Tính toán, thiết kế bồn chứa xăng trên cơ sở thaco foton auman c340 tải trọng 20,5 tấn

Khi làm việc với thùng xăng đã hết thì phải hết sức chú ý các giả thiết sau: + Tia lửa của các máy bơm khi hoạt động ở áp suất cao sinh ra điện tích làm cháy các hỗn hợp khí; + Các khoan

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KĨ THUẬT CƠ KHÍ

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KĨ THUẬT CƠ KHÍ

TÓM TẮT

Tên đề tài: “Tính toán, thiết kế bồn chứa xăng trên cơ sở Thaco Foton Auman C340 tải trọng 20,5 tấn”

Sinh viên thực hiện:

Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Vận chuyển nhiên liệu xăng

- Các thông số hình học, thông số động học xe cơ sở Thaco Foton Auman C340

- Các tài liệu, số liệu có liên quan như: Các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam về thiết kế xitec ô tô; Tài liệu liên quan đến tính toán, thiết kế, kiểm nghiệm ô tô; … Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Mục đích ý nghĩa của đề tài

- Giới thiệu chung về xe cơ sở Thaco Foton Auman C340

- Giới thiệu chung về dòng xe bồn chở xăng hiện nay trên thị trường

- Thiết kế thùng bồn chứa nhiên liệu và các chi tiết liên quan

- Trình bày quy trình công nghệ chế tạo thùng bồn chứa

- Trình bày các biện pháp phòng, chống cháy nổ cho xe bồn chở xăng

- Nêu kết luận và hướng phát triển đề tài

- Danh mục tài liệu tham khảo

Danh sách bản vẽ:

- Bản vẽ xe cơ sở Thaco Foton Auman C340

- Bản vẽ liên kết đà dọc tiếp nhận tải trọng xitec

- Bản vẽ hệ thống bơm và đường ống

- Bản vẽ đường ống từ các ngăn chứa nhiên liệu 1,2,3

- Bản vẽ đường ống từ các ngăn chứa nhiên liệu 4,5 và ống nối

- Bản vẽ khung gia cố vách ngăn và đầu chỏm bồn chứa

- Bản vẽ tổng thể xitec nhiên liệu

ii

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như trong khoảng thời gian hoàn thành đề tài tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến, hướng dẫn nhiệt tình của thầy cô và bạn bè

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Cơ khí Giao Thông, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong những năm học vừa qua và nhất là đã tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập, thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Hoàng Việt đã trực tiếp tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Bên cạnh đó, em xin được cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình học tập cũng như việc hoàn thành đề tài tốt nghiệp lần này

Mặc dù đã cố gắng để có thể hoàn thành đề tài tốt nghiệp một cách tốt nhất nhưng với vốn kiến thức còn có hạn chắc chắn sẽ không tránh khỏi được sai sót Em rất mong nhận được sự thông cảm và góp ý tận tình của quý Thầy Cô

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

1 Những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy TS Nguyễn Hoàng Việt

2 Mọi tham khảo sử dụng trong đồ án đều là nguồn có thực và được trích dẫn trong phần tài liệu tham khảo

3 Các số liệu tính toán sử dụng có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo quy định

iv

MỤC LỤC

TÓM TẮT i

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ii

CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 3

1.1 Mục đích của đề tài 3

1.2 Ý nghĩa của đề tài 3

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 4

2.1 Giới thiệu về thị trường xe bồn ở Việt Nam hiện nay 4

2.2 Giới thiệu về xe cơ sở Thaco Foton Auman C340 6

2.2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe cơ sở Thaco Foton Auman C340 7

2.2.2 Giới thiệu về động cơ gắn trên xe Thaco Foton Auman C340 7

2.2.3 Giới thiệu các hệ thống gắn trên xe cơ sở Thaco Foton Auman C340 8

2.3 Giới thiệu về nhiên liệu xăng 8

2.3.1 Tính cháy nổ 8

2.3.2 Khả năng bắt cháy 9

2.3.3 Khả năng tự bắt cháy 9

2.3.4 Tính nổ 9

2.3.5 Tính điện của nhiên liệu 10

2.3.6 Tính bay hơi của nhiên liệu 10

2.3.7 Tính ăn mòn của nhiên liệu 10

2.4 Giới thiệu các tiêu chuẩn Việt Nam đối với xe bồn nhiên liệu 11

2.4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam về xe bồn 11

2.4.2 Yêu cầu về thùng bồn trên xe bồn 11

2.4.3 Tiêu chuẩn Việt Nam về nhãn hiệu, thiết kế và yêu cầu trên thùng bồn 12 2.4.4 Yêu cầu trong việc thiết kế thùng bồn của xe bồn: 12

Chương 3: THIẾT KẾ THÙNG BỒN CHỨA NHIÊN LIỆU 16

3.1 Quy trình thiết kế thùng bồn chứa nhiên liệu 16

3.2 Xác định dung tích của xitec nhiên liệu 16

3.3 Phân tích, lựa chọn các đặc điểm ban đầu của thùng bồn 17

3.3.1 Các tiêu chí để lựa chọn biên dạng thùng bồn 17

3.3.2 Phân tích các tiêu chí 17

3.3.3 Phù hợp với tình hình sản xuất, kinh doanh trong nước 21

3.3.4 Phân tích, lựa chọn vật liệu làm thùng bồn chứa 22

3.4 Thiết kế thân bồn 23

3.5 Thiết kế vách ngăn 29

3.5.1 Nhiệm vụ của vách ngăn 29

3.5.2 Thiết kế vách ngăn 30

3.5.3 Chọn vị trí lắp ghép cụm vách ngăn 34

3.6 Thiết kế cổ bồn và bầu lọc cặn 37

3.6.1 Khoét lỗ cổ bồn, van chính và bầu lọc cặn 38

3.6.2 Thiết kế cổ bồn và bầu lọc cặn 38

3.7 Thiết kế vách chắn sóng 44

3.8 Thiết kế khung gia cố đáy bồn 47

3.9 Thiết kế đà dọc 47

3.10 Chọn bơm và bố trí đường ống, van 50

3.10.1 Chọn bơm 50

3.10.2 Thiết kế van và đường ống 54

3.11 Các chi tiết phụ 59

3.11.1 Ngăn chứa ống dẫn rời 60

3.11.2 Tấm móc cẩu bồn 60

3.11.3 Tấm ốp bảo vệ dọc và ngang trên đỉnh bồn 61

3.11.4 Tấm ốp đà dọc 61

3.11.5 Thang leo 62

3.11.6 Tấm chắn bùn 63

3.11.7 Khung rào chắn hai bên xe 63

3.11.8 Chỉnh sửa thiết kế phù hợp với thực tế 64

Chương 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BỒN CHỨA 67

4.1 Quy trình sơn 67

4.1.1 Sơ đồ quy trình sơn 67

vi

4.1.2 Các bước thực hiện 67

4.2 Quy trình lắp ráp các chi tiết phụ và hoàn thiện 69

4.3 Quy trình kiểm tra lỗi 71

4.3.1 Sơ đồ thực hiện 71

4.3.2 Giải thích sơ đồ 71

Chương 5: CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG, CHỐNG CHÁY NỔ CHO XE BỒN CHỨA XĂNG 73

5.1 Chuyển ống xả 73

5.2 Xích tiếp đất 73

5.3 Bình chữa cháy 74

5.4 Các biểu trưng báo hiệu nguy hiểm 74

KẾT LUẬN 75

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Một số hãng xe bồn hiện có trên thị trường 4

Bảng 2.2 Giới thiệu thông số kỹ thuật xe bồn (10x4) phổ biến 5

Bảng 2.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản xe Thaco Foton Auman C340 7

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật cơ bản động cơ 7

Bảng 2.5 Thông số tỷ số truyền hộp số sử dụng trên xe Thaco Foton Auman C340 8

Bảng 3.1 Đặc điểm các biên dạng 17

Bảng 3.2 Kết quả phân tích ứng suất 19

Bảng 3.3 So sánh về cơ tính các loại thép 22

Bảng 3.4 So sánh về thành phần các loại thép 23

Bảng 3.5 Thông số thiết kế đường ống từ ngăn thứ 4 và thứ 5 55

viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Kết cấu yêu cầu của bồn 12

Hình 2.2 Tấm mức 15

Hình 3.1 Xe cơ sở Thaco Foton Auman C340 được đơn giản hóa 17

Hình 3.2 Lắp thùng bồn lên xe cơ sở 19

Hình 3.3 Phân bố ứng suất 20

Hình 3.4 Máy uốn thùng bồn 21

Hình 3.5 Kích thước đặt thùng bồn 24

Hình 3.6 Kích thước sơ bộ của thùng bồn 24

Hình 3.7 Chia đôi thùng bồn 25

Hình 3.8 Lực tác dụng lên phân tố 25

Hình 3.9 Đầu chỏm bồn 28

Hình 3.10 Liên kết thùng bồn 28

Hình 3.11 Thí nghiệm về dao động của chất lỏng trong thùng bồn 29

Hình 3.12 Phân bố tải trọng xuống chassis khi phanh 30

Hình 3.13 Biến dạng và ứng suất tập trung của vách ngăn 31

Hình 3.14 Liên kết cụm vách ngăn 32

Hình 3.15 Liên kết khung gia cố vách ngăn 33

Hình 3.16 Khung gia cố chữ V 33

Hình 3.17 Vách ngăn 34

Hình 3.18 Cây chống 34

Hình 3.19 Thể tích chỏm bồn tình bằng catia 35

Hình 3.20 Chia sơ bộ vách ngăn 36

Hình 3.21 Vị trí đặt các vách ngăn 37

Hình 3.22 Lắp ghép cụm vách ngăn vào thân bồn 37

Hình 3.23 Khoét lổ cổ bồn, bầu lắng cặn, van xả chính 38

Hình 3.24 Cổ bồn 39

Hình 3.25 Vị trí hàn tấm mức 40

Hình 3.26 Tấm mức 40

Hình 3.27 Thể tích cổ bồn chứa 40

Hình 3.28 Bầu lắng cặn 42

Hình 3.29 Van xả cặn 43

Hình 3.30 Ống thoát khí 43

Hình 3.31 Cụm mặt bích liên kết 44

Hình 3.32 Vách chắn sóng 45

Hình 3.33 Khung bắt vách chắn sóng 45

Hình 3.34 Liên kết vách chắn sóng và khung 46

Hình 3.35 Lắp cụm vách chắn sóng vào thùng bồn 46

Hình 3.36 Độ cong ở mặt đáy của biên dạng thùng bồn 47

Hình 3.37 Các chi tiết gia cố rời 47

Hình 3.38 Biên dạng đà dọc 48

Hình 3.39 Liên kết đà dọc 48

Hình 3.40 Thanh gia cố đà dọc 49

Hình 3.41 Thanh liên kết 49

Hình 3.42 Bách liên kết thanh và đà dọc 49

Hình 3.43 Bách chống trượt 49

Hình 3.44 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm cánh gạt (2 cánh) 51

Hình 3.45 Bộ trích công suất – PTO 52

Hình 3.46 Dời bình chứa khí nén 52

Hình 3.47 Hình dạng bên ngoài của bơm 53

Hình 3.48 Giá đỡ bơm 54

Hình 3.49 Đường ống dẫn nhiên liệu từ ngăn chứa thứ 4 và 5 55

Hình 3.50 Đường ống dẫn nhiên liệu từ ngăn chứa thứ 3 55

Hình 3.51 Đường ống dẫn nhiên liệu từ ngăn chứa thứ 2 56

Hình 3.52 Đường ống dẫn nhiên liệu từ ngăn chứa thứ 1 56

Hình 3.53 Cụm nối ống 56

Hình 3.54 Đường ống nối cụm nối ống với van chính 57

Hình 3.55 Đường ống chữ T 57

Hình 3.56 Van 2 chiều 58

Hình 3.57 Các vị trí của van chính 58

Hình 3.58 Hình dạng bên ngoài của lọc nhiên liệu chứa 59

Hình 3.59 Hình dạng bên ngoài của van an toàn 59

Hình 3.60 Liên kết ống chứa ống dẫn rời 60

Hình 3.61 Tấm móc cẩu bồn 60

x

Hình 3.62 Tấm ốp bảo vệ ngang trên đỉnh bồn 61

Hình 3.63 Tấm ốp bảo vệ dọc trên đỉnh bồn 61

Hình 3.64 Ống thoát nước trên đỉnh bồn 61

Hình 3.65 Tấm ốp đầu đà dọc 62

Hình 3.66 Tấm ốp đuôi đà dọc 62

Hình 3.67 Thang leo 62

Hình 3.68 Cụm chắn bùn cho các cầu thứ hai 63

Hình 3.69 Cụm chắn bùn cho cụm cầu sau 63

Hình 3.70 Khung rào chắn bên tài 64

Hình 3.71 Khung rào chắn bên phụ 64

Hình 3.72 Liên kết cụm vách ngăn 65

Hình 3.73 Liên kết khung gia cố vách ngăn 65

Hình 3.74 Khung gia cố dọc 66

Hình 4.1 Quy trình sơn 67

Hình 4.2 Quy trình kiểm tra lỗi 71

Hình 5.1 Ống xả của xe bồn chở nhiên liệu được đưa lên phía trước 73

Hình 5.2 Ống xả của xe nền Thaco Foton Auman C340 73

Hình 5.3 Xích tiếp đất 73

Hình 5.4 Bình cứu hỏa MT3 74

Hình 5.5 Biển cảnh báo 74

MỞ ĐẦU

Giao thông là một lĩnh vực quan trọng trong bất cứ thời đại nào của xã hội loài người Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật cũng như những tiến bộ vượt bậc trong đời sống xã hội, nhu cầu về đi lại, vận chuyển của con người cũng tăng lên rất nhiều Nhắc đến lĩnh vực giao thông vận tải, người ta không thể không nghĩ ngay đến lĩnh vực vận tải đường bộ, là loại hình giao thông được phát triển khá sớm Với những thành tựu to lớn trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô đã và đang phát triển trong hơn 100 năm qua, lĩnh vực giao thông vận tải đường bộ ngày càng chứng tỏ được ưu điểm vượt trội và luôn giữ vững được vị thế trong lĩnh vực giao thông vận tải

Đối với Việt Nam, là một nước đang phát triển, lĩnh vực giao thông vận tải đóng vai trò mấu chốt trong sự phát triển về mọi mặt Với mức độ phát triển của nước ta hiện nay, giao thông vận tải đường bộ vẫn chiếm vị thế quan trọng nhất trong lĩnh vực giao thông vận tải, với hình thức vận tải bằng ô tô là chủ yếu Ô tô trở nên thông dụng hơn với người Việt Nam, từ các tập đoàn vận tải lớn của hợp tác xã nhà nước, cũng như các doanh nghiệp vận tải tư nhân đến các cơ quan, xí nghiệp và cả những gia đình,

cá nhân đều có thể sử dụng ô tô Với mức độ sử dụng ô tô hiện nay, cũng như với lượng xe ô tô tiêu thụ ở thị trường nước ta như hiện nay yêu cầu một lượng lớn những

kĩ thuật viên, những người hiểu biết về ô tô Việc hiểu và nắm rõ về sử dụng, khai thác, bảo dưỡng, sữa chữa là những yếu tố cần thiết và quan trọng đối với những sinh viên

cơ khí động lực – Cơ khí ô tô

Với sự đào tạo, hướng dẫn của các thầy cô của trường nói chung và các thầy thuộc khoa Cơ Khí Giao Thông nói riêng, được sự quan tâm giúp đỡ từ ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Giao Thông, cùng với sự dẫn dắt của thầy chủ nhiệm, chúng em đã được trang bị những kiến thức chuyên môn nhất định, đủ sức tham gia vào sản xuất, góp một phần công sức đóng góp cho xã hội, tham gia vào tiến trình phát triển khoa học kĩ thuật của nước nhà

Nhằm cũng cố và hệ thống lại khối lượng kiến thức đã được học trong những ngày tháng qua, em đã làm đề tài “Tính toán thiết kế xe bồn chở xăng trên xe cơ sở Thaco Foton Auman C340 tải trọng 20,5 tấn” Đây sẽ là đồ án đánh giá toàn diện những kiến thức, những kĩ năng của em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Trong quá trình làm đồ án, do trình độ cũng như điều kiện thời gian còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, mặt khác, đây là lần đầu tiên tiếp xúc với một đồ

chắc chắn không thể nào tránh khỏi sai sót trong quá trình nghiên cứu Em kính mong nhận được lời nhận xét, chỉ bảo của các thầy giáo trong ngành để em được mở rộng kiến thức, hiểu rộng và sâu hơn đối với các vấn đề chuyên môn

Đồ án được hoàn thành đúng tiến độ nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn, cùng với sự đóng góp của bạn bè, đặc biệt là sự chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Hoàng Việt Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Hoàng Việt cùng các thầy trong bộ môn đã hướng dẫn

em thực hiện đồ án, cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ từ phía ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Giao Thông, cùng ban giám hiệu nhà trường đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Như Hải

Chương 1: MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Mục đích của đề tài

Ngày nay, cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp khác, ngành công nghiệp ô tô cũng đạt được nhiều thành tựu to lớn, kéo theo đó là những nhu cầu trong việc khai thác, vận chuyển và sử dụng những nguồn nhiên liệu Mặc dù thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng vẫn luôn tìm kiếm những nguồn nhiên liệu thay thế, nhiên liệu bền vững nhưng nhu cầu về khai thác, vận chuyển và sử dụng nhiên liệu hóa thạch ngày nay và trong tương lai gần chắc chắn vẫn đang và sẽ rất lớn so với những nguồn nhiên liệu khác

Hiện nay, nhiên liệu được vận chuyển bằng rất nhiều cách khác nhau: đường ống, đường hàng không, tàu hỏa, đường bộ, đường biển,…Với tình hình trong nước, việc vận chuyển nhiên liệu lỏng đi và đến các tỉnh thành hầu hết đều sử dụng xe bồn hoặc tàu hỏa bởi vì đặc thù địa hình và sự phát triển trong nước Tuy nhiên, để bảo đảm tính linh động, thời gian vận chuyển nhanh, sự dễ dàng trong việc vận chuyển nhiên liệu lỏng với dung tích vừa đủ trong phạm vi gần, hay vận chuyển đến những địa phương

có đường xá khó khăn (như vùng núi) thì xe bồn vẫn luôn là sự lựa chọn hàng đầu đối với các đại lý, doanh nghiệp

Chính vì vậy, việc thiết kế thùng bồn chứa nhiên liệu dựa trên cơ sở xe Thaco Foton Auman C340 giúp đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước cũng như tăng thêm sự lựa chọn cho doanh nghiệp và người tiêu dùng trong việc vận chuyển nhiên liệu cụ thể

là xăng

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Việc thiết kế thùng bồn chứa trên xe Thaco Foton Auman C340 nhằm đảm bảo vấn đề an toàn trong vận chuyển Với việc thiết kế này, chúng ta cũng đang dần dần thay thế các bộ phận, chi tiết lớn trên xe chuyên dụng bằng việc nội địa hóa, qua đó khẳng định sự phát triển của nền công nghiệp sản xuất ô tô cũng như ngành công nghiệp phụ trợ Quan trọng là ý nghĩa trực tiếp trong việc đảm bảo cung cấp nhiên liệu xăng cho sự phát triển hiện nay của đất nước

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

2.1 Giới thiệu về thị trường xe bồn ở Việt Nam hiện nay

Hiện nay, xe bồn chở nhiên liệu được bán trên thị trường có rất nhiều hãng khác nhau, với nhiều dung tích để đáp ứng nhu cầu của người mua Dung tích của thùng bồn

từ 6.000 (L) đến 27.000 (L), đối với sơmi – rơmoóc bồn có thể lên đến 40.000 (L) Trên thực tế thì xe thùng bồn có dung tích 10.000 – 25.000 (L) bán chạy trên thị trường

Các xe thùng bồn được thiết kế để chở nhiên liệu Tuy nhiên, nắm được tâm lý mua xe của khách hàng chủ yếu là mua xe có dung tích lớn Các xe thùng bồn được thiết kế chở xăng dễ đạt dung tích cao hơn so với chở dầu, vì khối lượng riêng của xăng nhỏ hơn khối lượng riêng của dầu

Về xuất xứ, các dòng xe trong nước được nhập khẩu hay có nguồn gốc từ Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật Bản Đây là những nước có nền công nghiệp ôtô phát triển mạnh và thuận lợi về địa lý với nước ta với các hãng xe như:

Bảng 2.1 Một số hãng xe bồn hiện có trên thị trường

Hãng xe

Dongfeng

Howo Faw

Trong khi, khách hàng có xu hướng mua xe có xuất xứ từ Hàn Quốc và Nhật Bản

vì có chất lượng cao Nhưng những dòng xe này được nhập khẩu nguyên chiếc nên chịu thuế quan cao, kéo theo giá xe cao Các dòng xe Trung Quốc có giá bán rẻ hơn, làm cho các xe trong nước và xe nhập khẩu nước ngoài cạnh tranh khốc liệt

Hơn nữa, Thaco đã xuất khẩu các xe cơ sở ra bên ngoài, đồng thời hãng này cũng

có tham vọng tiến đến thị trường Đông Nam Á Nhờ vậy, những sản phẩm Thaco sản xuất ra sẽ đảm bảo chất lượng tốt, giá cả hợp lý, qua đó tăng sức cạnh tranh

Trên thị trường có khá nhiều dòng xe bồn phục vụ chở nhiên liệu trong phân khúc tải trọng bán chạy, có thể kể đến như các dòng xe được giới thiệu tại bảng 2.2 trang 5

Bảng 2.2 Giới thiệu thông số kỹ thuật xe bồn (10x4) phổ biến Hình ảnh thực tế

Nhãn hiệu

FOTON THACO AUMAN C34/W340-MB/CKGT-XTX1

DAEWOO P9CVF/IMAE-B24.8X

HYUNDAI HD360/KPI-25,5X Loại phương tiện Xe bồn (chở xăng) Xe bồn (chở xăng) Xe bồn (chở xăng)

Cơ sở sản xuất

CT CP thương mại

và cơ khí Giao thông

CT CP máy và thiết

bị công nghiệp quốc

tế

CT TNHH xe chuyên dụng Hyundai – KPI

lòng thùng hàng

(mm)

8980 x 2400 x 1600/

8740 x 2450 x 1520/

8760 x 2360 x 1595/ Chiều dài cơ sở

Loại động cơ 4 kỳ, 6 xylanh

thẳng hàng, tăng áp

4 kỳ, 8 xylanh chữ

V, tăng áp

4 kỳ, 6 xylanh thẳng hàng, tăng áp Thể tích

Công suất lớn

nhất/Tốc độ 250kW/ 1900v/ph 308kW/ 2100v/ph 279kW/ 1900v/ph Thể tích bồn xitec

2.2 Giới thiệu về xe cơ sở Thaco Foton Auman C340

- Xe Thaco Foton Auman C340 được THACO (xe 10x4; trọng tải 20,5 tấn) nghiên cứu, phát triển và đưa ra thị trường trên cơ sở xe tải nặng Thaco Foton Auman C300B Đây

là loại xe cabin chassis dùng để đóng hoàn thiện thành xe thùng tải hoặc xe bồn tải có kích thước cũng như khả năng chịu tải phù hợp với tiêu chuẩn của nước ta

- Thiết kế được thực hiện dựa trên các cơ sở yêu cầu sau:

+ Sử dụng xe cabin chassis Thaco Foton Auman C340;

+ Khối lượng hàng hóa chuyên chở cho phép: 20.500 (Kg);

+ Số người cho phép chở kể cả lái: 03 người;

+ Đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và chất lượng của một ôtô tải;

+ Kết cấu sau khi đóng mới phải phù hợp với khả năng cung cấp vật tư;

+ Đảm bảo sau khi đóng mới sẽ chuyển động ổn định và an toàn trên các loại đường ở Việt Nam

2.2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe cơ sở Thaco Foton Auman C340

Bảng 2.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản xe Thaco Foton Auman C340

STT Thông số kỹ thuật Ký hiệu Đơn vị Giá trị

2.2.2 Giới thiệu về động cơ gắn trên xe Thaco Foton Auman C340

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật cơ bản động cơ

2.2.3 Giới thiệu các hệ thống gắn trên xe cơ sở Thaco Foton Auman C340

Hệ thống truyền động: Đây là hệ thống truyền động cơ khí có cấp, dẫn động cầu sau chủ động bao gồm các thành phần:

+ Ly hợp: Loại ly hợp ma sát khô loại 1 đĩa, được dẫn động bằng thủy lực và có trợ lực bằng khí nén;

+ Hộp số: Động cơ sử dụng hộp số sàn nhiều cấp, có 12 số tiến và 02 số lùi, có

02 cấp số với các số truyền cụ thể như sau:

Bảng 2.5 Thông số tỷ số truyền hộp số sử dụng trên xe Thaco Foton Auman C340

• Hệ thống treo sau phụ thuộc có bộ phận đàn hồi là nhíp lá

+ Hệ thống phanh: Xe sử dụng hệ thống phanh khí nén, tác động 2 dòng với cơ cấu phanh loại tang trống Phanh tay locker dẫn động khí nén;

+ Các trang thiết bị khác: Ngoài các hệ thống chính, xe còn được trang bị hệ thống âm thanh gồm radio và loa, có hệ thống điều hòa cabin, kính cửa được điều khiển điện, có hệ thống khóa cửa trung tâm, cabin được thiết kế kiểu lật và trang

bị bộ đồ nghề tiêu chuẩn kèm theo xe và khoang ngủ cho lái xe khi di chuyển đường dài

2.3 Giới thiệu về nhiên liệu xăng

2.3.2 Khả năng bắt cháy

Là sự xuất hiện liên tục hơi nhiên liệu trong không khí khi tiếp xúc với ngọn lửa

hở, vật nóng sáng, tia lửa điện Nhiệt độ bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nhiên liệu được đốt nóng và cháy khi có nguồn cháy từ bên ngoài

Động cơ diesel làm việc trên cơ sở nhiệt độ tự cháy Hiện tượng tự bắt cháy là một hiện tượng quan trọng đặc trưng cho sự nguy hiểm cháy của nhiên liệu lỏng, đặc biệt là nhiên liệu diesel, hiện tượng này có thể xảy ra khi rò rỉ đường ống nhiên liệu hoặc khi rớt nhiên liệu vào phần rất nóng của động cơ như thành ống xả Trong các kho nhiên liệu cấm hút thuốc, không đi giày đinh, ngọn lửa,… để ngăn chặn hỏa hoạn khi giao nhận nhiên liệu người ta thêm hợp chất trơ vào nhiên liệu

2.3.4 Tính nổ

- Hơi của nhiên liệu trộn với không khí ở tỉ lệ thích hợp lửa sẽ nổ Nổ là phản ứng hóa học xảy ra rất nhanh trong khoảnh khắc giải phóng ra một nhiệt lượng rất lớn và các sản phẩm khí

- Giới hạn nổ là giới hạn về tỉ lệ giữa hỗn hợp hơi nhiên liệu và không khí mà ở đó sẽ gây nổ, giới hạn này được xác định bằng phần trăm thể tích hoặc khối lượng

Lưu ý: Trong thực tế khi thùng xăng cháy có thể dùng bình cứu hỏa hoặc chăn để cứu hỏa để dập, nhưng một thùng xăng đã hết và chỉ còn hơi, hơi này với không khí theo tỷ

lệ nổ, hơi này gặp lửa hoặc tia lửa sẽ nổ không thể dập được Khi làm việc với thùng xăng đã hết thì phải hết sức chú ý các giả thiết sau:

+ Tia lửa của các máy bơm khi hoạt động ở áp suất cao sinh ra điện tích làm cháy các hỗn hợp khí;

+ Các khoang chứa nhiên liệu không đầy khi ma sát sẽ gây ra điện tích lúc xe di chuyển;

+ Sự nén khí có trong các bộ phận của xe

Các biện pháp phòng ngừa:

+ Không được mang chất dễ cháy vào trong cabin;

+ Không dùng các nguồn gây cháy, các dụng cụ chạy điện riêng;

+ Quần áo phải được may từ vải tổng hợp (Loại trừ khả năng tích điện);

+ Chuẩn bị đầy đủ các phương tiện chữa cháy

2.3.5 Tính điện của nhiên liệu

- Tĩnh điện xảy ra khi có sự ma sát của hai vật thể và sẽ tạo ra điện Khi tập trung đến một mức nhất định thì sẽ tạo ra tia lửa điện

- Nhiên liệu có tính điện khi nó cọ xát, va chạm vào thành của đồ vật đừng, ống dẫn, khi ở trạng thái tĩnh hoặc dòng khí khi chất lỏng đi qua, hiện tượng nhiễm điện xảy ra

là khi dòng nhiên liệu chảy từ trên cao xuống khi dẫn qua một chất lỏng khác, khi trộn lẫn với không khí, nước và các tạp chất vô cơ

- Khi xe chở dầu chạy nhanh, đường xấu, sốc nhiều sự có mặt của bọt khí, tạp chất cơ học, nước, hàm lượng chất nhựa làm tăng tốc độ tạo tính điện

- Khi vệ sinh bồn bằng nước, nước bị tống ra qua một hệ thống đường ống phức tạp, bị bắn ra từ các vòi phun xoáy phóng vào các vách ngăn của khoang hàng với vận tốc lớn

- Các biện pháp loại trừ tĩnh điện như sau:

+ Nối đất cho các thiết bị, máy móc;

+ Phải trang bị hệ thống khí trơ;

+ Phải sử dụng các chất phụ gia chống nhiễm điện

2.3.6 Tính bay hơi của nhiên liệu

- Tính bay hơi đặc trưng cho khả năng chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi của nhiên liệu, thường thì đối với nhiên liệu có độ cất thấp dễ bay hơi và ngược lại

- Nhờ khả năng bay hơi mà nhiên liệu mới kết hợp với không khí để cháy và sinh công Nhưng đồng thời tính bốc hơi cũng gây hao hụt và biến chất nhiên liệu

- Nhiệt độ càng cao, áp suất môi trường càng nhỏ thì tốc độ bay hơi lại càng lớn Để giảm tổn thất khi tồn chứa nhiên liệu phải để nhiên liệu ở nơi râm mát, trong nhà hoặc tốt nhất là để dưới hầm hoặc chôn dưới đất Thực nghiệm đã chứng minh nếu tỉ lệ tổn thất nhiên liệu khi chôn ngầm là 1 thì đối với chôn nửa nổi và để trên mặt đất lần lượt

là 1,6 và 3,6 Điều này có nghĩa là giả sửa mỗi năm, cùng một xitec nhiên liệu chôn ngầm hao hụt 100 lít nhiên liệu thì ở hai trạng thái kia lần lượt là 160 lít và 360 lít

2.3.7 Tính ăn mòn của nhiên liệu

Ăn mòn hóa học do kim loại có phản ứng hóa học với chất khí, hơi nước ở nhiệt độ cao Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do chúng tiếp xúc với dung dịch điện li tạo ra dòng điện

Các phương pháp chống ăn mòn có thể kể đến như:

+ Phải cách ly với môi trường, có thể bằng các biện pháp như: sơn, tráng men, tạo màng oxit, mạ,…;

+ Sản xuất các hợp kim bền;

+ Cho thêm các chất phụ gia chống ăn mòn Chất phụ gia tạo lớp màng mỏng trên bề mặt kim loại

2.4 Giới thiệu các tiêu chuẩn Việt Nam đối với xe bồn nhiên liệu

Căn cứ các thông tư, hướng dẫn, điều luật của Bộ giao thông vận tải quy định về quy trình sản xuất và lắp ráp ôtô, các yêu cầu đối với việc sản xuất và lắp ráp xe xitec, các quy định về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với ôtô bao gồm:

- Thông tư số 42/2014/TT-BGTVT ngày 15 tháng 09 năm 2014 của Bộ Trưởng Bộ giao thông vận tải

- Thông tư số 46/2015/TT-BGTVT ngày 07 tháng 09 năm 2015

- Văn bản kỹ thuật đo lường Việt Nam ĐLVN 05:2011 Xi téc ôtô - Quy trình kiểm định

- QCVN 09:2015/BGTVT “Quy định kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật

và bảo vệ môi trường đối với ôtô”

2.4.1 Tiêu chuẩn Việt Nam về xe bồn

Tiêu chuẩn Việt Nam về thông số kích thước xe bồn:

- Chiều dài không lớn hơn 20 mét hoặc không lớn hơn 1,1 lần chiều dài toàn bộ của xe

- Chiều rộng không lớn hơn 2,5 mét

- Chiều cao tính từ mặt đường bộ trở lên không lớn hơn 4,0 mét

- Tiêu chuẩn Việt Nam về tải trọng cho phép: Đối với xe thân liền có tổng số trục: + Bằng hai, tổng trọng lượng của xe là 16 tấn;

+ Bằng ba, tổng trọng lượng của xe là 24 tấn;

+ Bằng bốn, tổng trọng lượng của xe là 30 tấn;

+ Bằng năm hoặc lớn hơn và khoảng cách tính từ tâm trục đầu tiên đến tâm trục cuối cùng:

• Nhỏ hơn hoặc bằng 7 mét, tổng trọng lượng của xe là 32 tấn

• Lớn hơn 7 mét, tổng trọng lượng của xe là 34 tấn

+ Trường hợp cụm trục có từ ba trục trở lên có một trục phụ sử dụng hệ thống treo khí nén có thể điều chỉnh, giá trị tải trọng trục của cụm trục này được xác định không được lớn hơn 8000 KG trên một trục

2.4.2 Yêu cầu về thùng bồn trên xe bồn

Tiêu chuẩn về thể tích chứa của thùng bồn:

+ Thể tích chứa hàng của thùng bồn Vt (không tính đến thể tích của các cửa nạp hàng) được xác định theo các kích thước hình học bên trong của bồn và không lớn hơn thể tích được xác định bằng khối lượng riêng của loại hàng hóa chuyên chở cho phép tham gia giao thông chia cho khối lượng riêng của loại hàng hóa

chuyên chở nêu trong các tài liệu chuyên ngành hoặc theo trị số công bố của cơ quan, tổ chức có thẩm quyền;

+ Trường hợp hàng hóa chuyên chở có khối lượng riêng biến thiên trong dải trị

số thì khối lượng riêng được ghi nhận theo giá trị trung bình của dải biến thiên; + Đối với bồn chứa các loại khí hóa lỏng có khả năng giãn nở trong quá trình vận chuyển hoặc được nạp vào bồn theo các điều kiện về áp suất và nhiệt độ nhất định thì thể tích chứa hàng được xác định như sau: Vt = 0,9.Vhh (trong đó Vhh là thể tích bồn được xác định theo các kích thước hình học bên trong của bồn);

+ Trường hợp không có tài liệu giới thiệu tính năng và thông số kỹ thuật hoặc giữa trị số thể tích chứa hàng theo kết quả kiểm tra sai khác trên 10% so với tài liệu giới thiệu tính năng và thông số kỹ thuật của xe thì thể tích chứa hàng của bồn được xác định bằng phương pháp đo kiểm thực tế

2.4.3 Tiêu chuẩn Việt Nam về nhãn hiệu, thiết kế và yêu cầu trên thùng bồn

Nhãn hiệu của bồn phải được gắn chặt vào thành, cổ hoặc đáy sau của bồn ở vị trí thuận lợi cho người đọc và phải có các nội dung sau:

+ Tên cơ sở sản xuất;

+ Năm sản xuất;

+ Dung tích danh định;

+ Ký hiệu và số hiệu

+ Dấu hiệu phê duyệt mẫu;

+ Trên hai bên sườn và đáy sau bồn phải ghi chữ “CẤM LỬA” to và rõ Chiều cao chữ không được nhỏ hơn 200 mm Đối với xe nhập khẩu có sẵn chữ cấm lửa bằng tiếng nước ngoài thì cho phép dùng biểu tượng ngọn lửa và 2 gạch chéo bên cạnh dòng chữ trên thay cho viết chữ “CẤM LỬA” bằng tiếng Việt

2.4.4 Yêu cầu trong việc thiết kế thùng bồn của xe bồn:

Bồn cần phải có các bộ phận chính được mô tả như hình 2.1

15 - Đầu bồn

Hình 2.1 Kết cấu yêu cầu của bồn

a) Yêu cầu về bồn chứa

- Bồn phải được lắp chắc chắn, cố định nằm song song với khung xe ôtô Kết cấu của bồn phải cứng, bền chắc, đảm bảo không thay đổi dung tích khi đong chứa và vận chuyển, chịu được áp suất dư không nhỏ hơn 0,8 bar

- Bồn không được méo, bẹp, thủng hay rò rỉ, mối hàn phải chắc và kín Bên trong không được có các kết cấu làm cản trở việc thoát hết không khí khi đổ chất lỏng vào

và cản trở thoát chất lỏng khi xả chất lỏng ra

- Bồn được làm bằng kim loại và phải sơn lớp bảo vệ mặt ngoài

- Bồn cho phép có các ngăn riêng biệt, khi đó mỗi ngăn riêng biệt phải thỏa mãn các yêu cầu như đối với một bồn độc lập (tuyệt đối không được có các ngăn phụ “bí mật”)

- Kích thước phủ bì của xe bồn phải đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép được quy định trong an toàn giao thông vận tải đường bộ

- Bồn xe phải có cầu thang thuận tiện cho việc lên xuống khi vận hành các phần phía trên nó

- Xe bồn phải được trang bị bình cứu hỏa Ống xả của động cơ ôtô chạy xăng phải bố trí ở đầu xe, miệng xả quay về phía phải theo hướng xe chạy Đối với động cơ ôtô chạy bằng diesel, ống xả của động cơ có thể đặt trong gầm xe ôtô

- Xích tiếp đất của ôtô bồn phải đủ dài và có thể điều chỉnh được sao cho luôn luôn có

ít nhất 2 mắt chạm đất Vật liệu làm xích và kích thước của xích phải đảm bảo sự tích điện ở bồn khi vận hành dưới mức nguy hiểm cho phép

- Cho phép bố trí các hộp, ống ở hai bên thành ôtô bồn để chứa đựng, bảo quản các ống dẫn, phụ tùng Không được hàn thêm trên thân bồn các giá đỡ để chứa những hàng hóa không thuộc quy định vận chuyển của ôtô bồn

- Bồn xuất xưởng phải có kèm theo tài liệu kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng, quy chế bảo hành và biên bản nghiệm thu của nhà máy sản xuất

- Các bồn ôtô sản xuất trong nước dùng để đóng và vận chuyển xăng dầu phải được phê duyệt mẫu theo quy định của pháp luật về đo lường Trước khi sử dụng, bồn phải thực hiện kiểm định ban đầu

- Yêu cầu kỹ thuật: Kích thước hình học của bồn được chọn phù hợp với kích thước khung xe ôtô sao cho tận dụng được tối ưu tải trọng xe ôtô và trọng tâm toàn xe ôtô bồn thấp nhất Cổ bồn phải có dạng hình trụ đứng, tiết diện tròn được đặt thẳng đứng ở chính giữa đường sinh cao nhất của bồn Kích thước cổ bồn phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:

+ Tiết diện ngang không thay đổi, dung tích ứng với chiều cao 20 mm không được lớn hơn 0,25% dung tích danh định của bồn;

+ Thể tích khoảng trống từ mức giới hạn dung tích đến miệng bồn không được nhỏ hơn 2% dung tích danh định của ngăn chứa;

+ Tấm mức (bộ phận chỉ mức giới hạn dung tích của bồn) được hàn cố định, vuông góc với thành phía trong cổ bồn, cách đường sinh cao nhất của bồn một khoảng:

h = 0,0524.L Trong đó: L là khoảng cách từ vị trí hàn tấm mức đến đầu xa nhất của bồn Kết quả tính giá trị của h được làm tròn đến 2 mm

+ Tấm mức được làm bằng kim loại cứng, kích thước và kết cấu quy định trong hình 2.2 trang 15 Chính giữa mặt phẳng đứng của tấm mức phải có lỗ để gắn nút chì đóng dấu kiểm định

- Miệng của bồn phải ở vị trí cao nhất và có nắp đậy kín Vòng đệm giữa nắp bồn và

cổ phải làm bằng vật liệu chịu xăng (dầu) Nắp bồn được bắt chặt vào cổ bằng kết cấu bulông, trong đó phải có ít nhất 2 bulông bố trí đối diện nhau qua tâm có sẵn lỗ để xâu dây niêm phong kẹp chì

- Cửa nhập xăng dầu được bố trí trên nắp bồn có đường kính lỗ không nhỏ hơn 200 mm Kết cấu nắp đậy cửa nhập phải đảm bảo kín, đóng mở dễ dàng, có kết cấu thích hợp để khóa hoặc niêm phong, kẹp chì Vòng đệm phải làm bằng vật liệu chịu xăng (dầu), không phát tia lửa khi đóng mở

- Trên nắp bồn cho phép bố trí cửa quan sát riêng Kết cấu của nó phải đảm bảo kín và

có nắp bảo vệ

- Cửa quan sát cần có đường kính không nhỏ hơn 120 mm, được bố trí ở ngay phía trên tấm mức sao cho qua cửa quan sát thấy được mức chất lỏng trong bồn theo tấm mức một cách thuận tiện nhất dưới ánh sáng tự nhiên

- Trường hợp không có cửa quan sát riêng thì phải bố trí cửa nhập hợp lý để làm được

cả chức năng của cửa quan sát

- Van hô hấp được lắp chặt trên nắp bồn và phải làm việc được cả hai chiều bảo đảm thở ra khi áp suất dư bên trong bồn lớn hơn hoặc bằng 0,5 bar và thở vào khi áp suất chân không trong bồn nhỏ hơn hoặc bằng 0,015 bar

- Bồn có dung tích lớn cần có các tấm chắn sóng gắn chặt bên trong bồn Sự sắp xếp

bố trí các tấm chắn sóng phải đảm bảo loại trừ được các túi khí tạo ra ở các góc giữa tấm chắn sóng và thân bồn, cũng như thoát được hết chất lỏng khi xả ra ngoài

- Bồn phải có cơ cấu thoát khí đảm bảo loại trừ các túi khí khi chứa đầy chất lỏng Cơ cấu thoát khí gồm 2 đoạn ống dẫn khí bằng kim loại đường kính trong không nhỏ hơn

10 mm, được bố trí nằm sát và dọc theo đường sinh cao nhất bên trong hoặc bên ngoài bồn sao cho một đầu ống cách đáy một khoảng (20 ÷ 30) mm đầu kia ở trong cổ bồn

và cao hơn tấm mức một khoảng không nhỏ hơn 100 mm Nếu cổ bồn hàn sâu vào bên

trong thân bồn thì ở vị trí có ống dẫn khí đi qua phải có một cửa sổ với chiều rộng không nhỏ hơn 150 mm, chiều cao sát với đường sinh cao nhất

- Vị trí đặt đầu ống xả xăng dầu của bồn phải thỏa mãn các điều kiện sau đây:

+ Nằm ngay trên đường sinh thấp nhất của bồn;

+ Cách đáy bồn phía đầu xe ôtô không lớn hơn 500 mm;

+ Đoạn ống xả cần có cấu trúc hợp lý, bố trí thuận tiện nhất với mục đích sử dụng, phải có độ nghiêng cần thiết đảm bảo xả hết lượng xăng dầu trong bồn;

+ Van xả phải kín, bố trí thuận tiện dễ thao tác, có kết cấu thích hợp cho việc niêm phong kẹp chì;

+ Bầu lắng cặn của bồn phải ở vị trí thấp nhất, đặt trước hoặc cùng vị trí đặt đầu đoạn ống xả xăng dầu, cần phải có kết cấu đảm bảo tháo hết lượng chất lỏng cuối cùng của bồn và phù hợp cho việc niêm phong kẹp chì

Chương 3: THIẾT KẾ THÙNG BỒN CHỨA NHIÊN LIỆU

(XITEC NHIÊN LIỆU)

3.1 Quy trình thiết kế thùng bồn chứa nhiên liệu

Thùng bồn chứa nhiên liệu (còn gọi là xitec) được thiết kế đặc biệt để mang nhiên liệu lỏng – cụ thể là xăng

Quy trình thiết kế xitec nhiên liệu cần tuân thủ theo các bước cơ bản như sau: + Bước 1: Xác định sơ bộ dung tích xitec và khối lượng xitec nhiên liệu;

+ Bước 2: Phân tích lựa chọn biên dạng cho xitec nhiên liệu;

+ Bước 3: Thiết kế thân bồn chứa chính của xitec nhiên liệu;

+ Bước 4: Thiết kế vách ngăn bồn chứa nhiên liệu;

+ Bước 5: Tính chọn và thiết kế các chi tiết phụ;

+ Bước 6: Tính chọn bơm và lắp đặt đường ống;

+ Bước 7: Chỉnh sửa thiết kế so với thực tế

3.2 Xác định dung tích của xitec nhiên liệu

Ta có khối lượng toàn bộ của xe, mtoàn bộ:

mtải trọng = mxăng + mthùng bồn + n.mngười (3.1)

Trong đó:

+ mtải trọng: Khối lượng tải trọng của xe;

Theo bảng 2.3 trang 7, mtải trọng = 20.500 (Kg);

+ mxăng: Trọng lượng xăng chứa trong thùng bồn (Kg);

+ mthùng bồn: Khối lượng của thùng bồn (Kg);

+ mngười: Khối lượng của tài xế Theo [3] trang 09 khối lượng trung bình của người tính cả hành lí là 65 (Kg);

+ n: Số người ngồi trên cabin, n = 3;

+ Đối với các bồn chứa nhiên liệu có dung tích nằm trong khoảng từ 24.000L đến 26.000L, khối lượng của thùng bồn dao động trong khoảng từ 2.000 (Kg) – 3.000 (Kg).Ta chọn sơ bộ mthùng bồn = 2500 (Kg)

Từ (3.1) mxăng = mtải trọng – mthùng bồn – n.mngười

= 20500 – 2500 – 3.65 = 17805 (Kg)

Ta lại có, mxăng = Vbồn.ρxăng

Trong đó: + ρxăng: Khối lượng riêng của xăng lấy trung bình, ρxăng = 0,74 (Kg/L); + Vbồn: Dung tích chứa xăng của bồn (L)

Từ đó ta có thể tính sơ bộ Vbồn= 24.000 (L)

3.3 Phân tích, lựa chọn các đặc điểm ban đầu của thùng bồn

3.3.1 Các tiêu chí để lựa chọn biên dạng thùng bồn

Thiết kế biên dạng thùng bồn phải đảm bảo các tiêu chí sau:

+ Đạt được dung tích thiết kế;

+ Đảm bảo tính ổn định của xe sau khi lắp thùng bồn;

Theo quy chuẩn Việt Nam [3] trang 05, về kích thước của xe:

+ Vị trí cao nhất của xe không quá 4 (m);

+ Chiều rộng của xe không quá 2,5 (m)

Với chiều cao của xe cơ sở tính từ mặt đất lên tới mặt trên của chassis đo thực tế được

là là 1,2(m) thì kích thước tối đa của thùng bồn dài x rộng x cao là 9,7x2,5x2,8(m)

Hình 3.1 Xe cơ sở Thaco Foton Auman C340 được đơn giản hóa

Từ kích thước tối đa như vậy, ta có thể thiết kế thùng bồn với các biên dạng như hình chữ nhật, hình vuông, hình tròn, hình elip, hình chữ nhật bo góc Thực chất các biên dạng đều thay đổi từ biên dạng gốc là biên dạng hình chữ nhật và hình vuông

- Bố trí thuận lợi trên xe

- Tận dụng tốt chiều ngang của xe

- Hao tốn vật liệu hơn so với biên dạng tròn có cùng dung tích

- Chế tạo khó hơn so với biên dạng tròn

2500

9700

Loại tiết diện Ưu điểm Nhược điểm

Hình tròn - Tính toán đơn giản

- Gia công không quá phức tạp

- Ít hao tốn vật liệu khi gia công

- Khó ổn định do chiều cao trọng tâm lớn

- Khó bố trí thùng và xe cơ sở

- Khó tận dụng hết chiều ngang của xe

- Hao tốn vật liệu hơn

- Khó tính toán, thiết kế và gia công khá phức tạp

Hình chữ nhật - Dễ tính toán

- Dễ chế tạo

- Tận dụng được chiều ngang của thùng

- Tốn vật liệu khi gia công

- Do có các góc vuông chuyển tiếp giữa các bề mặt nên dễ gây

ra ứng suất tập trung

Hình vuông - Dễ tính toán

- Dễ chế tạo

- Tận dụng triệt để kích thước lòng thùng

- Trọng tâm xe khá cao nên dễ gây ra mất ổn định khi di chuyển

- Dễ tạo ứng suất tập trung giữa các góc của thùng bồn

3.3.2.1 Dung tích đạt được

Với các kích thước tối đa của thùng bồn kết hợp với các biên dạng giả thiết ở trên thì có thể tạo nên thùng bồn có dung tích vượt dung tích thiết kế Thực tế, các kích thước của thùng bồn không đạt đến các giá trị kích thước lớn nhất, để có khoảng trống

bố trí các chi tiết khác của thùng bồn, để đảm bảo xe ổn định, phân bố lên các cầu hợp quy định Tóm lại, từ các kích thước của xe cơ sở và quy định của nhà nước, thì đảm bảo thùng bồn đạt dung tích thiết kế Nếu cùng một chiều dài thì biên dạng hình chữ nhật hoặc hình vuông là lớn nhất, sau đó mới đến biên hình chữ nhật bo góc, rồi tới biên dạng elip và hình tròn

3.3.2.2 Tính ổn định

Đa số các xe thùng bồn có đều tận dụng triệt để chiều rộng của xe, chiều rộng tối

đa của xe là 2,5 (m)

Hình 3.2 Lắp thùng bồn lên xe cơ sở a-Hình elip, b-Hình tròn, c-Hình chữ nhật bo góc, d-Hình chữ nhật, e-Hình vuông Kích thước hình học của thùng được chọn phù hợp với kích thước khung xe sao cho tận dụng được tối ưu tải trọng xe và trọng tâm toàn xe thùng bồn thấp nhất

Dựa vào yêu cầu đó, ta giả sử thiết kế thùng bồn có dung tích 24.000 (Lít) với các biên dạng như hình 3.2 có kích thước sau:

+ Tận dụng tối đa chiều rộng, không vượt quá 2,5 (m);

+ Có cùng chiều dài thùng bồn tối đa là 9,7 (m)

Với giới hạn kích thước như vậy thì chỉ có biên dạng hình chữ nhật và các biên dạng thay đổi từ hình chữ nhật mới tận dụng được chiều rộng tối đa, còn biên dạng hình tròn và hình vuông thì không tận dụng được

Khi lắp thùng bồn lên xe (chứa đầy nhiên liệu) thì tất nhiên chiều cao của xe có biên dạng hình tròn và hình vuông cao hơn, tiếp đến là biên hình elip, hình chữ nhật bo góc và cuối cùng là hình chữ nhật (bỏ qua độ cong của thùng bồn khi lắp trên đà dọc) Chiều cao của các xe lớn làm cho chiều cao trọng tâm của xe cũng lớn Xe có chiều cao trọng tâm lớn thì làm cho tính ổn định của xe khi đi trên đường nghiêng ngang hay quay vòng không ổn định, có thể làm cho xe mất an toàn hơn khi chạy trên đường Vì thế, ta loại bỏ biên dạng hình vuông và hình tròn

3.3.2.3 Biên dạng ảnh hưởng đến sự phân bố ứng suất

Như đã biết thì sự phân bố ứng suất trên hình cầu là đồng đều nhất Để giải thích được điều này ta có thể phân tích, chứng minh để suy công thức tính ứng suất theo phương ngang và phương dọc của khối trụ tròn và khối cầu cùng chịu một áp suất để

so sánh Sau khi phân tích, ta được kết quả dưới đây:

Bảng 3.2 Kết quả phân tích ứng suất

Theo bảng 3.2, ta thấy khi phân tích theo hai phương thì ứng suất của khối cầu giống nhau, còn ứng suất của khối trụ tròn khác nhau Giải thích một cách đơn giản là khối cầu được uốn cong theo hai trục Ox và Oy trong khi khối trụ tròn chỉ uốn cong theo một trục Oy (hình minh họa bên dưới)

Hình 3.3 Phân bố ứng suất a) Khối trụ tròn b) Khối cầu

Do đó, độ cong của biên dạng sẽ ảnh hưởng đến phân bố ứng suất Ứng suất phân

bố đều thì khả năng chịu lực tốt hơn, bền hơn so với ứng suất phân bố không đều Ngoài ra, biên dạng cong còn tạo ra một ứng suất hướng tâm, giúp tăng khả năng chịu lực Ứng dụng điều đó các thiết bị, bình chứa có áp suất cao thường có biên dạng hình cầu hay biên dạng trụ tròn có hai đầu chỏm cầu

Vậy thì biên dạng hình chữ nhật và hình vuông sẽ phân bố ứng suất không đều, nhất là tại các góc cạnh làm giảm độ bền của thùng bồn, nên không chọn làm biên dạng thùng bồn Đối với thùng bồn chở nhiên liệu thì chịu áp lực không lớn như nhiên liệu khí nén, nên biên dạng elip và biên dạng hình chữ nhật bo góc có thể dùng làm biên dạng thùng bồn

Còn biên dạng hình chữ nhật bo góc thì sử dụng máy hiện đại hơn, đó là máy cuốn thân bồn Máy cuốn thân bồn có nguyên lý làm việc như sau: Các tấm thép được hàn với nhau được đặt lên giá đỡ phía dưới Vách ngăn và đầu chỏm đặt lên trên tấm thép và được cố định bởi giá đỡ phía trên và giá đỡ phía dưới Dưới sự điều khiển của con người, các cánh tay bán tự động dịch chuyển làm các trục lăn gắn trên trục liên kết các tay bán tự động sẽ lăn theo, và ép các tấm thép tiếp xúc với bề mặt của vách ngăn

O a

)

b)

và đầu chỏm Phía trong thùng bồn các thợ hàn sẽ hàn định vị Hai dãy tay bán tự động hai bên dịch chuyển đồng thời từ dưới lên trên đến khi nào các trục lăn tiếp xúc nhau thì dừng lại

a) b)

Hình 3.4 Máy uốn thùng bồn a) Máy uốn thép 3 trục b) Máy cuốn thép kết hợp hàn định vị Qua nguyên lý làm việc ở trên, ta thấy rằng máy uốn thép ba trục làm việc đơn giản hơn so với máy cuốn thân bồn Máy cuốn thân bồn có cấu tạo phức tạp, do vậy nên máy có thể tạo ra nhiều biên dạng thùng bồn khác nhau Đồng thời, song song với việc tạo biên dạng là hàn vách ngăn và đầu chỏm bồn, nên máy giúp rút ngắn nguyên công chế tạo thùng bồn, làm cho việc sản xuất một thùng bồn nhanh hơn Trong khi, máy uốn thép chỉ tạo được biên dạng của thùng bồn

3.3.3 Phù hợp với tình hình sản xuất, kinh doanh trong nước

Giá mua một máy cuốn thân bồn đắt hơn rất nhiều so với giá của một máy uốn thép ba trục, cho nên việc đầu tư mua một máy cuốn đắt tiền cần phải tính toán kỹ lưỡng, việc này có thể ảnh hưởng đến giá cả của xe thùng bồn Trong khi chỉ cần đầu

tư máy uốn thép ba trục với giá thấp hơn, kết hợp với nguồn nhân lực dồi dào và giá rẻ của nước ta thì có thể tạo ra một chiếc xe thùng bồn với giá cả hợp lý, nâng cao sức cạnh tranh với các xe thùng bồn trên thị trường, giúp việc thu hồi vốn nhanh hơn Mặc dù, máy cuốn thân bồn đắt tiền nhưng năng suất tạo ra một thùng bồn cao hơn máy uốn thép ba trục, nên khi tạo ra thùng bồn với sản lượng lớn thì có thể giải quyết bài toán thu hồi vốn Tuy nhiên, xe thùng bồn sản xuất ra chủ yếu tiêu thụ trong nước, chưa vươn ra các thị trường ngoài nước nên mức độ tiêu thụ sản phẩm không cao, viêc tạo ra nhiều thùng bồn có thể dẫn đến dư thừa Tóm lại, việc đầu tư mua một máy cuốn thép ba trục là hợp lý nhất

Kết luận: Ta thấy biên dạng elip thỏa mãn các tiêu chí trên, biên dạng elip còn giúp cho việc thoát bọt khí trong quá trính nạp và xả nhiên liệu dễ dàng hơn Vì vậy, ta chọn biên dạng elip làm biên dạng của thùng bồn để thiết kế

3.3.4 Phân tích, lựa chọn vật liệu làm thùng bồn chứa

Tùy theo hàng hóa chuyên chở mà vật liệu làm thùng bồn khác nhau, có thể là thép, nhôm, inox,… một số thùng bồn chở khí hóa lỏng thì có thể có lớp cách nhiệt hay giữ nhiệt

Vật liệu làm thùng bồn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Dễ uốn, dễ gia công;

Để sản xuất thùng bồn chứa xăng dầu, trên thị trường thì có các mác thép thông thường sau:

+ Mác thép của Nga: CT3, CT3πC, CT3Kπ , CT3Cπ….theo tiêu chuẩn: GOST 3SP/PS 380-94

+ Mác thép của Nhật: SS400,… theo tiêu chuẩn: JIS G3101, SB410, 3010; + Mác thép của Trung Quốc: SS400, Q235A, Q235B, Q235C, Q235D,….theo tiêu chuẩn: JIS G3101, GB221-79;

+ Mác thép của Mỹ: A570 GrA, A570 GrD,… theo tiêu chuẩn: ASTM A36,…

So sánh cơ tính của các thép tấm thông dụng:

Uốn cong 108 0 (a: Độ dày)

Mn (%)

P (%) ≤

S (%) ≤

Cr (%) ≤

Ni (%) ≤

Cu (%) ≤

Q235A 0,14~0,22 ≤ 0,3 0,3~0,65 0,045 0,05 0,3 0,3 0,3 CT3 0,14~0,22 0,12~0,3 0,4~0,6 ~0,045 ~0,045 - - - Dựa vào hai bảng trên, ta thấy thép tấm SS400 có thể tương đương với CT3 của Nga và Q235 của Trung quốc, nhưng về cơ lý thì thép tấm SS400 trội hơn

Thép tấm SS400 được sản xuất theo tiêu chuẩn JIS G3101 của Nhật Bản được nhập khẩu từ Hàn Quốc Thép tấm SS400 được sử dụng rất rộng, vì thép đảm bảo độ bền, có độ đồng đều về cơ tính cũng như kích thước, dễ uốn, giá cả hợp lý Và để tiết kiệm trong quá trình gia công ta chọn thép tấm cuộn SS400 thay vì thép tấm SS400 Bên cạnh đó, những chi tiết phụ không cần chất lượng tốt cũng như độ bền cao

có thể dùng thép SPHC, SPCC, để gia công như: Ngăn chứa ống rời, cầu thang, đà đuôi, tấm bảo vệ hai bên,…

Thép SPHC có độ bền kéo ≥270.106 N/m2; thành phần hóa học với %C ≤ 0,15; %Mn ≤ 0,6; %P ≤ 0,05; %S ≤ 0,05

Thép SPCC có độ bền kéo kéo ≥ 270.106 N/m2; thành phần hóa học với %C ≤ 0,12; %Mn ≤ 0,5; %P ≤ 0,04; %S ≤ 0,045

Thép SPHC và SPCC là thép chất lượng thấp và trung bình nên dễ gia công, giá thành rẻ

Hình 3.5 Kích thước đặt thùng bồn Chiều dài từ sau cabin tới cuối chassis ta đo thực tế được lca-chas= 9700 (mm) Chiều dài của thùng bồn không chiếm hết chiều dài trống trên chassis, mà phải

bố trí một khoảng trống lắp đường ống, sàn thao tác Đồng thời có thể dịch chuyển thùng bồn để đảm bảo tải trọng phân bố lên các cầu hợp lý Như vậy, chọn thùng bồn thiết kế có chiều dài lthùng bồn = 9300 (mm)

Các số liệu đã có bao gồm:

- Dung tích chứa của bồn 24.000 (L)

- Chiều dài của thùng bồn lthùng bồn = 9300 (mm)

- Chiều rộng của thùng bồn không vượt quá 2,5 (m)

Dựa vào các số liệu, ta chọn biên dạng elip có hai trục lớn có kích thước lần lượt 2a = 2380 (mm) và 2b = 1400 (mm)

Hình 3.6 Kích thước sơ bộ của thùng bồn

Tính sơ bộ bề dày thân bồn: Để tính bề dày thân bồn, ta sẽ tính theo hai trường

hợp khi xe đứng yên và khi xe chuyển động

Ta xét trường hợp đầu tiên là khi xe đứng yên, thùng bồn sẽ ở trạng thái tĩnh:

- Giả sử, thùng bồn chứa đầy xăng và một phần hơi xăng, coi như hơi xăng phân

bố đều trong thùng bồn

- Ta sẽ phân tích lực tác dụng lên thành thùng bồn trên một phân tố Bằng cách dùng một mặt cắt đi qua trục thùng bồn, chia thùng bồn thành hai nửa

2500 400

Hình 3.7 Chia đôi thùng bồn

- Trên nửa thùng bồn đó, ta xét một phân tố có chiều dài ∆l Phân tố này sẽ chịu

áp lực của xăng tác dụng lên Đồng thời trong phân tố cũng xuất hiện các ứng suất pháp tuyến cân bằng với áp lực của xăng bên trong bồn

- ρ: Khối lượng riêng của xăng, ρ = 740 (Kg/m3)

- g: Gia tốc trọng trường, lấy g = 9,81 (m/s2)

- h’: Chiều cao đặt lực, vì phần hơi xăng chiếm không gian nhỏ trong bồn nên coi như xăng chứa đầy thùng bồn

- S: Diện tích chịu lực, coi như áp suất hơi phân bố đều trên toàn bộ phân tố

S = ∆l.h’’ (3.3) h’’ : Chiều cao bên trong của thùng bồn, theo hình 3.8 :

Thùng bồn được tạo nên bằng cách hàn để liên kết các tấm thép lại với nhau nên

độ bền giảm xuống Đồng thời, trên thân bồn có khoét lỗ nên cũng làm giảm độ bền,

do đó ta phải nhân với một hệ số, gọi là hệ số bền φ, theo [2] chọn φ = 0,95

+ S: Diện tích chịu ứng suất của phân tố, theo hình 3.8 chính là hai hình chữ nhật có chiều dài ∆l và chiều rộng t

S = 2.∆l.t (3.7)

- Ở trạng thái cân bằng thì áp lực tác dụng lên phân tố bằng với lực do ứng suất sinh ra:

Fp = Fσ (3.8)

 847114,21.∆l = 2.177,692.106.0,95.∆l.t => 847114, 216

án, nên phần tính toán bề dày chỉ dựa trên kết quả tính toán ở trên, kết hợp với tài liệu

đã tính toán ở công ty Ta chọn thép cuộn tấm SS400 dày t = 4 (mm)

Thiết kế thân bồn: Thân bồn bao gồm thân chính và hai đầu chỏm bồn hai bên

- Thân chính có chiều dài 9.090 (mm) Với chiều dài lớn vậy nên thân chính được hàn từ nhiều tấm thép lại với nhau, các tấm thép có kích cỡ 1.500 (mm) và 1.030 (mm) Mối hàn phải đảm bảo chắc chắn, kín và đảm bảo thẩm mỹ

- Thiết kế đầu chỏm bồn: Khi xe phanh đột ngột hoặc gia tốc đột ngột, áp lực của

xăng tác động lên thành đầu bồn rất lớn, để tăng khả năng chịu lực ta thiết kế đầu chỏm bồn có biên dạng cong Như đã giải thích ở mục 3.3.2.3 biên dạng cong phân bố ứng suất tốt hơn nên khả năng chịu lực cao hơn so với mặt phẳng, hơn nữa biên dạng cong còn tạo một ứng suất hướng tâm để cân bằng với áp suất

- Độ cong của đầu chỏm thiết kế sao cho thỏa mãn:

+ Phù hợp để tận dụng thể tích để chứa nhiên liệu;

+ Gia công và lắp ghép dễ dàng

Từ những yêu cầu như vậy, ta thiết kế đầu chỏm bồn với biên dạng và kích thước như hình 3.9

Hình 3.9 Đầu chỏm bồn Với độ cong như hình trên vừa tiết kiệm được không gian, vừa đảm bảo tăng dung tích chứa của thùng bồn

Về gia công, ban đầu người ta dùng máy ép đĩa để tạo độ cong đầu chỏm bồn Sau đó dùng máy vê để tạo mặt tiếp xúc với thân bồn chính Bởi vậy, đầu chỏm bồn vừa chịu lực kéo vừa chịu lực nén, để có thể gia công được thì đầu chỏm chỏm phải có