LỒI 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 được giao đề tài “Thiết kế kỹ thuật ô tô chở và ép rác trên xe cơ sở HINO WU 422L”. Với nhiệm vụ riêng là “Thiết kế thùng chính” để làm đề tài tốt nghiệp của mình

   Sau một thời gian nghiên cứu, làm việc đến nay đồ án của em đã được hoàn thành song không trách khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý của các thầy và các bạn để đề tài hoàn chỉnh hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn, thầy giáo: ThS……..…… và các thầy giáo trong bộ môn đã giúp em trong thời gian qua!

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

                                                                    Sinh viên thực hiện

                                                                    .......…………

CHƯƠNG I: 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 thùng kín dần hoàn thiện 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.

       Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại ô tô sát xi ca bin được nhập khẩu từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc.  Theo mục tiêu nghiên cứu chú ý đến một số loại ô tô sau (bảng 1.1):

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật chủ yếu của một số loại ô tô.

     - 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.

    - Hệ thống treo cầu trước dạng nhíp lá có giảm chấn thủy lực và thanh cân bằng chống nghiêng ngang.

       -Tính năng an toàn của dòng gồm cửa kính trước và cửa sổ điện 2 bên rộng, các gương chiếu hậu lớn phía ngoài làm tăng tầm quan sát của người lái, thiết kế các đèn halogen và đèn sương mù gắn trên bộ phận cản va đập.  

       -Mẫu HINO sê-ri 300 mới được giới thiệu trên đây là mẫu thiết kế với những tính năng đặc biệt.

Công ty HINO có quyền thay đổi một số tính năng cũng như các trang thiết bị của các sản phẩm HINO được sự chỉ đạo và cho phép của nhà sản xuất.

Xe tải Hino lắp động cơ diesel 4 kỳ I4 (4xi-lanh thẳng hàng), tích hợp hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, tăng áp turbin và hệ thống làm mát khí nạp (intercooler). Intercooler có tác dụng tăng hệ số nạp, hoàn thiện quá trình đốt cháy.

Buồng lái thiết kế trần cao, tạo nhiều không gian phía bên trên, các bàn đạp dạng treo tạo không gian để chân dưới sàn xe, ghế ngồi có thể ngả và trượt.

Cửa sổ điện, Khóa cửa trung tâm, CD & AM/FM Radio,điều hòa không khí.

  Có tuyến hình như hình 1.1 :

................................................................................................................

Hình 1.1. Tuyết hình ô tô cơ sở HINO WU422L

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế

- Ô tô thu gom rác:

Hình 1.2 .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  co 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 quấn và ép rác:

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

    -Ưu điểm: Tỷ số ép của hệ thống từ 1,2-4 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 quấn 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.

1.4.1. Tổng thể ô tô thiết kế:

Hình 1.7 .Tổng thể ô tô thiết kế

1.4.2 Các cụm tổng thành chính của ô tô thiết kế như sau:

* Thùng chính.

Hình1.8: Kết cấu thùng chính.

01- Tôn thành thùng; 02- Xương đầu thùng; 03-Bàn xả; 04- Xy lanh xả; 05-Xương thành bên; 06- Xương nóc trên; 07- Xương cuối thùng; 08- Dầm dọc;

09- Hệ sàn thùng; 10- Tôn nóc trên.

   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.

* Cụm thùng phụ

Hình 1.9. Cụm thùng phụ

01-Cụm thân sau; 02- Bàn ép rác;  03-Bàn cuốn rác; 04- Xi lanh nâng thân sau; 05- Xi lanh càng gập; 06- Xi lanh dẫn động lưỡi cuốn rác; 07- Xi lanh dẫn động bàn trượt; 08- Cơ cấu khóa thân sau; 09- Tai dẫn động cơ cấu khóa.

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

* 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.

*. 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 kết cấu cụ thể xin xem bản vẽ

* . Bàn đẩy xả rác:

       Bàn đảy xả rác có thể di chuyển theo hướng song song xới trục dọc ô tô bằng xylanh đẩy xả rác .bàn đẩy có các con lăn di chuyển dọc theo hai bên thành thùng . Bàn đẩy được bố chí phía trước thùng chứa ,sát buồng lái.

* Hệ thống thủy lực

Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống thủy lực.

01-Thùng dầu thủy lực; 02-Van an toàn; 03-Cụm van phân phối 3 tay; 04-Xy lanh điều khiển lưới cuốn; 05- Xy lanh điều khiển bàn ép; 06-Xy lanh càng nâng; 07- Xy lanh nâng cụm thùng phụ; 08-Xy lanh xả rác; 0 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.

-   Van một chiều hai cửa.

-   Các van phân phối.

-   Các xy lanh thủy lực.

-   Thùng dầu .

-   Bầu lọc.

-   Hệ thống đường ống chính và tuy ô mềm

1.5 Giới thiệu mục tiêu và nội dung đề tài.

1.5.1 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.    

1.5.2 Nội dung đề tài.

           -Kết cấu thùng chính

           - Tính toán khối lượng thùng chính

   - Tính bền thùng chính

            - Tính toán động học và động lực học bàn xả.

            - Tính bền bàn xả và tính toán chọn xi lanh bàn xả.

CHƯƠNG II : THIẾT KẾ THÙNG CHÍNH

2.1  Lựa chọn dung tích thùng chính

Kích thước thùng xe được xác định trên các cơ sở sau:

- Trọng tải của ô tô thiết kế;

- Tỷ trọng của hàng hóa mà ô tô thường chuyên chở;

-Chiều dài sát xi của ô tô cơ sở

-Tải trọng cho phép của hàng hóa

-Theo quy chuẩn VN QCVN 09:2011/BGTVT.về quy định trọng lượng và kích thước của ô tô. Với ô tô thiết kế có tải trọng 7,5 tấn.

Căn cứ theo lập luận xác định kích thước sơ bộ của xe và kích thước thùng hàng chọn thùng xe có dạng hình hộp chữ nhật có kích thước trong lòng thùng là

Dài  x rộng x cao = 3185x1660x1312(mm).

 Thùng chứa có các kích thước sau:

                Đáy dài                :3460(mm)

                Đáy ngắn             :2650(mm)      

                Rộng                    :1620(mm)

                Cao                      :1550(mm)

Dung tích toàn bộ thùng chứa rác : V₀ =7,67( m³ )

Phần thể tích bố trí toàn bộ bàn xả và cụm xả rác : V_d      =1,67( m³ )

Vậy dung tích chứa rác là : V_r       =6( m³ )

- Trọng lượng của rác chuyên chở là

Q_r=g.K.V_r=1,5.322.6 =2900(kg)

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

Với khối lượng riêng của rác g= 250-450 (kg/m³). Lấy khối lượng riêng theo giá trị trung bình của rác thải đô thị: g= 322 (kg/m³). K-Hệ số ép giác K=1.5

2.2  Kết cấu thùng chính

2.2.1. Kết cấu thùng hàng

Thùng chính thiết kế dạng hộp, kết cấu chắc chắn và phù hợp với công nghệ chế tạo trong nước. Toàn bộ khung xương thùng và sàn thành thùng được chế tạo từ thép hình gồm các mảng thành trước, sau, hai thành bên và mảng sàn ghép lại. mặt sau được thiết kế để lắp thùng phụ vào cùng với các cơ cấu bàn cuốn .... Vật liệu chế tạo thùng là thép CT3 (hoặc tương đương), đây là loại thép chịu mòn tốt.

Hình 2.1. Kết cấu thùng tự đổ

1. Xương sàn thùng;  2. Nóc thùng;  3. Bàn xả;  4. Thành thùng

a. Mảng sàn:

Mảng sàn có cấu tạo bởi các dầm chữ U. Các dầm này được liên kết với nhau  bằng phương pháp hàn có khí CO2 bảo vệ. Sàn thùng được lót thép tấm CT3 dày

4 mm liên kết với khung xương sàn  thùng bằng phương pháp hàn điểm, gồm các dầm sau :

+)  Hai dầm dọc :Chế tạo từ tôn sấn dày 5 (mm).

+)12 dầm ngang: U120x 60x4 (mm), các dầm ngang phía ngoài có tiết diện nhỏ dần về đầu dầm đảm bảo kết cấu có mặt cắt hợp lý giúp tiết kiệm vật liệu. Các dầm ngang phía trong có tiết diện không đổi.

        +) Một đầm ngang đầu thùng chế tạo từ tôn sấn dày 5(mm)

       +) Một thanh ngang đầu thùng, thanh ngang cuối thùng

Hình 2.2. Kết cấu sàn thùng

1- dầm dọc thùng; 2- tôn sàn thùng ; 3- Thành ngang đầu thùng; 4- thành ngang ngoài thùng ; 5- thanh ngang cuối thùng.

b.  Mảng thành

    Mảng thành được chế tạo:

      +  Hai xương đứng đầu thùng chế tạo bằng tôn sấn dày 3 (mm).

.     + Một xương nóc cuối thùng được chế tạo bằng tôn sấn dày 4 (mm).

      + Một xương nóc cuối thùng được chế tạo bằng tôn sấn dày 3 (mm).

      + Khung chặn bàn xả được chế tạo bằng thép chữ U 80x50x3.

      + Các tôn thành thùng, tôn nóc thùng.

Hình 2.3. Thành trước thùng xe

1- Xương đứng đầu thùng; 2-Tôn thành thùng ; 3- Thanh gia cứng;4- Xương ngang đầu thùng .

c. Mảng thành bên, mảng nóc

Gồm hai mảng thành bên trái và thành bên phải được thiết kế giống nhau.Có chức năng rác trên xe, làm máng dẫn khi ô tô xả rác để hàng không lọt vào gầm xe.

 -  Thành bên được gia công định hình từ tôn đen dầy 4 (mm), cuộn mép trên và dưới, sử dụng các phương pháp hàn tấm mỏng bịt đầu thành dưới tạo khung và các gân tăng cứng.

-  Các thanh đứng giữa thành đặt dọc theo thành thùng gồm 4 thanh đặt cách đều nhau 700mm được chế tạo từ  tôn đen dầy 4mm được dập định hình.

-  Hai thanh đứng đầu thành được chế tạo từ thép tôn dầy 4 (mm). Các thanh này được hàn với nhau bằng phương pháp hàn chồng có khí CO₂ bảo vệ. Các kết cấu chi tiết được thiết kế và biểu diễn trên các bản vẽ.

Hình 2.5. Thành bên ,nóc thùng

1- Xương đầu thùng; 2-Tôn thành thùng; 3-Xương dọc trên, dưới thành thùng; 4- Xương cuối thùng; 5-Tôn nóc thùng; 6 Xương nóc thùng;7 Tôn sàn thùng
8- khung chặn bàn xả.9-Thanh gia cứng thành bên

2.2.2: Xác định trọng lượng của thùng chính

Trọng lượng của thùng được xác định dựa vào trọng lượng của các mảng.

Công thức tính trọng lượng của thùng:

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 = 7,85.10⁴ (N/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 và trọng lượng của các mảng vỏ thùng như sau:

a)  Phần thành 2 bên và nóc thùng.

Gồm có các chi tiết:

b)Phần sàn thùng

Gồm có các chi tiết :

d) Phần thành trước thùng.

Gồm có các chi tiết :

f)Khối lượng các mối hàn và chi tiết phụ trong quá trình hàn:

 -  Khốilượng mối hàn được tính trên cơ sở  kích thước mối hàn chồng , hàn giáp mối và hàn điểm.Tổng trọng lượng các mối hàn là:                                                     

          G_h+p  = 35 (kG)

- Khối lượng phụ khác:  G_p = 10 (kG)

Do đó trọng lượng thùng chính được là:

G_th = G_st + G_tb +G_nt + G_h+p + G_tt + G_p

=565.5+246.86+35+63,02+10=920,38(kG)

2.3. Kiểm tra bền thùng chính.

2.3.1. Kiểm tra bền dầm ngang

Để đơn giản trong tính toán có các giả thiết sau:

- Coi các dầm ngang thép chịu toàn bộ lực tác dụng, còn các thanh nẹp sàn là kết cấu gia cường. Giả thiết này có thể chấp nhận được vì kết quả tính toán thiên về hướng an toàn.

- Các lực tác dụng phân bố đều lên 06 cặp dầm ngang và không tính cho dầm ngang đặt gối đỡ. Giả thiết này có thể chấp nhận được vì khi chuyển bài toán siêu tĩnh không gian về bài toán phẳng đã bỏ qua nhiều liên kết gia cường.

  Khi ôtô chuyển động, dầm ngang chịu tác dụng của các tải trọng sau:

- Trọng lượng bản thân thùng chính.

- Tải trọng động khi phanh gấp hoặc  khi quay vòng.

Dầm ngang chịu tải lớn nhất khi ôtô chở đủ tải và phanh đột ngột. Vì vậy khi tính bền dầm ngang sàn chỉ cần tính cho trường hợp này.

Khi phanh gấp các dầm chịu tác dụng của lực quán tính tác dụng trong mặt phẳng nằm ngang và trọng lượng của thành thùng, sàn và tải trọng tác dụng trong mặt phẳng thẳng đứng.

Tính bền dầm dọc và các gối đỡ vì đây là các vị trí chịu tải trọng và tải trọng va đập lớn, có  ứng suất tập trung.

Bảng thông số độ bền dầm ngang.

- Khối lượngtác dụng theo phương thẳng đứng:

Khối lường tập trung tại đầu đầm ngang sinh ra do trọng lượng thành bên của thung chính:

        Q_tb = G_tb/(2.n) = 276,44/(2.6) = 23(kg). 

Khối lượng phân bố  do trọng lượng sàn, thành trước và khối lượng rác  sinh ra:

 q_x = (Q_s  + Q_tt+Q_r )/(a.2.n) = (246,86+63,02+2900)/(2.6.103) = 3,36(kg/cm). 

n: số cặp dầm ngang;:n = 6

a: là chiều dài  toàn bộ dầm ngang: l=103(cm)

- Tải trọng tác dụng theo phương nằm ngang:

Lực quán tính tập trung tại đầu các dầm ngang sinh ra do trọng lượng thành bên:

P_pmax = G_tb . j_max/(2.g.n) =  276,44. 7/(2.9,81.6) = 16,4kG)

Lực quán tính do lực phân bố sinh ra :

q_j = q_x.j_max/g = 3,36.7/9,81=2,39(kG/cm)

Các dầm ngang sàn được cố định chắc chắn vào dầm dọc bằng phương pháp hàn. Khi đó vị trí nguy hiểm nhất của dầm ngang sàn là mặt cắt sát mép ngoài của dầm dọc sàn thùng. Do dầm ngang chịu lực đối xứng đối với trục dọc của ôtô nên sơ đồ lực tác dụng lên một dầm ngang như hình sau:

Hình 2.6. Biểu đồ mômen uốn tác dụng dầm ngang.

Mô men chống uốn theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang của mặt cắt dầm nguy hiểm tra bẳng với thép U120x52x4 (mm) có:

W_x=J_x/y_max ; W_y = J_y/x_max

 Hình 2.7. Mặt cắt dầm ngang

Trong đó ta tính được với thép hình chữ U như hình bên có:

 J_x =304 cm⁴ J_y =31,2.cm⁴

W_x= 50,6 cm³; W_y = 8,52 cm³

Ứng suất uốn cực đại của dầm ngang:

σ_umax =   

σ_umax =

Kết quả tính toán.

Kiểm tra bền mối hàn:                                             

Trong đó:

Q_xmax: Lực cắt theo trục x tại mặt cắt nguy hiểm của dầm ngang.

Q_ymax: Lực cắt theo trục y tại mặt cắt nguy hiểm của dầm ngang.

k: Chiều cao mối hàn; k = 0,5 (cm).

l_d :Chiều dài mối hàn dọc l_d =12 (cm).

l_n: Chiều dài mối hàn ngang l_d=6 (cm).

L : Tổng chiều dài mối hàn dọc và ngang L= (cm).

Q_xmax= 196,04kG; Q_ymax= 139,485 (kG)

Ứng suất tổng:

Dầm ngang được chế tạo từ thép CT3 có: [s] =1600 (kG/cm²)

Þ s£ [s]. Như vậy mối hàn đảm bảo bền chắc.

2.3.2. Kiểm tra bền dầm dọc sàn thùng

Với giả thiết rằng các dầm dọc là kết cấu khung xương, với các liên kết siêu tĩnh chuyển về dầm tĩnh định một đầu liên kết gối cố định một đầu liên kết gối di động, chịu tải trọng phân bố đều do các dầm ngang truyền lên. Khi đó coi các tải trọng đó được chia đều cho các thanh dầm ngang và tổng tải trọng này chia đều lên dầm dọc khi bắt đầu nâng thùng. Tải trọng này do trọng lượng bản thân thùng tự đổ và trọng lượng hàng hóa  sinh ra. Các dầm ngang này sẽ chia đều tải trọng lên hai dầm ngang do kết cấu đối xứng. Giả thiết này sát với thực tế hơn vì thực tế ngoài tải trọng tập trung sinh ra do các dầm ngang phân bố đều thì còn có tải trọng phân bố lên dầm dầm dọc, vậy giả thiết này đảm bảo khi tính bền cho dầm dọc chính xác hơn, với giả thiết tính cho dầm tĩnh định cũng  thiên về tính an toàn do kết cấu siêu tĩnh luôn bền hơn kết cấu tĩnh định. Biểu đồ lực cắt và mô men uốn tính cho dầm dọc như sau:

Hình 2.8. Biểu đồ  mômen  tác dụng lên dầm dọc

Trong đó : q₀ =( Q_th +Q_h )/2.l_d =(875 + 3400)/ 2.360= 59,3(kG /cm²).

Phản lực đầu gối: Z₁ =Z₂ = (Q_th +Q_h )/8 = 534,4 (kG).

Phương trình mô men viết cho mặt cắt cách đầu dầm khoảng là x là:

M_x = Z₂.x-q₀.x²/2 = 534,4.x – 5,93.x²/2. Với 0 ≤ x ≤ 360 (cm)

Biểu đồ mô men uốn có dạng parabol giá trị cực đại tại giá trị của x sao cho:

M_x/dx =0 →5,93x=1068,8 →x= 180 (cm) chính là ứng với giá trị M_xmax.

M_xmax = 534,4.180 – 5,93.180²/2= 3604,1 (kG.cm)

Tại mặt cắt nguy hiểm lực cắt bằng không: Q=0,

Mặt cắt nguy hiểm nhất là mặt cắt ngang chính giữa dầm, tiến hành kiểm tra bền:

Mô men chống uốn theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang của mặt cắt dầm nguy hiểm tra bẳng với thép U160x65x5mm có:

W_x=J_x/y_max ; W_y = J_y/x_max

Trong đó ta tính được với thép hình chữ U như hình bên có: J_x =370,22.10⁴ (mm⁴);  J_y =98,82.10⁴ (mm⁴).

W_x = 62,87.103 (mm³); W_y = 36,87.10³ (mm³).

Kiểm tra bền dầm khi chịu toàn bộ tải trọng :

(kG /cm^2.)

(kG /cm²)

Dầm được chế tạo bằng thép CT3 có ứng suất chảy s_ch = 3200 (kG /cm²) nên ứng suất cho phép là [s] = s_ch/[s] = 320/1,6 = 2000 (kG /cm²)

Như vậy s_max< [s] nên dầm dọc đủ bền.         

2.3.3. Kiểm tra bền thành bên

Chế độ tải trọng tính toán:

   + Khi xe quay vòng sẽ xuất hiện lực quán tính ly tâm.

   + Áp lực do rác bị ép.

  Sơ đồ bố trí lực và mômen như hình vẽ:

 Hình 2.9 . Biểu đồ  mômen  tác dụng lên dầm thành bên

    Trong đó:

              qlt: Là lực quán tính li tâm: qlt= 3834(KG)

              v: Là vận tốc max của ô tô: v= 80(km/h)

              g: Là gia tốc trọng trường : g= 9,81(m/)

              R: ;à bán kính quay vòng của ô tô: R= 9,5(m)

Trong đó: q: Là trọng lượng phân bố của rác lên thành bên

                 Gr: Là trọng lượng của rác

                 L: Là chiều dài của dầm thành bên: l=1494(mm)   

Ra = Rb=   2279,5(KG)

Mumax=1687,6 (KG.cm)

Vật liệu làm thành bên là thép U 140x58x4 có mômen chống uốn là:

 Wx=70,2 (cm³)

Hình 2.10 . Mặt cắt ngang dầm thành bên

Mà[su] của thép CT3 là 1600 (KG/ cm²)     

Vậy ....< [su] do đó thành bên  đủ bền.

CHƯƠNG III:TÍNH TOÁN CƠ CẤU XẢ RÁC

3.1 Kết cấu bàn xả

3.1.1.Kết cấu bàn xả

    Kích thước của bàn xả được xác định:

      - Kết cấu, kích thước của thùng chính

      - Cách bố trí xi lanh bàn xả và tính động học động lực học của bàn xả

Hình 3.1. Kết cấu bàn xả

1- dầm dọc bàn xả; 2- xương gang bàn xả ; 3- Thanh chéo mặt bên

4-thanh ngang mặt bên ; 5-tôn bàn xả;

Bàn xả có kết cấu như sau:

    + 4 thanh dầm dọc được làm bằng tôn sấn dày 3mm hình hộp với kích thước 60x60x3

  + 2 thanh dầm ngang ,dầm ngang hai mặt bên, thanh tăng cứng cũng được làm giống như dầm dọc.

3.1.2. Tính bền bàn xả

Ta cần kiểm tra bền bàn xả tại mặt cắt xuất hiện ứng suất nguy hiểm

_. Xe chở đầy rác phanh xe với gia tốc phanh lớn nhất

Hình 3.2. Sơ đồ lực tác dụng và biều đồ mômen lên bàn xả

 Các lực tác dụng vào bàn xả:

   -Khối lượng của rác khi phanh tạo nên lực quán tính

   - Các lực ma sát Fms1, Fms2

   - Áp lực của rác tạo lên bàn xả

Coi khối lượng của rác khi xe phanh với gia tốc phanh lớn nhất khối lượng này tạo nên lực phân bố quán tínhlực và biểu đồ momen như hình vẽ.

Ta có : ..=.. x j_max. \g = 0,64x7\9,81=0,456(KG/mm)

 Trong đó: - n: Là số dầm dọc của bàn xả: n=4

                     - l: Là chiều dài của dầm: l=1503(mm)

                     -  j_max : Là gia tốc phanh lớn nhất: j_max  =7m/...

N là áp lực rác tạo nên khi xe phanh: N=2900/4=725(KG)

 Fms1=773,75(KG)

Fms2=468,5(KG)

Mumax= 398225(KG/mm)

Mômen chống uốn tại tiết diện nguy hiểm

  - Thép []60x60x3 có Wu = 60³ /6 = 36000mm³        

Ứng suất uốn tại mặt cắt nguy hiểm

 =1106 KG/  cm²   

Mà[su] của thép CT3 là 1600 KG/ cm²     

Vậy < [su] do đó bàn xả đủ bền.

3.2.Tính toán  xi lanh

3.2.1 Đông học cơ cấu xả rác

            Hình 3.3 .Kết cấu lắp đặt bàn xả

                               Hình 3.4. Sơ đồ động học của xi lanh xả rác

  Giải thích sơ đồ:

  O: Là tâm chốt liên kết xilanh với thùng chính.

  A: Là tâm chốt liên kết xi lanh với bàn xả ở bị trí ban đầu.

  B: Là tâm chốt liên kết xilanh với bàn xả ở vị trí cuối cùng.

Dùng phương pháp họa đồ xác định hành trình của xlanh:

Từ tâm O ta vẽ đường tròn bán kính OA từ O ta vẽ đường tròn bán kính OB. Hành trình của bàn xả có quỹ đạo là một đường thẳng mà đầu xi lanh được bắt với bàn xả từ đó ta xác định được A và B.

Hành trình của xylanh:

          S=OB-OA

Trong đó:

     α: Là góc xi lanh xả ở vị trí ban đầu so với phương thẳng đứng.

    ....: Là góc xi lanh xả ở vị trí cuối cùng so với phương thẳng đứng.

   A: Là vị trí ban đầu mà đầu xi lanh bắt với bàn xả.

   B: Là vị trí cuối cùng mà đầu xi lanh bắt với bàn xả.

Sơ đồ động học và động lực học của cơ cấu xi lanh đẩy rác như trên hình vẽ. Hành trình cần thiết của xi lanh đẩy rác khi xi lanh đi từ vị trí ban đầu đến vị trí cuối cùng để xả rác:

- Nhìn vào sơ đồ động học ta chọn xi lanh có hành trình là

Trong đó:

 ...: Là hành trình xi lanh xả rác.

...: Là hành trình xi lanh ở vị trí đầu.

...: Là hành trình xi lanh ở vị trí cuối cùng.

Vậy hành trình cần thiết của xi lanh đẩy rác là: .............

3.2.2 Động lực học cơ cấu xả rác

                   Hình 3.5 . Sơ các lực của xi lanh xả rác

  Vị trí làm việc bất lơi nhất là vị trí bắt đầu xi lanh đẩy rác để thắng được lực ma sát giữa bàn xả và sàn trượt khi đang ở trạng thái nằm nghiêng 37 độ, chịu tác dụng của khối lượng bàn xả và tải trọng chở trên thùng:

Lực đẩy của rác phải lớn hơn lực ma sát mà rác tạo ra trên đáy thùng

Theo hình vẽ lực đầy của xi lanh cần thiết là:

Trong đó:

G_r: Là khối lượng  rác tác dụng lên bàn xả: G_r=404,5KG

K_x: Là hệ số cản ma sát: K_x = 0,25

N: Là phản lực của rác tác dụng  lên bàn xả: N=1,2.Q. K_x

Q: Là trọng lượng của rác.

1,2: Là hệ số xét đến ảnh hưởng của lực cản đối với thành bên

Thay vào công thức trên ta tính được:

                               P_xl = 2415(KG)

3.3 Lựa chọn xilanh bàn xả

Đường kính cần thiết của xi lanh nâng cần là:

                               ...............................................................

Trong đó:

   - D: Là đương kính trong của xilanh (mm)

   - Pxl: Là lực đẩy của xi lanh (KG)

   - ...: Là áp suất cực đại của dầu (KG/... )

Để đảm bảo an toàn khi làm việc  ta chọn xilanh đẩy rác có:

     - Số lượng: 1 cái

     - Đường kính là d_xl= 80 (mm),  

     - Đường kính ngoài D=110 (mm)

     - Hành trình lớn nhất là 1658 (mm)

KẾT LUẬN

    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 thùng chính, tính bền các cơ cấu làm việc khác. 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. Đáp ứng được nhu cầu cần thiết cho việc sử dụng ô tô chuyên dùng vao trong cuộc sống còn người.

   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.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Cao Trọng Hiền, Đào Mạnh Hùng (2010), lý thuyết ô tô, 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.

[7]. Vũ Đình Lai,Nguyễn Xuân Lựu,Bùi Đình Nghi(2009).Sức bền vật liệu I,II.Nhà xuất bản giao thông vần tải

[8]. TS. Trương Tất Đích (2001), Chi tiết máy tập, Nhà xuất bản Giao thông vận tải.

[9]. Chu Tạo Đoan, Kiều Thế Đức (1997), Cơ lý thuyết, Trường đại học giao thông vận tải.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"