Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành công nghiệp ô tô giữ vai trò thiết yếu trong việc đáp ứng nhu cầu vận tải phục vụ xây dựng và phát triển kinh tế. Trong các chủng loại phương tiện vận tải đường bộ, ô tô tải tự đổ (xe ben) được sử dụng phổ biến để chuyên chở các loại vật liệu rời như cát, đá, sỏi và đất công trình. Tuy nhiên, trên thực tế vận hành tại Việt Nam, tình trạng phương tiện chở quá tải diễn ra thường xuyên. Khi xe chở quá tải trọng thiết kế cho phép, các hệ thống trên xe phải chịu ứng suất gia tăng đột biến, dẫn đến nguy cơ mất an toàn, suy giảm độ ổn định chuyển động và phá hủy kết cấu cơ khí.
Khi xe ben chở quá tải, toàn bộ các cụm chi tiết chịu lực đều đứng trước nguy cơ hư hỏng nghiêm trọng, bao gồm:
- Ống nâng thủy lực thùng ben (ty ben).
- Các chốt quay liên kết giữa thùng xe và dầm dọc (khớp O), giữa ống nâng ben và dầm dọc (khớp A/B).
- Kết cấu dầm dọc khung xe (chassis) tại đoạn giữa hai khớp xoay A và O.
- Các cụm cầu xe (cầu trước và cụm cầu sau).
- Hệ thống treo, hệ thống phanh và kết cấu thân thùng ben.
Do giới hạn thời gian thực hiện và theo yêu cầu chuyên môn từ cán bộ hướng dẫn, đề tài tập trung giải quyết bài toán cốt lõi: tính toán, kiểm tra sự làm việc của ống nâng thùng ben khi nâng hạ đổ vật liệu trong điều kiện chở quá tải.
Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 5 nội dung chính:
- Đặt vấn đề và xác định giới hạn nghiên cứu của đề tài.
- Xác định quỹ đạo chuyển động của trọng tâm tổng hợp (thùng xe và vật liệu) trong suốt quá trình đổ vật liệu.
- Xác định tải trọng tác dụng lên ống nâng thùng ben khi xe vận hành ở trạng thái quá tải 80%.
- Tính toán kiểm tra bền và độ ổn định của ống nâng thùng ben trong mặt phẳng dọc khi xe chở quá tải.
- Đưa ra kết luận kỹ thuật và đề nghị giải pháp.
Đối tượng nghiên cứu là cơ cấu nâng hạ thùng ben và ống nâng thủy lực của xe tải tự đổ KAMAZ 65115 (công thức bánh xe 6x4 do Liên bang Nga sản xuất). Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong mặt phẳng dọc đối xứng của xe, khảo sát động học và động lực học quá trình nâng ben từ góc nghiêng $\alpha = 0^\circ$ đến $\alpha = 50^\circ$, với vật liệu chuyên chở là cát xây dựng ở mức quá tải 80% so với tải trọng thiết kế. Đề tài được hoàn thành tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh vào tháng 7 năm 2021.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán
Nghiên cứu ứng dụng các nguyên lý của Cơ học lý thuyết, Sức bền vật liệu và Cơ học vật liệu rời để thiết lập mô hình tính toán giải tích:
- Cơ học vật liệu rời: Khảo sát đặc tính sạt lở tự nhiên của cát khi thùng nâng nghiêng. Khối cát trong thùng được đặc trưng bởi khối lượng riêng $\rho = 2 \cdot 10^3\text{ kg/m}^3$ ($2.000\text{ kg/m}^3$), góc đổ tự nhiên $\lambda = 47^\circ$, và gia tốc trọng trường $g = 10\text{ m/s}^2$. Khi thùng nâng lên, khối cát còn lại được chia thành hai phần hình học: khối lăng trụ có tiết diện cạnh là hình bình hành ($S_{hbh}$) và khối lăng trụ có tiết diện cạnh là hình tam giác ($S_\Delta$).
- Nguyên lý hợp lực song song và cân bằng mô-men: Xác định tọa độ trọng tâm của từng phần cát ($T_{c(hbh)}, T_{c(\Delta)}$), từ đó tìm trọng tâm khối cát còn lại $T_c(x, y)$ và vị trí trọng tâm tổng hợp của cả hệ thống thùng - cát $T_{tc}$ theo điều kiện cân bằng mô-men: $G_c \cdot l_1 = G_t \cdot l_2$ (trong đó $l_1, l_2$ lần lượt là khoảng cách từ trọng tâm tổng hợp $T_{tc}$ đến trọng tâm thùng xe $T_t$ và trọng tâm cát $T_c$).
- Phương trình cân bằng tĩnh học trong mặt phẳng dọc: Thiết lập phương trình cân bằng mô-men tại khớp quay thùng xe $O$ ($\sum M_O = 0$) để xác định lực dọc tác dụng lên ống nâng $F_Z$, phân rã thành lực thành phần nằm ngang $F_{Zx}$ và lực thẳng đứng $F_{Zy}$ qua góc nghiêng của ống nâng ben $\gamma$ so với phương thẳng đứng.
- Lý thuyết ổn định thanh chịu nén: Kiểm tra ống nâng ben theo mô hình thanh chịu nén uốn đồng thời trong mặt phẳng dọc, sử dụng mô-đun đàn hồi của thép $E$, mô-men quán tính chính trung tâm $I$, độ võng $y(z)$ và hệ số an toàn $k_c$.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phương pháp giải tích hình học và phương pháp số rời rạc hóa góc nâng: khảo sát 11 vị trí góc nâng của thùng từ $\alpha = 0^\circ$ đến $\alpha = 50^\circ$ với bước nhảy $\Delta\alpha = 5^\circ$. Dữ liệu hình học được trích xuất từ bản vẽ kỹ thuật tỷ lệ 1:100 của xe Kamaz 65115 kết hợp thông số xuất xưởng chính thức của nhà sản xuất.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan về đề tài
Chương này trình bày bối cảnh thực tiễn của ngành vận tải tự đổ, tính cấp thiết của việc kiểm tra ống nâng ben khi quá tải, đồng thời giới thiệu thông số kỹ thuật chi tiết của xe cơ sở KAMAZ 65115:
- Công thức bánh xe: 6x4.
- Động cơ: KAMAZ 740.31-240, loại 4 kỳ, 8 xi-lanh chữ V tăng áp; thể tích công tác $10.850\text{ cm}^3$; công suất lớn nhất $169\text{ kW}$ tại $2.200\text{ vòng/phút}$.
- Khối lượng bản thân xe: $10.050\text{ kg}$ (phân bố cầu trước $4.250\text{ kg}$, hai cầu sau $2.900 + 2.900\text{ kg}$).
- Khối lượng hàng cho phép chở theo thiết kế: $12.730\text{ kg}$ (tác giả quy ước làm tròn $13.000\text{ kg}$ để tính mức quá tải); khối lượng toàn bộ cho phép: $23.000\text{ kg}$.
- Khối lượng thùng ben: $m_t = 2.140\text{ kg}$ (tương ứng trọng lượng thùng $G_t = 2,14 \cdot 10^4\text{ N}$).
- Kích thước bao xe: $6.690 \times 2.500 \times 3.090\text{ mm}$; khoảng cách trục: $2.840 + 1.320\text{ mm}$.
- Kích thước hình học lòng thùng ben: chiều dài đáy thùng $a = 3.600\text{ mm}$, chiều rộng đáy $b = 2.300\text{ mm}$, chiều dài miệng thùng $c = 5.270\text{ mm}$, chiều cao thành thùng $d = 1.400\text{ mm}$. Diện tích đáy thùng: $S_đ = a \cdot b = 8,28\text{ m}^2$.
Xe được tính toán ở chế độ chở quá tải 80%, tương ứng với khối lượng cát chở là $23,4 \cdot 10^3\text{ kg}$ ($23.400\text{ kg}$). Thể tích cát ban đầu khi chưa mở bửng sau là $V_c = 11,7\text{ m}^3$, chiều cao khối cát trong thùng đạt $h_c = 1,413\text{ m}$ (xấp xỉ chiều cao thành thùng $1,4\text{ m}$).
Chương 2: Xác định quỹ đạo chuyển động của các trọng tâm tổng hợp khi đổ vật liệu
Nội dung trọng tâm của chương là xác định sự biến thiên thể tích, khối lượng và dịch chuyển tọa độ trọng tâm tổng hợp $T_{tc}$ theo từng góc nâng $\alpha$ từ $0^\circ$ đến $50^\circ$:
- Ngay khi $\alpha = 0^\circ$, để chuẩn bị đổ vật liệu, bửng chắn phía sau đuôi thùng được mở ra. Do cát có góc sạt lở tự nhiên $\lambda = 47^\circ$, một phần cát lập tức tự sạt ra khỏi thùng, làm thể tích cát còn lại giảm từ $11,7\text{ m}^3$ xuống $11,13\text{ m}^3$ (trọng lượng cát còn $G_c = 22,26 \cdot 10^4\text{ N}$).
- Khi góc nâng $\alpha$ tăng từ $5^\circ$ đến $30^\circ$, cát tiếp tục sạt lở qua cửa xả; thể tích khối cát hình bình hành giảm dần từ $4,287\text{ m}^2 \times 2,3\text{ m}$ xuống còn $0,052\text{ m}^2 \times 2,3\text{ m}$.
- Tại góc nâng $\alpha = 35^\circ$, phần tiết diện hình bình hành biến mất hoàn toàn ($S_{hbh} = 0$), khối cát còn lại trong thùng chỉ là hình lăng trụ tam giác ($S_\Delta = 1,627\text{ m}^2$), thể tích cát giảm mạnh còn $3,742\text{ m}^3$ ($G_c = 7,484 \cdot 10^4\text{ N}$).
- Tại góc nâng $\alpha = 50^\circ$, do góc nâng lớn hơn góc đổ tự nhiên của cát ($50^\circ > 47^\circ$), toàn bộ khối cát trượt đổ hoàn toàn ra khỏi thùng ben ($V_c = 0\text{ m}^3, G_c = 0\text{ N}$), trọng lượng hệ thống chỉ còn lại trọng lượng bản thân thùng ben ($G_{tc} = G_t = 2,14 \cdot 10^4\text{ N}$).
- Tọa độ trọng tâm cố định của thùng rỗng xác định tại $T_t(0,21; 1,73)\text{ m}$. Dựa trên quy tắc hợp lực song song cùng chiều, tác giả giải hệ phương trình khoảng cách $l_1 + l_2$ để định vị tọa độ trọng tâm tổng hợp $T_{tc}$ trên mặt phẳng tọa độ $Oxy$ đặt tại chốt quay đuôi thùng $O$.
Bảng tổng hợp thông số biến thiên thể tích, trọng lượng và khoảng cách trọng tâm theo góc nâng được lập thành hệ thống dữ liệu:
| Góc nâng $\alpha$ ($^\circ$) |
Thể tích cát còn lại $V_c$ ($\text{m}^3$) |
Trọng lượng cát $G_c$ ($10^4\text{ N}$) |
Trọng lượng tổng hợp $G_{tc}$ ($10^4\text{ N}$) |
Tỷ lệ $l_1 / l_2 = G_c / G_t$ |
$l_1$ ($\text{mm}$) |
$l_2$ ($\text{mm}$) |
| 0 |
11,130 |
22,260 |
24,400 |
10,402 |
137 |
16 |
| 5 |
10,727 |
21,454 |
23,594 |
10,025 |
285 |
34 |
| 10 |
10,237 |
20,474 |
22,614 |
9,567 |
435 |
54 |
| 15 |
9,623 |
19,246 |
21,386 |
8,993 |
534 |
71 |
| 20 |
8,801 |
16,020 |
18,160 |
7,486 |
697 |
104 |
| 25 |
7,652 |
15,304 |
17,444 |
7,151 |
252 |
45 |
| 30 |
5,856 |
11,712 |
13,852 |
5,473 |
138 |
25 |
| 35 |
3,742 |
7,484 |
9,624 |
3,497 |
742 |
198 |
| 40 |
2,010 |
4,020 |
6,160 |
1,880 |
739 |
343 |
| 45 |
0,534 |
1,068 |
3,208 |
0,500 |
445 |
711 |
| 50 |
0,000 |
0,000 |
2,140 |
0,000 |
0 |
0 |
Chương 3: Xác định lực tác dụng lên ống nâng thùng ben khi xe chở quá tải
Chương này tính toán lực đẩy dọc trục $F_Z$ của ty ben cần thiết để nâng thùng ở từng góc nghiêng. Kết cấu nâng hạ có các kích thước hình học định vị:
- Khoảng cách từ khớp quay thùng $O$ đến khớp quay dưới của ống ben $A$ trên dầm dọc: $n = 3.400\text{ mm}$.
- Khoảng cách từ khớp quay thùng $O$ đến khớp quay trên của ống ben $Z$ dưới đáy thùng: $m = 4.301\text{ mm}$.
- Cánh tay đòn trọng lực $j$ là khoảng cách từ tâm quay $O$ đến trọng tâm tổng hợp $T_{tc}$.
- Góc $\phi$ hợp bởi tia $Ox$ và véc-tơ vị trí $OT_{tc}$; góc $\gamma$ là góc nghiêng của ống nâng so với phương thẳng đứng; $\beta$ là góc nghiêng ống nâng so với trục $Oz$.
Mô hình tính toán được chia làm hai trường hợp hình học tùy thuộc vào vị trí tương đối của ống nâng:
- Trường hợp 1: Ống nâng ben nghiêng sang trái so với phương thẳng đứng.
- Trường hợp 2: Ống nâng ben nghiêng sang phải so với phương thẳng đứng.
Thiết lập phương trình cân bằng mô-men tại khớp quay $O$ ($\sum M_O = 0$), tác giả rút ra công thức xác định thành phần phản lực:
$$F_{Zy} = \frac{G_{tc} \cdot j \cdot \cos\phi}{n}$$
$$F_{Zx} = F_{Zy} \cdot \tan\gamma$$
$$F_Z = \sqrt{F_{Zx}^2 + F_{Zy}^2}$$
Tại vị trí khởi điểm nâng ($\alpha = 0^\circ$): $\phi = 20^\circ$, $\gamma = 19^\circ$, $j = 2.003\text{ mm}$, trọng lượng tổng hợp $G_{tc} = 24,4 \cdot 10^4\text{ N}$. Lực tính toán được:
- Lực nâng theo phương đứng: $F_{Zy} = 135.076\text{ N}$.
- Lực theo phương ngang: $F_{Zx} = 46.510\text{ N}$.
- Lực tổng hợp tác dụng lên đầu ty ben: $F_Z = 142.859\text{ N}$.
Tại vị trí nâng $\alpha = 5^\circ$: $\phi = 25^\circ$, $\gamma = 11,8^\circ$, $j = 1.999\text{ mm}$, trọng lượng tổng hợp $G_{tc} = 23,594 \cdot 10^4\text{ N}$. Lực $F_Z$ có xu hướng biến thiên khi góc nâng tăng và tải trọng cát sạt lở thoát dần ra ngoài.
Chương 4: Tính toán kiểm tra ống nâng thùng ben trong mặt phẳng dọc khi xe chở quá tải
Chương 4 hoàn thiện chu trình kiểm nghiệm cơ học cho ống nâng thùng ben:
- Xác định hành trình và chiều dài ống nâng: Tính toán chiều dài tăng thêm $L_Z$ và chiều dài tổng thể của ống nâng $L_{tc}$ tương ứng với từng góc nâng $\alpha$ từ $0^\circ$ đến $50^\circ$ theo quan hệ tam giác liên kết $O-A-Z$ ($L_0$ là chiều dài ban đầu khi chưa nâng).
- Tính toán phản lực liên kết tại các khớp: Thiết lập cân bằng lực giải phóng liên kết để tính phản lực tổng hợp và các thành phần nằm ngang, thẳng đứng tại khớp bản lề đuôi thùng $O$ ($R_O, R_{Ox}, R_{Oy}$) và khớp tựa ống nâng trên khung xe $A$ ($R_A, R_{Ax}, R_{Ay}$).
- Xác định góc nâng nguy hiểm: Phân tích đồ thị quan hệ giữa tải trọng dọc trục $F_Z$, chiều dài vươn $L_{tc}$ và độ võng của ống nâng để xác định góc nâng nguy hiểm nhất (góc nâng mà tại đó ứng suất tổng hợp hoặc điều kiện ổn định thanh đạt giá trị cực trị).
- Kiểm nghiệm bền và ổn định: Khảo sát đường kính ngoài của các tầng ống nâng hình trụ lồng nhau, mô-đun đàn hồi của vật liệu chế tạo bằng thép $E$, tính mô-men quán tính chính trung tâm của mặt cắt ngang $I = \frac{\pi (D^4 - d^4)}{64}$, xác định độ võng $y(z)$ và tính toán hệ số an toàn thực tế $k_c$ tại góc nâng nguy hiểm để đối chiếu với hệ số an toàn cho phép.
Chương 5: Kết luận và đề nghị
Chương cuối tổng kết toàn bộ kết quả tính toán động học và động lực học của cơ cấu nâng thùng ben Kamaz 65115 chở quá tải 80%, đánh giá khả năng chịu tải và nguy cơ mất ổn định của ty ben khi hành trình vươn dài ở các góc nâng lớn, đồng thời đưa ra các đề xuất về mặt vận hành và cải tiến kỹ thuật.
Kết quả và đóng góp
Nghiên cứu đạt được các kết quả định lượng cụ thể:
- Lập bảng số liệu chi tiết về động học quá trình xả tải vật liệu rời: từ thể tích $11,7\text{ m}^3$ ban đầu, khi mở bửng tại $\alpha = 0^\circ$ cát tụt còn $11,13\text{ m}^3$, giảm đều đặn theo từng bước $5^\circ$ nâng cho đến khi xả hết hoàn toàn ($0\text{ m}^3$) tại $\alpha = 50^\circ$.
- Xác lập được quy luật biến thiên của lực nâng dọc trục $F_Z$: Lực nâng đạt giá trị rất lớn ngay tại thời điểm bắt đầu kích nâng ($\alpha = 0^\circ$) với giá trị lực tổng hợp $F_Z = 142.859\text{ N}$ (thành phần đứng $F_{Zy} = 135.076\text{ N}$, thành phần ngang $F_{Zx} = 46.510\text{ N}$).
- Xác định được mối quan hệ hình học phụ thuộc giữa hành trình vươn dài của ty ben $L_{tc}$, phản lực tại các chốt xoay $R_O, R_A$ và góc nâng $\alpha$.
Đóng góp của đồ án:
- Về mặt học thuật: Xây dựng được mô hình giải tích gắn liền với cơ chế sạt lở tự nhiên của vật liệu rời ($\lambda = 47^\circ$), phản ánh đúng thực tế dịch chuyển tâm tải trọng hơn so với giả định tải trọng tĩnh cố định không đổi vị trí.
- Về mặt thực tiễn: Cung cấp cơ sở tính toán định lượng về mức độ chịu tải khắc nghiệt của cơ cấu nâng ben khi xe bị cơi nới hoặc chở quá tải 80%, làm cơ sở cảnh báo an toàn kỹ thuật cho người vận hành xe tải tự đổ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Các hạn chế được văn bản đề cập hoặc xuất phát từ phạm vi nghiên cứu bao gồm:
- Giới hạn không gian khảo sát: Đồ án chỉ khảo sát cơ cấu nâng trong mặt phẳng dọc đối xứng; chưa xem xét đến lực ngang và mô-men xoắn trong mặt phẳng ngang khi xe đỗ trên nền đất nghiêng hoặc lún không đều.
- Giới hạn cụm chi tiết: Chưa thực hiện kiểm tra độ bền dầm dọc chassis xe, các chốt quay liên kết $O$ và $A$, hệ thống treo và các đăng truyền động dưới tác động của tải trọng quá tải.
- Giả định hình học và vật liệu: Đồ án giả thiết bỏ qua bề dày thành thùng và các góc vát nhỏ của biên dạng thùng ben; chỉ khảo sát một loại vật liệu rời duy nhất là cát khô với góc sạt $\lambda = 47^\circ$, chưa xét đến các loại vật liệu có độ dính ướt hoặc khối lượng riêng khác.
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:
- Mở rộng bài toán tính toán kiểm tra độ bền uốn - xoắn của khung dầm dọc chassis và kiểm tra bền chốt xoay $O, A$.
- Nghiên cứu mô hình không gian 3D để kiểm tra tính ổn định chống lật ngang của thùng ben khi nâng xả tải trên địa hình dốc nghiêng hoặc nền đất yếu.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:
- Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực: Phục vụ trực tiếp cho đồ án môn học Thiết kế tính toán ô tô, đồ án Thiết kế ô tô chuyên dùng và đồ án tốt nghiệp liên quan đến cơ cấu nâng hạ thủy lực.
- Kỹ sư thiết kế, cải tạo phương tiện cơ giới đường bộ: Tham khảo phương pháp chia tách hình học vật liệu rời và phương pháp giải tích để tính toán lực xi-lanh nâng thùng ben.
- Phần giá trị nhất: Toàn bộ thuật toán và các bước thiết lập công thức xác định quỹ đạo trọng tâm tổng hợp thùng - cát (Chương 2) và phương pháp xác định góc nâng nguy hiểm của ty ben nhiều tầng (Chương 4).
Câu hỏi thường gặp
1. Đối tượng tính toán và thông số động cơ của xe cơ sở trong đồ án là gì?
Đối tượng nghiên cứu là xe ben KAMAZ 65115 (công thức bánh 6x4, xuất xứ CHLB Nga). Xe trang bị động cơ diesel KAMAZ 740.31-240, 4 kỳ, 8 xi-lanh chữ V có tăng áp, thể tích công tác $10.850\text{ cm}^3$, công suất cực đại $169\text{ kW}$ tại $2.200\text{ vòng/phút}$. Khối lượng bản thân là $10.050\text{ kg}$ và khối lượng hàng chuyên chở cho phép theo thiết kế là $12.730\text{ kg}$ (làm tròn $13.000\text{ kg}$).
2. Mức độ chở quá tải và tính chất của vật liệu chuyên chở được thiết lập như thế nào?
Nghiên cứu thiết lập trường hợp xe chở quá tải 80%, tương đương khối lượng vật liệu là $23.400\text{ kg}$ ($23,4 \cdot 10^3\text{ kg}$). Vật liệu chuyên chở là cát xây dựng có khối lượng riêng $\rho = 2 \cdot 10^3\text{ kg/m}^3$, góc đổ sạt lở tự nhiên $\lambda = 47^\circ$, thể tích ban đầu chứa trong thùng khi $\alpha = 0^\circ$ là $11,7\text{ m}^3$ với chiều cao khối cát $h_c = 1,413\text{ m}$.
3. Tại sao thể tích cát trong thùng lại giảm ngay từ góc nâng $\alpha = 0^\circ$?
Trước khi tiến hành kích nâng thùng, bửng chắn phía sau đuôi thùng ben bắt buộc phải được mở ra. Do cát có đặc tính tự chảy sạt ở góc $\lambda = 47^\circ$, một phần khối cát ở phía đuôi lập tức sạt lở tự do rơi ra ngoài, làm thể tích cát thực tế còn lưu lại trong thùng tại góc $\alpha = 0^\circ$ giảm từ $11,7\text{ m}^3$ xuống còn $11,13\text{ m}^3$ (trọng lượng cát còn lại là $22,26 \cdot 10^4\text{ N}$).
4. Lực nâng dọc trục của ống ben tại thời điểm bắt đầu nâng ($\alpha = 0^\circ$) đạt giá trị bao nhiêu?
Tại thời điểm $\alpha = 0^\circ$, lực nâng tổng hợp tác dụng lên ống nâng thùng ben đạt $F_Z = 142.859\text{ N}$. Lực này được phân rã thành hai thành phần trên hệ trục tọa độ: thành phần thẳng đứng $F_{Zy} = 135.076\text{ N}$ và thành phần nằm ngang $F_{Zx} = 46.510\text{ N}$ (với góc nghiêng ống ben so với phương đứng $\gamma = 19^\circ$, cánh tay đòn trọng lực $j = 2.003\text{ mm}$ và tải trọng tổng hợp $G_{tc} = 24,4 \cdot 10^4\text{ N}$).
5. Ở góc nâng nào thì toàn bộ khối cát được trút hết ra khỏi thùng ben?
Tại góc nâng $\alpha = 50^\circ$, do góc nghiêng của đáy thùng đã vượt qua góc đổ tự nhiên của cát ($50^\circ > 47^\circ$), toàn bộ khối cát bị sạt trượt hoàn toàn ra khỏi thùng ben. Tại vị trí này, thể tích và trọng lượng cát còn lại trong thùng đều bằng 0 ($V_c = 0\text{ m}^3, G_c = 0\text{ N}$), tải trọng tác dụng lên hệ thống chỉ còn lại trọng lượng bản thân thùng rỗng $G_t = 2,14 \cdot 10^4\text{ N}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Tính toán kiểm tra ống nâng thùng ben khi xe chở quá tải" đã giải quyết trọn vẹn bài toán động học chuyển động của khối vật liệu rời và động lực học nâng hạ thùng ben trên xe tải tự đổ KAMAZ 65115 ở mức chở quá tải 80%. Nghiên cứu đã mô hình hóa thành công quy luật dịch chuyển của trọng tâm tổng hợp từ góc nâng $0^\circ$ đến $50^\circ$, đồng thời xác định chính xác lực đẩy lớn nhất của ống nâng ben tại thời điểm bắt đầu kích nâng đạt $142.859\text{ N}$. Kết quả tính toán cung cấp luận cứ khoa học quan trọng phục vụ công tác kiểm nghiệm bền, đánh giá độ ổn định kết cấu ty ben thủy lực và đưa ra các khuyến cáo kỹ thuật thiết thực nhằm đảm bảo an toàn khi vận hành ô tô tải tự đổ trong thực tế.
