TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA KHUNG XE, CẦU TRƯỚC, CẦU SAU KHI XE CHỞ QUÁ TẢI

• Xác định các tải trọng tác dụng lên cầu xe khi xe chở quá tải • Tính toán, kiểm tra khung xe khi xe chở quá tải • Tính toán, kiểm tra cầu trước khi xe chở quá tải • Tính toán, kiểm tra cầu sau khi xe chở quá tải

Bộ Giáo Dục và Đào Tạo

TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA KHUNG XE, CẦU TRƯỚC, CẦU SAU

KHI XE CHỞ QUÁ TẢI

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

I Nội dung :

 Xác định các tải trọng tác dụng lên cầu xe khi xe chở quá tải

 Tính toán, kiểm tra khung xe khi xe chở quá tải

 Tính toán, kiểm tra cầu trước khi xe chở quá tải

 Tính toán, kiểm tra cầu sau khi xe chở quá tải

 Đưa ra kết luậ và đề nghị

 Viết thuyết minh đề tài

II Trình bày :

Thuyết minh đề tài: 01 cuốn thuyết minh

III Thời gian thực hiện :

1 Ngày bắt đầu :

2 Ngày hoàn thành :

TRƯỞNG BỘ MÔN

Tp Hồ Chí Minh, ngày… ,tháng… ,năm 2020

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp Hồ Chí Minh, ngày… , tháng… , năm 2020

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp Hồ Chí Minh, ngày… , tháng… , năm 2020

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành đề tài luận văn và kết thúc chương trình học, với lòng biết ơn, chúng

em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, đã tạo điều kiện cho chúng em có môi trường học tập, rèn luyện, hoàn thiện bản thân trên con đường trưởng thành của mình Chúng em cũng xin gửi lời cám ơn đến thầy, cô khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao nói chung và cách riêng với các thầy, cô khoa Cơ Khí Động Lực đã tận tâm, tận lực truyền đạt nhưng bài học quý giá và định hướng cho mỗi sinh viên

về con đường sự nghiệp sau này Những tâm huyết, sự tận tụy của thầy cô nhằm thắp lên ngọn lửa đam mê trong mỗi sinh viên, trở thành những trang kí ức đẹp, làm hành trang cho mỗi sinh viên chúng em bước chân vào hành trình mới Một lần nữa, chúng em xin cảm ơn

và kính chúc sức khỏe với tất cả các thầy, cô ở trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, từ các thầy cô làm nghề giáo nói chung, các thầy cô văn thư, quản lí sinh viên, thư viện, phòng y tế; chúng em xin kính chúc các thầy cô được nhiều sức khỏe, càng được tôn vinh và thành công hơn nữa trên con đường giảng dạy và nghiên cứu

Trong lần thực hiện đề tài tốt nghiệp lần này, với khoảng thời gian ba tháng, có thể nói rằng không quá ngắn cũng không quá dài để chúng em có thể hoàn thành nhiệm vụ lần

này Hơn hết chúng em xin chân thành gửi lời cám ơn đến thầy ThS Msc Đặng Quý đã tư

vấn, cung cấp tài liệu chọn đề tài cũng như đã tận tình giảng giải, theo dõi và kiểm tra từng bước một trong quá trình làm Chúng em đã gặp không ít những vấn đề khó khăn, vướng mắc trong lần đầu tiên thực hiện một đề tài lớn như vậy, nhưng chúng em vẫn vượt qua nhờ sự hướng dẫn của thầy Đồng thời em xin gửi lời cám ơn tới các đại lý đã hỗ trợ thông tin, tài liệu, tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đề tài lần này

Cuối cùng, chúng em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới gia đình, cha mẹ đã cho chúng

em có cơ hội ngồi trên giảng đường đại học và theo đuổi đam mê của mình, là hậu phương giúp chúng em có thể hoàn thành chương trình đại học và đề tài tốt nghiệp lần này

Chúng em xin chân thành cám ơn

NHÓM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

TÓM TẮT

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

 Tình trạng và nguyên nhân xe chở quá tải trong và sau đại dịch COVID-19

 Tập trung vào nghiên cứu dòng xe tải – hiện là phương tiện vận tải chính của các đơn vị vận chuyển

 Đưa ra 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 khi xe vận hành

 Đưa ra các đề nghị bổ sung sửa đổi hoặc thay thế các bộ phận chịu tải quan trọng trên xe

Để tiến hành thực hiện đề tài lần này, chúng em đã nghiêm túc ôn lại, thậm chí là tiếp thu kiến thức mới về tính toán ở môn “Cơ lý thuyết”, “Sức bền vật liệu”, các nghiên cứu và tài liệu về thiết kế ô tô; sau đó dành thời gian tìm kiếm, tổng hợp các tài liệu hỗ trợ cho tính toán Những vấn đề khó xử lý hơn chúng em đã nhờ sự hướng dẫn từ thầy Đặng Quý để có hướng đi đúng đắn

Quá trình nghiên cứu lần này vừa giúp chúng em củng cố kiến thức cũ, vừa học hỏi thêm được nhiều kiến thức mới từ thực tế, từ đó hiểu sâu hơn về các vấn đề đã học khi áp dụng lý thuyết vào tính toán, chúng em có thể xác định tải trọng tối đa cho xe tải bất kì Bên cạnh đó, kĩ năng làm việc nhóm, thuyết trình, phản biện cũng được trau dồi trong quá trình thực hiện và báo cáo đề tài

MỤC LỤC

Danh mục các chữ viết và kí hiệu 8

Danh mục các hình 12

CHƯƠNG 1: Tổng quan đề tàI 14

1.1 Lý do chọn đề tài 15

1.2 Giới hạn vấn đề 16

Mục đích ngiên cứu 16

Đối tượng nghiên cứu 16

Nội dung nghiên cứu 16

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CẦU XE KHI CHỞ QUÁ TẢI 20

2.1 Giới thiệu chung: 20

2.2 Xác định tọa độ các thành phần trọng lượng 22

Các thành phần trọng lượng 22

Xác định tọa độ trọng tâm khi xe không tải 22

Xác định sự phân bố tải trọng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80% 23

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHUNG XE KHI XE CHỞ QUÁ TẢI 27

3.1 Giới thiệu về khung, dầm trên xe 27

3.2 Các giả thuyết ban đầu 28

3.3 Tính toán nội lực trong dầm dọc 29

Tính phảnn lực của các điểm đặt nhíp lên dầm dọc 29

Xác định nội lực trong dầm dọc 31

3.4 Kiểm tra dầm 39

Mô đun chống uốn của dầm 39

Ứng suất uốn của dầm dọc 41

Biểu đồ nội lực 43

Kiểm tra dầm theo bền 44

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍNH, TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA BỀN KHI XE CHỞ QUÁ

TẢI 45

4.1 Khái quát chung 45

4.2 Phân tích và tính toán các lực và momen tác dụng lên cầu trước 46

Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu trước 46

Tính toán momen uốn ở dầm cầu trước : có 3 chế độ tải trọng 47

Tính toán ứng suât uốn – Kiểm tra bền cầu trước 52

4.3 Hệ số an toàn trong các trường hợp đã tính 58

Chương 5: tÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH VÀ KIỂM TRA BỀN CẦU SAU KHI XE CHỞ QUÁ TẢI 59

5.1 Khái quát chung 59

5.2 Phân tích và tính toán các lực, momen tác dụng lên cầu sau 60

Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu sau 60

Tính momen uốn 61

5.3 Tính toán ứng suất uốn và kiểm tra bền 67

Tính toán momen chống uốn 67

Tính toán ứng suất và so sánh 69

5.4 Tính toán kiểm tra momen xoắn và ứng suất xoắn 70

5.5 Hệ số an toàn trong các trường hợp đã tính toán 72

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 73

6.1 Kết luận 73

6.2 Đề nghị 73

Danh mục tài liệu tham khảo 75

Phụ lục 76

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT VÀ KÍ HIỆU

: hệ số bám dọc giữa lốp và mặt đường

: ứng suất tiếp (N/m2)

: ứng suất uốn (N/m2)

1: hệ số bám ngang giữa lốp và mặt đường

m1p : hệ số thay đổi tải trọng cuar xe tác dụng lên cầu trước khi xe dang phanh

MuXKA, MuXKC: momen uốn tại vị trí A và C trên cầu sau do lực kéo Xk(1/2) gây ra (N.m)

MuZA, MuZA: momen uốn tại vị trí A và C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z gây ra (N.m)

[τ] : ứng suất tiếp cho phép (N/m2)

Wu1’: momen chống uốn trong mặt phẳng ngang tại vị trí mặt cắt (1) trên dầm cầu trước (m3)

Wu1: momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí mặt cắt (1) trên dầm cầu trước (m3)

Wu3: momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí mặt cắt (3) trên dầm cầu trước (m3)

[]: ứng suất uốn cho phép (N/m2)

|MuC| : momen uốn tại vị trí C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z và lực ngang Y gây ra (N.m)

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

a1: khoảng cách chiếu lên trúc tọa độ x giữa tâm hàng hóa (Thh ) và trục của bánh xe (m)

B: khoảng cách ở chính giữa của hai lốp trước (m)

c : Chiều dài cơ sở (m)

d: chiều cao của dầm dọc (m)

G0: trọng lượng toàn xe khi xe chở quá tải 80% và 3 người (N)

Gcb: trọng lượng cabin (N)

Gđầu : tải trọng của phần đầu xe ( N)

Gđc: trọng lượng của động cơ (N)

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

Ghs: trọng lượng của hộp số (N)

Gng: trọng lượng của người tên xe (N)

Gsau : tải trọng của phần sau xe ( N)

GT, GS: tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi đang trong trạng thái tĩnh và chở quá tải 80% (N)

GTk, GSk: tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi xe truyền lực kéo cực đại và chở quá tải 80% (N)

GTKT ,GSKT : tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi đang trong trạng thái tĩnh khi xe không tải (N)

GTp, GSp: tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau khi lực phanh cực đại và chở quá tải 80% (N)

Gxe: trọng lượng ướt của xe (N)

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

Ix : momen quán tính của mặt cắt hình chữ u của dầm dọc ứng với từng độ dài d khác nhau (m4)

kđ: hệ số thay đổi tải trọng

l, lcs: khoảng cách từ điểm đặt nhíp đến điểm giữa bánh xe ngoài cùng của dầm cầu trước và cầu sau xe (m)

L: chiều dài cơ sở của xe (m)

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

Lthùng xe : chiều dài cơ sở của thùng xe chất hàng (m)

Lxe khi lắp thùng : chiều dài cơ sở của xe khi lắp thùng chất hàng (m)

MuA : momen uốn tại vị trí A trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z và lực ngang Y gây ra (N.m)

MuA’ momen uốn tại vị trí A’ trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z và lực ngang Y gây ra (N.m)

MuxA, MuxC : momen uốn tại vị trí A và C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do lực phanh X gây ra (N.m)

MuzđA, MuzđC : momen uốn tại vị trí A và C trên ( dầm cầu trước/ cầu sau ) do phản lực Z trong trường hợp có Kđ (N.m)

Mx : momen uốn trên dầm dọc của xe ( N.m)

n: hệ số an toàn (hệ số dữ trữ bền)

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

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

Qy: lực cắt trên dầm dọc của xe (N)

rbx: bán kính bánh xe (m)

S1, S2: là các lực tác dụng thẳng đứng từ thân xe thông qua nhíp tác dụng lên dầm cầu tại các điểm A, C (N)

T: trọng tâm xe khi không tải

Thh : trọng tâm hàng hóa khi xe chở quá tải 80%

WD : momen chống uốn trong mặt phẳng thẳng đứng tại vị trí mặt cắt (D) trên dầm cầu sau (m3)

WD’ : momen chống uốn trong mặt phẳng ngang tại vị trí mặt cắt (D’) trên dầm cầu sau (m3)

WM : momen chống xoắn tại mặt cắt trên moay ơ (m3)

Wx : momen chống xoắn (m3)

Wx2 : momen chống xoắn tại vị trí (2) trên dầm cầu trước (m3)

Wx3 : momen chống xoắn tại vị trí (3) trên dầm cầu trước (m3)

WXE : momen chống xoắn tại mặt cắt E - E (m3)

WXE : momen chống xoắn tại mặt cắt E - E (m3)

X1, X2: phản lực của lục vòng truyền qua các bánh xe chủ động Lực X1, X2 thay đổi chiều phụ thuộc vào bánh xe đang chịu kéo (XK1, XK1) hay phanh (X1P, X2P) (N)

Y1, Y2: phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái, phải (N)

Y1’, Y2’ là các lực ngang tác dụng giữa nhíp và dầm ( cầu trước / cầu sau ) tại vị trí

A, C (N)

Z’ns: phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm dọc phía sau bánh xe sau (N)

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

Z1, Z2: phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trái và phải (N)

Zns: phản lực thẳng đứng tác dụng lên dầm dọc cầu phía trước bánh xe sau (N)

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

ZS : tải trọng phân bố tại cầu sau khi xe chở quá tải 80% (N)

ZSKT : tải trọng phân bố tại cầu sau khi xe không tải (N)

ZT : tải trọng phân bố tại dầm cầu trước khi xe chở quá tải 80% (N)

ZTKT : tải trọng phân bố tại dầm cầu trước khi xe không tải (N)

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Hình ảnh thực tế của xe……… 18

Hình 2.1: Bản vẽ các kích thước cơ bản của xe HYUNDAI HD120S-TMB……… 20

Hình 2.2: Phản lực mặt đường và tọa độ trọng tâm xe……… 21

Hình 2.3: Sơ đồ phân bố tải trọng trên xe khi xe chở quá tải 80% 22

Hình 2.4: Các kích thước cơ bản và thùng xe chở hàng……… 23

Hình 3.1: Khung, dầm xe……… 26

Hình 3.2: Các lực từ nhíp tác dụng lên dầm xe ở những điểm treo nhíp vào dầm… 28

Hình 3.3: Sơ đồ các lực tác dụng lên dầm dọc……… 30

Hình 3.4: Mặt cắt thứ nhất cho đoạn AD (lt)……… 31

Hình 3.5: Nội lực trong đoạn AB……… 32

Hình 3.6: Nội lực trong đoạn BC……… 33

Hình 3.7: Nội lực trong đoạn CD……… 34

Hình 3.8: Mặt cắt thứ hai cho đoạn DG (ls)……… 35

Hình 3.9: Nội lực trong đoạn DE……… 35

Hình 3.10: Nội lực trong đoạn EF……… 36

Hình 3.11: Nội lực trong đoạn FG……… 37

Hình 3.12: Mặt cắt ngang của dầm……… 38

Hình 3.13: Độ biến thiên chiều cao của dầm dọc……… 39

Hình 3.14: Ứng suất uốn tác dụng lên dầm dọc……… 40

Hình 3.15: Tác dụng của mômen uốn lên dầm dọc……… 40

Hình 3.16: Nội lực và mômen uốn tác dụng lên dầm dọc……… 42

Hình 4.1: Cầu trước trên xe HYUNDAI HD120S-TMB……… 44

Hình 4.2: Sơ đồ các lực tác dung lên cầu trước dẫn hướng……… 45

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 hoàn toàn……… 49

Hình 4.6: Biểu đồ mômen MuZ cầu trước chịu tải trọng động……… 50

Hình 4.7: Một số tiết diện nguy hiểm của cầu xe HYUNDAI HD120S-TMB……… 51

Hình 4.8: Sơ đồ tiết diện (1) dầm cầu chữ I của HYUNDAI HD120STMB……… 52

Hình 4.9: Tiết diện tại vị trí số (3) (hình 4.7)……… 54

Hình 4.10: Tiết diện tại vị trí số (2) (hình 4.7)……… 56

Hình 5.1: Cầu sau.……… 58

Hình 5.2: Cầu sau xe HYUNDAI HD120S-TMB……… 59

Hình 5.3: Sơ đồ phân bố lực tác dụng lên cầu sau……… 59

Hình 5.4: Biểu đồ mômen uốn của lực Z khi truyền lực kéo……… 60

Hình 5.5: Biểu đồ mômen uốn của X khi truyền lực kéo……… 61

Hình 5.6: Biểu đồ mômen uốn của lực Z khi xe đang phanh……… 61

Hình 5.7: Biểu đồ mômen của lực X khi xe đang phanh……… 62

Hình 5.8: Biểu đồ mômen khi xe bị trượt ngang hoàn toàn……… 64

Hình 5.9: Biểu đồ mômen khi tải trọng động……… 65

Hình 5.10: Hình vẽ cầu sau và mặt cắt cần chú ý……… 66

Hình 5.11: Mặt cắt D - D (hình 5.10)……… 67

Hình 5.12: Mặt cắt cụm moay ơ cầu sau……… 70

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật xe HD120S – TMB……… 17

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……… 25

Bảng 3.1: Bảng thông số xác định trọng lượng các bộ phận chính của xe khi chở quá tải……… 28

Bảng 3.2: Giá trị lực cắt Qy và momen uốn u tại các điểm đặc biệt……… 41

Bảng 4.1: Giá trị mômen gây ra trong các trường hợp……… 51

Bảng 5.1: Giá trị mômen gây ra trong các trường hợp……… 65

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài

Với sự phát triển và chuyển mình không ngừng nghỉ của kinh tế hiện nay, việc nhận định và nắm bắt đúng xu hướng là một điều quan trọng làm bàn đạp để phát triển đất nước một cách thuận lợi và nhanh chóng Tuy nhiên trong cơn đại dịch vừa rồi, nền kinh tế Việt Nam cũng như thế giới đã bị một cú giật mạnh, kinh tế và các hạng mục quan trọng khác phải hoãn lại để khắc phục hậu quả do virus Covid-19 gây ra Việc nhận biết và nắm bắt đúng xu thế mới để vực dậy nền kinh tế hiện nay không chỉ là thách thức của riêng Việt Nam mà của toàn thế giới

Một mắt xích đóng vai trò trọng yếu, chính là nền kinh tế hàng hóa, đã bị ảnh hưởng nặng nề trong cơn đại dịch vừa qua Bản thân không những là hình thái kinh tế đem đến kết quả cho quá trình sản xuất, tiếp đến là phân phối và lưu thông hàng hóa, tạo nên dòng lợi nhuận mà kinh tế hàng hóa còn tạo cung cho các loại hình vận tải Nhưng trong đợt bùng phát virus vừa qua, để ngăn chặn sự lây lan, ngăn cản sức ảnh hưởng của chủng virus này, thế giới bắt buộc phải cách li xã hội Từ đó dẫn đến sự đình trệ trong khâu sản xuất hàng hóa, kéo theo sự khan hiếm đơn hàng cho các công ty vận tải Cùng với loại địa hình phức tạp và các loại phụ phí phát sinh trong quá trình vận chuyển, vì thế, để đáp ứng tối đa cho việc cung – cầu đồng thời đạt được lợi nhuận cao nhất, thì việc cắt giảm số chuyễn xe

và buộc xe vận chuyển quá tải là giải pháp được các công ty vận chuyển lựa chọn

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 phải làm việc ở một cường độ cao hơn thông số tính toán và có thể một số chi tiết hay

bộ phận sẽ bị phá vỡ khi chuyển động nhiều ở điều kiện làm việc như vậy Các tính năng động học, công suất động cơ cũng sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều do ban đầu chỉ được thiết kế giới hạn ở một mức độ tải trọng phù hợp cho xe

Chính vì các vấn đề nêu 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 cái nhìn chính xác hơn và

có cơ sở để quyết định cho việc tải trọng tối đa có tải lên xe là bao nhiêu để đồng thời đảm bảo an toàn cho phương tiện vận tải cũng như người vận hành, mà vẫn tiết kiệm thời gian cũng như công sức trong công việc để khai thác triệt để được các phương tiện vận chuyển; hoặc cũng có thể dành cho các giải pháp cải tiến, nâng cấp các chi tiết trên xe

1.2 Giới hạn vấn đề

Mục đích ngiên cứu

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

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là xe tải HYUNDAI HD120S-TMB được tính toán ở chế độ quá tải 80%, chiều cao hàng bằng với mép thùng xe

Nội dung nghiên cứu

Những thông số được sử dụng trong đề tài này được trích xuất từ các tài liệu của nhà sản xuất đưa ra kết hợp với các thông số đo đạc thực tế trên mẫu xe để đáp ứng nhu cầu tính toán Các chi tết được ghi nhận số liệu là dầm dọc, cầu trước và cầu sau Dựa vào các thông số đó mà tiếp theo chúng em sẽ tính toán, kiểm tra để xác định độ bền, nhằm đánh giá khả năng chịu tải của các chi tiết trong lúc hoạt động ở điều kiện xe chở quá tải

Phạm vi kiến thức được áp dụng trong đề tài này đến từ kiến thức đã học, tài liệu tham khảo từ các môn như cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, thiết kế ô tô, … cùng với phần mềm MDSolid để kiểm tra các phép tính toán 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 xe HYUNDAI HD120S-TMB 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 đề tài, chúng em nhận ra rằng trình độ kiến thức của bản thân cũng như cơ sở dữ liệu để tính toán còn rất hạn chế, các hình thức tính toán trong đề tài cũng còn sơ khai nên các kết quả thu được vẫn chưa chính xác tuyệt đối Thứ đến là do lần đầu đảm đương tính toán, kiểm tra một đối tượng thực tế, vượt qua khuôn khuôn khổ

lí thuyết trên lớp vì thế khó tránh khỏi những sai xót cho nên chúng em mong thầy cô và

các đọc giả góp ý để hoàn thiện bài báo cáo hơn Chúng em sẽ cố gắng hoàn thành thật tốt những nội dung được giao, phù hợp với chuyên môn và chương trình học Vì thế đề tài này

sẽ giới hạn các vấn đề cần có chuyên môn cao và đòi hỏi sự nghiên cứu chuyên sâu lại, để phù hợp với điều kiện của chúng em hiện tại và tập trung thời gian hoàn thiện những nội dung đã chọn một cách tốt nhất

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật xe HD120S TMB

Thông số chung

Thể tích 3907 cc

Kiểu hộp số M035S5, cơ khí, 5 số tiến + 1 số lùi

Hệ thống treo Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực

Kiểu hệ thống lai Trục vít – ê cu bi / Cơ khí có trợ lực

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

QUÁ TẢI 2.1 Giới thiệu chung:

Ở năm 2020, chúng ta không còn quá xa lạ với phương tiện mang tên ô tô, chúng được xem là phương tiện chủ lực đối với giao thông đường bộ trên toàn thế giới Ô tô là một hệ dao động với vác chi tiết phức tạp liên kết chặt chẽ với nhau thành một khối hoạt động nhờ con người vận hành.Ở môi trường có trọng lực, mọi trạng thái của ô tô luôn tồn tại những thành phần lực tác động lên xe như tải trọng của chính bản thân, tải trọng của hàng hóa, con người và các thành phần phản lực từ mặt đường tác động vào bánh xe

Với hàng trăm các nhu cầu vận tải trong cuộc sống ta có các loại ô tô khác nhau nhằm đáp ứng một cách hiệu quả đến người tiêu dùng:

 Ô tô vận chuyển là ô tô chuyên chở hành khách hoặc hàng hóa như xe du lịch (xe con) hay ô tô buýt (xe khách)

 Ô tô tải là loại ô tô chuyên chở hàng hóa

 Ô tô chuyên dùng là các loại ô tô được trang bị các thiết bị đặc biệt để thực hiện các công việc chuyên dụng như xe trộn bê tông, xe cứu hỏa…

Tuy có rất nhiều loại hình ô tô nhưng ở đây ta chỉ tập tung vào loại hình ô tô tải dành cho việc chuyên chở hàng hóa vì khả nằng chịu tải của nó là lớn so với các loại hình

ô tô khác Để đánh giá được các chi tiết hoạt động có được ổng định, trơn tru hay không khi xe chở đúng hạn mức quy định và đặc biệt trong trường hợp này là chở quá tải lên đến 80% so với hạn mức nhà thiết kế huyndai đưa ra cho dòng xe tải HUYNDAI HD120S– TMB thì ta phải nắm rõ được sự phân bố về trọng lượng trên xe trong các trang thái ( tĩnh/ khi xe đang di chuyển/ khi xe phanh)

Hình 2.1: Bản vẽ các kích thước cơ bản của xe HD120S-TMB

2.2 Xác định tọa độ các thành phần trọng lượng

Các thành phần trọng lượng

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

 Trọng lượng ướt của xe (Gxe)

 Trọng lượng 3 người ngồi trên xe (Gng)

 Trọng lượng hàng hóa 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

Xác định tọa độ trọng tâm khi xe không tải

Giả thiết : Khi xe đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang

Hình 2.2 Phản lực mặt đường và tọa độ trọng tâm xe

Các kí hiệu trên hình :

 Gxe là trọng lượng ướt của xe khi xe không tải

 ZTKT, ZSKT là phản lực từ mặt đường tác dụng lên cầu trước và cầu sau khi xe không tải ZTKT, ZSKT bằng với trọng lượng phân bố lên cầu trước GTKT và cầu sau

GSKT của xe khi xe không tải Khối lượng phân bố trước và sau lần lượt là 1780(kg), 1645(kg)

 ZTKT = GTKT = 17800 (N)

ZSKT = GSKT = 16450 (N)

a, b là khoảng cách từ T ( trọng tâm ) tới vị trí A ở cầu trước và C cầu sau, c là chiều dài cơ sở c = 4035 (mm) = 4.035 (m)

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%

- a1 là khoảng cách chiếu lên trục x giữa tâm hàng hóa (Thh ) và điểm A

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

Giả thiết hàng hóa chất bằng phẳng, tức là mặt trên của hàng hóa chạm tới mép trên của thùng hàng do nhà thiết kế huyndai đưa ra và song song với đáy thùng xe, ngoải ra hàng hóa phải là đồng chất Như trên (hình 2.4) thùng xe là một hình chữ nhật cho nên trọng tậm Thh của hàng hóa sẽ chính là giao điểm của hai đường chéo của hình chữ nhật, tức là DThh = Lthùng xe

 ZT = Gng + Gxe + Ghh – ZS

ZT = 2100 + 34250 + 144000 – 134576,6

ZT = GT = 45773,4 (N)

 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 m2k 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:

Cầu trước (m1) Cầu sau ( m2) Trạng thái tĩnh GT = 45773,4 (N) GS =134576,6 (N) Khi phanh cực đại GTp= 56539,528 (N) GSp= 123810,72 (N) Khi truyền lực kéo cực đại GTk = 32315,7 (N) GSk= 148034,3 (N)

- Nhận xét

+ Cầu trước: GTp > GT > GTk

+ Cầu sau: GSk > GS > GSp

Ta thấy ở cầu trước khi phanh và cầu sau khi kéo thì chịu tải trọng lớn nhất cho nên

ta xem xét và tính toán cho cầu trước ở trường hợp phanh, còn cầu sau thì tính toán ở trường hợp truyền lực kéo cực đại

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHUNG XE KHI XE CHỞ QUÁ TẢI 3.1 Giới thiệu về khung, dầm trên xe

Hình 3.1: Khung, dầm xe

Khung gầm có thể được coi là khung xương cấu trúc cho xe tải Nó là nền tảng mà phần còn lại của chiếc xe tải được đặt lên và chứa các trục, động cơ, ca bin, thùng xăng và các loại bình điện Ngoài ra khung xe có ảnh hưởng lớn nhất đến kích thước và hình dạng của xe tải và rất quan trọng đối với việc tiết kiệm nhiên liệu Một chiếc xe tải lớn hơn nhiều

so với mức bạn cần sẽ lãng phí nhiên liệu Một khung gầm quá nhỏ sẽ làm tăng khả năng nguy cơ quá tải cho xe hoặc chúng ta có thể bị tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí cho số lượng hàng mình muốn chở thành nhiều lần thay vì trong một lần vận chuyển Vì những tiêu chí trên nhà sản xuất phải tính toán rất kỹ khi cho ra mắt một sản phẩm nào đó của hãng và đặc biệt trong bài thuyết trình hôm nay chúng em xin được nói đến khung gầm của xe (HYUNDAI HD120S–TMB thuộc một dòng xe tải do hãng huyndai chế tạo)

Để thỏa mãn các tiêu chí nói trên thì trên khung gầm của dòng xe HYUNDAI HD120S–TMB phải thỏa mãn được các yêu cầu sau:

 Tiết diện ngang của dầm dọc phải chọn theo các phép tính uốn và xoắn của khung

Do Mômen thay đồi theo suốt chiều dài của dầm từ giá trị 0 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 hình chữ U có diện tích thay đổi ứng với các vị trí khác nhau

trên chiều dài dầm dọc Để thỏa mãn yêu cầu này thì dầm dọc được chế tạo theo phương pháp dập

 Khung dầm phải đảm bảo đủ cứng để các cụm gắn trên khung 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 thuyết ban đầu

Tải trọng của đầu xe (ca-bin, buồng lái, động cơ, con người), thùng xe, hàng hóa trong thùng xe có thể xem là phân bố đều trên suốt chiều dài của các thanh 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 cho phép và ứng xuất xoắn cho phép là như nhau trên suốt chiều dài xe

Khi xe chuyển động trên địa hình phức tạp thì các dầm dọc sẽ chịu 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 tác dụng lên cầu trước và cầu sau đã tính toán ở chương

2, ta cần chọn giá trị lớn nhất để tính sức bền cho dầm dọc vì tính an toàn

GTmax = GTp = 56539,52 (N) GSmax = GSk = 148034,3 (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 cho

ở 1 bên dầm, phần còn lại kết quả sẽ tương tự Phần tính toán bên dưới ta chọn tính cho dầm dọc bên phải

3.3 Tính toán nội lực trong dầm dọc

Tính phảnn 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 dọc phía trước bánh xe trước

 Z’nt: phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm dọc phía sau bánh xe trước

 Zns: phản lực thẳng đứng tác dụng lên dầm dọc phía trước bánh xe sau

 Z’ns: phản lực thẳng đứng tác dụng từ nhíp lên dầm dọc phía sau bánh xe sau

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

 Trọng lượng toàn bộ xe khi chở quá tải:

4 = 37008,575 (N)

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 đều lên phần sau xe

Kết quả đo thực tế

 lt = 2,013 (m)

 ls = 4,897 (m)

 L = 6,91 (m)

Do sàn xe có 2 dầm dọc nên mỗi đầm chịu ½ tải trọng, ta có:

 Tải trọng phân bố đều lên phần đầu xe q1:

 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 thêm đối với thanh cong, hoặc làm dãn phía dưới của thanh (co phần trên)

 Mặt cắt thứ nhất có tọa độ li biến thiên từ 0 đến lt (0 ≤ li ≤ lt)

 Xét đoạn AB: 0 ≤ li ≤ l1t

Hình 3.5: Nội lực trong đoạn AB

Trong đoạn AB có tải trọng q1 phân bố đều (hằng số) và hướng xuống  lực cắt Qy

 Xét đoạn BC: l1t ≤ li ≤ l1t + l2t

Hình 3.6: Nội lực trong đoạn BC

Trong đoạn BC có tải trọng q1 phân bố đều (hằng số) và hướng xuống  lực cắt Qy

 Xét đoạn CD: l1 + l2 ≤ li ≤ lt

Hình 3.7: Nội lực trong đoạn CD

Trong đoạn CD có tải trọng q1 phân bố đều (hằng số) và hướng xuống  lực cắt

 Mặt cắt thứ 2 có tọa độ li biến thiên từ 0 đến ls (0 ≤ li ≤ ls)

Hình 3.8: Mặt cắt thứ hai cho đoạn DG (l s )

Hình 3.9: Nội lực trong đoạn DE

Trong đoạn DE có tải trọng q2 phân bố đều (hằng số) và hướng lên  lực cắt Qy là đường bậc nhất  Mx là đường bậc 2

 Y = 0

 Qy + Zns + Z’ns li.q2 = 0

 Qy =  Zns Z’ns + li.q2

Hình 3.10: Nội lực trong đoạn EF

Trong đoạn EF có tải trọng q2 phân bố đều (hằng số) và hướng lên  lực cắt Qy là đường bậc nhất  Mx là đường bậc 2

 Xét đoạn FG: 0 ≤ li ≤ l1s

Hình 3.11: Nội lực trong đoạn FG

Trong đoạn FG có tải trọng q2 phân bố đều (hằng số) và hướng lên  lực cắt Qy là đường bậc nhất  Mx là đường bậc 2

Hình 3.13: Độ biến thiên chiều cao của dầm dọc

 Tính mô đun chống uốn

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

 Wu: được gọi là momen chống uốn của dầm Do tiết diện đối xứng qua đường trung hòa nên : Wu = 2 Ix

d