MỤC LỤC

Mục lục

Lời nói đầu............................................................................................... 2

Chương I: Đoàn ôtô chuyên dùng chở ôtô con...................................... 3

1.1. Luậnchứng kinh tế kỹ thuật......................................................... 4

1.2. Giới thiệu về ôtô chuyên dùng chở xe con................................... 4

1.3. Lựa chọn phương án thiết kế...................................................... 11

Chương II: Thiết kế tuyến hình đoàn ôtô............................................. 12

2.1. Phân tích kết cấu đoàn ôtô......................................................... 12

2.2. Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của sơmi rơmooc............ 16

2.3. Lựa chọn ôtô đầu kéo và phân bố tải trọng................................ 22

Chương III: Thiết kế sơmi rơmooc....................................................... 27

3.1. Ứng dụng Sap 2000 tính toán thiết kế sơmi rơmooc.................. 27

3.2. Tính chọn cụm cầu sau.............................................................. 40

3.3. Lựa chọn chốt kéo..................................................................... 41

3.4. Tính chọn chân trống cho sơmi rơmooc..................................... 41

3.5. Hệ thống phanh của sơmi rơmooc............................................. 43

3.6. Bố trí hệ thống điện................................................................... 44

3.7. Thiết kế bộ phận định vị và chằng buộc xe con......................... 45

3.8. Tính toán thiết kế hệ thống nâng hạ........................................... 46

Chương IV: Tính ổn định và động học quay vòng của đoàn ôtô....... 54

4.1. Xác định toạ độ trọng tâm của đoàn ôto..................................... 54

4.2. Động học quay vòng của đoàn ôtô............................................ 56

4.3. Tính ổn định cho đoàn ôtô........................................................ 57

4.4. Xác định vận tốc giới hạn lật khi đoàn xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường phẳng.............. 60

Kết luận.................................................................................................. 62

Tài liệu tham khảo...................63

LỜI NÓI ĐẦU

   Ở Việt Nam hiện nay, sản lượng ôtô tiêu thụ tăng lên đáng kể, đa dạng về cả kiểu dáng và chủng loại. Trong đó, sản phẩm ôtô con chiếm một tỉ trọng tương đối lớn, do các liên doanh sản xuất, lắp ráp ở trong nước và nhập khẩu thông qua các cảng. Mà các nhà máy sản xuất lắp ráp, và các cảng lại ở các trung tâm kinh tế lớn là Hà Nội, Hải Phòng và TP. Hồ Chí Minh,.. Để sản phẩm khi đến tay người tiêu dùng vẫn giữ nguyên tình trạng mới xuất xưởng thì khâu vận chuyển chúng từ các nhà máy sản xuất, lắp ráp đến các đại lý và cửa hàng tiêu thụ trên toàn quốc phải đảm bảo không trầy xước, hỏng hóc.Do đó, cần phải có phương tiện vận chuyển chuyên dùng, mà việc sử dụng đoàn ôtô chuyên dùng là ưu thế hơn cả.

   Xuất phát từ quan điểm trên cùng với lượng kiến thức đã học, em đã lựa chọn đề tài “Thiết kết đoàn ôtô chuyên dùng chở ôtô con” cho đồ án tốt nghiệp của mình. Đối tượng nghiên cứu chính là thiết kế mới phần sơmi rơmooc. Nội dung chính của đồ án bao gồm:

- Chương   I: Đoàn ôtô chuyên dùng chở ôtô con.

- Chương  II: Thiết kế tuyến hình đoàn ôtô.

- Chương III: Thiết kế và tính toán sơmi rơmooc.

- Chương IV: Tính ổn định và động học quay vòng của đoàn ôtô.

   Được sự giúp đỡ tận tình của Thầy: ThS……………. và các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí ôtô, khoa Cơ khí, trường ĐH GTVT, cùng với sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Tuy nhiên, do thời gian và trình độ của bản thân có hạn nên sai sót là điều không tránh khỏi. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn và sớm được ứng dụng trong thực tế.

   Em xin chân thành cảm ơn Thầy: ThS……………. cùng các thầy giáo trong Bộ môn Cơ khí ôtô - Khoa Cơ khí - Trường ĐH GTVT đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

                                      Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                    Sinh viên thực hiện

                                   ……………..

CHƯƠNG I: ĐOÀN ÔTÔ CHUYÊN DÙNG CHỞ ÔTÔ CON

1.1. Luận chứng kinh tế - kĩ thuật

Trong nền kinh tế quốc dân, Giao thông vận tải đóng vai trò rất quan trọng trong việc vận chuyển hàng hóa và hành khách, đáp ứng nhu cầu vận tải của toàn xã hội. Ngành vận tải bao gồm nhiều phương thức vận tải khác nhau như đường sắt, vận tải đường thuỷ, vận tải ôtô, vận tải hàng không, vận tải đường ống, các phương thức vận tải hợp thành hệ thống vận tải thống nhất và có liên quan mật thiết với nhau. 

Ngành công nghiệp ôtô Việt Nam còn khá non trẻ, các sản phẩm ôtô sử dụng trong nước chủ yếu là do các liên doanh sản xuất, lắp ráp hoặc nhập khẩu. Tuy nhiên trong những năm gần đây chúng ta đã thu được những thành công ban đầu trong việc thiết kế, chế tạo một số loại ôtô. Việc thiết kế, chế tạo ở trong nước sẽ mang lại những lợi ích nhất định: Nó có thể giúp giải quyết một khối lượng nhân lực khá lớn, thậm chí còn có vai trò thúc đẩy cả một nền công nghiệp hiện đại phát triển.

Ôtô chuyên dùng chở ôtô rất thích hợp cho việc cơ giới hoá quá trình xếp và dỡ. Việc vận tải ôtô con bằng đoàn ôtô chuyên dùng có ưu thế rất lớn: Thời gian xếp dỡ ngắn, khối lượng vận chuyển lớn lên tăng năng suất vận chuyển và nâng cao hiệu quả kinh tế.

1.2. Giới thiệu về ôtô và đoàn ôtô chuyên dùng chở ôtô con

1.2.1. Ôtô chở ôtô con.

A. ôtô chở một ôtô con

a. Đặc điểm kết cấu

Ôtô chở xe con có kết cấu như một xe tải,  nhưng thùng hàng được thay thế bằng mặt sàn, có hệ thống định vị và kẹp chặt xe trên sàn.

c. Ưu nhược điểm

Phương án này có ưu điểm là tính cơ động cao, thời gian vận chuyển ngắn. có thể hoạt động trong nội thành và các khu vực nhỏ, phù hợp với việc vận chuyển xe đến tận tay khách hàng. Tuy nhiên, mỗi hành trình vận chuyển chỉ chở được một chiếc ôtô nên năng suất vận chuyển không cao, do đó áp dụng để vận chuyển ôtô trên cự li ngắn.

B. Xe chuyên chở 2 xe con

a. Đặc điểm kết cấu

Đây là loại xe có xe cơ sở vẫn là xe chở 1 ôtô con. Để tăng tính hiệu quả và năng suất thì xe được thiết kế thêm một sàn tầng 2 và được nâng hạ bằng thuỷ lực.

c. Ưu nhược điểm

Nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, tính cơ động cao, hiệu quả kinh tế được cải thiện so với xe chở một chiếc, cơ cấu điều khiển bằng thuỷ lực đơn giản và hiệu quả

Tuy nhiên nó vẫn còn tồn tại nhược điểm là số lượng xe chuyên chở là 2 xe, không đáp ứng được nhu cầu vận chuyển từ các nhà máy sản xuất lớn, từ các cảng tới các đại lý phân phối xe.

1.2.2. Đoàn ôtô chở ôtô con

1. Đoàn ôtô Rơmooc

a. Đặc điểm kết cấu

Đoàn ôtô rơmoóc là đoàn ôtô bao gồm khâu chủ động là ôtô kéo và khâu bị động là moóc, moóc được kéo sau ôtô bằng các phần tử nối ghép. Toàn bộ trọng lượng của moóc không đặt lên ôtô kéo mà truyền trực tiếp qua các bánh xe của chính nó xuống mặt đường. Trên rơmooc có trang bị các thiết bị chuyên dùng

b. Hình thức xếp dỡ hàng

Ôtô được đưa lên bằng hệ thống cầu gập ở phần rơmooc, riêng ôtô ở xe kéo được vận chuyển lên xuống nhờ một cầu lên xuống riêng

c. Ưu nhược điểm của đoàn ôtô rơmooc chở ôtô con

+ Cơ cấu nối ghép dài làm tăng chiều dài đoàn ôtô

+ Trọng lượng bám nhỏ

+ Tính ổn định chuyển động kém (đặc biệt là khi quay)

2. Đoàn ôtô sơmi rơmooc chở ôtô con

A. Đoàn sơmi rơmoóc một tầng

a. Đặc điểm kết cấu

Gồm hai phần chủ động và bị động, phần chủ động là đầu keó, phần bị động là sơmi rơmooc có kết cấu là sàn một tầng  chứa được 3 ôtô con

b. Phương pháp xếp dỡ ôtô lên xe.

Ở phần đuôi của sơmi rơmooc có trang bị thiết bị hệ thống cầu gập giúp xe có thể lên xuống dễ dàng (Hình 1.5

c. Ưu, nhược điểm

+ Chiều cao toàn bộ của đoàn xe thấp nên tính ổn định cao

+ Chiều cao trọng tâm của đoàn xe thấp nhưng tính ổn định cao

+ Thời gian xếp, dỡ hàng nhỏ

B. Đoàn ôtô có sơmi rơmoóc hai tầng

a. Đặc điểm kết cấu

Đoàn ôtô gồm đầu kéo và sơmi rơmooc hai tầng. Do sơmi được trang bị thêm tầng hai lên số xe mà đoàn xe có thể chuyên chở được cao hơn so với sơmi rơmooc một tầng.

b. Phương thức xếp dỡ hàng

Khi xếp xe thì sàn của tầng hai hạ xuống sát tầng một để cho xe vào. Sau khi xe vào hết sàn tầng hai, thì sàn tầng hai được nâng lên để cho xe tiếp tục vào sàn tầng một

C. Đoàn xe kéo có nhiều thân nối tiếp

a. Đặc điểm kết cấu

Đoàn ôtô rơmoóc là đoàn ôtô bao gồm khâu chủ động là ôtô kéo và khâu bị động là các sơmi rơmooc, sơmi rơmooc được được liên kết nối tiếp với nhau bằng các phần tử nối ghép. Các sơmi rơmooc đều có hai tầng, tầng một được bao bọc bởi các tấm thép giúp tránh các va chạm từ bên ngoài xảy ra đối với xe

b. Ưu nhược điểm

Có thể vận chuyển được với số lượng lớn ôtô, tính kinh tế cao khi vận chuyển đường dài, sử dụng hết công suất của đầu kéo. Tuy nhiên tính ổn định không cao, chiều dài quá lớn đòi hỏi bán kính quay vòng phải lớn, dễ gây cản trở cho các phương tiện khác cùng tham gia giao thông.

1.3. Lựa chọn phương án thiết kế

Yêu cầu đoàn ôtô thiết kế là có thể tận dụng được sức kéo của đầu kéo, làm giảm chi phí trên một xe ôtô con chuyên chở và làm tăng tính kinh tế.

Qua việc phân tích những ưu điểm và nhược điểm của từng phương án thiết kế, căn cứ vào nhiệm vụ được giao, em chọn "Đoàn ôtô có sơmi rơmoóc hai tầng" làm phương án thiết kế của mình.

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ĐOÀN ÔTÔ

2.1. Phân tích kết cấu của đoàn ôtô.

2.1.1. Yêu cầu chung đối với đoàn ôtô chở ôtô con

- Đoàn xe được thiết kế phải đảm bảo mọi yêu cầu về an toàn khi chuyển động trên đường giao thông công cộng

- Thông số kỹ thuật của đoàn xe phải thoả mãn tiêu chuẩn 22 TCN 327 - 05  và 22 TCN 307 - 06  của Bộ Giao thông Vận tải

- Đầu kéo phải có công suất phù hợp với tải trọng của sơ mi rơmoóc và có sẵn trên thị trường Việt Nam để thành lập đoàn xe

2.1.2. Kết cấu chung của đoàn ôtô thiết kế

Đoàn ôtô gồm đầu kéo và sơmi rơmooc hai tầng chở 5 chiếc ôtô loại sandan. Tầng một của sơmi rơmooc chứa được 3 chiếc xe, tầng hai chứa được 2 chiếc. Để có thể xếp dỡ xe lên xuống được dễ dàng ta dùng cầu gập ở cuối sơmi rơmooc và trên sơmi rơmooc có trang bị hệ thống nâng hạ xe. Xe được đưa lên sàn tầng hai nhờ hệ thống kích thuỷ lực và cáp kéo ở hai bên. 

2.1.3. Kết cấu của sơmi rơmooc

Sơmi rơ moóc được thiết kế hai tầng, tầng một chứa ba ôtô, tầng hai chứa hai ôtô. Sơmi rơmoóc có hai trục sử dụng hệ thống treo thăng bằng

a. Kết cấu sàn tầng một

Sàn tầng một được cấu tạo bởi hai mặt phẳng, mặt phẳng nghiêng có diện tích đủ chứa một ôtô, mặt phẳng nằm ngang có diện tích đủ chứa hai ôtô. Kết cấu sàn tầng một bao gồm: Hai dầm dọc(5), các dầm ngang(3), thanh giằng và mặt sàn. Hai dầm dọc được chế tạo từ thép SS400 có tiết diện chữ I, tiết diện ngay thay đổi dọc theo chiều dài của dầm. Có 5 thanh ngang chính chế tạo từ thép SS 400, dạng chữ I. 

b. Kết cấu sàn tầng hai

Sàn tầng hai được đỡ bỏi 8 cột (4) được chế tạo bằng thép SS 400,dạng chữ C (120x90x10 mm). Sàn tầng hai được chia làm hai phần: Phần mặt sàn cố định và phần mặt sàn di động (thuộc hệ thống nâng hạ). Kết cấu sàn tầng hai bao gồm: Các xà ngang, xà dọc, thanh giằng và mặt sàn (hình 2.3) . Các xà ngang (1), được liên kết bằng mối hàn chịu lực.Mặt sàn (2) được chế tạo từ thép tấm CT31 có độ dày 5 mm được dập tạo lỗ để tiện cho quá trình định vị xe trên sàn, có kết cấu như hình vẽ. Mặt sàn được liên kết với các xà ngang, xà dọc và thanh giằng bằng phương pháp hàn.

c. Kết cấu hệ thống nâng hạ

Hệ thống nâng hạ được đặt ở giữa đoàn xe, nó có tác dụng nâng hạ để xếp, dỡ xe ôtô lên sơmi rơmoóc. Hệ thống nâng hạ gồm: Cột đỡ, mặt sàn, cáp nâng hạ và xi lanh thuỷ lực. Mặt sàn có kết cấu tương tự phần sàn cố định, nhưng hai xà ngang không liên kết cứng với các cột đứng mà chúng có thể trượt dọc theo các cột này nhờ hệ thống cáp nâng hạ. Cáp nâng hạ có một đầu được liên kết với các cột đứng bằng các đai ốc, đầu còn lại được liên kết với cán piston bằng đai ốc. 

2.2. Xác định các thông số kĩ thuật cơ bản của sơmi rơmooc

2.2.1. Các thông số kích thước cơ bản

Việc xác định các kích thước cơ bản của sơmi rơmooc phụ thuộc vào các tiêu chí sau:

+ Dựa vào thông số tương quan giữa ôtô kéo và sơmi rơmooc có các kích thước sau: theo tiêu chuẩn ISO áp dụng cho các loại lốp có đường kính từ 920 (mm) đến 1420 (mm) và phản lực thẳng đứng lên trụ đứng (giáo trình ôtô vận tải chuyên dùng) ta lựa chọn các kích thước sau: khoảng cách từ chốt kéo đến đầu sơmi rơmooc là 1000 (mm), khoảng cách từ chốt kéo đến chân chống là 2000 (mm), chiều dài cơ sở là 11050 + 1250 (mm)

+ Dựa vào các thông số kích thước của ôtô cần chuyên chở. Ở đây đoàn xe thiết kế để chở xe con loại sedan nên khi xác định các kích thước của đoàn xe cần phải dựa vào các thông số kích thước của xe ôtô con. Ta chọn kích thước bao (dài x rộng x cao) của xe ôtô cần chở là 4825 x 1990 x 1500 (mm) (dựa vào thông số của xe Camry 3.5Q: 4825x1820x1470, E280 Elegance 2007: 4818x1990x1452 và Corolla Altis mới: 4530 x 1705 x 1500). 

2.2.2. Các thông số về trọng lượng

a. Trọng lượng bản thân của sơmi rơmooc

Cơ sở để xác định trọng lượng bản thân của sơmi là tự trọng của sơmi rơmooc được xác định trên cơ sở tổng trọng lượng của các cụm chi tiết và các tổng thành lắp ráp trên đó.

Vậy tổng trọng lượng của sơmi rơmooc thiết kế là: G_sm = 6410 (KG)

b. Trọng lượng hàng hoá chuyên chở

Trọng lượng của hàng hoá là tổng trọng lượng của 5 ôtô được chuyên chở. Sau khi xem xét tự trọng của các loại xe sedan ta chọn xe TOYOTA làm tải trọng mẫu với G_1xecon = 1600 (KG) (Bằng trọng lượng bản thân của xe TOYOTA CAMRY GSV40L-JETGKU). Do đó tổng trọng lượng là: G_tải = 1600 x 5 = 8 000 (KG)

Trọng lượng phân bố của bản thân là: q_bảnthân = 6410/15910 = 0,403 (KG/mm)

Ta có sơ đồ phân bố trọng lượng dọc tác dụng lên sơmi rơmooc dọc theo chiều dài.

Khi trên mặt phẳng nghiêng, có sự phân bố lại tải trọng lên các trục của ôtô. Ta gọi lực tác dụng lên cầu trước và cầu sau lần lượt là:     G_ct’và G_cs. Phân tích G_ct’, G_­cs’ ta thành các lực G_ct’1, G_ct’2,G_cs’1,G_cs’2. Ta đi xác định các thành phần lực này

Lấy mô men với cầu sau ta có:

G_ct’1.lcs + G₂.h_g - G₁.b  = 0 = (1600.cos15⁰.1691 -1600.sin15⁰.320)/2775

G_ct’1 = 894 (KG)

→ G_­cs’1 = G_tt.cos15⁰ - G_ct’1 = 651,5 (KG)

Dựa vào hình vẽ ta có:

G_ct’2 = G_ct’1.tang 15⁰ = 849.tang15⁰ = 227,5 (KG)

G_cs’2 = G_cs’1.tang 15⁰ = 651,5.tang15⁰ =174,5 (KG)

Để đơn giản trong quá trình tính toán, ta coi lực G_ct’ và G_cs’ khi tác dụng lên khung xe sẽ tạo ra các thành phần phản lực R₁, R₂, R₃, R₄; và R ₁ = R₂ = G_ct’/2, R₃ = R₄ = G_cs’/2

Tải trọng mỗi cột đứng là ở tầng hai là

G_T2 = G_tt / 4 = 1600/4 = 400 (KG)

2.3. Lựa chọn ôtô đầu kéo và phân bố tải trọng

2.3.1. Lựa chọn đầu kéo

Cơ sở lựa chọn đầu kéo là phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Có trọng lượng đè lên mâm xoay phù hợp với tải trọng sơmi rơmooc đã tính toán

- Đảm bảo đủ công suất để kéo theo sơmi rơmooc đầy tải.

- Đảm bảo đủ khả năng chuyển động theo điều kiện đường cho trước hoặc đảm bảo vận tốc tốc độ ổn định ở điều kiện đường đã cho.

Theo lí thuyết ôtô: căn cứ vào khả năng kéo của đoàn xe với các giả thiết sau:

- Trọng lượng toàn bộ của đoàn xe là G_đx:

G_đx = G_đk  + G_sm + G_hh   

Trong đó:

G_đk: tự trọng của ôtô đầu kéo, căn cứ vào khối lượng của các đầu kéo hiện nay ta chọn sơ bộ G_đk = 7000 (KG);

G_­sm: tự trọng của sơmi rơmooc,G_sm = 6410 (KG);

G_hh: trọng lượng của hàng hóa,G_hh = 8000 (KG);

=> G_đx = 7000 + 6410 + 8000 = 21410 (KG)

Vậy ta phải chọn ôtô đầu kéo có công suất:  245,2;

Trên thị trường nước ta hiện nay phổ biến có các loại ôtô đầu kéo như bảng 3.

2.3.2. Phân bố tải trọng lên ôtô đầu kéo

a) Phân bố tự trọng của ôtô đầu kéo

Theo thông số kỹ thuật của ôtô đầu kéo ta có:

Z_t = 3520 (KG)             

Z_s = 3480 (KG)

b) Phân bố tải trọng lên ôtô đầu kéo khi đầy tải

Lấy cân bằng mômen đối với điểm giữa cầu trước, ta xác định được tải trọng tác dụng lên cầu trước và cầu sau của đầu kéo. Khối lượng của đầu kéo Z_dk tập trung tại trọng tâm của nó, cách trục cầu trước một khoảng a, cách trục cầu sau một khoảng là b (như hình vẽ 2.13).

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN SƠMI RƠMOOC

3.1. Ứng dụng phần mềm sap 2000 tính toán bền sơmi rơmooc

3.1.1. Giả thiết

Khi tính toán thiết kế, giả thiết:

- Coi tự trọng của bản thân phân bố đều trên dầm dọc của các tầng.    

- Các liên kết bằng mối hàn chịu lực.

- Chế độ tải trọng bất lợi nhất là khi phanh đoàn xe trên đường nghiêng ngang với góc ngiêng của đường bằng góc giới hạn lật. Để đơn giản trong tính toán ta coi đoàn xe chuyển động trên đường bằng chịu tác dụng của lực quán tính khi phanh, tự trọng của sơmi rơmooc và tải trọng hàng hóa phân bố không đều trên hai mặt sàn (hai mặt sàn đối xứng qua trục dọc của sơmi rơmooc).

- Đoàn ôtô chở 5 xe Toyota Camry 3.5Q, có thông số kỹ thuật như bảng 4.

3.1.2. Giới thiệu phần mềm Sap 2000

a) Bản chất của Sap 2000

Sap 2000 được lập trình trên cơ sở lý thuyết phần tử hữu hạn (PTHH).

Tư tưởng cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn là rời rạc hoá vật thể thành hữu hạn các phần tử. Các phần tử liên kết với nhau bởi các điểm, gọi là các nút. Vật thể được nghiên cứu trên cơ sở nghiên cứu các phần tử hữu hạn.

Khi chịu lực, kết cấu sẽ biến dạng, các PTHH cũng sinh ra biến dạng, do đó ở các nút sẽ có chuyển vị. Chuyển vị của các nút được gọi là chuyển vị nút. Trong phương pháp PTHH, người ta giả thiết rằng các chuyển vị nút trong một phần tử sẽ xác định trạng thái biến dạng của phần tử đó, tức là có thể dùng các chuyển vị nút để biểu thị trạng thái biến dạng của kết cấu.

- Các thông số đầu vào gồm:

+ Mô hình kết cấu: Thể hiện bởi hình dáng và kích thước của kết cấu.

+ Đặc trưng hình học của phần tử: thể hiện hình dạng và các kích thước mặt cắt của phần tử kết cấu.

+ Đặc trưng vật liệu của phần tử: bao gồm các thông số của vật liệu như: trọng lượng bản thân, mô đun đàn hồi, hệ số dãn nở nhiệt.

+ Tải trọng tác dụng: bao gồm các loại tải trọng tính toán như: tải trọng bản thân, tải trọng tập trung, tải trọng phân bố.

- Kết quả: sau khi chạy chương trình Sap 2000 cho phép xuất kết quả dưới dạng biểu đồ và dạng bảng.

b) Các bước giải bài toán trên Sap 2000

Bước 1: Chọn đơn vị.

Bước 2: Thiết kế mô hình.

Bước 3: Khai báo đặc trưng hình học của phần tử.

Bước 4: Sơ bộ gán đặc trưng hình học cho phần tử.

Bước 5: Khai báo điều kiện biên.

Bước 6: Khai báo tải trọng.

Bước 7: Gán giá trị tải trọng.

Bước 8: Giải bài toán.

Bước 9: Hiển thị kết quả

a) Xây dựng mô hình, khai báo vật liệu và đặc trưng hình học

- Xây dựng mô hình: để tính toán khung sơmi rơmooc ta tiến hành xây dựng mô hình không gian của khung sơmi rơmoc. Các bước tạo mô hình như sau:

+ Tạo hệ lưới: tạo hệ lưới không gian 3 chiều chỉ ra toạ độ các đường lưới và các nút lưới.

+ Sử dụng công cụ vẽ đường thẳng để vẽ các phần tử thanh, với các phần tử cong thì ta chia chúng ra thành nhiều thanh nhỏ. Các vị trí nối ghép của khung là các nút liên kết.

+ Đặt các gối tại các vị trí liên kết với các trục và mâm xoay của đầu kéo.

Ta có mô hình tính toán như hình 3.2.

- Khai báo vật liệu: khung sơmi rơmooc được chế tạo từ hai mác thép là SS 400 và CT 31, có các thông số và cơ tính chủ yếu như sau.

- Đặc trưng hình học: được đặc trưng bởi tiết diện mặt cắt ngang của các thanh, các thông số về tiết diện được khai báo như sau: define frame/cable sections lựa chọn kiểu tiết diện add new property nhập các giá trị cần khai báo (tên, vật liệu, các kích thước của mặt cắt).

- Sau khi khai báo vật liệu và đặc trưng hình học ta tiến hành gán đặc trưng hình học cho từng thanh của khung sơmi rơmooc: chọn phần tử cần gán  assign  frame/cable  sections lựa chọn loại đặc trưng hình học cần gán.

b) Xác định tải trọng

Tải trọng của xe được tính trong trạng thái giới hạn về ổn định ngang. Tức là khi đó góc nghiêng của ôtô đạt tới góc giới hạn ổn định ngang. Góc ổn định ngang đối với đoàn xe là ỏ= 30⁰ . Hay là khi ôtô chịu một lực ngang bằng G.sinỏ thì đoàn xe mất ổn định. Khi đó thì tải trọng bản thân của sơmi rơmooc và tải trọng của hàng không còn phân bố đối xứng. 

Ta có phương trình cân bằng mômen sau:

Z1. B + G_sm.sinỏ.h_g - G_sm cosỏ.B/2 = 0

Z1 + Z2 = G _smcosỏ

Khi đó tải trọng phân bố dọc chiều dài khung sơmi rơmooc là :

q^p_{bản thân} = 3764/15910 =  0.2366  (KG/mm)

q^t_{bản thân} = 1787/15910 =  0.1123   (KG/mm)

Lúc này ôtô con trên mặt phẳng nghiêng cũng có sự phân bố lại tải trọng. 

Ta có:  Z’1. B + Gsinỏ.h_g - Gcosỏ.B/2 = 0

Z’1 + Z’2 = Gcosỏ

 Thay số ta có:

Z’1 = 530 (KG)

Z’2 = 1600cos30 - 530 = 856 (KG)

Do đó tải trọng phân bố lên mỗi bánh xe bên phải và bên trái là:

z₁^p = 856/2 = 428 (KG)

z₁^t = 530/2 = 265 (KG)

d) Kết quả phân tích

Sau khi chạy chương trình máy tính sẽ cho ta kết quả phân tích nội lực dưới dạng biểu đồ hoặc dạng bảng.

3.2. Tính chọn cụm cầu sau cho sơmi rơmooc

3.2.1. Trục sơmi rơmooc

Số lượng trục trên sơmi rơmooc phụ thuộc vào tải trọng đặt lên nó:

Trục của sơmi rơmooc phải có kết cấu chắc chắn và phải đảm bảo đủ bền trong điều kiên hoạt động bình thường.

Trục sơmi rơmooc được nhập đồng bộ của hãng BPW kiểu HZM 1205, gồm 02 trục bị động lắp lốp kép, khả năng chịu tải lớn nhất của một trục là 8000 KG, tâm vết bánh xe là 2040 (mm). Theo kết quả tính phân bố tải trọng ở trên thì  bộ trục HZM 1205 hoàn toàn đảm bảo tính chịu lực khi sơmi rơmooc toàn tải.

3.2.2. Bánh xe sơmi rơmooc

Lốp và săm của sơmi rơmooc gồm 4 bộ, theo kết quả phân bố tải trọng lên cụm cầu sau của sơmi rơmooc thì mỗi bộ lốp phải chịu tải lớn nhất. Chọn lốp có kích cỡ 7.00 - 16 , mã CA 402 F của công ty Casumina, có số lớp bố là 16, tải trọng lớn nhất có thể chịu được là 2200 Kg, như vậy thì lốp ta chọn thoả mãn yêu cầu đặt ra

Bộ vành bánh xe (la-zăng) dùng loại phù hợp với cỡ lốp trên được nhập đồng bộ với trục sơmi rơmooc.

3.2.3. Hệ thống treo

Hệ thống treo phải chịu được tải trọng tác dụng lên nó, đảm bảo độ bền khi vận hành. Các chi tiết và cụm chi tiết của hệ thống treo phải được lắp đặt chắc chắn và đảm bảo cân bằng cho xe.

Ở đây ta chọn hệ thống treo trên sơmi rơmooc là hệ thống treo thăng bằng, dạng nhíp được nhập động bộ với trục sơmi rơmooc.

3.3. Lựa chọn chốt kéo

Chốt kéo được gắn dưới gầm của sơmi rơmooc. Có ba phương pháp gắn chốt kéo vào tấm đế của sơmi rơmooc:

- Dùng các đinh tán chỏm cầu.

- Dùng vít chìm hoặc đinh tán chìm.

- Dùng đai ốc trung tâm.

Ở đây ta sử dụng các đinh tán chỏm cầu vì dùng các đinh tán chỏm cầu đảm bảo độ tin cậy cao, độ cứng vững và độ bền cao, nhưng khó tháo lắp khi cần thay thế trụ đứng.

Theo tiêu chuẩn ISO 737:1981 (hay TCVN 7475) , ta chọn độ dầy tấm đế t = 15 (mm), số lượng đinh tán là 8, đường kính vị trí tán đinh M=120 (mm), đường kính đinh tán d=12 (mm). Đường kính trụ đứng (vị trí lắp ghép với giá kẹp) là 51 (mm), chiều cao h=52 (mm).

3.4. Tính chọn chân trống cho sơmi rơmooc

Sơmi rơmooc được trang bị chân trống để đỡ phần trước của xe ở trạng thái tách rời khỏi ôtô đầu kéo.

Khi nối hoặc tách sơmi rơmooc ra khỏi đoàn xe chân chống phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 - Khả năng di động dù trong khoảng cách rất nhỏ.

 - Thuận tiện và nhẹ nhàng tối đa cho lái xe.

 - Bảo dưỡng dễ dàng.

- khả năng chịu được tải trọng tác dụng lên nó khi đầy tải

Để nâng hạ chân chống thì có các loại dẫn động sau: cơ khí, thuỷ lực, điện, khí nén và kết hợp. Phần lớn các loại sơmi rơmooc hiện nay dùng loại hai chân chống dẫn động cơ khí riêng biệt. Loại này có ưu điểm là đảm bảo sơmi rơmooc đỗ thăng bằng ở nơi không bằng phẳng, nhược điểm là lái xe mất nhiều thời gian để nâng hạ từng chân chống một.

Lấy cân bằng  momen men đối với điểm giữa của 2 cầu sau:

R₁.14675  + q_{bản thân}.14675 + R₂(14675 - 2190) +R₃(14675 - 3340) + (R₄ + G_tt/2)(14675 -  5150 ) +(G_tt/2  + G_tt/2)(14675 -  5150 - 5000 ) + G_tt/2.(14675 - 5150 + 5000 + 4795 ) - q_{bản thân}.1235 + G_ct1.(14675 -  5150 + 995) + G_cs1.(14675 - 5150 + 995 + 2275) + G_ct2.(14675 - 5150 + 5000 + 995) - G_cs2.(14675 - 5150 + 5000 + 995  ) - Z_ctr  = 0

Thay số vào ta có: Z_ctr = 7964.3   (KG)

Như vậy tải trọng tác dụng lên một chân chống , do đó ta chọn chân chống FLEET CRAFT của Mỹ (model 1013903K) hoặc cùng loại, có hành trình nâng 16,87 (inch), khả năng chịu tải max 63536KG/12355KG. Kết cấu chân chống được thể hiện trên hình 3.21.

3.5. Hệ thống phanh của sơmi rơmooc

Theo tiêu chuẩn 22 TCN 327-05 của Bộ Giao thông Vận tải ban hành kèm theo Quyết định số 30/2005/QĐ-BGTVT ngày 09/06/2005, thì rơmooc (sơmi rơmooc) có khối lượng toàn bộ lớn hơn 0,75 tấn phải được trang bị hệ thống phanh chính và phanh đỗ.

Yêu cầu của hệ thống phanh đối với sơmi rơmooc là:

+ Hệ thống phanh chính và phanh đỗ phải độc lập với nhau

+ Hệ thống phanh chính và phanh đỗ phải được điều khiển độc lập nhau

+ Hệ thống phanh chính phải tác động lên tất cả các bánh xe

+ Cơ cấu điều khiển hệ thống phanh đỗ của sơmi rơmooc phải được bố trí trong buồng lái

3.5.1. Phanh chính

a) Xác định số bánh xe có cơ cấu phanh

Tiêu chuẩn 22 TCN 327-05 quy định hệ thống phanh chính phải tác động lên tất cả các bánh xe. Như vậy, cơ cấu phanh được lắp trên tất cả các bánh xe của sơmi rơmooc. Hệ thống phanh chính phải đảm bảo tổng lực phanh chính không nhỏ hơn 50% tổng trọng lượng phân bố lên các trục của xe.

b) Lựa chọn phương án dẫn động

Để đơn giản trong việc nối ghép ống dẫn, ta sử dụng hệ thống phanh được dẫn động bằng khí nén hai dòng. Trong đó, một dòng liên tục cung cấp khí nén cho bình chứa của sơmi rơmooc, dòng kia làm nhiệm vụ điều khiển quá trình phanh ở sơmi rơmooc.

3.5.2. Phanh đỗ (phanh tay)

Phanh tay của sơmi rơmooc có tác dụng giữ cho đoàn xe, sơmi rơmooc đứng yên khi đoàn xe không chuyển động hoặc tháo rời sơmi rơmooc ra khỏi đầu kéo (ngay cả khi đoàn xe hoặc sơmi rơmooc đỗ trên nền đường có độ dốc dọc 20%). Phanh tay của sơmi rơmooc là phanh cơ khí có cóc hãm, dẫn động bằng dây cáp và được nhập đồng bộ với phanh chính.

3.6. Bố trí hệ thống đèn tín hiệu

Hệ thống điện trên sơmi rơmooc chủ yếu là hệ thống đèn tín hiệu bao gồm: đèn vị trí, đèn soi biển số, đèn lùi, đèn phanh, đèn báo rẽ và còi hậu. Hệ thống điện có hộp chia điện loại 7 chân được nhập khẩu đồng bộ của hãng BPW (Đức), có sơ hệ thống như hình vẽ.

3.7. Thiết kế bộ phận định vị và chằng buộc xe con

3.7.1. Công dụng và yêu cầu

Bộ phận định vị và chằng buộc có tác dụng định vị xe ôtô con trên sơmi rơmooc, tức là nó có tác dụng đảm bảo cho xe không bị trượt ngang, trượt dọc và bị lật. Ngoài ra, bộ phận định vị phải có kết cấu đơn giản, dễ dàng tháo lắp và có tính thông dụng cao (có khả năng định vị được tất cả các loại xe con có chiều dài cơ sở khác nhau).

3.7.2. Lựa chọn phương án định vị

a) Phương án 1

Dùng các đòn chặn 4 bánh xe đằng trước và sau để cho ôtô không được trượt dọc. Dùng dây dù buộc vào 4 bánh, sau đó buộc vào thành đảm bảo cho xe không trượt ngang. Phương án này có ưu điểm là có thể định vị được tất cả các loại xe nhưng có nhược điểm là thời gian định vị và chằng buộc lâu, tính thông dụng và độ an toàn thấp. Phương án này chỉ thích hợp cho việc định vị ôtô khi chở đơn chiếc (hình 3.24 ).

b) Phương án 2

Phương án định vị này dùng các chêm định vị ở 4 bánh xe, chêm được gài xuống mặt sàn nhờ 2 chân, sau đó dùng clê để vặn ốc làm cho chêm kẹp chặt bánh xe lại. Để định vị một ôtô ta dùng 4 chêm. Các chêm chỉ đảm bảo cho ôtô con không bị trượt dọc và trượt ngang. 

3.7.2. Thiết kế bộ phận định vị và chằng buộc

a) Bộ phận định vị

- Chêm định vị: được làm từ thép tấm CT31 dày 5 (mm), các bề mặt của chêm được liên kết với nhau bằng phương pháp hànGồm một trục có đường kính d = 10 mm, có tiện ren. Dưới chêm có hàn 2 moc để móc vào sàn khi định vị xe. Kết cấu bộ phận định vị được trình bày ở hình 3. 26

b) Bộ phận chằng buộc

Bộ phận chằng buộc nhằm đảm bảo cho xe con trên sơmi rơmooc không bị lật. Ta sử dụng dây dù buộc vào các bánh xe của ôtô con vào thành sơmi rơmooc.

CHƯƠNG IV: TÍNH ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘNG HỌC QUAY VÒNG CỦA ĐOÀN ÔTÔ

4.1. Xác đinh toạ độ trọng tâm của đoàn ôtô

4.1.1. Xác định tọa độ trọng tâm của sơmi rơmooc khi toàn tải   

4.1.1.1. Xác định toạ độ trọng tâm của sơmi rơmooc khi không tải.

Khi xác định toạ độ trọng tâm của sơmi khi không tải ta coi tải trọng của sơmi rơmooc phân bố đều trên dọc chiều dài của sơmi rơmooc. 

Lấy cân bằng momen đối với tâm chốt kéo:

Z_{cầu sau}. 12375 - Q_tt .a = 0

a_sm  = 6290 (mm)

b_sm = 12375 - 6290 = 6085 (mm)

Chiều cao của trọng tâm h_g = 700 (mm)­

4.1.1.2. Xác định toạ độ trọng tâm của sơmi rơmooc khi đầy tải

Ta có sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm như hình 4.2.

Coi tải trọng phân bố đều ra 2 bên theo chiều dọc thì y_m = 0

Thay số vào ta có:

x_m  = 6850mm

z_m = 1600 mm

4.1.2. Xác định tọa độ trọng tâm của đoàn ôtô khi có tải   

Khi xác định tọa độ trọng tâm của đoàn ôtô khi đầy tải, ta coi tải trọng của sơmi rơmooc (khi chất tải) và tự trọng của đầu kéo là tải trọng tập trung, ta có sơ đồ phân bố tải trọng như hình 4.3: x_dx  = 7400 mm

4.2. Động học quay vòng của đoàn ôtô

Để xác định động học quay vòng của đoàn ôtô, có các giả thiết sau:

- Đường bằng phẳng tuyệt đối, phủ cứng, sức cản chuyển động không đáng kể

- Không có dịch chuyển thẳng đứng của các khối tâm, sự dao động của thùng xe.

- Các bánh xe của đoàn ôtô coi là cứng theo phương ngang.

- Coi đoàn ôtô khảo sát là phẳng, nên không tính đến ảnh hưởng của sự nghiêng trên quỹ đạo chuyển động cũng như ma sát và khe hở giữa các phần tử nối ghép.

4.3. Tính ổn định cho đoàn ôtô

4.3.1. Tính ổn định dọc

a) Tính ổn định dọc tĩnh

Tính ổn định dọc tĩnh là khả năng đảm bảo đoàn xe không bị lật hoặc bị trượt khi đứng yên trên đường dốc dọc. 

- Khi đoàn xe đứng trên dốc quay đầu lên trên: khi góc dốc tăng dần cho tới lúc bánh xe của ôtô kéo nhấc khỏi mặt đường, đoàn xe sẽ bị lật quanh điểm B (như hình vẽ). Để xác định góc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng quay đầu lên dốc, ta lập phương trình cân bằng momen của tất cả các lực đối với điểm B với giả thiết cầu trước của đầu kéo vừa bị nhấc lên khỏi mặt đường tức Z_t’ = 0

Ta có hệ phương trình sau:

∑M_B = Gsinỏ.h_g + Z­_s’. c - Gcosỏ.b= 0

∑M_D = Gsinỏ.h_g + Gcosỏ.c - Z_cs’. (b+c) = 0

∑Z = G.cosỏ - Z_s’ - Z_cs’ = 0

Thay số vào ta có:

∑M_B = 24410.sinỏ. 1470 + Z­_s’. 3900 - 24410.cosỏ. 8255 = 0

∑M_D = 24410sinỏ.1470 + 24410cosỏ.3900 - Z_cs’. 12155 = 0

∑Z = 24410.cosỏ - Z_s’ - Z_cs’ = 0

Giải ra ta được ỏ  = 79⁰

- Khi đoàn ôtô đứng trên dốc quay đầu xuống, tương tự ta có:

Sự mất ổn định dọc tĩnh của đoàn ôtô không chỉ do sự lật đổ mà còn do sự trượt lên dốc do không đủ lực phanh hoặc do bám không tốt giữa bánh xe và đường.

b) Tính ổn định dọc động

Khi đoàn ôtô chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ và ổn định: coi đoàn xe chuyển động ổn định.

Khi chuyển động lên dốc đoàn xe cũng có thể mất ổn định theo hai khả năng sau:

- Bị lật đổ qua điểm tiếp xúc của bánh xe sau của xe kéo với đường.

- Bị trượt dọc khi lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động đạt đến giới hạn bám.

4.3.2. Tính ổn định ngang

Khi  tính ổn định ngang cho đoàn xe, có các giả thiết:

 - Toàn bộ trọng lượng đoàn ôtô đối xứng qua trục dọc của đoàn xe

 - Độ cứng của các phần tử đàn hồi và của lốp ở hai bên bánh xe của một trục là như nhau.

- Vết các bánh xe của đoàn ôtô trùng nhau.

4.4. Xác định vận tốc giới hạn lật khi đoàn xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường bằng phẳng

Vận tốc tối đa mà đoàn xe có thể đạt được trong điều kiện đường tốt là 80km/h, nên trong thực tế không thể xảy ra trường hợp đoàn xe bị lật khi chuyển động ổn định trên đường bằng phẳng.

KẾT LUẬN

   Sau hơn ba tháng làm việc, được sợ giúp đỡ tận tình của Thầy: ThS……………. cùng các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí ôtô và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đề tài: "Thiết kế đoàn ôtô chuyên dùng chở ôtô con". Đề tài đã giải quyết  được các công việc cơ bản của việc thiết kế mới sơmi rơmooc chuyên dùng chở ôtô con như: lựa chọn phương án thiết kế, thiết kế tính toán sơmi rơmooc và tính toán ổn định của đoàn xe. Đề tài cũng đã ứng dụng phần mềm Sap 2000 cho việc tính bền khung sơmi rơmooc giúp cho việc tính toán đơn giản hơn mà kết quả lại có độ chính xác cao.

   Tuy nhiên, do thời gian có hạn, phạm vi đề tài rộng nên việc thiết kế, tính toán một số hệ thống của sơmi rơmooc còn sơ sài. Chưa xác định được giá của sản phẩm sau khi chế tạo để so sánh với thực tế giá nhập khẩu để đánh giá được mức độ khả thi của đề tài. Đề tài là thiết kế tổng thể về đoàn ôtô chở ôtô con, trên cơ sở đó có thể thiết kế hoàn chỉnh hơn để đưa vào chế tạo trong thời gian tới.

   Em hy vọng sau đề tài này của em thì có thể đưa vào áp dụng thực tế sản xuất tạo thương hiệu ghi nhãn mác Việt Nam, thay thế các xe nhập khẩu bằng xe tự sản xuất mà không phải nhập từ Trung Quốc hay một số nước khác

   Cùng với sự bùng nổ của ngành công nghệ thông tin, trong thời gian tới chúng ta có thể ứng dụng các phần mềm thiết kế tiên tiến hơn nhằm đáp ứng không chỉ cho việc thiết kế khung sơmi rơmooc mà cho cả việc mô phỏng động học của đoàn xe. Em rất mong nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy, cô giáo và các ban ngành có liên quan để đề tài sớm được ứng dụng vào thực tiễn.

   Em xin chân thành cảm ơn!    

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Trịnh Chí Thiện, TS- Nguyễn Văn Bang. “Bài giảng ôtô vận tải chuyên dùng”. Trường Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội, 2006.

2. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng. “Lý thuyết ôtô máy kéo”. NXB Khoa học và kỹ thuật. Hà Nội, 2005.

3. Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, Bùi Đình Nghi. “Sức bền vật liệu”. NXB Giao thông vận tải. Hà Nội, 2002.

4. Dương Đình Khuyến. “Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ôtô máy kéo”. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Hà Nội, 1995. 

5. Tiêu chuẩn “Phương tiện giao thông cơ giới đường bộ - Rơmooc và sơmi rơmooc - Yêu cầu an toàn chung”. Số tiêu chuẩn 22 TCN 327 - 05. Bộ Giao thông Vận tải. 9- 6- 2005.

6. Tiêu chuẩn “Phương tiện giao thông cơ giới đường bộ - Yêu cầu kỹ thuật về khoảng trống lắp biển số phía sau của ôtô, rơmooc và sơmi rơmooc”. Số tiêu chuẩn 22 TCN 315 - 03. Bộ Giao thông Vận tải. 10- 10- 2003.

7. Tiêu chuẩn “Sai số cho phép và quy định làm tròn đối với kích thước, khối lượng của phương tiện cơ giới đường bộ”. Số tiêu chuẩn 22 TCN 275 - 01. Bộ Giao thông Vận tải. 18- 4- 2001.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"