Tính toán thiết kế xe chuyên dùng chở rác HOOKLIP tự đổ trên cơ sở xe HINO FM8JN7AR

Tính toán thiết kế xe chuyên dùng chở rác HOOKLIP tự đổ trên cơ sở xe HINO FM8JN7ARHệ chuyên dùng xe chở rác hooklip tự đổ, xe chuyên dùng cho các ngành môi trường, các cơ cấu tự đổ, thùng chở rác được mô tả chi tiết, tài liệu mô tả cách tính toán lực nâng cho các cần nâng, cần chính, cần với, mô tả chính xác các kết cấu cơ khí, Tài liệu phục vụ sản xuất, luận án tốt nghiệp

MỤC LỤCMỤC LỤC MỤC LỤC LỤCMỤC LỤC MỤC LỤC

PHẦN 1 – MỞ ĐẦU 2

PHẦN 2 – BỐ TRÍ CHUNG Ô TÔ 3

1 – Tuyến hình ô tô HINO FM8JN7A-R-HL 3

2.1 Xác định thể tích thùng chứa 3

2.2 Xác định các thành phần khối lượng 4

2.3 Xác định phân bố trọng lượng lên các trục 4

3 – Đặc tính kỹ thuật cơ bản của xe 5

PHẦN 3 – ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA Ô TÔ 10

PHẦN 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 15

PHẦN 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ 15

1 Tính toạ độ trọng tâm 15

1.1 Toạ độ trọng tâm theo chiều dọc ô tô 15

1.2 Toạ độ trọng tâm theo chiều cao 15

2 Kiểm tra ổn định của ô tô 16

PHẦN 5 - TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ 17

1 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ 18

2 Đặc tính nhân tố động lực học D của ô tô 18

3 Tính toán kiểm tra khả năng tăng tốc của ô tô thiết kế 20

4 Tính khả năng vượt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường 22

PHẦN 6: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG CHUYÊN DÙNG 24

1 Tính toán chọn xy lanh cần chính 24

1.1 Trường hợp kéo thùng lên khung xe 24

1.2 Trường hợp đẩy thùng hàng khi đổ rác 24

2 Kiểm tra khả năng làm việc của xy lanh cần với 25

3 Kiểm tra khả năng làm việc của xy lanh khóa kẹp thùng 26

4 Kiểm tra khả năng làm việc của bơm thủy lực 27

5 Hệ thống thiết bị được lựa chọn 29

6 Tính toán bền các cơ cấu của hệ chuyên dùng 29

6.1 Tính độ bền kết cấu cần chính và cần với 29

6.2 Tính kiểm tra bền chốt xoay giữa cần chính và cần phụ 31

6.3 Tính toán sức bền liên kết khung phụ với sát xi ô tô cơ sở 31

7 Tính bền chốt liên kết xy lanh 32

8 Tính kiểm tra bền trục con lăn dẫn hướng ray thùng hàng 33

9 Tính kiểm tra bền quai móc thùng 34

10 Tính toán kiểm bền thùng chứa rác 35

11 Kiểm tra tính ổn định của ô tô khi ở các trạng thái làm việc 39

PHẦN 8 - CÁC TỔNG THÀNH CHI TIẾT CHẾ TẠO TRONG NƯỚC VÀ NHẬP KHẨU 42

PHẦN 9 - KẾT LUẬN 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

- Cơ cấu chuyên dùng bao gồm: Thùng chứa, khung phụ, cần với, cần chính, cần phụ.

2 - Xác định các thành phần khối lượng của ô tô HINO FM8JN7A-R-HL

Trong đó: L- Chiều dài lòng thùng; L = 5,8 m

S - Diện tích mặt cắt ngang lòng thùng xác định bằng Autocad: S = 3,72 m2

=> Thể tích thùng chứa được xác định: Vth = L.S = 5,8.3,72 = 21,6 m3

2.2 Xác định các thành phần khối lượng

- Khối lượng bản thân ô tô cơ sở: Gotcs = 7540 (kg)

- Khối lượng sát xi cắt bỏ: Gcb = - 100 kg

- Khối lượng cụm cơ cấu kéo, đẩy, nâng, hạ thùng hàng: Gcd = 2515 (kg)

- Khối lượng thùng chứa: Gth = 3050 (kg)

- Khối lượng bản thân ô tô HINO FM8JN7A-R-HL

G0 = Gotcs + Gcb + Gcd + Gth = 13005 (kg)

- Khối lượng kíp lái 03 người: Glx = 65 x 3 = 195 (kg)

- Khối lượng rác chuyên chở cho phép tham gia giao thông không phải xin phép :

Q = Vth*γ = 10800 (kg)

Trong đó γ – Là khối lượng riêng của rác sinh hoạt, rác thải công nghiệp, phế thải

γ = 180 ÷ 800 kg/m 3 (Trong trường hợp rác thải công nghiệp ướt chọn γ = 500 kg/m 3 )

- Khối lượng toàn bộ cho phép tham gia giao thông không phải xin phép:

G = G0 + Glx + Q = 24000 (kg)

2.3 Xác định phân bố trọng lượng lên các trục

Chiều dài cơ sở tính toán : L cs = 4705 mm

8430

Gth Gcd

(kg)

Trục I (kg)

Trục II (kg)

Trục III (kg)

1 Khối lượng bản thân ô tô cơ sở (G otcs ) 7540 3120 2210 2210

2 Khối lượng sát xi cắt bỏ và chuyển lốp dụ

4 Khối lượng cụm cơ cấu kéo, đẩy, nâng,

6 Khối lượng hàng chuyên chở cho phép

tham gia giao thông không phải xin phép

trên sàn (Q)

3 – Đặc tính kỹ thuật cơ bản của xe

3.1 - Ô tô cơ sở

Ô tô cơ sở HINO FM8JN7A-R là loại ô tô sát xi tải được sản xuất lắp ráp bởi

Công ty Liên doanh TNHH HINO Motors Việt Nam, có công thức bánh xe 6x4R đãđược Cục Đăng kiểm Việt nam cấp Giấy chứng nhận chất lượng Một số cụm tổngthành chính của xe bao gồm:

- Động cơ kiểu : J08E-WD là động cơ diesel, 4 kỳ, 6 xy lanh đặt thẳng hàng,làm mát bằng nước, tăng áp

- Ly hợp: Một đĩa ma sát khô, dẫn động thủy lực, trợ lực khí nén

- Cầu trước dẫn hướng: tiết diện mặt cắt ngang kiểu chữ I, vệt bánh xe 2050

mm, có giảm chấn ống thuỷ lực Tải trọng cho phép: 6500 kg

- Cầu sau chủ động: tiết diện mặt cắt ngang hình hộp, có tỷ số truyền lựcchính : i0= 5,520, vết bánh xe 1855 mm, tải trọng cho phép: 10000 kg

- Hệ thống phanh:

+ Phanh chính: Phanh tang trống, dẫn động khí nén hai dòng

+ Phanh xe đỗ: Lò xo tích năng tại bầu phanh trục 1 + 2, dẫn động khí nén

- Hệ thống lái: Trục vít – ê cu bi, dẫn động cơ khí có trợ lực thủy lực, tỷ sốtruyền 20,2

- Cabin: loại cabin lật

- Cỡ lốp : Trục I: 11.00R20, bánh đơn

Trục II: 11.00R20, bánh đôi

Trục III: 11.00R20, bánh đôi

3.2 – Giới thiệu ô tô HINO FM8JN7A-R-HL

Ô tô chở rác HINO FM8JN7A-R-HL gồm 2 phần:

- Thùng chứa rác

- Cơ cấu chuyên dùng lắp trên ô tô (Hooklift Sliding) dùng để kéo thùng hàng

từ mặt đất lên khung ô tô, giữ chặt thùng hàng trong quá trình vận chuyển Thực hiệnviệc xả phế thải và đưa thùng về vị trí quy định

3.2.1 Khung ô tô

Khung sát xi chính của ô tô được cắt ngắn 1 đoạn để lắp cơ cấu HookliftSliding

3.2.2 Thùng chứa rác

Thùng có dạng chữ nhật Thùng có thông số như sau:

- Kích thước lòng thùng (dài x rộng x cao): 5800x2250/2000x1720/1630 mm

- Thể tích thùng chứa: 21,6 m 3

Kết cấu thùng:

- Sàn thùng: Được đỡ bằng hai dầm dọc chính I200x100x5,2, thép CT3 Dầmdọc thùng được tăng cứng bằng thép SS400 dày 8 mm Tôn sàn thùng bằng thépSS400 dày 4 mm

- Thành thùng: Bố trí 2 xương dọc trên và dọc dưới 2 bên thành, chế tạo bằngthép SS400, dày 4 mm dập định hình Tôn thành thùng chế tạo bằng thép SS400 dày

4 mm Liên kết hàn điện

- Đầu thùng: Khung xương thép SS400 dày 6 mm dập định hình Đầu thùng có

2 xương dọc liên kết với xương dọc sàn thùng, trên đó có gắn tai móc cẩu thùng Tônđầu thùng là thép SS400 dày 4 mm

- Đuôi thùng : Khung xương thép SS400 dập định hình, dày 6 mm Đuôi thùng

có hàn tai treo ngoài cửa xả rác và khóa thùng

3.2.3 Kéo, đẩy, nâng, hạ thùng hàng

Cơ cấu kéo, đẩy, nâng, hạ thùng hàng gồm 4 cụm chi tiết : Khung phụ, cầu phụ, cần với, cần chính.

a Khung phụ : Làm bệ đỡ cho toàn bộ các cụm chi tiết của hệ thống chuyên dùng

lắp đặt trên xe ô tô Gồm 2 dầm dọc chính chế tạo bằng thép SS400 dày 6 mm, đượcdập định hình Trên khung phụ có bố trí đế xy lanh cần chính, bạc ray cần phụ và bệ

đỡ ray thùng Kết cấu cụ thể xin xem bản vẽ

b Cần phụ: Liên kết cụm cần chính với khung phụ Gồm 2 hộp chính chế tạo từ thép

SS400 dày 10 mm, được dập định hình thành hộp Hai vách hộp được liên kết bằngxương ngang bằng thép SS400 dày 8 mm Trên cần phụ có bố trí bạc xoay cần phụ vàbạc xoay cần chính Kết cấu cụ thể xin xem bản vẽ

c Cần chính: Liên kết cụm cần với với cần phụ Gồm 1 hộp dọc chính thép SS400

dày 10 mm, được hàn thành hộp Trên cần chính có bố trí bạc xoay cần chính với cầnphụ, 02 chốt đầu xylanh cần chính, 01 chốt gốc xylanh cần với Kết cấu cụ thể xin

xem bản vẽ

d Cần với: Là khâu cuối cùng của cơ cấu hoạt động Hooklift Sliding, có nhiệm vụ

móc kéo thùng và khóa giữ thùng trong quá trình di chuyển và đổ rác Gồm 1 hộpđứng, chế tạo từ thép SS400 dày 10 mm, được táp tăng cứng phía ngoài bằng thépSS400 dày 8 mm, dập định hình và hàn thành hộp Trên cần với có bố trí tai móc cẩu

và trục đầu cán xy lanh cần với

e Hệ thống thủy lực: Dùng để thực hiện toàn bộ hoạt động của hệ thống chuyên

dùng đóng trên ô tô Từ bộ trích công suất của động cơ lắp bơm thủy lực và được dẫnđộng bằng trục cắc đăng Hệ thống bao gồm các thiết bị như sau:

A B A B A B T

A B P

Hình 4: Sơ đồ hệ thống thủy lực

Bảng thông số thiết bị thủy lực:

7 Xy lanh khóa kẹp 1 ∅80/∅30x180ST; p = 180 kG/cm2

8 Van điều áp 1 chiều 1 p = 80 bar, G1/2"

9 Van thông liên động mỏ kẹp 1 G1/2"

11 Van thông liên động cần phụ 1 G1/2"

* Quy trình nạp rác vào thùng chứa:

Thùng chứa được đặt tại vị trí quy định, các nắp thùng được mở để nạp rác vào Tại vị trí này, cửa hậu của thùng rác được khoá lại Sau khi rác được nạp đầy, các cánh thùng được khoá lại bằng cơ cấu khoá

* Quy trình hạ móc – móc thùng chứa:

Dừng xe, kéo phanh tay cho xe dừng hẳn sau đó đóng trích công suất để bơmthủy lực hoạt động Kéo cần điều khiển van thủy lực cho xylanh cần chính hoạt động(02) đẩy cần chính vào cần với về phía sau Sau khi xylanh cần chính (02) đã đi hếthành trình tiếp tục kéo tay điều khiển mởi van thủy lực cho xylanh cần với đẩy ra(01) sao cho cần với vươn về phía sau, sau khi móc cần với đã nằm ngang bằng vớimóc thùng thì tiến hành ngắt bơm thủy lực, mở phanh tay và lùi xe sao cho móc cầnvới ăn khớp với móc thùng chứa

* Quy trình nâng – hạ thùng chứa:

- Sau khi đã móc thùng chứa vào móc cần với xong tiến hành kéo phanh tay, mởbơm thủy lực hoạt động kéo tay điều khiển van thủy lực để mở xylanh chân chống(03), để hạ chân chống

- Tiếp tục kéo tay điều khiển van thủy lực để rút xylanh cần chính (02) lại từ từ nângthùng chứa lên sau khi xylanh (02) về hết hành trình ta tiếp tục kéo tay điều khiểnxylanh cần với (01) rút hết hành trình để thùng chứa từ từ hạ xuống khung đỡ của cơcấu chuyên dùng phía sau xe

- Cuối cùng để kết thúc quá trình nâng thùng điều khiển xylanh khóa kẹp để kẹpthùng chứa và nâng chân chống phía sau lên

Quá trình hạ thùng chứa làm ngược lại với quá trình nâng thùng

* Quy trình đổ rác trong thùng chứa

- Sau khi đã nâng thùng chứa và khóa kẹp số 01 kẹp chặt thùng chứa lại di chuyển xeđến vị trí đổ rác Kéo phanh tay, hạ chân chống phía sau

- Kéo cần điều khiển van mở xy lanh cần chính để cần chính từ từ nâng toàn bộ cầnphụ (02), cần chính, cần với cùng với thùng chứa lên xoay quay gốc xoay cần phụ

- Khi xylanh cần chính đi hết hành trình, thùng chứa có góc nghiêng so với phươngngang là 49° đảm bảo rác được trút hết khỏi thùng

- Hạ thùng chứa về vị trí ban đầu, nâng chân chống kết thúc quá trình đổ rác

PHẦN 3 – MỤC LỤCMỤC LỤC MỤC LỤC TÍNMỤC LỤC KỸ THUẬT CỦA Ô TÔMỤC LỤC TMỤC LỤC UẬT CỦA Ô TÔMỤC LỤC T MỤC LỤCMỤC LỤC MỤC LỤC Ô TÔ

3.2 Khối lượng chuyên chở cho

phép tham gia giao thông

không phải xin phép

Khối lượng toàn bộ cho

phép tham gia giao thông

không phải xin phép

3.7 Khả năng chịu tải lớn nhất

trên từng trục của xe cơ sở

kg

6500/10000/10000

4 Thông số về tính năng chuyển động

5.2 Loại nhiên liệu, số kỳ, số

xy lanh, cách bố trí, kiểu

làm mát

Diesel 4 kỳ, 6 xy lanh thẳng hàng, làmmát bằng chất lỏng, tăng áp

i8 = 1,380i9 = 1,000

il = 13,636

8 Các đăng dẫn động

14.2 Ác quy (số lượng, điện áp,

14.3 Máy phát điện (điện

hiệu

Hệ thống chiếu sáng tín Giữ nguyên của ô tô cơ sở

hiệu phía trước

Áp suất làm việc của các xy lanh: 180 kG/cm2

* Van thủy lực các loại:

- Van an toàn; Van điều chỉnh áp suất; Van một chiều; Van ba ngả

- Van phân phối + cần điều khiển van phân phối: Hộp van phân phối + cần điềukhiển loại 3 ngả để điều chỉnh xy lanh cần chính, xy lanh cần với, xy lanh khóa kẹp

Ghi chú: Khi sử dụng toàn bộ thể tích thùng xe để chở rác thì chỉ được chở các

loại rác có khối lượng riêng không vượt quá 500 kg/m 3

PHẦN 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

1 Tính toạ độ trọng tâm

1.1 Toạ độ trọng tâm theo chiều dọc ô tô

- Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước: a = (Z2 L) / G(mm)L: Chiều dài cơ sở tính toán của ô tô (L= 4705 mm)

G: Tổng tải trọng (kg)

- Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm trục sau: b = L – a

Z2 (kg) G (kg) L (m) a (m) b (m)

1.2 Toạ độ trọng tâm theo chiều cao

- Khi không tải

Tọa độ trọng tâm của ô tô theo chiều cao khi không tải được xác định theochiều cao khối tâm các thành phần khối lượng

hg = (∑Gi hgi)/ G

Trong đó : hg - Chiều cao trọng tâm ô tô

Gi - Các thành phần khối lượng

G - Khối lượng toàn bộ của ô tô

- Khi đầy tải

Tọa độ trọng tâm của ô tô thiết kế theo chiều cao khi đầy tải được xác địnhtheo chiều cao khối tâm các thành phần khối lượng

h0g = (∑Gi hgi)/∑ GiTrong đó : h0g - Chiều cao khối tâm các thành phần khối lượng

Gi - Khối lượng các thành phần Bảng thông số tính toán chiều cao trọng tâm

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

1 Khối lượng ô tô cơ sở sau khi cắt ngắn sát xi G otcs 7440 1100

5 Khối lượng bản thân ô tô thiết kế Go 13005 1393

6 Khối lượng chuyên chở trên thùng xe cho

phép tham gia giao thông không phải xin

phép

Q

10800 2400

2 Kiểm tra ổn định của ô tô

Tính toán ổn định của ô tô theo phương dọc:

Trên cơ sở bố trí chung và tọa độ của trọng tâm ô tô, có thể xác định được cácgiới hạn ổn định của ô tô như sau:

- Góc giới hạn lật khi lên dốc:

PHẦN 5 - TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ

Khi kéo xe thì khối lượng toàn bộ của đoàn xe là: G đx G o Q cG kl

Trong đó: G o- là khối lượng của bản thân ô tô, G o= 13005 kg

Q- là lượng chuyên chở cho phép tham gia giao thông không phải xin phép:

Thông số tính toán động lực học kéo ô tô

1 Khối lượng toàn bộ của ô tô thiết kế G đx kg 24000

1 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ

1.1 Công suất động cơ

Đường đặc tính ngoài của động cơ được xây dựng gần đúng theo phươngpháp của Lây-đec-man:

Trong đó: a, b, c là các hệ số thực nghiệm

Ne - Công suất động cơ ở tốc độ quay neNemax - Công suất lớn nhất của động cơ

nN – Tốc độ quay động cơ ở công suất Nemax

1.2 Momen xoắn M e trên trục khuỷu động cơ

2 Đặc tính nhân tố động lực học D của ô tô

Nhân tố động lực học của ô tô xác định theo công thức: Di = (PKi – PWi)/GaTrong đó:

Pki – Lực kéo ở tay số thứ i của ô tô: PKi = (Me ihi io h)/ Rbx (kG)

Me – Mô men xoắn của động cơ, lấy theo đường đặc tính ngoài của động cơihi – Tỷ số truyền tay số thứ i trong hộp số

io – Tỷ số truyền của truyền lực chính Pwi – Lực cản không khí ở tay số thứ i: PW = (K.F.V2)/3,62 (kG)

N

e N

e N

e e

n c n

n b n

n a N N

F – Diện tích cản chính diện của ô tô: F = B.H

Vi – Tốc độ tay số thứ i của ô tô: V = (0,377.ne.Rbx)/(ihi.io.ihpi) (km/h)

Hình 11: Đồ thị nhân tố động lực học D

Nhận xét: Độ dốc tối đa ô tô vượt được : i max = (D max – f ).100% = 40,50%

3 Tính toán kiểm tra khả năng tăng tốc của ô tô thiết kế

- Thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ V 1 đến tốc độ V 2 là:

dv j

dt dt

Ta sử dụng phương pháp đồ thị giải tích phân trên Từ đồ thị gia tốc của ô tôchia đường cong gia tốc thành nhiều đoạn nhỏ và giả thiết rằng trong mỗi khoảng tốc

độ nhỏ ứng với đoạn đường cong đó thì ô tô tăng tốc với một gia tốc không đổi.Theo đó, Δttj là diện tích được giới hạn bởi đồ thị j = f(v) với trục hoành Áp dụng

phương pháp tính gần đúng tích phân xác định theo công thức hình thang ta xác định được công thức tính t(v) như sau:

1 1 2

1

2

i j

v

V t

dV j

Trong đó: ΔtVi = Vin – Vi(n-1) (m/s) : Giá trị vận tốc của từng tay số được chia thành nphần bằng nhau

jin và ji(n+1)(m/s2) : Giá trị gia tốc ứng với Vin và Vi(n-1)

- Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ Vmin đến 0,95Vmax là :

1

2

n : Số khoảng chia vận tốc (Vmin đến 0,95Vmax)

- Xác định quãng đường tăng tốc của ô tô

Sau khi lập được đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc vàvận tốc chuyển động của ô tô ta có thể xác định được quãng đường tăng tốc của ô tô

đi được ứng với thời gian đó

- Quãng đường tăng tốc của ô tô từ vận tốc v 1 đến v 2 xác định bằng công thức:

2

) (  1

itb

V V

i i v

v

m t V S

dt v S

1 1

) (

2

1Trong đó: Δtti = ti+1 – ti (s) : Thời gian tăng tốc tại số thứ i ứng với Vi, Vi+1