MỤC LỤC
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.................................................................................................
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN..................................................................
1.1) Tổng quan về ô tô cứu nạn.....................................................
1.1.1) Lịch sử ô tô cứu nạn ...................................................
1.1.2) Thực trạng và tình hình phát triển ô tô cứu nạn tại ViệtNam..............
1.1.3)Phân loại ô tô cứu nạn..................................................
1.1.4) Nguyên lý chung của xe cứu nạn giao thông..............
1.1.5)Một số phương án cứu nạn điển hình..........................
1.1.6) Lựa chọn phương án thiết kế ô tô cứu nạn cụ thể.......
1.2) Giới thiệu ô tô cứu nạn dạng bàn nâng, càng nâng kéo.......
1.2.1) Cấu tạo chung...............................................................
1.2.2) Sơ đồ động lực cho hệ thống cứu nạn..........................
1.3) Giới thiệu ô tô cơ sở.................................................................
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ..............................................
2.1) Xác định giới hạn về kích thước và trọng lượng của
ô tô được cứu nạn...................................................................
2.1.1) Xác định giới hạn về kích thước...................................
2.1.2) Xác định giới hạn về trọng lượng.................................
2.2) Lắp cụm cần nâng lên ô tô ....................................................
2.2.1) Qui trình lắp ráp chung................................................
2.2.2) Lắp giá đỡ cần nâng vào cụm bệ đỡ.............................
2.2.3) Lắp giá đỡ xy lanh vào cụm bệ đỡ ...............................
2.2.4) Lắp cần nâng vào giá đỡ cần nâng..............................
2.2.5) Lắp xy lanh vào giá đỡ xy lanh....................................
2.2.6) Lắp cụm bệ đỡ lên sát xi...............................................
2.3) Thiết kế tính toán đối trọng và giá đối trọng.......................
2.3.1) Tính toán thiết kế đối trọng..........................................
2.3.2) Thiết kế giá đối trọng....................................................
2.4) Lắp giá đối trọng lên ô tô…………………………………...
2.5) Xác định chính xác trọng lượng, phân bố trọng lượng lên các cầu và chiều cao trọng tâm ở trạng thái không tải và tải giới hạn...........................................................................................
2.5.1) Nguyên lý xác định.......................................................
2.5.2) Xác định toạ độ trọng tâm ô tô cứu nạn......................
2.5.3) Phân bố tải trọng tác dụng lên ô tô cứu nạn...............
2.6) Tính ổn định cho ô tô cứu nạn...............................................
2.6.1) Giới hạn trượt dọc và ngang ........................................
2.6.2) Giới hạn lật dọc và ngang.............................................
2.7) Động học quay vòng đoàn xe ................................................
2.7.1) Các giả thiết và phương pháp xác định động học quay vòng đoàn xe..........
2.7.2) Tính kiểm tra điều kiện quay vòng đoàn xe................
2.7.3) Tính toán động học quay vòng đoàn xe........................
2.8) Tính khả năng hãm của đoàn xe............................................
2.8.1) Xác định mômen phanh cực đại của đoàn xe..............
2.8.2) Xác định gia tốc phanh cực đại của đoàn xe...............
2.9) Tính bền khung và các mối lắp ghép.....................................
2.9.1) Tính bền khung cụm bệ đỡ...........................................
2.9.2) Tính bền mối ghép........................................................
2.9.3)Tính bền khung xe cơ sở................................................
2.10) Thông số ô tô cứu nạn...........................................................
2.11) Hướng dẫn sử dụng ô tô cứu nạn.........................................
KẾT LUẬN……………………………………………………….…..
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền kinh tế đất nước ta ngày càng phát triển, đời sống của nhân dân ngày càng được cải thiện, nhu cầu giao thương giữa các vùng miền trong cả nước cũng như nhu cầu xuất nhập khẩu hàng hóa ngày càng mở rộng và đa dạng. Cùng với tiến trình ấy, ngành giao thông vận tải nói chung và vận tải đường bộ bằng ô tô nói riêng cũng đang ngày một phát triển nhanh chóng. Điều dễ nhận thấy nhất thể hiện ở số lượng phương tiện cá nhân cũng như các phương tiện vận tải hàng hóa và hành khách ngày càng tăng, chủng loại các phương tiện cũng vô cùng đa dạng (tính tới hết năm 2007 cả nước có 1.106.607 ô tô, riêng năm 2008 được coi là năm có số lượng ô tô tăng mạnh nhất, của VAMA là 110.186 xe, số lượng xe nhập khẩu 54.400 xe). Trong đó, số lượng ô tô tải, ô tô khách ở Việt Nam luôn tăng trưởng cao (năm 2007, 2008 tăng trưởng trên 100%) và dự báo sẽ còn tăng mạnh trong những thời gian tới nhằm đám ứng nhu cầu ngày càng cao của việc vận chuyển hàng hóa và hành khách sẽ tiếp tục tăng trưởng rất mạnh.
Cùng với những yếu tố về phương tiện, đường sá Việt Nam trong những năm gần đây đã được nâng cấp, chỉnh trang rất nhiều, tuy nhiên vẫn chưa theo kịp tốc độ phát triển của phương tiện đặc biệt ở các đô thị (Hà nội, năm 2007, trung bình có 540 ô tô và 5900 xe máy/1Km). Điều này dẫn tới tình hình giao thông Việt Nam luôn hết sức phức tạp, tiềm ẩn rất nhiều nguy cơ gây tai nạn giao thông. Tất cả những nguyên nhân kể trên đã trực tiếp hoặc gián tiếp làm tăng số lượng xe gặp tai nạn hoặc hỏng hóc dọc đường.
Khi xe gặp sự cố, công việc cấp thiết cần làm là nhanh chóng đưa xe về cơ sở sửa chữa để khắc phục sự cố, để giải phóng nhanh làn đường đảm bảo giao thông, tránh ùn tắc. Như vậy, cần phải có các phương tiện chuyên chở hay kéo các xe gặp sự cố.
Trước đây, người ta thường dùng các loại xe chuyên dùng phục vụ công trình tham gia công tác cứu hộ, vận chuyển xe gặp sự cố. Nhưng đứng trước nhu cầu cấp thiết về số lượng xe gặp sự cố cần cứu hộ ngày càng tăng, yêu cầu giải phóng nhanh làn đường đặc biệt trong các khu đô thị hay các tuyến đường có mật độ giao thông cao, các loại xe chuyên dùng phục vụ công tác cứu hộ, cứu nạn đã được nhập về ngày càng nhiều và đa dạng về chủng loại.
Tuy vậy, hiện nay tình hình xe cứu hộ cứu nạn ở Việt Nam còn tồn tại một số vấn đề bất cập. Thứ nhất, hấu hết các xe cứu nạn hiện nay hoặc là các xe nhập khẩu nguyên chiếc hoặc bộ phận cứu hộ chuyên dùng được nhập khẩu. Do đó, giá thành xe cứu nạn khá lớn. Thứ hai, các loại xe cứu nạn đang sử dụng thì hấu hết chỉ có khả năng cứu nạn được các xe có tự trọng nhỏ (xe con, xe tải nhẹ, xe ô tô khách nhỏ), trong khi đó, số lượng các xe tải, xe khách trọng tải lớn gặp sự cố dọc đường cũng xảy ra thường xuyên mà chỉ có thể xử lý sự cố tại chỗ hoặc vẫn phải dùng các xe chuyên dùng công trình (xe cần cẩu, xe chở máy xây dựng...) làm công tác cứu nạn nên rất mất thời gian và thường gây ùn tắc kéo dài. Thứ ba, thực tế tình hình phát triển của ngành cơ khí chế tạo trong nước có khả năng đáp ứng được phần lớn công tác chế tạo bộ phận cứu nạn chuyên dùng. Thứ tư, các xe sat-xi hiện đang rất sẵn có ở Việt Nam với giá rẻ hơn nhiều so với xe chuyên dùng cùng loại.
Từ những luận điểm trên đây, được sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp: PGS.TS. ......................., đề tài tốt nghiệp của em: “Thiết kế ô tô cứu nạn giao thông ô tô tải (khách) trên xe sát xi cơ sở KAMAZ 54112 (phần tổng quan)” sẽ góp phần giải quyết được các vần đề này.
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
1.1) Tổng quan về ô tô cứu nạn
1.1.1) Lịch sử Ô tô cứu nạn
Nếu những chiếc ô tô hiện đại đầu tiên ra đời với mốc thời gian là năm 1885 với chiếc xe ô tô động cơ đốt trong đầu tiên của Karl Benz thì những chiếc xe cứu nạn chuyên dụng ra đời khá muộn, được ghi nhận vào khoảng năm 1940 tại Đức với sự ra đời hãng cứu hộ quốc tế Dial – Holmes với những chiếc xe cứu hộ, cứu nạn hiện đại đầu tiên.
Tới những năm 70 thì ngành cứu hộ cứu nạn giao thông đã định hình rất rõ rệt cả về chủng loại và công năng sử dụng. Đã xuất hiện những chiếc xe cứu nạn cỡ lớn, các loại xe cứu nạn cỡ nhỏ và cứu nạn có cần cẩu quay cùng với đó là sự xuất hiện của các loại càng (bàn nâng) đỡ lốp đầu tiên.
1.1.2) Thực trạng và tình hình phát triển ô tô cứu nạn tại Việt Nam
Vài năm trở lại đây, đã có rất nhiều các trung tâm cứu hộ được mở ra cũng như ngày càng có nhiều các doanh nghiệp tham gia nhâp khẩu các loại xe cứu hộ, cứu nạn vào Việt Nam.
*Đặc điểm của ô tô cứu nạn tại Việt Nam:
- Hầu hết được nhập khẩu nguyên chiếc từ một số nước như:
Trung Quốc (ví dụ: JMC, JAC), Hàn Quốc (Samsung, Huyndai), Nhật Bản (UD Nissan), Đức(Mercerdes)... Việc nhập khẩu nguyên chiếc làm cho giá thành xe khá cao vì các loại xe này thuộc nhóm xe chuyên dùng sản xuất với số lượng hạn chế.
- Kiểu cứu nạn tương đối đa dạng. Tùy kiểu xe cũng như kết cấu cụ thể của từng loại xe sẽ sử dụng phương án cứu nạn phù hợp (ví dụ xe số tự động phải dùng xe cứu nạn loại sàn chở v..v).
1.1.3) Phân loại ô tô cứu nạn
Qua phần giới thiệu trên đây, ta đã thấy sự đa dạng của các loại ôtô cứu nạn giao thông về chủng loại, kết cấu, phương pháp cứu nạn, tải trọng cứu nạn được và để khái quát rõ hơn ta có thể phân loại ô tô cứu nạn theo một số các tiêu chí như sau:
a) Theo tải trọng
- Ô tô cứu nạn xe con (Hạng nhẹ)
- Ô tô cứu nạn xe tải và xe khách cỡ nhỏ [3,5 T;<15 chỗ ] (Hạng trung)
- Ô tô cứu nạn xe tải cỡ lớn [>=3,5T đến 10 T] (Hạng nặng)
- Ô tô cứu nạn xe khách cỡ lớn.[>=16 chỗ] (Hạng nặng)
- Ô tô siêu cứu nạn [Cứu nạn các loại xe trên 10 T] ...
b) Theo kết cấu
- Ô tô cứu nạn kiểu cẩu bệ xoay.
- Ô tô cứu nạn kiểu tời, sàn trượt.
- Ô tô cứu nạn kiểu cẩu giàn và sàn thùng.
- Ô tô cứu nạn kiểu cần nâng và bàn nâng.
d) Theo tính năng xe cứu nạn
- Ô tô cứu nạn đơn chức năng (Kéo, chở hoặc cẩu...)
- Ô tô cứu nạn đa chức năng (Kéo và chở, cẩu và kéo, cẩu và chở...)
1.1.4) Nguyên lý chung của xe cứu nạn giao thông
Đối tượng (các phương tiện gặp nạn) được quan tâm ở đây là tất cả các loại ô tô phổ thông lưu thông trên đường bao gồm: Ô tô con, ô tô tải nhẹ, ô tô khách, ô tô tải vừa và lớn... khi gặp nạn trên đường đều có thể được kéo hoặc chở về nơi cần thiết (trạm sửa chữa). Các phương tiện gặp nạn thường không thể di chuyển và điều khiển được nữa.
Một dạng nguyên lý khác của ô tô cứu nạn là đưa toàn bộ xe lên thùng chở của xe cứu nạn bằng cách kéo xe lên thùng hoặc cẩu nâng xe lên thùng. Trường hợp này thường áp dụng khi xe hỏng không còn trục nào có thể tự di chuyển được, xe có kết cấu đặc biệt hoặc do điều kiện về đường sá tại nơi cứu nạn chật hẹp.
1.1.5)Một số phương án cứu nạn điển hình
Phương án 1: Kiểu cẩu và bệ xoay
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, thường tận dụng xe cẩu có sẵn sau đó chế thêm bệ xoay để kéo xe theo. Tuy nhiên, khả năng chịu tải của bệ xoay kém. độ ổn đinh không cao.
Xe được cứu nạn phải còn ít nhất 1 trục tự di chuyển được.
Phương án 2: Kiểu tời và sàn trượt
Kết cấu đơn giản dễ chế tạo, kích thước chung của xe lớn, khả năng ổn định kém do trọng tâm toàn xe nâng cao, thao tác khá phức tạp, đòi hỏi điều chỉnh sự đồng trục giữa 2 xe trước khi xe kéo xe lên thùng chở.
Xe hỏng phải còn ít nhất 1 trục tự di chuyển.
Phương án 6: Bàn nâng, càng nâng kéo
Khắc phục nhược điểm những kiểu trên, khả năng chịu tải lớn, cơ động, phù hợp với nhiều loại xe gặp nạn, rất phù hợp cứu nạn các loại xe tải, xe khách cỡ lớn
Xe hỏng phải còn ít nhất 1 trục tự di chuyển được.
1.1.6) Lựa chọn phương án thiết kế ô tô cứu nạn cụ thể
Trong các phương án được giới thiệu trên đây, ta lựa chọn
Phương án 6: “Bàn nâng, càng nâng kéo” làm cơ sở cho việc thiết kế cụm cứu nạn chuyên dụng và lắp trên xe cơ sở bởi những ưu điểm sau:
- Kết cấu và lắp đặt đơn giản, có khả năng chế tạo trong nước.
- Khả năng chịu tải lớn, cơ động và phù hợp với nhiều loại xe hỏng có tự trọng lớn, thao tác cứu nạn đơn giản và nhanh chóng.
- Giá thành sản phẩm hạ do đơn giản trong kết cấu cũng như vật liệu chế tạo phổ thông, tăng tính nội địa hóa cho sản phẩm.
1.2) Giới thiệu ô tô cứu nạn dạng bàn nâng, càng nâng kéo
1.2.1) Cấu tạo chung
Trên xe sat-xi cơ sở, tiến hành lắp đặt cụm cơ cấu cứu nạn gồm:
a) Cụm cần nâng
Cụm cần nâng gồm 4 phần chính :
- Bàn nâng :
+ Có vòng đỡ dùng để đón, đỡ bánh xe hoặc dầm khung xe hỏng.
+ Bàn nâng liên kết với thanh gập bằng chốt đứng để tạo điều kiện chuyển hướng theo xe cứu nạn khi đoàn xe quay vòng.
- Cần nâng chính :
+ Dùng để nâng bàn nâng và trục xe được cứu nạn.
+ Trên thân cần nâng có bố trí puly dẫn hướng tời kéo xe hỏng vào vị trí chằng buộc.
+ Cần nâng quay quanh chốt xoay nhờ xi lanh nâng.
- Cụm bệ đỡ:
+ Làm nền để lắp xi lanh và chốt cần nâng chính.
+ Đỡ toàn bộ trọng lượng cần nâng và trục xe hỏng và truyền tới sát xi xe cơ sở.
b) Cụm đối trọng
- Đối trọng là các tấm thép đúc có kích thước xác định. Tùy vào loại xe cần cứu nạn mà có thể chất thêm hoặc giảm số tấm đối trọng.
- Đối trọng được bố trí ở 2 bên thành sàn xe đảm bảo tính cân bằng theo chiều trục dọc thân xe.
c) Các thiết bị khác
Các thiết bị trên xe cứu nạn bao gồm: tủ thiết bị , hộp trích công suất, bơm thủy lực, van phân phối, mô tơ thủy lực hộp giảm tốc, tang tời...
1.3) Giới thiệu ô tô cơ sở
Do mục đích đề tài là thiết kế cụm cần nâng cho ô tô cứu nạn xe tải, xe khách nên ước tính trọng lượng đặt lên bàn nâng là khoảng 4000KG là hợp lý và phù hợp với hầu hết các loại xe tải và khách phổ biến hiện nay. Xuất phát từ điều kiện về tải trọng đặt lên xe cứu nạn lớn, kết cấu cụm cần nâng đòi hỏi chiều dài đuôi xe ngắn...
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
2.1) Xác định giới hạn về kích thước và trọng lượng của ô tô được cứu nạn
Việc xác định giới hạn về kích thước và trọng lượng của ô tô được cứu nạn nhằm đảm bảo ổn định và khả năng hoạt động tốt nhất của xe khi tác nghiệp. Đồng thời, đảm bảo phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành của nhà nước đối với phương tiện giao thông. Đáp ứng tốt nhất cho các ô tô đang lưu hành.
2.1.1) Xác định giới hạn về kích thước
Cơ sở cho việc xác định giới hạn về kích thước:
- Kích thước của xe thiết kế, kích thước và vị trí lắp đặt cụm cần nâng.
- Kích thước phổ biến của các kiểu xe được cứu nạn.
- Tiêu chuẩn Việt Nam về giới hạn kích thước xe và đoàn xe.
Thông số cho trước:
+ Chiều dài từ đầu tới đuôi xe cơ sở ban đầu: Lcn = 6180 mm
+ Khoảng cách từ đầu xe bị kéo tới đuôi xe cơ sở: chọn d = 600 mm
(Kích thước này sẽ được tính kiểm tra khả năng quay vòng ở phần sau)
+ Chiều dài lớn nhất của đoàn xe L = 20000 mm (Theo 22TCN307-06)
* ở trạng thái cần ngắn:
Tính gần đúng :
Loh = L – (Lcn+d) = 20000 – (6180 + 600) = 13220 mm
Do theo 22TCN 307-06, với xe đơn là Lo <= 12200 mm
Vậy, chiều dài toàn bộ tối đa của xe hỏng là Loh = 12200 mm.
* ở trạng thái cần dài:
L’oh = Loh - 350 = 12870 mm
Vậy, chiều dài toàn bộ tối đa của xe hỏng là L’oh = 12200 mm.
b) Xác định chiều rộng toàn bộ lớn nhất của xe được cứu nạn
Theo 22TCN 307-06 đối với xe đơn Bo <= 2500 mm
Vậy, chiều rộng toàn bộ tối đa của xe hỏng là Boh = 2500 mm.
d) Xác định vết bánh xe
Vết bánh xe đơn của xe được cứu nạn nằm trong giới hạn là:
B = 1550 -:- 2050 mm
Thực tế, từ kết cấu bàn nâng có thể tăng giới hạn B tới khoảng 2150 mm
* ở trạng thái cần dài:
Chiều dài đầu xe lớn nhất: x’ = x + 350= 1492 + 350 = 1842 mm
a) Góc thoát nhỏ nhất cho phép phía đầu xe không được nâng:
Xác định góc thoát nhỏ nhất sau khi xe được nâng 1 đầu lên khỏi mặt đất nhằm đảm bảo không làm đầu còn bị chạm đất và đảm bảo khi xe qua các đoạn chuyển dốc đột xuất.
Thì góc thoát tối thiểu là: ỏ2 = + 11,3 (Dốc 20%)
Thông thường, góc nâng xe lớn nhất khoảng 6 - 7
Bảng thống kê thông số giới hạn về kích thước của xe hỏng mà xe cứu nạn có thể kéo được.(Tính cho trường hợp thông thường).
Chú ý:
Bảng trên đây chỉ mang tính lý thuyết. Trong các trường hợp xe hỏng không đạt được những tiêu chuẩn trên thì có thể sử dụng các biện pháp khắc phục như:
- Nếu chiều cao toàn bộ lớn nhất sau khi nâng vượt 4000 mm thì cần khảo sát trước đoạn đường cần kéo nếu không có trướng ngại ảnh hưởng thì vẫn xe vẫn có thể hoạt động được.
- Nếu gầm xe cứu nạn không đảm bảo giới hạn thì có thể sử dụng kích thủy lực (trang bị mang theo xe) để kích xe hỏng đảm bảo chiều cao tối thiểu để có thể đưa cần vào.
2.1.2) Xác định giới hạn về trọng lượng
Cơ sở cho việc xác định giới hạn về trọng lượng
- Đảm bảo trọng lượng phân bố lên cầu trước của ô tô cứu nạn khi đang kéo xe phải đảm bảo cho ô tô có khả năng thay đổi hướng chuyển động.
- Các điều kiện về ổn định của xe được đảm bảo theo tiêu chuẩn.
- Tải trọng đặt lên cần nâng phù hợp với phân bố trọng lượng của các loại xe phổ biến hiện nay.
- Đặt tải trọng ở 2 trạng thái là: trạng thái cần ngắn và trạng thái cần dài.
- Coi khối đối trọng đặt lên xe ở vị trí sát ca bin và có trọng lượng không đổi là 4000KG.
* Trường hợp cần ngắn:
Q. 3357 = G1.3500
Trong đó:
+ Q là tải trọng tối đa đặt lên bàn nâng.
+ G1 là tải trọng đặt lên trục dẫn trước của xe cứu nạn khi không tải (có đối trọng 4000 KG đặt sát cabin xe cứu nạn). Chọn sơ bộ G1 = 6000KG (Tính toán cụ thể mục 2.5).
Q = 5665,5 KG
* Trường hợp cần dài:
Q = 5665 KG
Như vậy, khả năng nâng của cần trong giới hạn tới 6255,6 KG.
Tuy nhiên, trong thực tiễn còn cần xét tới các yêu tố như:
- Khả năng ổn định của xe khi vượt dốc.
- Đảm bảo điều kiện quay vòng.
- Sự phân bố lại tải trọng khi xe tăng tốc.
- Sai số trong tính toán, xác định trọng lượng và trọng tâm của xe.
- Tải trọng động khi xe gặp vật cản hay di chuyển.
2.2) Lắp cụm cần nâng lên ô tô
Trên cơ sở cần nâng đã được thiết kế, ta tiến hành lắp cần nâng lên xe cơ sở đảm bảo nguyên tắc:
- Vị trí cần nâng đúng thiết kế.
- Vị trí lắp xi lanh nâng đảm bảo hành trình xy lanh, động học đúng của cần nâng.
- Vị trí lắp đặt đảm bảo lực phân bố và lực tập trung phù hợp với kết cấu chịu lực của khung sát-xi, tận dụng các vị trí đã được gia cường của khung xe đầu kéo có sẵn.
- Các mối liên kết đảm bảo vững chắc, hợp lý, lắp ráp thuận tiện.
- Có các bộ phận giảm rung động, chống xô do ngoại lực tác dụng trong quá trình hoạt động.
2.2.1) Qui trình lắp ráp chung
Để đảm bảo chính xác động học của cần sau khi lắp, ta tiến hành lắp cần theo trình tự sau:
1 - Lắp giá đỡ cần nâng vào cụm bệ đỡ.
2 - Lắp giá đỡ xy lanh vào cụm bệ đỡ.
3 - Lắp cần nâng vào gối đỡ cần nâng.
4 - Lắp xy lanh vào giá đỡ xy lanh và vào cần nâng.
5 - Lắp cụm bệ đỡ vào khung xe.
Cụ thể:
2.2.2) Lắp giá đỡ cần nâng vào cụm bệ đỡ
a) Đặc điểm mối ghép
- Đảm bảo khoảng cách từ tâm lỗ chốt tới đầu khung cụm bệ đỡ l = 795 mm.
- Đảm bảo chiều cao tâm lỗ chốt tới mặt trên khung cụm bệ đỡ h= 165 mm.
- Gia cường cho khung của bệ đỡ tại vị trí lắp bằng thanh ngang U 120
- Mối hàn tấm đỡ tai giá đỡ cứng vứng và đảm bảo độ vuông góc với dầm dọc.
b) Kết cấu mối ghép
- Hai tấm đỡ được hàn vào dầm dọc để bắt bu lông liên kết kẹp chặt.
- Trên mối tấm đỡ có khoan 6 lỗ bắt bu lông M16 khớp với vị trí lỗ lắp bu lông trên đế của giá đỡ cần nâng chính.
2.2.3) Lắp giá đỡ xy lanh vào cụm bệ đỡ
a) Đặc điểm mối ghép
- Đảm bảo khoảng cách 2 lỗ chốt của giá đỡ và giá cần nâng l = 1500 mm.
- Đảm bảo chiều cao tâm lỗ chốt tới mặt trên khung cụm bệ đỡ h= 82 mm.
b) Kết cấu mối ghép
- Tấm đỡ được hàn vào thanh nối để bắt bu lông liên kết kẹp chặt.
- Trên tấm đỡ và thanh nối có khoan 20 lỗ bắt bu lông M14 khớp với vị trí lỗ lắp bu lông trên tai của giá đỡ xy lanh.
2.2.4) Lắp cần nâng vào giá đỡ cần nâng
Đặc điểm và kết cấu mối ghép:
- Chốt lắp trực tiếp với lỗ chốt trên giá đỡ
- Chốt lắp với lỗ chốt chân cần thông qua bạc lót.
- Bạc lót lắp chặt với lỗ chốt trên thân cần nâng.
- Chiều cao từ tâm lỗ tới mặt trên dầm dọc đạt h = 165mm.
- Chống dịch chuyển chốt theo phương dọc trục bằng má chặn.
2.2.5) Lắp xy lanh vào giá đỡ xy lanh
Đặc điểm và kết cấu mối ghép:
- Chốt lắp gián tiếp với lỗ chốt trên giá đỡ qua bạc lót.
- Bạc lót lắp chặt với lỗ chốt trên giá đỡ.
- Chiều cao từ tâm lỗ tới mặt trên dầm dọc đạt h = 82mm.
- Khi lắp, đảm bảo độ vuông góc giữa đường tâm trục xy lanh với đường tâm trục chốt xoay.
2.3) Thiết kế tính toán đối trọng và giá đối trọng
Do khi kéo xe hỏng, trọng lượng đè lên bàn nâng tới 4000 KG sẽ làm giảm tải trọng của cầu trước ô tô cứu nạn. Điều này sẽ làm giảm khả năng ổn định và dẫn hướng cho ô tô cứu nạn. Vì vậy, để tăng trọng lượng đặt lên cầu trước ô tô cứu nạn, ta sử dụng đối trọng đặt trên xe và được bố trí gần trục trước xe cứu nạn. Mặt khác, khi xe không tải, vị trí đối trọng như trên có thể gây ra quá tải cho cầu trước xe cứu nạn vì thế, đối trọng phải được đẩy về phía đuôi ô tô cứu nạn khi xe không tải.
2.3.1) Tính toán thiết kế đối trọng
a) Công dụng đối trọng
Trong đó:
- G: Trọng lượng không tải, không có đối trọng của xe cứu nạn.
- G1, G2 : Phản lực tác dụng lên cầu trước, sau ở trạng thái không tải (a)
- G1’, G2’: Phản lực tác dụng lên cầu trước, cầu sau khi đặt tải 4000 KG (b)
Với : G1’ = G1 + q = G1 + (-Q.b/a)
- G1’’, G2’’: Phản lực tác dụng lên cầu trước và cầu sau khi lắp đối trọng (c)
Với G1’’ = G1’ + dt = G1’ + [Gdt.d/(c+d)]
Thay số tính toán thực tế: (Trong trường hợp chất tải giới hạn)
G1 = 3710 KG (Tính toán cụ thể mục 2.5)
G1’ = 3710 + (- 4000.3707/3500) = -526,6 KG
G1’’ = -526,6 + (Gdt. d/(3500))
Như vậy, đối trọng được đặt trên xe phải đảm bảo cho trọng lượng đặt lên cầu trước của xe đạt giới hạn hợp lý về ổn định và đảm bảo điều kiện quay vòng.
Ta chọn sơ bộ G1’’ = 2000 KG vậy ta có
b) Tính toán khối lượng đối trọng
Trong trường hợp chất tải giới hạn, tính sơ bộ: Gdt = 3500 KG
Chọn sơ bộ d = 2000 mm từ kết cấu chung của xe.
Tuy nhiên, để đảm bảo ổn định lái, ngoài ra, tính tới tải trọng động khi xe di chuyển trên đường xấu, sai số trong xác định G1’, thay đổi khoảng cách trong tâm khối đối trọng tới tâm đòn cân bằng sau (d) tùy thuộc vào kích thước khối đối trọng, phân bố trọng lượng khi xe tăng tốc.... nên để đảm bảo an toàn ta chọn Gdt = 4000 KG.
2.3.2) Thiết kế giá đối trọng
Trên cơ sở đối trọng được chọn ở trên, ta tiến hành thiết kế giá đối trọng để xếp các tấm đối trọng lên một cách chắc chắn và thuận tiện.
Như trên đã trình bày, khối đối trong được ghép bởi các tấm đối trọng có khối lượng khoảng 50 kg. Như vậy, giá đối trọng sẽ có kết cấu thuận tiện cho việc xếp dỡ các tấm đối trọng. Sau đó, cần có cơ cấu kẹp chặt các tấm đối trọng thành 1 khối và cố định vị trí trên xe.
- Dầm dọc sàn khung là 2 thanh thép L 50x50x5.
- Các thanh thép hộp vuông 50x50x3 được hàn vào dầm dọc (thép hình L) và hàn với nhau tạo thành khung hình hộp bao lấy khối đối trọng.
2.4) Lắp giá đối trọng lên ô tô
a) Đặc điểm mối ghép
- Giá đối trọng được lắp ở 2 bên thành xe thiết kế.
- Được lắp phía gần sát ca bin nhằm tăng trọng lượng đối trọng phân bố lên trục trước ô tô cứu nạn.
- Giá được cố định bằng bu lông tại các vị trí xác định phụ thuộc vào vị trí dầm ngang của cụm bệ đỡ và vị trí trọng tâm đối trọng đảm bảo yêu cầu phân bố trọng lượng.
b) Kết cấu mối ghép
- Tại các vị trí lắp ghép. Sử dụng mối ghép bu lông (M14) liên kết trực tiếp dầm dọc giá đỡ với dầm ngang cụm bệ đỡ.
- Đảm bảo mối ghép chắc chắn, đầy đủ vòng đệm phòng lỏng.
2.5) Xác định chính xác trọng lượng, phân bố trọng lượng lên các cầu và chiều cao trọng tâm ở trạng thái không tải và tải giới hạn
2.5.1) Nguyên lý xác định
Trên cơ sở các cụm chức năng của xe cứu nạn đã được thiết kế và lắp đặt hoàn chỉnh, tiến hành xác định tọa độ trọng tâm của xe ở 2 trạng thái không tải và tải giới hạn như sau:
+ Tính trọng lượng từng chi tiết của cụm chức năng bằng phương pháp tính toán lý thuyết từ kết cấu chi tiết.
+ Công thức tính trọng lượng chi tiết: Gcti = Vcti . Dthép
2.5.2) Xác định toạ độ trọng tâm ô tô cứu nạn
Các khối lắp đặt trên xe gồm: Cụm bệ đỡ, sàn xe, tang tời, hộp giảm tốc, mô tơ thủy lực, bơm thủy lực, xy lanh thủy lực, đối trọng, giá đỡ cần nâng, giá đỡ xy lanh, giá cố định cần..
Từ phân bố trọng lượng có sẵn của xe đầu kéo, ta tính được phân bố trọng lượng xe cơ sở (sau khi bỏ yên ngựa 200KG):
G1 = 3509KG ; G2 = 3291KG
Nên: acs=XGcs=G2.L/G = 3291.3500/6800 = 1693,9 mm.
Chiều cao trọng tâm qui đổi của tải trọng đè lên bàn nâng (h4000)
Để đảm bảo sự ảnh hưởng tới tính ổn định do xe hỏng gây ra cho ô tô cứu nạn, ta giả thiết trọng lượng đặt lên bàn nâng (4000 KG)
* Khi không tải, đối trọng được đẩy xuống phía đuôi ô tô cứu nạn
**Trạng thái cần ngắn: X’’G = 6857mm.
2.5.3) Phân bố tải trọng tác dụng lên ô tô cứu nạn
Công thức: G1 = G - a.G/L ; G2 = G - G1
* Không tải : G1 = 12318,5 – 2453. 12318,5 /3500 = 3685 KG
G2 = 12318,5 – 3685 = 8633,5 KG.
* Tải giới hạn: G’1 = 16318,5 – 3013,1. 16318,5 /3500 = 2266,2 KG
G’2 = 16318.5 – 2266,2 = 14052,3 KG.
Chú ý: - Khi xe hoạt động ở trạng thái cần ngắn. Qua tính toán tacó:
G’’2 =13652,5 KG ; G’’1= 2666 KG (nhỏ hơn giới hạn xe cơ sở).
- Ở trạng thái cần dài thì sử dụng các biện pháp khắc phục nếu xe hỏng có tải trọng cầu trước lớn [mục 2.1.2].
2.6) Tính ổn định cho ô tô cứu nạn (Không tải và đặt tải giới hạn)
Do xe cứu nạn là loại xe có phạm vi hoạt động hẹp, không cần tính năng cơ động quá cao nên ta hạn chế các điều kiện chuyển động của xe trong quá trình di chuyển kéo xe hỏng như sau:
- Chuyển động đều khi lên, xuống dốc.
- Chuyển động trên đường nghiêng thẳng hoặc chuyển động quay vòng trên đường nghiêng có hướng nghiêng cùng phía trục quay vòng.
- Tốc độ di chuyển <= 30 Km/h.
2.6.1) Giới hạn trượt dọc và ngang
a) Giới hạn trượt dọc tĩnh
- Tổng trọng lượng bám của xe: Gj = (Gk + 4000).cos(ỏ)
- Lực phanh lớn nhất của đoàn xe: Pp = (Gk+Gh). sin(ỏ)
- Đoàn xe đạt giới hạn trượt khi: Pj= j.Gj = Pp
b) Giới hạn trượt ngang
Là giới hạn góc nghiêng ngang của đường mà đoàn xe bắt đầu trượt khi đang di chuyển thẳng hoặc đứng yên.
Ta có phương trình cân bằng: G.sinb = G. cosb.jy => tgb = jy
Chọn chung jy = 1 thì b = arctg 1 => b = 45
*Trường hợp ô tô cứu nạn không tải: b = 45
2.6.2) Giới hạn lật dọc và ngang
a) Giới hạn lật dọc
Do cách kéo xe hỏng mà ô tô cứu nạn có sự giảm tải trọng cầu trước rất lớn nên dễ mất ổn định dọc. Hơn thế, kiểu liên kết giữa xe hỏng và xe cứu nạn (khớp trụ ngang quay tự do quanh tâm trục trước xe hỏng) không làm tăng khả năng ổn định dọc cho xe cứu nạn. Do đó, ta xét giới hạn ổn định dọc tĩnh cho ô tô cứu nạn. Để đơn giản, ta đặt điều kiện ô tô cứu nạn chỉ chuyển động thẳng đều khi lên dốc.
- Xe quay đầu lên dốc: al = arctg (b’/ h’g) = arctg(486,1/1565,5) = 17,3
- Xe quay đầu xuống dốc: ax = arctg (a’/h’g) = arctg(3013,9/1565,5) = 62,6
*Trường hợp ô tô cứu nạn không tải: al = 39,7 ; ax = 62,8
b) Giới hạn lật ngang
Là giới hạn góc nghiêng ngang của đường mà tại đó xe bắt đầu bị lật. Để đơn giản coi trọng tâm xe cũng như đoàn xe nằm trên trục đứng đối xứng thân xe.
Ta có : b = arctg(B/2 h’g) = arctg(2026/(2.1571)) = 32,8
*Trường hợp ô tô cứu nạn không tải: b = 39,3
2.7) Động học quay vòng đoàn xe
2.7.1) Các giả thiết và phương pháp xác định động học quay vòng đoàn xe
a) Các giả thiết khi tính toán động học quay vòng đoàn xe
- Đường bằng phẳng tuyệt đối, phủ cứng, sức cản chuyển động nhỏ.
- Không có sự dịch chuyển thẳng đứng của khối tâm, và sự dao động.
- Không có biến dạng ngang của lốp xe.
- Xe vào vòng với vận tốc tịnh tiến đều, nhỏ (10 Km/h).
- Chọn chiều dài cơ sở xe hỏng lớn nhất: Lh = 5000 (mm).
b) Phương pháp xác định động học quay vòng
Việc tính động học quay vòng cho đầu kéo (ô tô cứu nạn) bằng phương pháp giải tích. Sau đó, sử dụng phương pháp họa đồ ỉàởÿ xác định động học quay vòng các khâu còn lại.
2.7.2) Tính kiểm tra điều kiện quay vòng đoàn xe
Do ô tô cứu nạn bị giảm tải trọng cầu trước đáng kể khi kéo xe hỏng. Do đó, cần kiểm tra khả năng chống “ trượt lết” của các bánh xe dẫn hướng ô tô cứu nạn.
Công thức kiểm tra: P1. sin < Z1. jy (*)
=> P1 = Pf = Gdx. f = 26318,5. 0,02 = 526,4 (KG)
2.7.3) Tính toán động học quay vòng đoàn xe
Quĩ đạo chuyển động của tâm cầu trước ô tô cứu nạn được xác định bằng phương pháp giải tích.
Quĩ đạo của ô tô cứu nạn chuyển động cong có thể chia ra thành 3 quĩ đạo:
- Quĩ đạo chuyển tiếp từ đường thẳng vào đường cong.
- Quĩ đạo chuyển động tròn.
- Quĩ đạo chuyển tiếp từ đường cong ra đường thẳng.
- Khi đã xác định được quỹ đạo chuyển động vòng của các điểm giữa cầu sau ô tô cứu nạn, bằng phương pháp hoạ đồ xác định được quỹ đạo của các điểm đặc trưng khác của đoàn xe như : Tâm giá chuyển hướng của đoàn xe, điểm giữa cầu sau đoàn xe. Với thông số hình học cơ bản như sau:
+ Khoảng cách tâm cầu sau xe cứu nạn tới tâm giá chuyển hướng: 3520 mm
+ Khoảng cách từ tâm giá chuyển hướng tới tâm cầu sau xe hỏng: 5250 mm.
2.9) Tính bền khung và các mối lắp ghép
Việc tính bền khung và mối lắp ghép nhằm kiểm tra sự cứng vững của hệ khung dầm, độ bền và tính chất của mối ghép. Để đơn giản cho quá trình tính bền, ta đặt ra các giả thiết sau:
- Chuyển các hệ khung, dầm siêu tĩnh thành hệ khung tĩnh định chịu lực đơn và lực liên kết.
- Sử dụng thép hình theo tiêu chuẩn TCVN 1654-75
- Ngoại lực tác dụng ở trạng thái tĩnh. Kiểm tra bền có tính đến ảnh hưởng của tải trọng động qua hệ số Kđ.
- Do xe di chuyển với tốc độ thấp nên ta chọn hệ số kể tới ảnh hưởng tải trọng động là Kđ = 2.
Do vậy, e =240 MPa ; 138 MPa.
2.10) Thông số ô tô cứu nạn
Thông số kỹ thuật ô tô cứu nạn thiết kế thể hiện như bảng 4.
Chú thích: * Trạng thái đối trọng ở phía đuôi ô tô cứu nạn.
** Trạng thái đối trọng đặt tại sát đầu ô tô cứu nạn và trạng thái cần ngắn.
2.11) Hướng dẫn sử dụng ô tô cứu nạn
Quá trình thực hiện thao tác cứu nạn bao gồm 3 giai đoạn chủ yếu sau:
*Bước 1:
- Mở cơ cấu khóa bán nâng (rút chốt gập).
- Hạ cụm bàn nâng xuống vị trí làm việc.
- Định vị cụm bàn nâng theo vị trí mới. (đóng chốt gập vào vị trí mới)
- Đẩy đối trọng về phía trước sát đầu xe cứu nạn và khóa cố định .
*Bước 3 :
- Khóa cụm bánh xe trước vào bàn nâng (bằng dây xích hoặc dây đai).
- Điều khiển xy lanh nâng cần và cầu trước xe hỏng.
- Tới vị trí giới hạn của cần thì đóng chốt giữ cần ở trạng thái này.
KẾT LUẬN
Được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn trực tiếp PGS.TS ………………., các thầy giáo trong Bộ môn Cơ khí ô tô,cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp : ”Thiết kế ô tô cứu nạn giao thông ô tô tải (khách) trên xe sat - xi cơ sở KAMAZ 54112 (phần tổng quan) ”. Đề tài đã đề cập tới những vấn đề lý luận cũng như tính toán cơ bản nhất trong công tác thiết kế tổng quan ô tô nói chung và ô tô cứu nạn nói riêng.
Mặc dù rất cố gắng, tuy nhiên, do trình độ bản thân có hạn và thời gian làm đề tài không nhiều trong khi nội dung đề tài đòi hỏi tính nghiên cứu lý thuyết rất chuyên sâu về nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như kinh nghiệm thực tế trong công tác thiết kế nên trong nội dung đề tài này không thể tránh có những phần còn sơ sài, thiếu sót. Tuy thế, đề tài tốt nghiệp này đã giúp em cụ thể hóa, vận dụng các kiến thức đã được học vào thực hiện thiết kế một đối trượng cụ thể có tính thực tiễn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………….
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kết cấu tính toán ô tô. Thái Nguyễn Bạch Liên - Trịnh Chí Thiện - Tô Đức Long - Nguyễn Văn Bang
2. Lý thuyết ô tô-máy kéo. Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng
3. Bài giảng ôtô &XM chuyên dùng. Trịnh Chí Thiện - Nguyễn Văn Bang - Phạm Tất Thắng - Nguyễn Đức Tuấn - Ngô Công Toàn
4. Tiêu chuẩn thép hình (TCVN 1654 - 75)
5. Cẩm nang KT cơ khí. Nguyễn Văn Huyền
6. Cơ sở thiết kế ô tô. Nguyễn Khắc Trai
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"