Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả (Link bản vẽ ở trang cuối)

Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU

3

CHƯƠNG 1: Tìm hiểu chung về xe cứu hoả và xe cứu hộ

5

1.Xe cứu hoả

5

1.1. Lịch sử hình thành

5

1.2. Cơng dụng, u cầu, phân loại

5

1.3. Kết cấu

8

1.4. Hướng dẫn thao tác của nhà sản xuất và cảnh báo an toàn

12

2. Xe cứu hộ
CHƯƠNG 2: Lựa chọn phương án thiết kế, cải tiến cụm giá đỡ thang

13
15

2.1 Mục đích nghiên cứu

15

2.2 Lựa chọn phương án thiết kế, cải tiến

15

2.3 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động

17

CHƯƠNG 3: Tính tốn động lực học của xe

19

3.1 Thơng số xe cơ sở

19

3.2 Tính tốn động học xe khơng tải

22

3.3 Tính tốn động họ khi xe khơng tải và có gió

27

3.4 Xác định góc âm của thang

30

CHƯƠNG 4: Thiết kế xây dựng mơ hình 3D

31

4.1 u cầu khi xây dựng mơ hình 3D

31

4.2 Tổng thể mơ hình 3D của cụm giá đỡ

31

4.3 Mơ hình 3D trụ đỡ

32

4.4 Mơ hình 3D mâm xoay

34

4.5 Mơ hình 3D giá đỡ thang

36

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

1


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
CHƯƠNG 5 Thiết kế, tính tốn trụ đỡ chính

39

5.1 Thơng tin vật liệu

39

5.2 Xây dựng phương pháp tính tốn

42

5.3 Thiết kế, tính tốn phương án 1

44

5.4 Thiết kế, tính tốn phương án 2

50

5.5 Kết luận

56

CHƯƠNG 6: Bảo dưỡng, sửa chữa

57

6.1 Bảo quản, bảo dưỡng thường xuyên

57

6.2 Bảo quản, bảo dưỡng sau khi chữa cháy, thực tập chữa cháy

61

6.3 Bảo quản, bảo dưỡng định kỳ

62

KẾT LUẬN

67

TÀI LIỆU THAM KHẢO

68

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

2

Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên cả nước đã xảy ra rất nhiều vụ hỏa hoạn, cháy nổ gây thiệt hại
to lớn về người và của. Do đó vấn đề phịng cháy, chữa cháy được nhà nước đặc biệt
quan tâm. Cố rất nhiều nguyên nhân gây ra hỏa hoạn như chập điện, nổ các bình chứa
khí, tai nạn giao thơng,… trong đó ngun nhân chính là sự thiếu ý thức cũng như kiến
thức về vấn đề phòng cháy, chữa cháy của người dân.
Để khắc phục, phòng tránh phần nào thiệt hại do hỏa hoạn gây ra, đã có rất
nhiều cơng văn, quyết định của nhà nước từ trung ương đến địa phương mà đứng đầu
là tổng cục phòng cháy chữa cháy được đã được ban hành. Việc phòng cháy chủ yếu
phụ thuộc người dân và cơ quan tuyên truyền. Khi có sự cố hỏa hoạn xảy ra, các đơn vị
phòng cháy, chữa cháy với các phương tiện chữa cháy chuyên nghiệp trong đó có xe
cứu hỏa sẽ đến dập tắt đám cháy.
Theo số liệu thống kê, ở Việt Nam số lượng xư cứu hỏa còn rất hạn chế so với
các nước phát triển khác. Vấn đề tiếp cận kĩ thuật gặp nhiều khó khăn, việc nghiên cứu,
sản suất các loại xe cứu hỏa chuyên nghiệp còn nhiều hạn chế.
Cùng với xu thế phát triển của cở sở hạ tầng, các nhà cao tầng, khu dân cư,
khu công nghiệp luôn tiềm ẩn các nguy cơ gây cháy nổ rất cao. Do đó việc đầu tư và
phát triển cơng tác phòng cháy chữa cháy là rất cần thiết nhằm đảm bảo tài sản, cơng
trình và tính mạng con người tránh các trường hợp đáng tiếc xảy ra.
Việc nghiên cứu, cải tiến các cụm chi tiết tổng thành trên cở sở các xe cứu
hỏa hiện hành mục đích làm cho xe cứu hỏa tiện dụng hơn là việc các kĩ sư của tất cả
các doanh nghiệp xe cứu hỏa đang ngày đêm thực hiện. Xuất phát từ nhu cầu thực tế,
xe cứu hỏa cần phải dập tắt đám cháy, đồng thời thêm cả cơng tác cứu hộ trên các tịa
nhà cao tầng, trên cở sở đã nắm bắt được nguyên lí chung của ơ tơ và xe chun dụng,
em đã được nhận nhiệm vụ thiết kế cải tiến cụm giá đỡ thang cứu hộ trên xe cứu hỏa.

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

3


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
Nội dung của đồ án này là xây dựng bản vẽ 3D, kiểm bền và tính toán động học cụm
giá đỡ thang.
Với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy
trong bộ mơn ơ tơ và xe chuyên dụng và sự tạo điều kiện của doanh nghiệp xe cứu hỏa
Hiệp Hòa, bản đồ án của em đã hồn thành. Tuy nhiên do trình độ và thời gian có hạn,
kinh nghiệm thực tế cịn thiếu nên bản đồ của em cịn nhiều sai sót. Em rất mong các
thầy cùng các bạn đóng góp ý kiến để bản đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lưu Văn Tuấn đã tin tưởng giao cho em
nghiên cứu và trực tiếp hướng dẫn tận tình để em có thể hồn thành đồ án này.

Hà Nội, ngày 12 tháng 3 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Tâm

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

4


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU CHUNG VỀ XE CỨU HOẢ VÀ XE CỨU HỘ
1. XE CỨU HOẢ

1.1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
Ctesibius ở alexandria được xem là người sáng chế ra chiếc bơm cứu hoả đâu
tiên vào khoảng thế kỉ 2 trước CN. Bơm cứu hoả được tái sáng chế lại ở Châu Âu
những năm 1500, theo lời kể lại là được dùng ở Augsburg vào năm 1518 và Nurnberg
vào năm 1657. Một quyển sách về phát minh năm 1655 đã đề cập tới một loại máy
bơm hơi nước (được gọi là máy cứu hoả) được dùng để “đưa một cột nước lên cao 40
feet” nhưng khơng biết nó có di chuyển được hay khơng.
Những chiếc máy bơm đầu tiên dùng nguồn nước từ các thùng chứa. Sau đó
nước được dẫn qua các ống gỗ ở phía dưới đường, và nắp của ống dẫn sẽ được kéo ra
để lắp vịi hút nước vào. Hệ thống sau đó được kết hợp với trụ nước cứu hoả, nơi áp
lực tăng lên khi có báo động cháy. Tuy nhiên điều này gây hại cho hệ thống dẫn nước
và không ổn định. Ngày nay hệ thống trụ cứu hoả sử dụng van thường được giữ dưới
áp suất ổn định, khi cần thiết có thể tăng áp suất giúp giảm việc bơm nước vào các vịi
chữa cháy. Ở các vùng q thì thiết bị cứu hoả vẫn phải trông cậy vào các thùng chứa
nước hay các nguồn khác để lấy nước vào bơm.
1.2. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
1.2.1 Công dụng
Xe cứu hỏa là loại xe chuyên dùng để phục vụ cứu hỏa, dập tắt các đám cháy.
Xe thường được trang bị các thiết bị chính như máy bơm chữa cháy, thang, bồn chứa
nước. Đặc điểm của xe là sơn màu đỏ, có cịi và đèn.

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

5


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
Xe cứu hoả được thiết kế để bơm nước, sử dụng nguồn nước cấp ngay trên xe
và có thể tái nạp nước thơng qua trụ nước cứu hỏa, bể nước hay bất kì một nguồn nước
có thể tiếp cận để hút nào khác.

Hình 1.1 Xe cứu hoả
Mục đích chính của xe cứu hoả là ngăn chặn trực tiếp đám cháy bằng cách phun
nước vào đám cháy. Có nhiều kiểu thiết kế xe cứu hoả với vị trí bơm được đặt ở bên
trên, bên cạnh, phía trước, giữa hay phía sau xe. Nó có thể mang theo một số dụng cụ
như thang, câu liêm, rìu, bình bọt và thiết bị thơng gió. Thỉnh thoảng xe cứu hoả cũng
được sử dụng làm súng phun nước để kiểm soát đám đơng. Ngày nay, một xe cứu hỏa
có thể là một phương tiện phục vụ nhiều mục đích mang theo thiết bị cứu hỏa, cứu hộ,
phản ứng nhanh.
Xe thường có 2 dạng: phun bọt và phun nước.
Ngồi cơng dụng chữa cháy dân sự, xe cứu hỏa còn cố thể dùng trong cơng tác
cứu hộ, chống khủng bố, biểu tình.
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

6


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
1.2.2 Yêu cầu:
-

Có khả năng vẫn chuyển đội ngũ 3-5 người và vật liệu chữa cháy( nước và dung

-

dịch hóa chất), bơm và đường ống đến khu vực cháy.
Có khả năng hút nước từ ao, hồ, bể chứa, ống nước công cộng vào xi-tec hoặc

-

phun trực tiếp vào đám cháy.
Quá trình phun nước vào vùng cháy được thực hiện thơng qua vịi rồng cố định,

-

di động hoặc được cầm bằng tay.
Xe cứu hỏa phải có tính cơ động hoặc tính việt dã cao.
Có trang bị tín hiệu( đèn, cịi,…) ưu tiên trên đường bộ, có màu sơn để nhận

-

biết.
Do không thường xuyên được sử dụng nên phải thường xuyên kiểm tra bảo
dưỡng định kì để khi sử dụng không bị sự cố, hư hỏng.

1.2.3 Phân loại
Các phương tiện phòng cháy chữa cháy rất đa dạng, phù hợp với từng sự cố hỏa
hoạn xảy ra. Có các loại xe cứu hỏa như sau:
-

Xe bơm: Xe loại này thùng xe chứa nước, có trang bị cứu hỏa, ống dẫn nước,
vịi phun,…

- Xe thang chữa cháy: Bộ phận cơng tác của xe này là hệ thống thang leo nhằm
đáp ứng cứu hỏa xảy ra ở các nhà cao tầng.
- Xe trạm bơm: Nhiệm vụ chính của xe này là cung cấp nước cho xe bồn chữa
cháy. Nó có thể có mặt tại hiện trường hỏa hoạn để bơm và cung cấp nước cho xe bồn
từ sông, suối, ao, hồ,…
- Xe chở lính cứu hỏa: Nhằm vận chuyển nhanh chóng, kịp thời sĩ quan, chiến sĩ
chữa cháy cũng như bộ phận an ninh tới nơi sự cố hỏa hoạn xảy ra.

-

Xe tiếp nhiên liệu, nước hoá chất chữa cháy.

1.3. KẾT CẤU XE CỨU HỎA
1.3.1Kết cấu của xe cứu hỏa bao gồm:
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

7


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
-

Xe nền
Bồn nước. Tùy theo từng loại xe mà dung tích khoang chứa nước và hóa chất

-

là khác nhau.
Các thùng phụ để chứa vịi, bình chữa cháy xách tay, búa, rìu,…
Cụm lăng giá: tùy theo loại chữa cháy nước hay bọt mà cấu tạo của lăng giá

-

khác nhau.
Đèn quay, còi hú, đèn pha.
Cụm bơm chữa cháy là cụm bơm li tâm 2 cấp áp lực cao và áp lực thấp.
Tang quấn ống cao áp.
Ống hút nước

Các cụm vịi, đầu nối, và lăng phun

Hình 1.2 Sơ đồ đường ống nước trên xe cứu hoả
WT: Bồn chứa nước
FT: Bồn chứa bọt
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

8


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
PT: Cụm máy bơm chữa cháy
AP: Hệ thống điều khiển khí nén
LGM: Cụm lăng tay triển khai bên trái
RGM: Cụm lăng tay triển khai bên phải
MT: Cụm lăng giá
LHR: Cụm tang quấn ống cao áp bên trái
RHR: Cụm tang quấn ống cao áp bên phải

1.3.2 Bồn chứa nước xe cứu hỏa

Hình 1.3 Kết cấu bồn nước
1.
2.
3.
4.

Ớng nước từ bơm về bồn
Ống nước từ bơm lên lăng giá
Ống nước từ bồn ra bơm

Ống nước thước báo mức nước bồn

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

9


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
5. Gối sau bồn
6. Gối trước bồn
Bồn chứa nước thường có 2 ngăn: ngăn chứa nước và ngăn chứa bọt. Vật liệu chế
tạo bồn là thép khơng gỉ. Bên trong bồn có lắp đặt các vách ngăn để chống dao động
của nước theo chiều dọc và chiều ngang. Bồn nước gắn với khung xe bằng 3 gối đỡ
cho phép bồn dao động tương đối với khung xe nhằm tránh vặn xoắn khung xe.

1.3.3 Máy bơm chữa cháy

Hình 1.4 Máy bơm chữa cháy
Máy bơm được vận hành từ cơng suất trích từ động cơ xe. Máy bơm chữa cháy
phải được kiểm định và cấp giấy chứng nhận thử nghiệm.
1.3.4 Một số thiết bị khác trên xe chữa cháy

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

10


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

Hình1.5 Vòi dẫn nước chữa cháy

Hình1.6 Tăng rulo, đầu tiếp nước xe chữa cháy

1.5 MỘT SỐ HƯỚNG DẪN THAO TÁC CỦA NHÀ SẢN XUẤT VÀ CẢNH BÁO
AN TỒN:

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

11


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
1. Để vận hành an toàn phải nắm vững cách thức vận hành trang thiết bị như
trong tài liệu hướng dẫn sử dụng và phải thực hành thành thạo trước khi sử
2.
3.
4.
5.

dụng xe, bơm chữa cháy.
Tránh làm việc q mức và các thao tác khơng thích hợp.
Phải kiểm tra trạng thái làm việc của phương tiện trước và sau khi vận hành.
Không tự ý thay đổi vị trí lắp đặt các thiết bị trên phương tiện.
Để đảm bảo an toàn cho cán bộ chiến sĩ, trước khi xe chuyển bánh phải chốt

chặt các cửa lên xuống.
6. Trước khi xe chuyển bánh phải đảm bảo các cửa ngăn chứa thiết bị phải
được đóng kín, các thiết bị rời phải được gá lắp chắc chắn.
7. Không được khởi hành đột ngột hoặc phanh gấp, khi cua gấp phải giảm tốc
độ của xe, khơng đánh lái gấp đề phịng lật xe.

8. Phải đảm bảo đủ nước làm mát động cơ, dầu bơi trơn động cơ, áp suất khí
nén đối với xe có phanh hơi hoặc trợ lực hơi.
9. Phải chèn bánh xe khi thao tác ở trạng thái xe dừng.
10. Khơng sờ tay vào các bộ phận có nhiệt độ cao.
11. Trong quá trình thao tác phải theo dõi các loại đồng hồ, đèn tín hiệu. Kiểm
tra siết chặt chỗ nối của hệ thống bơm li tâm. Khi có tiếng lạ của động cơ,
bơm li tâm, bơm mồi pải dừng lại kiểm tra.
12. Khơng mở khố họng đẩy đột ngột trong trạng thái áp lực của bơm li tâm
cao. Không cho bơm li tâm chạy không tải trong thời gian dài.

2. XE CỨU HỘ
Khi có tai nạn xảy ra ngoài xe cứu hoả để dập tắt ngọn lửa ta cần có xe cứu hộ để
cứu người bị nạn đưa họ đến nơi an tồn.

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

12


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

Hình 2.1 Xe cứu hộ
Xe thang cứu hộ khác với xe bơm cứu hỏa ở chỗ nó khơng có nguồn cung cấp
nước trên xe. Thay vào đó xe thang được trang bị một hệ thống thang dài hoạt động
bằng thủy lực, các thiết bị hỗ trợ chữa cháy, rất nhiều dụng cụ cứu hộ, phương tiện
thoát hiểm và thiết bị khẩn cấp khác.
Thang quay là hình thức thường thấy nhất trên các xe thang. Xe thang có thể
vươn tới độ cao 100m (trên 328 feet). Thang thường có nhiều đoạn được lắp trên một
hệ thống khớp thủy lực. Nếu lắp thêm một cánh tay phụ, thang có khả năng vươn cao
trên khắp mái. Những thang như vậy được trang bị thêm thiết bị điều khiển, chiếu sáng,

ổ cấp điện và các mũi phun khí nén. Cáng có thể đưa xuống dọc theo các thang này.
Một số xe thang có thể được điều khiển hoạt động từ xa trong trường hợp xử lí đám
cháy hóa chất nguy hiểm.
Hiện nay, các nhà sản xuất xe cứu hoả thường trang bị thêm hệ thống thang và
dụng cụ cúu hộ để xe vừa có vai trị cứu hoả kiêm cứu hộ. Tuy nhiên khả năng chở
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

13


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
nước và hoả chất của xe cứu hộ giảm đi thay vào đó là nguồn nước có sẵn tại nơi xảy
ra hoả hoạn.

CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ,
CẢI TIẾN CỤM GIÁ ĐỠ THANG TRÊN XE CỨU HOẢ
2.1 MỤC ĐÍCH VIỆC NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN CỤM GIÁ ĐỠ THANG.
Do phải thực hiện công tác cứu hỏa ở các nhà cao tầng nên yêu cầu xe cứu
hỏa phải có thang để đưa lính cứu hỏa lên cao phun nước và hóa chất để dập tắt đám
cháy ngồi ra còn cứu hộ những nạn nhân còn mắc kẹt trong các tầng.
Việc nghiên cứu cải tiến được dựa vào điều kiện cơ sở vật chất, khoa học kĩ
thuật thực tế của cơ sở sản xuất và tham khảo hệ thống thang của xe sửa chữa điện, xe
cắt cây và các hình ảnh, video của nước ngồi.

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

14

Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

Hình 2.1: Bố trí chung

Một số yêu cầu của hệ thống thang trên xe cứu hỏa:
-

Thang dài khoảng 18m để khi nâng lên góc 75 cộng với chiều cao của xe có thể

-

đưa người lên cao 18m tương đương với tịa nhà cao 4-5 tầng.
Thang có thể quay 2 bên, do đó phải có mâm xoay.
Thang có thể nâng lên 1 góc 75 để đưa lính cứu hỏa lên phun hóa chất và đưa
người bị nạn xuống đất đồng thời có thể hạ xuống góc âm để đưa người xuống

-

mặt đất.
Có thể điều khiển thang dễ dàng bởi người lái và người ở trên thang.
Có thiết bị đo gió để cảnh báo nguy hiểm khi gió lớn.
Có thiết bị cảnh báo nguy hiểm khi thang vươn quá giới hạn cho phép có thể
dẫn đến lật xe.

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ, CẢI TIẾN CỤM GIÁ ĐỠ THANG.
Trụ đỡ được thiết kế dạng hệ khung tạo sự cứng vững và ổn định. Các thanh
được sấn thành thanh chữ U từ thép tấm cường độ cao.
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

15

Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
Do trong nước chưa sản xuất được mâm xoay nên để đảm bảo chất lượng ta
phải đặt hàng và nhập khẩu từ nước ngoài về. Do đó ta sữ chọn mẫu thiết kế
có sẵn của nhà sản xuất.
Dựa vào điều kiện thực tế kết hợp với mục đích và các yêu cầu đã nêu trên ta
chọn phương án thiết kế mâm xoay có vành răng ngồi được dẫn động bởi

-

mô tơ thủy lực.
Ưu nhược điểm của hệ thống này là:
Đơn giản, gọn nhẹ dễ bố trí.
Thiết bị có thể nhập ngoại do đó giảm chi phí sản xuất, chất lượng đảm bảo.
Dễ bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế.

2.3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG
 Hệ thống mâm xoay có cấu tạo như hình vẽ:

Hình 2.2: Cấu tạo mâm xoay

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

16


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

Hình2.3: Bố trí mâm xoay

1. Trụ đỡ chính
3. Giá đỡ thang
 Nguyên lí hoạt động:

2. Mâm xoay
4. Hộp giảm tốc

Mâm xoay được cấu tạo từ 2 phần: vành trong được lắp cố định trên trụ đỡ 1,
vành ngồi có răng ăn khớp ngồi với bánh răng của hộp giảm tốc và được lắp với bệ
đỡ thang 3. Hai vành có thể quay tương đối với nhau nhờ ổ bi. Khi không cần sử dụng
đến thang, để xe gọn bớt cồng kềnh, thang được thu ngắn lại và đặt nằm ngang dọc
theo thân xe. Một đầu của thang được đặt phía trên cabin.
Khi cần đưa người lên cao để phun nước, hóa chất, hay đưa người bị nạn
xuống đất, thang được nâng lên bởi xy lanh thủy lực, có thể vươn dài nhờ hệ thống
tang thu cuốn dây. Ta có thể điều khiển thang quay trái hoặc phải nhờ mô tơ thủy lực
thông qua hộp giảm tốc tác dụng lên mâm xoay. Khi thang hoạt động quá tầm hoạt
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

17


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
động cho phép thiết bị cảnh báo nguy hiểm sẽ phát tín hiệu cảnh báo và không cho
phép thang hoạt động ở vùng làm việc nguy hiểm.
Để lắp vành trong của mâm xoay với trụ đỡ chính ta dùng bu lơng- đai ốc.
Vành ngồi được lắp với giá đỡ thang bằng vít.
Trên giá đỡ thang có ghế và bảng điều khiển cho một người ngồi điều khiển
thang. Trên đó cũng lắp xylanh nâng hạ thang.

CHƯƠNG 3

TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC CỦA XE
3.1 THƠNG SỚ XE CƠ SỞ

Khối lượng

Kích thước

Loại xe
Khối lượng bản thân (kg)
Khối lượng tồn bộ (kg)
Khối lượng cho phép lớn nhất

Trục 1: 5100

Trục 1: 5500

trên trục

Trục 3: 10000

Trục 3: 10000

Số lượng kể cả người lái
Dài x rộng x cao (mm)

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

FG8JPSB
4680

FG8JJSB
4515
15100

7
9410x2425x2630

7520x2415x2630
18


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
Chiều dài cơ sở (mm)
Khoảng sáng gầm xe (mm)
Kiểu
Loại

5530

4280

260
HINO J08E UG
Diesel 4 kỳ, 6 xy lanh thẳng hàng,
tuabin tăng áp và két nước làm mát khí
nạp, phun nhiên liệu trực tiếp làm mát
bằng nước.

Nhiên liệu

Thiết bị
điện
Hệ thống

Đường kính xy lanh, hành

112x130

trình piston (mm)
Thể tích làm việc (cm3)
Tỉ số nén
Công suất lớn nhất/ tốc độ

7684
18:1
ISO NET: 167/ 2500

vòng quay(Kw/ vòng/phút)
Momen lớn nhất/ tốc độ vòng

JIS GROSS: 173/ 2500
ISO NET: 700/1500

quay(Kw/ vịng/phút)
Tốc độ khơng tải nhỏ nhất

JIS GROSS: 706/1500
550

(vòng/ phút)

Loại
Thùng nhiên liệu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu
Hệ thống tăng áp
Tiêu hao nhiên liệu
Máy phát
Ăcquy

DIESEL
200 lít, bên trái
Bơm piston
Tuabin tăng áp và két làm mát khí nạp
18L/ 100km tại tốc độ 60km/h
24V/ 50A, khơng chổi than
2 bình 12V, 75Ah

Ly hợp

1 đĩa ma sát khơ lị xo trụ; dẫn động

Hộp số

thủy lực, trợ lực khí nén
Kiểu cơ khí, 6 số tiến, 1 số lùi; dẫn

Tỉ số truyền

động cơ khí
I-8,189; II-5,340; III-3,076; IV-1,936;

truyền lực

V-1,341; VI-1,000;
Công thức bánh xe
Cầu chủ động

Số lùi (reverse): 7,142
4x2R
Cầu sau, truyền
Trục 2 chủ động,
động cơ cấu các
đăng

Tỉ số truyền cuối cùng
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

truyền động cơ
cấu các đăng
5125
19


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
Tốc độ cực đại (km/h)
Khả năng vượt dốc (tan)
Hệ thống treo

89
32,92
32

Kiểu phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy
lực

Lốp xe
Hệ thống lái Kiểu
Tỉ số truyền
Dẫn động
Hệ thống
Phanh chính

1000-20-PR( 1000R20-16PR)
Trục vít ê-cu bi tuần hồn
20.2
Cơ khí thủy lực
Hệ thống phanh thủy lực dẫn động khí

phanh

nén mạch kép
Tang trống tác

Tang trống, tác

động lên trục thứ

động lên trục thứ

cấp hộp số, dẫn

cấp hộp số, dẫn

động cơ khí, có

động cơ khí

Phanh đỗ xe

trang bị phanh khí
nén
Cabin kiểu lật với cơ cấu thanh xoắn và

Ca bin

thiết bị khóa an tồn

Bảng1: Thơng số các thành phần khối lượng của xe

+ Khối lượng của ô tô sát si tải
+ Khối lượng PTO
+ Khối lượng các thành phần chuyên dùng xe chữa cháy:
-

Khối lượng thùng chứa thiết bị (phía trước):
Khối lượng thùng chứa thiết bị (phía sau):
Khối lượng của thùng phụ:
Khối lượng của téc chứa nước:
Khối lượng của thùng chứa hóa chất:
Khối lượng của chassis phụ:
Chassis bơm:
Khối lượng của bơm và đường ống:

Khối lượng cản sau:
Khối lượng của các thiết bị chuyên dùng chữa cháy:
Khối lượng thang:
Khối lượng bệ thang:
Chân chống trước:

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

Khối lượng Đơn vị
4515 Kg
150 Kg
190 Kg
360 Kg
70 Kg
600 Kg
100 Kg
300 Kg
20 Kg
300 Kg
60 Kg
20


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
-

Chân chống sau:
Thùng dầu thủy lực:
Lốp phụ:

+ Khối lượng của kíp lái:
-

Khối lượng của 03 người lái phía trước:
Khối lượng của 04 người lái phía sau:

150 Kg
800 Kg
1080 Kg
30 Kg
280 Kg
250 Kg

+ Khối lượng các tải trọng:
-

Khối lượng của nước:
Khối lượng của dung dịch hóa chất:

100 Kg
490 Kg
210 Kg
280 Kg
4300 Kg
3600 Kg

+ Khối lượng không tải của xe chữa cháy
+ Khối lượng đầy tải của xe chữa cháy:

700 Kg

9755 Kg
14545 Kg

3.2 TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC XE KHÔNG TẢI
3.2.1 Xác định trọng tâm xe
Để xác định tọa độ trọng tâm xe ta áp dụng cơng thức:
=
Trong đó:

là khối lượng các thành phần của xe
là tọa độ trọng tâm từng thành phần

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

21


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả

Hình 3.1 Bố trí chung
Bảng 2: Vị trí các thành phần khối lượng của xe
Tổng
ST
T
1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14

Các thành phần trọng lượng
Chassis cơ sở
PTO
Cabin nối dài
Khung trước
Khung sau
Khối lượng của thùng phụ
Téc nước
Téc hóa chất
Chasis phụ
Chassis bơm
Cản sau
Bơm và đường ống
Khối lượng bệ thang
Thang

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

Tọa độ

Trục trước

Gi(Kg) X(mm) Gif (Kg)
4515
150
300
190
360
70
600
100
260
25
60
300
910
125
800

3565
2580
4500
3147
-112
2175
1870
3110
1870
-585
-1192
-585

372
598
2270

3353
81
281
125
-8
32
234
65
101
-3
-15
-37
71
16
378

Trục sau
Gir (Kg)
1162
69
19
65
368
38
366
35

159
28
75
337
839
109
422
22


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
Người điều khiển
Khối lượng giá đỡ thang
Khối lượng chân chống sau
Thùng dầu thủy lực
Lốp phụ
Khối lượng tổng cộng khi khơng tải
Khối lượng nước và hóa chất

15
16
17
18
19

Khối lượng đầy tải của xe chữa cháy

70
40
280

240
100
9525
3600

232
3642
0
2175
2175

740
13865

1870

3
30
0
109
45
4891
1403

67
0
280
131
55
4634

2198

3110

479

261

6773

7092

X: Tọa độ trọng tâm thành phần i (xác định trong bản vẽ, Gốc O trùng với tâm chân
chống sau, chiều dương hướng từ trục sau ra trục trước.)
Dựa vào bảng phân bố trọng lượng trên, áp dụng công thức xác định trọng
tâm xe ta được:
-

Trọng tâm dọc thân xe khi xe không tải: = 2464mm
Trọng tâm doc thân xe khi xe đầy tải: = 2345mm

Gốc O trùng tâm chân chống sau, chiều dương hướng từ trục sau ra trục trước.
Do các thành phần tải trọng của xe được bố trí đối xứng theo phương ngang
nên tọa độ trọng tâm của xe ( cả khi không tải và đầy tải) theo phương ngang nằm giữa
xe.

3.2.2 Tính tốn động học của xe khơng tải
Để khi thang hoạt động xe khơng bị lật ta cần tính tốn phạm vi hoạt động
của thang tại các vị trí khác nhau. Khi thang vượt quá ngưỡng cho phép hệ thống báo
động sẽ cảnh báo và không cho phép thang vươn ra nữa.

Điều kiện để xe không bị lật là momen chống lật phải lớn hơn hoặc bằng
momen gây ra lật. Ta có momen chống lật được sinh ra bởi trọng lượng của xe còn
momen gây ra lật sinh ra bởi trọng lượng của thang và người đứng trên thang.
Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

23


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
Dựa vào mơ hình 3D ta có các thơng số

Hình 3.2 Diện tích mặt chân đế và trọng tâm của xe

Khi thang quay đi một góc thì giá trị của x được xác định theo bảng sau:

x(m)

00
2,34

300
1,55

600
1,14

900
1,15

1200

1,59

1500
2,85

1800
2,46

Xét trường hợp, xe không tải đứng thẳng, hạ chân chống, góc quay của thang
là 00 và có 3 người nặng 70kg đứng ở đầu của thang. Ta có phương trình cân bằng:
G.x Gt. + 700.3.a.cos
Trong đó: Gỉa thiết trọng lượng thang nằm ở giữa thang

-

G là trọng lượng của xe (khơng tính thang). G= 8725 Kg= 87250 N
x là khoảng cách từ trọng tâm xe đến điểm lật. x = 2,34m
Gt là trọng lượng thang. Gt= 800Kg= 8000N

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

24


Đề tài: Thiết kế cụm giá đỡ thang cứu hộ lắp trên xe cứu hoả
-

a là khoảng cách vươn xa của thang ( m)
là góc nâng của thang




Với = 00, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700,750 Thay số vào ta được:

a(m)

00
33,5

100
34,0

200
35,6

300
38,6

400
43,7

500
52,1

600
66,9

700
97,8

750
129,3

Với các trường hợp thang xoay lần lượt các góc 300, 600, 900, 1200, 1500, 1800 ta
cũngsử dụng phương pháp tính như trên để tìm ra khoảng cách vươn xa nhất của thang
với x tương ứng với các góc xoay.

Thực hiện tương tự như trên ta được bảng sau:

00

100

200

300

400

500

600

700

750

00

33,5

34,0

35,6

38,6

43,7

52,1

66,9

97,8

129,3

300

22,2

22,5

23,6

25,6

28,9

34,5

44,3

64,8

85,6

600

16,3

16,5

17,4

18,8

21,3

25,4

32,6

47,7

63,0

900

16,4

16,7

17,5

19,0

21,5

25,6

32,9

48,1

63,5

1200

22,7

23,1

24,2

26,3

29,7

35,4

45,5

66,5

87,9

1500

40,7

41,2

43,4

47,1

53,2

63,4

81,5

119,2

157,5

1800

35,2

35,7

37,4

40,6

45,9

54,7

70,4 102,8

135,9

Bảng 3: Động lực học của xe khi không tải

Nguyễn Văn Tâm - Cơ khí động lực 1- K56

25