Bài giảng Xe chuyên dùng

+ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp (dễ thực hiện tự động hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn). + Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫ[r]

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI GIẢNG DÙNG CHUNG

HỌC PHẦN: XE CHUYÊN DỤNG

SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ

Hưng Yên, năm 2015

MỤC LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ XE CHUYÊN DỤNG 2

1.1 Định nghĩa và yêu cầu chung 2

1.1.1 Định nghĩa 2

1.1.2 Yêu cầu chung 2

1.2 Các tiêu chuẩn pháp lý Việt Nam liên quan đến xe chuyên dụng 3

1.3 Cấu tạo chung và phân loại 3

1.3.1 Cấu tạo chung 3

1.3.2 Phân loại xe chuyên dụng 8

Chương 2 CÁC HỆ THỐNG VÀ CƠ CẤU ĐẶC TRƯNG TRÊN XE CHUYÊN DỤNG 10 2.1 Truyền động cơ khí 10

2.1.1 Công dụng, phân loại và ưu nhược điểm của truyền động cơ khí 10

2.1.2 Thông số cơ bản của truyền động cơ khí 13

2.1.3 Phạm vi sử dụng của truyền động cơ khí 13

2.2 Truyền động thuỷ lực 13

2.2.1 Đặc điểm 13

2.2.2 Truyền động thủy lực thủy tĩnh: 15

2.2.3 Truyền động thuỷ động 21

2.3 Truyền động khí nén 33

2.3.1 Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động khí nén 33

2.3.2 Phạm vi sử dụng của hệ thống 33

2.3.3 Cấu tạo chung của hệ thống bao gồm 34

2.4 Truyền động điện, điện từ 41

2.4.1 Khái niệm, đặc điểm, phân loại và phạm vi ứng dụng 41

2.4.2 Cấu tạo chung hệ thống truyền động điện 42

2.5 Các loại cơ cấu công tác điển hình của xe chuyên dụng 48

2.5.1 Cơ cấu nâng 48

2.5.2 Cơ cấu quay 49

2.5.3 Cơ cấu di chuyển 57

Chương 3 XE XÍCH 63

3.1 Các loại xe xích và phạm vi sử dụng: 63

3.2 Cấu tạo cơ bản và hoạt động của xe xích: 63

3.2.1 Cấu tạo chung: 63

3.2.2 Hệ thống truyền lực: 65

3.2.3 Lái và phanh xe xích 67

3.2.4 Các cơ cấu công tác của xe bánh xích: 74

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ XE CHUYÊN DỤNG

1.1 Định nghĩa và yêu cầu chung

1.1.1 Định nghĩa

Xe chuyên dụng là một khái niệm chung bao gồm ôtô chuyên dụng và máy chuyên dụng, chúng được sử dụng để thực hiện các công việc riêng, chúng có đặc điểm là có bộ phận công tác chuyên dụng để thực hiện một loại công việc đặc thù nào đó trong xây dựng cơ bản, khai thác mỏ, vận chuyển hay bốc xếp hàng hóa trong giao thông vận tải hoặc thực hiện các công việc đặc biệt trong nông lâm nghiệp và thủy lợi như đào mương, xúc đất đá, san ủi mặt bằng v.v…

Tóm lại, xe chuyên dụng là một loại xe trong đó gồm đầu xe kéo liên hợp hoặc xe cơ s ở với một bộ phận công tác chuyên dụng để thực hiện một công việc đặc thù trong công nghiệp, trong giao thông vận tải, trong nông lâm nghiệp,… đạt được hiệu quả kinh tế cao

* Xe chuyên dụng bao gồm 2 thành phần:

- Xe cơ sở, được hiểu là đầu kéo hay xe chuyên dụng hoặc ôtô, trên đó có lắp hay kéo theo các máy công tác chuyên dụng để hoàn thành các công việc riêng, nó

có thể di chuyển bằng bánh hơi hoặc bánh xích (ôtô tải, xe kéo, xe xích)

- Bộ phận công tác chuyên dụng: là bộ phận đặc biệt được ghép với xe cơ sở để thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt và cùng với xe cơ sở được gọi là xe chuyên dụng Bộ phận chuyên dụng có thể là téc nước, téc xăng, thùng chở hàng, cơ cấu quét gom rác, moóc kéo, cần cẩu hàng,

1.1.2 Yêu cầu chung

Để đáp ứng quá trình công nghệ trong các ngành xây dựng, giao thông vận tải,

thủy lợi, nông lâm nghiệp v.v… xe chuyên dụng cần bảo đảm các yêu cầu chung sau đây:

- Yêu cầu về năng lượng: Chọn nguồn động lực với công suất động cơ hợp lý, cơ động (thông thường người ta sử dụng động cơ đốt trong chạy bằng diesel) và tiết kiệm;

- Kích thước nhỏ gọn, nhẹ, dễ vận chuyển và dễ sử dụng trong địa bàn chật hẹp;

- Các yêu cầu kết cấu - công nghệ: Có độ bền và tuổi thọ cao, công nghệ tiên tiến;

- Các yêu cầu khai thác - công nghệ: Đảm bảo năng suất và chất lượng thi công trong điều kiện nhất định, có khả năng phối hợp làm việc cùng các máy khác, bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, nhanh chóng, có khả năng dự trữ nhiên liệu làm việc một vài

ca liên tục;

- Sử dụng thuận tiện, an toàn và có khả năng tự động điều khiển;

- Không làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh;

- Yêu cầu kinh tế: Giá thành đơn vị sản phẩm thấp

1.2 Các tiêu chuẩn pháp lý Việt Nam liên quan đến xe chuyên dụng

- Nghị định 36 CP ngày 29-5-1995 về đảm bảo trật tự an toàn giao thông đường bộ

- Quyết định 1260 QĐ/KHKT-PCVT ngày 4-6-1996 về tái tạo phương tiện cơ giới đường bộ

- Thông tư 112/1998/TT-BGTVT ngày 29-4-1998 hướng dẫn cấp phép xe quá tải, quá khổ, bánh xích

Nội dung của thông tư:

+ Quy định chung: Xe quá tải, quá khổ, xe xích lưu hành trên đường giao thông công cộng phải có giấy phép lưu hành đặc biệt,

+ Khái niệm xe quá tải:

Vượt quá tải trọng thiết kế của nhà sản xuất, Vượt quá tải trọng phân bố lên các cầu, Vượt mức chịu tải của cầu và đường, + Khái niệm xe quá khổ:

Vượt quá kích thước của nhà sản xuất, Kích thước bao quá qui định cho phép của cầu và đường, + Điều kiện cấp giấy phép lưu hành đặc biệt:

Hàng hoá không tách rời được, container, giới hạn cho phép của cầu và đường Các bạn có thể tham khảo trong trang web sau: http://www.vr.org.vn/

1.3 Cấu tạo chung và phân loại

1.3.1 Cấu tạo chung

Xe chuyên dụng là tổ hợp của một loạt các hệ thống, gồm những bộ phận chính sau:

(1) Động cơ: Có nhiều loại: động cơ đốt trong, động cơ điện Động cơ thường

dùng là loại động cơ đốt trong (động cơ xăng hoặc động cơ diesel) làm nguồn động lực của xe chuyên dụng, có công dụng biến nhiệt năng do nhiên liệu cháy thành cơ năng

+ Nếu lắp động cơ ở phía trước và ngoài buồng lái thì thể tích chứa hàng hoặc

bố trí số ghế hành khách sẽ bị giảm đi khi ôtô có cùng chiều dài chung Bố trí động

cơ phía trước, khi lái, người lái xe quan sát mặt đường không thuận lợi, tuy nhiên việc chăm sóc sửa chữa động cơ sẽ thuận lợi và dễ dàng hơn

+ Nếu lắp động cơ phía trước xe và trong buồng lái, khi đó hệ số sử dụng chiều dài xe tăng lên, thể tích chứa hàng và hành khách lớn hơn, tuy nhiên việc chăm sóc, sửa chữa động cơ gặp khó khăn hơn, vì vậy ở các loại xe mà động cơ bố trí phía trước và trong buồng lái, nó thường được thiết kế ở dạng lật được, khi đó cấu tạo

buồng lái phức tạp hơn

+ Phương án lắp động cơ phía sau xe có ưu điểm làm cho hệ thống truyền lực đơn giản hơn, người lái nhìn thoáng hơn, hệ số sử dụng chiều dài xe tăng lên, đồng thời hành khách được cách nhiệt với động cơ tốt hơn Kiểu bố trí này thường gặp ở các xe du lịch, xe ôtô buýt, nhược điểm cơ bản của cách bố trí này là hệ thống điều khiển côn, số, ga phức tạp hơn do động cơ bố trí xa người lái

+ Khi lắp động cơ ở giữa xe, tức là bố trí giữa buồng lái và thùng xe thường

áp dụng trên các xe vận tải, kiểu bố trí này có ưu điểm làm tải trọng phân bố đều giữa hai cầu chủ động khi không có tải trọng hữu ích (xe chạy không tải)

(2) Hệ thống truyền lực: Hệ thống truyền lực của xe chuyên dụng có tác dụng

truyền mômen quay từ động cơ cho bộ phận di chuyển gồm có: ly hợp, hộp số, truyền động các đăng, truyền động chính, cơ cấu vi sai và truyền lực cuối cùng, bánh xe hoặc bánh sao chủ động hay từ động cơ dùng để vận hành cơ cấu công tác

+ Đối với ôtô du lịch hoặc ôtô buýt, để cách nhiệt cho hành khách và giảm tiếng ồn, đồng thời cho người lái quan sát mặt đường tốt hơn, người ta thường bố trí cầu sau chủ động và động cơ được lắp ở phía sau và truyền chuyển động cho cầu sau chủ động (hình 1.1b)

+ Đối với sơ đồ 4X2 mà cầu trước vừa là chủ động vừa là cầu dẫn hướng, chúng ta thường gặp động cơ lắp dọc ở cầu trước (hình 1.1c) hoặc động cơ lắp ngang

ở phía trước và truyền động trực tiếp cho hai bánh chủ động ở cầu trước (hình 1.1d), kết cấu này thường gặp trên các xe du lịch (ôtô con), khi động cơ lắp ngang, người ta

có thể sử dụng truyền lực chính là các cặp bánh răng trụ, kết cấu hệ thống truyền lực được đơn giản và gọn nhẹ hơn

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ôtô hai cầu

với các công thức bánh xe khác nhau

Đ Động cơ; L Ly hợp; H Hộp số; C Cầu chủ động; CĐ Trục cácđăng;

P Hộp số phụ hay hộp phân phối; K Khớp ma sát

Đối với ôtô ba cầu với công thức bánh 6X6 (6 bánh đều là chủ động) truyền động ra các cầu chủ động phía sau có thể thực hiện bằng một trục truyền (hình 1.2a) hoặc hai trục truyền động (hình 1.2b) nhờ truyền động cácđăng

Ở ôtô bốn cầu chủ động (8X8) lại có các đặc điểm riêng biệt Truyền động theo một trục (hình 1.2c) có ưu điểm là đơn giản về kết cấu, nhưng nhược điểm là sinh ra tải trọng phụ lên hệ thống truyền lực bởi hiện tượng tuần hoàn công suất, do

đó làm giảm hiệu suất, tăng độ hao mòn các chi tiết máy, giảm tuổi thọ của xe nói chung

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống truyền lực ôtô nhiều cầu với các bánh đều là chủ động

Đ Động cơ; L Ly hợp; H Hộp số; C Cầu chủ động;

CĐ Trục cácđăng; P Hộp số phụ hay hộp phân phối

Trên hình 1.3 là sơ đồ

hệ thống truyền lực của

ôtô vận tải hạng trung Đặc

điểm của hệ thống truyền

lực này là người ta sử dụng

ly hợp thủy lực hoặc bộ biến

đổi mômen quay 1 làm việc

đồng thời với ly hợp ma sát

2 Hộp số được bố trí ngay

phía dưới buồng lái để thuận

tiện cho điều khiển

Hình 1.3 Hệ thống truyền lực ôtô tải hạng nặng

1 Ly hợp thủy lực hoặc bộ biến mô;

2 Ly hợp ma sát;

3 Truyền lực cuối cùng.

Trong moayơ của bánh chủ động có lắp bộ truyền lực cuối cùng kiểu hành tinh 3, nhờ kết cấu này gầm máy không bị nâng lên quá cao.Trên ôtô nhiều cầu chủ

động (hạng nặng) người ta thường sử dụng hộp phân phối dạng vi sai giữa các cầu

để giảm tác hại của tuần hoàn công suất, sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của ôtô ba cầu chủ động được giới thiệu trên hình 1.3 Đặc điểm của sơ đồ này là có hộp số phụ

1, hộp số phụ nhận mômen từ trục thứ cấp hộp số chính truyền đến, từ hộp số phụ mômen được truyền đến hộp phân phối chính 2, là một vi sai bánh răng trụ không đối xứng, từ đây mômen được phân thành hai mạch, một mạch đến cầu chủ động trước, còn một mạch đến hộp phân phối phụ 3 để phân phối mômen cho cầu giữa và cầu sau, hộp phân phối 3 là vi sai nón đối xứng, mômen được phân bố đều đến hai cầu giữa và cầu sau

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ôtô ba cầu chủ động

1 Hộp số phụ; 2 Hộp phân phối chính; 3 Hộp phân phối phụ;

4 Truyền lực chính và vi sai giữa các bánh trên cầu trước, cầu giữa và cầu sau

Giữa các bánh xe chủ động trên cùng một cầu chủ động đều bố trí truyền lực chính (truyền lực trung tâm) bánh răng nón hay bánh răng trụ Để bảo đảm các bánh

xe quay với tốc độ khác nhau khi vào vòng hay khi lăn trên mặt đường không bằng phẳng, giữa chúng đều bố trí vi sai bánh răng nón Trên đa số ôtô và xe chuyên dụng bánh nhiều cầu chủ động, khi có vi sai giữa các cầu và giữa các bánh chủ động đều được trang bị bộ phận khóa vi sai nhằm giúp ôtô, xe chuyên dụng bánh vượt khỏi vùng bị thiếu bám cục bộ của một bánh chủ động hay một cầu chủ động

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống truyền

lực của xe bánh xích

1 Ly hợp; 3 Hộp số; 4 Bộ vi sai;

14 Bộ phận chuyển hướng;

15 Bánh sao chủ động;

16 Dải xích

Trên hình 1.5 trình bày sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của xe chuyên dụng xích kiểu một dòng công suất, khác với truyền lực của xe chuyên dụng bánh, ở xe chuyên dụng xích, sau truyền lực trung tâm 4 là đến hai bộ phận chuyển hướng 14 của xe chuyên dụng xích, từ trục bị động của bộ phận chuyển hướng, mômen được truyền đến truyền lực cuối cùng 6 rồi đến bánh sao chủ động 15, bánh sao chủ động

ăn khớp với mắt xích của dải xích và đẩy cho xe chuyên dụng dịch chuyển trên đường ray vô tận do dải xích tạo nên

Hiện nay trên một số xe chuyên dụng xích có công suất lớn dùng trong công nghiệp và các xe chuyên dụng, hệ thống truyền lực của chúng thường dùng kiểu hai dòng công suất truyền từ động cơ đến hai bánh sao chủ động của hai dải xích riêng biệt Với sơ đồ hệ thống truyền lực hai dòng công suất như vậy, sẽ làm cho truyền lực chính cũng như các chi tiết trong hộp số có kích thước nhỏ gọn hơn vì chịu tải trọng thấp hơn Điểm đặc biệt ở hệ thống truyền lực hai dòng công suất là trong hộp

số của xe chuyên dụng có hai trục thứ cấp, mỗi trục thứ cấp truyền mômen cho một truyền lực chính riêng ở cầu chủ động và cho một bánh sao chủ động của một bên dải xích

(3) Hệ thống di chuyển và hệ thống treo: Hệ thống di chuyển tác dụng lên

mặt đường để biến chuyển động quay tròn của bánh xe hoặc bánh sao chủ động thành chuyển động tịnh tiến của xe Ngoài ra, hệ thống di chuyển còn có tác dụng đỡ toàn bộ khối lượng và thay đổi hướng chuyển động của xe Hệ thống di chuyển của

xe gồm có: bánh xe chủ động, bánh xe dẫn hướng hoặc xích

Hệ thống treo của xe có tác dụng nối đàn hồi giữa khung hay thân xe với hệ thống di chuyển, gồm có: bộ phận đàn hồi (nhíp hoặc lò xo) và bộ phận giảm xóc (loại tay đòn hoặc ống)

(4) Khung, bệ máy, vỏ và cabin: Tuỳ theo đặc điểm dạng xe cơ sở mà có cấu

tạo khung xe khác nhau; khung của xe thường được tổ hợp từ thép hình, thép tấm tạo thành kết cấu vững chắc

Vỏ của xe thường làm bằng những tấm kim loại, được dập hay gia công theo một hình dạng nhất định rồi hàn lại với nhau

Buồng lái (cabin): được làm bằng những tấm thép dập và hàn lại với nhau Cửa buồng lái ôtô có kính điều khiển lên xuống và cả kính hứng gió xoay được Các cửa đều có cửa khoá và tay nắm để mở cửa từ trong hay bên ngoài buồng lái

(5) Hệ thống điều khiển: Hệ thống điều khiển (lái, phanh, bộ phận chuyên dụng)

có tác dụng thay đồi hướng chuyển động hoặc giảm tốc độ của xe, ngoài ra còn có nhiệm vụ điều khiển cơ cấu công tác chuyên dụng

(6) Các thiết bị phụ trợ, an toàn, chiếu sáng, tín hiệu hoặc các thiết bị điều khiển điện tử để xử lý số liệu và điểu khiển tự động:

Các thiết bị phụ: Các thiết bị phụ dùng trong ôtô và xe chuyên dụng rất đa dang,

phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là việc nâng cao khả năng làm việc của máy hoặc cải thiện điều kiện làm việc của người lái Các thiết bị phụ thường dùng trên xe là: cơ cấu rửa kính chắn gió, máy điều hoà nhiệt độ hay quạt mát, gương chiếu, tấm che nắng, rađiôcatset, điện thoại, hộp đựng đồ uống, gạt tàn thuốc lá

Điện là một trong những loại năng lượng được sử dụng rộng rãi trên xe Điện năng dùng để khởi động máy, đốt cháy hỗn hợp hay hoà khí trong động cơ xăng hay động cơ có bộ chế hoà khí (các-bua-ra-tơ), cung cấp cho các thiết bị chiếu sáng, còi, tín hiệu ánh sáng, các bộ phận kiểm tra đo lường và các thiết bị phụ khác

Để có điện năng, trên xe được trang bị máy phát điện và bình ắc quy Máy phát điện biến cơ năng thành điện năng, còn ắc quy biến hoá năng thành điện năng

Như vậy một xe chuyên dụng là tập hợp của tất cả các cơ cấu và hệ thống máy

mà chúng ta đã được học trong giáo trình cấu tạo ôtô, các thiết bị đặc thù đi theo ôtô

để thực hiện chức năng chuyên môn mà xe chuyên dụng cần hoàn thành

Tùy theo yêu cầu và chức năng, một xe chuyên dụng có thể có đủ các bộ phận kể trên hoặc chỉ có một số bộ phận trong đó mà thôi

1.3.2 Phân loại xe chuyên dụng

Xe chuyên dụng là các xe tự hành, chúng được thiết kế chế tạo trên cơ sở của ôtô hoặc xe chuyên dụng cơ sở và được trang bị các thiết bị và máy công tác đặc biệt để hoàn thành một dạng công việc riêng hoặc trong các điều kiện làm việc đặc biệt Vì vậy để phân loại xe chuyên dụng, người ta có thể phân theo nhiều cách khác nhau

Người ta thường phân loại xe chuyên dụng theo loại công việc mà chúng thực hiện hay theo công dụng của chúng

a/ Theo công dụng, phân loại thành 3 nhóm xe chuyên dụng:

Nhóm 1: Ôtô tải: xe tự đổ, thùng kín, cần cẩu và các thiết bị nâng hạ, đông lạnh Nhóm 2: Ôtô tải chuyên dụng: ôtô tải chở xe con, chở xe máy thi công, chở rác,

xi téc, đầu kéo, chở bê tông tươi, bình ga

Nhóm 3: Ôtô chuyên dụng: chữa cháy, quét đường, hút chất thải, trộn vữa, trộn

bê tông, cần cẩu, cứu hộ, chở tiền, truyền hình lưu động, xe dò sóng, rải nhựa đường, kiểm tra cáp điện ngầm, chụp x-quang, phẫu thuật lưu động

b/ Theo nhiệm vụ và mục đích sử dụng ta có thể phân loại xe chuyên dụng, tuy

vậy mục đích sử dụng là rất đa dạng và biến đổi nên khó có một cách phân loại hoàn chỉnh, hiện tại ta có thể chấp nhận cách phân loại sau:

Nhóm 1: Xe vận tải chuyên dụng gồm 5 loại:

+ Ôtô tải tự trút (tự đổ) hay xe ben dùng trong xây dựng, trong nông nghiệp,

+ Ôtô tải thùng kín thông thường, làm lạnh hoặc cách nhiệt

+ Ôtô tải có téc: chở nhiên liệu, đồ uống, ga lỏng, hàng rời

+ Ôtô chở hàng siêu trọng, siêu kích thước

+ Ôtô tải tự xếp và tải container

Nhóm 2: Xe dùng trong vệ sinh môi trường:

+ Xe quét đường và gom rác

+ Xe hút bùn, thông cống

+ Xe chữa cháy

+ Xe nâng chuyển, cẩu

Nhóm 3: Xe máy dùng trong xây dựng, nông nghiệp, thuỷ lợi, khai thác mỏ + Xe máy đào đất,

+ Xe máy san nền, + Xe máy đóng cọc, + Xe máy trộn bê tông

Nhóm 4 : Xe quân sự + Xe công trình xa, + Xe lội nước, + Xe vượt hào, + Xe bọc thép chống đạn, + Xe khí tài chuyên dụng

c/ Theo dạng máy cơ sở được sử dụng người ta phân xe chuyên dụng thành các loại là ôtô chuyên dụng hay xe chuyên dụng chuyên dụng ví dụ: Ôtô cần cẩu hay xe

chuyên dụng cần cẩu;

d/ Theo dạng hệ thống di động xe chuyên dụng được phân thành hai loại: Xe

chuyên dụng bánh lốp (xe cần trục bánh lốp); xe chuyên dụng bánh xích (xe ủi bánh xích) và xe chuyên dụng phối hợp bánh lốp với bánh xích v.v…

e/ Theo phương pháp điều khiển máy công tác người ta phân xe chuyên dụng thành các loại: Xe chuyên dụng điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực hay điều khiển

khí nén v.v…

f/ Theo loại công việc mà xe chuyên dụng cần thực hiện người ta chia xe chuyên dụng ra làm ba loại chính:

+ Xe chuyên dụng dùng để vận chuyển: Chủ yếu dùng để vận chuyển nguyên vật

liệu hàng hóa có đặc thù riêng như bêtông, xe tự đổ hàng, xe trở hàng siêu nặng v.v…

+ Xe chuyên dụng dùng để bốc xếp: Thường vận chuyển ở cự ly ngắn, chủ yếu

dùng để xếp dỡ hàng hóa, vật liệu tại các bến bãi, nhà kho, chân công trình v.v…

+ Xe chuyên dụng dùng để làm đất: đó là các máy tham gia thi công xây dựng

hay các công việc đặc biệt mà đối tượng tác động của máy công tác thường là đất đá