MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 1

MỤC LỤC.. 2

1. TỔNG QUAN

1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài 4

1.2. Giới thiệu tổng thể về xe nâng hạ. 5

1.2.1. Sơ đồ tổng thể xe nâng hạ NISSAN FG60-7. 5

1.2.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe. 6

2. TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE NÂNG FG60-7. 9

2.1. Hệ thống động lực ( Động cơ NISAN ). 9

2.1.1. Hệ thống bôi trơn. 10

2.1.2 Hệ thống làm mát 10

2.1.4 Hệ thống đánh lửa. 10

2.2 Hệ thống phanh. 11

2.3 Hệ thống lái 13

2.4 Bộ phận công tác. 17

3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC.. 21

3.1. Hệ thống truyền lực. 21

3.2. Biến mô thủy lực. 22

3.3. Hộp số. 27

3.3.1. Sơ đồ động của hộp số. 27

3.3.2. Kết cấu của hộp số. 29

3.3.3. Nguyên lý hoạt động của hộp số. 32

3.3.4. Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển hộp số. 36

3.4. Trục các đăng. 37

3.5. Bộ vi sai 38

3.6. Truyền lực chính. 39

4. TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỘP SỐ XE NÂNG FG60-7. 40

4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu. 40

4.1.1. Công dụng. 40

4.1.2. Yêu cầu. 40

4.1.3. Phân loại 40

4.2. Tính toán kiểm nghiệm hộp số xe nâng FG60-7. 41

4.2.1. Xác định tỉ số truyền. 41

4.2.2. Tính bền các bánh răng của hộp số xe nâng FG60-7. 45

4.2.3. Tính kiểm nghiệm sức bền trục. 49

5. MÔ PHỎNG KẾT CẤU MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE  FG60-7 BẰNG PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR.. 58

5.1 Giới thiệu phần mền. 58

5.2 Mô phỏng hộp số xe nâng FG 60-7 bằng phần mền Autodesk Inventor. 58

5.2.1. Trình tự thực hiện. 58

5.2.2. Kết quả mô phỏng. 59

6. CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE NÂNG HÀNG FG60-7. 61

6.1. Các hư hỏng thường gặp của biến mô và hộp số, biện pháp khắc phục. 61

6.2. Các hư hỏng thường gặp của trục các đăng và biện pháp khắc phục. 67

6.3. Các hư hỏng thường gặp của truyền lực chính, vi sai và biện pháp khắc phục. 68

7. KẾT LUẬN.. 69

tÀI LIỆU THAM KHẢO.. 70

LỜI NÓI ĐẦU

   Sau quá trình học tập và trang bị những kiến thức về chuyên ngành động lực, sinh viên được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, nhằm giúp cho sinh viên tổng hợp và khái quát lại những kiến thức đã học, từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành. Qua quá trình thực hiện đồ án sinh viên tự rút ra nhận xét và kinh nghiệm cho bản thân trước khi bước vào công việc thực tế.

   Em được nhận đề tài tốt nghiệp: “Khảo sát hệ thống truyền lực trên xe nâng hàng FG60-7”

   Trong phạm vi đồ án này, em chỉ giới hạn tìm hiểu một cách tổng thể về xe nâng, các cơ cấu trên xe, đồng thời đi sâu tìm hiểu về hệ thống truyền lực, trong đó đi sâu vào tính toán, kiểm tra, mô phỏng hộp số trên loại xe nâng hàng này.

   Do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô trong bộ môn chỉ bảo để đồ án em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: …………….., cùng các thầy giáo trong bộ môn Ô tô và Máy Công trình, các thầy cô giáo trong khoa và các bạn đã giúp đỡ em để em hoàn thành đồ án này.

                                                                                                                                                                                                                                                                                        ……, ngày  ….  tháng …. năm 20……

                                                                       Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                       ...……………

1. TỔNG QUAN

1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài

Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước việc cải tiến quy trình công nghệ, áp dụng máy móc trang thiết bị kỹ thuật hiện đại vào sản xuất đóng một vai trò vô cùng quan trọng. Trong đó ngành xếp dỡ hàng hóa là một ví dụ điển hình Ngày nay, tại các công ty, xí nghiệp, nhà ga, bến cảng… trang bị rất nhiều phương tiện vận tải hiện đại, việc bốc xếp hàng hóa từ khu vực này đến khu vực khác chủ yếu dựa vào các loại xe chuyên dụng, mà loại xe nâng hạ là loại xe chính đảm nhiệm vai trò này.

Việc áp dụng các phương tiện vận tải chuyên dụng để thay thế sức lao động con người đã giúp cho luân chuyển hàng hóa ngày càng nhanh chóng, tăng năng suất lao động và hiệu quả kinh tế ngày càng cao. Một trong những phương tiện vận chuyển, xếp dở không thể thiếu đó là xe nâng hàng. Loại xe này có tính linh hoạt cao có thể làm việc tại khu vực có diện tích nhỏ như trong nhà kho hay trong các dây chuyền sản xuất, lắp ráp. Phổ biến nhất là xe nâng hàng FG60-7 do hãng Komatsu sản xuất.

Vì những lý do trên, nên em đã chọn đề tài tốt nghiệp là: “ KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE NÂNG HÀNG FG60-7 ” để tìm hiểu kỹ hơn, nắm được nguyên lý làm việc của  hệ thống truyền lực trên xe nâng hàng và cũng như  biết được những tính năng riêng biệt và hiện đại của loại xe nâng hàng này. Từ đó có thể nắm bắt được các hư hỏng thường gặp và đề ra các phương pháp bảo trì sữa chữa kịp thời, hợp lí .

1.2. Giới thiệu tổng thể về xe nâng hàng

1.2.1. Sơ đồ tổng thể xe nâng hạ NISSAN FG60-7

Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể  xe NISSAN FG60-7

1. Bản gắn các đồng hồ hiển thị; 2. Vô lăng; 3. Trần xe; 4. Ghế; 5. Két làm mát nước; 6. Đối trọng của xe; 7. Xilanh dẫn động lái; 8. Dầm cầu trục sau; 9. Bánh xe sau; 10. Động cơ; 11. Động cơ khởi động; 12. Bơm thủy lực; 13. Ly hợp biến mô thủy lực; 14. Hộp số; 15. Khớp nối chữ thập; 16. Cơ cấu phanh dừng; 17. Cầu trục trước; 18. Bánh xe trước; 19. Lưỡi nâng; 20. Xilanh điều chỉnh góc nghiêng trụ nâng; 21. Xilanh nâng hạ; 22. Trụ nâng.

Xe NISSAN FG60-7 là loại xe chuyên dụng dùng để nâng hạ các loại hàng hóa, được Hãng KOMATSU thiết kế chế tạo. Đây là loại xe nâng hiện đại với hệ thống truyền lực thủy cơ, hệ thống lái trợ lực thủy lực, kết cấu gọn nhẹ nên xe hoạt động êm dịu vàlinh hoạt trong phạm vi nhỏ hẹp.

1.2.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe

Bơm nước là kiểu bơm li tâm dẫn động bằng đai thang từ trục khuỷu.Quạt gió có 6 cánh được đặt sau két nước làm mát, để làm tăng lượng gió qua két làm mát nước.

2.1.3 Hệ thống nhiên liệu

     Đây là loại dùng bộ chế hòa khí để tạo hỗn hợp cháy, các cổ góp nạp được bố trí gần cổ góp xả để tận dụng nhiệt ống xả để sấy hỗn hợp nhiên liệu không khí trước khi nạp vào xilanh động cơ. Bơm chuyển nhiên liệu là loại bơm màng dẫn động từ trục cam. Có nhiệm vụ vận chuyển xăng từ thùng chứa đến bình xăng con của bộ chế hòa khí.

2.1.4 Hệ thống đánh lửa

Hệ thống này có nhiệm vụ tạo ra tia lửa điện ở hai đầu cực buji để đốt cháy hỗn hợp ở đúng thời điểm và theo đúng thứ tự làm việc của các xilanh động cơ. Hệ thống đánh lửa được dùng là loại có bộ chia, trục bộ chia được dẫn động từ trục cam. Ắcqui dùng trong hệ thống là loại 12V, 48A. Thứ tự đánh lửa của hệ thống là:  1 -5 - 3 - 6 - 2 -  4. Khe hở giữa hai cực buji: 0,7 – 0,8 (mm).

2.2 Hệ thống phanh

Với các chức năng khác nhau. Hệ thống phanh chính đặt ở các bánh xe dùng để phanh các bánh xe, hệ thống phanh dừng đặt giữa trục các đăng và bộ vi sai.

+ Hệ thống phanh chính:

Hình 2.3. Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh chính xe nâng FG60-7

1. Bàn đạp phanh; 2. Lọc không khí; 3. Van không khí ; 4. Van chân không; 5. Bộ trợ lực; 6. Xilanh chính;7. Đường dầu phanh; 8. Cơ cấu phanh; 9. Bơm chân không; 10. Động cơ điện; 11. Van an toàn; 12. Khóa điện; 13. Công tắc chân không; 14. Bình chân không; 15.  Đèn báo.

Hệ thống phanh chính trên loại xe nâng hàng FG60-7 là hệ thống phanh bánh xe, dùng phần tử ma sát là guốc phanh, dẫn động bằng thủy lực, có trợ lực bằng chân không.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chính như sau: Bầu trợ lực chân không (5) có hai khoang A, B được phân cách màng ngăn cách (trong bầu trợ lực).Khoang B của bầu trợ lực luôn nối thông với bình chân không.

* Khi chưa phanh: Bộ trợ lực phanh không làm việc, van không khí (3) bộ trợ lực đóng kín không khí ngoài trời không thông với khoang A của trợ lực. Và van chân không mở cho thông giữa khoang A và khoang B lúc này áp suất ở cả hai khoang đều là áp suất chân không. Do đó không có sự chênh lệch áp suất nên bộ trợ lực không làm việc. Áp suất dầu trong xilanh phanh chính và xilanh con không tăng nên má phanh không ép vào trống phanh do vậy ma sát chưa tạo ra trong cơ cấu phanh.

* Khi tiến hành phanh: Người lái tác dụng một lực vào bàn đạp phanh thông qua các cần sẽ làm cho piston trong xilanh phanh chính dịch chuyển, áp suất dầu trong xilanh chính tăng lên và áp suất dầu trong đường ống, trong xilanh con cũng tăng lên. Khi áp suất dầu trong xilanh bánh xe tăng lên sẽ làm cho các piston dịch chuyển đẩy các má phanh ép vào trống phanh tạo ra mômen ma sát trong cơ cấu phanh để tiến hành quá trình phanh xe. Khi người lái đạp một lực đạp đủ lớn thì piston bộ trợ lực chân không dịch chuyển, đồng thời lúc đó nó sẽ đóng van chân không ngăn cách giữa hai khoang A và B, và van không khí (3) mở cho thông khoang A với khí trời. Như vậy giữa hai khoang A và B có sự chênh lệch áp suất bởi thế bộ trợ lực làm việc, sẽ tăng cường lực tác dụng lên cần piston, và làm tăng mức độ dịch chuyển của piston do đó áp suất dầu trong xilanh chính tăng lên sẽ tăng cường lực phanh. Nếu người lái giữ bàn đạp phanh ở một vị trí bất kỳ thì piston trợ lực tiếp tục dịch chuyển và sẽ đóng kín van không khí ngăn cách khoang A với khí trời đồng thời mở van chân không cho thông giữa hai khoang A và B. Từ đó bộ trợ lực kết thúc làm việc.

* Khi nhả phanh: Khi người lái nhả bàn đạp phanh nhờ các lò xo hồi vị sẽ kéo má phanh tách ra khỏi trống phanh kết thúc quá trình phanh. Nhờ có áp suất và lò xo hồi vị thì piston trở lại vị trí ban đầu.

Ngoài ra, trong hệ thống phanh trên còn trang bị một số thiết bị khác như bơm để tạo chân không (9) cung cấp cho bình chân không. Khi áp suất chân không trong bình (1) bị giảm công tắc chân không (13) đóng lại nên động cơ điện quay dẫn động bơm nạp chân không vào bình chứa để đảm bảo quá trình phanh được an toàn.  

+ Hệ thống phanh dừng:

     Trên xe nâng hạ NISSAN FG60-7 phanh dừng sử dụng phần tử ma sát của cơ cấu phanh này là loại trống - guốc bố trí trên hệ thống truyền lực chính. Phanh dừng được đặt giữa trục các đăng và truyền lực chính.

Sơ đồ dẫn động của phanh dừng được trình bày dưới đây:

Hình 2.4. Sơ đồ dẫn động phanh dừng xe FG60-7

1. Truyền lực chính; 2. Sác xi; 3. Tay phanh; 4. Dây cáp; 5. Cơ cấu phanh

Khi xe đã dừng hẳn, để tránh hiện tượng xe tự chuyển động khi dừng ở mặt đường nghiêng hoặc khi chịu tải trọng không đều giữa phần đầu và đuôi xe. Khi xe dừng, người lái đẩy tay phanh (3) tới phía trước theo hướng chuyển động tới của xe, thông qua dây cáp (4) sẽ tác dụng vào cơ cấu ép của cơ cấu phanh (5), ép các má phanh vào trống phanh tạo ra mômen phanh giữ cho xe không bị tự chuyển động. Trong một số trường hợp phanh chính bị hỏng hoặc kém tác dụng cũng có thể kéo phanh dừng để hổ trợ việc phanh xe.

2.3 Hệ thống lái

Xe nâng hạ FG60-7 có hai bánh xe dẫn hướng là hai bánh xe sau. Loại xe này  cần có bán kính quay vòng nhỏ để có thể quay vòng trong các khoảng không hẹp như điều kiện làm việc tại các nhà xưởng. Hệ thống lái dùng áp lực dầu trong bình tích năng để điều khiển xilanh lái. Khi xoay vôlăng chính là thao tác đóng và mở van điều khiển dầu đến các khoang của xilanh lái. Đường kính ngoài của vôlăng: 420 [mm], đường kính xilanh lái: 45 [mm]

    Sơ đồ hệ thống lái:

Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái xe FG60-7

1. Trụ lái; 2. Vôlăng; 3. Đường dầu từ bơm đến; 4. Van điều áp; 5. Tiết lưu; 6. Bơm dầu lái; 7. Động cơ; 8. Đường dầu điều khiển lái sang phải; 9 Xilanh lái.; 10. Đường dầu điều khiển lái sang trái;11. Thùng dầu; 12. Lọc thô; 13. Bộ tản nhiệt dầu; 14. Đường dầu về thùng; 15. Van phân phối

Nguyên lý làm việc của hệ thống lái: Bơm dầu sẽ đẩy dầu các áp suất cao đến van phân phối (15) của hệ thống lái. Khi xe chuyển động thẳng dầu theo đường dầu (3) đến van phân phối (15) sẽ về lại thùng theo đường hồi (14). Khi người lái muốn quay vòng sang trái thì xoay vôlăng  ngược chiều kim đồng hồ thì thông qua trụ lái (1) làm xoay van phân phối (15), mở đường thông cho dầu theo đường dầu (10) vào khoang A xilanh lái (9), đẩy piston của xilanh lái sang trái và dầu ở khoang B sẽ theo đường dầu (9) qua đường hồi (13) về thùng, như vậy xe sẽ quay vòng sang trái. Còn khi đánh vôlăng theo chiều kim đồng hồ thì van phân phối (14) sẽ mở đường thông cho dầu cao áp theo đường dầu (9) vào khoang B đẩy piston sang phải thực hiên quay vòng sang phải. Xi-lanh lái có kết cấu như sau:

Hình 2.6. Kết cấu xilanh lái

1. Khớp nối; 2. Bạc lót khớp nối; 3. Vòng chắn bụi; 4. Vòng chặn đầu xi lanh; 5. Đệm lót; 6. Thân xi lanh; 7. Piston;  8. Séc măng; 9. Vòng chặn; 10. Then vòng cố định piston (ở trên cần piston); 11. Đệm lót; 12. Vòng chắn bụi; 13. Vòng chặn; 14, 16. Đầu nối ống dẫn dầu; 15. Đầu xi lanh; 17. Phần thân nối với khung xe;

18. Cần piston

Nguyên lý làm việc của xi lanh lái như sau: Cần piston (18) được gắn với cơ cấu đòn kéo dọc của hệ thống lái nhờ khớp nối dầu cần (1). Các đầu nối của ống dẫn dầu (14), (16) được nối vào các cửa của van điều khiển lái thông qua các đường ống dầu cao áp nhằm cấp dầu cho xi lanh lái.

Khi muốn xe quay trái hoặc quay phải, người lái xe chỉ cần quay vô lăng lái sang bên trái hoặc bên phải một góc nhất định. Vô lăng quay làm cho trụ lái quay. Thông qua trụ lái làm van phân phối lái mở hoặc đóng các đường dầu thông với các rãnh thông, cho dầu cao áp đi vào các khoang của xi lanh lái. Dưới tác dụng của dầu cao áp, sẽ tạo áp lực đẩy piston (7), và do đó đẩy cần piston (18) sang bên trái hoặc bên phải. Thông qua các đòn kéo dọc, thanh quay ngang và các cơ cấu điều khiển, bánh xe sẽ quay sang trái hoặc sang phải, làm cho xe chuyển hướng theo.

   - Hệ thống thủy lực trên xe nâng hàng FG60-7 được trình bày dưới sơ đồ sau:

Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống thủy lực trên xe FG60-7

1. Xi lanh điều chỉnh độ nghiêng; 2. Van phân phối lái;  3. Đường dầu; 4. Bộ tản nhiệt dầu; 5. Bộ lọc dầu; 6. Lưới lọc dầu; 7. Xi lanh lái; 8. Động cơ; 9. Bơm dầu; 10.  Van điều áp; 11. Van điều khiển  xi lanh điều chỉnh độ nghiêng; 12. Van điều khiển  cho xi lanh nâng hạ bộ công tác; 13. Van tiết lưu cho hệ thống lái; 14. Van an toàn xi lanh điều chỉnh độ nghiêng; 15. Van điều áp xi lanh điều chỉnh độ nghiêng; 16. Xi lanh nâng hạ bộ công tác

Nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực trên xe FG60-7 như sau: Khi động cơ làm việc kéo theo các bơm dầu hoạt động. Dầu sẽ được đẩy theo các đường:

·  Đường dầu đi trong mạch thủy lực trợ lực lái. Mạch thủy lực này đã được phân tích trên phần hệ thống lái.

·  Đường dầu đi theo mạch thủy lực để phục vụ cho hoạt động của bộ phận công tác, ở đây là các xi lanh nâng hạ bộ phận công tác (16) và xi lanh điều chỉnh độ nghiêng (1).

      Nguyên lý hoạt động của hệ thống này như sau: Khi động cơ hoạt động, trục của bơm dầu (9) hoạt động, dầu sẽ được hút từ dưới thùng chứa lên, tạo một áp lực trên đường ống dẫn dầu của hệ thống. Khi muốn đưa bộ phận công tác ra phía trước (lúc lấy hàng), hoặc đưa bộ phận công tác lên cao người lái xe gạt cần gạt điều khiển, dòng dầu cao áp sẽ đi qua van điều khiển, cung cấp cho xi lanh ngiêng và xi lanh nâng. Khi muốn thu bộ phận công tác vào hoặc hạ xuống, thì dầu sẽ cung cấp từ van điều khiển theo hướng ngược lại để đóng các xilanh lại. Các xilanh này hoạt động độc lập, do vậy bộ phận công tác có thể dịch chuyển theo hai bạc tự do trong không gian.

        Ngoài ra trong hệ thống thủy lực trên xe nâng hàng FG60-7 còn có một đường dầu đi theo mạch thủy lực điều khiển sự gài số trong hộp số của xe. Hệ thống này hoạt động riêng và được cung cấp năng lượng nhờ sự trích công suất từ trục của biến mô

        2.4 Bộ phận công tác

Hình 2.8. Bộ phận công tác xe nâng FG60-7

1. Lưỡi nâng; 2. Khớp nối xi lanh  điều chỉnh độ  nghiêng; 3. Trụ nâng; 4. Khớp nối xilanh nâng; 5. Xích nâng; 6. Đai ốc thanh răng; 7. Thanh răng

Nguyên lý làm việc của Bộ phận công tác xe nâng FG60-7 như sau:

    Lưỡi nâng được liên kết với nhau với thanh răng và được đặt trên bàn nâng. Bàn nâng có thể di trượt trên trụ nâng nhờ các Puly đặt trong trụ nâng (liên kết ngàm), và có thể dịch chuyển lên xuống trong trụ nâng nhờ xích kéo (5). Khi muốn đưa bàn nâng lên cao, người lái xe gạt cần điều khiển, dòng dầu cao áp trong xilanh nâng sẽ đẩy piston lên cao, đẩy trụ nâng lên. Thông qua bộ truyền động xích, sẽ kéo theo bàn nâng lên cao, đưa hàng hóa lên cao.

Khi muốn đưa bàn nâng xuống vị trí thấp hơn, người lái chỉ việc gạt cần điều khiển xilanh nâng, kéo piston về vị trí cũ. Thông qua bộ truyền xích và nhờ trọng lực, bàn nâng sẽ trở về vị trí cũ.

Để điều chỉnh độ nghiêng của trụ nâng và bàn nâng, người ta sử dụng xilanh điều chỉnh độ nghiêng. Khi cần piston của xi lanh điều chỉnh độ nghiêng dịch chuyển ra phía trước, góc phần phía dưới của trụ nghiêng sẽ chuyển động ra phía trước làm cho lưỡi nâng tạo một góc so với phương thẳng đứng. Khi muốn đưa trụ nâng về vị trí ban đầu, ta chỉ cần điều chỉnh dòng dầu thủy lực để đưa cần piston về vị trí ban đầu.

+ Kết cấu xilanh điều chỉnh độ nghiêng.

            Hình 2.9. Xi lanh điều chỉnh độ nghiêng bộ phận công tác trên  xe nâng FG60-7

1. Khớp nối của  xilanh điều chỉnh độ nghiêng; 2. Khoá của cần Piston; 3. Đầu xi lanh điều chỉnh độ nghiêng; 4. Vòng chặn; 5. Thân xi lanh điều chỉnh độ nghiêng; 6. Đầu ống nối với ống dẫn dầu; 7. Bạc lót; 8. Lỗ đầu nối; 9. Đai ốc chặn piston; 10. Pison; 11. Séc măng; 12. Cần piston; 13. Vòng chặn đầu piston; 14. Vòng chặn bụi; 15. Bạc lót khớp nối.

Nguyên lý hoạt động của xi lanh điều chỉnh độ nghiêng như sau: Cần piston được gắn với trụ nâng của bộ phận công tác. Phần đuôi của xi lanh được gắn trên thân xe nâng. Các đầu nối của ống dẫn dầu được nối vào các cửa của van điều khiển xi lanh  thông qua các đường ống dầu cao áp.

Khi muốn điều chỉnh độ nghiêng của trụ nâng và bàn nâng nhằm mục đích lấy hàng và giữ hàng được dễ dàng, người lái xe chỉ cần gạt cần điều khiển cho dòng dầu đi vào xi lanh ( theo đường ống 1 hoặc 2). Dầu cao áp đi vào trong xi lanh sẽ đẩy piston đi ra hoặc đi vào, do đó đẩy trụ nâng ra phía trước hoặc lùi lại, làm thay đổi góc nghiêng của trụ nâng so với phương thẳng đứng.

+ Kết cấu xilanh nâng hạ bộ phận công tác

Hình 2.10. Kết cấu Xi lanh nâng hạ bộ phận công tác

1.             Đầu xilanh nâng; 2. Cần piston; 3. Vòng đệm chắn bụi; 4. Bạc lót; 5. Đầu xi lanh; 6. Đai ốc hãm; 7. Giảm chấn; 8. Vòng giữ phớt; 9. Vòng phớt Piston; 10. Piston; 11. Đai ốc giữ piston; 12. Bu lông bắt xi lanh (vào thân xe nâng); 13. Xi lanh; 14. Bu lông nối ống dẫn dầu; 15. Vòng bít; 16. Cần đẩy; 17. Vòng phớt cần đẩy; 18. Bạc đầu xi lanh

Nguyên lý hoạt động của xi lanh nâng hạ bộ phận công tác như sau: Cần piston được gắn với trụ nâng của bộ phận công tác. Phần đuôi của xi lanh được gắn trên thân xe nâng. Đầu nối của các đường ống dẫn dầu được nối vào cửa của van điều khiển xi lanh  thông qua một đường ống dầu cao áp.

Khi muốn nâng bàn nâng nhằm đưa hàng hóa lên cao, hoặc nâng bàn nâng lên cao để lấy hàng ở vị trí cao, người lái xe chỉ cần gạt cần điều khiển cho dòng dầu đi vào xi lanh. Dầu cao áp đi vào trong xi lanh sẽ đẩy piston đi lên, do đó đẩy trụ nâng lên cao theo phương thẳng đứng. Thông qua bộ truyền xích, sẽ kéo bàn nâng chạy dọc theo trụ nâng lên cao nhờ các puly. Nhờ đó hàng hóa được nâng lên cao.

Khi muốn hạ bộ phận công tác xuống vị trí thấp hơn, người lái xe điều chỉnh cần gạt, dòng dầu cao áp vào trong xi lanh theo đường ống 11 và đi ra theo đường ống 7. Kết hợp với trọng lực của trụ nâng, bàn nâng và cả hàng hóa ở trên bàn nâng, sẽ đưa toàn bộ trụ nâng đi xuống.

3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

3.1. Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực làm nhiệm vụ nhận mômen quay từ động cơ dể truyền đến các bánh xe. Hệ thống truyền lực bao gồm biến mô thủy lực, hộp số, các đăng, truyền lực chính.

Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống truyền lực trên xe nâng hàng FG60-7

1. Động cơ; 2. Biến mô thủy lực; 3. Hộp số; 4. Cácđăng; 5. Cơ cấu  phanh dừng;

6. Bộ vi sai; 7. Cơ cấu phanh chính; 8. Bánh răng hành tinh; 9. Bánh xe

Nguyên lý làm việc của hệ thống trên như sau:

Khi động cơ (1) chưa làm làm việc thì đĩa tuốc bin của biến mô chưa quay. Khi động cơ bắt đầu làm việc, trục khuỷu của động cơ quay kéo theo trục bơm của biến mô (2) quay. Chất lỏng nằm giữa hai đĩa của biến mô cũng bắt đầu chuyển động. Dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng sẽ chuyển động theo các cánh bơm từ tâm đến ngoài mép của biến mô với tốc độ tăng dần. Chất lỏng chuyển động theo cánh dẫn của đĩa bơm rồi chuyển sang cánh của đĩa tuốc bin với tốc độ lớn rồi tiếp tục đi từ rìa vào tâm. Chất lỏng sẽ bắn vào các cánh của tuốc bin, làm cho các cánh của tua bin chuyển động, do đó tạo mô men quay trên đĩa tuốc bin. Khi tốc độ của động cơ đủ lớn, mô men quay có giá trị đủ lớn sẽ làm quay trục tuốc bin. Trục tuốc bin nối với trục sơ cấp của hộp số (3), khi trục tuốc bin quay sẽ làm quay trục sơ cấp của hộp số. Nhờ các cặp bánh ăn khớp, chuyển động quay này sẽ được truyền cho trục thứ cấp của hộp số. Từ trục thứ cấp, mô men quay được truyền qua trục các đăng (4), qua truyền lực chính (7), qua bán trục, và dẫn động các bánh xe chủ động (các bánh xe trước là các bánh xe chủ động).

Trong trường hợp xe nâng hàng mang tải nặng, để xe có thể chuyển động được, xe phải có được momen đủ lớn để thỏa mãn được điều kiện kéo của xe. Trong trường hợp này, hệ thống truyền lực, mà trực tiếp là bộ biến mô sẽ làm tăng mô men ở trục tuốc bin lên (K₀ = 2¸6) so với mô men của động cơ, nhờ vậy mà xe nâng hàng có thể chuyển động được.

3.2. Biến mô thủy lực

            - Sơ đồ nguyên lí của biến mô thủy lực.

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý biến mô thủy lực

1. Bánh đà;2. vỏ biến mô;3. Bánh tuabin;4. Bánh Bơm;5. Bánh phản ứng;6. Khớp một chiều;7. Trục sơ cấp hộp số.

+ Bánh bơm: Bánh bơm được gắn liền với vỏ biến mô, rất nhiều cánh có dạng cong được lắp theo hướng kính ở bên trong. Vành dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướng cho dòng chảy được êm. Vỏ biến mô được nối với trục khuỷu qua tấm dẫn động.

+ Bánh tuabin: Cũng như bánh bơm, có rất nhiều cánh quạt được lắp trong bánh tuabin. Hướng cong của các cánh này ngược chiều với các cánh trên bánh bơm. Bánh tuabin được lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho các cánh quạt của nó đối diện với các cánh trên bánh bơm, giữa chúng có một khe hở rất nhỏ.

+ Bánh phản ứng (stato): stato được đặt giữa bánh bơm và bánh tuabin. Bánh này được lắp trên trục stato, trục này lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều. Các cánh của stato nhận dòng dầu khi đi ra khỏi bánh tuabin và hướng cho dòng dầu đập vào mặt sau của cánh quạt trên bánh bơm làm cho bánh bơm được “cường hóa”.

Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên nếu stato cố gắng quay theo chiều ngược lại, khớp một chiều sẽ khóa stato lại và không cho nó quay. Do vậy stato quay hay bị khóa phụ thuộc vào hướng của dòng dầu đập vào các cánh quạt.

      - Kết cấu bộ biến mô thủy lực

Hình 3.3. Kết cấu bộ biến mô men  trên xe nâng hàng FG60-7

1. Bulông bắt nắp ổ bi; 2. Nắp lắp ổ bi; 3.Bơm thủy lực; 4. Bulông bắt bơm; 5.Trục trung gian của bộ trích công suất; 6. Bulông bắt trục bánh phản ứng; 7. Trục bánh phản ứng; 8. Bánh răng chủ động bộ trích; 9. Nắp chặn dầu; 10. Bánh bơm của biến mô; 11. Bánh phản ứng; 12. Bánh tuabin; 13. Nắp dẫn động cố định với bánh bơm; 14. Tấm khóa; 15. Đai ốc khóa bánh phản ứng; 16,17. Vòng đệm; 18. Moayơ dẫn động; 19. Đĩa truyền mômen quay từ động cơ; 20. Bulông bắt nắp dẫn động với bánh bơm; 21. Bánh răng trung gian; 22. Bánh răng bị động.

Nguyên lý hoạt động chung của biến mô thủy lực:

Khi động cơ làm việc, bánh bơm (10) quay và truyền cơ năng cho chất lỏng. dưới tác dụng của lực li tâm, chất lỏng chuyển động dọc theo các cánh dẫn từ tâm bơm ra ngoài bánh bơm với tốc độ tăng dần. Sau đó chất lỏng có vận tốc cao chuyển sang bánh tuabin (12), khi dòng chất lỏng đi qua các máng dẫn thì truyền cơ năng cho bánh taubin (12) làm cho bánh tuabin quay cùng chiều quay với bánh bơm (10). Do đó, mômen quay được truyền từ trục dẫn nối với trục động cơ đến trục bị dẫn (7) nối với trục vào của hộp số. Chất lỏng sau khi ra khỏi bánh tuabin (12), có tốc độ thấp sẽ đi vào bánh phản ứng (11), bánh phản ứng có tác dụng giống như bộ phận hướng có tác dụng:

+ Thay đổi hướng dòng chảy của chất lỏng cho phù hợp với lối vào các máng dẫn bánh công tác bánh bơm (để tránh va đập), làm được như vậy là nhờ bánh phản ứng có kết cấu biên dạng cánh dẫn bánh công tác hợp lý.

+ Thay đổi trị số vận tốc của dòng chảy chất lỏng cho hợp với yêu cầu ở lối vào bánh công tác bơm, với kết cấu thay đổi diện tích mặt cắt các máng dẫn một cách thích hợp.

Sở dĩ như vậy là vì dòng chất lỏng khi qua bánh phản ứng sẽ truyền mômen quay, nhưng do bánh phản ứng được cố định với vỏ cho nên nó có tác dụng như một điểm tựa và truyền lại cho dòng chất lỏng một mômen động lượng (gọi là mômen phản ứng). Nếu bánh phản ứng có thể quay tự do thì mômen quay của trục dẫn truyền cho trục bị dẫn là không đổi. Khi đó biến tốc thủy lực làm việc như một khớp  nối thủy lực.

Dòng chất lỏng sau khi ra khỏi bánh phản ứng sẽ có vận tốc và mômen động lượng lớn hơn sau khi ra khỏi bánh tuabin. Và lại tiếp tục đi vào bánh bơm thực hiện vòng tuần hoàn mới. Như vậy, dòng chất lỏng do bơm tạo ra sau khi lần lượt đi qua các máng dẫn của bánh tuabin và bánh phản ứng, kéo bánh tuabin quay với vận tốc góc và mômen quay thay đổi tùy theo giá trị của mômen cản tác dụng lên trục bánh tuabin.

Có hai cách bố trí các bánh trong buồng làm việc của biến tốc thủy lực:

+ Trường hợp bánh phản ứng đặt sau bánh bơm và trước bánh tuabin: dòng chất lỏng sau khi ra khỏi bánh bơm có vận tốc lớn sẽ vào bánh phản ứng, dòng chất lỏng sẽ được chuyển hướng cho phù hợp với lối vào bánh tuabin (trách va đập làm tổn  thất công suất) và tăng động năng của dòng chất lỏng. Do đó, làm tăng mômen truyền đến trục ra. Biện pháp này không giảm tải cho động cơ.

+ Trường hợp bánh phản ứng trước bánh bơm và sau bánh tuabin : dòng chất lỏng vào bánh phản ứng với các cách dẫn có chiều cong ngược với chiều cong của cách dẫn bánh tuabin nên dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh phản ứng sẽ hướng theo chiều quay của bánh bơm. Ngoài ra, vận tốc dòng chất lỏng có thể tăng. Như vậy với trường hợp này sẽ giảm phụ tải cho động cơ.

3.3. Hộp số

3.3.1. Sơ đồ động của hộp số

Sơ đồ động của hộp số tự động trên xe FG60-7 dưới đây:

Hình 3.4. Sơ đồ động hộp số xe FG60-7

1. Trục sơ cấp; 2, 20. Cặp bánh răng ăn khớp Z_a1, Z_a2; 3, 18. Cặp bánh răng số lùi nhanh Z_L1, Z_n ; 4, 7. Đĩa ma sát bị động; 5, 8. Đĩa ly hợp hộp số; 6. Piston ly hợp hộp số; 9, 11. Cặp bánh răng số lùi chậm Z_L2, Z_c; 10. Trục thứ cấp;12. Bánh răng chủ động số tiến chậm Z_1c;19. Bánh răng chủ động số tiến nhanh Z_1n;21. Trục trung gian.

Bảng 3.1 Các thông số hình học bánh răng hộp số FG60-7

3.3.2. Kết cấu của hộp số

Kết cấu của hộp số thủy cơ trên xe nâng hàng FG60-7 như sau:

Hình 3.5. Sơ đồ hộp số xe FG60-7

1. Cụm ly hợp số lùi nhanh; 2. Bánh răng Z_L1 ; 3. piston; 4. Bánh răng Z_a1;
5. Cụm ly hợp số tiến nhanh; 6. Trục trung gian; 7. Bánh răng Z_n; 8. Trục thứ cấp; 9. Vít hồi dầu ;  10. Khớp nối các-đăng;11. Bánh răng Z_c;  12. Nắp ổ; 
13. Bánh răng Z_1c; 14. Cụm li hợp số tiến chậm; 15. Ống dẫn dầu bôi trơn; 16, 19. Đường dầu điều khiển hộp số; 17. Nắp ổ trục sơ cấp; 18. Li hợp số lùi chậm;
20. Van phân phối; 21. Van điện từ

3.3.3. Nguyên lý hoạt động của hộp số

Như trên đã nói, hộp số này có 2 số tiến và hai số lùi.Việc vào số được thực hiện bằng việc đóng mở các van của hai SOLENOID (21) điều khiển dòng dầu cung cấp cho việc đóng mở các ly hợp của bánh răng gài số.

Cơ chế vào số như sau:

* Vào số 1(tiến chậm):

Khi động cơ làm việc, dẫn động làm quay trục biến mô, do đó làm quay trục sơ cấp của hộp số. Do cặp bánh răng ăn khớp Z_a1 và Z_a2 được liên kết với nhau bằng then hoa với trục, nên khi trục sơ cấp quay, thì trục trung gian cũng quay theo.     

Để thực hiện việc vào số 1, người ta gạt cần điều khiển sang vị trí sao cho dòng dầu cao áp đi vào xi lanh bên trái của trục trung gian. Piston dịch chuyển sang phía bên trái, ép các đĩa li hợp (14) chặt lại với nhau làm bánh răng Z_1c quay lồng không trên tục trung gian do Z_1c ăn khớp với Z_c nên Z_c quay thông qua mối ghép then hoa dẫn động trục thứ cấp quay.  

Hình 3.6. Dòng lực truyền trong hộp số ở tay số 1

* Vào số tiến 2

Khi động cơ làm việc, dẫn động làm quay trục biến mô, do đó làm quay trục sơ cấp của hộp số. Thông qua cặp bánh răng luôn ăn khớp Z_a1, Z_a2 dẫn động trục trung gian quay . Khi gài số ta điều khiển dòng dầu vào xi lanh bên phải trục trung gian ép piston đẩy các tấm ma sát chặt lại với nhau dẫn động bánh răng Z_1n quay theo nhờ mô men ma sát giữa các đĩa li hợp do Z_n ăn khớp với Z_1n nên Z_n quay dẫn động trục thứ cấp quay .     

Dòng lực được truyền trong hộp số như sau:

Hình 3.7. Dòng lực truyền trong hộp số ở tay số 2

* Vào số lùi 1

Để thực hiện việc vào số lùi  1, người ta gạt cần điều khiển sang vị trí sao cho dòng dầu cao áp đi vào xi lanh bên phải của trục sơ cấp. Piston dịch chuyển sang phía bên phải, ép các đĩa li hợp ép chặt bánh răng Z’_L1chạy lồng không trên trục sơ cấp vào trục, làm cho bánh răng này quay. Do bánh răng này ăn khớp với bánh răng Z_c  trên trục thứ cấp, nên làm cho bánh răng này quay theo, dẫn động trục thứ cấp quay.

Dòng lực được truyền trong hộp số như sau:

Hình 3.8. Dòng lực truyền trong hộp số ở tay số lùi 1

* Vào số lùi 2

Để thực hiện việc vào số lùi thứ 2, người ta gạt cần điều khiển sang vị trí sao cho dòng dầu cao áp đi vào xi lanh bên trái của trục sơ cấp. Piston dịch chuyển sang phía bên trái, ép các đĩa li hợp ép chặt bánh răng chạy lồng không trên trục sơ cấp Z_L1vào trục, làm cho bánh răng này quay. Do bánh răng này ăn khớp với bánh răng Z_n trên trục thứ cấp, nên làm cho bánh răng này quay theo, dẫn động trục thứ cấp quay.

Dòng lực được truyền trong hộp số như sau:

Hình 3.9. Dòng lực truyền trong hộp số ở tay số lùi 2

3.3.4. Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển hộp số

Hình 3.10. Sơ đồ mạch thủy lực điều khiển hộp số

1. Bộ trích công suất; 2. Bơm dầu điều khiển hộp số; 3,12. Bình tích năng;
4,11. Lưới lọc; 5. Van điện từ điều khiển các số tiến; 6. Xi lanh đóng mở số tiến nhanh; 7 . Xi lanh đóng mở số tiến chậm; 8. . Xi lanh đóng mở số lùi nhanh;
9. Xi lanh đóng mở số lùi chậm; 10. Van điện từ điều khiển các số lùi; 13. Van trượt; 14. Van giảm áp; 15. Thùng dầu.

Nguyên lý: Dầu từ bơm 8 sẽ theo các đường dầu dẫn đến van trượt 4, khi người lái đạp bàn đạp sẽ cho thông dầu theo hai nhánh đến các cụm van (5),(10) sau khi qua các lưới lọc (4),(11). Từ các cụm van được điều khiển tự động sẽ đóng mở các ly hợp (6);(7);(8);(9). Ứng với mỗi áp suất dầu khác nhau tùy theo tốc độ động cơ mà sẽ thực hiện việc đóng mở đó.

3.4. Trục các đăng 

Các chi tiết cấu tạo nên trục các đăng trên xe nâng hàng FG60-7:

Sơ đồ kết cấu của trục các đăng trang bị trên xe FG60-7 được trình bày dưới đây:

Hình 2.5. Các đăng xe nâng hàng FG70-7

1. Trống phanh dừng; 2. Bulông bắt các đăng; 3. Các đăng;
4. Mặt bích; 5. Trục sơ cấp hộp số; 6. Khớp chữ thập.

Truyền động các đăng dùng để truyền mô men xoắn giữa các trục không nằm trên một đường thẳng. Đó là trục của hộp số và trục của vi sai. Do tính chất đặc biệt của loại xe nâng hàng là chiều dài bị hạn chế, nên kết cấu của trục các đăng của xe này cũng khác với nhiều loại xe khác. Khi trục của hộp số quay, kéo theo trục các đăng quay, do đó mô men quay được truyền cho trục của vi sai. Và truyền cho bánh xe chuyển động. Trên xe nâng hạ NISSAN FG60-7 có kết cấu khá đơn giản chỉ gồm các đăng  và hai chốt chữ thập. Đây là các đăng khác tốc.

3.5. Bộ vi sai

Vi sai đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau. ( Khi quay vòng, khi kích thước bánh xe trái và phải không giống nhau hoàn toàn hoặc khi xe đang chạy trên đường không bằng phẳng). Đặc biệt với loại xe nâng hàng, thì yêu cầu quay vòng của xe là liên tục, vì phải vận chuyển hàng hóa trong phạm vi không gian hẹp, thì đòi hỏi về tính cơ động rất cao.

Vi sai loại này là loại vi sai đối xứng giữa các bánh xe. Loại vi sai này có ma sát trong bé.

Hình 3.12. Kết cấu bộ vi sai  trên xe nâng hàng FG60-7

1. Mặt bích nối trục các đăng;2. Vít cấy; 3. Bích chặn; 4. Gối đỡ; 5,14. Ổ lăn;
6. Bánh răng côn chủ động; 7. Ổ bi chặn vi sai; 8. Bộ vi sai; 9. Trục chữ thập;
10. Vỏ vi sai; 11. Chốt định vị;12. Giá lắp bánh răng bị động;13. Lỗ then hoa lắp bán trục;15.Bu-lông cố định bánh răng bị động;16. Bánh răng bị động;
17. Vỏ;18. Vòng chặn.

3.6. Truyền lực chính

Truyền lực chính để tăng và truyền mômen xoắn từ trục các đăng đến các bánh xe thông qua vi sai và các bán trục. Ngoài ra truyền lực chính còn có tác dụng biến đổi chuyển động quay theo trục dọc xe sang chuyển động quay theo trục ngang xe khi động cơ đặt theo chiều dọc thân xe.

Truyền lực chính dùng trên xe nâng hạ NISSAN FG60-7 là loại truyền lực chính kép phân tán. Với truyền lực loại này nó có ưu điểm hơn so với truyền lực chính tập trung là: tải trọng tác dụng lên bộ vi sai, bán trục nhỏ nên cho phép giảm kích thước chi tiết và tăng được khoảng sáng gầm xe nhưng vẫn đảm bảo tỷ số truyền lực lớn. Tuy nhiên, lại có kết cấu phức tạp và bôi trơn các cặp bánh răng khó khăn hơn.

Hình 3.13.  Sơ đồ kết cấu truyền lực chính xe FG60-7

1. Chốt định vị giữa nắp và vỏ; 2. Bánh răng hành tinh ; 3. Bu-lông;4,6 Ổ lăn;

5. Mặt bích lắp bánh xe;7.Trống phanh; 8. Guốc phanh; 9. Dầm cầu;10. Bu-lông nắp;11. Bu-lông nối vỏ với bánh răng hành tinh;12. Bánh răng cố định hệ hành tinh;13. Bu-lông chống nới lỏng; 14. Bán trục;15. Bu-lông;16. Lò xo cơ cấu phanh; 17. xilanh phanh bánh xe.

4. TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỘP SỐ XE NÂNG FG60-7

4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu

      4.1.1. Công dụng

Hộp số trên xe nâng FG60-7 dùng để thay đổi số vòng quay và mômen của động cơ truyền đến các bánh xe chủ động (cả về trị số và hướng), cho phù hợp với điều kiện làm việc luôn luôn thay đổi của xe nâng, mà tự bản thân động cơ không đáp ứng được, do:

- Hệ số thích ứng mômen thấp (K= 1,05¸ 1,25).

- Số vòng quay ổn định tối thiểu tương đối cao (n_emin  = 825vòng/phút).

- Chiều quay của động cơ không tự thay đổi được.

Ngoài ra, hộp số trên xe nâng hàng FG60-7còn dùng để tách lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực khi cần thiết, như khi khởi động động cơ, khi dừng xe cho động cơ chạy không tải, khi cho xe chạy theo quán tính, khi dừng xe tại chỗ để bốc dỡ hàng hóa...

   4.1.2. Yêu cầu

-   Có tỷ số truyền và số lượng tay số thích hợp, đảm bảo được chất lượng động

           lực và có tính kinh tế nhiên liệu cần thiết cho ô tô máy kéo.   

-   Làm việc êm dịu, chuyển số nhẹ nhàng thuận tiện, không va đập.

-   Có vị trí trung gian để có thể cắt lâu dài động cơ khỏi hệ thống truyền lực.

-   Kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy, bền vững.

-   Hiệu suất cao, kích thước khối lượng nhỏ, giá thành rẻ.

4.1.3. Phân loại

        -Theo tài liệu tham khảo[2], dựa vào phương pháp điều khiển thì hộp số trên

           xe nâng hàng FG60-7 là loại hộp số điều khiển tự động.

       -Theo số cấp (tính số tiến) hộp số trên xe nâng hàng FG60-7 thuộc loại  2 cấp.

       -Theo sơ đồ động hộp số trên xe nâng FG60-7 thuộc loại có 3 trục cố định.

4.2. Tính toán kiểm nghiệm hộp số xe nâng FG60-7

       4.2.1. Xác định tỉ số truyền

Ở đây ta chỉ tính toán kiểm nghiệm tỷ số truyền của hộp số xe nâng. Tỷ số này phải thỏa mãn điều kiện kéo. Tức là:

- Phải có khả năng thắng sức cản lớn nhất trong điều kiện cho trước (thông thường là thắng sức cản để xe bắt đầu chuyển động). Đây là điều kiện bắt buộc của xe nâng.

- Phải có khả năng tạo được lực kéo lớn nhất theo điều kiện bám. Đây là một trong những điều kiện bắt buộc của hộp số.

- Phải có khả năng chuyển động với một tốc độ ổn định tối thiểu để có thể cơ động trong điều kiện địa hình chật hẹp như trong nhà xưởng hoặc trong bến cảng, nhà kho, nhà chứa hàng hóa...

       Để tính toán kiểm nghiệm tỷ số truyền của hộp số ta cần tính toán được mô-men đầu vào của hộp số sau khi qua bộ biến mô thủy lực.

Hệ số biến đổi mô-men của biến mô được tính bởi công thức sau:

Trong đó:

M_tb: Mô-men trên trục tua-bin của biến mô.

M_b: Mô-men trên trục bánh bơm.

Dựa vào bảng  4.1 bên dưới theo [3] ta thấy biến mô xe nâng hàng FG60-7 thuộc loại II (một cấp hỗn hợp) với : K₀ = (2,5÷4,0); h_bm= (0,85-0,9).

Do đó ở tỷ số truyền i_h1 vận tốc rất thấp và sức cản lớn nên hệ số biến đổi mômen lúc này:  K₁ » K₀ Þ chọn K₁= 3.

Mômen đầu vào hộp số ở số truyền i_h1:

M_vmax= M_tb1= K.M_b.h_bm= K.M_emax.h_bm=3.275.0,9 = 743N.m.

Bảng 4.1. Các nhóm biến mô thủy lực chính

Giá trị tỷ số truyền số thấp nhất i_h1 được xác định theo điều kiện kéo như sau:

                                                                             (4.1)

Trong đó:            y_max = 0,35: Hệ số cản lớn nhất của đường.

                            G_a = 139302 (N): Trọng lượng toàn bộ xe.

                             r_bx: Bán kính làm việc của bánh xe chủ động.

Lốp trước xe nâng của xe nâng hàng FG60-7 là loại lốp có ký hiệu: 300-15-18PR(I)

+ Chiều rộng của bánh xe     : B = 300                                 (mm).

+ Đường kính vành bánh xe : D = 15 inch = 380 (mm).

Do vậy ta có bán kính của bánh xe nâng:

                             r_bx = B + = 300 + = 490 (mm).

                              M_vmax= 743(N.m).Mômen cực đại đầu vào hộp số.

                             i₀: Tỉ số truyền của truyền lực chính.

                                                       : Hiệu suất hệ thống truyền lực.

                                                        = 0,85 0,92. Chọn =0,9

Giá trị tỷ số truyền lực chính i₀ và tỷ số truyền cao của hộp số trên xe nâng hàng FG60-7 ta có thể tham khảo từ số liệu cụ thể của chính các thông số trên xe này.

                          (4.2)          

Với xe nâng hàng FG60-7 thì:

        [rad/s]

        V_max = 28 Km/h = 7,77 m/s. Vận tốc cực đại của xe.

Tỷ số truyền ở tay số cao nhất là tay số 2:

Do vậy ta có tỷ số truyền của truyền lực chính:

Thay các số liệu trên vào công thức (4.1) ta được:  

i_h1                                           (4.3)

Theo điều kiện thứ hai:

Khả năng tạo được lực kéo lớn nhất theo điều kiện bám :

                      i_h1                                                                      (4. 4)

Trên xe nâng hàng FG 60-7 thì chỉ có cầu trước là cầu chủ động.

                          =

 Với:  m₁ =1,1-1,3: Hệ số phân bố lại tải trọng lên các cầu khi xe chuyển động.

  G₁:  Trọng lượng tĩnh phân bố lên cầu trước  [N]

Đối với FG60-7 trong trường hợp đầy tải thì: G₁ = 12705.9,81=124636  [N]

           =  = 1,3124636 = 162027(N) Trọng lượng bám của xe (N).

                           = 0,49 (m): Bán kính bánh xe.

                         M_vmax = 743 (Nm): Mô men cực đại tại đàu vào hộp số.

                           = 24: Tỉ số truyền của truyền lực chính.

                          = 0,850,92  chọn    =0,9

                           =0,7 Hệ số bám trên đường nhựa, bê- tông.

Thay các số liệu trên vào công thức (2.2) ta được:

                                     i_h1   = 3,46                                         (4.5)   

Theo điều kiện thứ ba:

Khả năng chuyển động với tốc độ ổn định tối thiểu để có thể cơ động 

  trong điều  kiện địa hình chật hẹp như trong điều kiện nhà kho, bến cảng: 

                                    i_h1                                            (4.6)

Ở đây:

                         :  Tốc độ chuyển động ổn định nhỏ nhất với xe nâng hàng.

                                (km/h), Do xe nâng hàng cuyển động với vận tốc nhỏ, cho nên ta chọn = 4 (km/h).

                               : Vòng quay ổn định tối thiểu của động cơ (v/ph). Đối với động cơ xăng NISSAN/TB42 thì = 825 (v/ph).

                                 i_pc: Tỉ số truyền cao của hộp số phân phối. Ở trên xe nâng do không có hộp số phân phối nên lấy i_pc = 1.

         Vậy:                    i_h1   = 1,58

         Tổng hợp 3 điều kiện trên, ta có:                                        (4.7)

 Từ việc khảo sát hộp số trên xe nâng hàng FG60-7 ở trên, ta tính được tỷ số truyền của các tay số tiến i_h1 như sau:

   i_hl  =  = =1,8.

Vậy tỉ số truyền i_h1 thảo mãn các điều kiện trên.

4.2.2. Tính bền các bánh răng của hộp số xe nâng FG60-7

- Mô mem truyền đến trục tại các bánh răng của từng tay số được tính theo công thức sau:        M_k = i_hk.h.M_emax     (Nm)                                                                                                   (4.8)

        Trong đó:                 M_k - là mô men tại vị trí đang xét, Nm.

                                            i_hk - tỷ số truyền từ động cơ đến bánh răng đang xét.

                      h - hiệu suất truyền lực.

+ Mô men truyền đến trục trung gian (M_tg) là:

            M_tg = i_tg.h.M_emax        (Nm)                                                                           

 Với:                           i_tg = 1  ;           h = h₀⁴. h_br.h_bm

            Trong đó :             h₀ = 0,995 - hiệu suất truyền lực của ổ bi

                                                           h_br = 0,97 - hiệu suất truyền lực của bánh răng.

                       h_bm=0,97- hiệu suất của biến mô.

=>       M_tg = 1.0,995⁴.0,97.0,97.275 = 254 (Nm)

+ Mô men truyền đến trục thứ cấp ứng với từng tay số thứ k là:

      M_tc = i_gk.h.M_tg   (Nm)     

         h = h₀².  h_br  = 0,995². 0,97 = 0,96  .

        i_g1= .       Tỷ số truyền số chậm.

         i_g2=. Tỷ số truyền số nhanh.       

     M_tc1 = 1,8.0,96.254=439 (Nm).

                        M_tc2 = 0,6279.0,96.254=153(Nm).

+ Mô men truyền đến trục thứ cấp ứng với từng tay số lùi:

    M_tcLk = i_gLk.h.M_emax (Nm).

        i_gL1= .       Tỷ số truyền số lùi chậm.

         i_gL2=. Tỷ số truyền số lùi nhanh.

         h=h₀⁴.h_bm.h_br=0,995⁴.0,97.0,97=0,92

     M_tcL1 = 1,8.0,92.275=455,4 (Nm).

                        M_tcL2 = 0,6279.0,92.275=159(Nm).

- Lực tác dụng lên các bánh răng.

Sơ đồ lực tác dụng lên cặp bánh răng ăn khớp của hộp số:

Ở đây: P_k : lực tiếp tuyến; R_k: lực hướng tâm.

+Lực tiếp tuyến  :  P_k = 2.M_k/D_k = 2.M/(m_n.Z)    (N)                     (4.9)

+Lực hướng tâm :  R_k= P_k.tga/cosb                                   (N)

Trong đó         M: mô men xoắn trên trục tại bánh răng;

                        D_k: đường kính vòng lăn của bánh răng;

                         b: góc nghiêng của răng đối với bánh răng trụ răng nghiêng .

         Bảng 4.1 Bảng tính toán lực tác dụng lên các cặp bánh răng.

- Tính bền theo ứng suất tiếp xúc.

                      Sự hao mòn của bánh răng phụ thuộc phần lớn bởi trị số ứng suất tiếp xúc (áp suất) tại tâm ăn khớp. Ứng suất tiếp xúc d_tx [MN/m²] được tính theo công thức sau:

                                            (4.10)

   Ở đây:  P_k (N): lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh răng. 

                b(m)   : chiều rộng bánh răng .                                                                                 

                E = 2,1.10¹¹(N/m²) mô đuyn đàn hồi. 

                a = 20⁰ :góc ăn khớp bánh răng thẳng .

                r1, r2  :bán kính cong của bề mặt răng tại điểm tiếp xúc của bánh răng

                chủ động và bị động (m)              

            Đối với bánh răng trụ răng thẳng

                            r₁ = r₁.sina  ; r₂ = r₂.sina                                        

Ở đây:      r₁, r₂: bán kính vòng tròn lăn của bánh răng chủ động và bị động.

                 b: góc nghiêng đường răng của bánh răng trụ răng nghiêng.

Các cặp bánh răng này được chế tạo từ thép hợp kim 18CrMnTi(TCVN), tiêu chuẩn tương đương của Nhật Bản là SMnC420. Thành phần của thép này theo hàm lượng các nguyên tố như sau: 0,17% ¸ 0,23% C, 0,80%¸1,10% Mn, 0,17% ¸ 0,37% Si, 0,035% S, 0,035% P, 1,00% ¸ 1,30% Cr,Ni0,30,Cu0,30, 0,03%¸ 0,09% Ti.

Các bánh răng sau khi nhiệt luyện có phần lõi đạt độ cứng 30 ¸ 40 HRC, bề mặt bánh răng có độ cứng 56 ¸62 HRC.

[s]_tx= [s]_Notx.k^’_N.

Trong đó: [s]_Notx=19.HRC =19.62 =1178(N/mm²) =1178.10⁶N/m²    .Ứng suất tiếp  

                 xúc khi làm việc lâu dài

                 . Nếu N_tđ >N₀  thì k^’_N=1.   

Với N₀= 25.10⁷

Bảng 4.2 Bảng tính toán số chu kỳ làm việc tương đương của các cặp bánh răng

Ta thấy : N_tđ>N₀ Þ k^’_N=1 Þ [s]_tx= 1178.10⁶ N/m².

Bảng 4.3 Bảng tính toán ứng suất tiếp xúc của các cặp bánh răng

-  Kiểm nghiệm bền bánh răng theo sức bền uốn

       Đối với bánh răng thẳng ta có công thức tính ứng suất uốn:

                  d_u = 0,36.P/(b.m.y) £ [d]_u      (N/m²) .          (4.11)

Ở đây:       P(N) :lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh răng;

                  b(m) :chiều rộng bánh răng;

                  y : hệ số  dạng  răng không điều chỉnh.(chọn theo số răng).

                  m=4mm: Mô-đun bánh răng.

                  [d]_u =.                                   (4.12)

                s_-1: Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ mạch động.

                Đối với thép : s_-1=(0,4÷0,45).s_bk= 0,45. 950 = 428 (MN/m²).

                (m: Bậc đường cong mỏi uốn. Với thép tôi thấm than m=9).

                N₀= 5.10⁶. Từ bảng trên ta có; N_tđ>N₀ Þ .

                n:Hệ số an toàn với thép đúc tôi: n=1,8.

               K_s: Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng.

                      Với thép tôi bề mặt: K_s =1,2

Vậy:      [d]_u =(MN/m²).

Trong khi kiểm nghiệm ta chỉ cần tính cho bánh răng nhỏ, nếu thỏa mãn điều kiện bền thì bánh răng lớn đương nhiên thỏa mãn.

Bảng 4.4  Bảng tính toán ứng suất uốn của các cặp bánh răng

4.2.3. Tính kiểm nghiệm sức bền trục

Trục của hộp số tính toán theo ứng suất uốn và xoắn. Khi tính bền thường tính riêng cho cho từng tay số:

-Ứng suất uốn tính theo công thức          : s_u = M_u/(0,1.d³)        (MN/m²).  (4.13)

-Ứng suất uốn xoắn tính theo công thức : t_x = M_x/(0,2.d³)       (MN/m²).   (4.14)

Ở đây: M_u; M_x (MN.m): mô men uốn và xoắn tương ứng

           d(m): đường kính của trục tại tiết diện đang tính.

            [s_th]: Ứng suất cho phép.

Đối với thép chế tạo trục 40X tôi thì [s_th] = 90MN/m²

Ứng suất tổng hợp tại tiết diện đang tính:

                                                    (4.15)

- Trục sơ cấp

+ Số lùi 1

Trong đó : P_L1=8433(N); R_L1=3068(N);P_a=2822(N); R_a=1027(N).

+Tính A_x; B_x:

    .

+Tính A_y; B_y:

   .

        .

Mômen uốn tổng hợp tại tiết diện bánh răng số lùi 1:

.

Mômen xoắn tại tay số lùi 1 (chậm):

M_L1= M_sc = M_emax.h_bm.h₀²=275.0,97.0,995² =264(N.m).

Kiểm nghiệm đường kính trục tại số lùi 1: d_L1=35mm=0,035m.

85284418N/m²

s_th= 85MN/m² < [s_th] = 90MN/m².

Vậy tại tiết diện số lùi 1 trục thiết kế đảm bảo điều kiện bền.

+ Số lùi 2

Trong đó : P_L2=2944(N); R_L2=1071(N);P_a=2822(N); R_a=1027(N).

+Tính A_x; B_x:

    .

+Tính A_y; B_y:

 .

        .

Mômen uốn tổng hợp tại tiết diện bánh răng số lùi 2:

.

Mômen xoắn tại tay số lùi 2 (nhanh):

M_L2= M_sc = M_emax.h_bm.h₀²=275.0,97.0,995² =264(N.m).

Kiểm nghiệm đường kính trục tại số lùi 2: d_L2=40mm=0,04m.

MN/m²< [s_th].

Vậy tại tiết diện số lùi 2 trục thiết kế đảm bảo điều kiện bền.

- Trục trung gian

+ Số tiến 1

Trong đó : P_1c=4878(N); R_1c=1774(N);P_a=2822(N); R_a=1027(N).

+Tính A_x; B_x:

    .

+Tính A_y; B_y:

   .

        .

Mômen uốn tổng hợp tại tiết diện bánh răng số lùi 1:

.

Mômen xoắn tại tay số tiến 1 (chậm):

M_1c= M_tg = 254(N.m).

Kiểm nghiệm đường kính trục tại số tiến 1: d_1c=35mm=0,035m.

MN/m²<[s_th].

Vậy tại tiết diện số tiến 1 của trục trung gian đảm bảo điều kiện bền.

+ Số tiến 2

Trong đó : P_1n=2833(N); R_1n=1031(N);P_a=2822(N); R_a=1027(N).

+Tính A_x; B_x:

    .

+Tính A_y; B_y:

   .

        .

Mômen uốn tổng hợp tại tiết diện bánh răng số tiến 2:

.

Mômen xoắn tại tay số tiến 2 (nhanh):

M_1n= M_tg=254(N.m).

Kiểm nghiệm đường kính trục tại số lùi 1: d_L1=40mm=0,04m.

MN/m²<[s_th].

Vậy tại tiết diện số tiến 2 của trục trung gian đảm bảo điều kiện bền.

- Trục thứ cấp

+  Số lùi 1:

Trong đó : P_L1=8433(N); R_L1=3068(N)

+Tính A_x; B_x:

                 (N)

    .

+Tính A_y; B_y:

   (N).

        .

Mômen uốn tổng hợp tại tiết diện bánh răng số lùi 1:

.

Mômen xoắn trên trục thứ cấp tại số lùi 1 (chậm):

M_tcL1 = 1,8.0,92.275= 455(N.m)

Kiểm nghiệm đường kính trục thứ cấp tại số lùi 1: d_L1= 40mm=0,04m.

MN/m²<[s_th].

Vậy tại tiết diện số chậm của trục thứ cấp đảm bảo điều kiện bền.

Vậy tại tiết diện số chậm của trục thứ cấp đảm bảo điều kiện bền.

-         Số lùi 2:

Trong đó : P_L2=2944(N); R_L2=1071(N).

+Tính A_x; B_x:

                 (N)

    .

+Tính A_y; B_y:

   (N).

        .

Mômen uốn tổng hợp tại tiết diện bánh răng số lùi 1:

.

Mômen xoắn trên trục thứ cấp tại số lùi 1 (chậm):

            M_tcL2 = 0,6279.0,92.275=159(Nm).

Kiểm nghiệm đường kính trục thứ cấp tại số lùi 1: d_L1= 40mm=0,04m.

MN/m²<[s_th].

Vậy tại tiết diện số nhanh của trục thứ cấp đảm bảo điều kiện bền.

5. MÔ PHỎNG KẾT CẤU MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE  FG60-7 BẰNG PHẦN MỀM AUTODESK INVENTOR

5.1 Giới thiệu phần mền

Ngày nay quá trình mô hình hóa, mô phỏng trên máy vi tính đã trở nên khá quen thuộc với mỗi chúng ta. Và đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí những ứng dụng đó mang lại hiệu quả vô cùng to lớn. Trong lĩnh vực cơ khí ôtô việc mô phỏng động học các cơ cấu và bộ truyền trong quá trình thiết kế cho phép ta xác định được đặc tính động học và sự va chạm giũa các chi tiết và từ đó rút ra những sai sót trong quá trình thiết kế.

       Chính vì những lí do trên nên trong quá trình làm đồ án em dùng phần mền Autodesk  inventor để mô phỏng hộp số xe nâng FG60-7 nhằm giúp chúng ta hình dung một cách trực quan về kết cấu cũng như nguyên lý của hộp số này.

       Trong Autodesk inventor ta có thể xây dựng mô hình ba chiều của các chi tiết, lắp ráp các chi tiết thành cụm, diễn đạt quá trình lắp ráp, mô phỏng động học cơ cấu

5.2 Mô phỏng hộp số xe nâng FG 60-7 bằng phần mền Autodesk Inventor

5.2.1. Trình tự thực hiện

           - Từ các thông số và kích thước khảo sát ta tiến hành xây dựng các chi tiết trong hộp số.

           - Lắp ráp các chi tiết thành cụm chi tiết chính.

           - Lắp ráp hoàn thiện hộp số xe nâng FG60-7

           - Mô phỏng nguyên lí hoạt động, động học tại một tay số bất kỳ.

5.2.2. Kết quả mô phỏng

Hình 5.1. Cụm trục sơ cấp

Hình 5.2. Kết cấu li hợp cụm trục sơ cấp

Hình 5.3. Kết cấu bộ Vi sai

Hình 5.3. Kết cấu hộp số

- Mô phỏng nguyên lý hoạt động của hộp số : file video : nguyenly.avi

- Mô phỏng động học của hộp số                   : file video : donghoc.avi

6. CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE NÂNG HÀNG FG60-7

   6.1. Các hư hỏng thường gặp của biến mô và hộp số, biện pháp khắc phục

Các hư hỏng thường gặp của biến mô, hộp số và cách khắc phục có thể thống kê theo bảng dưới đây:

6.2. Các hư hỏng thường gặp của trục các đăng và biện pháp khắc phục

Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục của trục các đăng và cách khắc phục có thể được liệt kê theo bảng dưới đây:

6.3. Các hư hỏng thường gặp của truyền lực chính, vi sai và biện pháp khắc phục

Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục của truyền lực chính, vi sai và cách khắc phục có thể được liệt kê theo bảng dưới đây:

7. KẾT LUẬN

Sau hơn ba tháng làm việc liên tục, ban đầu bản thân em rất bối rối vì đề tài rất mới mẻ, tài liệu không có nhiều, mất nhiều thời gian cho việc tìm tài liệu, đọc tìm hiểu nội dung của đồ án cũng như việc được tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nghiên cứu (ở đây là xe nâng hàng FG60-7 cũng như các hệ thống của nó) là rất khó khăn.

Với cố gắng của bản thân và được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn, thầy giáo: ……………… cùng các thầy giáo trong khoa Cơ khí Giao thông, em đã hoàn thành đề tài được giao.

Vì khả năng có hạn, tài liệu về xe nâng hàng FG60-7 cũng như các tài liệu về hộp số tự động rất hạn chế nên em chỉ mới hoàn thành được những phần cơ bản của đề tài được giao mà chưa giải quyết triệt để các nội dung liên quan đến đề tài.

Do thời gian làm việc ít ỏi so với nhiệm vụ được giao, kiến thức thực tế về lĩnh vực này lại còn ít, do vậy đề tài này chắc hẳn còn nhiều thiếu sót. Rất mong các thầy cô giáo và các bạn thông cảm, bổ sung các sai sót để đề tài này được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hữu Cẩn – Dư Quốc Thịnh – Phạm Minh Thái – Lê Thị Vàng “Lý thuyết ô tô, máy kéo”. NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 1998.

[2]. Nguyễn Hoàng Việt, “Kết cấu và tính toán ô tô”. Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa cơ khí giao thông, Đại học Đà Nẵng, 1998.

[3]. Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Liên. “Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo”. NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1985.

[4]. Trần Xuân Tùy. “Giáo trình máy thủy lực”. Tài liệu lưu hành nội bộ, Đại học Đà Nẵng.

[5]. Lê Văn Tụy. “Hướng dẫn thiết kế ô tô”. Tài liệu lưu hành nội bộ, Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2007

[6]. Shop Manual “FG 50/60/70-7, FD50/60/70-8”.

[7]. Nguyễn Trọng Hiệp. “Chi tiết máy”. Nhà xuất bản giáo dục. 2006

[8]. Nguyễn Hữu Lộc - Nguyễn Trọng Hữu. “Thiết kế sản phẩm với AUTODESK INVENTOR”

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"