Tính toán kiểm tra khung xe, cầu trước, cầu sau khi xe chở quá tải

HCMC University of Technology and Education
FACULTY OF VEHICLE AND ENERGY ENGINEERING

TÍNH TỐN KIỂM TRA KHUNG XE, CẦU TRƯỚC,
CẦU SAU CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI 80%
GVHD: MSc. ĐẶNG QUÝ
SVTH: NGUYỄN THANH DANH 15145206
NGUYỄN TĂNG QUÂN

15145328


Nội dung đề tài
1. Xác định tải trọng tác dụng lên các cầu xe .
2. Tính tốn kiểm tra khung xe.
3. Tính tốn kiểm tra cầu trước.
4. Tính tốn kiểm tra cầu sau.
5. Kết luận và đề nghị.

2


Chương 1: Xác định tải trọng tác dụng lên cầu xe

1 .Xác định toạ độ trọng tâm khi xe không tải

• Khối lượng phân bố cầu trước và sau lần lượt là 1235 (kg), 660 (kg).
• ZT = GT = 12350
= 0 (N).
 ZS = GS = 6600 (N).
A

3


2.Xác định sự phân bố tải trọng lên các cầu xe khi xe chở quá tải 80%
•• Trường hợp 1: Xe ở trạng thái tĩnh
 

�M

A

=0  Gxe .1,170  Ghh .a1  ZS .3, 360

• Trường hợp 2: Xe phanh với lực
phanh cực đại
=.
• Trường hợp 3: Xe đang truyền lực kéo
cực đại
=.
Bảng 1: Giá trị tải trọng ở các cầu xe ở các
trường hợp
Cầu trước
Trạng thái tĩnh
22613,214
Khi phanh cực đại
26789,889
Khi truyền lực kéo cực đại 13663,196

Cầu sau

59666,786
55490,111
68616,804

4


CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN KIỂM TRA
KHUNG XE KHI CHỞ Q TẢI
.

1. Tính tốn nội lực trong dầm dọc
Tính phần lực của các điểm đặt nhíp lên dầm dọc

 

Dựa vào bảng 1 so sánh các giá trị
GT ,GS trong các trường hợp ta chọn giá
trị lớn nhất để tính bền cho dầm dọc.
Chọn giá trị GTp  26789,889( N )
GSk  68616,804( N )
Do nhíp trước và nhíp sau đối xứng lên
phản lực tác dụng lên mỗi đầu nhíp là
Z nt  Z nt ' 

Z ns  Z ns ' 

Các lực từ nhíp tác dụng lên dầm xe ở những điểm
treo nhíp vào dầm.

GTp
4



26789,889
 6697, 47( N )
4

GSk
68616,804

 17154, 2( N )
4
4

5


Chương 3

Sơ đồ các lực tác dụng lên dầm
dọctải trọng, ta có:
Do sàn xe có 2 dầm dọc nên mỗi dầm chịu
Tải trọng phân bố đều lên phần đầu xe qt :
Gd 11330
qt 

 3237,14( N / m)
2.l t 2.1, 75

Tải trọng phân bố đều lên phần sau xe qs
qs 

GS 70950

 8694,8( N / m)
2.ls 2.4, 08

6


2. Xác định nội lực trong dầm dọc :
• Xét đoạn AB 0 �li �l1

Xét tương tự cho những đoạn còn lại trên dầm
dọc:
qt .li2
Đoạn BC : Qy  Z nt  li .qt M x  Z nt (li  l1 )  2
'
Q

Z

Z
nt
nt  li .qt
Đoạn CD : y

qt .lt2

M x  Z nt (li  l1 ) 
 Z nt' (li  l1  l2 )
2

'
Đoạn DE : Qy   Z ns  Z ns  li .qs

�Y  0 � Q

y

qs li2
M x  Z ns (li  l5  l6 )  Z (li  l6 ) 
2 2
qs .li
'
M

Z
(
l

l
)

'
x
ns i
6
Đoạn EF : Qy   Z ns  li .qs

2
'
ns

 li .qt  0 � Qy  li .qt
2

2
q
.
l
t
t
�M 0  0 � M x  2  0 � M x   qt2.lt

Đoạn FG : Qy  li .qs

qs .li2
Mx  
2

7


3. Kiểm tra dầm.

3.1 Modun chống uốn của dầm.

b = 0,065 (m) là chiều rộng của dầm
h = d - 2.s (m)

t = s = 0,005 (m) là độ rộng của dầm
Modun chống uốn
Ix
Ix
b.d 3  h3 (b  t )
Wx  

y d /2
6.d

Thay các giá trị của d vào công thức trên,
ta được :
WxB = 2,645.( = 26,45 (cm2)
Mặt cắt ngang của dầm.
WxC,D = 5,54.(= 55,4 (cm2)
2
 d là chiều cao dầm, có giá trị thay đổi. Giá trị tại WxE = 5,016.(= 50,16 (cm )
WxF = 3,543.(= 35,43 (cm2)
các điểm đặt nhịp như sau: dA = dB = 8(cm),
dC = dD = 14 (cm), dE = 13(cm),dF = dG = 10 (cm)
h d  2.s
y 
2
2

3.2 Ứng suất uốn

Mx
u 
Wx

8


Bảng: Giá trị lực cắt , Momen uốn và ứng suất uốn tại
các điểm đặc biệt
 
l1 :AB
0

l2:BC

l3:CD

)
0
0,445
0,445
1,575

0
-1440,52
5256,94
1598,97
 
8296,44
7729,94

0
-320,51

-320,51
3553,07

0
-1211,76
-1211,76
6413,48

3553,07
4955,38

6413,48
8944,72

4,08

1166,38

17519,45

31623,55

2,06
3,945

-16397,11
0
 
757,09
-9676,6

 
7477
0

2136,41
17597,67

4259,2
35083,07

2136,41
-3215,3

4259,2
-9075,07

-3215,3
0

-9075,07
0

1,575
1,75
 

l4:DE

0

l5:EF

2,06
0,86

l6:FG

0,86
0

9


4. Biểu đồ nội lực

Nội lực và mômen tác dụng trên toàn dầm dọc

10


5. Điều kiện bền.
•• ) 
• Ứng với ứng suất uốn cực đại ta cótại li = 3,945(m) tính từ cuối dầm.
• Ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo dầm
• Hệ số dự trữ bền:

 

n= 

max



  u   39000(

N
)
cm 2

39000
 1,11
35083, 08

• Nhận xét : Trong điều kiện chở quá tải 80% xe vẫn có thể hoạt động bình thường dầm
dọc khơng xảy ra hiện tượng cong uốn hay bị gãy. Tuy nhiên hệ số an toàn rất nhỏ, nếu
chở quá tải 80% sẽ dẫn đến hư hỏng hai dầm dọc. Cho nên đối với xe này không được
chở quá tải 80%. Mà tốt nhất phải chở đúng tải quy định

11


Chương 3: TÍNH TỐN KIỂM TRA CẦU TRƯỚC
KHI XE CHỞ QUÁ TẢI
Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu

12


Chương 3

1. Tính tốn mơmen
Trường hợp 1: khi lực phanh cực đại
Xi = Ximax ; Y = 0 (Yi = 0) ; Z1 = Z2
ZTp = m1p.G1 = 26789,889 (N)

M zA = M zC = Z1l = Z 2l=

m1 p .G1.l
2

M uxA  M uxC  X 1 pl  X 2 p l 



GTp .l

2
= 4956,130
(N.m)

GTp . l

=23717,097 (N.m)

13


Chương 3
Trường hợp 2: khi xe bị trượt ngang (lực Y cực đại)


Xi = 0; Y = Ymax = m1G1 1; xe đang bị trượt ngang => m1=1, (hệ số bám ngang)

B
M


Z
.
B

m
G
.
 Y .hg  0
� C'
1
1 1
2

1  1

G1 � 21hg �
� Z1  �
1
�
2
B
= 36319,924
(N)

�
�

G1 � 21.hg �
Z2  �
1
�
2
B
�
= -13706,710 (N)�

�M A'  0
tương tự:

1  1
Các phản lực Y tác dụng lên bánh xe:

Y2  Z 21

;

Y1  Z11

� Y1  Z1 ; Y2  Z 2
14


Chương 3
Công thức mô men uốn tại A và C:

M uA

G1 � 21hg �
 �
1
 l  1.rbx 
�
2 �
B �

M uC

G1 � 21hg �
 �
1
 l  1.rbx 
�
2 �
B �

Mômen lớn nhất tại A’
M uA'

G1 � 21hg �
 �
1
�1.rbx
2 �
B �

15


Chương 3

G1
�
�
X

0;
Y

0;
Z

Z

k
;
G

G
i
i max
d
1
T �
�i
2

�
�

Trường hợp 3: Tải trọng động Zimax
Mômen uốn tại A và C là:

M uzA  Z1max .l
M uzC  Z 2max .l

Mômen trong mặt phẳng

Trường hợp
TH1: lực phanh cực đại

TH2: xe bị trượt ngang
TH3: tải trọng động

Thẳng đứng

M zA , M zC

Nằm ngang
 

M uxA , M uxC

Giá trị

4956,130 (N.m)

M uC

 

3717,097 (N.m)
1089,598 (N.m)
12348,774 (N.m)
9731,764 (N.m)

M uzA , M uzC

 

12550,334 (N.m)

 

M uA

 

M uA'

 

16


Chương 3
2. Tính tốn ứng suất - kiểm tra bền cầu trước

Các tiết diện nguy hiểm (cạnh chỗ đỡ nhíp trái)

2

1
Mômen chống uốn mặt thẳng đứng:
Mômen chống xoắn :

BH 3  bh3
WI 
6H

2
WX  t 2  H  2b 
9

b.h 2
WA' 
6

Wx   .h.b 2

17


Chương 3
Ứng suất tính được trong các trường hợp:
Cơng thức tính tốn ứng suất:
Ứng suất uốn:

 max

Mu

WI

Ứng suất xoắn:

Kết quả ứng suất uốn trong các trường hợp:
TH1:



= 94,76 (MPa)

Ứng suất xoắn

 (2)
= 55,72 (MPa)

 (3)

= 192,94 (MPa)

TH3:

GTp . .rbx �
�
M


� x
�
2
�
�

(tính tại tiết diện 2 và 3)

  1
TH2: = 186,075 (MPa)
 2


M
 x
WX

= 401,8 (MPa)
= 239,96 (MPa)

18


Chương 3
3. Hệ số an toàn trong các trường hợp
Ứng suất xoắn cho phép = Ứng suất bền*0,58 = 710*0,58 = 411,8 (MPa)
Hệ số an toàn cho uốn:

n 

 

 max

710

 2,9
239,96

cho xoắn:

n 

 

 max



411,8
 1, 02
401,8

Nhận xét:

Hệ số an toàn cầu rất nhỏ nên nếu mức độ quá tải tăng lên nữa thì có nguy cơ dầm cầu
trước bị biến dạng và hư hỏng.

19

Chương 4: TÍNH TỐN KIỂM TRA CẦU SAU KHI XE
CHỞ QUÁ TẢI

20


Chương 4
1. Tính tốn mơmen
• TH1:

M uZ

G .l
 sk cs
2

• TH2:

G2 � 21hg �
Mu 
1
 lcs  1.rbx 
�
�
2 �
B �

• TH3:

M u  G2 .lcs

M uX 

M e max .ih .i0
.lcs
2rbx

G2 � 21hg �
Mu 
1
 lcs  1.rbx 
�
�
2 �
B �

21


Chương 4
Bảng giá trị mômen gây ra trong các trường hợp ở cầu sau
Mômen trong mặt phẳng

Trường hợp

Thẳng đứng

M uzA , M uzC

TH1: lực kéo cực đại

Nằm ngang
 

TH2: xe bị trượt ngang
TH3: tải trọng động

14237,980 (N.m)

M uxA , M uxC

 

Giá trị

2837,459 (N.m)

M uA

 

7048,530 (N.m)

M uA'

 

31935,340 (N.m)

M uC

 

25906,790 (N.m)

 

24761,716 (N.m)

M uzA , M uzC

22


Chương 4
2. Tính tốn ứng suất - kiểm tra bền cầu sau
Mômen chống uốn (1):
3

b.h3  b1h1
W1 
6h

3

h.b3  h1.b1
W2 
6b

(2) Mặt cắt cụm moayơ cầu sau

Mômen chống xoắn (1):
(1) Tiết diện của vỏ cầu kế bên
vị trí đặt nhíp

2(b.h) 2
WX 
�b  h �
�
�
�t �

4
�
�
d
�
�
3
WX  0, 2.D . �
1
��
� �
�
D
� � ��

23

Chương 4
Ứng suất trong các trường hợp:
- Ứng suất uốn
• TH1:



- Ứng suất xoắn

M uZ M uX

(MPa)
W1 =W115,63
2

• Ở tiết diện (1)



M
  uA '
W1= 213,02 (MPa)
• TH2:

M k1
Wx

M emax .ih .i0 �
�

M

� k1
�
2
�
�

= 145,3 (MPa)
• Ở tiết diện (2)

• TH3:



M uZ
W1= 165,07 (MPa)



= 101,07 (MPa)

M p1
Wx

Gsp
�
�
M



.
r
� p1
bx �
2
�
�

24


Chương 4
3. Hệ sớ an tồn
• Với ứng suất ́n

n 

 

 max

710

 3,3
213, 02

•

Với ứng suất xoắn

n 

 

 max



411,8
 2,8
145,3

Nhận xét:
• Khi chở q tải 80% thì hệ số an toàn của cầu sau n > 1, nên cầu sau vẫn làm việc an tồn.
• Tuy nhiên chở quá tải sẽ gây ra nhiều tiêu cực cho các bộ phận, hệ thống khác.

25