MỤC LỤC
MỤC LỤC..................................................................................................................1
Lời nói đầu………………………………………………………………………...…….…3
1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài……………………………………………...………4
2. Giới thiệu nhu cầu sử dụng ô tô xi tec chở xăng dầu……………………..……4
3. Giới thiệu ô tô thiết kế…………………………………………………………..….….4
4. Giới thiệu ô tô sat xi tải KAMAZ 53228 (6x4)…………………………………..…6
5. Tính toán……………………………………………………………………….…......….8
5.1. Xác định chiều dài của xi tec………………………………………………….……….8
5.2. Xác định chiều rộng của xitec………………………………………………………..11
5.3. Xác định chiều cao của xitec…………………………………………………………11
5.4. Xác định tải trọng…………………………………………………………………….18
5.5. Chế tạo và lắp chắn bảo hiểm phía sau………………………………………….19
5.6. Chế tạo và lắp chắn bảo hiểm hông ô tô…………………………………………19
5.7. Lắp đặt xích tiếp đất…………………………………………………………………19
5.8. Chế tạo và lắp đặt thang lên sàn công tác………………………………………20
5.9. Lắp đặt bình cứu hoả sau ca bin………………………………………………...20
5.10. Chuyển cụm ống xả và ống giảm âm lên phía đầu ô tô……………………....21
5.11. Tính năng kỹ thuật của ô tô thiết kế………………………………………………..21
5.11.1. Trang thiết bị của ô tô thiết kế……………………………………………………21
5.11.2. Đánh giá các tính năng khác của ô tô…………………………………………….21
5.12. Tính toán lắp dặt xitec vào khung xe………………………………………………22
5.13. Xác định tọa độ trọng tâm…………………………………………………………24
5.13.1. Khi ô tô không tải……………………………………………………………….24
5.13.1.1. Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc…………………………………………24
5.13.1.2. Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao…………………………………………24
5.13.2. Khi ô tô đầy tải………………………………………………………………....….25
5.13.2.1. Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc…………………………………………25
5.13.2.2. Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao…………………………………………26
5.14. Tính toán ổn định ô tô……………………………………………………..……….26
5.14.1. Tính chất ổn định dọc của ô tô………………………………………………….26
5.14.1.1. Tính chất ổn định tĩnh của xe…………………………………………………26
5.14.1.2. Tính chất ổn định động của xe……………………………………….……….30
5.14.2. Tính chất ổn định ngang của ô tô…………………………………….…………35
5.14.2.1. Tính chất ổn định tĩnh ngang………………………………………….………35
5.14.2.2. Tính chất ổn định động ngang………………………………………..……….38
5.15. Tính toán sức kéo ô tô…………………………………………………..………..43
5.15.1. Các thông số tính toán…………………………………………………..……..43
5.15.2. Xây dựng các đồ thị của ô tô………………………………………………......45
5.15.2.1. Lập đồ thị đặc tính ngoài của động cơ……………………………………….45
5.15.2.2. Lập đồ thị cân bằng công suất của ô tô………………………………………47
5.15.2.3. Lập đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô………………………………………..52
5.15.2.4. Lập đồ thị đặc tính động học của ô tô…………………………………..…...56
5.15.2.5. Lập đồ thị gia tốc của ô tô……………………………………………....…….62
5.16. Tính toán hệ thống cấp phát nhiên liệu…………………………………..……….67
5.16.1. Các thông số của động cơ………………………………………………..…….67
5.16.2. Chọn bơm nhiên liệu…………………………………………………………….67
5.16.3. Trình tự thiết kế bơm……………………………………………………………67
5.17. Huớng dẫn vận hành………………………………………………………………73
5.17.1. Trước khi nạp và xả dầu………………………………………………….……..73
5.17.1.1. Trước khi nổ máy phải xem xét………………………………………..….73
5.17.1.2. Hàng tháng………………………………………………………….…….73
5.17.2. Các quy định an toàn………………………………………………….…….73
5.17.3. Nạp dầu cho xi tec…………………………………………………….…….73
5.17.4. Xả dầu từ xi tec xuống bồn…………………………………………………74
5.17.5. Bơm dầu từ xi tec sang bồn, hay sang xe chứa dầu khác…………………..74
5.17.6. Thao tác sau khi tra nạp nhiên liệu xong……………………………………74
6. Kết luận……………………………………………………………………....…….75
Tài liệu tham khảo…………………………………………………………...………76
Phụ lục………………………………………………………………………....……..77
1.Tiêu chuẩn xi tec ô tô Việt Nam…………………………………………………77
1.1. Quy định chung………………………………………………………………..77
1.2. Yêu cầu kỹ thuật của xi tec……………………………………………………78
1.3. Nhãn hiệu, ký hiệu…………………………………………………………….80
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hoá. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ô tô đã trở thành một trong những phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hành khách.
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo ô tô nói chung đã đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc. Ô tô ngày nay đã được cải thiện ,tải trọng vận chuyển tăng lên, tốc độ ngày càng cao, tính kinh tế và độ bền nâng cao…
Tuy vậy ở nước ta, vì nhiều lý do, công nghệ chế tạo ô tô chưa phát triển. Tại các cơ sở sản xuất, các nhà máy và xí nghiệp ô tô chủ yếu thực hiện các công việc bảo dưỡng, sửa chữa, lắp ráp hay cải tạo và đóng mới ô tô trên cơ sở sát xi nhập ngoại. Có thể nói: Cải tạo và đóng mới ô tô là công việc rất hay gặp đối với các cán bộ kỹ thuật và kỹ sư ngành động lực.
Đồ án lần này em được giao với đề tài: “Thiết kế ô tô xi téc chở xăng dầu trên cơ sở ô tô sát xi KAMAZ 53228”
,…..ngày…tháng….năm 20…
Sinh viên thực hiện
…….………
1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài
Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hoá. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ô tô trở thành những phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hành khách. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo ô tô nói chung đã đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc. Ôtô ngày nay càng được cải thiện, tải trọng vận chuyển tăng lên, tốc độ ngày càng cao, tính kinh tế và độ bền nâng cao. Tuy vậy ở nước ta, vì nhiều lý do, công nghiệp chế tạo ô tô chưa phát triển. Tại các cơ sở sản xuất, các nhà máy và xí nghiệp ô tô chủ yếu thực hiện các công việc bảo dưỡng, sữa chữa, lắp ráp hay cải tạo và đóng mới trên cơ sở các sát xi nhập ngoại. Do đó em chọn đề tài: Thiết kế ô tô xi tec chở xăng dầu trên cơ sở ô tô sát xi KAMAZ 53228.
2. Giới thiệu nhu cầu sử dụng ô tô xi tec chở xăng dầu
Trong giai đoạn hiện nay ngành giao thông vận tải đang trên đà phát triển mạnh mẽ, hoà nhập với tốc độ phát triển của các ngành công nghiệp, đáp ứng nhu cầu về phương tiện đi lại và vận chuyển hàng hoá, phục vụ đời sống sinh hoạt của nhân dân và xã hội. Nước ta hiện đang trên đà phát triển, đang trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên nhu cầu sử dụng xăng dầu trong nước ngày một gia tăng. Xăng dầu đó chính là một năng lượng không thể thiếu ở bất kỳ nơi đâu. Vì thế nhu cầu sử dụng ô tô chở xăng dầu là rất cần thiết ở mọi nơi. Xăng dầu là những chất rất dễ gây ra cháy nổ, vì thế chúng ta phải sử dụng những chiếc xe chuyên sử dụng để vận chuyển nó, ngoài ra những chiếc xe đó có thể chở được khối lượng dầu khác nhau tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng một cách chính xác. Nói tóm lại sử dụng ô tô xi téc chở xăng dầu không những là phương tiện vận chuyển mà còn là phương tiện đong đếm.
3. Giới thiệu ô tô thiết kế
Các thông số kỹ thuật ô tô thiết kế như bảng 3.1.
4. Giới thiệu ô tô sat xi tải KAMAZ 53228 (6x4)
Ôtô sát xi tải KAMAZ 53228 do cộng hoà liên bang Nga sản xuất, công thức bánh xe 6x4, tay lái thuận. Có các thông số kỹ thuật cơ bản như bảng 4.1.
5. Tính toán
5.1. Xác định chiều dài của xi tec
Chiều dài của xi tec được tính bằng hai lần chiều dài từ trọng tâm của xi tec chở dầu đến thành phía trước. Khi tính toán ta xem trọng tâm của hàng hoá đặt ngay tại trọng tâm của thùng. Nên ta chỉ cần xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc của xe là có thể xác định được chiều dài của thùng.
Gọi
G1 : Trọng lượng của sát xi KAMAZ.
G2(Gth) : Trọng lượng của xi tec và dầu.
Chọn gốc toạ độ O1 và O2 như hình vẽ.
Vậy tọa độ trọng tâm của ô tô sát xi theo chiều dọc xe là: 2164 (mm).
+ Ta xác định toạ độ trọng tâm của ô tô sát xi theo chiều dọc xe khi có kíp lái trong buồng lái:
Ta xem trọng lượng của kíp lái chỉ tác dụng lên cầu trước của ô tô. Lúc này trọng lượng ở cầu trước là:
m1’ = m1 + n×Gng = 4160 + 3.60 = 4340 (kG)
Đây chính là tọa độ của xitec và dầu theo chiều dọc của xe. Ta đi tìm chiều dài của xitec:
Trên sơ đồ của hình vẽ: Khoảng cách từ tâm 01 đến bầu lọc gió có giá trị là:
8300 – 6100 = 780 (mm).
Để tiện cho việc sửa chữa cho xe, ta chọn khoảng cách từ đuôi bầu lọc gió đến đầu xi tec là: 180 (mm).
Lth = x4 – (780 + 180) = 3911 – 960 = 2951 (mm).
Suy ra: Lth = 2951 . 2= 5902(mm).
Ta chọn chiều dài của xi tec là: 5900 (mm).
Lúc này ½ Lth = ½.5900 = 2950 mm.
Ta kiểm tra lại độ dôi của sát xi sau khi đã lắp xitec lên xe:
ΔL = 6100 – 180 – 5900 = 20 (mm).
Ta phải cắt sat xi của xe nguyên thủy một đoạn 20 mm.
Từ sơ đồ hình vẽ ta tính được khoảng cách x : Tính từ vị trí trọng tâm của xitec đến trục cân bằng của xe là :
x = 4350 – (780+180+2950) = 440 mm. Đây chính là vị trí lắp đặt xi tec lên xe.
5.2. Xác định chiều rộng của xitec
Theo luật của giao thông đường bộ: Chiều rộng của xe không vượt quá 2500 mm, do đó ta chọn bề rộng xitec: b < 2500(mm). Để tránh va chạm khi di chuyển trên đường. Ta chọn chiều rộng của xi tec là: b = 2440 mm.
Vậy trọng lượng các chi tiết phụ:
Gchitiếtphụ = Gcx + Gdcụ + Gthang+ Ghđ + Goh + Gthành chắn trên + Gxb + Gtm.
Gchitiếtphụ = 80 + 70 + 15 + 24 + 20 + 38,082 + 25 + 0,712 = 272,794 (kg)
Gchitiếtphụ =272,794 (kg).
+ Phía dưới xitec có hàn một tấm đỡ xi tec, tấm đỡ có hình dạng cong theo vỏ xitec được làm từ vật liệu CT3 thép tấm 5mm. Chiều dài tấm đỡ bằng chiều dài xi tec là: 5900 mm. Chiều rộng bằng : 865 + 45.2 = 955 mm.
Gtấm đỡ = Vtấm đỡ . g . = Stấm đỡ . δtấm đỡ . g
Gtấm đỡ = 5,9 . 0,955. 0,005 . 7800 = 220 (kg).
Gtấm đỡ = 220 (kg).
+ Có 6 dầm ngang đỡ xitec chế tạo từ thép tấm CT3 dày 5mm dập hình [165 x 70 x 5 sau đó khoét lõm theo biên dạng của vỏ xitec. Chiều dài 865 mm. Trọng lượng riêng của thép trên một đơn vị chiều dài là: 16,1 kg/m.
Gdầm ngang = 6 . 0,865 .16,1 = 83,5 (kg)
+ Chân xitec được hàn chắc chắn với hai đà dọc của xitec làm bằng thép Z240x75/45x5.Chiều dài dầm dọc xi tec bằng chiều dài của xi tec: l =5,9 m. Trọng lượng thép trên một đơn vị chiều dài là: 6,35 (kg/m)
Vậy trọng lượng bệ đỡ xitec là:
Gbệ đỡ xt = Gtấm đỡ + Gdầm ngang + Gdầm dọc + Ggân.
Gbệ đỡ xt = 220 + 83,5 + 75 + 68 = 438,5 (kg).
+ Cụm cổ tec làm bằng thép tấm CT3 có bề dày 3mm. Chiều cao cổ là 380 mm.
Gcổ = Vc.g = (Cc.lc.δc).g = π.D.lc.δc. g.
Gcổ = [3.(3,14.0,9)+(3,14.0,6)].0,38.0,003.7800 = 92(kg).
+ Mỗi cổ tec có một nắp cửa xi tec làm bằng nhôm có đường kính 300 mm, có bề dày 5mm.
Gnắp cửa xitec = 4.snắp cửa . δnắp cửa . gnhôm.
Gnắp cửa xitec = 4.3,14.(0,3/2)2. 0,005.2700 = 3,8 (kg).
Trong đó:
gnhôm: Khối lượng riêng của nhôm. gnhôm = 2700 (kg/m3).
+ Mỗi cổ tec có một nắp cổ xitec bằng vật liệu CT3 có đường kính 450 mm, bề dày 3mm.
Gnắp cổ = 4.snắp cổ. δnắp cổ . g = 4.3,14.(0,45/2)2. 0,003.7800 = 14,8 (kg).
Vậy trọng lượng của cổ và nắp xitec là:
Gcổ và nắp = Gcổ + Gnắp cửa xitec + Gnắp cổ
Gcổ và nắp = 92+ 3,8+ 14,8 = 110,6 (kg).
Qua khảo sát thực tế xe KAMAZ 53229(6 x 4) với trọng lượng toàn bộ, trọng lượng phân bố trên các cầu khi đầy tải giống như xe KAMAZ 53228(6x4), chiều dài xitec xitec của hai xe chỉ chênh lệch nhau ít, có cùng chiều rộng và dung tích xi tec mà xe KAMAZ 53229 chở được là :17 000 lít. Do đó ta sẽ ước lượng được giá trị tối ưu nhất dung tích của xi tec mà xe KAMAZ 53228 chở được gần với giá trị dung tích xe KAMAZ 53229.
Trọng lượng bản thân ô tô thiết kế :
Go(ô tô thiết kế) =Gsat xi + Gchắnhông, chắn bùn, chắn bảo hiểm + Gxitec =8280 +100 +2455= 10835(kg).
Vậy:
Go(ô tô thiết kế) = 10835 (kg).
Trọng lượng toàn bộ của ô tô thiết kế :
Ga(ô tô thiết kế) = 10835 + 180 + 12768 = 23783 (kg).
5.4. Xác định tải trọng
Tải trọng phân bố cầu trước và cầu sau như bảng 5.1.
5.5. Chế tạo và lắp chắn bảo hiểm phía sau
Để đảm bảo cho ô tô an toàn khi chuyển động, trên ô tô ta lắp thêm chắn bảo hiểm phía sau.
Chắn bảo hiểm phía sau được chế tạo từ thép CT5 và được dập hình [250x70x3mm.
5.7. Lắp đặt xích tiếp đất
Ô tô thiết kế được lắp thêm một xích tiếp đất nói giữa vỏ xi tec và mặt đất nhằm mục đích chống hiện tượng tích điện và phát sinh tia lửa điện do ma sát giữa khối xăng dầu và vỏ xi tec sinh ra. Xích tiếp đất được chế tạo từ thép CT10 và có chiều dài 500 mm.
5.8. Chế tạo và lắp đặt thang lên sàn công tác
Để tiện cho việc lên xuống, ta lắp thêm thang lên sàn công tác và được gắn bên hông xitec.
Thang lên xuống sàn công tác được chế tạo từ thép ống C20, Ø22x3.
5.9. Lắp đặt bình cứu hoả sau ca bin
Để an toàn phòng chông cháy nổ trên ô tô ta sử dụng bình chữa cháy loại MT3 do trung quốc sản xuất là loại dùng bình khí CO2 nén với áp suất cao(120 at), tác dụng chữa cháy làm giảm nồng độ oxy xuống dưới mức duy trì sự cháy nhờ khí CO2 khi phun tạo thành dạng bọt cách ly nguồn cháy với không khí.
+ Trọng lượng bình : 7,3 kg.
+ Trọng lượng khí CO2 : 3 kg.
+ Tầm phun xa : 5-7 mm.
5. Đai kẹp, 6. Bulông nối.
5.11. Tính năng kỹ thuật của ô tô thiết kế
5.11.1.Trang thiết bị của ô tô thiết kế
Khí, bơm, hệ thống thủy lực, ống hút có áp, hệ thống điều khiển, các dụng cụ đo và kiểm tra, trang thiết bị điện và chống cháy nổ.
Nói chung trang thiết bị của ô tô xi tec cho phép thực hiện các công việc sau :
- Nạp đầy xi tec các sản phẩm dầu mỏ.
- Xả các sản phẩm trên ra khỏi xitec bằng bơm hay tự chảy.
- Bơm các sản phẩm rừ bể chứa này sang bể chứa khác hay sang xe khác.
- Các dụng cụ đo và kiểm tra : Dùng để theo dõi mức chất lỏng nạp vào xi tec, tính toán thời gian làm việc của bơm.
- Có các trang thiết bị chống cháy .
5.11.2. Đánh giá các tính năng khác của ô tô
- Xitec thiết kế có dạng hình elip nên trọng tâm sẽ có vị trí thấp hơn so với hình tròn làm cho xe có tính ổn định hơn.
- Do giữ nguyên động cơ, hệ thống truyền lực trong khi trọng lượng toàn bộ của ô tô thiết kế nhỏ hơn so với ô tô sat xi tải KAMAZ 53229 nên không cần tính toán kiểm tra bền các chi tiết trong hệ thống truyền lực của ô tô.
- Do sự phân bố trọng lượng lên các trục của ô tô thiết kế nhỏ hơn so với ô tô cơ sở nên không cần tính toán kiểm tra chất lượng hệ thống phanh, hệ thống treo và kiểm tra bền các trục của ô tô.
Vậy ta cần 8 bulông quang treo có đường kính M26x1,5 để lắp để hạn chế chuyển động trượt của xitec theo chiều dọc(mỗi bên 4 bu lông). Nhưng để đảm bảo an toàn hơn ta lắp them 6 bu lông M16x1,25(mỗi bên 3 bu lông để hạn chế dịch chuyển dọc của xi tec).
5.13. Xác định tọa độ trọng tâm
5.13.1. Khi ô tô không tải
5.13.1.1.Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc
Từ sơ đồ hình vẽ trên, ta có phương trình cân bằng mô men đối với cầu trước:
SMo1 = 0 :
G0.a – Z 2 .L = 0 => a = (Z 2 .L) / G0 = 6423.4350/10835 = 2578 mm=2,578m.
Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao được xác định theo chiều cao khối tâm các thành phần trọng lượng theo [5]:
hg = (SGi . hgi)/ SGi
hg = (Gsat xi . hg0 + Gxitec . hxitec)/ G0
Vậy:
hxitec = 0,020 +0,075+0,165 + 0,005 +1,418/2+1,080 = 2,054(m).
Gxitec = 2455 (kg) ; G0 = 10835 (kg).
hg, G0 là chiều cao trọng tâm và trọng lượng bản thân của ô tô thiết kế khi không tải.
Vậy:
hg = (8280.0,9 + 2455.2,054)/10835 = 1,15(m).
5.13.2. Khi ô tô đầy tải
5.13.2.1. Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc
Từ sơ đồ trên ta có: ta có phương trình cân bằng mô men đối với cầu trước:
SMo1 = 0 :
Ga.a – Z 2 .L = 0 => a = (Z 2 .L) / Ga = 17837.4350/23783 = 3262 mm=3,262m.
5.13.2.2. Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao
Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao được xác định theo chiều cao khối tâm các thành phần trọng lượng theo [5]:
hg = (SGi . hgi)/ SGi
hg = (G0 . hg0 + Glx. hlx + Gxitec . hxitec)/ Ga
Vậy:
hg = (10835. 1,15 + 180. 1,75 + 12768. 2,054)/23783 = 1,6 (m).
5.14. Tính toán ổn định ô tô
Ổn định của ô tô là một tính chất quan trọng trong quá trình làm việc. Nó đảm bảo an toàn khi xe đứng yên cũng như khi làm việc trong điều kiện mặt đường dốc và trơn, do đó năng suất làm việc được nâng cao và tính hiệu quả kinh tế cao.
Tính chất ổn định của ô tô được đánh giá bằng khả năng bảo đảm cho xe không bị lật đổ hoặc bị trượt trong khi đứng yên ở mặt đường dốc hoặc chuyển động ở trên đường dốc, mặt đường nghiêng theo hướng ngang hoặc khi quay vòng.
Góc nghiêng lớn nhất của mặt đường mà ô tô có thể đứng yên hoặc chuyển động, không mất ổn định, ta gọi là góc nghiêng giới hạn.
Sau đây ta xét tính chất ổn định của ô tô trong các trường hợp cụ thể khác nhau.
5.14.2.Tính chất ổn định ngang của ô tô
Sự mất ổn định ngang của ô tô khi đứng yên hoặc chuyển động trên mặt đường nghiêng ngang được đánh giá bằng sự lật đổ xe theo hướng bên hoặc sự trượt ngang của xe.
5.14.2.1. Tính chất ổn định tĩnh ngang
Sự mất ổn định của xe khi đứng trên mặt đường nghiêng có thể xảy ra do lật đổ hoặc trượt ngang.
Vì vậy ta xét sự ổn định của xe đứng trên mặt đường nghiêng theo điều kiện lật đổ và điều kiện trượt ngang.
Tính chất ổn định ngang khi xe đứng trên mặt đường nghiêng theo điều kiện lật đổ.
Để xem xét vấn đề cụ thể ta giả thuyết rằng : Vết các bánh xe trước và các bánh xe sau trùng nhau, trọng tâm của xe nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của xe và hệ thống cứng hoàn toàn. Các phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe nằm ở giữa bánh xe của mỗi bên.
Như vậy xe bị trượt xuống dốc trước khi xe có khả năng bị lật đổ.
5.14.2.2. Tính chất ổn định động ngang
Ôtô có thể chuyển động thẳng hoặc quay vòng trên mặt đường nghiêng ngang, chúng có thể bị các ngoại lực tác dụng gây ra lật đổ theo hướng ngang hoặc trượt ngang trong quá trình chuyển động. Sau đây ta xét các trường hợp cụ thể :
Tính chất ổn định động ngang của ô tô chuyển động thẳng trên mặt đường nghiêng có gia tốc.
Sự mất ổn định của xe gây ra dưới tác dụng của thành phần trọng lượng GsinB và mô men quán tính Mjn
Qua các công thức (2),(3),(4) ta có nhận xét: Muốn tăng tính chất ổn định ngang của xe khi quay vòng cần phải tăng bán kính R ở chỗ đường vòng, tâm quay vòng nên ở cùng hướng với hướng nghiêng của mặt đường.
5.15. Tính toán sức kéo ô tô
Tính toán sức kéo của ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo cho ô tô đạt được những yêu cầu đề ra khi thiết kế.
Khi tính toán sức kéo ta xây dựng các đồ thị sau: đồ thị cân bằng công suất của ôtô N=f(V), đồ thị cân bằng lực kéo P=f(V), đồ thị nhân tố động lực học D=f(V), đồ thị gia tốc J=f(V), đồ thị thời gian và quãng đường tăng tốc, đồ thị đặc tính kinh tế nhiên liệu của ô tô. Dựa vào những đồ thị trên mà ta có thể xem xét, đánh giá, so sánh khả năng và chất lượng động lực của ôtô, cũng như cho ta những nhận định như: tìm vận tốc lớn nhất của ôtô trên mỗi đoạn đường đã cho hoặc ngược lại, tìm tỷ số truyền hợp lý nhất đối với từng loại đường, xác định khả năng tăng tốc, leo dốc, sức cản lớn nhất của đường mà xe có thể vượt qua ở từng số truyền ứng với một tải trọng nào đó.
Xác định mức tiêu hao nhiên liệu của ô tô ở những giá trị V đã biết.
5.15.1. Các thông số tính toán
Ôtô xitec thiết kế dựa trên sát-xi xe Kamaz 53228, nên nó có các thông số về động cơ và hệ thống truyền lực như sau :
- Loại xe : Ôtô vận tải.
- Động cơ : V8-Diezel 4 kỳ, Có turbo, Euro-2.
- Công suất lớn nhất 176 KW (240 mã lực) ở số vòng quay 2200 (v/ph).
- Mô men xoắn lớn nhất 912 Nm(93 KGm) ở số vòng quay 1100-1500 (v/ph).
- Bán kính lăn của xe: rbx
Cỡ lốp:11,00-20. Trong đó B là bề rộng của lốp tính theo đơn vị anh(ínsơ)
B= 11(insơ), d là đường kính vành bánh xe d = 20(insơ).
Vậy: W = 0,64.8,2375 = 5,272 (Ns2/m2).
5.15.2. Xây dựng các đồ thị của ô tô
5.15.2.1. Lập đồ thị đặc tính ngoài của động cơ
Từ (1) và (2) ta có :
Ne = Ne max .K (3)
Mô men xoắn động cơ tính theo công thức:
Me = (103. Ne)/ e
Trong đó:
- Me(Nm) : Mô men xoắn động cơ.
- Ne [kW]: công suất hữu ích của động cơ.
Ta cần xác định các hệ số a, b, c.
Từ phương trình (4), (5), (6) ta tìm được các hệ số a,b,c.
a = [KM. Kω .(2- Kω)-1]/[ Kω.(2- Kω)-1]
b = (1-a)/(1-0,5. Kω)
c = Kω.(b/2) = a+b-1
Thay số vào ta có giá trị của a, b, c là:
a = [1,19. 1,46 .(2- 1,46)-1]/[ 1,46.(2- 1,46)-1] = 0,29.
b = (1-0,29)/(1-0,5. 1,46) = 2,62.
c = 1,46.(2,62/2) = 1,91.
từ đây ta tính được: K, ωe, Ne, Me; λ được tự chọn.
5.15.2.2. Lập đồ thị cân bằng công suất của ô tô
Ta xây dựng đồ thị quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ, công suất tại bánh xe chủ động với công suất cản trong quá trình chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô, nghĩa là N = f(v).
Ta thay các số liệu vào công thức (7) và (8) ta được giá trị của vận tốc và công suất tương ứng với các tốc độ của động cơ. Giá trị về vận tốc và công suất khi ôtô chuyển động ở tay số thấp và tay số cao được trình bày trong bảng (5-4) và (5-5).
Tiếp theo ta tính công suất cản trong quá trình chuyển động của ôtô. Ta có công suất cản trong quá trình chuyển động của ôtô gồm:
Nc = Nω + Nf ± Ni ± Nj. (theo[5])
Đồ thị cân bằng công suất của ôtô được tính trong trường hợp ôtô chuyển động đều trên đường nằm ngang, do đó ta có Ni = 0, Nj = 0. Khi đó công suất cản trong quá trình chuyển động của ôtô là:
Nc = Nω + Nf.
Thay các giá trị vào công thức (9) và công thức (10) ta xác định được Nω và Nf theo tốc độ của ôtô. Từ đó xây dựng được đặc tính cản của ôtô (Nω + Nf) theo tốc độ của ôtô ở các tay số. Các giá trị được trình bày ở bảng (5-6) và bảng (5-7).
5.15.2.3. Lập đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô
Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động của ôtô được sử dụng để khắc phục các lực cản chuyển động sau đây: lực cản lăn, lực cản dốc, lực cản không khí, lực quán tính. Biểu thức cân bằng giữa lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động và tất cả các lực cản riêng biệt được gọi là phương trình cân bằng lực kéo của ôtô.
Ta thay các số liệu vào công thức ta tính được giá trị Pki tương ứng với các vận tốc ở từng tay số khi ôtô chuyển động ở tay số thấp và tay số cao của hộp số phụ và được trình bày ở bảng (5-8) và bảng (5-9).
Lực cản không khí tính theo công thức:
Pω = K.F.vi2 (N) = W.vi2 (N).
Trong đó:
- K: Là hệ số cản không khí [Ns2/m4].
- F: Diện tích cản chính diện [m2].
- vi : Vận tốc ở từng tay số [m/s].
Vậy: Pω = 5,272.vi2
Đồ thị cân bằng lực kéo được vẽ trong trường hợp ô tô chuyển động đều trên mặt đường nằm ngang, không kéo móc nên: Pj =0, Pi = 0, Pm = 0 do đó lực cản tổng cộng của đường là: Pf = G.f
Ta thay các giá trị đã biết vào công thức (14) ta được bảng các giá trị của lực cản thay đổi theo tốc độ của ôtô khi ô tô chuyển động ở tay số thấp và tay số cao và các giá trị trên được trình bày ở bảng (5.10) và bảng (5.11).
5.15.2.4. Lập đồ thị đặc tính động học của ô tô
Phương trình cân bằng lực kéo không thuận lợi để đánh giá các loại ôtô khác nhau, bởi vì ở trường hợp này ô tô nào có hình dạng khí động tốt hơn và trọng lượng toàn bộ của nó nhỏ hơnthì ô tô đó có tính năng động lực tốt hơn. vậy để đánh giá đúng chất lượng động học của ô tô này so với ô tô khác người ta đưa ra khái niệm nhân tố động lực học D của ô tô.
Ta có:
Dx = D.tgα
Ta đem chất tải lên xe theo số phần trăm tải trọng định mức, ta sẽ xác định được trọng lượng của xe với trọng lượng hàng thực tế Gx, từ đó ta tìm ra góc α tương ứng với số phần trăm tải trọng nói trên.
Ta đã có:
Gt = 12768(kg), G0 = 10835(kg), Ga = 23783(kg).
Ý nghĩa quan trọng của đồ thị tia:
- Tìm được loại đường mà ô tô có thể hoạt động được ở tay số truyền nào đó khi cho biết vận tốc và tải trọng của xe.
- Tìm được sức cản lớn nhất của đường mà ô tô có thể vượt qua được ở từng tay số truyền ứng với tải trọng đã biết
- Tìm được số truyền thích hợp và tốc độ chuyển động của ô tô khi biết sức cản của đường và tải trọng của ô tô.
5.15.2.5. Lập đồ thị gia tốc của ô tô
Gia tốc của ôtô có thể được xác định nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) ta có thể xác định được sự tăng tốc của ô tô khi hệ số cản của mặt đường đã biết và khi chuyển động ở một số truyền bất kỳ với một vận tốc cho trước.
Thay các số liệu vào công thức (19) ta được bảng các giá trị gia tốc (j) của ôtô thay đổi theo tốc độ (v) của ôtô khi chuyển động ở các tay số thấp và tay số cao và được trình bày trong bảng (5.15) và bảng (5.16)
5.16. Tính toán hệ thống cấp phát nhiên liệu
5.16.1. Các thông số của động cơ
Động cơ xe KAMAZ 53228 là động cơ dizel, 4 kỳ, 8 xi lanh bố trí hình chữ V. Có công suất lớn nhất là : 176 KW, ở số vòng quay 2200 v/phút.
5.16.2. Chọn bơm nhiên liệu
Chọn đường kính ống hút : dh = 100 mm =0,1 m.
Chọn đường kính ống đẩy : dđ = 100 mm = 0,1 m.
Vậy d = dh = dđ = 0,1 m.
Chọn chiều dài đường ống hút là : lh = 3,5 m.
Chọn chiều dài đường ống đẩy là : lđ = 6 m.
Chọn chiều cao Hđh = 3m.
5.16.3. Trình tự thiết kế bơm
Bố trí đường ống : Trên đường ống hút có bố trí một sọt lưới, hai ngoặt 900, và một khoá. Trên đường ống đẩy có hai ngoặt 400.
Chọn vật liệu làm ống là ống thép tráng kẽm thô có độ nhám Δ = 0,25(mm),(phụ lục 4-3).
Chọn khoá hình đĩa phụ thuộc góc nghiêng α= 300 , tra bảng phụ lục (4-6) ta có hệ số tổn thất cục bộ là :ξk = 3,91.
Trị số ξngoặt khi đường ống hút ngoặt đột ngột với góc α= 900 là : ξngoặt = 1,1(phụ lục (4-6).
Tổn thất sọt lưới ξ sọt lứơi = 6(phụ lục (4-6).
Trên đường ống dẩy có hai ngoặt 400 : ξ = 0,3.
Tính các hệ số tổn thất trên đường ống :
Hệ số nhớt của dầu theo[6] ở 400 C là : 3,5.10-6 m2/s.
Hệ số Râynôn trên đường ống hút và đường ống đẩy là :
Re = v.d/
= (1,2.0,1)/3,5.10-6 = 34285>2320. (theo[6]).
Vậy trạng thái chảy trên đường ống hút và đường ống đẩy là chảy rối thành không hoàn toàn nhám.
Thay Q= 0,6(m3/p) vào ta có :
Hyc = 3+ 3,5.Q2 = 3+3,5.0,62 = 4,26(m).
Vậy tính sơ bộ ta có cột áp và lưu lượng của bơm là :
H = 4,26(m).
Q = 0,6(m3/p) = 36(m3/h)
5.17. Huớng dẫn vận hành
5.17.1. Trước khi nạp và xả dầu
5.17.1.1. Trước khi nổ máy phải xem xét
Lốp có bị cắt không, các ốc siết, và áp lực của lốp theo quy định.
Mức dầu của động cơ.
Mức chất lỏng làm mát.
Các vòi cao su và các đai.
Mức dầu tay lái ở bình chứa.
5.17.4. Xả dầu từ xi tec xuống bồn
Đem xe đến vị trí quy định, trả cần về vị trí số không và cài phanh dừng xe(phanh tay).
Nối cáp tĩnh điện.
Lấy đường ống nối nối với đường ống xả, mở khoá, vặn xupáp làm cho van côn và đế van côn tách rời nhau, cho dầu đi xuống đường ống xả rồi đi xuống bồn.
5.17.5. Bơm dầu từ xi tec sang bồn, hay sang xe chứa dầu khác
Đem xe đến vị trí quy định, trả cần về vị trí số không và cài phanh dừng xe(phanh tay).
Chèn xe.
Nối cáp tĩnh điện.
Lắp các đường ống để chuẩn bị bơm.
Mở khoá, vặn xupáp cho dầu điền đầy chất lỏng ở đường ống hút của bơm.
6. Kết luận
Sau hơn 3 tháng làm việc liên tục, nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đến nay em đã hoàn thành. Về cơ bản thiết kế ô tô xi tec chở xăng dầu trên cơ sở ô tô sat xi KAMAZ 53228 đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra là đảm bảo an toàn cho xe chuyển động trên đường và đúng với các quy định của TCVN về kết cấu xi tec.
Trong đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định, một lần nữa em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của quý thầy cô giáo và các bạn để đề tài này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Đình. “Cơ Học”. Hà Nội: NXB Giáo dục; 2001.
[2]. Tiêu chuẩn xi-tec ô tô TCVN 4162-85.
[3]. Catalog ô tô KAMAZ.
[4]. Nguyễn Văn Yến. “Chi tiết máy”. Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1999.
[5]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài,
Lê Thị Vàng. “Lý thuyết ô tô”. Hà Nội: NXB Khoa học và kỹ thuật; 1998.
[6]. Đinh Ngọc Aí, Đặng Huy Chí, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận. “Thủy lực và máy thủy lực”. Hà Nội: NXB Đại học trung học chuyên nghiệp; 1972.
[7]. Th.s Lê Dung. “Sổ tay máy bơm”. Hà Nội: Nhà xuất bản xây dựng; 2001.
[8]. http://www. kamaz .net/en/vehicle/serial/33. Tháng 3/2008.
PHỤ LỤC
1. Tiêu chuẩn xi tec ô tô Việt Nam
Xe KAMAZ được nhập khẩu vào nước ta dưới dạng xe sát xi. Để thiết kế ô tô xi tec chở xăng dầu chúng ta phải tìm hiểu về tiêu chuẩn xitec tại Việt Nam.
1.1. Quy định chung
Xitec cần phải có các bộ phận chính được mô tả như hình 1.
1.2. Yêu cầu kỹ thuật của xi tec
Kích thước hình học của xi tec được phép chọn phù hợp với kích thước khung xe ô tô sao cho tận dụng được tối ưu tải trọng xe ô tô và trọng tâm toàn xe ô tô xi tec thấp nhất. Dung tích của xi tec phải được sản xuất theo cỡ cho ở bảng 1.1.
1.3. Nhãn hiệu, ký hiệu
Nhãn hiệu của xi tec ô tô phải được gắn chặt vào thành cổ hoặc đáy sau ở vị trí thuận lợi cho người đọc và phải có các nội dung sau:
- Tên nhà máy sản xuất
- Số hiệu xi tec …. Năm sản xuất….
- Xitec ô tô : (Cỡ dung tích) m3
- Ký hiệu và số hiệu tiêu chuẩn.
Trên hai bên sườn và đáy sau xi tec ô tô phải ghi chữ “Cấm lửa” to và rõ. Chiều cao chữ không nhỏ hơn 200 mm.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"