như nhau trên suốt chiều dài xe

 Khi làm việc, ngoài ứng suất uốn, các dầm dọc còn bị xoắn nhưng thực tế thì ứngsuất xoắn là rất nhỏ nên ta bỏ qua khi tính toán

2.2 Xác định trọng lượng phân ra cầu trước và cầu sau trong trường hợp xe chở

quá tải 80% đang đứng yên trên đường bằng.

2.2.1 Các thành phần trọng lượng:

 Khi xe chở quá tải 80%, xem như xe có tất 3 đại lượng trọng tải:

- trọng lượng thân xe ( Go )

- trọng lượng 3 người ngồi trên xe ( Gng )

- trọng lượng hàng hóa trên xe ( Ghh )

 khi tính toán, xác định phân bố trọng lượng phân ra các cầu, ta phải xác định phân

bố trọng lượng của 3 đại lượng trên

Hình 2.1 các thành phần trọng lượng xe chở quá tải 80%

G Ghh

G2G1

Trang 6

 giả thiết các thành phần trọng lượng đặt tại trọng tâm của mỗi phần

2.2.2 phân bố trọng lượng

 Trọng lượng thân xe: G =33850N0

- Trong đó: phân bố cầu trước: G =17700N01

Phân bố cầu sau: G =16150N02

- Trọng tâm của G0 cách tâm cầu trước 1 khoảng:

02 1 0

G *L 16150*3755

 Trọng lượng 3 người ngồi trên ca bin: G =650*3=1950Nng

- Toàn bộ phân bố lên cầu trước

- Trọng tâm Gng cách cầu trước 1 khoảng: x2 = 0mm

 Trọng lượng hàng hóa khi chở quá tải 80%: G =34000*1.8=61200Nhh

- Ghh cótrọng tâm đặt tại tâm của thùng hàng

- Trọng tâm của Ghh cách cầu trước 1 khoảng:

- Trọng tâm cách cầu sau 1 khoảng: b = L-a = 3755-2641=1114mm

 trọng lượng phân bố lên cầu trước là:

 tọa độ trọng tâm theo chiều cao hg:

Trang 7

2.3 Xác định trọng lượng phân bố ra cầu trước và cầu sau trong trường hợp xe

chở quá tải 80% đang truyền lực kéo.

 Giả thiết xe chạy trên đường bằng với vận tốc không đổi (lực cản dốc Fi = 0, lựccản quán tính Fj = 0) bỏ qua lực cản lăn Ff và lực cản không khí Fω

Z1k

Ff1

Trang 8

- trọng lượng phân bố lên cầu sau: G =m G =1,1.68223=75045N2k 2k 2

với m2k là hệ số thay đổi tải trọng lên cầu sau, xe đang truyền lực kéo: m2k = 1.1

- trọng lượng phân bố lên cầu trước: G =G-G =97000-75045=21955N1k 2k

2.4 Xác định trọng lượng phân bố ra cầu trước và cầu sau trong trường hợp xe

chở quá tải 80% đang phanh.

 Giả thiết xe phanh trên đường bằng với vận tốc không đổi (lực cản dốc Fi = 0, lựccản quán tính Fj = 0) bỏ qua lực cản lăn Ff và lực cản không khí Fω

 Ta có:

- Trọng lượng phân bố lên cầu sau: G =m G =0,9.68223=61400N 2p 2p 2

với m2p là hệ số thay đổi tải trọng lên cầu sau, xe đang phanh: m2p = 0.9

- Trọng lượng phân bố lên cầu trước: G =G-G =97000-61400=35600N 1p 2p

2.5 tính toán kiểm tra bền khung xe khi chở quá tải 80%

2.5.1 các giả thiết ban đầu

G

Z2p

Z1p

Ff

1

F2pFf

Hình 2.3.sơ đồ các lực phân bố lên xe trong trường hợp xe đang phanh

Trang 9

 Do xe có 2 dầm đối xứng nhau nên ta chỉ kiểm tra bền cho 1 dầm bên trái xe, dầmcòn lại tương tự như vậy

 Giả thiết các nhíp ở cầu trước và nhíp ở cầu sau là đối xứng nên các phản lực tácdụng lên 2 đầu nhíp trước bằng nhau và các phản lực tác dụng lên 2 đầu nhíp saubằng nhau

 Giả thiết tải trọng xe khi chở quá tải được chia làm 2 phần: phần đầu (Gđ) và phầnsau (Gs), tải trọng mỗi phần phân bố đều trên suốt chiều dài tác dụng của nó

2.5.2 Phân tích các lực tác dụng lên dầm dọc của xe:

 Để tính toán và kiểm tra bền cho dầm xe, ta phải tính toán trong trường hợp dầm

xe chịu tải trọng nặng nhất Do đó, ta so sánh các giá trị G1, G2 trong ba trường hợp chịu tải của xe và chọn và chọn các giá trị tải trọng lớn nhất tác động lên các cầu để tính tính toán kiểm tra:

- Trường hợp tĩnh: G1 = 28777 (N), G2 = 68223 (N)

- Trường hợp xe đang truyền lực kéo: G1k = 21955 (N), G 2k = 75045 (N).

- Trường hợp xe đang phanh : G 1p = 35600 (N), G2p = 61400 (N)

 Chọn các giá trị G 1p = 35600 (N) và G 2k = 75045 (N) để tính toán và kiểm tra bền

Trang 10

Z1p’’: phản lực thẳng đứng tác dụng lên đầu sau của nhíp trước bên phải vàbên trái.

Z2k’: phản lực thẳng đứng tác dụng lên đầu trước của nhíp sau bên phải vàbên trái

Z2k’’: phản lực thẳng đứng tác dụng lên đầu sau của nhíp sau bên phải và bêntrái

Z2p: phản lực thẳng đứng tác dụng lên hai bánh trước bên phải và bên trái khi

xe đang phanh

Z2k: phản lực thẳng đứng tác dụng lên hai bánh sau bên phải và bên trái khi xeđang truyền lực kéo

G1p: tải trọng đặt lên cầu trước khi xe phanh

G2k: tải trọng đặt lên cầu sau khi xe truyền lực kéo

Trang 11

 Trong đó:

q1: tải trọng phân bố đều lên đầu xe

 Với các giá trị chiều dài:

l0: 6855 mm; l01: 1415 mm; l02: 5440 mm; l1: 460 mm; l2: 870 mm

l3: 90 mm; l4: 2880 mm; l5: 1040 mm; l6: 1520 mm

 do xe có hai dầm dọc nên mỗi dầm se chịu ½ tải trọng:

 tải trọng phân bố đều lên phần đầu:

ñ 1 01

2.l 2.1415

Trong đó:

Gđ: trọng lượng phần đầu xe khi chở quá tải 80%

l01: chiều dài tính toán phần đầu mỗi dầm dọc

 tải trọng phân bố đều lên phần đầu:

s 2 02

G 84650

q = = =7.8(N/mm)2.l 2.5440

Trong đó:

Gs: trọng lượng phần đầu xe khi chở quá tải 80%

l02: chiều dài tính toán phần đầu mỗi dầm dọc

2.5.3 tính toán nội lực, mô men uốn và ứng suất uốn tác dục lên dầm

 xét đoạn l 1: 0 ≤ li ≤ l1:

- Lực cắt ngang: Qy q l1 i

- Moment uốn: 

2 i

Trang 12

q2

Trang 13

l6li

q2

QyMx

Trang 14

- Moment uốn:

2 i

Bảng 3.1: thông số động lực học của ô tô khi chở quá tải 80%.

Thông số tính toán động lực học ô tô kgi chở quá tải 80%

Động cơ Công suất cực đại/ tốc độ quay P emax / n emax kW/(v/p) 96/2900

Moment xoắn cực đại/ tốc độ quay

M emax / n emax N.m/(v/

p)

373/180 0

 Đặc tính công suất mô tả mối quan hệ giữa công suất Pe và hai thành phần của nó

là mô men Me và tốc độ góc ωe hay sốvòng quay ne thông thường nó được biểudiễn qua đặc tính tốc độ của mô ment Me(ωe) hay đặc tính tốc độ của công suất

Trang 15

Pe: công suất của động cơ

Me: mô ment xoắn của trục khuỷu động cơ

ωe: vận tốc góc của động cơ

 Khi nghiên cứu, tính toán lực kéo hay mô ment xoắn chủ động ở các bánh xe tải.Chúng ta nhất thiết phải có đường đặc tính ngoài công suất của động cơ đốt trongcủa xe đó

3.1.2 Tính toán công suất của động cơ

 Để xây dựng đường đặc tính tốc độ của công suất động cơ, ta dựa vào công thứcthực nghiệm S.R.Laydecman việc sử dụng công thức này sẽ thuận lợi cho việc xácđịnh công suất hữu ích (Pe) của động cơ ở dãi các tốc độ quay của động cơ khácnhau

n = 2900 (v/p): số vòng quay trục khuỷu động cơ ứng với công suất cựcđại

ne (v/p): số vòng quay trục khuỷu động cơ ứng với công suất Pe.a,b,c : là các hệ số thực nghiệm có kể đến sự ảnh hưởng của buồng đốt vàloại động cơ

 Xác định các hệ số a,b,c theo công thức sau:

k k (2-k )-1a=

k (2-k )-1

W

1-ab=

1-0.5k

W

b c=k

Trang 16

Trong đó:

Memax = 373 (N.m): moment xoắn cực đại của động cơ

Mp: mô men xoắn ứng với vị trí công suất cực đại

np: số vòng quay trục khuỷu ứng với công suất cực đại

nM: số vòng quay trục khuỷu ứng với vị trí moment xoắn cực đại

3.1.3 Tính toán mô ment xoắn trên trục khuỷu của động cơ.

4 e e

Pe(kW): công suất động cơ

Me(N.m): moment xoắn trên trục khuỷu động cơ

ne(v/p): số vòng quay trên trục khuỷu ứng với Pe

3.1.4 Xây dựng đồ đặc tính ngoài của động cơ

 Thông qua các thông số động học của động cơ Ta sẽ tính toán các giá trị Pe, Me

tương ứng với các giá trị của ne dựa vào đó, ta sẽ vẽ được các đố thị: Pe=f(ne) và

Trang 17

3.2 Đồ thị cân bằng lực kéo

3.2.1 Khái niệm

 Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô có thể biểu diễn bằng đồ thị

 Chúng ta xây dựng quan hệ giữa lực kéo Fk và các lực cản chuyển động phụ thuộcvào vận tốc của xe (v) Tức là Fk = f(v) ở trục tung ta đặt các giá trị lực, trụchoành ta đặt giá trị vận tốc

 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các lực nêu trên với vận tốc của xe gọi là đồ thịcân bằng lực kéo của xe

Trang 18

in: tỉ số truyền của hệ thống truyền lực ở số thứ n

rb: bánkính động học bánh xe

η: hiệu suất truyền lực

en

M : mô ment xoắn động cơ ứng với tay số thứ n

 Công thức tính vận tốc chuyển động của xe ở các số truyền:

e b n

- Đây là đường cong bậc hai phụ thuộc vào vận tốc của xe

- Đường cong Fψ + Fω là tổng các giá trị Fψ và Fω tươngứng

 Kết quả tính toán:

Bảng 3.3 bảng tính toán lực kéo Fk (kN) và vận tốc v (km/h)

Trang 19

7.00 17.30 27.60 37.90 48.200.194 0.194 0.194 0.194 0.1940.012 0.071 0.180 0.339 0.549

Trang 20

3.2.4 Nhận xét:

- Hai đường cong Fk5 và Ff + Fω cắt nhau tại A, chiếu A xuống trục hoành ta đượcgiá trị Vmax của xe Vmax = 105 km/h

- Tung độ nằm giữa Fk và Ff + Fω ở bên trái A được gọi là lực kéo dư của xe Fd

- lực kéo dư dùng để xe tăng tốc, lên dốc hoặc kéo romooc…

- trên đồ thị ta vẽ thêm đường lực bám của xe: F f(v)

F m G 

Trong đó:

mi = 1,1: hệ số thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau khi xe kéo

Gb = 68223 N : trọng lượng xe phân bố lên cầu chủ động khi xe đứng yên

k max b

F G

F (kN)

Trang 21

- Đường lực bám F

nằm ngang, song song với trục hoành Khu vực xe không bịtrượt quay khi Fk F

, nếu Fk F

thì các bánh xe chủ động không bị trượt quay

- Điều kiện để ô tô chuyển động được trong trường hợp này là:

 Mặt khác, do vận tốc chuyển động v và số vòng quay ne có mối quan hệ

e b n

n

πnrn r

30i Cho nên ta cũng có thể biểu hiện mối quan hệ giữa công suất theo

số vòng quay động cơ Nghĩa là P=f(ne)

 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và công suất cảnkhi xe chuyển động phụ thuộc vào vận tốc xe hoặc số vòng quay của động cơ đượcgọi là đồ thị cân bằng công suất của xe

3.3.2 Tính toán

- Chúng ta vẽ cho trường hợp xe có 5 cấp số truyền, xe chuyển động ổn định (j=0)

và không kéo rơ-mooc Tức là:

P =P η=P -P =P +P

- Công suất động cơ:

- Dựa vào đường đạc tính ngoài của động cơ, ta có được mối quan hệ Pe = f(ne)

- Công thức vận tốc chuyển động của xe ở các tay số:

e b n

n

πnrn r

30i

- Từ hai mối quan hệ trên ta nhận được: Pe = f(v)

- Công suất ở các tay số: P =ηP k e

- Các công suất cản chuyển động của xe:

Trang 22

F

- Công suất cản của mặt đường: P =Gv(fcosα±sinα)sinα)ψ

Nếu f = const và α = const thì Pψ là đường thẳng phụ thuộc vào v

Nếu f ≠ const và α ≠ const thì Pψ

là đường thẳng phụ thuộc vào f, v, α

- Công suất cản của không khí: P =Wvω 3 0.625C Svx 3 là đường cong bậc 3 theo vậntốc v

- Tổng lực cản (P +P )ψ ω

là tổng các giá trị Pψ

và P tương ứng.ω

- Đối với trường hợp α = 0 và f = 0,02 Ta có bảng tính toán công suất sau:

Bảng3.5 kết quả tính toán các công suất (v (km/h))

31.55 28.08 6.90 7.67 14.47 24.61 40.30 35.87 8.43 9.37 17.69 30.07

Trang 23

3.3.4 Nhận xét: thông qua đồ thị cân bằng công suất xe ta thấy:

- ứng với các vận tốc khác nhau thì tung độ nằm giữa đường cong (P +P )ψ ω

vàđường cong Pk là công suất dự trữ Đây được gọi là công suất dư, dùng để leo dốc,tăng tốc hoặc kéo romooc …

- Tại A: Pd = 0, xe không còn khả năng tăng tốc, leo dốc … chiếu xuống trục hoành

ta được Vmax của xe Vmax = 105 km/h

3.4 Đồ thị đặc tính động lực học

3.4.1 Khái niệm

- Đặc tính động lực học của ô tô D có thể được biểu diễn bằng đồ thị Đồ thị đặc tính

động lực học d biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa đặc tính động lực học và vận

ốc chuyển động của ô tô, nghĩa là D = f(v)

- ở trường hợp này ta vẽ đồ thị động lực học ô tô khi chở quá tải 80%.

Hình 3.3 đồ thị cân bằng công suất của xe

A

Trang 25

3.4.3

Đồ thị:

3.4.4 Nhận xét:

 Thông qua đồ thị động lực học của xe khi chở quá tải 80% ta thấy được:

- Khi xe chuyển động ở số thấp thì giá trị D sẽ lớn hơn so với khi xe chuyển động ở

các số cao

- Đặc tính động lực học thể hiện khả năng thắng lực cản tổng cộng và khả năng tăng

tốc

- Khi xe chuyển động đều (j=0) thì D 

- Khi xe chuyển động đều (j=0) trên đường nằm ngang (α=0) thì D=f, đồng thời nếu

đang gài tay số cao nhất và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải, ta sẽ nhận được giátrị vmax của xe

- Giá trị Dmax = 0,26 tương ứng với sức cản của mặt đường được đặc trưng bằng hệ

Trang 26

- Giá trị của D cũng bị giới hạn bởi điều kiện bám F Fkmax

hay m G i b   F k max Bởivậy ở đây chúng ta đưa thêm khái niệm đặc tính động lực học theo điều kiện bám

- Xác định vận tốc cực đại của xe:

o Ta biết khi ô tô chuyển động đều, nghĩa là j=0 thì tung độ của mỗi điểm trên đườngcong đặc tính động lực học D ở các tay số truyền khác nhau Chiếu xuống trụchoành ta sẽ xác định được tốc độ lớn nhất Vmax của xe ở các loại đường

o Cụ thể trên hình ta xác định được tại tay số thứ 5, khi động cơ làm việc toàn tải,trên loại đường tốt, nằm ngang (α=0), hệ số cản tổng cộng bằng hệ số cản lăn (ѱ=f)thì ta xác định Vmax = 80km/h

o Mặt khác nếu đường cong đặc tính động lực học nằm hoàn toàn phía trên đường hệ

số cản tổng cộng thì ô tô không có khả năng chuyển động ổn định khi động cơ làmviệc ở chế độ toàn tải

- Xác định độ dốc lớn nhất xe có thể vượt qua được:

o Độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua được ở mỗi tỉ số truyền là khác nhau Khiđộng cơ làm việc ở chế độ toàn tải, độ dốc đó được xác định bằng các tung độ

o Sau đây ta có bảng giá trị imax của các tay số dựa vào đồ thị đặc tính động lực học:

Bảng 3.7: độ dốc lớn nhất mà xe vượt qua được ở các tay số

Định dạng
Số trang	35
Dung lượng	1,75 MB