CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, hội nhập kinh tế quốc tế thì vai trò, vị trí của ngành giao thông vận tải ngày càng quan trọng. Nhu cầu vận chuyển và lượng hàng hóa ngày càng tăng khiến cho các doanh nghiệp chỉ vì mục đích lợi nhuận mà có thể bất chấp các quy định, cố tình cho xe quá tải trọng cho phép dẫn đến tình trạng hạ tầng giao thông, cầu đường bộ nhanh chóng xuống cấp, an toàn giao thông thì không bảo đảm được, dư luận xã hội ngày càng bức xúc… Là một kỹ sư ô tô, chúng em có thể nhận thấy được những hệ quả khôn lường của tình trạng quá tải ảnh hưởng đến xe là vô cùng nặng nề, đó là vấn đề về khả năng chịu tải trọng của các chi tiết trên xe, hiệu quả phanh, vấn đề về công suất động cơ, tính năng động học… vốn dĩ chỉ được thiết kế cho một giới hạn tải trọng nhất định, nay phải gồng mình gánh chịu tình trạng quá sức chịu đựng từ gấp rưỡi cho đến gấp 2, 3 lần khả năng mà chúng được thiết kế. Chính vì những vấn đề vô cùng nhức nhối và cấp thiết ấy, nhóm chúng em đã lựa chọn thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp liên quan đến việc tính toán kiểm tra các chi tiết trên xe khi xe chở quá tải. Qua đó có một cái nhìn chi tiết và chính xác hơn, là cơ sở để đưa ra quyết định nên hay không trong việc quá tải đến giới hạn bao nhiêu, hay là cơ sở cho phương án cải tiến, nâng cấp xe… 1.2 Tóm tắt Đối tượng nghiên cứu là xe Hyunhdai HD120S được giả thiết chở quá tải 80%.
Dựa trên các số liệu của nhà sản xuất và đo đạc thực tế, khung xe - cụ thể là xà dọc, cầu trước và cầu sau sẽ được phân tích và tính toán để xác định độ bền, từ đó đánh giá khả năng hoạt động của các chi tiết trong các trường hợp khi xe chở quá tải. 14 Dựa trên các kiến thức, phương pháp luận đã học về sức bền vật liệu và thiết kế ô tô cũng như sử dụng phần mềm MD SOLIDS 4.0 để kiểm chứng lại, chúng em đã phân tích ảnh hưởng của các tải trọng (tải phân bố, tải tập trung), các phản lực tác dụng lên các chi tiết được xét trong các trường hợp để tính toán momen uốn, xoắn. Kết hợp với giá trị momen chống uốn, chống xoắn xác định trên cơ sở tiết diện cho sẵn mà từ đó xác định được ứng suất uốn, xoắn trong các tiết diện nguy hiểm của chi tiết. Sau đó, các giá trị này được so sánh với giới hạn bền của vật liệu chế tạo (thép) để kiểm tra độ bền.
Trong tính toán, chúng em có sử dụng nhiều giả thiết nhằm đơn giản hóa bài toán đặt ra nhưng không ảnh hưởng nhiều đến kết quả, sẽ được trình bài chi tiết trong phần tính toán. Kết quả đạt được: dầm dọc, cầu trước và cầu sau đều đủ khả năng chịu tải trọng khi xe chở quá tải 80%.3 Giới hạn vấn đề Trong giới hạn về thời gian cũng như quy mô của đề tài, nhóm chúng em xin được giới hạn phạm đề tài nghiên cứu cho xe tải HD120S của Hyunhdai khi xe quá tải 80%, nội dung phân tích bao gồm: + Xác định tải trọng tác dụng lên các cầu xe. + Tính toán kiểm tra khung xe khi xe chở quá tải (chỉ giới hạn tính toán và kiểm tra 2 dầm dọc). + Tính toán kiểm tra cầu trước khi xe chở quá tải.
+ Tính toán kiểm tra cầu sau khi xe chở quá tải. Các đề tài tương tự cũng đã được thực hiện ở trong và ngoài nước, như phân đánh giá ảnh hưởng của tải trọng quá tải đến các chi tiết, hệ thống trên xe. Từ đó đưa ra phương pháp cải tiến, chế tạo. Hay những nghiên cứu sâu hơn khi phân tích ảnh hưởng của các thông số như Min Jang, Lijun Li (2015) đã phân tích ứng suất và độ bền mỏi của dầm cầu 15 trước bằng phương pháp thực nghiệm, đồng thời kiểm tra ảnh hưởng của các thông số như chiều dài và độ sâu của vết nứt đến độ bền mỏi.
Topac (2008) cũng dùng phương pháp đó nghiên cứu cho vỏ cầu sau của xe tải nặng, từ đó đưa ra đề xuất thiết kế bộ phận cơ khí chống đỡ. Ở cấp độ thuộc một đề tài đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em còn hạn chế trong vấn đề tìm kiếm các cơ sở dữ liệu và thời gian cần thiết cũng như phương pháp cho việc tính toán chính xác và thực tế hơn. Vì thế, trong các nhiệm vụ tính toán của đề tài được giao, nhóm chúng em chỉ cố gắng hoàn thành tốt nhất có thể phần nhiệm vụ được giao, phù hợp với kiến thức, chuyên môn theo chương trình đào tạo. Còn những vấn đề đòi hỏi thực tế và nghiên cứu sâu hơn, chúng em xin phép được phép giới hạn lại, dành phần cho những đề tài khác cũng như những cấp độ phù hợp hơn.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn! 16 Bảng 1.1: THÔNG SỐ KỸ THUẬT XE HD120S THÙNG MUI BẠT Thông số chung: Trọng lượng bản thân: 3425 kg Phân bố cầu trước: 1780 kg Phân bố cầu sau: 1645 kg Tải trọng cho phép chở: 8000 kg Số người cho phép chở: 3 người Trọng lượng toàn bộ: 11620 kg Khoảng sáng gầm xe: 235 mm Kích thước tổng thể DxRxC: 6910 x 2200 x 2970 mm Kích thước lòng thùng hàng 4880 x 2050 x 660/1850 mm DxRxC: Dung tích thùng nhiên liệu: 100 lít Khoảng cách trục: 4035 mm Vệt bánh xe trước / sau: 1650 / 1495 mm Số trục: 2 Trục Công thức bánh xe: 4x2 Loại nhiên liệu: Diesel Động cơ: Nhãn hiệu: D4DB Loại động cơ: 4 kỳ, 4 xi lanh thẳng hàng, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nước, tăng áp Thể tích: 3907 cc Đường kính x hành trình: 104 x 105 mm Tỉ số nén: 18:1 Công suất cực đại/tốc độ 96/ 2900 kW/rpm quay: 17 Mômen xoắn cực đại: 373/1800 Nm/rpm Kiểu hộp số: M035S5, cơ khí, 5 số tiến + 1 số lùi Lốp xe: Số lượng lốp trên trục 02/04/__/__ I/II/III/IV: Lốp trước / sau: 8.25 - 16 Hệ thống phanh: Phanh chính Tang trống, thủy lực 2 dòng, trợ lục chân không Phanh đỗ Cơ khí, tác dụng lên trục thứ cấp của hộp số Phanh khí xả Có Các hệ thống khác: Ly hợp: Đĩa ma sát khô, dẫn động thủy lực, trợ lực chân không Hệ thống treo: Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực Kiểu hệ thống lái: Trục vít – ê cu bi/Cơ khí có trợ lực thủy lực Máy phát điện: 24V- 40A Ắc quy: 2 x 12V – 90Ah Tính năng động lực học: Khả năng vượt dốc lớn nhất: 22,7 % Tốc độ tối đa: 82 km/h Bán kính quay vòng nhỏ nhất: 7,3 m Độ cao trọng tâm xe hg: 1150 mm Chi tiết hộp số M035S5: Số tiến: i1 = 5.722 Số lùi il = 5.1: Thông số các kích thước cơ bản của xe HD120s. 20 HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA XE HD120S: Hình 1.2: Hình ảnh thực tế của xe 21 PHẦN KHUNG XE: Hình 1.3: Hình ảnh thực tế của xe 22 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CẦU KHI XE CHỞ QUÁ TẢI 80% 2.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe khi xe không tải Giả thiết xe chuyển động trên đường thẳng, mặt đường không nghiêng.1: Tọa độ trọng tâm xe. Trong đó: + Gxe là trọng lượng xe khi xe không tải. Gxe 3425 Kg 34250 N + ZT, ZS phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên bánh trước và bánh sau.
Ta giả thiết ZT, ZS bằng với trọng lượng phân bố lên cầu trước GT và cầu sau GS của xe. ZT GT 1780 Kg 17800 N , Z S GS 1645 Kg 16450 N .2 Sự phân bố tải trọng lên cầu trước và cầu sau khi xe quá tải 80% Hình 2.2: Sơ đồ phân bố tải trọng trên xe khi quá tải 80%. Trong đó: + Gxe là trọng lượng xe khi xe không tải. Gxe 3425 Kg 34250 N + Gn trọng lượng tối đa của người.
Gn 195 kg 1950 ( N ) + Ghh là trọng lượng hàng hóa khi quá tải 80%: Ghh 8000. + ZT, ZS phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên bánh trước và bánh sau. Ta giả thiết ZT GT , Z S GS (GT - trọng lượng phân bố lên cầu trước, GS - trọng lượng phân bố lên cầu sau của xe).1 Trường hợp xe ở trạng thái tĩnh mA Gxe .144000 ⟹ ZS 4,035 4,035 ZS GS 134576,579 N ⟹ ZT Gn Ghh Gxe Z S ZT 1950 144000 34250 134576,579 ZT GT 45623, 421 N 2.2 Trường hợp xe phanh với lực phanh cực đại - Tải trọng phân bố lên cầu sau: GSp ZS .0,95 127847,750 ( N ) Trong đó: m2p là hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu sau khi phanh. Đối với xe tải: m2 p 0,9 0,95 , chọn m2 p 0,95.
- Vậy, tải trọng phân bố lên cầu trước là: GTp Gxe Ghh Gn ZTp GTp 34250 144000 1950 127847, 750 GTp 52352, 249 ( N ) 2.3 Trường hợp xe đang truyền lực kéo cực đại: - Tải trọng phân bố lên cầu sau: GSk Z S .1, 2 161491,895 ( N ) 25 Trong đó: m2k hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu sau khi xe đang truyền lực kéo. Đối với xe tải, m2 k 1,1 1, 2 , chọn m2 k 1, 2. - Tải trọng phân bố lên cầu trước: GTk Gxe Ghh Gn GSk GTk 34250 144000 1950 161491,895 GTk 18708,105 ( N ) BẢNG 2.1: GIÁ TRỊ CỦA GT, GS KHI XE QUÁ TẢI 80% TRONG 3 TRƯỜNG HỢP: Cầu trước (N) Cầu sau (N) Trạng thái tĩnh GT 45623, 421 GS 134576,579 Phanh cực đại GTp 52352, 249 GSp 127847, 750 Truyền lực kéo GTk 18708,105 GSk 161491,895 26 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM TRA KHUNG XE KHI XE QUÁ TẢI 80% - Trong các giá trị tải trọng GT, GS đã tính toán ở phần trước, ta cần chọn ra giá trị lớn nhất để tính sức bền cho dầm dọc vì tính an toàn.