Tính toán động lực học toa xe hàng thành cao h sử dụng giá chuyển hướng kiểu nhật

h thïng xe. - Sauk hi ®· ®Þnh vÞ c¸c bé phËn vµ c¸c chi tiÕt t­¬ng quan tiÕn hµnh hµn ghÐp. C¸c mèi hµn ph¶i ®¶m b¶o chÊt l­îng vµ chÝnh x¸c kh«ng ®­îc ch¸y rç, kÑt xØ. - Yªu cÇu vÒ dung sai c¸c kÝch th­íc l¾p ghÐp: ChiÒu dµi thïng xe: 20.005 ChiÒu réng thïng xe: 2.900 ChiÒu cao tõ mÆt d­íi vµnh mai (chç ®Ønh toa xe) ®Õn mÆt bÖ xe: 2783 ±5. ChiÒu cao mÆt l¾p ghÐp gi÷a thÐp mui xe vµ thµnh bªn ®Õn mÆt bÖ xe (xµ c¹nh bÖ xe) lµ: 2110 ±5 ®o ë c¶ hai phÝa thµnh xe vµ t¹i 3 vÞ trÝ trªn suèt chiÒu dµi xe (hai ®Çu xe vµ gi÷a th©n xe). ChiÒu cao mÆt d­íi thanh ngang trªn cöa lªn xuèng so víi mÆt bÖ xe lµ: 1845 (®o kiÓm ë c¶ 4 khoang cöa). BÒ réng khoang cöa lªn xuèng lµ: 770 §é chªnh lÖch ®­êng chÐo gãc khung cöa lªn xuèng < 3mm. §é chªnh lÖch ®­êng chÐo gãc mÆt c¾t ngang th©n xe lín nhÊt < 6mm. §é chªnh lÖch ®­êng chÐo c¸c « cöa sæ < 3mm. -Yªu cÇu vËt liÖu chÕ t¹o thïng xe: NÕu chi tiÕt chÕ t¹o b»ng thÐp h×nh th× theo tiªu chuÈn ASTM572GR50 hoÆc ASTMA36. NÕu chi tiÕt chÕ t¹o b»ng thÐp tÊm th× theo tiªu chuÈn JISG3106 hoÆc SM490A. - §¶m b¶o chÊt l­îng vµ quy c¸ch mèi hµn theo quy tr×nh hµn vµ thiÕt kÕ. - Lµm s¹ch mÆt kim lo¹i, s¬n hai líp s¬n ªp«xi chèng rØ sau ®ã míi b¶ matÝt. 3.1.1. ThiÕt kÕ kü thuËt bÖ: BÖ xe kh«ng cã xµ däc gi÷a bao gåm: - 02 xµ ®Çu ngoµi b»ng t«n dËp dµy 10 mm: 212 Kg - 04 xµ ®Çu trong b»ng thÐp : 260 Kg - 02 xµ däc c¹nh : 1048 Kg. - 04 thanh xµ kÐo b»ng thÐp h×nh : 500 Kg - 04 thanh xµ chÐo [260x100x10: 108,4 Kg - 04 xµ ngang N1 lµm b»ng thÐp dËp Z 30 × 60 × 30 × 4: 11,2 Kg - 04 xµ ngang N2 lµm b»ng thÐp dËp Z 30 × 60 × 30 × 4: 12,8 Kg. - 04 xµ ngang N3 lµm b»ng thÐp dËp : 104 Kg. - 16 xµ ngang N4 lµm b»ng thÐp dËp : 392 Kg. - 02 xµ gèi thÐp dµy 10mm hµn thµnh hép: 727,2 Kg. - 04 xµ däc D1 lµm b»ng thÐp dËp Z 95 × 150 × 50 × 4 : 22 Kg. - 04 xµ däc D2 lµm b»ng thÐp dËp Z 95 × 150 × 50 × 4 : 21,2 Kg. - 04 xµ däc D3 lµm b»ng thÐp dËp Z 95 × 150 × 50 × 4 : 20,4 Kg. - 04 xµ däc D4 lµm b»ng thÐp dËp Z 95 × 150 × 50 × 4 : 22 Kg. - 02 xµ däc D5 lµm b»ng thÐp dËp Z 95 × 150 × 50 × 4 : 12 Kg. - 02 xµ däc D6 lµm b»ng thÐp dËp Z 95 × 150 × 50 × 4 : 13 Kg. - 64 c¸i ke gãc: 28,8 Kg. - 48 chiÕc tÊm t¨ng cøng: 12,96 Kg. - 04 xµ ®ì sóp lª: 58,4 Kg. - 02 tÊm ®Öm : 23,2 Kg. - 84 chiÕc ®inh t¸n chám cÇu: 9 Kg. - 04 m¸ ®ì ®Êm : 66,4 Kg. - 04 m¸ ®ì kÐo: 46 Kg. Tæng khèi l­îng thÐp bÖ xe lµ 4038 Kg. KÕt cÊu thÐp bÖ xe ThiÕt kÕ kü thuËt bÖ xe: - b1: Cè ®Þnh (®Þnh vÞ) hai xµ däc c¹nh cã tiÕt diÖn dµi 18.160 mm - b2: Cè ®Þnh (®Þnh vÞ) hai xµ hai thanh xµ kÐo cã tiÕt diÖn340 × 90 × 10. Mçi thanh dµi 3.000 mm, hai thanh c¸ch nhau 350 mm. - b3: §Þnh vÞ xµ gèi, hµn xµ gèi vµo xµ kÐo vµ xµ däc c¹nh. Xµ gèi gåm hai tÊm thÐp tÊm dµy 10 mm tiÕt diªn nh­ h×nh v· vµ hµn thªm c¸c tÊm c¨n ®Ó ®Þnh vÞ vµ l¾p bµn tr­ît. - b4: Cè ®Þnh vµ hµn thµnh ®Çu trong dµi 2.900 lªn xµ kÐo vµ xµ däc c¹nh. - b5: Hµn c¸c thanh ngang N3, N4 dµi 2.880 mm vµo c¸c vÞ trÝ ®· ®­îc ®Þnh vÞ gi÷a hai xµ gèi. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c xµ ngang nµy lµ 660 mm, xµ ngang ®Çu tiªn c¸ch xµ gèi 690 mm. - b6: §Þnh vÞ vµ hµn 4 thanh xµ c¹nh D1 g¾n liÒn víi xµ ®Çu. - b7: §Þnh vÞ vµ hµn 4 xµ ®ì sóp lª dµi 790 mm. - b8: §Þnh vÞ vµ hµn xµ ®Çu ngoµi lµm b»ng t«n dµy 10 mm dËp thµp thÐp dµi 2.900 mm. §Þnh vÞ vµ hµn xµ chÐo - b9: §Þnh vÞ vµ hµn c¸c xµ ngang N1, N2 lµm b»ng thÐp dËp Z 30 × 60 × 30 × 4 víi xµ kÐo vµ xµ chÐo. - b10: §Þnh vÞ vµ hµn c¸c xµ däc D1, D2,… Z 95 × 150 × 50 × 4 . Gi÷a hai thanh thÐp ch÷ Z lu«n cã c¸c tÊm c¨n vµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai thanh lµ 350 mm. KÕt cÊu thÐp hai ®Çu cã xµ kÐo MÆt c¾t cña c¸c xµ c¬ b¶n chÕ t¹o toa xe KÕt cÊu thÐp cña phÇn kh«ng cã xµ kÐo MÆt c¾t cña c¸c xµ c¬ b¶n chÕ t¹o toa xe KÕt cÊu cña ®o¹n l¾p ®Çu ®Êm mãc nèi Yªu cÇu kü thuËt khi chÕ t¹o bÖ xe: - MÆt trªn cña toµn bé bÖ xe ph¶i ph¼ng, sai lÖch cho phÐp kh«ng qu¸ 3mm. - Sai lÖch gi÷a hai ®­êng chÐo ®o tõ ®Çu mót cña hai xµ ®Çu ngoµi cho phÐp kh«ng qu¸ 10mm. - Sai lÖch cho phÐp vÒ ®é kh«ng vu«ng gãc gi÷a c¸c xµ ngang vµ xµ däc kh«ng qu¸ 3mm. - TÊt c¶ c¸c mèi hµn ®Òu ph¶i ngÊu ®Òu, kh«ng ®­îc ngËm xØ vµ ph¶i ®­îc kiÓm tra b»ng siªu ©m theo quy tr×nh quy ph¹m cña tæng c«ng ty §SVN. - Hai xµ däc c¹nh ®­îc phÐp hµn nèi nh­ng hai mèi hµn ph¶i so le víi nhau vµ t¹i vÞ trÝ mèi hµn cña mçi xµ ph¶i hµn theo mét ®­êng chÐo gãc 45º. Mçi xµ däc c¹nh chØ ®­îc hµn nèi mét mèi nèi, vÞ rÝ mèi nèi kh«ng ®­îc trïng víi vÞ trÝ xµ gèi. - TÊt c¶ c¸c vÞ trÝ cã ke gãc, yªu cÇu ph¶i lµm ke ë mÆt trªn vµ mÆt d­íi cña bÖ xe. - TÊt c¶ c¸c mèi liªn kÕt cña xµ ngang vµ xµ däc c¹nh ®Òu ph¶i ®­îc hµn tÊm t¨ng cøng. - VËt liÖu ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt bÖ xe theo tiªu chuÈn sau: NÕu chi tiÕt chÕ t¹o b»ng thÐp h×nh th× theo tiªu chuÈn ASTM572GR50 hoÆc ASTMA36. NÕu chi tiÕt chÕ t¹o b»ng thÐp tÊm th× theo tiªu chuÈn JISG3106 hoÆc SM490A. - C¸c xµ cña bÖ xe ®­îc liªn kÕt víi nhau b»ng ph­¬ng ph¸p hµn ®iÖn Sµn xe: d­íi cïng lµ líp c¸ch ©m, tiÕp theo lµ dÇm gç kª theo chiÒu ngang xe råi ®Õn v¸n ghÐp méng dµy 20 mm theo chiÒu däc. Trªn cïng lµ líp tapi tr¶i sµn dµy 5 mm. §©y lµ lo¹i tr¶i sµn cã ®é chèng mµi mßn cao, ®­îc d¸n b»ng lo¹i keo ®Æc biÖt 3.1.2. ThiÕt kÕ kü thuËt thµnh bªn: KÕt cÊu khung thÐp thµnh bªn bao gåm: - Cét ®øng ë c¸c « cöa sæ sè l­îng 19 chiÕc : 240,50 Kg. Lµ lo¹i thÐp dËp - Cét cöa sè l­îng 2 chiÕc : 34,2 Kg. - Vá thÐp b»ng t«n tÊm dµy 3mm : 526 Kg. - C¸c hÖ thèng thanh ngang: - Thanh gi»ng trªn L75×75×5: 106 Kg. - Thanh ngang trªn cöa sæ - Thanh ngang d­íi cöa sæ - Thanh ngang ®­îc dËp h×nh ch÷ M b»ng t«n dÇy 5mm §Ó gi¶m øng suÊt tËp trung t¹i gãc c¸c lç khoÐt cöa sæ ®­îc lµm thµnh gãc l­în trªn R=120 mm. Khung thÐp vµ vá thÐp ®­îc hµn ghÐp ch¾c ch¾n vµ ®­îc liªn kÕt hµn víi bÖ xe. Cßn c¸c thanh kh¸c trong kÕt cÊu thÐp thµnh xe chñ yÕu lµ thÐp h×nh ch÷ L,[,[], ®­îc hµn gãc víi nhau. Tæng khèi l­îng thÐp thµnh xe lµ 1240 Kg ThiÕt kÕ kü thuËt thµnh bªn: - b1: §Þnh vÞ thanh gi»ng trªn L75×75×5 dµi 20.000 mm. - b2: Dùng tÊt c¶ c¸c cét ®øng, cét gãc cét cöa cã tiÕt diÖn nh­ h×nh vÏ. ChiÒu cao cña mçi cét lµ 2.135 mm vµ ®Þnh vÞ, kÑp chÆt chóng l¹i trªn bÖ g¸. - b3: §Þnh vÞ vµ hµn c¸c thanh ngang thÐp dËp M liªn kÕt gi÷a c¸c cét ®øng t¹i c¸c vÞ trÝ ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ, chiÒu dµi mçi thanh lÇn l­ît lµ: 1.240 mm, 624 mm. - b4: §Þnh vÞ vµ hµn c¸c thanh ®ai d­íi vµ thanh ®ai trªn cöa sæ vµ ®Ó t¹o thµnh khung cöa sæ. ChiÒu dµi cña mçi thanh ®ai lµ 1.240 mm. - b5: Hµn thanh gi»ng trªn víi tÊt c¶ c¸c cét ®øng, cét gãc, cét cöa. KiÓm tra l¹i tÊt c¶ c¸c mèi hµn. - b6: tiÕn hµnh ®Þnh vÞ vµ ghÐp t«n bäc lªn thµnh, hµn ®Ýnh vµ hµn ph©n ®o¹n t«n bäc lªn thµnh xe. TiÕp tôc tiÕn hµnh mµi nh½n chç hµn vµ c¸c ba via. - b7: Sau khi l¾p lªn bÖ tiÕn hµnh ghÐp c¸ch nhiÖt lªn thµnh xe, ®Æt c¸c « cöa sæ. KÕt cÊu thÐp thµnh xe BiÓu diÔn c¸c mÆt c¾t cña thµnh bªn BiÓu diÔn c¸c mÆt c¾t thµnh bªn TiÕt diÖn c¸c thanh c¬ b¶n Yªu cÇu kü thuËt: - ChiÒu dµi thÐp thµnh xe lµ: 18,164m - ChiÒu cao thanh ngang trªn ®Õn ch©n cét 2110+3(kiÓm tra t¹i 3 vÞ trÝ cña thµnh xe: hai ®Çu mót vµ ®iÓm gi÷a thµnh xe). - §é vång lªn cña thµnh bªn tõ 5 – 12 mm. - §é kh«ng vu«ng gãc cña cét thµnh xe víi mÆt bÖ xe kh«ng lín h¬n 1,5 mm. - Toµn bé thµnh bªn kh«ng ®­îc vªnh vÆn, kÝch th­íc hai ®­êng chÐo gãc cña thµnh xe chªnh lÖch kh«ng qua 5 mm. - §é låi âm côc bé kh«ng qu¸ 1,5 mm. - C¸c mèi hµn ph¶i ®¶m b¶o chÊt l­îng kh«ng bÞ ch¸y, rç kÑt xØ. - §é chªnh ®­êng chÐo c¸c « cöa sæ nhá h¬n 3mm. - Kho¶ng c¸ch hai cét thµnh bªn « cöa sæ lín lµ 1240±3 vµ « cöa sæ nhá lµ 640±3. 3.1.3. ThiÕt kÕ kü thuËt thµnh ®Çu: KÕt cÊu khung thÐp thµnh ®Çu bao gåm:kÕt cÊu khung thÐp vµ vá thÐp. - Khung thÐp gåm hai cét ®Çu xe víi kÕt cÊu h×nh ch÷ nhËt - Hai cét bªn lµ thÐp dËp ch÷ . - Hai cét gãc lµ thÐp dËp ch÷ . - Trªn cïng lµ vµnh mai L. Ngoµi ra cßn cã c¸c thanh ngang phô ®Ó t¨ng c­êng ®é cøng. Mét bé phËn cÊu thµnh quan träng cña khung thÐp thµnh ®Çu xe lµ khung che giã ®Çu xe ®­îc hµn víi hai cét ®øng h×nh hép vµ thanh ngang trªn t¹o cho thµnh ®Çu thªm cøng v÷ng. PhÝa ngoµi lµ t«n bäc dµy 2,5 mm ®­îc hµn ch¾c víi khung thÐp. C¸c ch©n cét thµnh ®Çu vµ vá thÐp thµnh ®Çu ®­îc liªn kÕt hµn víi bÖ xe. Thµnh ®Çu cã bè trÝ hép b¾t tay quay cña c¬ cÊu h·m tay. KÕt cÊu thÐp thµnh ®Çu 1 KÕt cÊu thÐp thµnh ®Çu 2 3.1.4. ThiÕt kÕ kü thuËt mui xe: KÕt cÊu thÐp mui xe gåm kÕt cÊu khung thÐp vµ vá thÐp. §Æc ®iÓm cña lo¹i toa xe cã ®iÒu hoµ kh«ng khÝ lµ kÕt cÊu thÐp mui xe ph¶i thiÕt kÕ ®Ó bè trÝ ®­îc m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ kiÓu nãc xe. Khung thÐp mui xe bao gåm: - C¸c vµnh mai cã mÆt c¾t h×nh Z. - Vµnh mai h×nh Z ®­îc t¨ng cøng t«n dµy 2 mm h×nh Z ®Ó gh¸nh ®ì m¸y l¹nh. - C¸c thanh däc mui h×nh Z . - Hai thanh däc c¹nh L . - T¹i chç trÇn b»ng ®ì m¸y l¹nh ë ®Çu xe bè trÝ c¸c xµ hép vµ . C¸c xµ cña khung thÐp mui ®­îc hµn ch¾c ch¾n vµ toµn bé ®­îc phñ tÊm thÐp dµy 2 mm. T«n mui xe ®­îc hµn ghÐp víi nhau b»ng mèi hµn liÒn ®Ó chèng dét n­íc vµ ®­îc hµn ghÐp víi khung thÐp b»ng hµn ph©n ®o¹n. ThiÕt kÕ kü thuËt mui xe: - b1: §Þnh vÞ hai xµ däc c¹nh mui L dµi 20.000 mm trªn bÖ g¸. - b2: §Æt vµ ®Þnh vÞ 7 thanh xµ däc mui Z (trong ®ã 3 xµ däc mui ë gi÷a chØ dµi 15.370 mm ®Ó thiÕt kÕ chç ®Ó thïng chøa n­íc cßn 4 thanh cßn l¹i dµi 16.370,5 mm) lªn khung vµnh mai cña bÖ g¸. Trªn khung vµnh mai cã khoÐt r·nh ®Ó ®Þnh vÞ 7 xµ däc mui nµy. - b3: C¸c xµ vµnh mai sau khi ®­îc chÕ t¹o xong ®­a lªn l¾p r¸p vµ ®Þnh vÞ trªn khung vµnh mai cña bÖ g¸, xµ vµnh mai sÏ n»m ®Ì lªn 7 thanh xµ däc mui. Xµ vµnh mai sau khi ®­îc chÕ t¹o xong ph¶i cã b¸n hÝnh cong t¹i 3 vÞ trÝ lµ: R300, R1100, R3500. hai ®Çu cña xµ vµnh mai sÏ ®­îc hµn vµo hai xµ c¹nh mui. - b4: Hµn ph©n ®o¹n s¬ bé toµn bé khung mui ®· g¸ vµ ®Þnh vÞ xong. - b5: GhÐp , ®Þnh vÞ hµn 4 thanh däc lµm b»ng thÐp dËp dµi 3.584,5 mm lªn thµnh ®Çu vµ thanh ngang ®ì. - b6: §Þnh vÞ vµ hµn c¸c thanh ngang lµm b»ng thÐp dµi 2.900 mm. - b7: §Þnh vÞ vµ hµn c¸c thanh ë cöa th«ng giã lµm b»ng thÐp dËp . - b8: KiÓm tra l¹i toµn bé mèi hµn - b9: GhÐp vµ hµn t«n mui lªn khung mui. KÕt cÊu thÐp mui xe KÕt cÊu thÐp phÇn mui xe cã l¾p ®iÒu hoµ kh«ng khÝ Xµ vµnh mai KÕt cÊu thÐp phÇn mui xe cã l¾p ®iÒu hoµ kh«ng khÝ C¸c thanh c¬ b¶n cña mui xe Yªu cÇu kü thuËt: - Ph¶i s¬n chèng rØ phÇn tiÕp xóc gi÷a t«n mui víi khung mui tr­íc khi hµn ghÐp. - Sau khi hµn ph¶i h¬ n¾n kh¾c phôc låi lâm côc bé. - TÊm inox ë sµn l¾p m¸y l¹nh kh«ng khoÐt lç ë ch©n ®Õ l¾p m¸y l¹nh (ch©n ®Õ hµn lªn trªn inox). - L­u khi khi l¾p thªm vµnh ch¾n n­íc. ¸c toa xe cña ®oµn tµu 28 giê ®­îc thiÕt Ch­¬ng 4: tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm 4.1. TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm ®é bÒn bÖ toa xe gi­êng ngñ: 4.1.1. T¶i träng tÝnh to¸n ®Æt lªn bÖ xe: T¶i träng ®Æt lªn bÖ xe bao gåm: * T¶i träng th¼ng ®øng tÜnh vµ ®éng: P=Pt +P® = (1 + k®).Pt Trong tÝnh to¸n gi¸ chuyÓn h­íng ta ®· tÝnh ®­îc k® = 0,094 + T¶i träng th¼ng ®øng tÜnh: Theo ®iÒu kiÖn ban ®Çu ta cã tù träng thïng xe: 38 (TÊn ) T¶i träng: 8 tÊn Pt = 46 . 9,81 = 451,26 (kN). P = ( 1 + 0,094 ) . 451,26 = 493,68 (kN). + Träng l­îng cña mét xµ däc c¹nh g¾n víi thµnh bªn: Tc = 0,524.9,81=5,14 (kN) + Träng l­îng cña mui xe: Tm = 1,138x9,81 = 11,1638 (kN) + Träng l­îng cña mét xµ ®Çu g¾n víi thµnh ®Çu: T® =9,81. 0,13=1,275 (kN) + Träng l­îng cña ®Çu ®Êm – mãc nèi: T®m = 0,4 x9,81 = 3,924 (kN) Khi ®ã träng b× ph©n bè lªn c¸c xµ däc nh­ sau: - Xµ däc c¹nh: = 0,536 (KN/m) qc(2) = = = 4,628 (KN/m) qc= qc(1) + qc(2) = 0,536 + 4,628 = 5,164 (KN/m) P2 = T® = x 1,275 = 0,239 (kN) - Xµ kÐo: = = 0,423 (kN/m) Trong ®ã S lµ chiÒu dµi xµ kÐo : 5,79 (m). P1 = T® + T®m = x1,275 + 3,924 = 4,72 (kN) Träng t¶i P ®­îc coi lµ r¶i ®Òu trªn kh¾p bÒ mÆt sµn xe, råi chuyÓn thµnh t¶i träng r¶i ®Òu trªn suèt c¸c bÒ dµi c¸c xµ ngang. Trong bÖ xe cã 28 xµ ngang, nh­ vËy t¶i träng ph©n bè ®Òu trªn c¸c xµ ngang lµ: (kN/m) *T¶i träng ngang s­ên (lùc giã vµ lùc ly t©m): T¶i träng ngang s­ên ®­îc tÝnh vµ lÊy gÇn ®óng b»ng 12% øng suÊt tÜnh * T¶i träng däc (nÐn TN hoÆc kÐo TK): TrÞ sè cña t¶i träng däc lÊy theo b¶ng (ch­¬ng 2). TN = 1000 (kN) * T¶i träng th¼ng ®øng tõ ®Çu ®Êm – mãc nèi: Lùc th¼ng ®øng Z ®Æt t¹i ®iÓm gi÷a hai tÊm ®ì tr­íc vµ sau ë mét ®Çu toa. C¸c th«ng sè tÝnh to¸n: 2L = 20 (m) 2b = 2,9 (m) Dh = 0,05 (m) l®m = 1,1 (m) c = 184,2 (kN/m) 2l = 14 (m) S¬ ®å t¶i träng th¼ng ®øng tõ ®Çu ®Êm - mãc nèi Z = Z = = 2,5 (kN) T¶i träng Z ®­îc c©n b»ng ph¶n lùc th¼ng ®øng ®Æt ë t©m c¸c cèi chuyÓn h­íng: = = 2,889 (kN) = R – Z = 2,889 – 2,5 = 0,389 (kN) 4.1.2. S¬ ®å c¸c lùc t¸c dông lªn bÖ xe: * B­íc 1: ChuyÓn tõ s¬ ®å kÕt cÊu sang s¬ ®å tÝnh. + Yªu cÇu t×m øng suÊt vµ kiÓm tra ®é bÒn cña bÖ xe khi chÞu t¶i träng. + D¹ng kÕt cÊu cña bµi to¸n: C¸c t¶i träng t¸c dông lªn kÕt cÊu: T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn xµ däc c¹nh: qc = 5,164 (kN/m) T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn xµ kÐo : qxk = 0,423 (kN/m) T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn xµ ngang : qxn = 3,8 (kN/m) T¶i träng tËp trung t¹i ®Çu mót cña xµ däc gi÷a vµ xµ ®Çu: P1 = 4,72 (kN) T¶i träng tËp trung t¹i ®Çu mót cña xµ däc c¹nh vµ xµ ®Çu: P2 = 0,239 (kN) Lùc ®Êm kÐo t¸c dông lªn xµ däc gi÷a. TN = 1000 (kN) M«men uèn lÖch t©m do lùc däc kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng bÖ xe Mtl = 50 (kN.m ) T¶i träng th¼ng ®øng phô thªm (®Æt t¹i ®iÓm c¸ch xµ ®Çu mét kho¶ng lµ 0,72m) Z = 2,5 (kN) * B­íc 2: Rêi r¹c ho¸ kÕt cÊu. - §¸nh sè ®iÓm nót c¸c phÇn tö + Chia xµ kÐo thµnh 28 phÇn tö. + Chia c¸c xµ däc c¹nh thµnh 28 phÇn tö. + Chia c¸c xµ ®Çu, c¸c xµ gèi vµ c¸c xµ ngang thµnh 4 phÇn tö - Ph©n chia c¸c ph­¬ng ¸n t¶i träng: + T¶i träng qxk = 0,423 kN/m ph©n bè trªn xµ kÐo (ký hiÖu trong SAP : qxk). + T¶i träng qc = 5,164 kN/m ph©n bè trªn c¸c xµ däc c¹nh (ký hiÖu trong SAP: qxc) + T¶i träng qxn = 3,8 kN/m ph©n bè trªn c¸c xµ ngang (ký hiÖu trong SAP : qxn) + T¶i träng P1 = 4,72 kN tËp trung t¹i ®iÓm nót xµ däc gi÷a víi xµ ®Çu (ký hiÖu trong SAP: P1). + T¶i träng P2 = 0,239 kN tËp trung t¹i ®iÓm nót c¸c xµ däc c¹nh víi xµ ®Çu (ký hiÖu SAP: P2). + Lùc ®Êm - kÐoTN = 1000 kN t¹i ®iÓm nót xµ däc gi÷a víi xµ ®Çu (ký hiÖu trong SAP: T ). + M«men M = 50 kNm uèn lÖch t©m do lùc däc kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng bÖ xe t¹i ®iÓm nót xµ däc gi÷a víi xµ ®Çu (ký hiÖu trong SAP : M ). + T¶i träng th¼ng ®øng phô thªm Z = 2,5 kN t¹i ®iÓm nót c¸ch ®iÓm nót xµ däc gi÷a víi xµ ®Çu lµ 0,72m ( ký hiÖu trong SAP: Z ). TÊt c¶ c¸c lùc ®Æt lªn bÖ xe ®­îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh vÏ trong ®ã : H×nh 23 : BiÓu ®å c¸c lùc tËp trung t¹i c¸c xµ ®Çu. H×nh 24 : BiÓu ®å lùc th¼ng ®øng phô thªm t¸c dông lªn bÖ. H×nh 25 : BiÓu ®å lùc ®Êm t¸c dông lªn bÖ. H×nh 26 : BiÓu ®å m« men lÖch t©m do ®Êm – kÐo lÖch t©m g©y lªn. H×nh 27 : BiÓu ®å lùc ph©n bè d¶i ®Òu trªn c¸c xµ däc c¹nh. H×nh 28 : BiÓu ®å lùc ph©n bè d¶i ®Òu trªn xµ däc gi÷a. H×nh 29 : BiÓu ®å lùc ph©n bè d¶i ®Òu trªn c¸c xµ ngang. H×nh 30 : BiÓu ®å tæng hîp c¸c lùc t¸c dông lªn bÖ xe. + NhËp c¸c gi¸ trÞ ®Æc tr­ng h×nh häc mÆt c¾t cña c¸c xµ: - Hai xµ däc c¹nh lµ thÐp h×nh ch÷ [ 200x90x8 Nh­ng khi khai b¸o vµo trong SAP ë ®©y coi lµ cøng tuyÖt ®èi v× kÕt cÊu lµ toµn th©n chÞu lùc - Hai xµ ®Çu ngoµi lµ thÐp ®óc CT cã tiÕt diÖn . Ta còng khai b¸o vµo trong ch­¬ng tr×nh lµ cøng tuyÖt ®èi - Xµ ®Çu trong lµ hai thÐp ch÷ . - Xµ gèi ®­îc thiÕt kÕ theo h×nh bông c¸ nªn ®­îc lÊy theo gi¸ trÞ trung b×nh vµ lµ khèi h×nh hép . - C¸c xµ ngang gi÷a xe lµ thÐp h×nh ch÷ [ 150x60x5 . - C¸c xµ ngang gÇn xµ gèi lµ thÐp h×nh ch÷ Z 30 × 60 × 30 × 4. - Xµ kÐo lµ hai xµ thÐp h×nh ch÷ . Sau khi nhËp xong c¸c gi¸ trÞ cña c¸c lo¹i t¶i träng vµ ®Æc tr­ng h×nh häc bÖ xe ta cho ch¹y ch­¬ng tr×nh vµ cho ra c¸c biÓu ®å néi lùc cña bÖ xe d­íi t¸c dông cña c¸c lo¹i t¶i träng .Tõ nh÷ng biÓu ®å néi lùc ®ã ta kiÓm tra ngay ®­îc øng suÊt cña c¸c xµ t¹i nh÷ng mÆt c¾t bÊt kú vµ suy ra ®­îc nã cã ®¶m b¶o ®ñ ®iÒu kiÖn bÒn hay kh«ng .HoÆc cã thÓ tÝnh b»ng tay kiÓm tra t¹i c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm cho ta biÕt m« men M3 , lùc däc trôc P vµ lùc c¾t V2 vµ dïng c«ng thøc kiÓm tra bÒn cña lý thuyÕt bÒn thø 3 ®· dïng ë trªn (6) , (7) , (8) : Trong ®ã : * B­íc 3: biÓu ®å m« men, lùc c¾t, lùc däc cña bÖ xe: BiÓu ®å m« men M3 tæng hîp BiÓu ®å lùc c¾t V2 tæng hîp BiÓu ®å lùc däc p1 tæng hîp BiÓu ®å m« men m3 p1, P2,z g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t v2 do p1, P2,z g©y ra BiÓu ®å m« men m3 do qc, qxk, qxn g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t V2 do qc, qxk, qxn g©y ra BiÓu ®å Lùc däc P1 do T® g©y ra BiÓu ®å m« men M3 do M g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t V2 do M g©y ra 4.1.3. KiÓm tra t¹i tÊt c¶ c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm cña bÖ xe KiÓm tra xµ kÐo : BiÓu ®å m« men vµ lùc c¾t cña xµ kÐo: BiÓu ®å m« men BiÓu ®å lùc c¾t BiÓu ®å lùc däc Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ kÐo lµ t¹i ®iÓm ®Æt lùc th¼ng ®øng phô thªm M3 = 50,21 KN.m = 502100 KG.cm P = 669,94 KN = 6994 KG V2 = 19,82 KN = 1982 KG Mµ ta cã xµ kÐo lµ hai thÐp ch÷ [ 340x90x10 ] nªn nã cã c¸c th«ng sè sau: F = 100 cm2 Jx = 15265,33 cm4 Jy = 38408,33 cm4 Z = 17 cm Tõ ®ã ta ®­îc : VËy KiÓm tra hai xµ däc c¹ch: - T¹i vÞ trÝ gi÷a xe cã m« men vµ lùc däc lín nhÊt: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = 232,95 KN.m = 2 329 500 KG.cm P = 500 KN = 50 000 KG V2 = 0 MÆt kh¸c däc c¹ch ngoµi thÐp dËp nã cßn kÕt hîp víi thµnh bªn t¹o ra ®é v÷ng ch¾c nªn nã cã c¸c th«ng sè sau: F = 86,09 cm2 Jx = 56 242,11 cm4 Jy = 345,15 cm4 Z = 10 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy - T¹i vÞ trÝ xµ gèi cã lùc c¾t lín nhÊt: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -77,8 KN.m = -778 000 KG.cm P = -223,67 KN = 22 367 KG V2 = 83,23 KN = 8 323 KG MÆt kh¸c däc c¹ch ngoµi thÐp dËp nã cßn kÕt hîp víi thµnh bªn t¹o ra ®é v÷ng ch¾c nªn nã cã c¸c th«ng sè sau: F = 86,09 cm2 Jx = 56 242,11 cm4 Jy = 345,15 cm4 Z = 10 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy KiÓm tra c¸c xµ ngang: - Xµ ®Çu ngoµi: BiÓu ®å m« men vµ lùc c¾t: (do lùc däc trôc qu¸ bÐ cã thÎ bá qua) Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ ®Çu lµ t¹i gi÷a dÇm ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy: M3 = 8,49 KN.m = 84900 KG.cm P = 0 V2 = 8,58 KN = 858 KG MÆt kh¸c xµ ®Çu ngoµi thÐp dËp nªn cã c¸c th«ng sè sau: F = 22,08 cm2 Jx = 1348,7296 cm4 Jy = 170,5652 cm4 Z = 10 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy - Xµ ®Çu trong: BiÓu ®å m« men vµ lùc c¾t: (do lùc däc trôc qu¸ bÐ cã thÎ bá qua) Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ ®Çu lµ t¹i gi÷a dÇm ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy: M3 = 4,14 KN.m = 41400 KG.cm P = 0 V2 = 5,62 KN = 562 KG MÆt kh¸c xµ ®Çu trong lµm b»ng thÐp dËp nªn cã c¸c th«ng sè sau: F = 22,08 cm2 Jx = 1348,7296 cm4 Jy = 170,5652 cm4 Z = 10 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy - Xµ ngang N1- cã mÆt c¾t h×nh ch÷ Z: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ ngang N1 lµ t¹i gi÷a dÇm ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy: M3 = 7,22 KN.m = 72200 KG.cm P = 0 V2 = 7,74 KN = 774 KG MÆt kh¸c xµ ngang N1 lµm b »ng thÐp dËp Z 30 × 60 × 30 × 4. nªn cã c¸c th«ng sè sau: F = 4,48 cm2 Jx = 229,12 cm4 Jy = 271,274 cm4 Z = 3 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy - Xµ ngang N2- cã mÆt c¾t h×nh ch÷ Z: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ ngang N2 lµ t¹i gi÷a dÇm ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy: M3 = 9,50 KN.m = 95000 KG.cm P = 0 V2 = 9,32 KN = 932 KG MÆt kh¸c xµ ngang N2 lµm b»ng thÐp dËp Z 30 × 60 × 30 × 4. nªn cã c¸c th«ng sè sau: F = 4,48 cm2 Jx = 229,12 cm4 Jy = 271,274 cm4 Z = 3 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy - Xµ gèi: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ gèi lµ t¹i gi÷a dÇm ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy: M3 = -135 KN.m = 1350000 KG.cm P = -14,37 KN = -1437 KG V2 = 186,3 KN = 18630 KG Mµ ta cã xµ gèi lµ hai thÐp ch÷ [ 300x90x13 ] .VËy ta tÝnh ®­îc Jx : F = 87,24 cm2 Jx = 7887,7 cm4 Jy = 6563,2 cm4 Z = 315 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: - Xµ ngang N3- cã mÆt c¾t h×nh ch÷ C: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ ngang N3 lµ t¹i gi÷a dÇm ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy: M3 = 5,84 KN.m = 58400 KG.cm P = 0 V2 = 6,79 KN = 679 KG MÆt kh¸c xµ ngang N3 lµm b»ng thÐp dËp [ 150x60x5 nªn cã c¸c th«ng sè sau: F = 13 cm2 Jx = 429,833 cm4 Jy = 42,5785 cm4 Z = 7,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy - Xµ ngang N4- ë gi÷a xe: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M« men lín nhÊt cña xµ ngang N4- ë gi÷a xe lµ t¹i gi÷a dÇm ®Ó ®¶m b¶o an toµn ta lÊy: M3 = 3,94 KN.m = 39400 KG.cm P = 0 V2 = 5,51 KN = 551 KG MÆt kh¸c xµ ngang gi÷a [ 150x60x5 cã c¸c th«ng sè sau: . F = 13 cm2 Jx = 429,833 cm4 Jy = 42,5785 cm4 Z = 7,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy B¶ng tæng kÕt : VÞ trÝ Lùc däc P (KG) Lùc c¾t V2 (KG) M3 (KG).cm (KG/cm2) (KG/cm2) (KG/cm2) Xµ kÐo 6994 1843 4752 18,43 599,06 599,91 Xµ ®Çu Ngoµi 0 813 78300 36,82 580,55 584,04 Xµ ®Çu trong 0 524,6 39672 23 294,14 296,82 Ngang N1 0 743,7 68000 167,2 890,36 890,64 Ngang N2 Ngang N3 Ngang N4 Xa goi Víi xµ gèi ®­îc lµm b»ng thÐp CT35 hoÆc CT38 cã øng suÊt cho phÐp lµ 3500 KG/cm2 hoÆc 3800 KG/cm2 * Sau khi tÝnh to¸n xong ta cã kÕt luËn : øng suÊt t×m ®­îc hoµn toµn tho¶ m·n v× lu«n lu«n nhá h¬n øng suÊt cho phÐp 4.2. TÝnh to¸n søc bÒn thµnh xe gi­êng ngñ : Gi¶ thiÕt - Coi t¹i ®iÓm chÝnh gi÷a cét ®øng m«men uèn b»ng kh«ng (dùa trªn kÕt qu¶ tÝnh rót ®­îc trong tÝnh to¸n gÇn ®óng lÇn tr­íc). Do ®ã, ta thay vµo ®iÓm gi÷a cét ®øng lµ chèt. - §Ó tiÕn hµnh gi¶i ta chia t¶i träng cho thanh d©y trªn vµ d­íi theo tû lÖ m«men qu¸n tÝnh: q d q T 4.2.1. T¶i träng ®Æt lªn thµnh xe bao gåm: T¶i träng r¶i ®Òu: q = = = = 2,62 (kN/m) + Träng l­îng cña mét xµ däc c¹nh g¾n víi thµnh bªn: Tc = 0,524 . 9,81 = 5,14 (kN) + Träng l­îng cña nöa mui xe: Tm = 0,569 . 9,81 = 5,58 (kN) + Träng l­îng cña thµnh bªn: Ttb = 1,25 . 9,81 = 12,26 (kN) + Träng l­îng cña 3/16 thiÕt bÞ bªn träng vµ träng t¶i: Ttr = (8 + 8). 3/16. 9,81 = 29,43 (kN) T¶i träng tËp trung: + Träng l­îng cña mét nöa thµnh ®Çu: T® = 9,81. 0,131 = 1,29 (kN). + Lùc tõ c¸c xµ ngang truyÒn tíi. 4.2.2. X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña kÕt cÊu thïng xe: 1. D¶i d­íi: 2. D¶i trªn: F = 86,09 cm2 F = 20,12 cm2 Jx = 56 242,11 cm4 Jx = 5 249,54 cm4 Jy = 345,15 cm4 Jy = 167,37 cm4 Z = 49,5 cm Z = 19 cm 3. Cét ®øng:lµ thÐp dËp C90×35×5 cã c¸c th«ng sè sau: F = 15,46 cm2 Jx = 171,31 cm4 Z = 4,5 cm 4. Cét cöa: F = 15,46 cm2 Jx = 171,31 cm4 Z = 4,5 cm 4.2.3. S¬ ®å c¸c lùc t¸c dông lªn thµnh xe: * B­íc 1: ChuyÓn tõ s¬ ®å kÕt cÊu sang s¬ ®å tÝnh. + Yªu cÇu t×m øng suÊt vµ kiÓm tra ®é bÒn cña thµnh xe khi chÞu t¶i träng. + D¹ng kÕt cÊu cña bµi to¸n: + C¸c t¶i träng t¸c dông lªn kÕt cÊu: T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn thanh d©y trªn : qtr = 0,223 (kN/m) T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn xµ kÐo : qd = 2,397 (kN/m) T¶i träng tËp trung t¹i ®Çu mót cña thµnh bªn : Ttb = 1,29 (kN) * B­íc 2: Rêi r¹c ho¸ kÕt cÊu. - §¸nh sè ®iÓm nót c¸c phÇn tö - Ph©n chia c¸c ph­¬ng ¸n t¶i träng: + T¶i träng qtr = 0,223 kN/m ph©n bè trªn thanh d©y trªn (ký hiÖu trong SAP qtr). + T¶i träng qd = 2,397 kN/m ph©n bè trªn thanh d©y d­íi (ký hiÖu trong SAP: qd) + T¶i träng Ttb = 1,29 kN tËp trung t¹i ®iÓm mót cña thµnh bªn (ký hiÖu trong SAP: Ttb). TÊt c¶ c¸c lùc ®Æt lªn bÖ xe ®­îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh vÏ trong ®ã : BiÓu ®å ph¶n lùc tõ xµ ngang truyÒn lªn thµnh xe BiÓu ®å lùc tËp trung t¹i thµnh ®Çu BiÓu ®å lùc r¶i ®Òu lªn thanh d©y trªn vµ thanh d©y d­íi BiÓu ®å tæng hîp * B­íc 3: BiÓu ®å néi lùc cña thµnh bªn: BiÓu ®å m« men M3 tæng hîp BiÓu ®å lùc c¾t V2 tæng hîp BiÓu ®å lùc däc p1 tæng hîp BiÓu ®å m« men m3 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t V2 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å lùc däc p1 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å m« men M3 do ph¶n lùc N g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t V2 do ph¶n lùc N g©y ra BiÓu ®å lùc däc P1 do ph¶n lùc N g©y ra 4.2.4. KiÓm tra t¹i tÊt c¶ c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm cña thµnh bªn: KiÓm tra d¶i d­íi: 1. T¹i xµ gèi (vÞ trÝ cã lùc c¾t lín nhÊt): Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -46,34 KN.m = -463 400 KG.cm P = 0 V2 = -55,79 KN = -5 570 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi cã c¸c th«ng sè sau : . F = 86,09 cm2 Jx = 56 242,11 cm4 Jy = 345,15 cm4 Z = 49,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy 2. T¹i gi÷a xe cã M3 vµ P lín nhÊt : Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -99,03 KN.m = -990 300 KG.cm P = 64,97 KN = 6 497 KG V2 = -11,48 KN = -1 148 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi cã c¸c th«ng sè sau : . F = 86,09 cm2 Jx = 56 242,11 cm4 Jy = 345,15 cm4 Z = 49,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy KiÓm tra d¶i trªn: 1. T¹i xµ gèi (vÞ trÝ cã m« men vµ lùc c¾t ®Òu lín): Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -9,74 KN.m = -97 400 KG.cm P = -27,27 KN = 2 727 KG V2 = 16,71 KN = 1 671 KG MÆt kh¸c d¶i trªn cã c¸c th«ng sè sau : . F = 20,12 cm2 Jx = 5 249,54 cm4 Jy = 167,37 cm4 Z = 19 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy 2. T¹i gi÷a xe (vÞ trÝ cã m« men vµ lùc däc lín nhÊt): Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = 18,5 KN.m = 185 000 KG.cm P = -64,97 KN = -6 497 KG V2 = 0 MÆt kh¸c d¶i trªn cã c¸c th«ng sè sau : . F = 20,12 cm2 Jx = 5 249,54 cm4 Jy = 167,37 cm4 Z = 19 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy KiÓm tra c¸c cét ®øng, cét cöa: 1.Cét ®øng cã m« men vµ lùc c¾t lín nhÊt: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -4,27 KN.m = -42 700 KG.cm P = -6,39 KN = -639 KG V2 = 10,02 KN = 1 002 KG MÆt kh¸c cét ®øng cã c¸c th«ng sè sau : . F = 10,98 cm2 Jx = 137,26 cm4 Z = 4,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy 2.Cét ®øng cã lùc däc lín nhÊt + m« men vµ lùc c¾t ®Òu lín : Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -3,8 KN.m = -38 000 KG.cm P = -8,26 KN = - 826 KG V2 = 9,098 KN = 909,8 KG MÆt kh¸c cét ®øng cã c¸c th«ng sè sau : . F = 10,98 cm2 Jx = 59,65 cm4 Z = 4,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy 3.Cét cöa cã m« men vµ lùc c¾t lín nhÊt: Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -4,27 KN.m = -42 700 KG.cm P = -6,39 KN = -639 KG V2 = 10,02 KN = 1 002 KG MÆt kh¸c cét ®øng cã c¸c th«ng sè sau : . F = 15,46 cm2 Jx = 171,31 cm4 Z = 4,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy 4.Cét cöa cã lùc däc lín nhÊt + m« men vµ lùc c¾t ®Òu lín : Tõ c¸c biÓu ®å néi lùc ta cã : M3 = -3,8 KN.m = -38 000 KG.cm P = -8,26 KN = - 826 KG V2 = 9,098 KN = 909,8 KG MÆt kh¸c cét cöa cã c¸c th«ng sè sau : . F = 15,46 cm2 Jx = 171,31 cm4 Z = 4,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc : VËy Nh­ vËy thµnh bªn sau khi ®· kiÓm nghiÖm hoµn toµn ®ñ ®é bÒn . 4.3. KiÓm nghiÖm ®é bÒn thïng xe: 4.3.1. §Æc ®iÓm kÕt cÊu vµ s¬ ®å tÝnh to¸n ®é bÒn thïng toa xe gi­êng n»m: Khi tÝnh to¸n søc bÒn thïng xe kh¸ch ta ph¶i xÐt ®Õn mét sè ®Æc ®iÓm kÕt cÊu cña thïng xe nh­ sau: - Thïng toa xe coi nh­ ®èi xøng theo mÆt ph¼ng th¼ng ®øng däc xe. - KÕt cÊu cña thïng xe lµ mét hÖ khung gåm d¶i trªn ,d¶i d­íi ®­îc liªn kÕt víi nhau bëi hÖ thèng cét thµnh xe .Toµn bé thïng xe ®­îc gèi trªn c¸c bµn tr­ît chÞu lùc ë gi¸ chuyÓn h­íng. - D¶i trªn thïng xe lµ ®­êng träng t©m tiÕt diÖn phÝa trªn thïng xe tÝnh tõ mÐp trªn cöa sæ. - D¶i d­íi thïng xe lµ ®­êng träng t©m tiÕt diÖn phÝa d­íi thïng xe tÝnh tõ mÐp d­íi cöa sæ. - PhÇn mui cña mét ®Çu xe ®­îc bè trÝ ph¼ng ®Ó ®Æt m¸y ®iÒu hoµ kh«ng khÝ. - KÕt cÊu bÖ xe ë phÇn gi÷a kh«ng cã xµ däc gi÷a Trªn c¬ së ®Æc ®iÓm cña kÕt cÊu thïng xe ta thiÕt lËp ®­îc s¬ ®å tÝnh to¸n søc bÒn thïng xe: 4.3.2. X¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña kÕt cÊu thïng xe: 1. D¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo: MÆt c¾t a-a (d¶i d­íi thïng xe) ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo TiÕt diÖn a-a bao gåm: - Xµ däc c¹nh : 2 thanh - Thanh trªn cöa sæ : 2 thanh - 2 thanh thÐp M 140 - T«n sµn xe dËp g©n dµy 5 mm C¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña tiÕt diÖn: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 376,1 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 176 128,59 cm4 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy =5 805 336,25 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 10,77 cm - VÞ trÝ biªn cña tiÕt diÖn: Lt = 64,4 cm Ld = 37,8 cm 2. D¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo: MÆt c¾t b-b (d¶i d­íi thïng xe) ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo TiÕt diÖn b-b bao gåm: - Xµ kÐo : 2 thanh - Xµ däc c¹nh : 2 thanh - Thanh trªn cöa sæ : 2 thanh - 2 thanh thÐp M 140 - T«n sµn xe dËp g©n dµy 5 mm C¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña tiÕt diÖn: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 573,71 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 257 559,2 cm4 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy = 5 867 977,3 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 3,5 cm - VÞ trÝ biªn cña tiÕt diÖn: Lt = 71,6 cm Ld = 37,5 cm 3. D¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng xµ kÐo: MÆt c¾t c-c (d¶i d­íi thïng xe) kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng xe TiÕt diÖn c-c bao gåm: - Xµ däc c¹nh : 2 thanh - Thanh d­íi cöa sæ : 2 thanh - 4 Thanh thÐp M 140 - 4 Thhanh thÐp L: - T«n sµn xe dËp g©n dµy 5 mm C¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña tiÕt diÖn: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 496,94 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 186 962,1 cm4 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy = 8 323 260,1 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 41 cm - VÞ trÝ biªn cña tiÕt diÖn: Lt = 170 cm Ld = 61 cm 4. D¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ cã xµ kÐo: MÆt c¾t d-d (d¶i d­íi thïng xe) kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo TiÕt diÖn d-d bao gåm: - Xµ kÐo: 2 thanh - Xµ däc c¹nh : 2 thanh - Thanh d­íi cöa sæ : 2 thanh - 4 Thanh thÐp L: - 4 thanh thÐp M 140 - T«n sµn xe dËp g©n dµy 5 mm C¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña tiÕt diÖn: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 594,81 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 950 934,8 cm4 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy = 8 363 681,8 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 31,4 cm - VÞ trÝ biªn cña tiÕt diÖn: Lt = 180 cm Ld = 65,4 cm 5. D¶i trªn thïng xe t¹i vÞ trÝ ®i qua cöa sæ: MÆt c¾t e-e (d¶i trªn thïng xe) t¹i vÞ trÝ ®i qua cöa sæ TiÕt diÖn e-e bao gåm: - 7 thanh däc mui: - 2 Thanh c¹nh mui trªn - 2 Thanh c¹nh mui d­íi - 2 Thanh trªn cöa sæ: - T«n bäc mui dµy 2,5 mm C¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña tiÕt diÖn: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 55,3 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 88 049,45 cm4 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy = 585 775,09 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 69,5 cm - VÞ trÝ biªn cña tiÕt diÖn: Lt = 40 cm Ld = 69,5 cm 6. D¶i trªn thïng xe t¹i vÞ trÝ kh«ng ®i qua cöa sæ: MÆt c¾t f-f (d¶i trªn thïng xe) t¹i vÞ trÝ kh«ng ®i qua cöa sæ TiÕt diÖn f- f bao gåm: - 7 thanh däc mui: - 2 Thanh c¹nh mui trªn - T«n bäc mui dµy 2,5 mm C¸c ®Æc tr­ng h×nh häc cña tiÕt diÖn: - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 40,49 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 48 330,6 cm4 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy = 691 326,44 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 37,6 cm - VÞ trÝ biªn cña tiÕt diÖn: Lt = 35,7 cm Ld = 37,6 cm 7. C¸c tiÕt diÖn cét thµnh xe: A. TiÕt diÖn cña cét ®øng: Cét ®øng lµ thÐp C90-35-5 vµ t«n thµnh xe dµy 2,5 mm víi chiÒu réng 50 mm mçi phÝa cña cét ®Ó tÝnh to¸n. - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 10,98 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 137,26 cm4 Jtr = 48 330,6 (4h,5b) ; Jd = 257 559,2 (1,5htr , 1,6 b1) - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy = 59,65 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 4,5 cm B. TiÕt diÖn cña cét cöa: Cét cöa lµ thÐp dËp vµ t«n thµnh xe dµy 2,5 mm víi chiÒu réng 50 mm mçi phÝa cña cét ®Ó tÝnh to¸n. - DiÖn tÝch tiÕt diÖn : F = 15,46 cm2 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc ox: Jx = 171,31 cm4 - M« men qu¸n tÝnh theo trôc oy: Jy = 72,61 cm4 - To¹ ®é träng t©m : Y0 = 4,5 cm 4.3.3. T¶i träng t¸c dông lªn thïng xe: T¶i träng ®Æt lªn thïng xe bao gåm: *. T¶i träng th¼ng ®øng tÜnh vµ ®éng: P=Pt +P® = (1 + k®).Pt - Träng l­îng thïng xe (tù nÆng): P1 = 38 .000 KG - T¶i träng: P2 = 8.000 KG Ta cã c«ng thøc : Trong ®ã : a=0,05 (§èi víi thïng xe) b= m: Lµ sè trôc xe trong mét gi¸ chuyÓn h­íng m=2 V: Tèc ®é cña toa xe (V=100km/h) fct: §é nhón tÜnh cña toa xe fct =22,5 cm Thay sè vµo c«ng thøc ta ®­îc : T¶i träng tÜnh vµ ®éng th¼ng ®øng t¸c dông lªn thïng xe ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: 1. §èi víi d¶i trªn thïng xe: Trong ®ã: P1 = 38.000 KG P2 = 8.000 KG 2L = 2.000 cm Jtr = 48 330,6 cm4 (m« men qu¸n tÝnh d¶i trªn) Jtr = 257 559,2 cm4 (m« men qu¸n tÝnh d¶i d­íi) PtÜnh = P1 + P2 = 38.000 + 8.000 = 46.000 KG. Thay sè vµo ta ®­îc: 2. §èi víi d¶i d­íi thïng xe: *. T¶i träng th¼ng ®øng bæ sung: T¶i träng th¼ng ®øng bæ sung do t¶i träng ngang g©y lªn (do lùc giã vµ lùc ly t©m g©y lªn), khi tÝnh to¸n ®èi víi xe kh¸ch lÊy b»ng 12,5% t¶i träng th¼ng ®øng tÜnh. *. T¶i träng däc: T¶i träng däc t¸c dông lªn thïng xe ®­îc tÝnh to¸n theo hai tr­êng hîp: - T¶i träng ®Êm: P® = 100.000 KG - T¶i träng kÐo : Pk = 100.000 KG *. M«men uèn lÖch t©m do lùc däc kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng bÖ xe Mtl = 50 ( kN.m ) 4.3.4. S¬ ®å c¸c lùc t¸c dông lªn thïng xe : * B­íc 1: ChuyÓn tõ s¬ ®å kÕt cÊu sang s¬ ®å tÝnh. + Yªu cÇu t×m øng suÊt vµ kiÓm tra ®é bÒn cña bÖ xe khi chÞu t¶i träng. + D¹ng kÕt cÊu cña bµi to¸n: C¸c lo¹i t¶i träng t¸c dông lªn kÕt cÊu: - Tr­êng hîp 1: T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn d¶i trªn cña thïng xe: qtr = 4,43 (kN/m) T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn d¶i d­íi cña thïng xe: qd = 23,6 (kN/m) Lùc ®Êm t¸c dông lªn xµ kÐo: T® = 1000 (kN) M«men uèn lÖch t©m do lùc däc kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng bÖ xe Mtl = 50 ( kN.m ) - Tr­êng hîp 2: T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn d¶i trªn cña thïng xe: qtr = 4,43 (kN/m) T¶i träng ph©n bè r¶i ®Òu lªn d¶i d­íi cña thïng xe: qd = 23,6 (kN/m) Lùc kÐo t¸c dông lªn xµ kÐo: Tk = 1000 (kN) M«men uèn lÖch t©m do lùc däc kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng bÖ xe Mtl = 50 ( kN.m ) * B­íc 2: Rêi r¹c ho¸ kÕt cÊu. §¸nh sè ®iÓm nót c¸c phÇn tö Ph©n chia c¸c ph­¬ng ¸n t¶i träng: - Tr­êng hîp 1: + T¶i träng qtr = 4,43 kN/m ph©n bè d¶i trªn cña thïng xe (ký hiÖu trong SAP : qtr). + T¶i träng qd = 23,6 kN/m ph©n bè lªn d¶i d­íi cña thïng xe (ký hiÖu trong SAP: qd) + Lùc ®Êm T® = 1000 kN t¹i hai ®Çu cña bÖ xe (ký hiÖu trong SAP: T® ). + M«men M = 50 kNm uèn lÖch t©m do lùc däc kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng bÖ xe t¹i hai ®Çu cña bÖ xe (ký hiÖu trong SAP : M ). - Tr­êng hîp 2: + T¶i träng qtr = 4,43 kN/m ph©n bè d¶i trªn cña thïng xe (ký hiÖu trong SAP : qtr). + T¶i träng qd = 23,6 kN/m ph©n bè lªn d¶i d­íi cña thïng xe (ký hiÖu trong SAP: qd) + Lùc kÐo Tk = 1000 kN t¹i hai ®Çu cña bÖ xe (ký hiÖu trong SAP: Tk ). + M«men M = 50 kNm uèn lÖch t©m do lùc däc kh«ng n»m trong mÆt ph¼ng bÖ xe t¹i hai ®Çu cña bÖ xe (ký hiÖu trong SAP : M ). TÊt c¶ c¸c lùc ®Æt lªn bÖ xe ®­îc tr×nh bµy trªn c¸c h×nh vÏ: - Tr­êng hîp 1: BiÓu ®å tæng hîp c¸c lùc t¸c dông lªn thïng xe - Tr­êng hîp 2: BiÓu ®å tæng hîp c¸c lùc t¸c dông lªn thïng xe NhËp c¸c gi¸ trÞ ®Æc tr­ng h×nh häc mÆt c¾t cña c¸c xµ: - Cét ®øng lµ thÐp dËp . Cét ®øng cã Jx = 137,26 cm4 . - D¶i trªn thïng xe ®­îc lÊy b»ng m¸c thÐp cã Jx t­¬ng ®­¬ng. Tøc lµ d¶i trªn cã Jx = 48 330,6 cm4 = 320 Jx (cét ®øng). V× vËy ta chän m¸c thÐp ch÷ C cã h = 4 hc, b = 5 bc . - D¶i d­íi thïng xe ®­îc lÊy b»ng m¸c thÐp cã Jx t­¬ng ®­¬ng. Tøc lµ d¶i d­íi cã Jx = 257 559,2 cm4 = 5,4 Jx (d¶i trªn). V× vËy ta chän m¸c thÐp ch÷ C cã h = 1,5 htr, b = 1,6 btr . Sau khi nhËp xong c¸c gi¸ trÞ cña c¸c lo¹i t¶i träng vµ ®Æc tr­ng h×nh häc bÖ xe ta cho ch¹y ch­¬ng tr×nh vµ cho ra c¸c biÓu ®å néi lùc cña bÖ xe d­íi t¸c dông cña c¸c lo¹i t¶i träng .Tõ nh÷ng biÓu ®å néi lùc ®ã ta kiÓm tra ngay ®­îc øng suÊt t¹i nh÷ng mÆt c¾t bÊt kú vµ suy ra ®­îc nã cã ®¶m b¶o ®ñ ®iÒu kiÖn bÒn hay kh«ng. HoÆc cã thÓ tÝnh b»ng tay kiÓm tra t¹i c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm cho ta biÕt m« men M3 , lùc däc trôc P vµ lùc c¾t V2 vµ dïng c«ng thøc kiÓm tra bÒn cña lý thuyÕt bÒn thø 3 ®· dïng ë trªn (6) , (7) , (8) : Trong ®ã : ; * B­íc 3: biÓu ®å m« men, lùc c¾t, lùc däc cña thïng xe: - Tr­êng hîp 1: BiÓu ®å m« men m3 tæng hîp BiÓu ®å lùc c¾t v2 tæng hîp BiÓu ®å lùc däc p1 tæng hîp BiÓu ®å m« men m3 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t v2 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å lùc däc p1 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å m« men m3 do m g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t v2 do m g©y ra BiÓu ®å m« men m3 do t g©y ra BiÓu ®å lùc däc p1 do t g©y ra - Tr­êng hîp 2: BiÓu ®å m« men m3 tæng hîp BiÓu ®å lùc c¾t v2 tæng hîp BiÓu ®å lùc däc p1 tæng hîp BiÓu ®å m« men m3 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t v2 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å lùc däc p1 do qtr, qd g©y ra BiÓu ®å m« men m3 do m g©y ra BiÓu ®å lùc c¾t v2 do m g©y ra BiÓu ®å m« men m3 do t g©y ra BiÓu ®å lùc däc p1 do t g©y ra 4.3.5. KiÓm tra t¹i tÊt c¶ c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm cña thïng xe: - Tr­êng hîp 1: 1. D¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo (mÆt c¾t a-a): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 384,16 KN.m = 3 841 600 KG.cm V2 = -131,027 KN = - 13 102,7 KG P = - 979,51 KN = 97 951 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 376,1 cm2 Jx = 176 128,59 cm4 Y0 = 10,77 cm Z = 64,4 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 2. D¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo (mÆt c¾t c-c): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 384,16 KN.m = 3 841 600 KG.cm V2 = -131,027 KN = - 13 102,7 KG P = - 979,51 KN = 97 951 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 496,94 cm2 Jx = 186 962,1 cm4 Y0 = 41 cm Z = 65 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 3. D¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo (mÆt c¾t b-b): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë xµ gèi ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = - 170,83 KN.m = - 1 708 300 KG.cm V2 = - 175,464 KN = - 17 546,4 KG P = - 979,51 KN = 97 951 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 573,71 cm2 Jx = 257 559,2 cm4 Y0 = 3,5 cm Z = 71,6 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 4. D¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo (mÆt c¾t d-d): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë xµ gèi ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = - 170,83 KN.m = - 1 708 300 KG.cm V2 = - 175,464 KN = - 17 546,4 KG P = - 979,51 KN = - 97 951 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 594,81 cm2 Jx = 950 934,8 cm4 Y0 = 31,4 cm Z = 180 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 5. D¶i trªn thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng (mÆt c¾t e-e): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 86,62 KN.m = 866 200 KG.cm V2 = - 32,5 KN = - 3 250 KG P = - 20,5 KN = - 2 050 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 55,3 cm2 Jx = 88 049,45 cm4 Y0 = 69,5 cm Z = 69,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 6. D¶i trªn thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng (mÆt c¾t f-f): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 86,62 KN.m = 866 200 KG.cm V2 = - 32,5 KN = - 3 250 KG P = - 20,5 KN = - 2 050 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 40,49 cm2 Jx = 48 330,6 cm4 Y0 = 37,6 cm Z = 37,6 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy - Tr­êng hîp 2: 1. D¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo (mÆt c¾t a-a): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 390,09 KN.m = 3 900 900 KG.cm V2 = -175,77 KN = - 17 577 KG P = - 1 000 KN = - 100 000 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 376,1 cm2 Jx = 176 128,59 cm4 Y0 = 10,77 cm Z = 64,4 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 2. D¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo (mÆt c¾t c-c): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 390,09 KN.m = 3 900 900 KG.cm V2 = -175,77 KN = - 17 577 KG P = - 1 000 KN = - 100 000 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 496,94 cm2 Jx = 186 962,1 cm4 Y0 = 41 cm Z = 65 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 3. D¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo (mÆt c¾t b-b): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë xµ gèi ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = - 167,37 KN.m = - 1 673 700 KG.cm V2 = - 175,77 KN = - 17 577 KG P = - 1000 KN = - 1000 000 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 573,71 cm2 Jx = 257 559,2 cm4 Y0 = 3,5 cm Z = 71,6 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 4. D¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo (mÆt c¾t d-d): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë xµ gèi ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = - 167,37 KN.m = - 1 673 700 KG.cm V2 = - 175,77 KN = - 17 577 KG P = - 1000 KN = - 1000 000 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 594,81 cm2 Jx = 950 934,8 cm4 Y0 = 31,4 cm Z = 180 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 5. D¶i trªn thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng (mÆt c¾t e-e): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 87,91 KN.m = 879 100 KG.cm V2 = - 32,32 KN = - 3 232 KG P = - 20,5 KN = - 2 050 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 55,3 cm2 Jx = 88 049,45 cm4 Y0 = 69,5 cm Z = 69,5 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy 6. D¶i trªn thïng xe kh«ng ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng (mÆt c¾t f-f): M« men lín nhÊt cña thïng xe lµ ë gi÷a thïng ®Ó an toµn ta lÊy: M3 = 87,91 KN.m = 879 100 KG.cm V2 = - 32,32 KN = - 3 232 KG P = - 20,5 KN = - 2 050 KG MÆt kh¸c d¶i d­íi thïng xe ®i qua cöa sæ t¹i vÞ trÝ gi÷a thïng kh«ng cã xµ kÐo cã c¸c th«ng sè sau: F = 40,49 cm2 Jx = 48 330,6 cm4 Y0 = 37,6 cm Z = 37,6 cm Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc: VËy B¶ng tæng kÕt : - Tr­êng hîp 1: VÞ trÝ Lùc däc P (KG) Lùc c¾t V2 (KG) M3 (KG.cm) (KG/cm2) (KG/cm2) (KG/cm2) a-a -97 951 -13 102,7 3 841 600 -34,84 1 144,25 1145,84 b-b -97 951 -17 546,4 -1708300 -30,58 -645,62 -647,79 c-c -97 951 -13 102,7 3 841 600 -26,39 1125,97 1126,89 d-d -97 951 -17 546,4 -1708300 -29,5 -470,06 -472,28 e-e -2 050 -3 250 866 200 -58,77 646,63 654,59 f-f -2 050 -3 250 866 200 -80,27 623,25 638,57 - Tr­êng hîp 2: VÞ trÝ Lùc däc P (KG) Lùc c¾t V2 (KG) M3 (KG.cm) (KG/cm2) (KG/cm2) (KG/cm2) a-a -100 000 -17 577 3 900 900 -46,73 1 160,44 1 163,26 b-b -100 000 -17 577 -1673700 -30,63 -619,57 -621,83 c-c -100 000 -17 577 3 900 900 -35,4 1 154,79 1 156,41 d-d -100 000 -17 577 -1673700 -29,55 -484,93 -487,62 e-e -2050 -3 232 879 100 -58,44 656,83 664,58 f-f -2050 -3 232 879 100 -79,82 633,29 648,2 Nh­ vËy øng suÊt lín nhÊt lµ t¹i mÆt c¾t a-a vµ mÆt c¾t c-c lµ hai mÆt c¸t t¹i gi÷a xe. Nã cã gi¸ trÞ lµ . VËy thïng xe ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn bÒn. KÕt luËn Sau khi tÝnh to¸n ta cã thÓ rót ra kÕt luËn lµ thïng toa xe ®­îc thiÕt kÕ hoµn toµn ®¶m b¶o ®é bÒn vµ ®é cøng trong ®iÒu kiÖn vËn hµnh cña §­êng s¾t ViÖt Nam. 4.4. TÝnh to¸n h·m: §èi víi hÖ thèng h·m guèc ta cÇn x¸c ®Þnh mét sè tham sè ®Æc tr­ng sau: - Lùc nÐn cña guèc h·m lªn b¸nh xe - Gi¶m tèc khi h·m - Thêi gian h·m - Qu·ng ®­êng h·m - NhiÖt ®é guèc h·m s¶n sinh trong qu¸ tr×nh h·m Th«ng sè ban ®Çu khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ: - Tù nÆng cña toa xe T= 38 (T) - T¶i träng cña toa xe P =8 (T) - HÖ sè b¸m gi÷a b¸nh xe vµ mÆt ray yk = 0.25 - Béi suÊt h·m L = 8 4.4.1. X¸c ®Þnh lùc nÐn cña guèc h·m lªn b¸nh xe: Khi ®iÒu khiÓn h·m ®oµn tµu, tµi xÕ t¹o ra søc c¶n nh©n t¹o cã chiÒu ng­îc víi chiÒu chuyÓn ®éng cña ®oµn tµu, nh»m dõng hoÆc ®iÒu chØnh tèc ®é cña ®oµn tµu phï hîp víi yªu cÇu cÇn thiÕt cña biÓu ®å ch¹y tµu, tÝn hiÖu, t×nh tr¹ng cña ®­êng.... TrÞ sè cho phÐp cña lùc h·m phô thuéc vµo hµng lo¹t c¸c yÕu tè nh­ : lùc b¸m cña b¸nh xe víi ray, trÞ sè cña ®é gi¶m tèc cho phÐp nh»m ®¶m b¶o møc ®é tho¶i m¸i cho hµnh kh¸ch còng nh­ b¶o ®¶m an toµn cho hµng ho¸ vv... §èi víi lo¹i h·m guèc, khi thao t¸c h·m, guèc h·m sÏ Ðp vµo mÆt l¨n b¸nh xe, g©y lùc ma s¸t : Fms=2Kd.jk Vµ sinh ra m« men h·m : Mh=2Kd.jk.R Trong ®ã : - Kd : Lùc Ðp cña guèc h·m lªn mÆt l¨n b¸nh xe - R : B¸n kÝnh b¸nh xe - jk : HÖ sè ma s¸t cña guèc h·m víi mÆt l¨n b¸nh xe §èi víi ®oµn tµu, m« men nµy ®­îc t¹o bëi néi lùc nªn kh«ng thÓ h·m ®oµn tµu ®­îc. Nh­ng d­íi t¸c dông cña träng lùc Q, m«men Mh, t¹i ®iÓm tiÕp xóc O gi÷a b¸nh xe víi ®­êng ray, ph¸t sinh ph¶n lùc Bh. Lùc Bh g©y nªn m«men Bh.R c©n b»ng víi m«men Mh, tøc lµ: Mh=2Kd.jk.R= Bh.R ë ®©y, R lµ b¸n kÝnh vßng l¨n b¸nh xe. Tõ ®ã ta cã: Bh =2Kd.jk (chÌn h×nh vÏ vµo ®©y) Nh­ vËy, d­íi t¸c dông cña t¶i träng Q, lùc ma s¸t 2Kd.jk ®· s¶n sinh ra lùc h·m Bh lµ lùc cña ®­êng ray t¸c dông lªn b¸nh xe t¹i ®iÓm tiÕp xóc O. Lùc Bh chÝnh lµ ngo¹i lùc ®èi víi ®oµn tµu, nã phô thuéc vµo lùc Ðp Kd vµ hÖ sè ma s¸t jk §Ó x¸c ®Þnh lùc nÐn cña guèc h·m lªn mÆt l¨n b¸nh xe ta dùa vµo ph­¬ng tr×nh c©n b»ng m«men do lùc ma s¸t gi÷a guèc h·m víi mÆt l¨n b¸nh xe t¹o ra víi m«men do lùc b¸m cña b¸nh xe víi ray t¹o ra: 2Kd.jk = 0.9.yk.Qo (1) Trong ®ã: K® : Lùc nÐn cho phÐp cña guèc h·m t¸c dông lªn mÆt l¨n b¸nh xe (KN) jk : HÖ sè ma s¸t cña guèc h·m víi mÆt l¨n b¸nh xe yk: HÖ sè b¸m gi÷a b¸nh xe vµ ray Qo: T¶i träng (tÜnh) b¸nh xe t¸c dông lªn ray, tÝnh cho mét guèc h·m P : T¶i träng toa xe (TÊn) T : Tù nÆng toa xe (TÊn) no : Sè l­îng trôc b¸nh cña toa xe no = 2 m : Sè l­îng b¸nh xe trªn 1 trôc m = 2 Thay vµo c«ng thøc trªn ta ®­îc: = 57,5 KN Th«ng th­êng guèc h·m ®­îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu gang cã hµm l­îng P trung b×nh v× vËy hÖ sè ma s¸t jk ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Trong ®ã : V : Tèc ®é h·m (km/h) V = 0 V0- Tèc ®é b¾t ®Çu h·m (km/h) V0 = 100 (km.h) (2) Thay (2) vµo (1) ta cã ph­¬ng tr×nh: 2K®. = 0,9 . 0,25 . 57,5 Kd. = 10,1 K2 + 49, K – 1010 = 0 Kd = 15,53 KN Tæng ¸p lùc guèc h·m: SK = 16 . 15,53 = 248,48 K ¸p suÊt nåi h·m p1 = 3,5 kG/cm2 Mµ: Trong ®ã d : Lµ ®­êng kÝnh pitt«ng nåi h·m L : Béi suÊt h·m Tõ ®ã suy ra : d = 33,82 cm LÊy ®­êng kÝnh xi lanh h·m theo tiªu chuÈn d = 365 (mm) Hµnh tr×nh pitt«ng H=305 (mm) 4.4.2. X¸c ®Þnh qu·ng ®­êng h·m §èi víi hÖ thèng h·m toa xe, mét trong nh÷ng yªu cÇu quan träng nhÊt lµ ph¶i ®¶m b¶o kh¶ n¨ng dõng ®­îc träng ph¹m vi cho phÐp khi ®ang vËn hµnh víi tèc ®é thiÕt kÕ. Kho¶ng c¸ch h·m lµ ®o¹n ®­êng mµ toa xe (®oµn tµu) ®i qua tÝnh tõ khi tµi xÕ thao t¸c h·m ®Õn khi dõng l¹i. §©y lµ chØ tiªu kü thuËt chñ yÕu ph¶n ¸nh tæng hîp tÝnh n¨ng vµ hiÖu qu¶ thùc tÕ cña thiÕt bÞ h·m. Khi tµi xÕ tiÕn hµnh h·m, c¸c guèc h·m cña toa xe kh«ng lËp tøc vµ ®ång thêi Ðp vµo mÆt l¨n b¸nh xe. ¸p suÊt nåi h·m kh«ng t¨ng lªn tøc thêi tíi trÞ sè cao nhÊt, mµ cã mét qu¸ tr×nh, cã thÓ chia thµnh hai “ giai ®o¹n”: thêi gian to lµ thêi gian tõ lóc tµi xÕ b¾t ®Çu thao t¸c h·m tíi khi ¸p suÊt nåi h·m b¾t ®Çu t¨ng; tc lµ thêi gian ¸p suÊt nåi h·m t¨ng tõ 0 ®Õn trÞ sè ®Þnh ¸p. Nh­ vËy, ¸p lùc guèc h·m t¸c dông lªn mÆt l¨n b¸nh xe vµ lùc h·m cña toa xe còng t¨ng lªn theo c¸c giai ®o¹n t­¬ng øng. ViÖc tÝnh to¸n qu·ng ®­êng h·m theo ®óng c¸c giai ®o¹n nh­ vËy sÏ rÊt phøc t¹p. §Ó ®¬n gi¶n vµ còng vÉn ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt, ng­êi ta coi lµ t¹i mét thêi ®iÓm nµo ®ã, ¸p suÊt nåi h·m sÏ t¨ng lªn ®ét ngét tõ 0 ®Õn trÞ sè ®Þnh ¸p, cã thÓ lÊy vµo ®iÓm gi÷a kho¶ng thêi gian ¸p suÊt nåi h·m t¨ng tõ 0 ®Õn trÞ sè ®Þnh ¸p. Nh­ vËy qu¸ tr×nh h·m sÏ chia thµnh hai giai ®o¹n: Thêi gian ®Çu tk tÝnh tõ lóc tµi xÕ b¾t ®Çu thao t¸c h·m ®Õn khi ¸p suÊt trong nåi h·m ®¹t gi¸ trÞ ®Þnh ¸p – ta gäi lµ thêi gian ch¹y kh«ng, toa xe tiÕp tôc ch¹y mét ®o¹n ®­êng ch­a cã lùc h·m, ®o¹n ®­êng nµy gäi lµ kho¶ng c¸ch ch¹y kh«ng ký hiÖu lµ Sk. Giai ®o¹n tiÕp theo tÝnh tõ khi nåi h·m ®¹t gi¸ trÞ ®Þnh ¸p cho tíi khi toa xe dõng h¼n ( hoÆc ®¹t tèc ®é V2 nh­ mong muèn), gäi lµ thêi gian h·m thùc tÕ tt. T­¬ng øng, toa xe ch¹y thªm mét ®o¹n gäi lµ kho¶ng c¸ch h·m thùc tÕ, ký hiÖu St. Nh­ vËy, toµn bé kho¶ng c¸ch h·m S sÏ b»ng : S=Sk+St 1.Kho¶ng c¸ch ch¹y kh«ng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: (m) Trong ®ã: Vo : Lµ tèc ®é lóc b¾t ®Çu h·m (km/h) tk : Lµ thêi gian ch¹y kh«ng (s) Thùc tÕ th× tèc ®é toa xe trong thêi gian ch¹y kh«ng theo ®µ qu¸n tÝnh, th­êng bÞ gi¶m dÇn do cã c¸c lùc c¶n, hoÆc cã thÓ t¨ng lªn khi xuèng dèc víi ®é dèc lín. ë ®©y, ®Ó cho ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n, coi tèc ®é lµ kh«ng ®æi trong suèt qu¸ tr×nh ch¹y kh«ng. Thêi gian ch¹y kh«ng tk(gi©y) tuú thuéc vµo: H·m khÈn cã thÓ lÊy tk = 3 (s) H·m th­êng cã thÓ lÊy tk = 6 (s) Trang 199 s¸ch “H·m ®oµn tµu”. Tèc ®é b¾t ®Çu h·m Vo= 100 (km/h) Kho¶ng c¸ch ch¹y kh«ng tÝnh ®­îc lµ : H·m khÈn: H·m th­êng: 2. TÝnh kho¶ng c¸ch h·m thùc tÕ Kho¶ng c¸ch h·m thùc tÕ ta sÏ tÝnh riªng cho tõng toa xe thiÕt kÕ vµ tÝnh chung cho c¶ ®oµn tµu. Gi¶ sö ®oµn tµu cña chóng ta bao gåm 12 toa xe thiÕt kÕ céng víi 2 xe hµng (xe hµnh lý vµ xe ch¹y m¸y ph¸t) träng t¶i 30 tÊn ®­îc kÐo bëi ®Çu m¸y ®æi míi. Tra b¶ng 4-5 trang 68 s¸ch “Søc kÐo ®oµn tµu” ta cã: Kdm = 650 KN Kxh = 120 KN P = 135 TÊn ¸p dông c«ng thøc: (3) Trong ®ã: : H·m suÊt chuyÓn ®æi ®oµn tµu : HÖ sè ma s¸t cù ly ®¼ng hiÖu : Lùc c¶n c¬ b¶n ®¬n vÞ cù ly ®¼ng hiÖu : §é dèc lín nhÊt trªn ®­êng, = 10 ‰ (4) : ¸p lùc guèc h·m chuyÓn ®æi = Thay vµo (4) ta cã: H·m suÊt chuyÓn ®æi toa xe: H·m suÊt chuyÓn ®æi ®oµn tµu: Tõ b¶ng 5-8 vµ 5-10 trang 120 s¸ch “søc kÐo ®oµn tµu” tra ®­îc: = 0,128 = 3 Thay vµo (3) ta cã: Kho¶ng c¸ch h·m thùc tÕ cña toa xe: VËy cù ly h·m tõ 100 Km/h xuèng 0 lµ: H·m khÈn : S = Sk + St = 83,33 + 564,3 = 647,63 (m) H·m th­êng : S = Sk + St = 166,67 + 564,3 = 730,96 (m) Kho¶ng c¸ch h·m thùc tÕ cña ®oµn tµu: VËy cù ly h·m tõ 100 Km/h xuèng 0 lµ: H·m khÈn : S = Sk + St = 83,33 + 620,17 = 703,5 (m) H·m th­êng : S = Sk + St = 166,67 + 620,17 = 786,83 (m) 4.4.3. X¸c ®Þnh thêi gian h·m: Thêi gian h·m thùc tÕ cña toa xe: Mµ: Suy ra: VËy thêi gian h·m tõ 100 Km.h xuèng 0 lµ: H·m khÈn: t = tk + tt = 3 + 40,59 = 43,59 (gi©y) H·m th­êng: t = tk + tt = 6 + 40,59 = 46,59 (gi©y) Thêi gian h·m thùc tÕ cña ®oµn tµu: Mµ: Suy ra: VËy thêi gian h·m tõ 100 Km.h xuèng 0 lµ: H·m khÈn: t = tk + tt = 3 + 44,62 = 47,62 (gi©y) H·m th­êng: t = tk + tt = 6 + 44,62 = 50,62 (gi©y)