MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................... 1

LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................... 3

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN................................................................... 4

1.1 Nhu cầu sử dụng ô tô chở rác............................................................. 4

 1.1.1 Thực trạng rác thải tại Việt Nam.................................................... 4

 1.1.2 Nhu cầu sử dụng ô tô chở rác......................................................... 5

1.2 Lựa chọn ô tô cơ sở:........................................................................... 8

1.3 Lựa chọn phương án thiết kê:........................................................... 10

1.4 Giới thiệu ô tô thiết kế..................................................................... 12

1.5 Các cụm tổng thành chính của ô tô thiết kế..................................... 16

1.5.1 Thùng chính................................................................................. 16

1.5.2 Cụm thùng phụ......................................................................... 17

1.5.3 Hệ thống thủy lực.                                                                      19

1.5.4 Tổng thể ô tô thiết kế                                                                 21

1.6 Giới thiệu mục tiêu và nội dung  đề tài                                              21

1.6.1 Mục tiêu                                                                                          21

1.6.2 Nội dung                                                                                        22

Chương II : THIẾT KẾ BÀN ÉP............................................................ 23

2.1. Thiết kế bàn ép............................................................................... 23

2.1.1 Cơ sở thiết kế bàn ép.............................................................. 23

2.1.2. Kết cấu bàn ép....................................................................... 23

2.1.3 Xác định trọng lượng của bàn ép:........................................... 27

2.1.4. Tính  bền một số chi tiết chịu lực............................................ 28

2.2. Tính toán hệ thống thủy lực ép rác................................................. 29

2.2.1. Bài toán động học xy lanh bàn ép                                         30

2.2.2. Bài toán động lực học xy lanh bàn ép                                  32

2.2.3. Xác định đường kính xy lanh ép                                          34

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NÂNG HẠ XE THU GOM...     38

3.1. Thiết kế cơ cấu nâng xe thu gom                                                   38

3.1.1 Kết cấu hệ thống nâng xe thu gom                                     38

3.1.2 Tính khối lượng của hệ thống nâng                                    39

3.2 Tính toán động học và động lực học hệ thống nâng, hạ xe thu gom. 40

3.2.1. Tính  toán động học..................................................................... 40

3.2.2 Tính toán động lực học................................................................. 44

3.3  Lựa chon xylanh thủy lực:............................................................... 47

KẾT LUẬN CHUNG............................................................................. 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................... 49

LỜI NÓI ĐẦU

  Cùng với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân, tạo ra nhiều sản phẩm vật chất phục vụ cho đời sống xã hội, và các nhu cầu thiết yếu của con người. Song song với sự phát triển của xã hội và sự đô thị hoá với tốc độ nhanh làm cho sự gia tăng cơ học về dân số, điều đó kéo theo sự gia tăng về số lượng lớn rác thải trong thành phố, rác thải là nguồn ô nhiễm môi trường, đây là vấn đề nhức nhối của các đô thị và thành phố lớn, đặc biệt là thủ đô Hà Nội.

   Khi dân số tăng, đô thị càng phát triển thì số lượng khí thải và rác thải càng nhiều về chủng loại và số lượng, chúng là một trong những nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến đời sống của nhân dân.

   Trong giai đoạn này bộ mặt của thành phố, thị xã, thị trấn đặc biệt là thủ đô Hà Nội ngày càng hiện đại và văn minh hơn, đòi hỏi tương ứng với nó là nhu cầu vệ sinh môi trường cũng tăng lên, vì vậy vấn đề thu gom và sử lý chất thải, khí thải là một vấn đề then chốt để đảm bảo cho một thành phố xanh, sạch đẹp.

   Xuất phát từ những nhu cầu trên của xã hội, đặc biệt là của những đô thị lớn,vì vậy việc thiết kế xe ép và chở rác là nhu cầu rất cần thiêt.Vì vậy em đã được giao đề tài “Thiết kế kỹ thuật ô tô chở và ép rác trên cơ sở ô tô sát xi  HINO WU422L”. Với nhiệm vụ riêng là: “Thiết kế hệ thống cuốn ép rác và hệ thống nâng xe thu gom’’. Sau một thời gian nghiên cứu, làm việc đến nay đồ án của em đã hoàn thành, song không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý và hoàn thiện đề tài của các thầy và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: ……………… và các thầy giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian vừa qua! 

                                                                                      …,ngày...tháng…năm20….

                                                                                            Sinh viên thực hiên

                                                                                                 ………………

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.Nhu cầu sử dụng ô tô chở rác.

1.1.1.Thực trạng rác thải tại Việt Nam.

        Rác thải ở Việt Nam đang là một hiện trạng đáng lo ngại. Cùng với sự phát triển kinh tế, gia tăng dân số cộng với sự lãng phí tài nguyên trong thói quen sinh hoạt của con người, rác thải có số lượng ngày một tăng, thành phần ngày càng phức tạp và tiềm ẩn ngày càng nhiều nguy cơ độc hại với môi trường và sức khoẻ con người.

      Trong thời gian gần đây đã trở nên bức xúc, đặc biệt ở 3 thành phố lớn là Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Theo thống kê tại Hà Nội, khối lượng rác thải sinh hoạt tăng trung bình 15%/năm, vởi tổng lượng ước tính 5.000 tấn/ngày đêm, và dự đoán chỉ năm 2013 có thể không còn chỗ để đổ rác. Thành phố Hồ Chí Minh mỗi ngày có trên 7.000 tấn rác thải sinh hoạt, mỗi năm cần 235 tỷ đồng để xử lý. Thời gian gần đây, tình hình xả rác bừa bãi cũng như những bất cập trong khâu xử lý chôn lấp rác thải trở thành vấn nạn ở nước ta, đặc biệt tại các thành phố lớn như Hà Nội và TP HCM.

       Thực tế cho biết hầu hết rác thải sinh hoạt chỉ được chôn lấp tại các bãi với hình thức thô sơ mang nhiều nhược điểm (tốn diện tích đất, mùi hôi thối ảnh hưởng đến khu dân cư, có thể trở thành nguồn phát sinh dịch bệnh). Hậu quả đã tác động nghiêm trọng tới môi trường và không tận dụng được các nguyên liệu có thể tái sinh.

       Theo các chuyên gia môi trường, nguồn rác thải này qua thời gian thấm xuống đất, gây ô nhiễm nguồn nước. Số lượng rác được xử lý chiếm một tỷ lệ rất thấp với quy mô nhỏ bé.

       Theo nhận định của nhiều chuyên gia quốc tế và trong nước, nguồn rác thải ở Việt nam chưa được tận dụng đúng mức. Bên cạnh mục đích bảo vệ mội

trường thì việc xử lý rác thải còn hứa hẹn đem lại lợi ích kinh tế, xã hội rất lớn.

1.1.2. Nhu cầu sử dụng ô tô chở rác.

        Xã hội càng phát triển hiện đại, khoa học kỹ thuật tiên tiến, chủng loại chất thải càng nhiều, phong phú và đa dạng về số lượng, vấn đề sử lý chúng không gây ô nhiễm môi trường là vấn đề cần làm đối với đô thị lớn. Do đó phải có một loại xe chuyên dùng để chuyên chở và xử lý chúng để không gây ô nhiễm và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh đáp ứng nhu cầu đặt ra.

Hiện nay trên thế giới sử dụng rất nhiều phương tiện chuyên dùng để chuyên chở rác thải với nhiều hình thức vận chuyển và phương pháp vận chuyển khác nhau với nhiều loại phương tiện cơ giới khác nhau như:

  Đường bộ, đường sông, đường biển, đường sắt, đường hàng không trên các mạng lưới giao thông khác nhau, nhưng phổ biến hơn cả là đường bộ:

   Các loại xe chở rác thải, xe chở hoá chất, xe nạo vét bùn, xe hút nước cống.                            Phương tiện vận tải đường bộ chúng có tính cơ động cao, khả năng thông qua cao khi vận chuyển rác thải trong thành phố, nhất là các đô thị lớn đường xá phức tạp như Hà Nội.

Hiện  nay các phương tiện chở rác và chất thải ở Việt Nam trong  những thị xã và những đô thị lớn chủ yếu là ô tô chở và ép rác thùng kín, thùng hở… do nhiều xí  nghiệp thiết kế khác nhau do đó xe có dung tích và kích thước thùng rác khác nhau. Có nhiều ô tô chuyên dùng chưa đủ tiêu chuẩn về hình dáng, kích thước và kết cấu thùng rác vị trí bố trí các thiết bị thuỷ lực chuyên dùng như các pit tông chưa được hợp lý:

-         Hệ thống thu gom rác hở gây rơi vãi, ô nhiễm môi trường.

-         Khối lượng vận chuyển thấp

-         Hành trình thu gom rác chưa hợp lý.

-         Kết cấu thùng của ô tô không đủ bền, không đủ độ cứng vững khi khối lượng vận chuyển lớn và làm việc trong  thời gian lâu dài.

-         Chuyển động không ổn định khi chở rác thải cồng kềnh không đảm bảo tính tiện nghi cơ giới hoá và tự động hoá.

-         Không đảm bảo tính mỹ thật so với tiêu chuẩn kỹ thuật của Việt Nam.

-         Giá thành ô tô còn cao so với một số xe sản xuất trong  nước và nhập từ nước ngoài.

-         Hệ thông chuyên dùng không tiện cho việc thay thế và bảo dưỡng.

-         Các pis tông thuỷ lực làm việc không ổn định hay bị tụt áp và chảy dầu.

-         Việc sử dụng và điều khiển gặp nhiều khó khăn.

   Với số lượng xe sát xi, xe tải sẵn có ở Việt Nam cả về số lượng và chất lượng thì việc thiết kế, cải tạo trên các dạng xe này thành các dạng xe chuyên dùng chở và ép rác là một vấn đề hết sức cần thiết. Sự phát triển của ô tô chuyên dùng về số lượng phương tiên và kiểu loại phương tiện phụ thuộc vào sự phát triển của nền kinh tế quốc dân và đặc biệt phụ thuộc vào nhu cầu vận tải.

Phần lớn các loại xe chuyên dùng hiện nay là chế tạo trên cơ sở ô tô tải sát xi thông thường có lắp đặt thùng xe chuyên dùng hoặc thiết bị chuyên dùng.Cho nên xu hướng hiện nay là ngày càng hoàn thiện các loại thùng xe và thiết bị chuyên dùng để đảm bảo tính tin cậy cao, tiện nghi cao, tính cơ giới hoá và tự động hoá cao.

Một xu hướng khác là đa dạnh hoá tải trọng xe đang dùng để tận dụng tải trọng tối đa hay nâng cao hệ số xử dụng tải trọng.

Do có nhiều thiết bị chuyên dùng nên tải trọng của xe chuyên dùng lớn hơn tải trọng của xe phổ thông cùng loại . Để nâng cao tải trọng của ô tô chuyên dùng ta phải sử dụng vật liệu chế tạo thùng xe nhẹ, tăng kích thước của thùng xe, tăng chất lượng động lực kéo. Nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy và độ bền khi xe chuyển động.

     Ngoài ra còn có xu hướng khác là khắc phục tối đa các ảnh hưởng của các tác động bên ngoài như điều kiện đường xá, khí hậu (mưa nắng) đảm bảo một cách vận chuyển hàng hoá có hiều quả cao nhất và phải đảm bảo những yêu cầu sau đây:

-         Giá thành rẻ so với các loại xe trong nước và nước ngoài cùng loại.

-         Thùng rác kín, hệ thống thu gom rác thấp, không gây bụi và rơi vãi.

-         Có thể thu gom rác từ các xe đẩy hoặc đổ trực tiếp vào khoang nạp, phù hợp với công nghệ thu gom của các Tỉnh, Thành phố.

-         Kết cấu thùng chứa hệ thống thu gom, hệ thống ép và hệ thống xả rác phù hợp với khả năng công nghệ chế tạo của cơ sở sản xuất có đủ pháp nhân thi công trong nước.

-         Tận dụng hết tải trọng tối đa của xe, tránh lãng phí công xuất và nhiên liệu.

-         Khi ô tô hoạt động thì đảm bảo chuyển động êm dịu ít gây tiếng ồn

-         Có tính cơ giới hoá và tự động hoá cao.

-         Đảm bảo dễ sử dụng khi vận hành và bảo dưỡng.

    Vì vậy việc thiết kế xe chở và ép rác đáp ứng được những yêu cầu trên.

1.2. Lựa chọn ô tô cơ sở.

       Xe cở sở được chọn để làm xe thiết kế cần phải đảm bảo các yêu cầu của xe thiết kế như kích thước của xe thiết kế. Khả năng chịu tải tối đa của xe cơ sở, xong phải đảm bảo tải trọng của xe thiết kế phân bố lên các trục theo quy định của Bộ Giao Thông Vận Tải. Bên cạnh đó phải đảm bảo được tính kính tế trong quá trình sử dụng.

   - Tất cả các loại ô tô cơ sở trên đều có thể lựa chọn để thiết kế, ở đây đề tài chỉ lựa chọn ra một loại ô tô cơ sở điển hình để thiết kế đó là ô tô HINO 300 SERIES model WU422L.

1.3. Lựa chọn phương án thiết kế

- Ô tô thu gom rác:

Sử dụng để thu gom rác trong các ngõ xóm.Dung tích thùng đạt khoảng 3,0m³.Sau khi thu gom rác ô tô đến các container thùng rời để đổ rác.

      Ưu điểm: Xe có kích thước gọn tạo điều kiện thuận lợi khi ra vào ngõ xóm,cơ động trong việc thu gom rác, có hệ thống tay nâng thuận tiện cho việc nâng và đổ rác.

     Nhược điểm: Hệ số sử dụng tải trọng nhỏ

  - Xe thu gom rác dạng container: Xe  được trạng bị cơ cấu kiểu tay đòn dung để nâng hạ container.Thùng chứa đặt ở vị trí cố định,khi thùng đầy ô tô đến nâng thùng lên xe và cở đến bãi rác

Hình 1.3. Xe thu gom dạng container.

    Ưu điểm:không mất thời gian thu gom rác,tiết kiệm được thời gian vận chuyển rác.Thùng container được đóng kín đảm bảo  không ô nhiễm môi trường.

     Nhược điểm:Hệ số sử dụng tải trọng nhỏ

-Xe chở rác loại có hệ thống cuốn và ép rác:

Hình 1.4. Xe chở rác loại có hệ thống cuốn và ép rác.

          - Ưu điểm: Tỷ số ép của hệ thống từ 1,2 - 3 nên hệ số sử dụng tải trọng rất cao.

    Kết cấu thùng dạng kín nên giảm thiểu tối đa được sự ô nhiễm môi trường trong quá rình thu gom rác

    Rác được chuyển trực tiếp từ xe thu gom rác của hộ dân và được nâng lên xe nhờ cơ cấu nâng do đó giảm được sức lao động của nhân công.

Kết luận: Dựa vào những ưu điểm của các loại xe chở rác trên ta chon phương án thiết kế là xe chở rác loại có hệ thống cuốn và ép rác .

1.4. Giới thiệu ô tô thiêt kế .

Ô tô thiết kế là ô tô chở rác thiết kế trên ô tô cơ sở HINOWU422L có công thức bánh xe 4x2 .Tuyến hình được thể hiện trên hình vẽ dưới:

·       Bảng thông số kỹ thuật:

Bảng 1.2: Các thông số kỹ thuật cơ bản của ô tô thiết kế.

1.5. Các cụm tổng thành chính của ô tô thiết kế như sau.

1.5.1. Thùng chính.

Hình1.5. Kết cấu thùng chính.

1-Xương đầu thùng; 2-Tôn thành thùng; 3-Xương nóc trên; 4-Xương cuối thùng

5-Tôn nóc trên; 6-Hệ sàn thùng; 7-Xương thành bên; 8-Dầm dọc; 9- Xy lanh xả; 10-bàn xả

   Thùng chứa thiết kế dạng hộp, kết cấu chắc chắn và phù hợp với công nghệ chế tạo trong nước. Toàn bộ khung xương thùng chính được chế tạo từ thép định hình gồm các mảng thành trước,hai thành bên và mảng sàn  mảng nóc ghép lại .Bên trong thùng chính bố trí cơ cấu xả rác.

1.5.2. Cụm thùng phụ.

Hình 1.6. Cụm thùng phụ.

1-Tôn che thùng; 2- Xương thùng;  3-Xương miệng máng;4- Xương ngang máng;5- Tôn máng;6- Xương đứng máng;7- Xương đứng thùn;8- Xương ray trượt; 9-Xương dưới thùng.

Thùng phụ đươc bố trí cơ cấu bàn cuốn, cơ cấu nâng hạ xe thu gom rác. Mặt sau thùng được thiết kế mở bằng tay với cơ cấu mở khóa thùng cơ khí. Toàn bộ khung xương thùng và sàn thùng được chế tạo bằng thép định hình, gồm các mảng thành trước, thành bên, nắp thùng sau và mảng sàn. tương đương), đây là loại thép chịu mòn tốt

a)    Cơ cấu nạp rác :

     Càng gắp xe gom dùng để gom rác được thiết kế theo kích thước xe gom. Càng gắp điều chỉnh được khoảng cách để nâng các xe gom rác có chiều rộng khác nhau ,càng gắp này rất thuận tiện cho người sử dụng trong quá trình làm việc .

     Chuyển động nâng xe gom và đổ rác vào khoang ép của thân sau được thực hiện nhờ hai xylanh bố trí phía bên ngoài thành thùng chứa và phía dưới . khi ô tô chạy trên đường hai xylanh này ở vị trí co hết hành trình để gập gọn cơ cấu nạp rác lên phía trên.

b)     Hệ thống cuốn ép rác

      Hệ thống cuốn ép rác gồm hai tấm :

        + Tấm cuốn ép rác có chuyển động xoay và chuyển động tịnh tiến nhờ các xylanh thủy lực .

        + Tấm ép chuyển động tịnh tiến lên xuống trong rãnh trượt nhờ hai xylanh thủy lực dẫn động , rãnh trượt ở hai bên thành thân sau được chế tạo từ thép tấm C45.

1.5.3. Hệ thống thủy lực.

Hình 1.7. Sơ đồ hệ thống thủy lực.

1-Thùng dầu thủy lực; 2-Van an toàn; 3-Cụm van phân phối 3 tay; 4-Xy lanh điều khiển lưới cuốn;5-Xy lanh điều khiển bàn ép; 6-Xy lanh càng nâng;7- Xy lanh nâng cụm thùng phụ; 8-Xy lanh xả rác; 9-Cụm van phân phối 2 tay; 10 Van 3 ngả;11- Van 1 chiều;12- Bơm thủy lực

          Hệ thống thủy lực dùng để tự động thực hiện toàn bộ các thao tác của hệ thống chuyên dùng trên ô tô cuốn ép rác, Hệ thống bao gồm:

-         Bơm thủy lực: Là loại bơm bánh răng được dẫn động nhờ hộp trích công suất.

-         Van một chiều dùng để ngăn không cho dầu tự động chảy về khi bơm ngừng làm việc, giữ cho pistông ở vị trí cố định trong xi lanh.

-          Van Phân phối : Ô tô chở rác thiết kế có 7  xi lanh làm việc . Để tiện lợi điều khiển sử dụng 2 hộp van phân phối. Một hộp van phân phối ba cửa lắp đặt thân sau để điều  khiển bộ phận nạp rác và cuốn ép rác.

Một hộp van phân phối hai ngăn lắp đặt sau ca bin để điều khiển mở thân sau và xả rác.

-         Các xy lanh thủy lực: Dùng để điều khiển các hệ thống nâng thùng phụ, nâng xe thu gom, hệ thống xả, hệ thống cuốn ép rác.

-         Thùng dầu : Dùng để chứa dầu.

-         Bầu lọc: Dùng để lọc dầu trước khi qua các van và vào xy lanh.

-         Hệ thống đường ống cứng dùng ống thép F15x25 và F20x3 chịu áp lực 160 KG/cm³. Hệ thống ống mềm là ống có lưới thép chịu áp lực 160 KG/cm³ có 4 loại  G41, G32, G27 và G24.

      Nguyên lý làm việc :

-         Trường hợp 1: Quá trình nạp rác : Động cơ làm việc, hộp số ở vị trí trung gian, gài hộp trích công suất, bơm thủy lực làm việc bơm dầu từ thùng chứa qua đường ống qua van phân phối tới khoang trên của xy lanh cuae bàn cuốn để co hết hành trình. Đồng thời điều khiển tay gạt cho dầu qua van phân phối tới khoang dưới của xy lanh ép đẩy hết hành trình, để tạo không gian chứa rác ở thùng phụ. Tiếp đó điều khiển tay gạt cho dầu qua van phân phối tới khoang dưới của xy lanh nâng xe gom, đưa càng nâng về vị trí ngang sát đất, đẩy xe gom vào vị trí điều khiển tay gạt cho dầu qua van phân phối vào khoang trên của xy lanh đồng thời dầu từ khoang dưới qua van phân phối về thùng chứa. Tiếp đó mới điều bàn cuốn ép đi xuống và cuốn ép rác nên thùng chính.

-         Trường hợp 2:  Quá trình xả rác

Động cơ làm việc, hộp số ở vị trí trung gian, gài hộp trích công suất, bơm thủy lực làm việc bơm dầu từ thùng chứa qua đường ống, đẩy van 1 chiều mở qua van 3 ngả tới van phân phối ( ở vị trí nâng thùng phụ) tới khoang dưới của xy lanh,đẩy thùng phụ mở. tiếp điều khiển tay gạt mở van phân phối cho dầu tới khoang dưới của xy lanh xả, đẩy bàn xả, xả rác ra ngoài.

1.5.4 . Tổng thể ô tô thiết kế.

Hình 1.7. Tổng thể ô tô thiết kế.

1.6. Giới thiệu mục tiêu và nội dung đề tài.

1.6.1.Mục tiêu.

Với tình hình nước Việt Nam là nước đang phát triển, phương tiện đi lại ngày càng được nâng cao, vì vậy việc thiết kế, sản xuất, lắp ráp ô tô tự đổ đang là nhu cầu rất cần thiết. Với cơ hội thực tiễn đó, em lựa chọn đề tài: “Thiết kế ô tô chở rác trên cơ sở ô tô sát xi “HINO WU 422L” với nhiệm vụ riêng là : ‘‘Thiết kế Tổng thể và lập quy trình lắp giáp tổng thể ” làm đề tài tốt nghiệp. Đề tài được tham khảo tại một số xưởng sản xuất lắp ráp ô tô. Đồng thời tham khảo kết cấu của các loại xe có tải trọng tương tự.

     Đề tài giúp em nghiên cứu sâu hơn và bổ xung được kiến thức chung về ô tô cũng như các kiến thức về nền công nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô.    

1.6.2.Nội dung đề tài.

- Tính toán phân bố trọng lượng

- Tính toán động học và động lực học

- Tính toán ổn định của xe.

- Tính bền một số chi tiết chịu lực

- Lập quy trình sản xuất lắp giáp tổng thể.

Nhiệm vụ riêng “ Thiết kế tổng thể và lập quy trình lắp giáp tổng thể ”

Chương II: THIẾT KẾ BÀN ÉP

 2.1.Thiết kế kết cấu bàn ép.

 2.1.1.Cơ sở thiết kế bàn ép.

    Kích thước của bàn ép được xác định dựa trên cơ sở sau:

-Dựa vào kích thước cơ bản của oto cơ sở

-Dựa vào chiều dài chiều rộng trọng lượng của loại xe ô tô chở và ép rác

-Dựa vào kích thước của thùng chính, thùng phụ

2.1.2.Kết cấu bàn ép.

Qua tham khảo thực tế đề tài đưa ra được kết cấu bàn ép như hình 2.1

                                        Hình 2.1: Tổng thể bàn ép.

1 Con trượt bàn ép dưới .                                       8 Tấm phủ mặt trước bàn ép.

2 Trục con lăn bàn ép dưới.                                  9 Thanh chữ U100x3x719. 

3 bạc dài lắp trục con lăn dưới                              10 Tấm phủ mặt sau bàn ép.

4  ống .                                                 11 Tấm liên kết tai xy lanh bàn ép 

5 Bạc ngắn lắp trục con lăn dưới                 12  Con lăn bàn ép trên                                                                                                           

6 Tấm tai xy lanh bàn ép.                             13 Trục con lăn bàn ép trên. 

7 Tấm tôn 2mm.                                           14 Trục con lăn bàn ép trên.

15 Bạc lắp trục con lăn           

* Kết cấu bàn ép gồm:

- Hai ống mm nằm ngang được cấu tạo bởi thép CT3 có chiều dài 1416 mm    

  - Hai trục con lăn bàn ép dưới được cấu tạo từ  thép C45, có chiều dài là 423mm, đường kính mm.

- Hai trục con lăn bàn ép trên được cấu tạo bằng thép C45 chiều dài 528mm đường kính mm.

  - Hai bạc dài lắp trục con lăn trên và hai bạc dài lắp trục con lăn dưới đều đươc chế tạo bằng thép C45.

  -Bốn tấm tai xy lanh bàn ép, 2 tấm ghép lại với nhau ở bên trái và bên phải của bàn ép. Chúng đều được chế tạp bằng thép CT3

     Ngoài ra bàn ép còn có:

  - Một tấm phủ mặt trước bàn ép được chế tạo bằng thép CT3 có kích thước là 1812x875mm

  - Một tấm phủ mặt sau bàn ép được chế tạo bằng thép CT3 có kích thước là 1424x713m

2.1.3. Xác định trọng lượng bàn ép.

     Trọng lượng của bàn ép được xác định dựa vào trọng lượng của các mảng: Để   xác định trọng lượng của bàn ép ta áp dụng công thức:

                     G_th= Σ.γ.V_i = Σn.F.L.γ (N)

       Trong đó:

            V_i: Thể tích của thanh hoặc chi tiết cần tính.

            γ: Trọng lượng riêng, đối với thép: γ_t = 7,85.10⁴N/m³.

            n: Số lượng chi tiết cần tính

           F: Diện tích mặt cắt

           L: Chiều dài chi tiết.

Từ bản vẽ tính được trọng lượng của các chi tiết của bàn ép như sau:

Ta có bảng:

Ngoài ra bàn ép còn có các bộ phận khác như , bu lông, các mối hàn chi tiết vào bàn ép chúng có tổng trọng lượng là: 45 N

Vậy tổng trọng lượng của bàn ép là: Gbe= 985 + 45 = 1030 N

Trọng lượng bàn ép chọn là: 1000 N

Nhận xét: Vậy khối lương bàn ép lệch so với thiết kế là 1,5%  kết quả này là hợp lý nên không cần phải tính lại.

Ta cần kiểm tra bền bàn ép tại các mặt cắt có thể gây ứng suất nguy hiểm:

2.1.4 Tính toán, kiểm tra bền một số chi tiết chịu lực.

   Ta cần kiểm tra bền bàn ép tại các mặt cắt nguy hiểm:

a.Tính sức bền tấm ép rác:

 Sơ đồ phân bố lực như sau

Lực ép cần thiết để ép rác là:

P_e = 6750 (KG)

Coi lực tác dụng lên tấm ép phân bố đều suốt chiều dài và tấm ép như một dầm thẳng ta có sơ đồ lực và biểu đồ mô men như hình vẽ.

q = 6750/182= 36,1(KG/cm)

P_A=P_B = 3285 KG

M_umax= P_A.(l/2) - q.(l/2).(1/4) =298935 (KG.cm)

Mô men chống uốn tại tiết diện nguy hiểm là

-  Thép ống: Đường kính ngoài F 102 mm. Đường kính trong F88 mm.

W_xô=

-  Thép chữ [ 100x50x3 có W_x[ = 34800 mm³

Do đó có : s_u = M_u /W_u = M_u /(W_xo+ W_x[) = 2,93 KG/mm²

[s_u] của thép CT3 là 16 KG/mm². Vậy s_u < [s_u] do đó tấm ép đảm baỏ bền

b.Tính sức bền chốt tấm ép rác:

Chốt tấm ép rác chịu ứng suất cắt khi làm việc. Vật liệu chốt là thép 45. Đường kính chốt là 40 mm

Lực tác dụng: P = 6750 KG

Tiết diện chịu cắt của 02 chốt là:

S = p.D²/4 = 2.3,14.40²/4 = 2512 mm²

Ứng suất cắt: t = P/S = 6750/ 2512 = 2,687  KG/ mm²      

[t_c] Của thép 45 là 13,8 KG/ mm² > t_c , vậy chốt đủ bền.

2.2.Tính toán hệ thống thủy lực ép rác.

 Bàn ép được nâng lên nhờ xy lanh thủy lực và ép rác từ thùng phụ vào thùng      chính

Xy lanh bàn ép chuyển động tịnh tiến trong rãnh để nâng hạ bàn ép

                      Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống nâng bàn ép nhờ 2 xy lanh thủy lực.

2.2.1 Bài toán động học xy lanh bàn ép.

Mục đích của bài toán động học bao gồm:

  - Hành trình nâng S của xilanh thủy lực.

  - Góc quay của xilanh thủy lực.

Các thông số cho trước bao gồm:

  - Kích thước của bàn ép, kích thước của thanh nâng trong hệ thống nâng.

  - Góc nghiêng của bàn ép khi ép rác từ thùng phụ vào thùng chính

Sau khi phân tích và tham khảo, góc nghiêng của bàn ép khi ép rác từ thùng phụ vào thùng chính là chọn bằng 45 độ. 

Nội dung bài toán động học trình bầy trên hình 2.3

                                                      Hình 2.3: Sơ đồ động học bàn ép rác.

Giải thích sơ đồ:

        O: Tâm chốt liên kết xy lanh với xe

       A: Tâm chốt liên kết bàn ép xy lanh và cũng là điểm thấp nhấp                                                    khi xy lanh chưa làm việc

       A’: Vị trí nâng tối đa của bàn ép

Từ sơ đồ động học nậng hạ ta có thể xác định được hành trình nâng của kích:

                   S= X - Xo

     Trong đó:

          Xo: Độ dài ban đầu của xy lanh

          X: Độ dài sau khi nâng của xy lanh

           : Góc nghiêng của xy lanh so với phương nằm ngang.

Qua khảo sát thực tế ta có được

 =>> S = OA’ – OA

Ta có: bàn ép luôn di chuyển tịnh tiến, do vậy độ dịch chuyển của xy lanh sẽ là độ dịch chuyển của bàn ép khi di chuyển từ vị trí cao nhất xuống vị trí thấp nhất cùng với bàn cuốn để ép rác

=>> S = 750mm

Vậy hành trình của xy lanh là: 750mm

2.2.2.Tính toán động lực học cơ cấu nâng thùng.

    Bài toán động lực học là bài toán xác định lực đặt lên cơ cấu khi làm việc, từ đó ta tìm được  lực nâng lớn nhất cần thiết của xy lanh thủy lực để có thể nâng bàn ép. Nội dung của bài toán trình bầy trên hình 2.4

Lực nâng tác dụng vào xylanh thủy lực khi bàn ép nâng lên. Tại thời điểm này ta có sơ tác dụng lực như dưới đây:

                                Hình 2.4:  Sơ đồ động lưc học hệ thống nâng hạ bàn ép.

 Theo sơ đồ hình 2.4, phương trình các lực tác dụng chiếu lên phương thẳng đứng ta có được:

        Trong đó:

             F: Lực đẩy của kích

            G: Trọng lượng của bàn ép, bàn cuốn và rác:

                   G = Gbe + Gbc + Gr = 1030 + 750 + 650 = 2430 N

             : Góc nghiêng của xy lanh so với phương nằm ngang.

Qua khảo sát thực tế góc nghiêng

=>>

Vì hệ thống nâng hạ bàn ép rác sử dụng  hai xy lanh hai bên nên lực ở mỗi xy lanh sẽ  là: F = 1718,25 N

Vậy lực đẩy của xy lanh sẽ tăng từ o đến lớn nhất để đẩy bàn ép ép rác từ thùng phụ vào thùng chính sẽ là: F = 1718,25 N

2.2.3. Đường kính xi lanh ép.

*  Lực ép cần thiết.

Thùng rác được thiết kế với dung tích: V_r=8.6( m³).

Với trọng lượng riêng của rác lấy theo giá trị trung bình của công ty vệ sinh môi trường đô thị Hà Nội.

                    g=428(kg/m³)    

                     K-Hệ số ép giác K=1.5

-   Hệ số ma sát cản của khối rác với thùng ôtô khi ép: K_x = 0,7

-  Trọng lượng của rác chuyên chở:

                        Q_r=g.K.V_r=1,5.428.8.6 =5521 (kg)

Lực ép cần thiết : P_E = G . K_x . K_e = 5521 x 0,7 x 1,7 = 6570 KG

Cơ cấu ép gồm 02 xy lanh: i = 2

  Khi làm việc xilanh phải nâng hạ cầu dẫn từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất          trong điều kiện tải trọng là tối đa do đó để làm được việc thì đường kính xilanh phải thỏa mãn công thức sau:

Đường kính xi lanh cần thiết là :

              D_e² = 4P_E /iPP_o    

(cm)

Để đảm bảo hệ số làm việc tin cậy chọn xy lanh ép có đường kính làm việc:

      D: Đương kính trong của xi lanh (mm)

      : Áp suất cực đại của dầu (KG/  )

Để đảm bảo an toàn khi làm việc  ta chọn xi lanh bàn ép có:

       Số lượng: 2 cái.

      Đường kính trong là: d_xl= 80mm.

      Đường kính ngoài: D=110mm.

      Hành trình lớn nhất là: 750mm.

* Kết cấu xy lanh của bàn ép:

                                 Hình 2.5:  Kết cấu xi lanh của bàn ép rác.

1 Bít ống dưới xi lanh.                                      11 Vành liên kết.

2 Đai ốc.                                                      12.Bạc chống mòn.

3 Vành chặn vòng bít dưới.                          13.Dẫn hướng cán piston.

4Vòng bít.                                                    14.Vòng vuốt bụi.

5 Piston.                                                      15.Bạc đồng.

 6 Gioăng chỉ.                                              16.Đầu xi lanh.

 7 Vành chặn vòng bít trên.                          17.Ống xi lanh.

 8 Trục piston.                                              18.Ống dẫn dầu.

9 Gioăng chỉ.                                               19.Đuôi xi lanh.

10 Vòng bít.                                                     20.Bộ chia dầu.

 Ta có bảng kết cấu của xi lanh của bàn ép

- Xy lanh hoạt động nhờ áp suất dầu được dẫn từ thùng chứa dầu qua bơm, van phân phối tới xy lanh

- Xy lanh của bàn ép có nhiệm vụ là dùng để dịch chuyển tấm ép, ép rác từ thùng phụ vào thùng chính

- Từ bài toán động học ta đã xác định được hành trình xi lanh, từ bài toán động lực học ta đã xác định được đường kính xi lanh. Trên cơ sở đã biết đường kính và hành trình xi lanh ta tiến hành lựa chọn xi lanh theo tiêu chuẩn.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NÂNG XE THU GOM

3.1. Thiết kế cơ cấu nâng xe thu gom.

3.1.1. Kết cấu hệ thống nâng xe thu gom.

       Qua tham khảo thực tế đề tài đưa ra được kết cấu hệ thống nâng như  hình 3.1 và hình 3.2

                           Hình 3.1: Cơ Cấu Càng Gập Nâng Xe thu Gom.

                                         Hình 3.2: Tai bắt xy lanh càng gập.

Giàn nâng gồm thanh nâng và tay nâng thùng

Tay nâng thùng là một kết cấu thép khá đơn giản,tuy nhiên yêu cầu kỹ thuật khắt khe , chịu lực lớn, nên mặc dù được thiết kế theo mẫu nhưng khi chế tạo đòi hỏi công nhân có tay nghề cao, các đồ gá chuyên dùng và kiểm tra kỹ lưỡng.

Vật liệu chế tạo giàn nâng là thép C45, thép C30. Sauk hi chế tạo phôi dung phương pháp hàn để tạo lên kết cấu. Hàn hồ quang dưới lớp trợ dung, các mối hàn ngấu đều, không rỗ khí, không ngậm xỉ và không có các khuyết tật khác

3.1.2.Tính trọng lượng của hệ thống nâng xe thu gom.

Trọng lượng của hệ thống nâng được xác định dựa vào trọng lượng của các mảng: Để xác định trọng lượng của cơ cấu nâng ta áp dụng công thức:

G_nâ= Σ.γ.V_i = Σn.F.L.γ (N)

Trong đó:

     V_i:Thể tích của thanh hoặc chi tiết cần tính.

  γ: Trọng lượng riêng, đối với thép γ_t = 7,85.10⁴N/m³.

  n: Số lượng chi tiết cần tính

  F: Diện tích mặt cắt

  L: Chiều dài chi tiết.

Từ bản vẽ tính được trọng lượng của các chi tiết của cơ cấu nâng như sau:

Ta có bảng:

Ngoài ra cơ cấu nâng còn có các bộ phận khác như, bu lông, các mối hàn chi tiết vào vào cơ cấu nâng .................. chúng có tổng trọng lượng là: 25 N

Vậy tổng trọng lượng của cơ cấu nâng là: Gnâng= 125 + 25 = 150 N

Trọng lượng cơ cấu nâng chọn là: 160N

Nhận xét: Vậy trọng lương cơ cấu nâng lệch so với thiết kế là 1,5%  kết quả này là hợp lý nên không cần phải tính lại.

3.2. Tính toán động học và động lực học cơ cấu nâng xe thu gom.

3.2.1. Tính toán động học.

Xe thu gom được nâng lên và đổ rác vào thùng xe nhờ hệ thổng thủy lưc

Phương án thiết kế là chon xy lanh thủy lực kết hợp với thanh nâng  (giàn nâng) hình 3.3

                 Hình 3.3: Phương án bố trí  xy lanh thủy lực kết hợp với giàn nâng.

Mục đích của bài toán động học bao gồm:

- Hành trình nâng S của xilanh thủy lực.

- Góc quay của xilanh thủy lực.

Các thông số cho trước bao gồm:

- Kích thước của các thanh nâng trong hệ thống nâng.

- Góc nghiêng lớn nhất của xe nâng khi trút rác góc nghiêng này được xác định trên các cơ sở sau:

+Hàng chuyên trở là hàng rời, có khối lượng riêng tương đối nhỏ.

Sau khi phân tích và tham khảo, góc nghiêng lớn nhất của xe thu gom khi trút hàng chọn bằng 30 độ. 

Nội dung bài toán động học trình bầy trên hình

                       Hình 3.2: Sơ đồ động học hệ thống nâng xe thu gom rác.

Giải thích sơ đồ:

        O là tâm chốt liên kết xy lanh với thùng xe

        B là tâm chốt liên kết thùng xe với hệ thống nâng

        A là tâm chốt liên kết giữa xy lanh với hệ thống nâng

Dùng phương pháp họa đồ ta sẽ xác định được hành trình của xy lanh:

Từ tâm B ta sẽ vẽ đường tròn bán kính BA’, đến vị trí A là vị trí góc nghiêng lớn nhất để nâng xe thu gom rác

Từ sơ đồ động học có thể xác định được hành trình nâng của kích

   S= x- x₀ = OA’- OA

Trong đó:

        X : Độ dài ban đầu của kích.

        X₀: Độ dài nâng của kích.

        A’: Vị trí của thanh khi chưa làm việc   

         A: Vị trí của thanh khi hạ xuống để nâng xe thu gom

Ta có:

Với  là góc giữa thanh trung gian với phương nằm ngang khi hạ xuống điểm thấp nhất

Xét trong tam giac OBA có:

 AB = 120 mm.

OB =

   OA² = OB² + AB ² - 2.OB.AB.cos  = 440² + 120² - 2.440.120.cos  

   OA= Xo = 356,5 mm

Xét trong tam giac OBA’ có: A’B = 120 mm ; OB = 440 mm

Góc

    là góc xoay của thanh trung gian từ điểm cao nhất đến điểm thấp nhất

   OA’² = OB² + BA’ ² - 2.OB.BA’.cos

OA’² = 440² + 120² - 2.440.120.cos  

   OA’= X = 531,67 mm

Vậy hành trình làm việc của xylanh là:

      S = OA’- OA =   mm

* Góc nghiêng của xi lanh thủy lực khi nâng hết hành trình:

: Góc nghiêng của xy lanh theo phương thẳng đứng tại vị trí bắt đầu nâng xe thu gom

    Trong đó: và xét trong tam giác BOA có :

    OA = 440 mm, AB = 120 mm, OA = Xo = 356,5 mm

Vậy góc nghiêng của xy lanh thủy lực so với  phương thẳng đứng :

3.2.2 .Tính toán động lực học cơ cấu nâng thùng.

      Bài toán động lực học là bài toán xác định lực đặt lên cơ cấu khi làm việc, từ đó ta tìm được  lực nâng lớn nhất cần thiết của xy lanh thủy lực để có thể nâng được xe thu gom . Nội dung của bài toán trình bầy trên hình 3.3

* Xác định lực nâng thùng:

Lực nâng tác dụng vào xylanh thủy lực khi xe thu gom bắt đầu nâng lên. Tại thời điểm này ta có sơ tác dụng lực như dưới đây:

Hình 3.3: Sơ đồ động lực học cơ cấu nâng xe thu gom.

       Theo sơ đồ hình 3.3, ta có phương trình momen của các lực tác dụng vào xe thu gom so với điểm tựa B là:

        Trong đó:

                   F. Lực đẩy của kích.

                   G= Gth+xe=1000 ( N). Trọng lượng của xe thu gom và thanh nâng

                   : Góc nghiêng của xy lanh so với phương thẳng đứng.

                  : Góc nghiêng của thang đẩy so với phương ngang .

                   r: Chiều dài thanh nâng.

                   l: Chiều rộng thùng xe.

                   a= 120 mm: Chiều dài thanh đẩy trung gian

Mms: Mômen ma sát trong các vị trí lắp ghép. Coi Mms = 0 (có bôi trơn)

l=2400 mm : Chiều rộng thùng xe.

r=830 mm : Chiều dài thanh nâng.

Khi đó để tính  ta có sơ đồ tính toán sau:

Ta có:

Xét trong tam giác OBA1 có: BA1 = 120 mm; OB = 440 mm;

Vì hệ thống nâng xe ta sử dụng 2 xy lanh để nâng hạ xe thu gom nên lực ở mỗi xy lanh dùng để nâng xe sẽ là: F = 2132 N        

Vậy lực đẩy của của xy lanh sẽ tăng tù 0 đến lớn nhất để nâng được xe thu gom rác khi đầy rác là  F = 2132 N tại vị trí nâng xe trên thùng.

3. 3. Tính đường kính xy lanh nâng hạ xe thu gom.

Xy lanh nâng hạ hệ thống nâng, bố trí nghiêng một góc so với phương nằm ngang

-Đường kính cần thiết của xy lanh bố trí trên cơ cấu nâng hạ xe thu gom là:

Để đảm bảo an toàn khi làm việc ta chọn xy lanh nâng có đường kính lớn nhất là:

Vậy đường kính xy lanh nâng hạ xe thu gom là: D_xl= 63m.

KẾT LUẬN CHUNG

   Ô tô chở rác và ép rác được thiết kế dựa trên sát xi cơ sở HINO series 300 model WU422L. Sau khi lựa chọn và kiểm định các tính năng phù hợp với mục đích của thiết kế phù hợp với các tiêu chuẩn việt nam, đề tài đã thiết kế và tính toán bền bàn ép, thiết kế cơ cấu nâng xe thu gom. Đề tài mang tính cụ thể và có ý nghĩa thực tiễn trong sản xuất, chế tạo xe chở rác và ép rác hiện nay ,của nghành công nghiệp ô tô nước ta.

   Các thiết kế cũng đảm bảo tính công nghệ phù hợp với tính chất và trình độ sản xuất và lắp ráp hiện tại trong nước. Nếu đề tài được thực hiện và tiếp tục hoàn thiện sẽ  tạo điều kiện nâng cao tỷ lệ nội địa hóa sản xuất và lắp ráp ô tô tải nước nhà đồng thời cũng tạo thêm việc làm giải quyết vấn đề lao động trong nước.

   Do thời gian và trình độ có hạn để tài không tránh khổi sai sót, mong thầy cô và bạn bè góp ý để đề tài hoàn chỉnh hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Ngô Thành Bắc (1985), Sổ tay thiết kế ô tô khách, Nhà xuất bản Giao thông vận tải.

[2]. GS.TS. Nguyễn Hữu Cẩn (chủ biên), TS. Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (2005), Lý thuyết ôtô- máy kéo, Nxb Khoa học & Kỹ thuật.

[3]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên (1984), Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo, Nhà xuất bản đại học và trung học  chuyên nghiệp.

[4]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (1998), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Nhà xuất bản giáo dục.

[5]. Nguyễn Danh, Điện lạnh ô tô, Nhà Xuất bản Giao thông Vận tải.

[6]. Tô Đằng, Nguyễn Xuân Phú, Sử dụng và sửa chữa khí cụ điện hạ thế, Nhà xuất xuất bản khoa học và kỹ thuật.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"