Tính toán thiết kế ô tô tải cẩu dựa trên sắt xi ô tô tải HINO

Dưới đây là phần tóm tắt nội dung của từng chương và được trình bày theo trình tự như sau: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Tính toán thiết kế - Chương 3: Tính toán động học, động lực h

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ TẢI CẦU DỰA TRÊN

SẮT XI Ô TÔ HINO

Sinh viên thực hiện: ĐÀO VĂN THIÊN

TÓM TẮT

Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ TẢI CẨU DỰA TRÊN SẮT XI Ô

TÔ TẢI HINO

Sinh viên thực hiện: Đào Văn Thiên Số thẻ SV: 103150082

Nguyễn Đăng Quốc Sử Số thẻ SV: 103150074 Lớp: 15C4A

Trong tập đồ án này, với đề tài “Tính toán thiết kế ô tô tải cẩu dựa trên sắt xi ô tô

tải HINO” vì vậy mà nội dung toàn bộ xoay quanh việc tính toán, thiết kế lắp đặt cần

cẩu lên sắt xi xe cơ sở tuân thủ theo các thông tư cũng như quy định về cải tạo xe của chính phủ ban hành Đảm bảo an toàn kỹ thuật và khả năng làm việc, phục vụ trong quá trình vận hành sau này

Tất cả nội dung của đồ án, toàn bộ bao gồm có 4 chương với nội dung của mỗi chương khác nhau nhưng giữa chúng có sự liên kết chặt chẽ và bổ sung cho nhau để tạo thành một bản tổng thể hoàn chỉnh Dưới đây là phần tóm tắt nội dung của từng chương và được trình bày theo trình tự như sau:

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Tính toán thiết kế

- Chương 3: Tính toán động học, động lực học, tính ổn định của ô tô sau thiết kế

- Chương 4: Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng xe tải cẩu

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Nguyễn Đăng Quốc Sử 103150074 15C4A Kỹ thuật Cơ khí

2 Đào Văn Thiên 103150082 15C4A Kỹ thuật Cơ khí

1 Tên đề tài đồ án:

Tính toán thiết kế ô tô tải cẩu dựa trên sắt xi ô tô tải Hino

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Sắt xi ô tô tải Hino

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

1 Nguyễn Đăng Quốc Sử - Tổng quan

- Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng xe tải cẩu

2 Đào Văn Thiên

b Phần riêng:

1 Nguyễn Đăng Quốc Sử - Tính toán động học, động lực học, tính ổn

định ô tô sau thiết kế

2 Đào Văn Thiên - Tính toán thiết kế

5 Các bản vẽ A3

a Phần chung:

1 Nguyễn Đăng Quốc Sử - Tổng thể ô tô sau thiết kế

- Kết cấu bửng hông

- Kết cấu vách trước và bửng sau

6 Họ và tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Hải

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 02/09/2019

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019

Nguyễn Việt Hải

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, với sự phát triển của nền công nghiệp 4.0, với sản xuất công nghiệp và ứng dụng công nghệ thông tin là mũi nhọn Sự phất triển mạnh mẽ đó đòi hỏi các nhu cầu vận chuyển hàng hóa số nhiều, tải trọng lớn, song song đó là nhu cầu di chuyển không có giới hạn của con người Vì vậy, ngành cơ khí động lực đã phát triển lớn mạnh nhằm đáp ứng cho nhu cầu vận chuyển đồ sộ của con người

Hơn thế nữa, có hàng trăm loại phương tiện phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như xe tải, xe container, xe ô tô, cần cẩu… Các loại phương tiện trên có những đặc điểm chung về động cơ, hệ thống truyền động-truyền lực, cơ cấu cơ khí, hệ thống điều khiển , đó cũng là đối tượng của ngành cơ khí động lực Số lượng các phương tiện lớn đến nỗi, để có đủ nguồn lực có chuyên môn sâu đáp ứng cho hệ thống sản xuất-dịch vụ ô tô, một chuyên ngành đào tạo chuyên sâu hơn đã được định hình đó chính là ngành cơ khí động lực

Sau thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, sinh viên tiến hành làm đồ án tốt nghiệp nhằm mục đích hệ thống lại những kiến thức

đã học, nâng cao khả năng tìm hiểu và đi sâu vào nghiên cứu về chuyên môn, hoàn thành nội dung chương trình đào tạo của trường Trong đồ án tốt nghiệp này, chúng

em được nhận đề tài với nhiệm vụ là: “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ TẢI CẨU DỰA TRÊN SẮT XI Ô TÔ TẢI HINO”

Tuy nhiên do mức độ hiểu biết của em còn chưa được tốt và chưa tiếp xúc được nhiều với thực tế, kinh nghiệm tìm hiểu, tham khảo chưa được nhiều, vì vậy không thể tránh khỏi những thiếu sót và có thể có những vấn đề chưa hợp lý Chúng em mong Thầy cô đóng góp ý kiến và phân tích để đề tài cũng như kiến thức của em được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, quý Cô đã cung cấp cho chúng em những kiến thức quý báu và bổ ích trong quá trình học tập ở Trường, đặc

biệt là Thầy, TS Nguyễn Việt Hải đã hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài

tốt nghiệp này

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

• Thực hiện đúng theo quy định của nhà trường về liêm chính học thuật

Sinh viên thực hiện

Đào Văn Thiên Nguyễn Đăng Quốc Sử

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu và cảm ơn i

Lời cam đoan liêm chính học thuật ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ iv

Danh sách các cụm từ viết tắt v

Trang CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Giới thiệu đề tài 1

1.2 Mục đích và ý nghĩa đề tài 1

1.2.1 Mục đích đề tài 1

1.2.2 Ý nghĩa đề tài 2

1.3 Tổng quan về xe cẩu 3

1.3.1 Phân loại về xe cẩu 3

1.3.2 Giới thiệu về sắt xi xe cơ sở 6

1.3.3 Tổng quan về các loại cẩu trên thị trường 9

1.3.4 Giới thiệu và chọn cẩu 12

1.3.5 Quy định về thiết kế xe tải cẩu của bộ Giao thông vận tải 17

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 18 2.1 Chọn phương án sơ đồ bố trí 18

2.1.1 Cấu tạo của xe tải cẩu 18

2.1.2 Phân tích phương án sơ đồ bố trí 18

2.2 Các bước thực hiện công nghệ 19

2.3 Dẫn động cẩu 20

2.3.1 Bộ trích công suất và bơm thủy lực 20

2.3.2 Hệ thống thủy lực 22

2.4.3 Tính toán thiết kế thùng hàng 25

2.5 Tính toán sức bền của thùng chở hàng 30

2.6 Tính bền liên kết thùng lên khung xe 33

2.6.1 Tính toán bu lông để chống thùng trượt dọc 33

2.6.2 Tính toán bu lông quang treo để thùng chống trượt ngang 36

2.7 Tính toán liên kết bu lông lắp cẩu 38

2.7.1 Tính toán bu lông để cẩu không bị trượt dọc 38

2.7.2 Tính toán bu lông khi nâng hàng 39

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC, TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ SAU THIẾT KẾ 40 3.1 Tính toán ổn định sau thiết kế 40

3.1.1 Nội dung thiết kế 40

3.1.2 Tính toán bố trí chung 40

3.1.3 Các đặc tính cơ bản kỹ thuật của ô tô 42

3.1.4 Tính toán các đặc tính động học của ô tô sau thiết kế 46

3.2 Tính toán động lực học 56

3.2.1 Xác định đặc tính ngoài của động cơ 58

3.2.2 Xây dựng đặc tính công suất của ôtô 59

3.2.3 Xây dựng đặc tính kéo của ôtô 62

3.2.4 Xây dựng đặc tính động lực học của ôtô 65

3.2.5 Xây dựng đồ thị gia tốc của ôtô 67

3.2.6 Tính kiểm tra khả năng vượt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường: 70

CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 82 4.1 Hướng dẫn sử dụng 82

4.1.1 Các mối nguy hiểm khi vận hành cẩu 82

4.1.2 Các yêu cầu về an toàn 82

4.1.3 Hệ thống cần điều khiển 84

4.2 Bảo dưỡng và kiểm tra 85

4.2.1 Kiểm tra trước khi vận hành 85

4.2.2 Kiểm tra và thay thế các bộ phận hư hỏng 87

4.3Bôi trơn 89

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của xe HINO FG8JPS 8

Bảng 1.2 Các dòng cẩu Unic trên thị trường 9

Bảng 1.3 Các dòng cẩu Soosan trên thì trường 10

Bảng 1.4 Các dòng cẩu TADANO 11

Bảng 1.5 Các thông số kỹ thuật của cẩu UR-V554 14

Bảng 1.6 Thông số vận hành của cẩu UNIC UR-V554 khi hoạt động ở tầng 1: 16

Bảng 1.7 Thông số vận hành của cẩu UNIC UR-V554 khi hoạt động ở tầng 2: 16

Bảng 1.8 Thông số vận hành của cẩu UNIC UR-V554 khi hoạt động ở tầng 3: 16

Bảng 1.9 Thông số vận hành của cẩu UNIC UR-V554 khi hoạt động ở tầng 4: 16

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của bơm Kayaba 21

Bảng 3.1 Bố trí chung về trọng lượng 40

Bảng 3.2 Các nội dung thuyết minh 42

Bảng 3.3 Bảng thông số tính toán trọng tâm 46

Bảng 3.4 Bảng thông số chiều cao trọng tâm 47

Bảng 3.5 Bảng thông số tính toán ổn định 48

Bảng 3.6 Bảng kết quả tính toán 53

Bảng 3.7 Tính toán ổn định khi cần cẩu hoạt động ở tầng 1 55

Bảng 3.8 Tính toán ổn định khi cần cẩu hoạt động ở tầng 2 55

Bảng 3.9 Tính toán ổn định khi cần cẩu hoạt động ở tầng 3 55

Bảng 3.10 Tính toán ổn định khi cần cẩu hoạt động ở tầng 4 56

Bảng 3.11 Thông số tính toán động lực học kéo ô tô 56

Bảng 3.12 Giá trị đặc tính ngoài của động cơ 58

Bảng 3.13 Giá trị vận tốc và công suất ở từng tay số 61

Bảng 3.14 Giá trị lực kéo ứng với vận từng tay số 64

Bảng 3.15 Giá trị nhân tố động lực học ở các tay số 66

Bảng 3.16 Giá trị gia tốc ở từng tay số 68

Bảng 3.17 Khả năng leo dốc của ô tô 70

Bảng 4.1 Nội dung kiểm tra cẩu trước khi vận hành 86

Bảng 4.2 Bôi trơn hệ thống cẩu 89

Hình 1.1 Xe cẩu bánh xích 3

Hình 1.2 Xe cẩu địa hình 4

Hình 1.3 Xe tải cẩu 5

Hình 1.4 Hình xe cơ sở tham khảo 6

Hình 1.5 Bản vẽ xe cơ sở 7

Hình 1.6 Cần cầu UNIC 9

Hình 1.7 Cần cầu SOOSAN 10

Hình 1.8 Cần cầu TADANO 11

Hình 1.9 Biểu đồ tải trọng và khẩu đồ cẩu UNIC UR-V554 12

Hình 1.10 Bản vẽ cẩu Unic-V554 13

Hình 2.1 Phương án bố trí 1 18

Hình 2.2 Phương án bố trí 2 19

Hình 2.3 Bộ trích công suất xe Hino FG 20

Hình 2.4 Một số loại bơm thủy lực 20

Hình 2.5 Bơm thủy lực Kayaba 21

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống thủy lực 22

Hình 2.7 Hình chiếu đứng thùng hàng 23

Hình 2.8 Hình chiếu bằng thùng hàng 23

Hình 2.9 Hình chiếu mặt trước thùng hàng 24

Hình 2.10 Hình chiếu mặt sau thùng hàng 24

Hình 2.11 Khóa bửng 28

Hình 2.12 Bulông quang 28

Hình 2.13 Bát chống trượt 29

Hình 2.14 Bản lề 29

Hình 2.15 Sơ đồ lực tác dụng lên dầm ngang 31

Hình 2.16 Sơ đồ momen tác dụng lên dầm ngang 32

Hình 2.17 Sơ đồ các lực tác dụng lên thùng xe khi ôtô phanh đột ngột khi đang xuống dốc 34

Hình 2.18 Liên kết thùng với khung xe 34

Hình 2.19 LIên kết thùng xe với khung xe (Nhờ các bu lông quang) 36

Hình 3.1 Hình chiếu đứng ô tô sau thiết kế 41

Hình 3.4 Hình chiếu mặt sau………42

Hình 3.5 Xe lên dốc khi không tải 49

Hình 3.6 Xe lên dốc khi đầy tải 50

Hình 3.7 Xe xuống dốc khi không tải 50

Hình 3.8 Xe xuống dốc khi đầy tải 51

Hình 3.9 Xe nghiêng khi không tải 52

Hình 3.10 Sơ đồ tính toán ổn định khi ô tô cẩu hàng 54

Hình 3.11 Đồ thị đặc tính ngoài động cơ 59

Hình 3.12 Đồ thị cân bằng công suất 62

Hình 3.13 Đồ thị cân bằng lực kéo 65

Hình 3.14 Đồ thị nhân tố động lực học 67

Hình 3.15 Đồ thị gia tốc động cơ 69

Hình 4.1 Hệ thống cần điều khiển 84

Hình 4.2 Cần điều khiển xếp móc và chân cẩu 85

Hình 4.3 Cơ cấu xoay cẩu 87

Hình 4.4 Vị trí lắp phin lọc dầu hồi 87

Hình 4.5 Kiểm tra dây cáp 88

Hình 4.6 Vị trí các điểm cần bôi trơn 90

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt:

TT Ký hiệu Giải thích

2 TCVN Tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam

3 NĐ-CP Nghị định của chính phủ

4 BGTVT Bộ giao thông vận tải

5 QCVN Quy chuẩn kỹ thuật

Ký hiệu:

1  Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang

2   Ứng suất uốn cho phép

3  Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu

4  Góc nghiêng của đường dốc

5 a,b,c Các hệ số kinh nghiệm

6 a0, b0 khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô

18 G0 Trọng lượng bản thân sau thiết kế

19 Gbs Trọng lượng của be bên sàn

20 Gc Tải trọng vận chuyển

24 Gdn Trọng lượng của dầm ngang

25 Gn Trọng lượng người trên cabin

31  Hiệu suất truyền lực

32 H0 Chiều cao toàn bộ

33 Hcc Chiều cao cẩu

34 Hd Chiều cao đệm chân cẩu

35 HG Chiều cao trọng tâm khi ô tô đầy tải

36 HG0 Chiều cao trọng tâm khi ô tô không tải

37 Hsx Chiều cao mặt trên sắt-xi

38 i0 Tỷ số truyền của truyền lực chính

54 Me Mô men xoắn động cơ

55 m Hệ số sử dụng trọng lượng bám khi kéo

56 Ml Mô men lật

57 M Mô men lớn nhất

58 N0 Lực xiết tối thiểu trên mỗi bu lông liên kết

64 Nf Công suất tiêu hao do lực cản lăn

65 Nk Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động

66 Nmax Công suất có ích lớn nhất

67 N Công suất tiêu hao do lực cản không khí

68 Pf Lực cản lăn

69 Pi Lực cản dốc

70 Pj Lực quán tính

71 Pk Lưc kéo tiếp tuyến

72 Pmax Lực quán tính lớn nhất khi phanh gấp

73 Pw Lực cản không khí

74 q Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng

75 q Tải trọng phân bố lên 1 dầm

82 Vi Tốc độ ôtô ứng với tay số i

83 vj Vận tốc giới hạn khi xe bị trượt bên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu đề tài

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới thì ngày càng có nhiều loại hàng hóa với khối lượng chuyên chở cũng lớn hơn Vận tải hàng hóa và hành khách trong cuộc sống hiện đại đòi hỏi ngày càng phải an toàn, nhanh, khả năng vận chuyển lớn, tiết kiệm, đảm bảo sức khỏe con người

Do đó, trên thế giới ngành giao thông vận tải đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển của tất cả các quốc gia nói chung và Việt Nam nói riêng Đòi hỏi các quốc gia tập trung phát triển các ngành giao thông sao cho hiện đại,

có sự tương trợ tốt giữa đường không, đường bộ, thủy, đường sắt…

Riêng đối với đường bộ có nhiều ưu việt do vậy trong những năm gần đây, các phương tiện vận tải hàng hóa phát triển mạnh mẽ do có sự đầu tư về cơ sở hạ tầng và phương tiện nhiều hơn

Ưu điểm của vận chuyển đường bộ là thời gian vận chuyển nhanh,quá trình thực hiện đơn giản, chi phí cố định thấp, khả năng bảo quản nhiều loại hàng, tính linh hoạt

và độ tin cậy cao…

Nhận thấy đề tài “Tính toán thiết kế ô tô tải cẩu dựa trên sắt xi ô tô tải Hino” là

đề tài rất phù hợp thực tế Dựa trên sắt xi xe tải Hino, ta tiến hành thiết kế và gắn lên

nó một chiếc cẩu có tải trọng phù hợp để tạo thành chiếc xe tải cẩu Từ đề tài này ta có thể làm cho một chiếc ô tô tải không những nó có thể vận chuyển được hàng hóa mà còn có thêm tính năng cẩu hàng hóa Từ đề tài này giúp chúng em có kiến thức để biết được quy trình để cải tạo một chiếc xe và các quy định của bộ giao thông về xe tải cẩu, tạo tiền đề để cải tạo các xe khác Nên việc thiết kế ôtô tải cẩu dựa trên sắt xi ô tô tải là công việc rất thiết thực, phù hợp với điều kiện phát triển của chúng ta

1.2 Mục đích và ý nghĩa đề tài

1.2.1 Mục đích đề tài

Trong quá trình vận tải hàng hóa nói chung thời gian bốc xếp hàng lên xe và thời gian bốc dỡ hàng xuống xe chiếm một phần thời gian công việc, việc này nếu thực hiện một cách thủ công bằng sức người thì sẽ rất tốn công sức, mất thời gian và không

có hiệu quả kinh tế, mặt khác nếu như khối lượng của kiện hàng quá lớn, quá to vượt quá khối lượng an toàn cho phép sức nâng của con người như máy móc, cột điện, cây gỗ,… thì có thể gây ra nguy hiểm Trong những trường hợp như thế cần thiết là phải

sử dụng một máy nâng chuyển để đảm nhận công việc đó thay thế con người

Việc sử dụng các loại máy nâng chuyển cũng đặt ra một bài toán làm sao để phục vụ quá trình bốc xếp hàng nhanh, an toàn và tiết kiệm chi phí nhất Chúng ta cũng có thể mua máy nâng chuyển như pa lăng hoặc tời mang theo xe, việc này không

có tính cơ động cao, tốn thời gian gá đặt cho mỗi lần bốc xếp hàng hóa

Cuối cùng chúng ta có thể thiết kế lắp đặt lên xe tải hiện tại một cần cẩu để thực hiện công việc bốc dỡ hàng hóa phục vụ cho xe đó, và một số việc phụ khác như cẩu hàng từ vị trí này sang vị trí kia (dịch chuyển khoảng cách gần)

Phương án này có tính khả thi nhất vì giảm chi phí tận dụng được phương tiện hiện có Vậy mục đích hướng tới của đề tài là thiết kế, lắp đặt một chiếc cần cẩu lên sắt xi xe cơ sở đã có để biến nó thành một chiếc xe tải cẩu vững chắc, có khả năng bốc

dỡ, vận chuyển hàng hóa một cách nhanh chóng, đảm bảo độ bền, tuổi thọ, tính ổn định và tính an toàn cao

1.2.2 Ý nghĩa đề tài

Trong tình hình nền kinh tế thị trường như hiện nay, xã hội ngày càng phát triển, con người đã biết lợi dụng máy móc để làm thay công việc của mình, giảm công việc lao động chân tay nặng nhọc Quá trình vận tải hàng hóa thì thời gian bốc xếp hàng chiếm một phần thời gian công việc, việc này nếu thực hiện bằng sức người thì sẽ rất tốn công sức, mất thời gian và không có hiệu quả kinh tế, mặt khác nếu như khối lượng của kiện hàng quá lớn, quá to vượt quá cho phép sức nâng của con người như máy móc, cột điện, cây gỗ… thì có thể gây ra nguy hiểm

Nên cần thiết phải có xe tải cẩu để làm thay con người những công việc nặng nhọc đó, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn Bên cạnh đó, nếu chúng ta đi nhập khẩu một chiếc xe tải cẩu từ nước ngoài về thì giá thành là rất cao, không phù hợp với tình trạng kinh tế hộ gia đình, hoặc các xí nghiệp vừa và nhỏ muốn kinh doanh vận tải hàng hóa với xe tải cẩu

Vì thế cần phải thiết kế xe tải cẩu mang thương hiệu của Việt Nam Với đề tài

“Tính toán thiết kế ô tô tải cẩu dựa trên sắt xi ô tô tải Hino”, là một đề tài hết sức thực

tế và áp dụng rộng rãi trong xã hội hiện nay

Từ đề tài này không những nó làm cho chiếc xe tải trở thành một chiếc xe tải có cần cẩu mà còn giúp cho ta hiểu được quá trình tiến hành cải tạo lắp đặt cần trục lên xe tải, đề tài này là tiền đề cho quá trình tiến hành cải tạo lắp đặt cần trục lên xe tải khác sau này Việc lắp đặt cần cẩu lên xe tải là một công việc thực tế và phù hợp với điều kiện kinh tế nước ta hiện nay Việc làm trên giúp ta tận dụng được nguồn lực sẵn có,

1.3 Tổng quan về xe cẩu

1.3.1 Phân loại về xe cẩu

Xe cẩu là một loại xe máy chuyên dụng, nó cũng như các loại thiết bị công trình khác được phân loại theo nhiều cách khác nhau, theo cách đơn giản nhất, chúng ta có thể phân loại chúng như sau:

- Cẩu cố định: Là các loại cần cẩu không có khả năng tự di chuyển, có thể kể đến như: Cẩu tháp, Cần trục, Cẩu bờ biển…

- Xe cẩu di động: Cẩu di động là nhóm các cần cẩu trục có thể tự di chuyển ngang trên mặt đất bằng nguồn năng lượng đặt kèm ngay trên máy cẩu Cẩu di động thường có kiểu tay cần nghiêng, thay đổi tầm với bằng góc nghiêng tay cần hoặc lắp thêm tay cần phụ Dùng trọng lượng phần xe để làm đối trọng, nhưng cũng

có khi kết hợp thêm đối trọng phụ thêm đặt trên máy Các dòng cẩu di động có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí như: theo cấu tạo cần cẩu, theo cơ cấu di chuyển, theo tải trọng…

Với các loại xe cẩu di động thường gặp trong thực tế, ta có thể phân loại chúng như sau:

+ Cẩu bánh xích: Cẩu bánh xích là loại cẩu có bộ phận di chuyển là bánh xích, sức nâng của cẩu bánh xích được thiết kế lớn hơn sức nâng của cẩu bánh lốp rất nhiều

Ưu điểm: Có tính di động và tính ổn định cao Sức nâng lớn: từ 40 - 3500 tấn

Có khả năng di chuyển ổn định trên các loại địa hình, đặc biệt là các địa hình có nền đất mềm mà không bị mắc kẹt Do đó cẩu xích có thể di chuyển đến một vùng làm việc nào đó chưa được tính toán trước về nền đất mà không lo mắc kẹt Đứng vững ngay cả khi không có chân trụ chống đỡ Có khả năng di chuyển khi mang tải

Nhược điểm: Có trọng lượng bản thân rất nặng Chi phí năng lượng cho việc di

chuyển từ một khu vực làm việc đến nơi làm việc khác là rất lớn Khi di chuyển xa cần tháo rời và vận chuyển bằng xe tải, tàu hỏa… đến địa điểm tiếp theo của nó

Hình 1.1 Xe

cẩu bánh xích

+ Cẩu địa hình: Là loại cần cẩu có bộ phận di chuyển là bánh xe với lốp cao su Loại cẩu này có thể di chuyển trên mọi loại địa hình ở công trường làm việc Có tính

cơ động cao, linh hoạt Cẩu địa hình có đặc điểm chung với cẩu xích là động cơ cấp nguồn cho chuyển động và cho hoạt động của cần trục là chung Tuy nhiên đối với cẩu địa hình có đặc điểm là động cơ gắn ở gầm chứ không phải ở trên như cẩu xích

Ưu điểm: Được thiết kế với đặc điểm cả bốn bánh đều có khả năng dẫn hướng

với hai cầu chủ động Do đó việc di chuyển, thực hiện các vòng cua, quay đầu, lùi… được thực hiện rất dễ dàng với mọi loại địa hình khác nhau

Nhược điểm: Tuy là cẩu địa hình nhưng nói về khả năng di chuyển trên đường

đến các điểm làm việc cách xa cũng tốn chi phí nhiên liệu lớn, tốc độ di chuyển không cao Sức nâng của cẩu địa hình nhỏ do kết cấu, mặt khác tầm với của cần cũng bị giới hạn với chiều cao không lớn

Hình 1.2 Xe cẩu địa hình

+ Xe tải cẩu: Loại cần cầu này gồm hai phần Phần trên là hệ thống nâng hạ trong

đó có cần nâng, phần dưới là hệ thống di chuyển tương tự như một chiếc xe tải Hai phần này liên kết với nhau bằng một bàn xoay, cho phép phía trên có thể xoay được tự

do Sử dụng một động cơ cung cấp năng lượng cho cả bộ phận di chuyển và quay bơm thủy lực, cung cấp động lực cho phần trên

Ưu điểm: Có khả năng cơ động cao Đặc biệt khả năng nổi trội là di chuyển tốc

độc cao trên đường cao tốc Có Khả năng mang và di chuyển các vật

Nhược điểm: Không có khả năng di chuyển linh động trong các địa hình phức

tạp

Hình 1.3 Xe tải cẩu

1.3.2 Giới thiệu về sắt xi xe cơ sở

*Chọn xe cơ sở HINO FG8JPSB

Hình 1.4 Hình xe cơ sở tham khảo

Thông qua một số yêu cầu trên và tìm hiểu đặc điểm một số loại xe tải hiện có ở Việt Nam, em quyết định chọn xe hiệu HINO FG8JPSB làm xe cơ sở cho đề tài “ Thiết kế xe tải cầu ” vì những ưu điểm sau:

+ Xe có tải trọng khá lớn phù hợp với nhu cầu đời sống ngày nay

+ Khả năng chịu tải của cầu trước và cầu sau lớn

+ Chiều dài và chiều rộng của phần khung sắt-xi để lắp bộ phận chuyên dụng lớn nên rất thuận tiện cho việc bố trí các hệ thống

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của xe HINO FG8JPS

10 Đường kính xylanh x hành trính piston 112x130 mm

1.3.3 Tổng quan về các loại cẩu trên thị trường

Hiện nay trên thị trường có các loại cẩu như: UNIC, TADANO, SOOSAN,…

1.3.3.1 Cẩu Unic

Cần Cẩu UNIC xuất xứ từ Nhật Bản lắp ráp tại Thái Lan với dòng sản phẩm an toàn kỹ thuật cao: UR-V Series K: V290K, V340K, V550K, V630K, V830K

Hình 1.6 Cần cầu UNIC Bảng 1.2 Các dòng cẩu Unic trên thị trường STT Model Tải trọng cho phép (Kg)

1.3.3.2 Cẩu Soosan

Cẩu Soosan là loại cẩu được sử dụng nhiều ở Việt Nam trong những năm gần đây Đây là một thương hiệu cẩu tới từ Hàn Quốc với dòng sản phẩm SCSxxx như sau:

Bảng 1.3 Các dòng cẩu Soosan trên thì trường

1.3.4 Giới thiệu và chọn cẩu

Ta thấy cẩu UNIC UR-V554 là loại cẩu cở trung bình phù hợp với tải trọng của

xe thiết kế nên ta chọn loại cẩu này sử dụng cho xe Cẩu UNIC UR-V554 do hãng

UNIC của Nhật Bản sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu nâng cẩu hàng hóa đặc biệt là những loại hàng hóa có khối lượng lớn đòi hỏi cần có sức lao động lớn Cẩu UNIC UR-V554 được dẫn động bởi hệ thống thủy lực và điều khiển bằng các tay cần điều khiển đặt trên cẩu

Hình 1.9 Biểu đồ tải trọng và khẩu đồ cẩu UNIC UR-V554

Bảng 1.5 Các thông số kỹ thuật của cẩu UR-V554

Cần

1 Trọng lượng nâng lớn nhất kG 5050 (tại 2,5m)

2 Tốc độ (dây đơn) tại tầng thứ 4 m/min 62.0

động

1 Kích thủy lực Các xylanh thủy lực hoạt

động kéo với van kiểm tra

với van an toàn

cần

Tải trọng mà cẩu UNIC UR-V554 có thể kéo được phụ thuộc vào khẩu độ (bán kính) quay cũng như là số tầng hoạt động của cẩu

Bảng 1.6 Thông số vận hành của cẩu UNIC UR-V554 khi hoạt động ở tầng 1:

1.3.5 Quy định về thiết kế xe tải cẩu của bộ Giao thông vận tải

-Theo QCVN 09:2015/BGTVT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô) ban hành theo thông tư số 87/2015/TT-BGTVT ngày 31 tháng 12 năm 2015 Quy định như sau:

+ Kích thước giới hạn cho phép của xe:

Chiều dài lớn nhất là 12,2 m

Chiều rộng không lớn hơn 2,5 m

Chiều cao không lớn hơn 4,0 m

Chiều dài đuôi xe không lớn hơn 60% chiều dài cơ sở của xe

+ Khối lượng toàn bộ cho phép lớn nhất đối với xe 2 trục không vượt quá 16 tấn + Khối lượng cho phép lớn nhất trên trục xe đơn là 10 tấn

+ Khối lượng phân bố lên trục dẫn hướng không nhỏ hơn 20% trọng lượng của

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.1 Chọn phương án sơ đồ bố trí

2.1.1 Cấu tạo của xe tải cẩu

- Xe tải cẩu là một dạng xe chuyên dụng, có tính cơ động cao được sử dụng rộng rãi ở đường xá Việt Nam, có nhiệm vụ nâng hạ và vận chuyển hàng hóa từ nơi này đến nơi khác với khả năng di chuyển ở tốc độ cao

- Công thức cấu tạo của xe tải cẩu:

Xe tải cẩu = Xe cơ sở + Cần Cẩu + Thùng Hàng + Hệ thống bơm thủy lực

2.1.2 Phân tích phương án sơ đồ bố trí

2.1.2.1 Phương án 1

- Bơm thủy lực được đặt phía trong sắt-xi, khoảng giữa cầu trước và cầu sau Bơm được dẫn động nguồn lấy công suất từ hộp số động cơ thông qua cóc ben Cần cẩu được đặt phía sau cabin và kế tiếp là thùng hàng Thùng hàng và cần cẩu liên kết với sắt-xi bằng những bù lông quang

- Phương án thiết kế này được áp dụng khá phổ biến trên tất cả dòng xe tải cẩu

nó tận dụng được nguồn công suất của động cơ xe để dẫn động bơm thủy lực

Hình 2.1 Phương án bố trí 1

2.1.2.2 Phương án 2

- Bơm thủy lực được đặt phía bên ngoài sắt-xi, khoảng giữa cầu trước và cầu sau Bơm được dẫn động bằng một động cơ khác riêng biệt với động cơ xe tải

Hình 2.2 Phương án bố trí 2

2.2 Các bước thực hiện công nghệ

Các bước công nghệ chính để thi công lắp ráp ôtô tải (có cần cẩu) HINO FG8JPSB như sau:

▪ B1:Chế tạo khung phụ

▪ B2:Lắp bộ trích công suất, bơm thủy lực

▪ B3:Lắp cần cẩu lên khung xe cơ sở tại vị trí phía sau buồng lái

▪ B4:Chế tạo và lắp thùng chở hàng lên khung ôtô cơ sở tại vị trí phía sau cần cẩu

▪ B5:Gia công và lắp các thiết bị phụ như vè chắn bùn, cản hông, hệ thống đèn

▪ B6:Lắp hệ thống điều khiển cẩu, đóng mở hộp trích công suất

▪ B7:Kiểm tra tổng thể, thử nghiệm và chuẩn bị xuất xưởng

Hình 2.3 Bộ trích công suất xe Hino FG

2.3.1.2 Bơm thủy lực

Bơm thủy thực có nhiệm vụ bơm dầu thủy lực từ thùng dầu có áp suất thấp thành dòng dầu thủy lực với áp suất cao đến các van công tác điều khiển các cơ cấu của cần cẩu Bơm được lấy công suất từ bộ trích công suất thông qua khớp nối các đăng

Hình 2.4 Một số loại bơm thủy

Sau khi khảo sát các loại bơm thủy lực trên thị trường, được các công ty thiết kế

xe tải cẩu sử dụng phổ biến em quyết định chọn bơm thủy lực loại bơm bánh răng đơn hiệu Kayaba cho thiết kế xe tải cẩu

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của bơm Kayaba

5 Mô tơ thủy lực Loại piston quay quanh trục

Hình 2.5 Bơm thủy lực Kayaba

2.3.2 Hệ thống thủy lực

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống thủy lực

1- Xylanh chân chống trước bên phải, 2- Xylanh chân chống trước bên trái,

3- Motor quay cẩu, 4- Xylanh ra vào cần cẩu, 5- Motor tang quấn cáp,

6- Xylanh nâng hạ cần cẩu, 7- Mâm xoay trụ cẩu, 8- Bộ trích công suất, 9- Bơm,

10- Van an toàn hệ thống, 11- Van điều khiển chân chống bên trái, 12- Van điều khiển chân chống bên phải, 13- Van điều khiển xylanh nâng hạ cần, 14- Van điều khiển

motor tang quấn cáp, 15- Van điều khiển xylanh ra vào cần cẩu,

16- Van điều khiển motor quay cẩu

2.4 Thiết kế thùng hàng

2.4.1 Kích thước sơ bộ thùng hàng

Hình 2.7 Hình chiếu đứng thùng hàng

Hình 2.8 Hình chiếu bằng thùng hàng

Hình 2.9 Hình chiếu mặt trước thùng hàng

Hình 2.10 Hình chiếu mặt sau thùng hàng

- Có khả năng chịu lực cao

- Hàn được dễ dàng nên có thể lắp ghép nhiều chi tiết lại với nhau

- Dễ chế tạo, gia công

- Đây là vật liệu được sử dụng rất phổ biến hiện nay

- Thùng hàng bằng inox có trọng lượng nhẹ hơn so với thùng hàng bằng thép

- Không bị ăn mòn

- Chế tạo đơn giản, hàng loạt

*Khuyết điểm:

- Giá thành khá cao so với thép

- Bề dày thường không lớn nên khả năng chịu lực kém hơn so với thùng làm bằng thép