Thiết kế hệ thống nâng hạ cho xe ô tô tự đổ 16 tấn

Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Mục Lục
Trang
Lời mở đầu

2

Chơng I Tổng quan về hệ thống nâng hạ.
I.1. Các loại hệ thống nâng hạ

3

I.2: Lựa chọn cơ cấu nâng hạ

11

I.3: Giới thiệu ô tô thiết kế

12

Chơng II Xác định hành trình nâng và lực nâng cần thiết.
II.1: Xác định hành trình nâng

16

II.2: Xác định lực nâng cần thiết

18

Chơng III: Thiết kế tính toán các chi tiết của cơ cấu nâng hạ.
III.1: Thiết kế các chi tiết

22

III.2:Tính bền cho các chi tiết của xylanh

29

III.3: Tính kiểm tra an toàn

33

III.4: Lựa chọn máy bơm thuỷ lực

34

Chơng IV: Qui trình công nghệ chế tạo cần đẩy xylanh nâng hạ.
IV.1: Giới thiệu về chi tiết

37

IV.2: Lập qui trình chế tạo

39

IV.3: Thiết kế đồ gá

49

III.8 : Tính toán lực kẹp chặt , mô men xiết cần thiết

54

Kết luận

58

Tài liệu tham khảo

59.

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-1-


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Lời nói đầu
Đất nớc ta đang trong gia đoạn công nghiệp hoá hiện đại hoá với tốc độ phát
triển rất cao.Để đáp ứng nhu cầu phát triển của các thành phần kinh tế khác nhau
thì trớc hết cơ sở hạ tầng và giao thông vận tải phải đạt yêu cầu.Một trong những
nhu cầu quan trọng và cấp thiết đó là :vận chuyển với khối lợng lớn hàng hoá ,

nguyên vật liệu,Do đó đòi hỏi cần phải có các ô tô tải nặng để đáp ứng đợc nhu
cầu đó. Nhận biết đợc vai trò quan trọng của ô tô tự đổ trong việc phát triển kinh
tế, hiện nay nhiều hãng sản xuất xe lớn trên thế giới đã đa ra thị trờng các loại xe
tự đổ tải trọng lớn khác nhau với nhiều kiểu dáng khác nhau nhằm đáp ứng nhu
cầu sử dụng ngày càng cao. Tuy nhiên ở nớc ta chủ yếu mới chỉ dừng lại ở việc
nhập satsi và lắp ráp mà cha đi vào chế tạo, nội địa hoá. ở Việt Nam tổng công
ty Than Việt Nam đang triển khai chơng trình sản xuất và lắp ráp xe tải, xe
chuyên dụng, mà đặc biệt là ô tô tự đổ có tải trọng lớn. Trớc mắt sản phẩm ra đời
đợc sử dụng trong ngành khai thác mỏ và tiến tới cung cấp cho thị trờng nhằm
đáp ứng nhu cầu về vận tải hàng hoá.
Nh vậy việc thiết kế, sản xuất, lắp ráp ô tô tải tự đổ trọng tải lớn đang là nhu cầu
rất cần thiết. Với cơ hội thực tiễn đó, em đợc giao đề tài: Thiết kế hệ thống
nâng hạ cho xe ô tô tải tự đổ trọng tải 16 tấn.Đề tài đợc thực hiện trên cơ sở
khảo sát thực tế một số doanh nghiệp sản xuất lắp ráp ô tô trong nớc. Đồng thời
tham khảo kết cấu của các loại xe có tải trọng tơng tự.
Qua thời gian đợc giao nhiệm vụ với sự cố gắng của bản thân cùng với giúp đỡ
tận tình của thầy giáo KS. Nguyễn Thành Công, tốt nghiệp của em đã hoàn thành.
Tuy nhiên do thời gian có hạn và hạn chế về kiến thức thực tế nên không tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong đợc sự góp ý và chỉ bảo của các thầy và các
bạn để đề tài của em đợc hoàn thiện hơn .
Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 4 năm 2007
SV: Lê Anh Tuấn.

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-2-


Đồ án Tốt Nghiệp

Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Chơng I
Tổng quan về hệ thống nâng hạ
I.1. Các loại hệ thống nâng hạ:
- Ô tô có thùng tự đổ là phơng tiện cơ giới đờng bộ chuyên dùng có trang bị
thùng tự lật để dỡ hàng ra khỏi thùng, dải phân bố trọng tải của ô tô có thùng tự
đổ rất rộng, từ 0,5T đến 400T. Dải trung bình từ 3,5T đến 12T.
Đối với các xe tự đổ, các biện pháp nâng hạ thùng là rất đa dạng với nhiều ph ơng pháp khác nhau:
*) Theo cách thức lật thùng:
+ Loại ô tô tự đổ lật thùng cỡng bức: loại này đợc sử dụng rộng rãi, dùng kích
nâng để lật thùng, việc nâng hạ thùng, trút hàng là chủ động và an toàn.
+ Loại ô tô tự đổ thùng tự lật: là loại thùng hàng có trọng tâm lệch lùi sau điểm
quay lật của thùng, chỉ cần rút chốt hãm là thùng tự lật, khả năng trút hàng ra
khỏi thùng tốt, tuy nhiên không đợc chủ động, và an toàn.
*) Theo hớng đổ thùng:
+ Loại thùng lật về phía sau: tơng đối phổ biến, đợc dùng nhiều để chở vật liệu
xây dựng, khai thác mỏ, khả năng trút hàng nhanh

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-3-


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Hình 1.1: Xe có thùng lật về phía sau
+ Loại thùng lật sang bên sờn: cần chú ý đến phơng pháp hạ thành thùng sao
cho không ảnh hởng đến sự di chuyển của ô tô, thờng dùng để vận tải những sản
phẩm nông nghiệp, có thể chở vật liệu xây dựng, đại diện nh xe IFA W50, xe này
sử dụng kích nâng đặt ở giữa thùng, khả năng trút hàng linh hoạt tuỳ thuộc điều
kiện, vì xe có thể đổ nghiêng về hai phía hoặc ba phía:

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-4-


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Hình 1.2: Xe có thùng lật sang bên sờn, kích nâng đặt ở giữa thùng

Hình 1.3: Xe có thùng lật sang bên sờn, kích nâng đặt ở trớc và sau thùng

+ Loại nâng thùng lên cao rồi mới lật: khả năng chở hàng là không lớn, tuy nhiên
loại này lại đem hiệu quả cao khi cần trút hàng vào các bể chứa, vào toa xe đờng
sắt:
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43

-5-


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Hình 1.4: Xe có kết cấu nâng thùng lên cao rồi mới lật
Đại đa số ô tô có thùng tự đổ sử dụng loại kích thuỷ lực, vì có những u
điểm sau: kích thớc gọn và dễ bố trí; có tính tin cậy và độ an toàn cao; các bề mặt
tiếp xúc mòn ít vì luôn có dầu; thời gian dỡ hàng ngắn khoảng (10 ữ 20) giây.
Trong phạm vi thiết kế của đề tài này em chỉ đề cập đến phơng pháp nâng
hạ thùng bằng kích thuỷ lực, loại lật thùng cỡng bức về phía sau đợc sử dụng
rộng rãi hiện nay.
Đựơc chia ra làm 2 loại chính:
+ Loại bố trí xy lanh thuỷ lực đặt trực tiếp dới thùng.
+ Loại bố trí xy lanh thuỷ lực kết hợp với giàn nâng.
I.1.Loại bố trí xy lanh thuỷ lực đặt trực tiếp dới thùng:
a)Sử dụng xy lanh thuỷ lực đặt ở đầu thùng:
+ Đặc điểm:
_Dầu thuỷ lực đợc bơm dầu lắp ở bộ phận trích công suất của hộp số đa vào xy
lanh thuỷ lực, thông qua các gối đỡ nâng thùng tự đổ lên vị trí trút hàng. Khi hạ
thùng chỉ cần mở van điều khiển đa dầu từ xy lanh về thùng chứa.

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-6-

Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
+ Ưu điểm: Có kích thớc nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, ít chi tiết nên dễ chế tạo, rẻ
tiền; ngoài ra vì có ít khâu khớp nên động học đơn giản, vận hành thuận lợi, dễ
bảo dỡng sửa chữa.
+ Nhợc điểm:
-

Loại này lực nâng đặt trực tiếp vào kích nên tuổi thọ của xy lanh thuỷ lực

thấp, hành trình nâng dài dẫn đến khả năng chịu tải và độ cứng vững của hệ thống
kém, tuổi bền không đợc tốt; ngoài ra loại này chiếm thể tích lớn do hành trình
của nó, làm giảm đáng kể thể tích thùng hàng.
Hiện nay, cơ cấu nâng này vẫn đợc lắp trên một số loại xe nh KAMAZ, xe tự đổ
có tải trọng nhỏ, trung bình.

Hình 1.5: Hệ thống nâng hạ thùng dùng xy lanh thuỷ lực đặt đầu thùng

b)Sử dụng xy lanh thuỷ lực đặt ở giữa thùng:
+ Ưu điểm:
- Có kích thớc nhỏ gọn, kết cấu đơn giản, ít chi tiết nên dễ chế tạo, rẻ tiền;
ngoài ra vì có ít khâu khớp nên động học đơn giản, vận hành thuận lợi.
- So với phơng án sử dụng xy lanh đặt ở đầu thùng thì không gian lắp đặt đợc thu
hẹp, kết cấu nhỏ gọn, độ cứng vững cao hơn, hành trình nâng ngắn hơn.
+ Nhợc điểm:
- Lực nâng cũng đặt trực tiếp vào kích nên tuổi thọ của xy lanh thuỷ lực thấp,
do hành trình nâng đợc thu ngắn nên yêu cầu lực nâng lớn hơn.
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-7-


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
Phơng án có thể lắp đặt đồng thời 2 xy lanh thuỷ lực nâng thùng, nhằm tăng khả
năng nâng tải, giảm nhẹ lực nâng trên mỗi xy lanh.

Hình 1.6: Hệ thống nâng hạ thùng
dùng xy lanh thuỷ lực đặt giữa thùng
I.2.Loại bố trí xy lanh thuỷ lực kết hợp với giàn nâng:
- Cách bố trí này thờng sử dụng trên các loại xe tự đổ tải trọng lớn, dải tải
trọng phân bố từ 12T đến 400T. Đặc điểm loại này là có kết cấu phức tạp hơn nhng cho sức nâng lớn, độ bền vững cao, khả năng chịu lực tốt. Đầu của xy lanh
thuỷ lực không đặt trực tiếp lên thùng nên tuổi thọ cao hơn, đòi hỏi công suất của
bộ trích công suất không lớn. Lực nâng đợc phân phối đều lên các gối.
- Kết cấu phức tạp, yêu cầu về độ chính xác lắp ghép lớn đảm bảo động
học của giàn nâng. Để đảm bảo làm việc thì tất cả các khớp của cơ cấu trong quá
trình nâng hạ phải cùng nằm trên một mặt phẳng, làm cho việc lắp ráp đòi hỏi
chính xác cao, khó khăn.

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-8-


Đồ án Tốt Nghiệp

GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
Các cách bố trí xy lanh thuỷ lực kết hợp với giàn nâng đợc sử dụng hiện nay
tuỳ thuộc theo cách bố trí xy lanh thuỷ lực, bố trí giàn nâng, bố trí đòn liên kết.

a) Cách bố trí thứ nhất: Giàn chữ A nối trực tiếp với thùng:

Hình 1.7:

Cách bố trí

thứ nhất

của HT nâng
hạ xy lanh thuỷ lực

kết hợp với giàn nâng(Giàn chữ A nối trực tiếp với thùng)
+ Đặc điểm:
- Hệ thống nâng hạ có nhiều khâu khớp, các chi tiết đợc bố trí đối xứng hai
bên giữa kích nâng, lực nâng từ xy lanh thuỷ lực tác dụng vào giàn nâng đẩy
thùng tự đổ nâng thùng, tay đòn đợc liêt kết từ khung phụ với giàn nâng.
+ Ưu điểm:
-

Kết cấu vững chắc, khả năng chịu tải lớn, lực nâng không đặt trực tiếp vào

kích nâng nên xy lanh có tuổi thọ cao.
+ Nhợc điểm:
- Cơ cấu có nhiều chi tiết, nhiều khâu khớp nên chế tạo khó khăn, lắp đặt phức
tạp, và động học, động lực học khá phức tạp; phơng án có thể tích chiếm chỗ lớn.

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
-9-


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
- Khi đòn liên kết giữa tấm nâng và khung phụ bị cong vênh thì hệ thống
nâng hạ sẽ không thể làm việc đợc, ảnh hởng lớn đến quá trình làm việc.
Hiện nay cơ cấu này đợc lắp đặt trên xe SAM SUNG.
b)Cách bố trí thứ hai:

Hình 1.8: Cách bố trí thứ hai của HT nâng hạ xy lanh thuỷ lực
kết hợp với giàn nâng
+ Đặc điểm:
- Hệ thống nâng hạ có nhiều khâu khớp, các chi tiết đợc bố trí đối xứng hai
bên giữa kích nâng, thùng tự đổ không liên kết trực tiếp với giàn nâng mà qua tay
đòn, lực nâng từ xy lanh thuỷ lực tác dụng vào giàn nâng qua tay nâng liên kết
đẩy thùng tự đổ nâng thùng.
+ Ưu điểm:
- Kết cấu nhỏ gọn, vững chắc, khả năng chịu tải lớn, đảm bảo cứng vững tốt,
lực nâng không đặt trực tiếp vào kích nâng nên xy lanh có tuổi thọ cao, động học
tơng đối đơn giản.
+ Nhợc điểm:
- Cơ cấu có nhiều chi tiết, nhiều khâu khớp nên chế tạo khó khăn, lắp đặt phức
tạp. Vì tay nâng liên kết trực tiếp tác dụng đẩy thùng tự đổ nên yêu cầu về độ bền,
tuổi thọ làm việc cao.
Hiện nay cơ cấu này đợc lắp đặt trên xe Hyundai.

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 10 -


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

c) Cách bố trí thứ ba:

Hình1. 9: Cách bố trí thứ ba của HT nâng hạ xy lanh thuỷ lực
kết hợp với giàn nâng
+ Đặc điểm:
- Hệ thống nâng hạ có nhiều khâu khớp, thùng tự đổ không liên kết trực tiếp
với giàn nâng mà qua tay đòn, lực nâng từ xy lanh thuỷ lực tác dụng vào giàn
nâng qua tay nâng liên kết đẩy thùng tự đổ nâng thùng.
+ Ưu điểm:
- Phơng án có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, vững chắc, khả năng chịu tải lớn, dễ
chế tạo, lắp đặt. Lực nâng không đặt trực tiếp vào kích nâng nên xy lanh có tuổi
thọ cao, động học đơn giản
+ Nhợc điểm:
- Cơ cấu có nhiều chi tiết, nhiều khâu khớp nên chế tạo khó khăn, v ì tay nâng
liên kết trực tiếp tác dụng đẩy thùng tự đổ nên yêu cầu về độ bền, tuổi thọ làm
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 11 -

Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
việc cao. Vì việc bố trí chốt xoay xy lanh là xa so với giàn nâng, góc đặt xy lanh
so với phơng ngang là nhỏ nên yêu cầu lực nâng lớn, hành trình nâng dài.
Hiện nay cơ cấu này đợc lắp đặt trên xe Kraz.

I.2. Lựa chọn cơ cấu nâng hạ:
Qua phân tích u nhợc điểm của các phơng án đã trình bày, với đề tài đợc giao
là: Thiết kế hệ thống nâng hạ cho xe tải tự đổ trọng tải 16 tấn. Đề tài đã lựa
chọn phơng án nâng hạ thùng là sử dụng xy lanh thuỷ lực kết hợp với giàn nâng
để đảm bảo lực nâng lớn, khả năng chịu tải tốt.
Trên cơ sở cơ cấu nâng hạ chế tạo trong nớc, phù hợp với khả năng chế tạo,
đảm bảo độ cứng vững tốt, không gian bố trí trên xe nên lựa chọn cơ cấu
nâng hạ theo phơng án thứ 3 của loại xy lanh thuỷ lực kết hợp với giàn nâng,
với mẫu xe tham khảo là KRAZ 65055:

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 12 -


§å ¸n Tèt NghiÖp
C«ng

GVHD:KS.NguyÔn Thµnh

H×nh 1.10: Xe sö dông c¬ cÊu n©ng h¹ thïng

Sinh viªn: Lª Anh TuÊn

Líp c¬ khÝ « t« A K43
- 13 -


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Hình1.11.Cơ cấu nâng hạ thùng

I.3. Giới thiệu ô tô thiết kế :
ô tô thiết kế có tải trọng 16 tấn đợc thiết kế dựa trên xe ô tô satxi cơ sở là xe
Kraz 65055, có công thức bánh xe 6ì4, tay lái thuận, thùng tự trút hàng về phía
sau, có tính việt dã cao, thích ứng làm việc trong những điều kiện khắc nghiệt nh
các vùng mỏ, công trờng. Ca bin của xe lật về phía trớc. Cấu tạo thùng xe bằng
thép, thùng xe có dạng hình hộp chữ nhật thành xe phía sau tự mở dùng điều
khiển cơ khí. Đáy thùng xe đợc làm bằng phẳng mà không bị nâng cao ở phía
sau, điều này làm giảm thiểu lợng hàng đọng lại ở đáy thùng. Dung tích của
thùng là 12 m3, đủ lớn để bốc hàng lên xe mà không cần phải làm ngọn cho
hàng.Xe có tuyến hình nh sau:

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 14 -

Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

Hình 1.12:Tuyến hình xe Kraz 65055
Bảng: Thông số kỹ thuật của ô tô tự đổ xe Kraz 65055:
TT

Đại lợng

Đơn vị

1 Công thức bánh xe

Giá trị
6x4

Kích thớc bao
2 Dài x rộng x cao

mm

8285 x 2500 x2760

3 Chiều dài cơ sở

mm

4080 - 1400

4 Tự trọng

Kgf

12300

Cầu trớc

Kgf

4200

Cầu sau

Kgf

8100

5 Kíp lái

Ngời

02 (130 Kgf)

6 Trọng lợng khi xe đủ tải

Kgf

28400

Cầu trớc

Kgf

5900

Cầu sau

Kgf

22500

7 Tải trọng chuyên chở

Kgf

16000

8 Vết bánh xe

mm

1970/1840

9 Chiều dài đầu xe

mm

1250

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 15 -


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

10 Chiều dài đuôi xe

mm

11 Động cơ

2255
YaMZ-238D(EURO-0)

- Số xy lanh

8

- Đờng kính/hành trình piston
- Dung tích công tác
- Công suất cực đại ở số vòng

quay 2100v/p

mm

130/140

lít

10,5

KW
(HP)

- Mô men xoắn cực đại ở

243/330

N.m

số vòng quay 1200-1400v/p

(Kgf.m)

1255/125

- Điện áp

V

24

- ắc quy

V/A.h

2x12/190

- Máy phát

V/W

28/1000

12 Hệ thống điện

13 Li hợp

02 đĩa, ma sát khô

14 Hộp số

02 dải, 8 tay số

-Tỉ số truyền ở tay số truyền thấp

7,73; 3,94; 1,96;1,00
Số lùi 11,79

-Tỉ số truyền ở tay số truyền cao

5,52; 2,80; 1,39; ; 0,71
Số lùi 2,99.

15 Truyền lực chính

Kép, thông qua

Tỉ số truyền

6,15

16 Hệ thống treo trớc

Phụ thuộc, nhíp bán elip
đặt dọc, có giảm chấn
thuỷ lực.

17 Hệ thống treo sau

Thăng bằng, nhíp bán elíp

18 Hệ thống lái

Có trợ lực thuỷ lực

19 Phanh chính

Phanh hơi, cơ cấu phanh
loại tang trống

20 Phanh dừng

Lò xo tích năng, tác dụng

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 16 -


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành
lên các bánh xe sau

21 Phanh động cơ

Dẫn động khí nén, lắp
trên đờng xả của động cơ

22 Lốp xe

mm

320R-508

23 Kích cỡ vành bánh xe

mm

216B-508

lít

250

Km/h

90

26 Độ dốc tối đa leo đợc

%

30

27 Bán kính quay vòng nhỏ nhất
Hệ thống nâng thùng
28
- Góc nâng lớn nhất
- Thời gian nâng

m

11
Xy lanh thuỷ lực kết hợp với
dàn chữ A
550
20

24 Thùng nhiên liệu
25 Tốc độ tối đa

độ
giây

Chơng II
Xác định hành trình nâng và lực nâng cần thiết của
xylanh thuỷ lực
II.1.Xác định hành trình nâng:
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 17 -


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
Để xác định đợc hành trình nâng ta xây dựng động học cơ cấu nâng thùng.
Các thông số cho trớc đợc xác định trên cơ sở cơ cấu thật của ô tô tự đổ KRAZ
65055 .
Giàn nâng có vị trí xác định trên khung phụ. Giàn nâng gồm các khâu chuyển
động và các khớp quay( khớp trụ). Việc xác định động học giúp xác định hành
trình nâng Smax và góc quay max của xi lanh . Do vậy cần xác định động học dịch
chuyển các vị trí của cơ cấu từ khi bắt đầu nâng thùng đến vị trí thùng đợc nâng
đến góc lớn nhất để trút hết hàng.
Ta tiến hành vẽ động học cơ cấu nh sau:
Các thông số đã biết:

_Vị trí cơ cấu nâng khi cha nâng thùng:
_O1, O2, O3 cố định. Trong đó :
+O1:Tâm chốt quay xy lanh.
+O2:Tâm chốt quay của giàn nâng.
+O3:Tâm chốt quay của thùng xe.
Với: _Khoảng cách O1O2: +Theo phơng ngang là: 1467mm
+Theo phơng thẳng đứng là:0mm
_Khoảng cách O2O3: +Theo phơng ngang là: 940mm
+Theo phơng thẳng đứng là:15mm
_O2AB:Tấm nâng chữ A(A,B quay quanh O2).
_AC:Tay nâng(C liên kết với thùng xe và quay quanh O3)
_ Kích thớc của cơ cấu nâng nh sau:
+ Đoạn O2A = 478 (mm).
+ Đoạn O2B = 394 (mm)
+ Đoạn AB = 240 (mm)
+ Đoạn AC = 550 (mm)

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 18 -


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
Từ cơ cấu ở vị trí ban đầu đã xác định( =00):(ABC), ta vẽ động học cơ cấu ở vị
trí góc nâng thùng lớn nhất(ABC):
_Vẽ đờng tròn (O3,O3C);Từ O3 kẻ đờng thẳng hợp với phơng OX góc
max=550, cắt (O3,O3C) tại C.

_Vẽ 2 đờng tròn: (O2,O2A)và(C,CA); hai đờng tròn này cắt nhau ở điểm phía trên
chính là điểm A.
_Vẽ 2 đờng tròn: (O2,O2B)và(A,AB); hai đờng tròn cắt nhau tại điểm B tơng ứng
với kết cấu.

Hình 2.1: Động học cơ cấu nâng thùng
Theo đồ thị động học ta có:
Khoảng cách tâm chốt xoay xilanh O1 và tâm bắt đầu của xilanh trên giàn nâng:
_ở vị trí ban đầu(góc nâng thùng =00): O1B= 1137(mm)
_ở vị trí cuối(góc nâng thùng max=550): O1B= 1652(mm)
=>Hành trình nâng của xylanh là: S = O1B O1B = 1652 1137= 515 (mm).
=>Góc của tâm xylanh với phơng ngang: max = 130.
II.2. Xác định lực nâng cần thiết:
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 19 -


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
Để tính đợc lực nâng thùng trong thực tế ta phải tính khi xe đầy tải.Ta có sơ đồ
động lực học cơ cấu nâng thùng nh sau:

Hình 2.1: Động lực học cơ cấu nâng thùng
Tải trọng tác dụng lớn nhất vào xilanh thuỷ lực khi ô tô bắt đầu nâng thùng:

Hình 2.3: Trạng thái khi ô tô bắt đầu nâng thùng

Trong đó:
- Rb : lực nâng của xilanh thuỷ lực, [kG]`
- Rb:lực tác dụng của giàn nâng lên xilanh, [kG]
- Ra: lực tác dụng của tay nâng lên giàn nâng, [kG]
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 20 -


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
- Ra: lực tác dụng của giàn nâng lên tay nâng, [kG]
- Rc: lực tác dụng của tay nâng tại thời điểm bắt đầu nâng thùng, [kG]
- Rc: lực tác dụng của thùng lên tay nâng, [kG]
- Gth + Q : trọng lợng của thùng và hàng, [kG]
- a : khoảng cách từ tâm thùng đến chốt xoay a = 1495 mm
- b : khoảng cách từ tâm ổ đỡ đến phơng của lực Rc, b = 563 mm
- c : khoảng cách từ tâm chốt xoay đến phơng của lực Ra, c = 563 mm
- d : khoảng cách từ tâm ổ đỡ đến phơng của lực Rb , d = 414 mm.
_Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cơ cấu nâng gồm có:
Gth + Q: trọng lợng bản thân khung phụ + thùng + hàng, Gth + Q = 16000 KG;
Để xác định giá trị lực nâng cần thiết của xilanh thuỷ lực tại thời điểm bắt
đầu nâng thùng tự đổ và phản lực tại các gối đỡ, ta tiến hành tách các khâu
liên kết của cơ cấu nâng hạ nh sau:
+Xét khâu gồm thùng và khớp O 3 ( gối xoay thùng tự đổ), C chính là điểm bắt
tay nâng với thùng.
Giả thiết coi tải trọng tập trung của trọng lợng nâng đặt tại vị trí giữa của khung
phụ, sau khi xác định khoảng cách ta có điểm đặt lực cách O3 là a = 1495(mm).

Phản lực tại khớp liên kết tại C là Rc có phơng nh hình vẽ:

Hình 2.4: Sơ đồ xác định phản lực tại khớp C
Lập phơng trình cân bằng mômen quanh chốt O3, ta có:
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 21 -


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
RC = (Gth+Q).1495/563 = 16000*1495/563 = 42487 (kG)
*Xét thanh AC:
Sơ đồ lực tác dụng lên đòn nâng AC nh hình vẽ:

Hình 2.5: Sơ đồ xác định phản lực tại khớp A
Từ sơ đồ lực tác dụng ta có:
Ra = Rc = 42487 (kG)
*Xét khung O2AB:
Đặt các lực tác dụng vào khâu O2AB trong đó Rc là phản lực tác dụng lên gối C
do xilanh thuỷ lực ta có sơ đồ lực tác dụng nh sau:

Hình 2.6: Sơ đồ xác định phản lực tại khớp B

Lập phơng trình cân bằng mômen quanh chốt O2, ta đợc:
Rb = Ra x 180/243 = Rax180/243 = 42487 x 180/243 = 31472 (kG)
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 22 -


Đồ án Tốt Nghiệp
GVHD:KS.Nguyễn Thành
Công
Vậy lực cần thiết tác dụng lên xilanh thuỷ lực là:
F = Rb = Rb = 31472 (kG)

Vậy với: F = Rb 31472 (kG) thì nâng đợc thùng tự đổ.

ChơngIII
Thiết kế Tính Toán các chi tiết cơ cấu nâng hạ
III.1.Thiết kế các chi tiết của cơ cấu nâng hạ:
1.Thiết kế xilanh thuỷ lực:

a)Lựa chọn các thông số cơ bản của xilanh:
Dựa trên kết quả tính toán động học của cơ cấu nâng hạ thùng ta có các
thông số động học nh sau:
L = 1652 (mm)

L1 =1137 (mm)

S = 515(mm)

q = 165kG/cm2

Trong đó :
L : chiều dài xilanh ở trạng thái thùng đợc nâng ỏ vị trí cao nhất

L1 : chiều dài xilanh ở trạng thái tĩnh ( vị trí thấp nhất của thùng )
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 23 -


Đồ án Tốt Nghiệp
Công
S : hàng trình làm việc xilanh

GVHD:KS.Nguyễn Thành

q : áp suất bơm dầu.
b)Xác định đờng kính trong xilanh:
Để có thể nâng thùng ở vị trí thấp nhất ban đầu thì đờng kính xilanh phải thoả
mãn công thức sau:
d2 ì
4ìP
qì
Pd
4
qì
Trong đó:

(3-1)

P : tải trọng lớn nhất tác dụng lên cán piston
P= 31472(KG)
d: đờng kính trong của xilanh thuỷ lực

q: áp suất dầu trung bình của hệ thống thuỷ lực,
q =165 [KG/cm2]

Thay số vào công thức (3-1) ta có:

d

4 * 31472
=15,6 (cm)
165 * 3,14

Vậy ta chọn đờng kính trong của xilanh là d = 16 (cm)=160(mm).
c)Xác định chiều dày thành xilanh:
Để tính toán đờng kính ngoài của xilanh ta có thể tiến hành theo hai cách sau:
+ Cách thứ nhất ta có thể tính đờng kính ngoài theo phơng pháp tính toán của
sức bền vật liệu
+ Cách thứ hai ta có thể chọn đờng kính sau đó kiểm nghiệm lại
Vậy để tính chiều dầy của thành xilanh ta sử dụng phơng pháp thứ nhất.
Theo sức bền vật liệu ta có công thức xác định chiều dày thành xilanh nh sau:

Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 24 -


Đồ án Tốt Nghiệp
Công

GVHD:KS.Nguyễn Thành

t =

[ ]

Trong đó:

=

q*d
2[ ]

c
n

(3-2)

ở đây ta chọn vật liệu chế tạo xilanh là thép C45 thì

ta có : c = 360 Mpa
n : hệ số dự trữ bền ta lấy
=>

[ ]

Vậy ta có : t =

=

n = 2.

360
=180(Mpa).
2

165 * 160
= 7,3 (mm).
2 * 180 * 10

Vậy ta chọn chiều dầy thành xilanh là : t = 8 (mm)
d)Xác định đờng kính cán piston:
Để xác định đờng kính cán piston ta căn cứ và tải trọng tác dụng khi piston
làm việc với tải trọng lớn nhất. Theo kết cấu của piston thì khi làm việc nó chỉ
chịu ứng suất nén nên theo sức bền vật liệu ta có công thức xác định đờng kính
cán piston nh sau:

_Tính theo điều kiện bền:
P
[
F

]

(3-3)

Trong đó : P : là tải trọng tác dụng lên cán piston
.d12
F : diện tích cán piston F =
4

[ ]

: là ứng suất cho phép của vật liệu [ ] = 180 MPa

Thay vào (5.3) ta có công thức xác định đờng kính cán piston:
d1

4* P
4 * 31472 * 10
=
= 47,2(mm).
* [ ]
3.14 *180

_Tính theo điều kiện ổn định:
Sinh viên: Lê Anh Tuấn

Lớp cơ khí ô tô A K43
- 25 -