Đề tài Tính toán thiết kế xe bồn chứa nhiên liệu dung tích 18000 lít trên xe Chassis cơ sở HINO FM8JNSA

ng mà không có vách ngăn: Hình ảnh giả sử mặt nước phân bố trong thùng Chọn hệ toạ độ như hình vẽ. Phương trình mặt thoáng có dạng ax + gz = 0 Hay 0,59x + 9,8z = 0 Góc nghiêng α có Lúc này trọng tâm bồn sẽ thay đổi và trọng tâm xe cũng thay đổi theo và bằng: xG = = 1121 (mm) Lúc này sẽ có sự phân bố lại tải trọng trên cầu trước và cầu sau: Hệ số tải trọng tác dụng lên cầu trước và cầu sau được tính như sau: m1k = = = 0,23 m2k = = 0,76 Khi đó % = = 1,3 % Từ kết quả này, ta thấy sự thay đổi tải trọng của xe lên cầu sau do tác động của mực chất lỏng trong xitec là rất nhỏ(ngay trong điều kiện bất lợi nhất là chưa phân chia vách ngăn trong bồn xitec), vì vậy, cũng sẽ đảm bảo an toàn cho xe trong khi gia tốc trên đường. @ Trường hợp khi phanh: Khi đó, ta sẽ tính ổn định cho xe khi xe phanh ở chế độ phanh ngặt. Trong điều kiện đường sá tốt, gia tốc khi phanh ngặt có thể đạt đến giá trị 6,5 7 ms-2 . Chọn giá trị khi phanh ngặt là 7 ms-2 để tính toán. Hình ảnh giả sử mặt nước khi phanh ngặt Sử dụng lại cách tính như trên, ta sẽ được kết quả như sau: Trọng tâm của từng ngăn (lấy gốc la vách ngăn bên phải) : xngăn = = 851,4 (mm) Trọng tâm của cả bồn : xbồn = = 796 (mm) Trọng tâm của xe nhiên liệu lúc phanh là: xxe = = 1201,8 (mm) Tải trọng phân bố lên các cầu khi phanh được xác định như sau: m1p = = = 0,25 m2p = = 0,75 Khi đó: % = = 4% Nhận xét: trường hợp khi thùng xe được phân thành 4 ngăn bằng nhau, tải trọng tác dụng lên các cầu khi tăng tốc lẫn khi phanh đều nằm trong giá trị giới hạn cho phép ( dưới 10 % ). 2.3- CÁC BƯỚC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO XI_TÉC: Vật liệu thép được mua về từ các nhà máy thép. Thép sau đó được cắt dập sơ bộ. Cung ứng đến các tổ. Tạo các mảng: - Dùng phương pháp : khoan, cắt v.v - Hàn lắp các mảng - Lắp các mảng lại với nhau. - Kiểm tra. Sơn: thùng sau khi được gia công hoàn chỉnh được sơn lại với mục đích tăng tính thẩm mĩ đồng thời hạn chế rò rỉ và oxi hoá. - Chà nhám: dùng máy mài làm sạch các phoi còn sót lại. - Dùng máy chà nhám, giấy nhám. - Rửa - Trét matít - Chà nhám - Rửa - Chà nhám - Rửa sơn lót – Chà nhám – Rửa sơn chính. Lắp ráp hoàn chỉnh. Kiểm tra xuất xưởng. 2.4- XI TÉC – YÊU CẦU KỸ THUẬT: Xi téc phải có dạng hình trụ được lắp chắc chắn, cố định nằm song song với khung ô tô. Kết cấu của xi téc phải cứng, bền chắc, đảm bảo không thay đổi dung tích khi đong chứa và vận chuyển, chịu được áp suất dư không nhỏ hơn 0,8 at. Xi téc không được méo, bẹp, thủng hay rò rỉ, mối hàn phải chắc và kín. Bên trong không được có các kết cấu làm cản trở việc thoát hết khí khi đổ chất lỏng vào và cản trở khí thoát chất lỏng khi xả chất lỏng ra. Xi téc được làm bằng kim loại và phải sơn lớp bảo vệ mặt ngoài. Xi téc có dung tích lớn hơn 8.000 lít cho phép có hai ngăn riêng biệt, mỗi ngăn phải thoả mãn các yêu cầu như đối với một xi téc độc lập. Tuyệt đối không được có các ngăn phụ “bí mật”. Kích thước phủ bì của ô tô xi téc phải đảm bảo không vượt quá giới hạn cho phép được quy định trong an toàn giao thông đường bộ. Xi téc ô tô phải có cầu thang thuận tiện cho việc lên xuống khi vận hành các phần phía trên của nó. Xi téc ô tô phải được trang bị các bình cứu hoả. Ống xả của động cơ ô tô phải bố trí ở đầu xe, miệng xả quay về phía phải theo hướng xe chạy. Xích tiếp đất của ô tô xi téc phải đủ dài và có thể điều chỉnh được sao cho luôn luôn có ít nhất hai mắt chạm đất. Vật liệu làm xích và kích thước của xích phải đảm bảo sự tích điện ở xi téc khi vận hành dưới mức nguy hiểm cho phép. Cho phép bố trí các hộp, ống ở hai bên thành ô tô xi téc để chứa đựng, bảo quản các ống dẫn, phụ tùng. Không được hàn thêm trên thân xi téc các giá đỡ để chứa những hàng hoá không thuộc quy định vận chuyển của ô tô xi téc. Xi téc ô tô xuất xưởng phải có kèm theo tài liệu kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng, quy chế bảo hành và biên bản nghiệm thu của KCS nhà máy sản xuất. Các xi téc ô tô sản xuất trong nước dùng để đong và vận chuyển xăng dầu phải được xét duyệt thiết kế và đăng ký sản xuất theo quy định của Tổng cục Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng. Trước khi sử dụng xi téc ô tô phải qua kiểm định Nhà nước. Các đặc tính kỹ thuật của xi téc chứa nhiên liệu: Dung tích : 18.000 lít Vật liệu : Thép CT3 - dày 4mm Hình dạng : elip Kích thước bao: 6275 x 2450 x 2160 Tổng thể xi_téc thiết kế TÍNH CHỌN BƠM: Sơ đồ cột áp hút của bơm Chọn tiết diện ống hút và ống đẩy: d = 90 mm Thời gian để bơm hết nhiên liệu trong bồn ra kho chứa là 45 phút. Dung tích của bồn chứa là 18.000 lít = 18 m3 Giả sử bỏ qua mất năng trong đường ống, do chiều dài đường ống là khá ngắn và mất năng cục bộ tại các điểm dòng chảy co hẹp hay mở rộng. Tiết diện của đường ống : m2 Lưu lượng trong đường ống đẩy: Q = (m3/s) Trong đó V : dung tích của xe chở nhiên liệu t : thời gian để bơm xả hết nhiên liệu Vận tốc trong đường ống: v2 = = = 0,95 (m/s) Áp dụng phương trình năng lượng cho hai mặt cắt ướt 1-1 và 2-2 : Z1 + + = Z2 + + + Hb Trong đó Hb : cột áp của bơm chính là năng lượng đơn vị mà bơm truyền cho chất lỏng. (m) Z1,Z2 : chiều cao của mặt cắt đang xét P : áp suất tuyệt đối v1, v2 vận tốc của chất lỏng trong đường ống hút và đẩy Trong quá trình hút nhiên liệu, bánh công tác phải tạo được độ chênh áp suất nhất định giữa miệng hút của bơm và mặt thoáng của bể hút, độ chênh áp này gọi là cột áp hút của bơm (nhờ đó mà nhiên liệu chảy từ bể hút vào bơm): Hh = = Zh + + Ta nhận thấy cột áp hút của bơm dùng để khắc phục chiều cao hút (Zh) tổn thất trên ống hút () và tạo nên động năng cần thiết của dòng chảy ở miệng vào của bơm (). Hh = 18 + + 2 =20 (m) Công suất hữu ích của bơm : N = (kW) Khi chọn hộp trích công suất để kéo bơm, cần phải chọn công suất lớn hơn công suất tại trục bơm để đề phòng các trường hợp quá tải bất thường và bù vào tổn thất do truyền động từ động cơ đến bơm. 2.6- HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BỐ TRÍ DƯỚI ĐÁY XITEC: Hệ thống đường ống của xe chở nhiên liệu Mô tả nguyên lý hoạt động: Nhiên liệu được cấp vào từ trạm bơm thông qua nắp trên đỉnh xi téc và đưa nhiên liệu ra xi téc bằng trọng lượng của chất lỏng thông qua hệ thống đường ống bố trí dưới đáy xi téc. - Nhập nhiên liệu vào xe bồn : dầu ở kho chứa vào cửa số 3 của van bốn cửa, lúc này cần gạt của van sẽ ở vị trí nào đó sao cho cửa số 3 nối với cửa số 2, nhiên liệu đi tiếp qua bơm vào cửa 1 và thông qua cửa số 4 để vào ống góp, muốn nhập nhiên liệu vào khoang nào thì ta mở van của khoang đó. - Xả nhiên liệu ra bồn ở các cây xăng: trình tự thực hiện như trên nhưng lúc này cần gạt của van bốn cửa sẽ ở vị trí khác sao cho cổng số 4 nối với cổng số 2,còn cổng 1 thì nối với 3, nhiên liệu sẽ đổi chiều nhờ van này. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC 3.1- TÍNH TOÁN PHÂN BỐ TẢI TRỌNG Ô TÔ : Theo bảng thông số kỹ thuật ô tô sát-xi, bồn chứa nhiên liệu, các chi tiết lắp ghép và các trang thiết bị chuyên dùng lắp trên ô tô, ta có thể xác định các thành phần trọng lượng và sự phân bố tải trọng lên các trục khi ô tô không tải và đầy tải. Tỉ trọng riêng của nhiên liệu : 0,8 kG / lít Trọng tải 18.000 lít nhiên liệu : 14.400 kG CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG VÀ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG LÊN CÁC TRỤC CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ STT Thành phần trọng lượng Giá trị (kG) Phân bổ Chiều cao trọng tâm (mm) Trục 1 Trục 2 1 Ô tô sát xi 6655 2855 3800 1050 2 Các thiết bị phụ (cản hông, vè chắn bùn, cản sau...) 300 170 130 1050 3 Bồn nhiên liệu và các thiết bị chuyên dùng 2450 440 2010 2210 4 Trọng tải ô tô (Gp) 14400 2270 12130 2210 5 Trọng lượng người ngồi (GN) 195 195 0 1500 6 Tự trọng ô tô (G0) 9405 3465 5940 hGo 7 Trọng lượng toàn bộ (G) 24000 6000 18000 hG Nhận xét : Qua bảng kết quả trên ta nhận thấy ô tô bồn chở nhiên liệu 18000 lít được thiết kế có trọng lượng và phân bổ trọng lượng lên các cầu bằng trọng lượng và phân bổ trọng lượng cho phép của ô tô cơ sở. Vì vậy, thiết kế đã thỏa mãn yêu cầu về phân bố trọng lượng. Ta không cần phải tính toán lại độ bền của các hệ thống phanh, hệ thống treo, hệ thống truyền lực và hệ thống lái. 3.2- TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ: BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH STT TÊN GỌI KÍ HIỆU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ 01 Chiều dài cơ sở Lo mm 4780 02 Vết bánh xe trước B01 mm 1915 03 Vết bánh xe sau phía ngoài B02N mm 2185 04 Trọng lượng bản thân Go kG 9405 + Trục trước Z01 kG 3465 +Trục sau Z02 kG 5940 05 Trọng lượng toàn bộ G kG 24000 + Trục trước Z1 kG 6000 + Trục sau Z2 kG 18000 06 Bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô Rmin mm 9100 3.2.1- Tính toán trọng tâm ô tô: Tọa độ trọng tâm là thông số kết cấu quan trọng của ô tô. Vì vậy phải xác định tọa độ trọng tâm ô tô ở mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang khi không tải và khi đầy tải. Để đơn giản trong quá trình tính toán có thể xem ô tô đối xứng dọc theo phương ngang và trọng tâm ô tô nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của ô tô. Điều kiện tính toán : - Bài toán phẳng, khảo sát mặt phẳng dọc xe. - Ô tô đứng yên trên đường bằng. Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc: Khi ô tô không tải : Trong đó : ao : Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước (trục 1). b0 : Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe sau (trục 2). Z02 = 5940 kG : Trọng lượng phân bổ lên trục 2 khi không tải. G0 = 9405 kG : Tự trọng ô tô. Lo = 4780 mm : Chiều dài cơ sở ô tô. Thay vào công thức trên ta tính được : a0 = 3019 mm Suy ra : b0 = L0 - a0 = 1761 mm Khi ô tô đầy tải : Trong đó : a : Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước (trục 1). b : khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe sau (trục 2). Z2 = 18000 kG : Trọng lượng phân bổ lên trục 2 khi đầy tải. G = 24000 kG : Trọng lượng toàn bộ ô tô Lo = 4780 mm : Chiều dài cơ sở ô tô Thay vào công thức trên ta tính được : a = 3585 mm Suy ra : b = L0 - a = 1195 mm Toạ độ trọng tâm theo chiều cao: Khi tính toán trọng tâm ô tô theo chiều cao ta giả thiết tính riêng trọng tâm từng cụm, sau đó tổng hợp lại thành trọng tâm của xe. Được xác định dựa trên sự cân bằng chiều cao khối tâm của các thành phần trọng lượng trên ô tô xi téc chở nhiên liệu. Công thức tính toạ độ trọng tâm như sau : Trong đó: hG : Chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế Gi : Trọng lượng các thành phần hGi : Chiều cao tâm các trọng lượng thành phần Thay các thông số vào công thức trên ta được: - Toạ độ trọng tâm theo chiều cao khi ô tô không tải : hGo= 1352(mm) - Toạ độ trọng tâm theo chiều cao khi ô tô đầy tải : hG = 1868 (mm) KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TRỌNG TÂM Ô TÔ STT Ô TÔ THIẾT KẾ THÔNG SỐ a (mm) b (mm) hG (mm) 01 Ô tô không tải 3019 1761 1352 02 Ô tô đầy tải 3585 1195 1868 3.2.2- Xác định bán kính quay vòng của ô tô: Bán kính quay vòng nhỏ nhất là khoảng cách từ tâm quay vòng đến điểm giữa của bề mặt tỳ của bánh xe dẫn hướng phía ngoài khi góc quay của nó là lớn nhất (a = amax ) và được tính theo công thức sau : Rqvmin = + Trong đó: q - Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng (q =30÷35). L - Chiều dài cơ sở ô tô. B - Khoảng cách tâm hai trụ đứng của cầu trước. Thay vào ta được Rqvmin = 9100 (mm). 3.2.3- Kiểm tra ổn định ô tô: Tính ổn định của ô tô là khả năng đảm bảo giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu trong mọi điều kiện chuyển động khác nhau. 3.2.3.a- Tính ổn định dọc của ô tô: i)- Tính ổn định dọc tĩnh : Sơ đồ lực tác dụng khi ô tô đứng yên trên dốc - Tính ổn định dọc tĩnh của ô tô là khả năng đảm bảo cho xe không bị lật hoặc không bị trượt khi đứng yên trên đường dốc. - Điều kiện tính toán: Bài toán phẳng, khảo sát mặt phẳng dọc xe. Ô tô đứng yên trên dốc. - Khi ô tô đứng trên dốc nghiêng quay đầu lên dốc sẽ chịu tác dụng các lực sau: Trọng lượng ô tô G, phân ra làm hai thành phần Gcosa và Gsina. Phản lực thẳng đứng của đường tác dụng lên bánh xe trước là Z1 và lên bánh sau là Z2. Do tác dụng của thành phần trọng lượng Gsina, xe có thể bị trượt xuống dốc mặc dù có mô men cản lăn Mf cản lại. Trị số của mômen cản lăn nhỏ nên phải đặt phanh ở các bánh xe sau. - Trường hợp xe đứng trên dốc quay đầu lên, khi góc dốc a tăng dần cho tới lúc bánh xe trước nhấc khỏi mặt đường, lúc đó phản lực Z1= 0 và xe sẽ bị lật quanh điểm O2. Góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng quay đầu lên dốc được xác định: Gb cos– GhGsin = 0 tg= + Khi không tải: tg = = 1,3 Þ = 52,40 + Khi có tải : tg = = 0,639 Þ = 32,60 - Trường hợp xe đứng trên dốc quay đầu xuống: tg = + Khi không tải: tg = = 2,23 Þ = 65,80 + Khi có tải : tg = = 1,91 Þ = 62,40 - Sự ổn định dọc tĩnh của ô tô không chỉ do sự lật đổ dọc mà còn do sự trượt trên dốc do không đủ lực phanh hoặc do bám không tốt giữa bánh xe và đường. Trong trường hợp này, để tránh xe khỏi trượt lăn xuống dốc, người ta bố trí phanh ở bánh sau. Khi lực phanh lớn nhất đạt tới giá trị bám, xe có thể bị trượt xuống dốc, góc giới hạn khi xe bị trượt được xác định như sau : = Gsin = Z2 Hay Gsin = = = 31,50 - hệ số bám dọc của bánh xe với đường. - Trường hợp khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống, góc do