Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA ho ngoc huy

Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................3
Chương 1.

TỔNG QUAN VỀ XE CHỞ BỒN TRỘN BÊ TÔNG................4

1.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI..................................................4
1.1.1. Công dụng..........................................................................................4
1.1.2. Yêu cầu...............................................................................................5
1.1.3. Phân loại.............................................................................................5
1.2. CẤU TẠO CỦA XE BỒN TRỘN BÊ TÔNG............................................5
1.3. GIỚI THIỆU XE CƠ SỞ............................................................................6
Chương 2. THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG BỒN TRỘN BÊ TÔNG LÊN XE CƠ
SỞ HINO FM1JNUA.............................................................................................11
2.1. NHIỆM VỤ VÀ MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ..............................11
2.1.1. Nhiệm vụ thiết kế..............................................................................11
2.1.2. Mục đích thiết kế...............................................................................11
2.2. TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ..........................................................................11
2.2.1. Chọn bồn trộn bê tông của xe thiết kế..............................................11
2.2.2. Thiết kế hệ thống điều khiển dẫn động bồn trộn.............................14
2.2.3. Lắp đặt, bố trí chung bồn trộn bê tông lên xe cơ sở HINO
FM1JNUA...................................................................................................18
Chương 3.

TÍNH TOÁN KIỂM TRA Ô TÔ SAU THIẾT KẾ...............21

3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG VÀ TỌA ĐỘ TRỌNG
TÂM CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ..........................................................................21
3.1.1. Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng...............................21
3.1.2. Xác định tọa độ trọng tâm ô tô........................................................27
3.2. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ........31

3.2.1 Trường hợp khi xe không tải...........................................................32
3.2.2. Trường hợp khi xe đầy tải..............................................................36
3.3. KIỂM TRA ĐỘNG LƯC HỌC CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ...........................37
3.3.1. Xác định đặc tính ngoài của động cơ HINO J08C-TG...................38
3.3.2. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của xe....................................40
3.3.3. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của xe........................................47
3.3.4. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học của xe thiết kế....................50
3.3.5. Xây dựng đồ thị gia tốc của ô tô thiết kế.........................................56

1


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
3.3.6. Kiểm tra khả năng vượt dốc theo điều kiện bám...........................60
Chương 4. TÍNH TOÁN KIỂM TRA BỀN CÁC CHI TIẾT LẮP GHÉP CỦA Ô
TÔ THIẾT KẾ.......................................................................................................62
4.1. KIỂM TRA BỀN BU LÔNG LẮP GHÉP KHI Ô TÔ PHANH ĐỘT NGỘT 62
4.2. KIỂM TRA BỀN BU LÔNG LẮP GHÉP KHI Ô TÔ QUAY VÒNG.......64
4.3. TỔNG THỂ XE THIẾT KẾ......................................................................67
4.4. KẾT LUẬN...............................................................................................69
Chương 5.

VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG XE BỒN TRỘN BÊ TÔNG.........70

5.1. VẬN HÀNH XE BỒN TRỘN BÊ TÔNG................................................70
5.1.1. Vận hành xe cơ sở............................................................................70
5.1.2 Vận hành xe bồn trộn đến nơi thi công............................................70
5.2. BẢO DƯỠNG XE BỒN TRỘN BÊ TÔNG..............................................70
5.2.1 Kiểm tra trước khi vận hành............................................................70
5.2.2. Kiểm tra sau khi vận hành...............................................................70

5.2.3. Kiểm tra định kì................................................................................71
5.2.4. Vệ sinh tản nhiệt làm mát.................................................................71
5.2.5. Trục trặc và phương pháp xử lý......................................................72
KẾT LUẬN............................................................................................................73
TÀI LIỆU KHAM KHẢO....................................................................................74
MỤC LỤC..............................................................................................................75

2


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển to lớn của tất cả các ngành nền kinh tế thế giới nói
chung, Việt Nam nói riêng. Đi cùng với nó là nhu cầu cầu xây dựng càng tăng lên,
yêu cầu đặt ra phải cơ giới hóa trong sản xuất và xây dựng. Chính vì vậy nhu cầu
đặt ra cho việc vận chuyển bê tông nhanh, đảm bảo chất lượng, số lượng càng cấp
thiết, để đáp ứng được nhu cầu này thì xe vận chuyển bê tông ra đời. Xe vận chuyển
bê tông ra đời không chỉ giảm sức lao động của con người mà còn tăng năng suất
lao động, giảm chi phí đầu vào, tăng hiệu quả kinh tế.
Với đề tài “ Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO
FM1JNUA”, đây là một đề tài rất thực tế, phù hợp với điều kiện phát triển của nền
công nghiệp ôtô nước ta hiện nay. Xe tải HINO FM1JNUA là một loại phương tiện
giao thông vận tải rất phổ biến, xe có nhửng ưu điểm khá nổi trội phù hợp với điều
kiện đường xá của nước ta hiện nay. Từ một chiếc HINO FM1JNUA nhập khẩu ta
tiến hành thiết kế để gắn lên nó chiếc bồn trộn bê tông có tải trọng phù hợp thành
một xe bê tông mới dùng để vận chuyển bê tông đáp ứng cho nhu cầu cho ngành
xây dựng trong nước.
Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo TS. Nguyễn Văn Đông, cùng với
sự cố gắng của bản thân bằng cách vận dụng những kiến thức đã học và tìm hiểu
thêm ngoài thực tế em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy nhiên do kiến

thức còn hạn chế, điều kiện tiếp xúc với thực tế còn ít nên khi làm đồ án này chắc
chắn sẽ không tránh khỏi sai sót. Em xin các thầy cô và các bạn tận tình chỉ bảo
thêm.
Đà Nẵng, ngày 4 tháng 6 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Hồ Ngọc Huy

3


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Chương 1.

TỔNG QUAN VỀ XE CHỞ BỒN TRỘN BÊ TÔNG

1.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
1.1.1. Công dụng
Xe bồn trộn và vận chuyển bê tông (gọi tắt là xe trộn bê tông) dùng để vận
chuyển bê tông từ nơi sản xuất đến các công trình xây dựng với cự ly từ vài km đến
vài chục km, nhằm giảm bớt số lượng trạm bê tông, đảm bảo vệ sinh môi trường tại
nơi thi công.
Trong quá trình vận chuyển, bồn chứa bê tông phải được quay để đảm bảo chất
lượng bê tông. Khi vận chuyển bê tông ở cự ly ngắn trong khoảng 500m đến 4km,
ta đổ bê tông đã trộn vào bồn (70% - 80% dung tích bồn trộn) và cho bồn quay với
vận tốc nhỏ (3 - 4 vòng/phút) để bảo đảm trong quá trình vận chuyển bê tông không
bị phân tầng và đông kết.
Khi cần vận chuyển bê tông đi xa từ 5km đến vài chục km, ta đổ hỗn hợp bê
tông khô chưa trộn nhưng đã được định lượng vào bồn trộn (60% - 70% dung tích
bồn). Trong quá trình di chuyển, thùng trộn sẽ tiến hành trộn vật liệu với nước (tốc

độ quay bồn trộn 10 - 12 vòng/phút), tới nơi làm việc chỉ đổ bê tông ra dùng ngay.
Như vậy xe vừa làm nhiệm vụ trộn hỗn hợp bê tông, vừa vận chuyển. Tổng thể xe
bồn trộn bê tông như trên hình 1 – 1.

Hình 1 - 1 Tổng thể xe trộn bê tông [6]

4


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
1.1.2. Yêu cầu
- Phải thỏa mãn các tiêu chuẩn về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường (TCN 2242000)
- Bồn có kích thước và hình dáng phù hợp để chứa và trộn bê tông tương ứng với tải
trọng cho phép của xe nền. Có thể điều chỉnh được tốc độ quay bồn theo yêu cầu.
- Cho phép xả sạch bê tông và vệ sinh bồn dễ dàng.
- Dễ chế tạo, giá thành thấp.
- Dễ vận hành thao tác, chăm sóc bảo dưỡng.
1.1.3. Phân loại
Xe trộn bê tông có thể phân loại theo :
- Tải trọng.
- Phương pháp dẫn động quay bồn :
+ Truyền động cơ khí.
+ Truyền động thủy lực.
1.2. CẤU TẠO CỦA XE BỒN TRỘN BÊ TÔNG
Hình dạng cấu tạo tổng thể của xe bồn trộn bê tông thể hiện trên hình 1 – 2. Xe
bồn trộn bê tông thực chất là một máy trộn có bồn trộn hình quả trám với dung tích
bồn lớn từ 2…9m³ được đặt trên sát xi của xe.

Hình 1 – 2 Tổng thể xe bồn trộn bê tông
1- Ca bin; 2- Thùng đựng nước, 3- Bộ truyền động quay bồn; 4- Bồn trộn bê tông;

5- Vành tỳ của bồn trộn; 6- Phễu cấp liệu; 7- Phễu xả liệu; 8- Con lăn đỡ bồn

5


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Bên trong bồn trộn thường đặt các cánh trộn kiểu xoắn ốc. Các cánh trộn này có
nhiệm vụ trộn đều hỗn hợp bê tông có trong bồn để tránh hiện tượng phân tầng. Bồn
o

trộn đặt nghiêng góc 15-16 , và quay sẽ tỳ lên 3 điểm: Một ổ đỡ phía trước và vành
đai tỳ lên hai con lăn phía sau.
Để làm vệ sinh trong bồn, người ta bố trí cửa thăm bên hông bồn, cửa được lắp
với bồn qua bu lông và đệm cao su làm kín.
Phần miệng bồn có bố trí phễu nạp liệu, còn bên dưới có phễu xả liệu. Phễu xả
liệu có thể thay đổi góc nghiêng cho phù hợp với điều kiện làm việc.
1.3. GIỚI THIỆU XE CƠ SỞ
Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều loại xe trộn bê tông được nhập khẩu
nguyên chiếc vào Việt Nam. Chất lượng của các xe này tốt, thuận lợi sử dụng nhưng
giá thành lại khá cao. Do vậy, nhiều doanh nghiệp trong nước đã lựa chọn phương
pháp sản xuất lắp ráp xe trộn bê tông dựa trên việc sử dụng xe sat xi nhập khẩu
nguyên chiếc và các thiết bị chuyên dùng. Điều này không chỉ làm giảm giá thành
sản phẩm mà còn tận dụng được nguyên vật liệu, nhân công trong nước, đồng thời
vẫn đáp ứng được chất lượng sử dụng tương đương với xe nhập khẩu nguyên chiếc.
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại xe sat xi của các hãng như Huyndai,
DongFeng, Kamaz… có thể đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật để thiết kế xe trộn bê
tông. Nhưng trong bản thiết kế này, em chọn xe cơ sở là sat xi xe HINO FM1JNUA
của hãng HINO do công ty liên doanh HINO MOTORS VIỆT NAM lắp ráp.
- Khái quát chung về xe sat xi cơ sở HINO FM1JNUA:
+ Xe sat xi HINO FM1JNUA là xe do Nhật Bản sản xuất, có công thức bánh xe

là 6x4, cầu trước là cầu dẫn hướng, cầu sau là cầu chủ động. Tỷ số truyền của
truyền lực chính i0 =5,857
+ Kích thước bao ngoài DxRxC= 8480x2470x2715 [mm].
+ Trên xe lắp động cơ HINO J08C-TG là loại động cơ 4 thì, 6 xy lanh được bố
trí thẳng hàng. Momen xoắn cực đại 745 N.m/1500 v/p, công suất cực đại 260
PS/2900 vòng/phút.
+ Ly hợp một đĩa ma sát khô, lò xo trụ bố trí xung quanh, dẫn động thủy lực trợ
lực khí nén.
+ Hộp số cơ khí có 9 số tiến, 1 số lùi. Dẫn động cơ khí kết hợp khí nén.
+ Hệ thống treo: Treo trước là treo phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn ống thủy lực
kiểu ống lồng tác dụng 2 chiều. Treo giữa và sau là treo cân bằng với phần tử hướng
là các thanh giằng và nhíp lá.
6


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
+ Hệ thống phanh: Phanh chính kiểu tang trống tác động lên các bánh xe cả 3
trục, dẫn động thủy lưc – khí nén. Phanh tay kiểu tang trống tác động lên trục các
đăng, dẫn động cơ khí.
+ Hệ thống lái bố trí thuận, cơ cấu lái kiểu trục vít - ecu, bi tuần hoàn. Dẫn
động bằng cơ khí có trợ lực thủy lực. Góc nghiêng ngoài bánh trước 1 0±30’. Góc
nghiêng dọc/ngang của trụ quay lái: 00±30’
Bảng 1 - 1 Các đặc tính kỹ thuật của sat xi HINO FM1JNUA
STT
1
2
3
4
4.1
4.2

4.3
4.4
4.5
4.6
5
5.1

Thông tin chung
Loại phương tiện
Nhãn hiệu, số loại phương tiện
Công thức bánh xe
Thông số về kích thước
Kích thước bao: Dài x Rộng x
Cao (mm)
Chiều dài cơ sở (mm)
Vệt bánh xe trước/sau (mm)
Vệt bánh xe sau phía ngoài
(mm)
Khoảng sáng gầm xe (mm)
Góc thoát trước/ sau ( độ)
Thông số về trọng lượng
Trọng lượng bản thân (kG)
-

5.2
5.3
5.4

6
6.1

Cầu trước

Ô tô cơ sở
Ô tô sát xi
HINO FM1JNUA
6x4
8480x2470x2715
4780
1915/1855
2109
265
30/21
6655
2855

- Cầu giữa và sau
Trọng tải bao gồm nước
Số người chở cho phép kể cả
người lái
Trọng lượng toàn bộ cho phép
(kG)

24000

- Cầu trước

6000

- Cầu giữa và sau

18000

Thông tin về tính năng chuyển
động
Tốc độ cực đại của xe (Km/h)

3800
03

94

7


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
6.2
6.3
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
8

Độ dốc lớn nhất xe vượt được
40
(%)
Bán kính quay vòng theo vết
9,1
bánh xe trước phía ngoài (m)
Động cơ
Tên nhà sản xuất và kiểu loại
HINO J08C-TG
Loại nhiên liệu, số kỳ, số
Diesel 4 thì, 6 xilanh thẳng hàng, làm
xylanh, phương thức làm mát
mát bằng nước, phun nhiên liệu trực tiếp
3
Dung tích xylanh (cm )
7961
Tỷ số nén
18:1
Đường kính xylanh x hành trình
114 x 130
piston [mm]
Công suất cực đại [ps/rpm]
260/2900 rpm
Mo men xoắn lớn nhất [Nm]
745/1500 rpm
Tốc độ không tải nhỏ nhất
550
(vòng/phút)
Vị trí bố trị động cơ trên khung
Phía trước, dưới cabin

xe
Hộp số chính
- Cơ khí, 9 số tiến, 1 số lùi.
- Tỷ số truyền:
+ Số I: 12,637
+ Số II: 8,806
+ Số III: 6,550
+ Số IV: 4,768
+ Số V: 3,548
+ Số VI: 2,481;
+ Số VII: 1,845
+ Số VIII: 1,343
+ Số IX: 1
+ Số lùi: 13,210

9
10
11

Các đăng
Cầu chủ động
Lốp trên từng trục

- Dẫn động cơ khí kết hợp khí nén.
Truyền động các đăng kép
Cầu sau. Tỷ số truyền: 5,857
- Lốp trước: lốp đơn, cỡ lốp: 10.00-208


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA

16PR áp suất 6,75 (kG/cm2).
- Lốp giữa và sau: Lốp kép; cỡ lốp:
10.00-20-16PR áp suất lốp 6,75
(kG/cm2).
12
Hệ thống điện
12.1 Điện áp định mức (V)
24
12.2 Ắc quy
(12V-65Ah)x2
12.3 Máy phát (V/A)
24/50
12.4 Khởi động (V)
24
Kích thước cơ bản của sát xi HINO FM1JNUA được biểu diễn trên hình 1 – 3.

9


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA

Hình 1 – 3 Kích thước cơ bản của sát xi HINO FM1JNUA

10


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Chương 2.

THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG BỒN TRỘN BÊ TÔNG

LÊN XE CƠ SỞ

2.1. NHIỆM VỤ VÀ MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC THIẾT KẾ
2.1.1. Nhiệm vụ thiết kế
- Bố trí hợp lý các cụm, các chi tiết chính.
- Tính toán lắp đặt các cụm, hệ thống.
- Tính toán trọng lượng, phân bố trọng lượng các cụm, chi tiết, cơ cấu.
- Tính toán ổn định của xe.
- Xác định bán kính quay vòng.
- Xây dựng đặc tính ngoài, nhân tố động lực học, lực kéo, khả năng tăng tốc, gia tốc
của xe….
- Tính toán bền cho các mối ghép, liên kết, khung…
- Kiểm nghiệm lại các hệ thống của xe như: treo, phanh, lái….
- Xây dựng các bản vẽ kỹ thuật để kiểm định và sản xuất….
2.1.2. Mục đích thiết kế
- Đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.
- Đảm bảo xe thiết kế chuyển động ổn định trên đường bộ, phù hợp với các tiêu
chuẩn của nhà nước quy định.
2.2. TIẾN TRÌNH THIẾT KẾ
2.2.1. Chọn bồn trộn bê tông của xe thiết kế
2.2.1.1. Tính thể tích sử dụng bồn trộn bê tông
Ta có sat xi HINO FM1JNUA có tổng trọng lượng khi đầy tải là 24000 [kG],
trọng lượng bản thân của xe là 6665 [kG].
Vì xe thiết kế dùng để chở bê tông nên phải lắp thêm các chi tiết như : bồn trộn,
khung đỡ, bồn nước, rào chắn, chi tiết phụ, hệ thống thủy lực, hệ thống máng cấp
liệu… có trọng lượng khoảng 3680 [kG].
Vì vậy ta có thể tính được trọng lượng bê tông sơ bộ như sau:
Gbê tông = Gđầy tải - Gsát xi - Gchi tiết - Gngười + hành lý
(2.1)
Trong đó:

Gđầy tải – Trọng lượng của sát xi khi đầy tải, Gđầy tải = 24000 [kG].
Gsát xi – Trọng lượng bản thân của sát xi, Gsát xi = 6665 [kG]
Gngười + hành lý – Trọng lượng của người và hành lý, Gngười + hành lý = 195 [kG]
Gchi tiết – Trọng lượng các chi tiết như bồn trộn, khung đỡ, bồn nước, rào
chắn, chi tiết phụ, hệ thống thủy lực, hệ thống máng cấp liệu...., Gchi tiết = 3680 [kG]
Suy ra Gbê tông = 24000 - 6665 - 3680 - 195 = 13460 [kG]

11


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Như vậy, thể tích bê tông sơ bộ mà xe thiết kế là:
V =

Gbetong

(2.2)

 bt

Trong đó: bt – Trọng lượng riêng của bê tông, với bt = 2200 [kG/m3]
V = 13460

 6,12

[m3 ]


2200
Vậy theo tiêu chuẩn ta chọn bồn trộn có V = 6 [m3]

2.2.1.2. Phân tích lựa chọn hình dáng bồn trộn bê tông
Để đảm bảo chức năng của xe chuyên chở bê tông thì trong quá trình chở xe
phải thực hiện việc trộn bê tông để đảm bảo bê tông không bị đông kết hay phân
tầng. Bồn trộn phải có dạng khí động học tốt để giảm sức cản không khí, có độ
cứng vững đủ lớn để không làm ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường của
các cụm chi tiết lắp đặt trên nó, hình dạng và kích thước thích hợp để dễ dàng tháo
lắp các chi tiết, ngoài ra còn dễ dàng cho việc bảo dưỡng và sửa chữa. Hiện nay có
nhiều hình dạng bồn trộn bê tông khác nhau nhưng bồn trộn bê tông hình quả trám
thể hiện tính năng tối ưu của việc thực hiện chức năng chứa đựng và trộn bê tông.
Thông số của các loại bồn trộn bê tông được cho trong bảng 2 – 1.
Bảng 2 – 1 Thông số cơ bản của một số bồn trộn bê tông.
Kiểu
Thể tích hình học
Đường kính
Tốc độ nạp [m3/phút]
Tốc độ xả [m3/phút]
Tốc độ quay [v/phút]
Góc nghiêng
Dung tích nước [L]

Thùng trộn
6m3
10,7m3
Φ=2200mm

Thùng trộn
Thùng trộn Thùng trộn
7m3
8m3
9m3

12,02m3
13,20m3
14,56m3
Φ=2300mm Φ=2300mm Φ=2300mm
≥3
≥2
0-16
150
13,50
600

Sau khi chọn được hình dáng bồn trộn bê tông hình quả trám, tiến hành chọn
loại bồn trộn bê tông.
Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều hãng sản xuất bồn trộn bê tông với dung
tích thực là 6 m3, đảm bảo được yêu cầu thiết kế. Trong bản thiết kế này, tôi chọn
bồn trộn bê tông TATA – 6M do Hàn Quốc sản xuất loại sử dụng trên xe DEAWOO
– K4MVF CONCRETE MIXER (6m3). Bồn trộn bê tông TATA – 6M có ưu điểm là
được chế tạo bằng thép cường độ cao, chống mài mòn do đó tuổi thọ rất cao.

12


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Các đặc tính kỹ thuật của thùng trộn bê tông TATA – 6M được thể hiện ở bảng
2 – 2.
Bảng 2 - 2 Các đặc tính kỹ thuật của bồn trộn bê tông TATA – 6M
STT
1
2

Các thông số kỹ thuật
Dung tích danh nghĩa
Kích thước bao: Lb × �b

Đơn vị
m3
mm

Giá trị
6
4180×2200

3
Thể tích hình học
m3
10,7
4
Tỷ lệ điền đầy
%
59
5
Tốc độ quay
1/min
0-16
6
Đường kính
mm
2200
7
Số con lăn

Cái
2
8
Áp suất bơm nước ngoài vòi phun
Lít/phút – bar
400-3,5
9
Thang chia đồng hô đo mức nước
Lít
0-500
10 Dung tích bình chứa
lít
600
3
11 Tốc độ nạp
m /phút
≥3
3
12 Tốc độ xả
m /phút
≥2
13 Tổng trọng lượng khi không tải
kG
2960
Việc dẫn động các chế độ xoay của bồn được thực hiện hoàn toàn bằng thủy
lực, dẫn động bơm thủy lực bằng bộ trích công suất PTO từ hộp số của xe.
Hình dạng của bồn trộn bê tông TATA – 6M được thể hiện ở hình 2 – 1.

13

Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Hình 2 – 1 Hình dạng bồn trộn bê tông TATA – 6M
2.2.2. Thiết kế hệ thống điều khiển dẫn động bồn trộn
Việc thiết kế hệ thống điều khiển dẫn động bồn trộn có hai phương án thiết kế:
- Phương án dẫn động cơ khí.
- Phương án dẫn động thủy lực.
2.2.2.1. Phương pháp dẫn động cơ khí
Theo phương án này, dẫn động cơ khí có thể sử dụng truyền động trực tiếp qua
hộp giảm tốc, hoặc truyền động xích. Nguồn động lực được trích từ động cơ xe
hoặc động cơ phụ.
Ưu điểm:
+ Giá thành rẻ, không yêu cầu cao về công nghệ.
+ Sữa chữa bảo dưỡng dễ dàng.
Nhược điểm:
+ Kích thước cồng kềnh, khó bố trí trên xe cơ sở.
+ Hiệu suất và độ tin cậy không cao.
+ Khó che kín dễ bị bụi bẩn, đặc biệt là bê tông lẫn vào ảnh hưởng đến
hiệu suất truyền động và làm giảm tuổi thọ.
+ Thiết kế chế tạo khó.
Sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí như trên hình 2 – 2.

14


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
14

13

15
12

7
5

9

8

11
1

3

10

6

2

16

4
9

Hình 2 – 2 Sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí.
1 - Động cơ; 2 - Cơ cấu đảo chiều; 3 - Hộp giảm tốc; 4,5 - Cặp bánh răng
quay thùng; 6 - Thùng trộn; 7 - Phễu nạp liệu; 8 - Phễu xả liệu; 9 - Bánh đai;
10 -Bộ truyền đai; 11- Bơm nước; 12 - Ống nước vào; 13 - Ống nước ra;

14 - Thùng nước; 15 - Thùng nước rửa; 16 - Con lăn.
2.2.2.2. Phương án dẫn động thủy lực
Theo phương án này, để quay bồn trộn dùng động cơ thủy lực được cung cấp
nguồn động lực từ bơm thủy lực và dẫn động bơm làm việc trích công suất từ hộp
số.
Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực như trên hình 2 – 3.

15


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
12

13

11

9

14

10

8

15
7

6
16

4
1

2

5

17

3

18
19

Hình 2 – 3 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực
1- Động cơ; 2- Ly hợp; 3- Hộp số; 4- Bộ trích công suất; 5- Bơm thủy lực; 6- Van 1
chiều; 7- Van điều khiển hệ thống; 8- Van tiết lưu; 9- Mô tơ thủy lực; 10- Hộp giảm
tốc; 11- Bồn trộn bê tông; 12- Vành lăn; 13- Phểu nạp liệu; 14- Phểu xả liệu; 15Con lăn; 16- Đồng hồ đo áp suất; 17- Van an toàn; 18- Lưới lọc; 19- Bình chứa
dầu.
Ưu điểm của phương pháp dẫn động thủy lực:
+ Có khả năng truyền được lực lớn và đi xa.
+ Trọng lượng, kích thước bộ truyền nhỏ hơn so với các kiểu truyền động
khác.
+ Các khả năng tạo ra các tỉ sổ truyền lớn.
+ Truyền động nhỏ không gây ồn.
+ Điều khiển nhẹ nhàng, tiện lợi.
+ Có khả năng bố trí bộ nguồn theo ý muốn, tạo hình dáng tổng thể đẹp, có
độ thẩm mỹ cao.
+ Dễ dàng chuyển đổi chuyển động quay thành tịnh tiến và ngược lại.
16

Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
+ Thuận tiện cho việc sửa chữa,thay thế cụm chi tiết,giảm thời gian và giá
thành sửa chữa.
Nhược điểm:
+ Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dễ bị rò rỉ hoặc
không khí bên ngoài dễ lọt vào làm giảm hiệu suất và tính chất làm việc ổn định của
bộ truyền động. Do vậy cần phải thường xuyên kiểm tra bộ truyền động này.
+ Áp lực công tác ở dầu khá cao, đòi hỏi phải chế tạo bộ truyền động từ các
loại vật liệu đặc biệt và chất lượng công nghệ chế tạo phải rất cao. Do vậy giá thành
bộ truyền thuỷ lực đắt.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động thủy lực:
Bộ trích công suất (4) lấy công suất trực tiếp từ hộp số của xe (3) thông qua
trục các đăng đến dẫn động quay bơm. Bơm hút dầu từ bình chứa (19) đi qua van 1
chiều (6) đến van điều khiển hệ thống (7). Trong van thủy lực có các vị trí đảo chiều
để cấp áp vào mô tơ thủy lực (9) theo 2 chiều nhằm mục đích đảo chiều quay của
bồn trộn bê tông. Mô tơ thủy lực (9) sẽ dẫn động bồn trộn thông qua hộp giảm tốc
(10), hộp giảm tốc chỉ có tác dụng giảm tốc và tang mô men quay bồn.
Trên hệ thống thủy lực có van tiết lưu (8) nhằm mục đích thay đổi tốc độ quay
của bồn. Trong khi trộn hoặc xả bê tông tốc độ quay của bồn được thay đổi từ chậm
đến nhanh dần đều (tốc độ thay đổi từ 1 đến 14 vòng/phút ). Khi vận chuyển bê tông
tươi để chống đông kết bồn trộn cần phải quay với tốc độ đều để bảo dưỡng bê
tông, tốc độ quay khi chở bê tông khoảng từ 2 – 4 vòng/phút. Việc đảm bảo chiều
quay của bồn được thực hiện nhờ đổi đường dầu trong van điều khiển hệ thống.
Qua phân tích đã nêu ở trên thì ta có hai phương án thiết kế khác nhau có thể sử
dụng, tuy nhiên phương án dẫn động thủy lực có nhiều ưu điểm vượt trội, tính năng
vận hành cao hơn hẳn phương án dẫn động cơ khí. Vì thế ta chọn phương án dẫn
động thủy lực làm phương án thiết kế cho xe thiết kế.
Các thiết bị của hệ thống dẫn động bằng thủy lực như mô tơ thủy lực, bơm thủy

lực… được nhập khẩu đồng bộ với bồn bê tông TATA – 6M do Hàn Quốc sản xuất.
Ta chọn bộ trích công suất PTO có công suất 50 kW do hãng HINO sản xuất để
đảm bảo khả năng lắp ghép đồng bộ với bánh răng lai ở trong hộp số của xe.

17


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
2.2.3. Lắp đặt, bố trí chung bồn trộn bê tông lên xe cơ sở HINO FM1JNUA
Ô tô sat xi HINO FM1JNUA do công ty liên doanh HINO MORTORS VIỆT
NAM sản xuất lắp ráp là loại xe có công thức 6x4, trên xe được trang bị động cơ
HINO J08C-TG, 4 thì, 6 xi lanh bố trí thẳng hàng. Kích thước bao ngoài của sát xi
là DxRxC = 8480x2470x2715 mm.
Ở phần trên sau khi đã tính được thể tích bồn trộn là 6m 3 và chọn được hình
dáng và loại bồn trộn là bồn trộn bê tông TATA – 6M do Hàn Quốc sản xuất.
Thiết kế được hệ thống điều khiển dẫn động bồn trộn bằng phương pháp thủy
lực, sau đó ta tiến hành lắp đặt, bố trí cụm bồn trộn và các thiết bị đồng bộ lên
khung sát xi.
Trước khi lắp đặt, bố trí bồn trộn bê tông lên xe cơ sở ta thay đổi ô tô sat xi như
sau:
- Khung xe: Khung xe ô tô nguyên thủy được cắt bớt đi 1 đoạn sau dài 1000
mm. Sau đó hàn lại thanh thép ngang cuối khung xe. Phần khung xe được cắt bỏ
như trên hình 2 – 4.

phần khung sau được cắt bỏ

Hình 2 – 4 Cải tạo lại phần khung sau xe
- Trục các đăng và cụm gối cân bằng hệ thống treo cầu sau của ô tô sau thiết kế
được giữ nguyên.
- Bồn trộn bê tông ta giữ nguyên trạng.

Sau khi đã thay đổi ô tô sat xi, ta tiến hành lắp đặt bồn trộn lên xe:
18


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
- Ta lắp khung đỡ từ đuôi xe sat xi lắp đến gần ca bin, với chiều dài hai dầm
dọc khung đỡ là 5322 mm. Sau đó lắp bồn trộn lên trên khung đỡ.
- Khung đỡ được liên kết với sat xi bằng các bu lông quang, giữa dầm dọc
và khung xe sat xi có lắp thêm tấm cao su dày 10mm để chống dập ở hai bề mặt lắp
ghép.
- Cẩu đồng bộ bồn trộn bê tông cùng cụm động cơ dẫn động và các thiết bị
kèm theo lên đúng vị trí lắp đặt trên khung ô tô. Sơ đồ lắp bồn trộn bê tông lên xe
như trên hình 2 – 5.

Hình 2 – 5 Lắp đặt bồn trộn bê tông lên xe
1- Bồn trộn bê tông, 2- Bu lông kiểu quang treo M20, 3- Bu lông tại tai chống xô
- Bắt chặt 8 bu lông kiểu quang treo M20x1,5 (mỗi bên khung 4 bu lông )
để hạn chế dịch chuyển ngang của bồn trộn bê tông. Hình dạng bu lông quang
M20x1,5 như hình 2 – 6.

Hình 2 - 6 Liên kết khung xe và bồn trộn bằng bu lông quang M20
1- Dầm dọc khung đỡ, 2- Bu lông quang M20, 3- Tấm đệm, 4- Khung sau sát xi

19


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
- Bắt chặt 8 bu lông M20x1,5 (mỗi bên khung 4 bu lông, tại 4 tai chống xô) để
hạn chế dịch chuyển dọc của bồn trộn bê tông. Bu lông M20 tại tai chống xô được
biểu diễn trên hình 2 – 7.

Hình 2 – 7 Liên kết khung xe và bồn trộn bằng bu lông tại tai chống xô
1- Đai ốc, 2- Bu lông M20, 3- Dầm dọc khung đỡ, 4- Tai chống xô, 5- Khung sát xi
Các bu lông được siết chặt để cố định vị trí của cụm bồn chứa trên khung ô tô.
Ta có sơ đồ bố trí chung bồn trộn bê tông lên xe cơ sở được thể hiện ở hình 2 – 7.

Hình 2 – 8 Sơ đồ bố trí xe thiết kế

20


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Chương 3.

TÍNH TOÁN KIỂM TRA XE SAU KHI THIẾT KẾ

3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG VÀ TỌA ĐỘ TRỌNG
TÂM CỦA XE THIẾT KẾ
3.1.1. Xác định trọng lượng và phân bố trọng lượng
3.1.1.1. Xác định các thành phần trọng lượng của xe thiết kế
Các thành phần trọng lượng của ô tô thiết kế như trên hình 3 – 1.

Hình 3 – 1 Xe trộn bê tông sau khi thiết kế
1- Bồn trộn bê tông, 2- Thùng nước, 3- Chắn bảo hiểm bên sườn xe
- Trọng lượng sat xi HINO FM1JNUA:
Gsx = 6665 [kG]
- Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ:
Gcb = 50 [kG]
- Trọng lượng bồn trộn:
Gbt = 2960 [kG]

- Trọng lượng kíp lái: 3 người
Gkl = 3.65 = 195 [kG]
- Trọng lượng nước trong bình chứa:
Gn = 600 [kG]
- Trọng lượng rào chắn bảo hiểm bên sườn xe:
Grc = 80 [kG]

21


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
- Trọng lượng các chi tiết phụ:
Gph = 40 [kG]
- Trọng lượng của ô tô sau thiết kế khi không tải:
G = Gsx – Gcb + Gbt + Grc + Gph
G = 6665 –50 + 2960 + 80 + 40 = 9695 [kG]
- Tải trọng cho phép của ô tô sau thiết kế:
Q = ρbt. Vcc
= 2200.6
= 13200 (kG)
Trong đó: ρbt - Trọng lượng riêng của bê tông, ρbt = 2200 [kG/m3]
Vcc - Thể tích chiếm chỗ của bê tông, Vcc = 6 (m3)
- Trọng lượng toàn bộ của ô tô sau thiết kế:
G0 = G + Q + Gn + Gkl = 9695 + 13200 + 600 + 195 = 23690 [kG]
Giá trị các thành phần trọng lượng được cho trong bảng 3 – 1.
Bảng 3 – 1 Các thành phần trọng lượng của ô tô sau thiết kế
STT
Thành phần trọng lượng
1 Trọng lượng xe cơ sở đã cắt bớt khung
2 Trọng lượng cụm bồn bê tông, bê tông chở

bên trong và nước
3 Trọng lượng rào chắn cạnh và trọng lượng
khác
4 Trọng lượng kíp lái
5 Trọng lượng ô tô thiết kế không tải
6 Trọng lượng ô tô thiết kế khi đầy tải
3.1.1.2. Tính phân bố trọng lượng lên các trục

Ký hiệu
Gcs
GBT

Đơn vị
kG
kG

Gía trị
6615
16760

GCH

kG

120

Gkl
G
G0

kG
kG
kG

195
9695
23690

Sơ đồ phân bố trọng lượng bản thân của ô tô thiết kế được biểu diễn trên hình 3 – 2.

22


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA

Hình 3 – 2 Sơ đồ phân bố trọng lượng bản thân ô tô thiết kế
- Xác định tọa độ trọng tâm ô tô sat xi theo chiều dọc xe
Lấy momen đối với điểm O1:

M

O1

=0

<=> Gsx.a2 - G2.L=0
G2

=> a2 = G . L
sx

(3.1)

Trong đó:
G2 – Trọng lượng tác dụng lên cầu sau, G2 = 3800 [kG]
Gsx – Trọng lượng ô tô sát xi, Gsx = 6665 [kG]
L – Khoảng cách từ O1 đến tâm cầu sau, L  4130 

1300
 4780 [mm]
2

Thay vào công thức (3.1) ta tính được
a2 

3800
.4780  2725 [mm]
6665

- Xác định vị trí lắp đặt cụm bồn trộn bê tông trên ô tô:
Để đảm bảo sự phân bố trọng lượng của ô tô sau khi thiết kế không thay đổi so
với ô tô nguyên thủy, vị trí lắp đặt cụm bồn trộn bê tông trên khung ô tô được xác
định theo điều kiện trọng lượng toàn bộ của ô tô phân ra các trục không vượt quá
trọng lượng cho phép trên trục của ô tô nguyên thủy.

23


Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
Gọi x là khoảng cách từ trọng tâm bồn trộn đến tâm cầu sau

Điều kiện để đảm bảo phân bố trọng lượng toàn bộ của xe thiết kế không vượt
quá giá trị cho phép của xe sat xi:
Z1  Z1' 

x.G BT
�Z1''  Gkl
L

Z 2  Z 2' 

(3.2)

( L  x).GBT
�Z 2''
L

(3.3)

Trong đó:
Z1 , Z 2 – Trọng lượng toàn bộ của ô tô phân lên trục trước và sau xe thiết kế.
Z1' , Z 2' – Trọng lượng của xe sat xi phân lên trục trước và sau.

Với Z1'  2865 [kG]
Z 2'  3800 [kG]
Z1'' , Z 2'' – Trọng lượng toàn bộ của xe lên trục trước và sau ô tô cơ sở.
''
Với Z1  6000 [kG]

Z 2''  18000 [kG]

L – Chiều dài cơ sở của xe, với L  4130 

1300
 4780 [mm]
2

GBT – Trọng lượng cụm bồn, bê tông bên trong và nước, GBT =16760[kG]

Gkl – Trọng lượng kíp lái, Gkl = 195 [kG]
Thay các số liệu và giải hệ phương trình (3.2) và (3.3) ta tính được
730 �x �838

Chọn x = 730 mm
Để đảm bảo ô tô thiết kế không bị quá tải trên các trục, cụm bồn chở bê tông
phải được lắp đặt ở vị trí đảm bảo trọng tâm cách tâm trục cân bằng của ô tô 1 đoạn
x = 730 mm về phía trước.
a) Phân bố trọng lượng của ô tô khi không tải
Trên cơ sở trọng lượng và tọa độ theo chiều dọc của các thành phần trọng lượng
nói trên, ta có sơ đồ tính toán phân bố trọng lượng khi chưa có tải như hình
3 – 2.
Phương trình cân bằng mô men đối với điểm đi qua tâm cầu trước O1:

M

O1

=0

24

Thiết kế xe chở bồn trộn bê tông trên cơ sở sat xi HINO FM1JNUA
 Gsx. a2 + Gbt.a3 + (Grc+ Gph).a1 - Gcb.a4 - G2.L = 0

(3.4)

Trong đó:
Gsx –Trọng lượng sat xi xe,Gsx=6665 [kG]
Gbt – Trọng lượng của bồn bê tông, Gbt = 2960 [kG]
Grc –Trọng lượng của rào chắn cạnh, Grc = 80 [kG]
Gph –Trọng lượng các chi tiết phụ, Gph = 40 [kG]
Gcb – Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ, Gcb = 50 [KG]
G2 –Trọng lượng tác dụng lên cầu sau.
a1 – Khoảng cách từ trọng tâm rào chắn cạnh đến tâm O1, a1 = 1950 [mm]
a2 – Khoảng cách từ trọng tâm sat xi xe đến tâm O1, a2 = 2725 [mm]
a3 – Khoảng cách từ trọng tâm bồn trộn bê tông đến tâm O1, a3 = 4050 [mm]
a4 – Khoảng cách từ trọng tâm phần khung xe cắt bỏ đến tâm O 1, a4 = 6628
[mm]
L – Chiều dài cơ sở của xe sau khi thiết kế, L = 4780 [mm]
Từ phương trình (3.4) ta suy ra: trọng lượng bản thân ô tô thiết kế phân bố lên
cầu sau là:
G2 =

Gsx .2725  (Grc  G ph ).2150  Gbt .4050  Gcb .6628
4780

= 6292,2 [kG]

Trọng lượng bản thân xe thiết kế phân bố lên cầu trước là:
G1 = G - G2 = 9695 – 6292,2 = 3402,8 [kG]

b) Phân bố trọng lượng của ô tô khi đầy tải
Sơ đồ phân bố trọng lượng ô tô thiết kế khi đầy tải được thể hiện như hình 3 – 3.

25