Đề tài Thiết kế bố trí chung ô tô trộn bê tông trên cơ sở xe sát xi nhập khẩu hino fm1jnua

ám của bánh xe chủ động với mặt đường 41 3.2 Kiểm tra tính ổn định của ô tô 42 3.2.1 Tính toán ổn định khi không tải 42 3.2.2 Tính toán ổn định khi đầy tải 47 3.3 Nhận xét về các hệ thống khác 47 Kết luận 51 Tài liệu tham khảo 52 Phụ lục ĐẶT VẤN ĐỀ Đồ án tốt nghiệp là đồ án cuối cùng nằm trong hệ thống các môn học được giảng dạy ở các trường đại học do Bộ GD&ĐT quy định. Đồ án tốt nghiệp có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Nó không chỉ tổng kết, củng cố lại các kiến thức đã được học mà còn giúp cho sinh viên dần tiếp cận được với những yêu cầu của thực tế đặt ra. Đề tài tốt nghiệp tôi chọn là : “Thiết kế bố trí chung ô tô trộn bê tông trên cơ sở ô tô sát xi HINO FM1JNUA”. Tôi chọn đề tài trên bởi vì: Hiện nay, ô tô trộn bê tông là một phương tiện chuyên dùng được sử dụng rất phổ biến trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay thì ô tô trộn bê tông lại đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Nó không chỉ giảm sức lao động của con người mà còn tăng năng suất lao động, giảm chi phí đầu vào, tăng hiệu quả kinh tế. Các loại ô tô này có thể được nhập khẩu nguyên chiếc hoặc được thiết kế, lắp ráp trong nước.Việc thiết kế, lắp ráp loại ô tô này trong nước nhắm đáp ứng một phần nhu cầu sử dụng của thị trường trong nước đồng thời tận dụng được nguồn vật liệu, nhân công, thay thế các xe nhập khẩu, giảm được giá thành cho doanh nghiệp. Vì những lý do trên mà tôi chọn đề tài tốt nghiệp của mình là : Thiết kế bố trí chung ô tô trộn bê tông trên cơ sở ô tô sát xi HINO FM1JNUA Việc thiết kế và thi công phải dựa trên cơ sở các yêu cầu sau: Thiết kế chế tạo để lắp rắp mang nhãn hiệu hàng hóa trong nước theo quyết định 34/2005/ QĐ- BGTVT ngày 21/10/2005 Đảm bảo được các tiêu chuẩn của ngành. Cụ thể là tiêu chuẩn 22TCN 307-06. Mua ô tô sat xi HINO FM1JNUA do công ty liên doanh HINO MOTORS VIỆT NAM sản xuất, mới 100%. Nhập khẩu cụm thùng trộn bê tông CIFA RH65 do Italia sản xuất, chất lượng mới 100%. Toàn bộ vật tư, phụ tùng thay thế để chế tạo lắp đặt bồn trộn lên ô tô cơ sở được sản xuất trong nước. Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ thực hiện và giá thành thấp, phù hợp với khả năng cung cấp vật tư, phụ tùng và khả năng công nghệ thi công của các cơ sở sản xuất trong nước. Giá thành thấp hơn so với ô tô cùng chủng loại nhập khẩu của nước ngoài. Đảm bảo được các chỉ tiêu về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường theo các quy định hiện hành đồng thời đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật công nghệ. Ô tô đóng mới phải đảm bảo không ảnh hưởng đến đặc tính động học, động lực học của xe cơ sở. Ô tô đóng mới phải đảm bảo chuyển động ổn định và an toàn trên các loại đường giao thông công cộng. Mầu sơn do cơ sở sản xuất tự đăng ký theo loạt sản phẩm. Nội dung của bản thuyết minh bao gồm: Thuyết minh: Đặt vấn đề Chương 1: Những vấn đề chung Chương 2: Thiết kế bố trí chung xe trộn bê tông trên cơ sở xe sat xi HINO FM1JNUA Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm theo tiêu chuẩn Kết luận Các bản vẽ kỹ thuật: - Bản vẽ xe sat xi cơ sở HINO FM1JNUA (01 A0) - Bản vẽ bố trí chung của xe thiết kế (01 A0) - Bản vẽ bồn trộn bê tông CIFA RH65 (01 A0) - Bản vẽ kết cấu liên kết giữa khung và bồn trộn (01 A0) - Bản vẽ kết cấu rào chắn cạnh (01 A0) Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộ môn xe ô tô, đặc biệt là thầy Vũ Đức Lập đã giúp tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Do trình độ còn hạn chế nên trong quá trình tính toán, thiết kế, nội dung đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót, rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy. Sinh viên thực hiện Phạm Viết Trung CHƯƠNG 1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG Một số văn bản pháp lý kỹ thuật liên quan đến công việc thiết kế. - Quyết định 4134/2001/QĐ- BGTVT ngày 5/12/2001 ban hành “ Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của PTGTCGĐB”. Số đăng ký 22TCVN 224-2001 - Quyết định 152/2001 ĐK ngày 14/12/2001 ban hành quy trình kiểm định an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với PTGTCGĐB. - Tiêu chuẩn Việt Nam về bảo vệ môi trường: TCVN 6435-98 TCVN 6436-98 TCVN 6438 – 2001 - Tiêu chuẩn Việt Nam : Hệ thống phanh ô tô. Yêu cầu an toàn chung và phương pháp thử. Số đăng ký: TCVN: 5659-1999 - Tiêu chuẩn Việt Nam: ô tô khách- Yêu cầu chung. - Tiêu chuẩn Việt Nam: phương tiện giao thông đường bộ - mã nhận dạng phương tiện giao thông đường bộ (VIN). Nội dung và cấu trúc. Số đăng ký: TCVN 6578-2000 - Tiêu chuẩn Việt Nam: phương tiện giao thông đường bộ. Kiểu- Thuật ngữ và định nghĩa. Số đăng ký TCVN 6211-1996 - Quyết định 1143/2001/QĐ ngày 18/4/2001 ban hành tiêu chuẩn” Sai số cho phép và quy định làm tròn số đối với kích thước, khối lượng PTGTCGĐB”. Số đăng ký: 22TCVN 275-01 - Quyết định 4597/2001/QĐ-BGTVT ngày 18/4/2001 ban hành “Quyết định kiểu loại PTGTCĐGB được phép tham gia giao thông ” - Quyết định số 1397/1999/ QĐ-BGTVT: Công bố đối tượng và mức bắt buộc áp dụng 22 TCVN về môi trường đối với các PTGTCGĐB. - Công văn số 095/2002 ĐK hướng dẫn thực hiện Quyết định 4597/2001/QĐ-BGTVT ngày 28/12/2001 của bộ trưởng Bộ GTVT quy định kiểu loại PTGTCGĐB được phép tham gia giao thông. - Tiêu chuẩn Việt Nam: xe vận chuyển cỡ nhỏ. Yêu cầu chung về an toàn. Số đăng ký. TCVN: 5742-1993. - Tiêu chuẩn ngành: 22TCN 302-02. Phương tiện giao thông đường bộ. Ô tô khách thành phố- yêu cầu kỹ thuật. - Quyết định 4331/2002/ QĐ- BGTVT ngày 24/12/2002 về việc sửa đổi, bổ sung tiêu chuẩn ngành 22 TCN 224-01 - Công văn 92/2001/NĐ-CP. Nghị định của Chính phủ quy định về điều kiện kinh doanh vận tải. - Quyết định số 1944/ 1999/ QĐ-BGTVT: Quy định việc kiểm tra chất lượng và an toàn kỹ thuật các loại PTGTCGĐB nhập khẩu vào Việt Nam. - Quyết định 2070/2000/ QĐ ban hành quy định về kiểm tra chất lượng và an toàn kỹ thuật các loại phương tiện cơ giới đường bộ sản xuất, lắp ráp theo thiết kế trong nước. - Quyết định 1362/2000/ QĐ- BGTVT: ban hành quy định về việc cải tạo PTGTCGĐB. Nội dung bản thiết kế phương tiện cơ giới đường bộ 1.2.1 Các bản vẽ kỹ thuật - Bản vẽ bố trí chung của xe cơ giới. - Bản vẽ lắp đặt tổng thành, hệ thống. - Bản vẽ và các thông số kỹ thuật của các chi tiết tổng thành hệ thống được sản xuất trong nước. Các bản vẽ kỹ thuật nói trên phải được trình bày theo các tiêu chuẩn Việt nam hiện hành. - Bản thông số, tính năng kỹ thuật của các tổng thành, hệ thống nhập khẩu. 1.2.2 Thuyết minh thiết kế kỹ thuật xe cơ giới Nội dung của thuyết minh kỹ thuật xe cơ giới phải thể hiện được các nội dung cơ bản sau: Lời nói đầu: Trong phần này cần giới thiệu được sự cần thiết của việc thiết kế sản phẩm và các yêu cầu mà thiết kế cần phải đáp ứng. Bố trí chung của xe thiết kế, tính toán về trọng lượng và phân bố trọng lượng, tính toán lựa chọn trang thiết bị chuyên dùng lắp trên xe (nếu có), thuyết minh về đặc tính kỹ thuật cơ bản của xe thiết kế và của xe cơ sở (nếu có). Tính toán động học, động lực học Tùy thuộc từng loại hình sản xuất, các hạng mục tính toán động học, động lực học được thể hiện trong thuyết minh thiết kế sẽ bao gồm các nội dung như nêu trong bảng 1.1 Bảng 1.1 Các hạng mục tính toán động học, động lực học Stt Hạng mục tính toán Loại hình sản xuất Sản xuất trên cơ sở ô tô sat xi hoặc ô tô hoàn toàn mới Sản xuất trên cơ sở các tổng thành rời Rơ mooc, sơ mi rơ mooc 1 Động lực học kéo và khả năng tăng tốc của xe X X --- 2 Tính ổn định ngang, ổn định dọc của xe khi không tải và khi đầy tải X X X 3 Tính ổn định của xe khi quay vòng X X ------ 4 Tính ổn định của xe khi có lắp cơ cấu chuyên dùng hoạt động ( cần cẩu, cơ cấu nâng hạ thùng chở hàng, cơ cấu nâng người làm việc trên cao,…v.v…) X X X 5 Động lực học lái X(1) X X(2) 6 Động học quay vòng của đoàn xe ----- ----- X 7 Động lực học khi phanh X X X 8 Động lực học cơ cấu nâng hạ thùng chở hàng(3) X X X Ghi chú: X : Áp dụng --- : Không áp dụng (1): Chỉ áp dụng đối với xe có sự thay đổi chiều dài cơ sở của xe cơ sở (2): Chỉ áp dụng đối với xe có trang bị hệ thống lái (3): Chỉ áp dụng đối với xe có trang bị cơ cấu nâng hạ thùng chở hàng d) Tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết, tổng thành, hệ thống Tùy thuộc từng loại hình sản xuất, các hạng mục tính toán kiểm nghiệm bền được thể hiện trong thuyết minh thiết kế sẽ bao gồm các nội dung như nêu trong bảng 1.2 Bảng 1.2 Các hạng mục tính toán kiểm nghiệm bền Stt Hạng mục tính toán Loại hình sản xuất Sản xuất trên cơ sở ô tô sat xi hoặc ô tô hoàn toàn mới Sản xuất trên cơ sở các tổng thành rời Rơ mooc, sơ mi rơ mooc 1 Khung xe X(1) X X 2 Khung xương của thân xe ( hoặc khung xương của thùng chở hàng kiểu kín); Dầm ngang sàn xe (hoặc dầm ngang của thùng chở hàng ); Liên kết dầm ngang sàn xe (hoặc sàn thùng xe) với dầm dọc của khung xe; Liên kết dầm ngang sàn xe với khung xương của thân xe ô tô chở người X X --- 3 Khung xương ghế và liên kết của ghế với sàn xe X X --- 4 Hệ thống truyền lực (hộp số, trục truyền động) X(2) X --- 5 Cầu xe --- X X 6 Lốp xe --- X X 7 Cơ cấu lái; Dẫn động lái --- X X(3) 8 Cơ cấu phanh; Dẫn động phanh --- X X 9 Hệ thống treo --- X X 10 Xi téc Vỏ xi téc ở trạng thái vận hành và trạng thái chịu áp suất (nếu có) X X X Mối hàn giữa xi téc và chân đỡ X X X 11 Chốt kéo sơ mi ro mooc; Liên kết chốt kéo với khung sơ mi rơ mooc --- --- X 12 Chốt hãm contenơ --- --- X 13 Liên kết giữa các bộ phận của trang thiết bị chuyên dùng; Liên kết các trang thiết bị chuyên dùng với khung xe X X X Ghi chú: X : Áp dụng --- : Không áp dụng : Chỉ áp dụng trong các trường hợp sau: + Khi có sự thay đổi về kết cấu khung xe của xe cơ sở (như nối táp, gia cường ) + Đối với ô tô tải có lắp cần cẩu: Tính toán kiểm nghiệm bền dầm dọc của khung xe tại trạng thái nâng hàng ở tầm với lớn nhất về phía sau. (2) : Chỉ áp dụng khi có sự thay đổi chiều dài của trục truyền động (3) : Chỉ áp dụng đối với xe có trang bị dẫn động lái Ngoài các hạng mục tính toán nêu trên, trong bản thuyết minh còn phải thể hiện những nội dung tính toán kiểm nghiệm bền cho các chi tiết, tổng thành khác tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể của từng loại phương tiện được thiết kế và loại hình sản xuất, lắp ráp thực tế. Trong trường hợp có cơ sở để kết luận sự thỏa mãn về độ bền của các chi tiết, tổng thành, hệ thống các hạng mục bắt buộc phải tính toán kiểm nghiệm bền nêu trên thì trong thuyết minh phải nêu rõ lý do của việc không tính toán kiểm nghiệm bền đối với các hạng mục này. e) Bảng kê các chi tiết, tổng thành, hệ thống nhập khẩu ( nếu có ) Bảng kê các chi tiết, tổng thành, hệ thống nhập khẩu được lập theo mẫu như nêu trong bảng 1.3 Bảng1.3 Bảng kê các chi tiết, tổng thành, hệ thống nhập khẩu Stt Tên tổng thành, hệ thống Nhãn hiệu, kiểu loại Số lượng tính cho 01 xe Xuất xứ f) Bảng kê các tổng thành, hệ thống sản xuất trong nước Bảng kê các tổng thành, hệ thống sản xuất trong nước được lập theo mẫu như nêu trong bảng 1.4 Bảng 1.4 Bảng kê các tổng thành, hệ thống sản xuất trong nước Stt Tên tổng thành, hệ thống Nhãn hiệu, kiểu loại Số lượng tính cho 01 xe Nơi sản xuất h) Kết luận chung của bản thuyết minh i) Mục lục và các tài liệu tham khảo trong quá trình thiết kế. - Đối với những cơ sở thiết kế lần đầu tiên có hồ sơ thiết kế cần thẩm định thì ngoài các tài liệu nêu trên, cơ sở thiết kế phải bổ sung bản sao y có công chứng văn bản của cơ quan Nhà nước có thẩm quyền xác nhận cơ sở có chức năng thiết kế phương tiện giao thông đường bộ theo quy định của pháp luật./. CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG XE TRỘN BÊ TÔNG TRÊN CƠ SỞ XE SÁT XI NHẬP KHẨUHINO FM1JNUA 2.1 Nhiệm vụ và mục đích của việc thiết kế 2.1.1 Nhiệm vụ 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 dặc 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…. 2.1.2 Mục đích thiết kế - 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. 2.2 Tiến trình thiết kế 2.2.1 Khảo sát nhu cầu và kết cấu thực tế Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại xe trộn bê tông được nhập khẩu nguyên chiếc vào Việt Nam. Chất lượng của các xe này tốt, thuận lợi sử dụng nhưng giá thành lại khá cao. Do vậy, nhiều doanh nghiệp trong nước đã lựa chọn phương pháp sản xuất lắp ráp xe trộn bê tông dựa trên việc sử dụng xe sát xi nhập khẩu nguyên chiếc và các thiết bị chuyên dùng. Điều này không chỉ làm giảm giá thành sản phẩm mà còn tận dụng được nguyên vật liệu, nhân công trong nước, đồng thời vẫn đáp ứng được chất lượng sử dụng tương đương với xe nhập khẩu nguyên chiếc. Việc thiết kế xe trộn bê tông phụ thuộc vào tải trọng hàng hóa mà khách hàng yêu cầu. Trong bản thiết kế này, tôi thiết kế xe trộn bê tông có khả năng chở được 6 m3 bê tông. Căn cứ vào tải trọng của bê tông, tôi chọn thùng trộn bê tông phải có dung tích thực là 6 m3 để đảm bảo chở được 6 m3 bê tông. Căn cứ vào tải trọng của bê tông, của thùng trộn bê tông, tôi tiến hành chọn xe cơ sở. Qua tính toán sơ bộ thì tải trọng của bê tông, thùng trộn và các thiết bị phụ khác khoảng 17,5 tấn. Như vậy, xe cơ sở phải có khả năng chở được tối thiểu là 17,5 tấn hàng, chưa kể tự trọng của xe. 2.2.2 Tiến trình thiết kế a) Chọn xe cơ sở Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại xe sát xi của các hãng như Huyndai, DongFeng, Kamaz… có thể đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật để thiết kế xe trộn bê tông. Nhưng trong bản thiết kế này, tôi chọn xe cơ sở là xe sát xi FM1JNUA của hãng HINO do công ty liên doanh HINO MOTORS VIỆT NAM lắp ráp. Hình dạng của xe sát xi cơ sở HINO FM1JNUA được thể hiện ở hình 2.1 Hình 2.1 Xe sát xi cơ sở HINO FM1JNUA +) Khái quát chung về xe sát xi cơ sở HINO FM1JNUA: Xe sat xi HINO FM1JNUA là xe do Nhật Bản sản xuất, có công thức bánh xe là 6x4, cầu trước là cầu dẫn hướng, cầu sau là cầu chủ động. Kích thước bao ngoài DxRxC= 8480x2470x2715 mm. Trên xe lắp động cơ HINO J08C-TG là loại động cơ 4 thì, 6 xy lanh được bố trí thẳng hàng. Momen xoắn lớn nhất 739 N.m/1500 v/p, công suất lớn nhất 184 KW/2500 v/p. Ly hợp một đĩa ma sát khô, lò xo trụ bố trí xung quanh, dẫn động thủy lực trợ lực khí nén. Hộp số cơ khí có 9 số tiến, 1 số lùi. Dẫn động cơ khí kết hợp khí nén Cầu sau chủ động, truyền lực chính đơn dạng Hypoid. Hệ thống treo: Treo trước là treo phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn ống thủy lực kiểu ống lồng tác dụng 2 chiều. Treo giữa và sau là treo cân bằng với phần tử hướng là các thanh giằng và nhíp lá. Hệ thống phanh: cơ cấu phanh kiểu tang trống, dẫn động thủy lực trợ lực khí nén Hệ thống lái bố trí thuận, cơ cấu lái kiểu trục vít-ecu, bi tuần hoàn. Dẫn động bằng cơ khí có trợ lực thủy lực. Các thông số kỹ thuật của xe HINO được thể hiện ở bảng 2.1 Bảng 2.1 Các đặc tính kỹ thuật của xe HINO FM1JNUA. 1 Thông tin chung Ô tô cơ sở 1.1 Loại phương tiện Ô tô sat xi 1.2 Nhãn hiệu, số loại phương tiện HINO FM1JNUA 1.3 Công thức bánh xe 6x4 2 Thông số về kích thước 2.1 Kích thước bao: Dài x Rộng x Cao (mm) 8480x2470x2715 2.2 Chiều dài cơ sở (mm) 4780 2.3 Vệt bánh xe trước/sau (mm) 1915/1855 2.4 Vệt bánh xe sau phía ngoài (mm) 2109 2.5 Khoảng sáng gầm xe (mm) 265 2.6 Góc thoát trước/ sau ( độ) 30/21 3 Thông số về trọng lượng 3.1 Trọng lượng bản thân (kG) Cầu trước Cầu giữa và sau 6655 2855 3800 3.2 Trọng tải bao gồm nước - 3.3 Số người chở cho phép kể cả người lái 03 3.4 Trọng lượng toàn bộ thiết kế (kG) - cầu trước - Cầu giữa và sau - - - 3.5 Trọng lượng toàn bộ cho phép(kG) Cầu trước Cầu giữa và sau 24000 6000 18000 4 Thông tin về tính năng chuyển động 4.1 Tốc độ cực đại của xe (Km/h) 94 4.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được (%) 40 4.3 Góc ổn định tĩnh ngang của xe ( độ) - 4.4 Bán kính quay vòng theo vết bánh xe trước phía ngoài (m) 9.1 5 Động cơ 5.1 Tên nhà sản xuất và kiểu loại HINO J08C-TG 5.2 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 5.3 Dung tích xylanh (cm3) 7961 5.4 Tỷ số nén 18:1 5.5 Đường kính xylanh x hành trình 114 x 130 5.6 Công suất lớn nhất ISO NET 184 /2500 5.7 Mo men xoắn lớn nhất (Nm/số vòng quay ( vòng/phút)) ISO NET 739/1500 5.8 Tốc độ không tải nhỏ nhất (vòng/phút) 550 5.9 Vị trí bố trị động cơ trên khung xe Phía trước, dưới cabin 6 Ly hợp 1 đĩa ma sát khô lò xo ép. Dẫn động bằng thủy lực, có trợ lực khí nén 7 Hộp số chính Cơ khí, 9 số tiến, 1 số lùi. Tỷ số truyền: I-12,637; II – 8,806; III-6,550; IV- 4,768; V-3,548; VI-2,481; VII-1,845; VIII- 1,343; IX-1; REV- 13,210. Dẫn động cơ khí kết hợp khí nén. 9 Hộp số phụ - 10 Các đăng Truyền động các đăng kép 11 Cầu chủ động Cầu sau. Tỷ số truyền: 5,857 11 Lốp trên từng trục Lốp trước: lốp đơn, cỡ lốp: 10.00-20-16PR áp suất 6,75 (kG/cm2). Lốp giữa và sau: Lốp kép; cỡ lốp: 10.00-20-16PR áp suất lốp 6,75 (kG/cm2). 12 Mô tả hệ thống treo trước/ sau: Hệ thống treo trước: hệ thống treo phụ thuộc, nhíp lá. Giảm chấn ống thủy lực kiểu ống lồng tác dụng hai chiều. Hệ thống treo giữa và sau: hệ thống treo cân bằng với phần tử hướng là các thanh giằng cầu, nhíp lá. 13 Mô tả hệ thống phanh: Phanh chính: Cơ cấu phanh kiểu tang trống tác động lên các bánh xe cả 3 trục, dẫn động: thủy lực- khí nén. Phanh tay: tang trống tác động lên trục các đăng, dẫn động cơ khí. 14 Mô tả hệ thống lái: Cơ cấu lái loại trục vít-ecu, bi tuần hoàn, tỷ số truyền 20,2. Dẫn động bằng cơ khí có trợ lực thủy lực. Độ chụm bánh xe dẫn hướng (1-3) mm. Góc nghiêng ngoài bánh trước 10±30’. Góc nghiêng dọc/ngang của trụ quay lái: 00±30’ 15 Hệ thống điện 15.1 Điện áp định mức (V) 24 15.2 Ắc quy (12V-65Ah)x2 15.3 Máy phát (V/A) 24/50 15.4 Khởi động (V) 24 16 Mô tả cabin Cabin bằng kim loại, đầu có dập gân tăng cứng, lật ra phía trước, 3 chỗ ngồi. Bộ phận làm sạch kính gồm: cần gạt mưa được dẫn động điện có phun nước rửa kính. +) Ưu điểm của xe HINO - Tiết kiệm nhiên liệu. - Bền. - Tự trọng nhẹ nên có thể chở được nhiều hàng hơn so với các xe cùng tải trọng. +) Nhược điểm của xe HINO - Giá thành cao nên thời gian khấu hao dài. - Phụ tùng thay thế giá thành cao. b) Chọn thùng trộn bê tông Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều hãng sản xuất thùng trộn bê tông với dung tích thực là 6 m3, đảm bảo được yêu cầu thiết kế. Trong bản thiết kế này, tôi chọn thùng trộn bê tông CIFA RH 65 do Italia sản xuất . Ưu điểm của thùng trộn này là rất sẵn có ở thị trường Việt Nam, giá thành hợp lý, bền nên được nhiều doanh nghiệp tin dùng. Hình dạng của bồn trộn bê tông RH 65 được thể hiện ở hình 2.2 Hình 2.2 Hình dạng thùng trộn bê tông CIFA RH65 +) Các đặc tính kỹ thuật của thùng trộn bê tông CIFA RH65. Các đặc tính kỹ thuật của thùng trộn bê tông CIFA RH65 được thể hiện ở bảng 2.2 Bảng 2.2 Các đặc tính kỹ thuật của bồn trộn bê tông Các thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị Dung tích danh nghĩa m3 6 Thể tích hình học m3 10,2 Tỷ lệ điền đầy % 59 Tốc độ quay 1/min 0-14 Đường kính mm 2200 Số con lăn Cái 2 Áp suất bơm nước ngoài vòi phun Lít/phút – bar 400-3,5 Thang chia đồng hô đo mức nước Lít 0-500 Dung tích bình chứa lít 600 Được dẫn động bởi Bộ trích công suất (PTO) Công suất yêu cầu kW 46 Các kích thước Chiều dài khung (A) mm 4500 Chiều dài lớn nhất (B) mm 5575 Tọa độ trọng tâm (G) mm 1860 Chiều cao lớn nhất (H) mm 2510 Chiều rộng lớn nhất mm 2300 Tổng trọng lượng khi không tải kG 2980 +) Nguyên lý hoạt động Bơm thủy lực được dẫn động từ hộp trích công suất sẽ hút dầu từ bầu chứa qua bơm dầu tới mô tơ thủy lực làm mô tơ thủy lực quay. Mô tơ thủy lực dẫn động thùng trộn bê tông quay thực hiện việc trộn bê tông. Dầu sau khi đi qua mô tơ thủy lực sẽ về bộ phận làm mát dầu, sau đó trở về thùng chứa dầu. c) Bố trí chung Ô tô trộn bê tông HINO FM1JNUA/TBT là ô tô được thiết kế trên cơ sở ô tô sát xi HINO FM1JNUA và thùng trộn bê tông dung tích 6m3 CIFA RH65. Ô tô sát 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 ô tô sat xi là DxRxC = 8480x2470x2715 mm. Còn thùng trộn bê tông là loại thùng CIFA do Italia sản xuất, có kích thước bao ngoài là DthxRthxCth = 5575x2300x2510 mm. Đối với ô tô sat xi, ta cắt đi một đoạn khung sau dài 1120 mm, còn thùng trộn bê tông ta giữ nguyên trạng. Sau đó, ta cố định thùng trộn bê tông lên xe cơ sở thông qua các bu lông quang và bu lông chống xô. Hình dạng xe trộn bê tông được thể hiện ở hình 2.3 Hình 2.3 Bố trí chung ô tô trộn bê tông d) Tính toán lắp đặt Tính toán trọng lượng và phân bố trọng lượng ô tô thiết kế Trọng lượng và phân bố trọng lượng lên các cầu của ô tô thiết kế ( cả hai trường hợp: không tải và đầy tải) được xác định trên cơ sở trọng lượng của xe sát xi, phần khung xe cắt bỏ, tự trọng của thùng trộn bê tông, trọng lượng rào chắn, các chi tiết phụ, các chi tiết ghép nối, nước trong bình chứa, trọng lượng kíp lái và tải trọng cùng với tọa độ của tất cả các thành phần trọng lượng đó trên chiều dài khung xe. Các thành phần trọng lượng nói trên được thể hiện trong bảng 2.3 Bảng 2.3 Giá trị và tọa độ của các trọng lượng thành phần Stt Thành phần trọng lượng Ký hiệu Tọa độ (mm) Giá trị (kG) 1 Trọng lượng xe sat xi HINO FM1JNUA Gsx 2730 6655 2 Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ Gcb 6570 38 3 Trọng lượng thùng trộn bê tông Gbt 4050 2980 4 Trọng lượng rào chắn cạnh Grc 2900 10 5 Trọng lượng các chi tiết phụ, chi tiết ghép nối, chắn bùn và các chi tiết phụ Gph 2900 15 6 Trọng lượng nước trong bình chứa Gn 2030 600 7 Tải trọng Q 4050 13500 8 Trọng lượng kíp lái Gkl 0 195 Xác định trọng lượng ô tô Tự trọng của ô tô thiết kế G = Gsx – Gcb + Gbt + Grc + Gph = 6655 – 38 + 2980 + 10 + 15 = 9622 (kG) - Tải trọng của ô tô thiết kế Q = ρbt. Vcc = 2250.6 = 13500 (kG) Trong đó: ρbt là trọng lượng riêng của bê tông, ρbt = 2250 (kG/m3) Vcc là thể tích chiếm chỗ của bê tông, Vcc = 6 (m3) Trọng lượng của nước trong bình chứa Gn = ρn. Vn = 1.600 = 600 (kG) Trọng lượng kíp lái Gkl = 3.65= 195 (kG) Trọng lượng toàn bộ của ô tô thiết kế: Go = G + Q + Gn + Gkl = 9622+ 13500+ 600+ 195 = 23917 (kG) Phân bố trọng lượng của ô tô - Phân bố trọng lượng của ô tô thiết kế khi chưa có tải. Hình 2.4a Sơ đồ phân bố trọng lượng bản thân ô tô thiết kế Trên cơ sở trọng lượng và tọa độ theo chiều dọc của các thành phần trọng lượng nói trên, ta có sơ đồ tính toán phân bố trọng lượng khi chưa có tải như hình 2.4a Phương trình cân bằng mômen đối với điểm đi qua tâm cầu trước: Gsx.2730 + (Grc+Gph).2900 + Gb.4050 – G2.4780- Gcb. 6570 = 0 Từ phương trình trên ta suy ra: trọng lượng bản thân ô tô thiết kế phân bố lên cầu sau là: G2 = = 6288.701≈6289 (kG) Trọng lượng bản thân ô tô thiết kế phân bố lên cầu trước là: G1 = G- G2 = 9622- 6289 = 3333 (kG) - Phân bố trọng lượng ô tô khi đầy tải Sơ đồ phân bố trọng lượng ô tô thiết kế khi đầy tải được thể hiện như hình 2.4b Hình 2.4b 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: Gn.2030 + Gsx.2730 + (Grc+Gph).2900 + (Gb+Q).4050 - Go2.4780 - Gcb.1120 = 0 Từ phương trình trên ta suy ra: trọng lượng phân bố lên cầu sau của ô tô thiết kế khi đầy tải là: G02 = = 17982 (kG) Trọng lượng phân bố lên cầu trước của ô tô thiết kế khi đầy tải là: G01 = G0- G02 = 23917-17982 = 5935 (kG) Xác định trọng tâm ô tô Tọa độ trọng tâm là thông số quan trọng ảnh hưởng tới khả năng ổn định của ô tô. Vì vậy ta cần xác định tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc, ngang, cao ngay cả khi không tải và đầy tải. Để xác định được tọa độ trọng tâm theo ba chiều (ngang, dọc, cao) ta cần biết tọa độ trọng tâm của các cụm chi tiết, tải trọng của người, của bê tông, nước…. Các thông số tính toán trọng tâm ô tô được cho ở bảng 2.3 và bảng 2.4 Bảng 2.4 . Tọa độ các trọng lượng thành phần theo chiều cao. Thành phần trọng lượng Gi (kG) hi(mm) Trọng lượng xe sat xi Gsx 915 Trọng lượng phần khung cắt bỏ Gcb 915 Trọng lượng thùng trộn bê tông Gb 1825 Trọng lượng rào chắn cạnh Grc 500 Trọng lượng các chi tiết ghép nối và chi tiết phụ Gph 500 Trọng lượng nước và bình chứa Gn 2615 Tải trọng Q 1710 Trọng lượng kíp lái Gkl 1325 Xác định tọa độ trọng tâm khi không tải +) 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. + ) Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc của ô tô: - Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước: a = (G2.L)/G = 6289.4,78 / 9622 = 3,1242 (m) Trong đó: G2 là trọng lượng xe phân bố lên cầu giữa và sau khi xe không tải L là chiều dài cơ sở của xe G là trọng lượng toàn bộ của xe khi không tải - Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu giữa và sau: b = L-a = 4,7800 - 3,1242 = 1,6558 (m) +) Tọa độ trọng tâm theo chiều cao Căn cứ vào trị số trọng lượng các thành phần và chiều cao trọng tâm của chúng, ta có thể xác định chiều cao trọng tâm của ô tô thiết kế như sau: hg=(ΣGi.hgi)/G =[(6655-38).0,915+2980.1,825+(10+15).0,500]/9622 = 1,196 Trong đó: hg là trọng tâm chiều cao khi không tải Gi là trọng lượng các thành phần G là trọng lượng bản thân khi không tải Xác định tọa độ trọng tâm khi đầy tải +) 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. +) Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc ô tô - Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước: a0 = (G02.L)/G0 = (17982.4,780) / 23917 = 3,594 (m) - Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu sau: b0 = L-a0 = 4,780-3,594 = 1,186 (m) +) Tọa độ trọng tâm theo chiều cao Căn cứ vào trị số trọng lượng các thành phần và chiều cao trọng tâm của chúng, ta có thể xác định chiều cao trọng tâm của ô tô thiết kế như sau: hg0 = (ΣGio.hgi)/Go = [ (6655-38).0,915 + 2980.1,825 + (10+15).0,500 + 600.2,615 + 13500.1,71+195.1,325] / 23917 = 1,523 (m) Trong đó: hgo là chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế khi đầy tải Gi là trọng lượng các thành phần hgi là chiều cao trọng tâm các thành phần trọng lượng Go là trọng lượng toàn bộ ô tô khi đầy tải. Kết quả tính toán chiều cao trọng tâm được thể hiện ở trong bảng 2.5 Bảng 2.5 Kết quả tính toán tọa độ trọng tâm ô tô thiết kế Các trường hợp tính toán Thông số a (m) b (m) hg (m) Khi không tải 3,124 1,656 1,196 Khi có tải 3,594 1,186 1,523 Tính toán kiểm bền liên kết khung xe- thùng trộn Trong bản thiết kế bố trí chung của xe trộn bê tông có nhiều mối liên kết cần kiểm bền, nhưng do thời gian có hạn nên tôi chỉ trình bày nội dung tính toán kiểm bền mối liên kết giữa khung xe và thùng trộn. Độ bền liên kết bu lông giữa khung xe và thùng trộn bê tông được tính toán dựa trên cơ sở lực ép của bu lông và hệ số ma sát giữa bề mặt làm việc của các chi tiết. Toàn bộ cụm hệ thống trộn bê tông lắp lên khung ô tô thông qua 08 bu lông quang M20 và 06 bu lông chống xô M18. Chế độ tải trọng tính toán là trong chế độ phanh gấp và khi ô tô quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất và vận tốc tối đa theo quy định. Qua các kết quả nghiên cứu và thực tế sử dụng, người ta nhận thấy rằng: lực ly tâm sinh ra khi ô tô quay vòng thường nhỏ hơn rất nhiều so với khi phanh gấp với gia tốc phanh cực đại Jpmax. Vì vậy, khi tính toán các mối ghép liên kết bu lông chỉ cần chọn tính toán cho trường hợp nguy hiểm nhất là khi ô tô phanh gấp. Điều kiện đảm bảo không có sự xê dịch giữa cụm thùng trộn và khung ô tô là Pms> Pj. Trong đó: Pj là lực quán tính do trọng lượng cụm thùng hàng và tải trọng sinh ra khi phanh Pj = (Gb+Gn+Q).jpmax /g Thay Gb = 2980 (kG); Gn = 600( kG); Q = 13500 (kG); g = 9,81 (m/s2) jpmax = 0,64.g = 6,64.9,81 = 6,28 (m/s2) Ta được kết quả: Pj = (2980+600+13500).6,28 = 10931 (kG) Pms là lực ma sát giữa thùng và dầm dọc sinh ra do lực ép của các bu lông, trọng tải và trọng lượng bản thân thùng trộn: Pms = [(pe.n)+Gb+Gn+Q].fms Trong đó: pe : Lực ép của 01 bu lông M20 với thép 45, pe = 2400 ( kG) ne : Số bu lông M20, ne = 16 (bu lông) f : Hệ số ma sát giữa khung thùng trộn bê tông với tấm đệm và giữa dầm dọc ô tô với tấm đệm f= 0,2. Thay các giá trị trên vào ta có: Pms = [2400.16+1600.6+2980+600+13500).0,2 = 11096 (kG) Kết luận: Pms > Pj. Như vậy mối ghép đủ bền. Tính chọn bộ trích công suất và chọn bơm thủy lực Chọn bộ trích công suất Căn cứ vào bảng 2.2, ta chọn bộ trích công suất (PTO) có công suất là 50 KW do hãng HINO sản xuất để đảm bảo khả năng lắp ghép đồng bộ với bánh răng lai ở trong hộp số Chọn bơm thủy lực Qua khảo sát, ta có thể sử dụng bơm VCM 3M-76 chế tạo tại Đài Loan vì loại bơm này bền và sẵn có ở thị trường Việt Nam. Bơm có các thông số cơ bản sau: Năng suất bơm : 90,4 l/ph ở số vòng quay 1200 vg/ph Lưu lượng bơm : 76,4 cc/vòng Áp suất bơm lớn nhất : 210 kG/cm2 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KIỂM TRA THEO TIÊU CHUẨN 3.1 Tính toán kéo Tính toán kéo là thiết lập mối quan hệ định lượng giữa các thông số chất lượng kéo, thông số vận tốc với các thông số kết cấu của toàn xe và các cụm của nó. Hay nói một cách khác, tính toán sức kéo là xác định những thông số cơ bản của động cơ, hệ thống truyền lực để đảm bảo cho xe có vận tốc lớn nhất trên đường tốt và có khả năng chuyển động trên các loại đường có hệ số cản lớn. Để tính toán được sức kéo của xe, trước hết ta phải xây dựng đường đặc tính ngoài của xe. 3.1.1 Xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ HINO J08C-TG Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mô men xoắn (Me) và công suất (Ne) của động cơ với số vòng quay (ne) của trục khuỷu khi cung cấp nhiên liệu ở mức độ tối đa được gọi là đặc tính vận tốc ngoài của động cơ (gọi tắt là đặc tính ngoài). Đường đặc tính ngoài của động cơ được xây dựng theo công thức thực nghiệm của S.R. Lây đéc man: Trong đó: Nedm - công suất định mức của động cơ MeN - mômen xoắn có ích ở số vòng quay định mức nN : Tốc độ quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất định mức n – Tốc độ quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất Ne và mômen xoắn Me a,b,c – các hệ số thực nghiệm của động cơ. Chọn a = 0,94; b= 0,39; c = 0,33 Hình 3.1 Đặc tính ngoài động cơ J08C-TG Việc xây dựng và tính toán đường đặc tính ngoài của động cơ được thực hiện bằng phần mềm Matlab. Kết quả ta được đường đặc tính ngoài như sau của động cơ J08C – TG như sau: Sau khi xây dựng xong đường đặc tính ngoài của động cơ, ta sẽ xây dựng đồ thị đặc tính kéo, nhân tố động lực học, đặc tính động lực học và xác định khả năng tăng tốc của xe. Đặc tính kéo Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo theo động cơ và vận tốc chuyển động của xe ở các số truyền được gọi là đặc tính kéo của ô tô. Pk = P(v) hay Pki = Trong đó: Ne: công suất của động cơ (W) ηti : Hiệu suất của hệ thống truyền lực Pki: Lực kéo của xe ở số truyền i (N) Vi : Vận tốc chuyển động của xe ở số truyền i (m/s) Vận tốc Vi được xác định như sau: Với: ne là số vòng quay của trục khuỷu (v/p) rk là bán kính tính toán của xe (m) itli là tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở số truyền i Pk1 Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pk7 Pk8 Pk9 Pi+Pf+Pw Hình 3.2 Đồ thị cân bằng lực kéo Để xây dựng đặc tính kéo, ta sử dụng đặc tính ngoài của động cơ. Lấy một loạt các giá trị số khác nhau của công suất Ne1, Ne2.... Nen trên đường đặc tính ứng với số vòng quay ne1, ne2... nen của trục khuỷu động cơ. Sau đó tính các giá trị v11, v12...v1n cho số truyền thứ nhất của hệ thống truyền lực.Tiếp theo, tính các giá trị Pk1,Pk2.... Pkn cho các số truyền đã chọn ở các giá trị vận tốc và công suất đã tính ở trên. Cũng làm tương tự cho các số truyền tiếp theo. Kết quả ta được đồ thị lực kéo Pki ở các số truyền như sau: Ý nghĩa của việc xác định đặc tính kéo: Đặc tính kéo của ô tô cho phép xác định lực kéo lớn nhất của ô tô theo động cơ vì nó được xây dựng từ đặc tính ngoài của động cơ ( khi nhiên liệu được cung cấp ở mức tối đa) Đặc tính kéo cho phép xác định lực kéo lớn nhất Pkimax ở từng số truyền Đặc tính kéo không thể đánh giá được chất lượng kéo của xe. Bởi vì khi hai xe có cùng lực kéo thì xe nào có trọng lượng nhỏ hơn, thông số khí động học tốt hơn thì xe đó có chất lượng kéo tốt hơn. Do đó, để đánh giá chất lượng động lực học của ô tô, người ta đưa ra một thông số có kể đến trọng lượng và chất lượng khí động học của xe. Thông số này được gọi là nhân tố động lực học. Nhân tố động lực học và đặc tính động lực học Nhân tố động lực học của xe là tỷ số giữa hiệu lực kéo theo động cơ và lực cản không khí với trọng lượng toàn bộ của xe. Từ định nghĩa trên ta có: Trong đó: Di là nhân tố động lực học ở số truyền thứ i. Pki là lực kéo theo động cơ ở số truyền thứ i. G là trọng lượng toàn bộ của xe. Pwi là lực cản không khí chính diện khi xe ở số truyền thứ i. Pwi = K.F.Vi2 (N) K- Hệ số cản không khí (Nm2/s4) F - Diện tích cản chính diện (m2) Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động lực học với vận tốc chuyển động của ô tô ở các số truyền được gọi là đặc tính động lực học: D = D(v) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 Hình 3.3 Đặc tính động lực học của xe HINO FM1JNUA Để xây dựng đặc tính động lực học của xe, với các giá trị vận tốc đã biết, ta xác định lực cản không khí Pwi, Pki và G rồi thay vào công thức , ta sẽ xác định được Di. Kết quả ta được đồ thị nhân tố động lực học của xe thiết kế như sau: Đặc tính động lực học của ô tô cho phép xác định một loạt các thông số đánh giá chất lượng kéo và chất lượng vận tốc của xe: Đặc tính động lực học của ô tô cho phép xác định vận tốc chuyển động của ô tô theo điều kiện đường cho trước. Đặc tính động lực học của ô tô cho phép xác định lực cản lớn nhất xe có thể khắc phục được khi chuyển động với vận tốc cho trước. Theo lý thuyết ô tô, khi xe chuyển động với vận tốc v đó mà tại đó cản của đường là lớn nhất thì Dmax = ψmax. Mà : ψmax = f.cosαmax+sinαmax Do vậy nếu biết trước hệ số cản lăn f, ta có thể xác định được góc dốc lớn nhất của đường mà ô tô có thể vượt được khi chuyển động với vận tốc v: Vì f2 nhỏ hơn rất nhiều so với 1 nên ta có thể coi gần đúng: Đặc tính động lực học của ô tô cho phép xác định khả năng tăng tốc của xe Khả năng tăng tốc của xe Khả năng tăng nhanh vận tốc sau khi khởi hành hoặc sau khi chuyển số được gọi là tính năng tăng tốc của ô tô. Tính năng tăng tốc của ô tô được đánh giá bằng thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc. Những thông số kết cấu cơ bản ảnh hưởng đến tính năng tăng tốc của xe là: Lực kéo riêng theo động cơ ( hoặc nhân tố động lực học). Thông số này phụ thuộc vào công suất riêng của động cơ, tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực Hệ số khối lượng quay ở các số truyền δi Loại động cơ, khoảng làm việc và khả năng tăng nhanh số vòng quay Loại hệ thống truyền lực và mức độ hoàn thiện của nó, đặc biệt là khả năng chuyển số nhanh trong thời gian ngắn và nhẹ nhàng.... Kết quả của việc xác định các thông số đánh giá quá trình tăng tốc của ô tô bằng thực nghiệm hoặc bằng phương pháp tính toán là xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc theo vận tốc của ô tô. Để xây dựng được hai đồ thị nêu trên, trước tiên phải xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa gia tốc và vận tốc của chuyển động của xe. a) Đồ thị gia tốc của xe J = J(v) Ta có công thức xác định gia tốc của xe ở từng số truyền như sau: Trong đó: ji là gia tốc của xe tương ứng với số truyền thứ i Di là nhân tố động lực học của xe tương ứng với số truyền i ψ là hệ số cản tổng cộng của mặt đường. ψ = f.cosα + sinα Với : f là hệ số cản lăn của đường α là góc dốc của đường theo phương dọc xe g là gia tốc trọng trường, g = 9.81(m/s2) δi là hệ số kể tới ảnh hưởng của khối lượng quán tính quay ở số truyền thứ i. Theo kinh nghiệm: δi = 1+0,05(1+ihs2).Gd/Gb Trong đó: Gd là trọng lượng toàn bộ xe ứng với tải định mức Gb là trọng lượng toàn bộ xe ứng với tải bất kỳ. Để xây dựng đồ thị gia tốc, ta lấy các giá tri ji tính được ở từng tay số và dựng đường đặc tính gia tốc của xe theo vận tốc v, J=J(v). Đồ thị gia tốc của xe trộn bê tông HINO FM1JNUA/TBT được thể hiện ở hình 3.4 Trị số của gia tốc chưa phải là chỉ tiêu rõ ràng để biểu thị khả năng tăng tốc của ô tô. Vì vậy, để thuận lợi cho việc đánh giá khả năng tăng tốc, người ta dùng các thông số: thời gian và quãng đường tăng tốc. J1 J2 J3 J4 J5 J6 J8 J9 J7 Hình 3.4 Đồ thị gia tốc của xe HINO FM1JNUA b) Thời gian tăng tốc Ta đã biết: → Thời gian tăng tốc của ô tô từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 là: Tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích vì không tìm được mối quan hệ giải tích chính xác giữa gia tốc j và vận tốc v Để giải tích phân này người ta xây dựng đồ thị gia tốc ngược 1/j.Từ đồ thị gia tốc ngược, lấy một phần diện tích nào đó ứng với khoảng biến thiên vận tốc dv. Kết quả gần đúng nhận được là hình chữ nhật có chiều dài 1/j và chiều rộng là dv. Diện tích hình chữ nhật này là . Như vậy thời gian tăng tốc của ô tô ở một số truyền i nào đó từ v1 đến v2 sẽ chính là diện tích của hình đươc giới hạn bởi đồ thị 1/j và trục hoành ứng với v1 và v2. Tại v = vmax thì j = 0 nên 1/j→ ∞. Vì vậy điểm cuối cùng của số truyền cao nhất chỉ lấy v = 0,95 vmax. Hình 3.5 Đồ thị gia tốc ngược của một số truyền Hình 3.6 Đồ thị thời gian tăng tốc Kết quả tính toán, ta có đồ thị thời gian tăng tốc của xe thiết kế như sau: c) Đồ thị quãng đường tăng tốc: Sau khi xác định được thời gian tăng tốc, ta có thể tính được quãng đường tăng tốc ứng với thời gian nào đó. Vì → ds = v.dt Do đó, quãng đường tăng tốc từ thời điểm t1 đến t2 sẽ là: Tích phân này cũng không thể giải được bằng phương pháp giải tích do không tìm được mối quan hệ giải tích chính xác giữa vận tốc v và thời gian t. Tuy nhiên, có thể giải được tích phân này bằng phương pháp tích phân đồ thị trên cơ sở đồ thị t = t(v) vừa được xây dựng. Trên đồ thị t= t(v) lấy một phần diện tích ứng với khoảng biến thiên thời gian dt. Hình 3.7 Đồ thị thời gian tăng tốc ở một số truyền Kết quả gần đúng nhận được hình chữ nhật có chiều dài v và chiều rộng dt. Diện tích hình chữ nhật này chính là vi phân ds.Như vậy diện tích giới hạn bởi đường cong t = t(v) và trục tung t ứng với t1 và t2 là quãng đường tăng tốc của ô tô từ v1 đến v2. Hình 3.8 Đồ thị quãng đường tăng tốc Sau khi xây dựng công thức và thực hiện tính toán, ta có đồ thị quãng đường tăng tốc của xe thiết kế như hình 3.8 Tính toán kiểm tra khả năng vượt dốc lớn nhất và vượt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường Theo lý thuyết ô tô thì: Go.ψ≤ (Memax.ih1.io.ηtl)/Rđ≤ mφ.Go2.φ Trong đó : Memax - mô men quay cực đại của động cơ ih1 - tỷ số truyền số 1 io - tỷ số truyền lực chính ηtl - hiệu suất truyền lực, ηtl = 0.89 Rđ - Bán kính động lực học bánh xe mφ - Hệ số sử dụng trọng lượng bám khi kéo mφ= 1,2 Go2 - tải trọng tác dụng lên cầu chủ động, Go2 = 17982 (kG) Go - Trọng lượng toàn bộ ô tô ,Go = 23917 (kG) ψ - Hệ số cản tổng cộng của đường φ - Hệ số bám dọc Như vậy khả năng leo dốc cực đại của ô tô trên các loại đường tính theo khả năng bám của bánh xe chủ động được tính toán như sau: Kết quả tính toán được cho trong bảng 3.1 Bảng3.1 Khả năng vượt dốc theo bám Loại đường và tình trạng mặt đường Hệ số bám φ Hệ số cản lăn f Khả năng vượt dốc i Đường nhựa hoặc đường bê tông - Khô và sạch 0,7 – 0,8 0,015 – 0,018 0,617-0,704 -ướt 0,35-0,45 0,012- 0,015 0,304-0,391 Đường đất - Pha sét khô 0,5 – 0,6 0,025- 0,035 0,426-0,506 - ướt 0,2 – 0,4 0,050 -0,150 0,130-0,211 Đường cát - Khô 0,2 -0,3 0,100 – 0,300 0,080- (-0,029) - ướt 0,4- 0,5 0,120-0,120 0,241-0,331 Từ các kết quả tính toán trên, ta có bảng thông số động lực học của xe thiết kế như sau: Bảng 3.2 Các thông số động lực học của ô tô thiết kế STT Các thông số Giá trị Giới hạn Đơn vị 1 Vận tốc lớn nhất của ô tô 77,11 ≥ 60 Km/h 2 Lực kéo lớn nhất 10354,41 kG 3 Nhân tố động lực học lớn nhất 0,43 4 Nhân tố động lực học nhỏ nhất 0.03 5 Gia tốc lớn nhất của xe là 0,64 m/s2 6 Khả năng vượt dốc lớn nhất 41,79 ≥ 20 % 7 Khả năng vượt dốc lớn nhất cho phép theo điều kiện bám 70,38 % 3.2 Kiểm tra tính ổn định của ô tô 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 a) Ổn định dọc của ô tô khi lên dốc Ổn định dọc của ô tô khi lên dốc là khả năng xe không bị trượt dọc hoặc lật dọc qua điểm tiếp xúc của bánh xe cầu sau với đường. Trong hai trường hợp trượt và lật dọc thì trường hợp lật dọc nguy hiểm hơn, do đó ta chỉ xét trong trường hợp xe bị lật. Độ ổn định dọc của ô tô được đánh giá thông qua góc giới hạn lật khi lên dốc và xuống dốc. Khi khảo sát bài toán ta thừa nhận các giả thiết sau: Bài toán được giải ở dạng hình học phẳng do vậy sơ đồ khảo sát là hình chiếu đứng của xe, bánh xe trái và phải của một cầu được coi là một. Xe chuyển động đều khi lên dốc với góc dốc α, đường không có mấp mô. Coi hệ số bám, hệ số cản lăn ở các bánh là như nhau Bỏ qua lực cản của không khí. Mô men cản lăn Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát có dạng như hình 3.9 Hình 3.9 Sơ đồ khảo sát ổn định dọc khi xe lên dốc Khi bắt đầu lật thì phản lực tiếp tuyến của đường tác dụng lên cầu trước bằng 0 (R1 =0). Tại thời điểm này ô tô coi như bắt đầu lật. Tại thời điểm này ô tô được xem như không chuyển động (Pf=Pw=0) Phương trình cân bằng momen có dạng: G.cosαL.- GsinαL = 0 Từ đó có thể xác định góc giới hạn lật khi lên dốc là: tgαL = b/hg => αL = arctg(b/hg) = arctg(1,656/1,196) = 54016’ b) Ổn định dọc của ô tô khi xuống dốc Khảo sát tương tự như trên (nhưng R2 = 0). Ta có sự ổn định của xe khi xuống dốc. Ổn đinh của xe khi xuống dốc được đặc trưng bằng góc giới hạn lật khi xuống dốc. Góc giới hạn lật khi xuống dốc αX αX = arctg(a/hg) = arctg(3,124/1,196) = 69006’ c) Ổn định ngang của ô tô: Ổn định ngang của ô tô được đánh giá bằng khả năng xe không bị trượt ngang hoặc lật ngang. Sự trượt ngang của xe có thể xảy ra đồng thời ở tất cả các bánh hoặc trước tiên xảy ra ở các bánh xe của một cầu nào đó, sau đó mới dẫn đến sự trượt ngang của các bánh xe cầu khác. Sự lật ngang có thể xảy ra qua tiếp điểm tiếp xúc của các bánh xe bên phải hoặc bên trái với mặt đường. Mất ổn định ngang thường xẩy ra khi ô tô chuyển động trên đường nghiêng ngang, khi quay vòng hoặc khi có lực ngang lớn tác dụng. Ta lần lượt khảo sát sự mất ổn định trong các trường hợp: ổn định ngang của ô tô khi chuyển động trên đường nghiêng ngang và khi quay vòng trên đường bằng. Ổn định ngang khi ô tô chuyển động trên đường nghiêng ngang Khi chuyển động trên đường nghiêng ngang, nếu góc nghiêng của đường lớn, ô tô có thể bị trượt ngang hoặc lật ngang. Khi khảo sát ta thừa nhận các giả thiết sau: Bài toán được khảo sát trong mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với trục dọc xe, các bánh xe cầu trước, cầu sau được coi như một. Khả năng bám ngang của các bánh xe là như nhau. Ô tô chuyển động thẳng dần đều trên đường có góc nghiêng ngang là β, góc dốc α =0m đường không có mấp mô; Hệ treo của ô tô được coi là treo cứng và các bánh xe coi như không biến dạng. Từ các giả thiết nêu trên, sơ đồ khảo sát có dạng mô tả như hình 3.10 Khi đó phương trình mô men đối với điểm lật có dạng: G.sinβL. hg – G. cosβL.B/2 = 0 => tgβL = B/2hg => βL = arctg(B/2hg) = arctg(2,109/2.1,196) = 41041’ Hình 3.10 Sơ đồ khảo sát ổn định ngang của ô tô khi chuyển động trên đường nghiêng ngang Ổn định ngang khi ô tô quay vòng trên đường bằng Khi quay vòng gấp với vận tốc lớn, ô tô có thể bị trượt hoặc lật. Khi khảo sát ta thừa nhận các giả thiết sau: Bài toán được khảo sát trong mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với trục dọc xe, các bánh xe cầu trước, sau được coi là một: Khả năng bám ngang của các bánh xe là như nhau Ô tô chuyển động đều và quay vòng đều trên đường nằm ngang và không có mấp mô; Hệ treo của ô tô được coi là treo cứng Với các giả thiết nêu trên, sơ đồ khảo sát có dạng như hình 3.11 Hình 3.11 Sơ đồ khảo sát ổn định ngang của ô tô khi quay vòng trên đường bằng Khi đó: Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính Rmin là : Vgh = 3,6. = 3,6. = 31,94 ( km/h) 3.2.2. Trường hợp khi xe đầy tải Khảo sát tương tự ta có: - Góc giới hạn lật khi lên dốc αLo = arctg(bo/hgo) = arctg (1,186/1,523) = 37092’ - Góc giới hạn lật khi xuống dốc αXo = arctg(ao/hgo) = arctg(3,594/1,523) = 67004’ - Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang βo = arctg(B/2hgo) = arctg(2,109/2.1,523) = 34070’ - Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính Rmin : Vgho = 3,6. = 3,6. = 28,31 ( km/h) Kết quả tính toán cho cả hai trường hợp không tải và có tải được thể hiện trong bảng 3.3 Bảng 3.3 Kết quả tính toán ổn định TT Ô tô thiết kế Thông số a (mm) b (mm) hg (mm) B (mm) αL (độ) αX (độ) β (độ) Vgh (km/h) 1 Không tải 3124 1656 1,196 2109 54016’ 690 410 31,94 2 Có tải 3594 1186 1,523 2109 37092’ 670 340 28,31 3.3 Nhận xét về các hệ thống khác Do trọng lượng phân bố lên các cầu xe và trọng lượng toàn bộ xe không vượt quá giới hạn cho phép của xe cơ sở, mặt khác ta không thay đổi chiều dài cơ sở trong quá trình thiết kế, vì vậy, ta không cần phải tính toán lại các hệ thống và các cụm như: hệ thống treo, hệ thống phanh, hệ thống lái, khả năng chịu tải của các cầu và của khung xe cũng như bán kính quay vòng của xe. Dưới đây là bảng các thông số kỹ thuật của xe thiết kế. Bảng 3.4 Các thông số kỹ thuật của xe thiết kế 1 Thông tin chung Ô tô thiết kế 1.1 Loại phương tiện Ô tô trộn bê tông 1.2 Nhãn hiệu, số loại phương tiện HINO FM1JNUA/TBT 1.3 Công thức bánh xe 6x4 2 Thông số về kích thước 2.1 Kích thước bao: Dài x Rộng x Cao (mm) 8430x2500x3620 2.2 Chiều dài cơ sở (mm) 4780 2.3 Vệt bánh xe trước/sau (mm) 1915/1855 2.4 Vệt bánh xe sau phía ngoài (mm) 2109 2.5 Khoảng sáng gầm xe(mm) 265 2.6 Góc thoát trước/ sau ( độ) 30/30 3 Thông số về trọng lượng 3.1 Trọng lượng bản thân (kG) Cầu trước Cầu giữa và sau 9622 3333 6289 3.2 Trọng tải bao gồm nước 14100 (13500+600) 3.3 Số người chở cho phép kể cả người lái 03 3.4 Trọng lượng toàn bộ thiết kế (kG) - cầu trước - Cầu giữa và sau 23917 5935 17928 3.5 Trọng lượng toàn bộ cho phép(kG) Cầu trước Cầu giữa và sau 2400 6000 18000 4 Thông tin về tính năng chuyển động 4.1 Tốc độ cực đại của xe (Km/h) 77,11 4.2 Độ dốc lớn nhất xe vượt được (%) 41,79 4.3 Bán kính quay vòng theo vết bánh xe trước phía ngoài (m) 9,1 5 Động cơ 5.1 Tên nhà sản xuất và kiểu loại HINO J08C-TG 5.2 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 5.3 Dung tích xylanh (cm3) 7961 5.4 Tỷ số nén 18:1 5.5 Đường kính xylanh x hành trình 114 x 130 5.6 Công suất lớn nhất ISO NET 184 /2500 5.7 Mo men xoắn lớn nhất (Nm/số vòng quay ( vòng/phút)) ISO NET 739/1500 5.8 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/TBT: Đáp ứng được yêu cầu của khách hàng ( chở được 6 m3 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. Vì vậy, xe được thiết kế này hoàn toàn có khả năng được đưa vào sản xuất lắp ráp và sử dụng trên thị trường Việt Nam, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của thị trường. KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu và tiến hành làm đồ án tốt nghiệp, được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Vũ Đức Lập, các thầy trong bộ môn xe ô tô cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn trong lớp, tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình theo đúng thời gian đã quy định. Nội dung đồ án đã giải quyết được những vấn đề cơ bản: Đưa ra được các văn bản pháp lý có liên quan đến công việc thiết kế, lắp ráp xe theo tiêu chuẩn của Việt Nam. Chọn được xe cơ sở, thiết bị chuyên dùng , tính toán lắp đặt bố trí các cụm, thiết bị trên xe…. Tính toán kiểm tra các thông số của xe theo tiêu chuẩn Kết luận về tính khả thi của bản thiết kế. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, tôi đã nắm vững, hiểu rõ hơn về những kiến thức mình đã học, thấy được những mặt còn thiếu, còn khiếm khuyết cần phải học hỏi và khắc phục. Và quan trọng hơn, là tôi đã hiểu rõ được những yêu cầu của thực tế đặt ra đối với một kỹ sư của ngành ô tô Do thời gian và trình độ có hạn nên đồ án tốt nghiệp của tôi không tránh khỏi có những thiếu xót. Rất mong được sự chỉ bảo thêm của các thầy. Một lần nữa tôi xin được cảm ơn PGS.TS Vũ Đức Lập và các thầy khác trong bộ môn đã giúp tôi trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp cũng như trong thời gian học tập tại trường. Tôi xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Phạm Viết Trung TÀI LIỆU THAM KHẢO Kết cấu tính toán ô tô máy kéo Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên – Bộ GD & ĐT Lý thuyết ô tô quân sự TS Nguyễn Phúc Hiểu, PGS-TS Vũ Đức Lập – HVKTQS Ứng dụng máy tính trong tính toán xe quân sự PGS-TS Vũ Đức Lập - HVKTQS Hướng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong PGS.TS Hà Quang Minh- HVKTQS Sức bền vật liệu Chi tiết máy GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp – Bộ GD & ĐT