Giáo trình Ô tô chuyên dùng

hức (3.7) Thay ti từ (3.7), ta có: ( ) [ ] ( ) [ ]   ++=+++= − − − σσ p eD eDp eDD i i ii 1.2 .2. .2 111 Đặt [ ] ( )keDDk p ii ..21 1 +=⇒=   + − σ ( ) ( ) ( )kkekDkekDkeDD kekDkeDD ++=+=+= +=+= 22 1223 112 .2...2...2 ..2...2 Trong đó: 111 ( )kkek p FD kek p FD p F p FDi ++= += == 22 3 2 .2.128,1 ..2.128,1 128,1 . 2 pi Tổng quát:   += ∑−= = −− 1 1 1 .2.128,1 ia a aii i kep FkD (3.8) Kiểm tra bền thành xilanh: [ ] n p dD dD Tσσσ =≤ − += .22 22 ứng suất phần mặt cầu của xilanh thứ nhất: 3 3. t dp =σ Trong đó: d3. Đ−ờng kính phần mặt cầu t3. Chiều dày phần mặt cầu Kiểm tra vòng hãm theo ứng suất cắt: ( ) ( ) [ ] ntWd AAp p tb kk np th ][ 6,0 .. . σ σ pi τ =< − − = Trong đó: A. Tiết diện của xilanh có vòng hãm, 4 . 2DA pi= Anp. Tiết diện của xilanh trong, 4 . 2 np np D A pi = dk. Đ−ờng kính vòng hãm W. Kích th−ớc miệng vòng hãm 112 [σp]. ứng suất kéo cho phép của vật liệu chế tạo (thép 45Γ có [σp] = 1.400 ữ 1.650 MPa) n. Hệ số dự trữ. n = 2 Kiểm tra rãnh vòng hãm theo ứng suất chèn dập: ( ) ( ) [ ]cdkk np cd cd tWd DDp A N σ pi pi σ < − − == .. . 4 22 max Trong đó: N. Lực pháp tuyến lên bề mặt chèn dập ( ) 45cos... 4 45cos. max22 pDDFN np−== pi Acd. Diện tích bị chèn dập, ( ) 45cos... kkcd tWdA −= pi Kiểm tra gối đỡ của xilanh kích theo ứng suất uốn và nén, còn bề mặt công tác kiểm tra theo ứng suất cắt (hình 3.16) Hình 3.16: Sơ đồ tính toán gối đỡ xilanh kích Mômen uốn Mb và MH ở các tiết diện I-I và II -II: ( ) 2 .. 2 .. 2 .. 2 2 2 121 DDFfDFfDFfMMM Hbu + =+=+= Trong đó: 113 F. Lực đẩy của kích f. Hệ số ma sát (f = 0,05) D1, D2. Đ−ờng kính khớp bản lề Kiểm tra ứng suất ở tiết diện I - I: - ứng suất uốn: 2 .1,0 d M W M uu u ==σ - ứng suất nén: 2 . .4 d F n pi σ = ứng suất tổng cộng ở tiết diện I - I: ( ) [ ] nd F d DDFf Tσσ pi σ =<+ + = ∑∑ 23 21 . .4..5 Trong đó: d là đ−ờng kính tiết diện I - I Kiểm tra tiết diện II - II theo chèn dập: lD Fq 22 = Kiểm tra mặt công tác khớp cầu theo chèn dập: ( )21211 4 dD F A Fq − == pi Các ứng suất chèn dập không đ−ợc lớn hơn 50 MPa 3.2.4.2. Bơm dầu Theo nguyên lý điều khiển có các loại bơm: Bơm tay và bơm có dẫn động bằng động cơ (động cơ ô tô hoặc động cơ điện) có các loại sau: - Bơm bánh răng - Bơm piston - Bơm trục vít a. Bơm bánh răng Đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất do cấu tạo đơn giản, độ tin cậy cao, trong l−ợng và kích th−ớc nhỏ, đảm bảo áp lực cho kích nâng (135 KG/cm2). 114 Hình 3.17: Bơm bánh răng 1. Vỏ bơm; 2. Nắp bơm; 3. Phớt chắn dầu; 4. Bánh răng chủ động; 5. Phớt chắn dầu; 6, 7. Bạc lót; 8. Bánh răng bị động Kết cấu bơm bánh răng đ−ợc thể hiện trên hình 3.17. Số l−ợng răng (Z) cho một bánh răng khoảng từ 6 đến 12, tỷ số truyền bằng 1. Đặc điểm của loại bơm này là sử dụng bạc lót bằng đồng kiều bơi, cho phép tự động khắc phục hiện t−ợng lọt dầu ở mặt cạnh của bánh răng (mặt cạnh bị mòn, do tác dụng của áp lực dầu từ buồng chứa nối với cửa ra của bơm mà bạc lót dịch chuyển, khắc phục khe hở mặt cạnh của bánh răng. Với giả thiết tốc độ quay của bơm dầu không đổi, thể tích công tác cực đại của xilanh kích là: )(. 1 max litSAV Z i ii∑ = = Trong đó: Z. Số l−ợng xilanh hoặc tầng của xilanh Ai. Tiết diện của xilanh (tầng) thứ i (dm2) Si. hành trình nâng của xilanh (tầng) thứ i (dm) L−ợng dầu lý thuyết đi qua bơm: )/( . .60 max phutlit t VQT η= 115 Trong đó: η. Hiệu suất bơm dầu (η = 0,9) t. Thời gian nâng (t = 15 ữ 20 giây) L−ợng dầu thực tế th−ờng cao hơn khoảng 5 ữ 10% Công suất của bơm dầu: m T pQP η.450 . = Trong đó: p. áp suất bơm dầu ηm. Hiệu suất của bơm và hộp trích công suất L−ợng dầu cần thiết trong thùng dầu: V = 1,5. (Vmax + Vt) Trong đó: Vt. Tổng l−ợng dầu chứa trong các đ−ờng ống và trong bơm. 3.3. Thùng chứa hàng và khung phụ. 3.3.1. Thùng chứa hàng. Tuỳ theo từng loại hàng hoá và điều kiện khai thác mà có các kết cấu thùng chứa hàng phù hợp. Thùng chứa hàng cần phải có độ bền, tính chống uốn và chống xoắn cao (khi nâng thùng). Các thùng chứa hàng đ−ợc chế tạo bằng kim loại mỏng có gân gia c−ờng ở mặt ngoài, đáy thùng có hệ khung đỡ và gia c−ờng. Sức chứa của thùng xác định theo tỷ trọng của hàng hoá. Đối với vật liệu xây dựng từ 1,35 - 1,75 tấn/m3. ngành nông nghiệp từ 0,7 - 0,9 tấn/m3, ngành khai thác mỏ từ 2,0 - 2,5 tấn/m3. Hình dáng của thùng có thể là dạng hình hộp chữ nhật (hình 3.6.a), hình nửa elip (hình 3.6 c), hình chữ V (hình 3.6b), hình nửa gầu (hình 3.6 d). Dạng hộp chữ nhật có sức chứa lớn, trọng tâm thấp, nh−ng hàng khó dơi hết, dạng chữ V có −u điểm hạ thấp trọng tâm và giảm tảI cho cầu sau, dạng gầu và nửa gầu dùng để chuyên chở các loại hàng hoá có tính kết dính nh− đất −ớt, hỗn hợp dải đ−ờng..., phần sau của sàn thùng kiểu nửa gầu dốc ng−ợc khoảng 20 – 300, loại 116 thùng này có kết cáu đơn giản, vững chắc, ng−ời lái không phải đóng mở thành thùng. Để đảm bảo an toàn cho ng−ời lái và cho cabin, các thùng th−ờng có mái che phía trên nóc cabin. Khớp bản lề lật thùng nối các phần tử dạng hộp ở đáy thùng với khung phụ hoặc khung xe. Các phần tử dạng hộp này gối lên khung phụ khoảng 4 – 8 điểm, có cao su cứng đỡ. Cửa đổ hàng ra khỏi thùng th−ờng là thành phía sau, đ−ợc treo bằng hai chốt bản lề cao hơn thành thùng và dịch về phía tr−ớc (hình 3.18.a), tạo điều kiện cho việc tự động đóng và mở thành thùng. Khi nâng thùng để trút hàng hoá, do áp lực của hàng tác dụng (lực P) và do trọng lực của bản thân thành sau (lực F) làm thành sau mở ra (hình 3.18.a). Khi hạ thùng, do trọng lực (lực F) của bản thân thành sau đ−ợc đóng lại (hình 3.18.b). Xác định mômen lực so với điểm A (hình 3.18a) a bFPbFaP ... =⇒= Hình 3.18: Sơ đồ công tác của thành thùng sau của thùng chứa hàng 1. Chốt treo; 2. Khóa thành thùng; 3. Khớp nối thùng với khung phụ Lực F và cánh tay đòn b không đổi, do đó lực P giảm khi cánh tay đòn a tăng, dẫn đến giảm phản lực R trong chốt và thành sau ít bị biến dạng và ít bị mòn. Vị trí chốt A đ−ợc đặt sao cho ph−ơng của lực F theo chiều thẳng đứng đI qua nó để không cản trở khoá thành ở phía d−ới, khi xe dỡ hàng ở độ dốc 50 – 70 (hình 3.18.b), đoạn AB có trị số: αBCtgAB= 117 Đóng mở khoá thành có thể thực hiện bằng tay (hình 3.19.a). Đòn ngang 4 bố trí d−ới đáy thùng và nối cứng với tay điều khiển 7, móc trung gian 1 nối bản lề với chốt 3 và 5. Khi khoá, tâm chốt 5 nằm ở phía tr−ớc, cao hơn đòn 4 một khoảng c, tránh hiện t−ợng tự mở khoá khi xe đang chuyển động. Khi mở, tay điều khiển 7 gạt về phía sau, móc 2 giải phóng thành sau. Nh−ợc điểm của loại này là tay điều khiển ở xa, buộc lái xe phải ra khỏi cabin để diều khiển. Để khắc phục nh−ợc điểm này, chuyển tay điều khiển về cạnh cabin (hình 3.19.b), trong hệ thống có thêm đòn dọc 10. Trên hình 3.19.c là cơ cấu đóng mở thành sau bán tự động: Do đầu móc của đòn điều khiển gài trong tấm đứng 9 (gắn trên khung phụ), khi nâng thùng, đòn này xoay xuống d−ới, truyền qua đòn ngang 4 quay ng−ợc chiều kim đồng hồ, móc 2 giải phóng thành sau. Việc đóng khoá đ−ợc thực hiện bằng tay . Hình 3.19: Đóng mở khóa bằng táy 1. Móc trung gian; 2. Móc khóa; 3, 5. Chốt; 4. Đòn ngang; 6. Dầm dọc khung phụ; 7. Tay điều khiển; 8. Thàng sau; 9. Tấm đứng Trên hình 3.20.a thể hiện cơ cấu đóng mở khoá thành sau hoàn toàn tự động. Trục ngang 1 nối bản lề với các dầm dọc ở đáy thùng và bắt chặt với đòn xoay 3, đòn này lại nối bản lề với nửa khuyên 2. Giữa đòn 1 nối cứng với đòn 6 118 có rãnh lõm , ống 7 lồng vào thanh xoắn 8 và đặt trong rãnh đòn 6, thanh xoắn 8 nối cứng với khung phụ. Khi nâng thùng hàng, trục 1 đ−ợc nâng theo, do có ống 7 trong rãnh đòn 6 nên đòn 1 xoay ng−ợc chiều kim đồng hồ, móc giải phóng thành sau. Khi hạ thùng, đòn 1 hạ xuống xoắn trục 1 theo chiều kim đồng hồ, móc 5 khoá thành sau lại. Hình 3.20: Đóng mở khóa tự động a. Dùng thanh xoắn; b. Dùng lò so 1. Đòn ngang; 2. Nửa khuyên; 3, 4. Tay đòn; 5. Móc khóa; 6. Đòn có rãnh lõm; 7. ống lót; 8. Thanh xoắn; 9. Đòn quay đứng; 10. Lò so Hình 3.21 Dẫn động khí nén đóng mở thành thùng 1. Xilanh hơi; 2. Đòn xoay; 3. Đòn kéo; 4. Móc khóa; 5. Cần piston; 6. Tay đòn. 119 Tr−ờng hợp vì v−ớng mà thnh sau đóng không kín, thanh xoắn 8 vặn đi bảo vệ an toàn cho cơ cấu không bị gẫy. Nếu thành sau đ−ợc đóng kín, lực P không truyền vào thanh xoắn mà tác dụng vào các điểm chốt dọc theo đ−ờng thẳng A – B cao hơn tâm trục 1. Phần tử đàn hồi (thanh xoắn 8) chỉ làm việc ở thời điểm bắt đầu khoá. Hình 3.20.b thể hiện ph−ơng án đóng mở thành sau tự động có phần tử đàn hồi là đòn xoay 9 nối bản lề với khung phụ và lò xo 10. Hình 3.21 là dẫn động khí nén đóng mở thành sau: Xilanh hơi 1 tác dụng hai chiều nối bản lề với đòn 2 và 3 có móc hãm 4. Khi cần đẩy piston 5 đi lên là mở khoá thành, đi xuống là đóng khoá thành. Tr−ờng hợp không có khí nén có thể đóng mở khoá thành bằng tay nhờ đòn 6. Trong quá trình khai thác, thùng chứa hàng chịu tác động của các tải trọng động và tĩnh bao gồm: - Tải trọng động thẳng đứng do trọng l−ợng hàng hoá khi chuyên chở. - Tải trọng xoắn tĩnh do cơ cấu nâng hàng và hàng hóa khi dỡ hàng. - Lực ép của hàng hoá lên thành thùng. - Tải trọng ngang và dọc do đ−ờng không bằng phẳng, do tăng tốc, phanh và quay vòng. - Tải trọng va đập do hàng hoá rơi vào thùng khi bốc hàng. Trong tính toán, th−ờng không đề cập đến tất cả các tải trọng đã nêu, mà chỉ tính uốn do trọng l−ợng hàng hoá và khi nâng thùng. 3.3.2. Khung phụ. Khi sử dụng ôtô tải cơ sở để chế tạo ôtô có thùng tự đổ, cần phảI gia c−ờng khung ôtô cơ sở bằng một khung phụ. Khung phụ (hình 3.22) gồm các dầm dọc 1, dầm ngang 2, dầm công son 3, dầm dọc ngắn 5 có gắn tai đỡ 4 để lắp kích nâng, các lỗ 6 để nối bản lề với thùng chứa hàng. Tất cả các dầm là thép định hình chữ U đ−ợc nối ghép với nhau bằng hàn điện hồ quang. Khung phụ gắn vào khung ôtô bằng các bulông. Việc lắp thêm khung phụ vì những lý do sau: ôtô có thùng tự đổ dùng trong xây dựng, làm việc trong điều kiện khó khăn hơn nhiều so với ôtô tải thùng 120 thông th−ờng. Khung ôtô có thùng tự đổ chịu các tải trọng động và xoắn rất lớn. Đuôi khung ôtô có thùng tự đổ ngắn hơn của ôto tải (nhằm nâng cao tính thông qua và tính ổn định), tải trọng của thùng chứa hàng tác động lên khung ôtô chủ yếu ở đoạn giữa cabin và cầu sau, việc giảm chiều dài cơ sở là để giảm ứng suất của đoạn này, một số xe còn lắp thêm các tấm ốp gia c−ờng ở phía trong khung ôtô. Hình 3.22: Khung phụ Phía sau thùng chứa hàng nối với khung phụ bằng khớp bản lề, phía tr−ớc không cố định, khi ôtô chay trên đ−ờng gồ ghề, dao động thẳng đứng làm thùng chứa hàng nẩy lên va đập vào khung phụ. Khung phụ không chỉ đóng vai trò gia c−ờng mà còn là tấm đệm bảo vệ cho khung ôtô. Khung phụ là phần tử cơ sở để lắp thùng chứa hàng, kích nâng, thùng dầu, đ−ờng ống.... Thùng chứa hàng tỳ lên khung phụ bằng 4 – 6 điểm, ở đó khung phụ chịu ứng suất lực tập trung. Khi nâng thùng lực tác dụng trực tiếp vào khung phụ ở khu vực có kích. Giữa khung phụ và khung ôtô có đệm gỗ hoặc cao su cứng hoặc vật liệu polime..., tải trọng truyền từ khung phụ sang khung ôtô theo phân bố đều và giảm đ−ợc va đập. 121 Ch−ơng IV Ôtô và đoàn ôtô vận chuyển hàng siêu tr−ờng, siêu trọng 4.1. Đại c−ơng về công tác vận chuyển hàng siêu tr−ờng, siêu trọng Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất n−ớc, các công trình xây dựng có qui mô lớn, mang tầm vóc thế kỷ đã, đang và sẽ ra đời: Các cầu lớn v−ợt sông, các nhà máy lọc và chế suất dầu mỏ, các công trình thuỷ điện,.... Yêu cầu phải có những ph−ơng tiện vận chuyển cơ giới đ−ờng bộ chuyên dụng để vận chuyển những loại hàng dài, hàng nặng với giấy phép l−u hành đặc biệt. Những loại hàng dài nh− gỗ lâm nghiệp, ống dẫn dầu, ống dẫn khí đốt, dầm cầu bê tông, cột điện, xà nhà công x−ởng,... có chiều dài từ 6 – 48m. Đặc điểm dặc tr−ng của phần lớn loại hàng này là không đặt trực tiếp lên sàn ôtô, mooc và nửa mooc mà đặt trên giá xoay chuyên dùng kiểu chữ U (gọi tắt là giá xoay chữ U) của ôtô kéo và của mooc (nửa mooc). Nh− vậy hàng hoá chính là khâu liên kết của đoàn ôtô. Những hàng nặng liền khối nh− các máy thi công xây dựng (máy kéo, máy san, máy xúc,....), máy công cụ (máy tiện, phay, bào,...), lò (lò hơi, lò nhiệt luyện, lò phản ứng,...), các bộ phận của tua bin thuỷ điện,... có trọng l−ợng từ vài tấn đến vài trăm tấn. Đặc điểm đặc tr−ng của phần lớn loại hàng này là kích th−ớc bao lớn (quá khổ), trọng tâm cao, tải trọng tập trung, do đó sàn của ph−ơng tiện vận chuyển phải phẳng và thấp. Điều kiện khai thác của đoàn ôtô vận chuyển các loại hàng kể trên rất đa dạng, do đó các ph−ơng tiện vận tải cơ giới phải có các tính năng động lực, cơ động, việt dã,...cao, nhằm đáp ứng đ−ợc các yêu cầu khi hoạt động trên đ−ờng lâm nghiệp và công tr−ờng xây dựng. 4.2. Ô tô và đoàn ô tô vận chuyển gỗ lâm nghiệp và thép cán định hình Các ô tô và đoàn ô tô vận chuyển và xếp dỡ gỗ lâm nghiệp, gỗ xẻ, thép cán định hình th−ờng có các trang bị công nghệ sau: Giá xoay chữ U; Khung d−ới (khung phụ); Thiết bị khóa, chằng buộc; Tấm chắn bảo vệ cabin; Thiết bị xếp dỡ thủy lực và tời kéo có trích công suất từ động cơ qua hộp số 122 4.2.1. Giá xoay chữ U Giá xoay chữ U có nhiệm vụ định vị và kẹp chặt hàng hóa, đồng thời truyền tải trọng xuống khung phụ, khung ôtô, khung moóc (nửa moóc). Đồng thời đảm bảo tháo dỡ hàng hóa đ−ợc dễ dàng. Giá xoay chữ U có nhiều loại: Giá xoay đa năng, giá xoay tự trút hàng hóa, giá xoay phân cách. Cấu tạo của giá xoay chữ U (hình 4.1): gồm dầm ngang đế giá 8 liên kết bản lề với hai cột chống 3, cáp 2 có nhiệm vụ giữ cột chống ở vị trí thẳng đứng khi vận chuyển và ngả cột chống xuống khi dỡ hàng (mở khoá 7), cáp bảo hiểm 5 có khoá giữ có nhiệm vụ định vị cột chống và chằng buộc hàng hoá. Hình 4.1 Giá xoay chữ U 1. Đế cữ chặn cột chống; 2. Cáp giữ cột chống; 3. Cột chống; 4. Đầu cột chống; 5. Cáp bảo hiểm; 6. Chốt bản lề; 7. Khóa đầu cáp; 8. Dầm ngang đế giá chữ U Dầm ngang đế giá làm bằng thép hàn hình hộp, hai đầu có sẻ rãnh và khoan lỗ để lắp chốt giữ cột chống. Mặt bên dầm có hàn thanh thép góc (giá đặt trên ôtô kéo) ngửa lên để giữ cho hàng hoá không xô dọc. Mặt d−ới có hàn thêm tấm thép tỳ để giảm tải trọng riêng tác dụng lên khung d−ới (hoặc khung ôtô, khung mooc). Giữa dầm ngang và khung d−ới có ngõng quay đứng, tạo điều kiện cho giá xoay chữ U quay đi một góc khi đoàn xe chuyển h−ớng. Cột chống 123 chế tạo bằng thép hàn dạng hộp, chân cột chống nối với dầm ngang bằng chốt 6, cho phép dỡ hàng hoá ở cả hai bên. Để kẹp chặt hàng dài trên giá chữ U phải có cơ cấu chằng buộc (hình 4.2