THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG BỒN TRỘN BÊ TÔNG
NHIỆM VỤ VÀ MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ
- Bố trí hợp lý các cụm, các chi tiết chính.
- Tính toán lắp đặt các cụm, hệ thống.
- Tính toán trọng lượng, phân bố trọng lượng các cụm, chi tiết, cơ cấu.
- Tính toán ổn định của xe.
- Xác định bán kính quay vòng.
- Xây dựng đặc tính ngoài, nhân tố động lực học, lực kéo, khả năng tăng tốc, gia tốc của xe….
- Tính toán bền cho các mối ghép, liên kết, khung…
- Kiểm nghiệm lại các hệ thống của xe như: treo, phanh, lái….
- Xây dựng các bản vẽ kỹ thuật để kiểm định và sản xuất….
- Đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.
- Đảm bảo xe thiết kế chuyển động ổn định trên đường bộ, phù hợp với các tiêu chuẩn của nhà nước quy định.
TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ
2.2.1 Chọn bồn trộn bê tông của xe thiết kế
2.2.1.1 Tính thể tích sử dụng bồn trộn bê tông
Ta có sat xi HINO FM1JNUA có tổng trọng lượng khi đầy tải là 24000 [kG], trọng lượng bản thân của xe là 6665 [kG].
Xe chở bê tông được thiết kế đặc biệt với các chi tiết quan trọng như bồn trộn, khung đỡ, bồn nước, rào chắn, và hệ thống thủy lực, cùng với các chi tiết phụ khác, với tổng trọng lượng khoảng 3680 kg.
Vì vậy ta có thể tính được trọng lượng bê tông sơ bộ như sau:
Gbê tông = Gđầy tải - Gsát xi - Gchi tiết - Gngười + hành lý (2.1) Trong đó:
Gđầy tải – Trọng lượng của sát xi khi đầy tải, Gđầy tải = 24000 [kG].
Gsát xi – Trọng lượng bản thân của sát xi, Gsát xi = 6665 [kG]
Gngười + hành lý – Trọng lượng của người và hành lý, Gngười + hành lý = 195 [kG]
Trọng lượng tổng cộng của các chi tiết bao gồm bồn trộn, khung đỡ, bồn nước, rào chắn, chi tiết phụ, hệ thống thủy lực và hệ thống máng cấp liệu là 3680 kg.
Suy ra Gbê tông = 24000 - 6665 - 3680 - 195 = 13460 [kG]
Như vậy, thể tích bê tông sơ bộ mà xe thiết kế là:
G (2.2) Trong đó: γ bt – Trọng lượng riêng của bê tông, với γ bt = 2200 [kG/m 3 ]
Vậy theo tiêu chuẩn ta chọn bồn trộn có V = 6 [m 3 ]
2.2.1.2 Phân tích lựa chọn hình dáng bồn trộn bê tông Để đảm bảo chức năng của xe chuyên chở bê tông thì trong quá trình chở xe phải thực hiện việc trộn bê tông để đảm bảo bê tông không bị đông kết hay phân tầng Bồn trộn phải có dạng khí động học tốt để giảm sức cản không khí, có độ cứng vững đủ lớn để không làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường của các cụm chi tiết lắp đặt trên nó, hình dạng và kích thước thích hợp để dễ dàng tháo lắp các chi tiết, ngoài ra còn dễ dàng cho việc bảo dưỡng và sửa chữa Hiện nay có nhiều hình dạng bồn trộn bê tông khác nhau nhưng bồn trộn bê tông hình quả trám thể hiện tính năng tối ưu của việc thực hiện chức năng chứa đựng và trộn bê tông. Thông số của các loại bồn trộn bê tông được cho trong bảng 2 – 1.
Bảng 2 – 1 Thông số cơ bản của một số bồn trộn bê tông.
Thùng trộn 9m 3 Thể tích hình học 10,7m 3 12,02m 3 13,20m 3 14,56m 3 Đường kính Φ"00mm Φ#00mm Φ#00mm Φ#00mm
Sau khi chọn được hình dáng bồn trộn bê tông hình quả trám, tiến hành chọn loại bồn trộn bê tông.
Trên thị trường hiện nay, có nhiều hãng sản xuất bồn trộn bê tông dung tích 6 m3 đáp ứng yêu cầu thiết kế Tôi đã chọn bồn trộn bê tông TATA – 6M do Hàn Quốc sản xuất, phù hợp với xe DEAWOO – K4MVF CONCRETE MIXER (6m3) Bồn trộn TATA – 6M nổi bật với chất liệu thép cường độ cao, có khả năng chống mài mòn, đảm bảo tuổi thọ lâu dài.
Các đặc tính kỹ thuật của thùng trộn bê tông TATA – 6M được thể hiện ở bảng
Bảng 2 - 2 Các đặc tính kỹ thuật của bồn trộn bê tông TATA – 6M
STT Các thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
8 Áp suất bơm nước ngoài vòi phun Lít/phút – bar 400-3,5
9 Thang chia đồng hô đo mức nước Lít 0-500
10 Dung tích bình chứa lít 600
13 Tổng trọng lượng khi không tải kG 2960
Việc điều khiển các chế độ xoay của bồn được thực hiện hoàn toàn bằng hệ thống thủy lực, với bơm thủy lực được dẫn động bởi bộ trích công suất PTO từ hộp số của xe.
Hình dạng của bồn trộn bê tông TATA – 6M được thể hiện ở hình 2 – 1.
Hình 2 – 1 Hình dạng bồn trộn bê tông TATA – 6M
2.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển dẫn động bồn trộn
Việc thiết kế hệ thống điều khiển dẫn động bồn trộn có hai phương án thiết kế:
- Phương án dẫn động cơ khí.
- Phương án dẫn động thủy lực.
2.2.2.1 Phương pháp dẫn động cơ khí
Theo phương án này, dẫn động cơ khí có thể thực hiện qua truyền động trực tiếp qua hộp giảm tốc hoặc sử dụng truyền động xích, với nguồn động lực lấy từ động cơ xe hoặc động cơ phụ Một trong những ưu điểm của phương pháp này là tính hiệu quả trong việc truyền tải năng lượng.
+ Giá thành rẻ, không yêu cầu cao về công nghệ.
+ Sữa chữa bảo dưỡng dễ dàng.
+ Kích thước cồng kềnh, khó bố trí trên xe cơ sở.
+ Hiệu suất và độ tin cậy không cao.
+ Khó che kín dễ bị bụi bẩn, đặc biệt là bê tông lẫn vào ảnh hưởng đến hiệu suất truyền động và làm giảm tuổi thọ.
+ Thiết kế chế tạo khó.
Sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí như trên hình 2 – 2.
Hình 2 – 2 Sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí.
1 - Động cơ; 2 - Cơ cấu đảo chiều; 3 - Hộp giảm tốc; 4,5 - Cặp bánh răng quay thùng; 6 - Thùng trộn; 7 - Phễu nạp liệu; 8 - Phễu xả liệu; 9 - Bánh đai;
10 -Bộ truyền đai; 11- Bơm nước; 12 - Ống nước vào; 13 - Ống nước ra;
14 - Thùng nước; 15 - Thùng nước rửa; 16 - Con lăn.
2.2.2.2 Phương án dẫn động thủy lực
Theo phương án này, bồn trộn sẽ được quay bằng động cơ thủy lực, với nguồn động lực được cung cấp từ bơm thủy lực Bơm sẽ hoạt động và trích công suất từ hộp số để thực hiện quá trình này.
Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực như trên hình 2 – 3.
Hình 2 – 3 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực
1- Động cơ; 2- Ly hợp; 3- Hộp số; 4- Bộ trích công suất; 5- Bơm thủy lực; 6- Van 1 chiều; 7- Van điều khiển hệ thống; 8- Van tiết lưu; 9- Mô tơ thủy lực; 10- Hộp giảm tốc; 11- Bồn trộn bê tông; 12- Vành lăn; 13- Phểu nạp liệu; 14- Phểu xả liệu; 15- Con lăn; 16- Đồng hồ đo áp suất; 17- Van an toàn; 18- Lưới lọc; 19- Bình chứa dầu. Ưu điểm của phương pháp dẫn động thủy lực:
+ Có khả năng truyền được lực lớn và đi xa.
+ Trọng lượng, kích thước bộ truyền nhỏ hơn so với các kiểu truyền động khác.
+ Các khả năng tạo ra các tỉ sổ truyền lớn.
+ Truyền động nhỏ không gây ồn.
+ Điều khiển nhẹ nhàng, tiện lợi.
+ Có khả năng bố trí bộ nguồn theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp, có độ thẩm mỹ cao.
+ Dễ dàng chuyển đổi chuyển động quay thành tịnh tiến và ngược lại.
+ Thuận tiện cho việc sửa chữa,thay thế cụm chi tiết,giảm thời gian và giá thành sửa chữa.
Việc làm kín các bộ phận của bộ truyền động là rất khó khăn, dẫn đến nguy cơ rò rỉ chất lỏng hoặc không khí bên ngoài xâm nhập, ảnh hưởng đến hiệu suất và tính ổn định trong quá trình làm việc Do đó, cần thực hiện kiểm tra định kỳ để đảm bảo bộ truyền động hoạt động hiệu quả.
Áp lực công tác trong ngành dầu khí rất lớn, yêu cầu chế tạo bộ truyền động từ vật liệu đặc biệt với chất lượng công nghệ chế tạo cao Vì vậy, giá thành của bộ truyền thuỷ lực thường rất đắt.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động thủy lực:
Bộ trích công suất (4) lấy năng lượng từ hộp số xe (3) qua trục các đăng để dẫn động bơm, giúp bơm hút dầu từ bình chứa (19) qua van một chiều (6) đến van điều khiển hệ thống (7) Van thủy lực có khả năng đảo chiều, cung cấp áp lực cho mô tơ thủy lực (9) theo hai chiều, nhằm thay đổi hướng quay của bồn trộn bê tông Mô tơ thủy lực (9) sẽ điều khiển bồn trộn thông qua hộp giảm tốc.
(10), hộp giảm tốc chỉ có tác dụng giảm tốc và tang mô men quay bồn.
Hệ thống thủy lực sử dụng van tiết lưu để điều chỉnh tốc độ quay của bồn, từ chậm đến nhanh (1 đến 14 vòng/phút) trong quá trình trộn hoặc xả bê tông Để bảo quản bê tông tươi, bồn cần quay đều với tốc độ khoảng 2 – 4 vòng/phút Việc điều chỉnh chiều quay được thực hiện qua van điều khiển Qua phân tích, có hai phương án thiết kế, nhưng phương án dẫn động thủy lực vượt trội hơn về hiệu suất so với dẫn động cơ khí, do đó, phương án dẫn động thủy lực được chọn cho thiết kế xe.
Hệ thống dẫn động bằng thủy lực bao gồm các thiết bị như mô tơ và bơm thủy lực, được nhập khẩu đồng bộ với bồn bê tông TATA – 6M, sản xuất tại Hàn Quốc.
Chúng tôi đã lựa chọn bộ trích công suất PTO 50 kW từ HINO để đảm bảo khả năng lắp ghép đồng bộ với bánh răng lai trong hộp số của xe.
2.2.3 Lắp đặt, bố trí chung bồn trộn bê tông lên xe cơ sở HINO FM1JNUA Ô tô sat xi HINO FM1JNUA do công ty liên doanh HINO MORTORS VIỆT NAM sản xuất lắp ráp là loại xe có công thức 6x4, trên xe được trang bị động cơ HINO J08C-TG, 4 thì, 6 xi lanh bố trí thẳng hàng Kích thước bao ngoài của sát xi là DxRxC = 8480x2470x2715 mm. Ở phần trên sau khi đã tính được thể tích bồn trộn là 6m 3 và chọn được hình dáng và loại bồn trộn là bồn trộn bê tông TATA – 6M do Hàn Quốc sản xuất.
TÍNH TOÁN KIỂM TRA XE SAU KHI THIẾT KẾ
XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG VÀ TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM CỦA XE THIẾT KẾ
3.1.1 Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng
3.1.1.1 Xác định các thành phần trọng lượng của xe thiết kế
Các thành phần trọng lượng của ô tô thiết kế như trên hình 3 – 1.
Hình 3 – 1 Xe trộn bê tông sau khi thiết kế
1- Bồn trộn bê tông, 2- Thùng nước, 3- Chắn bảo hiểm bên sườn xe
- Trọng lượng sat xi HINO FM1JNUA:
- Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ:
- Trọng lượng kíp lái: 3 người
- Trọng lượng nước trong bình chứa:
- Trọng lượng rào chắn bảo hiểm bên sườn xe:
- Trọng lượng các chi tiết phụ:
- Trọng lượng của ô tô sau thiết kế khi không tải:
G = Gsx – Gcb + Gbt + Grc + Gph
- Tải trọng cho phép của ô tô sau thiết kế:
Trong đó: ρbt - Trọng lượng riêng của bê tông, ρbt = 2200 [kG/m 3 ]
Vcc - Thể tích chiếm chỗ của bê tông, Vcc = 6 (m 3 )
- Trọng lượng toàn bộ của ô tô sau thiết kế:
Giá trị các thành phần trọng lượng được cho trong bảng 3 – 1.
Bảng 3 – 1 Các thành phần trọng lượng của ô tô sau thiết kế
STT Thành phần trọng lượng Ký hiệu Đơn vị Gía trị
1 Trọng lượng xe cơ sở đã cắt bớt khung Gcs kG 6615
2 Trọng lượng cụm bồn bê tông, bê tông chở bên trong và nước
3 Trọng lượng rào chắn cạnh và trọng lượng khác
4 Trọng lượng kíp lái Gkl kG 195
5 Trọng lượng ô tô thiết kế không tải G kG 9695
6 Trọng lượng ô tô thiết kế khi đầy tải G0 kG 23690
3.1.1.2 Tính phân bố trọng lượng lên các trục
Sơ đồ phân bố trọng lượng bản thân của ô tô thiết kế được biểu diễn trên hình 3 – 2.
Hình 3 – 2 Sơ đồ phân bố trọng lượng bản thân ô tô thiết kế
- Xác định tọa độ trọng tâm ô tô sat xi theo chiều dọc xe
Lấy momen đối với điểm O1:
G2 – Trọng lượng tác dụng lên cầu sau, G2 = 3800 [kG]
Gsx – Trọng lượng ô tô sát xi, Gsx = 6665 [kG]
L – Khoảng cách từ O1 đến tâm cầu sau, 4130 1300 4780
Thay vào công thức (3.1) ta tính được
Để đảm bảo sự phân bố trọng lượng của ô tô không bị thay đổi sau khi lắp đặt cụm bồn trộn bê tông, vị trí lắp đặt cần được xác định sao cho trọng lượng toàn bộ của ô tô được phân bố trên các trục không vượt quá trọng lượng cho phép của ô tô nguyên thủy.
Khoảng cách x từ trọng tâm bồn trộn đến tâm cầu là yếu tố quan trọng để đảm bảo phân bố trọng lượng toàn bộ của xe thiết kế không vượt quá giá trị cho phép của xe sát xi Việc tuân thủ điều kiện này giúp duy trì sự ổn định và an toàn cho phương tiện trong quá trình hoạt động.
Z Z – Trọng lượng toàn bộ của ô tô phân lên trục trước và sau xe thiết kế.
Z Z – Trọng lượng của xe sat xi phân lên trục trước và sau.
Z Z – Trọng lượng toàn bộ của xe lên trục trước và sau ô tô cơ sở.
L – Chiều dài cơ sở của xe, với 4130 1300 4780
G BT – Trọng lượng cụm bồn, bê tông bên trong và nước, G BT 760[kG]
Gkl – Trọng lượng kíp lái, Gkl = 195 [kG]
Thay các số liệu và giải hệ phương trình (3.2) và (3.3) ta tính được
Để đảm bảo ô tô thiết kế không bị quá tải trên các trục, cụm bồn chở bê tông cần được lắp đặt ở vị trí trọng tâm cách tâm trục cân bằng của ô tô 730 mm về phía trước Điều này giúp phân bố trọng lượng của ô tô khi không tải một cách hợp lý.
Dựa trên trọng lượng và tọa độ theo chiều dọc của các thành phần trọng lượng, chúng ta có thể xây dựng sơ đồ tính toán phân bố trọng lượng trong trạng thái chưa có tải.
Phương trình cân bằng mô men đối với điểm đi qua tâm cầu trước O1:
Gsx a2 + Gbt.a3 + (Grc+ Gph).a1 - Gcb.a4 - G2.L = 0 (3.4) Trong đó:
Gsx –Trọng lượng sat xi xe,Gsxf65 [kG]
Gbt – Trọng lượng của bồn bê tông, Gbt = 2960 [kG]
Grc –Trọng lượng của rào chắn cạnh, Grc = 80 [kG]
Gph –Trọng lượng các chi tiết phụ, Gph = 40 [kG]
Gcb – Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ, Gcb = 50 [KG]
G2 là trọng lượng tác dụng lên cầu sau, với các khoảng cách cụ thể như sau: a1 là khoảng cách từ trọng tâm rào chắn cạnh đến tâm O1, được xác định là 1950 mm; a2 là khoảng cách từ trọng tâm sát xi xe đến tâm O1, là 2725 mm; a3 là khoảng cách từ trọng tâm bồn trộn bê tông đến tâm O1, đạt 4050 mm; và a4 là khoảng cách từ trọng tâm phần khung xe cắt bỏ đến tâm O1, là 6628 mm.
L – Chiều dài cơ sở của xe sau khi thiết kế, L = 4780 [mm]
Từ phương trình (3.4) ta suy ra: trọng lượng bản thân ô tô thiết kế phân bố lên cầu sau là:
4780 sx rc ph bt cb
Trọng lượng bản thân xe thiết kế phân bố lên cầu trước là:
G1 = G - G2 = 9695 – 6292,2 = 3402,8 [kG] b) Phân bố trọng lượng của ô tô khi đầy tải
Sơ đồ phân bố trọng lượng ô tô thiết kế khi đầy tải được thể hiện như hình 3 – 3.
Hình 3 – 3 Sơ đồ phân bố trọng lượng của ô tô thiết kế khi đầy tải
Phương trình cân bằng mômen đối với điểm đi qua tâm cầu trước:
Gsx a2 + (Gbt+ Q).a3 + (Grc+ Gph).a1 - Gcb.a4 - G02.L + Gn.a5 = 0 (3.5) Trong đó:
Gsx – Trọng lượng sat xi ô tô,Gsxf65 [kG]
Gbt – Trọng lượng của bồn bê tông, Gbon = 2960 [kG]
Q – Trọng lượng của bê tông, Q = 13200 [kG]
Grc – Trọng lượng của rào chắn cạnh, Grc = 80 [kG]
Gph – Trọng lượng các chi tiết phụ, Gph = 40 [kG]
Gcb – Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ, Gcb = 50 [KG]
G02 – Trọng lượng bản thân ô tô thiết kế phân bố lên cầu sau.
Trọng lượng của nước được xác định là Gn = 600 [kG] Khoảng cách từ trọng tâm rào chắn cạnh đến tâm O1 là a1 = 2150 [mm] Khoảng cách từ trọng tâm sát xi ô tô đến tâm O1 là a2 = 2725 [mm] Khoảng cách từ trọng tâm bồn trộn bê tông đến tâm O1 là a3 = 4050 [mm] Khoảng cách từ trọng tâm phần khung xe cắt bỏ đến tâm O1 là a4 = 6628 [mm], và khoảng cách từ trọng tâm bồn nước đến tâm O1 là a5 = 1745 [mm].
L – Chiều dài cơ sở của xe sau khi thiết kế, L = 4780 [mm]
Từ phương trình (3.5) ta suy ra: trọng lượng phân bố lên cầu sau của ô tô thiết kế khi đầy tải là:
4780 n sx rc ph bt cb
Trọng lượng phân bố lên cầu trước của ô tô thiết kế khi đầy tải là:
Sau khi xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng lên các cầu của ô tô thiết kế, cả trong trường hợp không tải và đầy tải, chúng tôi dựa trên trọng lượng của xe sát xi, phần khung xe đã cắt bỏ, trọng lượng bồn trộn bê tông, trọng lượng rào chắn, các chi tiết phụ, nước trong bình chứa, trọng lượng kíp lái và tải trọng Tất cả các thành phần trọng lượng này cùng với tọa độ của chúng trên chiều dài khung xe được trình bày trong bảng 3 – 2.
Bảng 3 – 2 Giá trị và tọa độ của các trọng lượng thành phần
STT Thành phần trọng lượng Ký hiệu
1 Trọng lượng xe sat xi HINO FM1JNUA Gsx 2725 6665
2 Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ Gcb 6628 50
3 Trọng lượng thùng trộn bê tông Gbt 4050 2960
4 Trọng lượng rào chắn cạnh Grc 2150 80
5 Trọng lượng các chi tiết phụ, chi tiết ghép nối, chắn bùn và các chi tiết phụ
6 Trọng lượng nước trong bình chứa Gn 1745 600
8 Trọng lượng kíp lái Gkl 0 195
3.1.2 Xác định tọa độ trọng tâm ô tô
Tọa độ trọng tâm là yếu tố quan trọng quyết định khả năng ổn định của ô tô Việc xác định tọa độ trọng tâm theo ba chiều (ngang, dọc, cao) là cần thiết, cả khi ô tô không tải và khi đầy tải Để thực hiện điều này, cần nắm rõ tọa độ trọng tâm của các cụm chi tiết và tải trọng từ người, bê tông, nước, v.v.
3.1.2.1 Xác định tọa độ trọng tâm khi không tải
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang
Giả thiết các thành phần trọng lượng phân bố đối xứng qua trục dọc ô tô Do đó, ta không cần phải tính tọa độ trọng tâm theo chiều ngang.
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc của ô tô
Để xác định tọa độ trọng tâm của xe thiết kế dựa trên phân bố tải trọng, giả sử trọng tâm ô tô cách tâm cầu trước một khoảng a Chúng ta sẽ xem xét cân bằng momen tại điểm O1 để tính toán.
G2 – Trọng lượng xe phân bố lên cầu giữa và sau khi xe không tải
L – Chiều dài cơ sở của xe, L = 4780 [mm] = 4,78 [m]
G – Trọng lượng toàn bộ của xe khi không tải, G = 9695 [kG]
Thay các số liệu vào phương trình (3.6) ta được:
+ Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước: a = G G 2 L = 6292, 2.4,78 3,102
+ Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu giữa và sau: b = L – a = 4,78 – 3,102 = 1,678 [m]
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều cao:
Căn cứ vào giá trị các thành phần trọng lượng và tọa độ trọng tâm của chúng, ta xác định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức:
Trong đó: hg – Trọng tâm chiều cao khi không tải. hi – Chiều cao trọng tâm các thành phần trọng lượng.
Gi – Trọng lượng các thành phần.
G – Trọng lượng bản thân khi không tải.
Từ phương trình (3.7) ta suy ra
. sx sx cb cb bt bt rc rc ph ph g
Bồn trộn được gắn lên xe thông qua hai thanh dọc ở sườn xe, với chiều cao từ điểm cao nhất của sát xi đến mặt đất là 1100 mm Dầm dọc khung đỡ có chiều cao là 138 mm, trong khi tấm đệm bằng cao su có chiều cao 10 mm.
Chiều cao trọng tâm của xe sat xi (hsx) là 950 mm, trong khi chiều cao trọng tâm phần khung cắt bỏ (hcb) cũng là 950 mm Đối với bồn trộn bê tông, chiều cao trọng tâm (hbt) được tính là 2413 mm, bao gồm các yếu tố 1100 mm, 10 mm, 138 mm và 1165 mm Ngoài ra, chiều cao trọng tâm các chi tiết phụ (hph) là 744 mm, và chiều cao trọng tâm của rào chắn cạnh (hrc) cũng là 744 mm.
Gsx – Trọng lượng sat xi ôtô, Gsx= 6665 [kG]
Gbt – Trọng lượng bồn trộn bê tông, Gbt= 2960 [kG]
Gcb – Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ, Gcb = 50 [kG]
Grc – Trọng lượng rào chắn cạnh, Grc = 80 [kG]
Gph – Trọng lượng các chi tiết phụ, Gph = 40 [kG]
G – Trọng lượng của ô tô sau thiết kế, G = 9695 [kG]
Thay tất cả các giá trị vào phương trình (3.8) ta được:
3.1.2.2 Xác định tọa độ trọng tâm khi đầy tải
- Xác định tọa độ trọng trâm theo chiều ngang
Giả thiết các thành phần trọng lượng phân bố đối xứng qua trục dọc ô tô Do đó, ta không cần phải tính tọa độ trọng tâm theo chiều ngang.
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc ô tô
+ Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước:
G 02 – Trọng lượng phân bố lên cầu sau của ô tô thiết kế khi đầy tải G 02
G 0 – Trọng lượng ô tô thiết kế khi đầy tải, G 0= 23690 [kG]
L – Chiều dài cơ sở của xe thiết kế, L = 4780 [mm]
+ Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu sau: b0 = L - a0 =4,780 – 3,571 = 1,209 [m]
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều cao
Căn cứ vào giá trị các thành phần trọng lượng và tọa độ trọng tâm của chúng, ta xác định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức:
Trong đó: hg0 – Trọng tâm chiều cao của ô tô thiết kế khi đầy tải. hi – Chiều cao trọng tâm các thành phần trọng lượng.
Gi – Trọng lượng các thành phần.
G 0– Trọng lượng toàn bộ ô tô thiết kế khi đầy tải.
Từ phương trình (3.9) ta được
. sx sx cb cb bt bt rc rc ph ph Q Q n n kl kl g
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các chiều cao trọng tâm của các bộ phận khác nhau trong cấu trúc xe và bồn trộn bê tông Chiều cao trọng tâm của xe sát xi được xác định là hsx = 950 mm, trong khi chiều cao trọng tâm phần khung cắt bỏ cũng là hcb = 950 mm Đối với bồn trộn bê tông, chiều cao trọng tâm được tính là hbt = 2413 mm Các chi tiết phụ có chiều cao trọng tâm hph = 744 mm, và chiều cao trọng tâm của rào chắn cạnh là hrc = 744 mm Khi bồn chứa đầy bê tông, chiều cao trọng tâm bê tông được giả định là hQ = 80 + 120 + 10 + 66816 mm Cuối cùng, chiều cao trọng tâm kíp được xác định là hkl = 1325 mm, và chiều cao trọng tâm bồn nước là hn = 1553 mm.
Gsx – Trọng lượng sat xi ôtô, Gsx= 6665 [kG]
Gbt – Trọng lượng bồn trộn bê tông, Gbt= 2960 [kG]
Gcb – Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ, Gcb = 50 [kG]
Grc – Trọng lượng rào chắn cạnh, Grc = 80 [kG]
Gph – Trọng lượng các chi tiết phụ, Gph = 40 [kG]
Gn – Trọng lượng nước trong bình chứa, Gn = 600 [kG]
GQ – Trọng lượng bê tông, GQ = 13200 [kG]
Gkl – Trọng lượng kíp lái, Gkl = 195 [kG]
G0 – Trọng lượng đầy tải của ô tô thiết kế, G0 = 23690 [kG]
Thay tất cả các giá trị vào phương trình (3.10) ta được:
Kết quả tính toán chiều cao trọng tâm được thể hiện ở trong bảng 3 – 3.
Bảng 3 – 3 Kết quả tính toán tọa độ trọng tâm ô tô thiết kế Các trường hợp tính toán
3.2 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ Ổn định là một tính chất rất quan trọng của ô tô Ô tô có độ ổn định càng cao thì khả năng an toàn càng cao Độ ổn định chuyển động của ô tô được đánh giá bằng khả năng đảm bảo cho xe không bị trượt hoặc lật khi chuyển động trên đường dốc, đường nghiêng ngang hoặc khi xe quay vòng.
Xét bài toán ổn định trong hai trường hợp: khi xe không tải và đầy tải.
3.2.1 Trường hợp khi xe không tải
3.2.1.1 Ổn định dọc của ô tô khi lên dốc
Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc như hình 3 – 4.
Khi ô tô lên dốc với tốc độ chậm, ta có thể coi lực quán tính Pj, lực cản gió Pω và lực cản ma sát Pf là rất nhỏ, gần như bằng không.
Pj = 0, Pω = 0, Pf = 0 Theo nghiên cứu, góc dốc giới hạn khi xe quay đầu lên dốc bị lật được xác định với tâm lật là O2, từ đó có công thức: tgαL = g/b * hg, trong đó αL là góc giới hạn mà xe bị lật khi lên dốc, b là khoảng cách từ trọng tâm xe đến tâm cầu sau, và hg là chiều cao trọng tâm xe thiết kế.
Thay các giá trị vào công thức (3.11) ta được:
3.2.1.2 Ổn định dọc của ô tô khi xuống dốc
Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động xuống dốc như hình 3 – 5.
TỔNG THỂ XE BỒN TRỘN BÊ TÔNG SAU KHI THIẾT KẾ
Sau khi thiết kế và kiểm tra ta có xe thiết kế hoàn chỉnh như trên hình 4 – 3 và có bảng 4 – 1 thông số kỹ thuật sau:
Hình 4 – 3 Tổng thể xe bồn trộn bê tông sau khi thiết kế
Bảng 4 – 1 Bảng thông số kỹ thuật của xe bồn trộn bê tông sau khi thiết kế
Stt Thông tin chung Ô tô thiết kế
1 Loại phương tiện Ô tô trộn bê tông
2 Nhãn hiệu, số loại phương tiện HINO FM1JNUA
4 Thông số về kích thước
4.1 Kích thước bao: Dài x Rộng x Cao (mm) 8430x2500x3620
4.2 Chiều dài cơ sở (mm) 4780
4.3 Vệt bánh xe trước/sau (mm) 1915/1855
4.4 Vệt bánh xe sau phía ngoài (mm) 2109
4.5 Khoảng sáng gầm xe(mm) 265
4.6 Góc thoát trước/ sau ( độ) 30/30
5 Thông số về trọng lượng
5.1 Trọng lượng bản thân (kG)
5.2 Trọng tải bao gồm nước 13800 (13200+600)
5.3 Số người chở cho phép kể cả người lái 03
5.4 Trọng lượng toàn bộ thiết kế (kG)
5.5 Trọng lượng toàn bộ cho phép(kG)
6 Thông tin về tính năng chuyển động
6.1 Tốc độ cực đại của xe (Km/h) 88,16
6.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được (%) 42,6
6.3 Bán kính quay vòng nhỏ nhất (m) 9,1
7.1 Tên nhà sản xuất và kiểu loại HINO J08C-TG
7.2 Loại nhiên liệu, số kỳ, số xylanh, phương thức làm mát
Diesel 4 thì, 6 xilanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, phun nhiên liệu trực tiếp
7.5 Đường kính xylanh x hành trình 114 x 130
7.6 Công suất lớn nhất (Ps/(vòng/phút)) 260 /2900
7.7 Mo men xoắn lớn nhất (Nm/số vòng quay
7.8 Tốc độ không tải nhỏ nhất (vòng/phút) 550
KẾT LUẬN
Căn cứ vào những kết quả tính toán trên, tôi đã thiết kế được ô tô trộn bê tông HINO FM1JNUA.
- Đáp ứng được yêu cầu của khách hàng ( chở được 6 m 3 bê tông)
- Đáp ứng được các yêu cầu về tính năng kỹ thuật, thỏa mãn tiêu chuẩn 22 TCN 307-06 và các tiêu chuẩn khác.
- Đảm bảo chuyển động ổn định và an toàn trên các loại đường thuộc hệ thống giao thông đường bộ Việt Nam.
Xe được thiết kế hoàn toàn có khả năng sản xuất và lắp ráp, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của thị trường Việt Nam.