BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỐNG NÂNG THÙNG BEN KHI XE CHỞ QUÁ TẢI GVHD: GVC MSc ĐẶNG QUÝ SVTH: NGUYỄN MINH HIÊN VÕ QUỐC BẢO SKL008278 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN Ơ TƠ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN KIỂM TRA ỐNG NÂNG THÙNG BEN KHI XE CHỞ QUÁ TẢI SVTH: NGUYỄN MINH HIÊN MSSV: 17145287 SVTH: VÕ QUỐC BẢO MSSV 17145263 GVHD: GVC.MSc ĐẶNG QUÝ TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN Ơ TƠ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật tơ Tên đề tài TÍNH TỐN KIỂM TRA ỐNG NÂNG THÙNG BEN KHI XE CHỞ QUÁ TẢI SVTH: NGUYỄN MINH HIÊN MSSV: 17145287 SVTH: VÕ QUỐC BẢO MSSV 17145263 GVHD: GVC.MSc ĐẶNG QUÝ TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN Ơ TƠ TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Hiên MSSV: 17145287 Lớp: 171451A Võ Quốc Bảo MSSV: 17145263 Lớp: 171451B Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo: Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ đào tạo: Khóa: 2017 Tên đề tài: Tính tốn kiểm tra ống nâng thùng ben xe chở tải Nhiệm vụ đề tài 2.1 Đặt vấn đề giới hạn vấn đề 2.2 Xác định quỹ đạo chuyển động trọng tâm tổng hợp đổ vật liệu 2.3 Xác định tải trọng tác dụng lên ông nâng thùng ben xe chở q tải 2.4 Tính tốn kiểm tra ông nâng thùng ben mặt phẳng dọc xe tải 2.5 Kết luận đề nghị Sản phẩm đề tài -01 tập báo cáo kết nghiên cứu Ngày giao đề tài: 30/03/2021 Ngày nộp đề tài: 25/08/2021 TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN Ơ TÔ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tên đề tài: Tính tốn kiểm tra ống nâng thùng ben xe chở tải Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Hiên MSSV: 17145287 Võ Quốc Bảo MSSV: 17145263 Nghành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô I NHẬN XÉT Về hình thức trình bày & tính hợp lý cấu trúc đề tài: Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm giá trị thực tiễn) II NHỮNG NỘI DUNG CẦN CHỈNH SỬA, BỔ SUNG III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN Ô TÔ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: Tính tốn kiểm tra ống nâng thùng ben xe chở tải Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Hiên MSSV: 17145287 Võ Quốc Bảo MSSV: 17145263 Nghành: Công nghệ Kỹ thuật ô tơ I NHẬN XÉT Về hình thức trình bày & tính hợp lý cấu trúc đề tài: Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm giá trị thực tiễn) II NHỮNG NỘI DUNG CẦN CHỈNH SỬA, BỔ SUNG III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giảng viên phản biện (ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN Ơ TƠ XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: Tính tốn kiểm tra ống nâng thùng ben xe chở tải Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Hiên MSSV: 17145287 Võ Quốc Bảo MSSV: 17145263 Nghành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo Đồ án tốt nghiệp hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: _ Giảng viên hướng dẫn: _ Giảng viên phản biện: _ Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Cơng Nghệ Kỹ thuật tơ với đề tài “TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỐNG NÂNG THÙNG BEN KHI XE CHỞ QUÁ TẢI” kết trình cố gắng không ngừng nghỉ thân chúng em giúp đỡ tận tình, động viên khích lệ thầy cô, bạn bè người thân Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người giúp đỡ chúng em thời gian hồn thành khóa luận tốt nghiệp vừa qua Chúng em xin trân trọng gửi đến thầy GVC.MSc ĐẶNG QUÝ - Người trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận lời cảm ơn chân thành sâu sắc Xin cảm ơn lãnh đạo, ban giám hiệu tồn thể thầy giáo trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh khoa Cơ Khí Động Lực mơn Ơ Tơ tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè bên cạnh, ủng hộ, động viên Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .5 DANH MỤC CÁC HÌNH .7 DANH MỤC CÁC BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Mở đầu 1.2 Giới hạn đặt vấn đề 1.3 Giới thiệu xe Kamaz 65115 thông số kỹ thuật 10 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC TRỌNG TÂM TỔNG HỢP KHI ĐỔ VẬT LIỆU 13 2.1 Tính chiều cao vật liệu đổ thùng 13 2.2 Tính thể tích trọng lượng cát lại thùng nâng thùng từ 0°- 50°14 2.2.1 Khi thùng chưa nâng α = 0° 14 2.2.2 Khi thùng nâng α = 5° 15 2.2.3 Khi thùng nâng α = 10° 15 2.2.4 Khi thùng nâng α = 15° 15 2.2.5 Khi thùng nâng α = 20° 16 2.2.6 Khi thùng nâng α = 25° 16 2.2.7 Khi thùng nâng α = 30° 16 2.2.8 Khi thùng nâng α = 35° 17 2.2.9 Khi thùng nâng α = 40° 17 2.2.10 Khi thùng nâng α = 45° 17 2.2.11 Khi thùng nâng α = 50° 18 2.3 Xác định tọa độ trọng tâm cát 18 2.3.1 Khi thùng chưa nâng α = 0° 19 2.3.2 Khi thùng nâng α = 5° 20 2.3.3 Khi thùng nâng α = 10° 21 2.3.4 Khi thùng nâng α = 15° 22 2.3.5 Khi thùng nâng α = 20° 23 2.3.6 Khi thùng nâng α = 25° 24 2.3.7 Khi thùng nâng α = 30° 25 2.3.8 Khi thùng nâng α = 35° 26 2.3.9 Khi thùng nâng α = 40° 27 2.3.10 Khi thùng nâng α = 45° 28 2.3.11 Khi thùng nâng α = 50° 29 2.4 Xác định vị trí tọa độ trọng tâm tổng hợp cát thùng từ 0° - 50° 29 2.4.1 Khi thùng chưa nâng α = 0° 30 2.4.2 Khi thùng nâng α = 5° 30 2.4.3 Khi thùng nâng α = 10° 31 2.4.4 Khi thùng nâng α = 15° 31 2.4.5 Khi thùng nâng α = 20° 32 2.4.6 Khi thùng nâng α = 25° 33 2.4.7 Khi thùng nâng α = 30° 33 2.4.8 Khi thùng nâng α = 35° 34 2.4.9 Khi thùng nâng α = 40° 34 2.4.10 Khi thùng nâng α = 45° 35 2.4.11 Khi thùng nâng α = 50° 35 CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH LƯC TÁC DỤNG LÊN ỐNG NÂNG THÙNG BEN KHI XE CHỞ QUÁ TẢI 38 3.1 Khi thùng chưa nâng α = 0° 43 3.2 Khi thùng nâng α = 5° 43 3.3 Khi thùng nâng α = 10° 44 3.4 Khi thùng nâng α = 15° 45 3.5 Khi thùng nâng α = 20° 45 3.6 Khi thùng nâng α = 25° 46 3.7 Khi thùng nâng α = 30° 46 3.8 Khi thùng nâng α = 35° 47 3.9 Khi thùng nâng α = 40° 47 3.10 Khi thùng nâng α = 45° 48 3.11 Khi thùng nâng α = 50° 49 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỐNG NÂNG THÙNG BEN TRONG MẶT PHẲNG DỌC KHI XE CHỞ QUÁ TẢI 52 4.1 Tính chiều dài tổng ống nâng thùng ben thùng nâng lên góc α 52 4.1.1 Khi chưa nâng α = 0° 53 4.1.2 Khi nâng α = 5° 53 4.1.3 Khi nâng α = 10° 53 4.1.4 Khi nâng α = 15° 53 4.1.5 Khi nâng α = 20° 53 4.1.6 Khi nâng α = 25° 54 4.1.7 Khi nâng α = 30° 54 4.1.8 Khi nâng α = 35° 54 4.1.9 Khi nâng α = 40° 54 4.1.10 Khi nâng α = 45° .54 4.1.11 Khi nâng α = 50° .54 4.2 Tính phản lực tác dụng khớp quay O A 57 4.2.1 Tính phản lực tác dụng lên khớp quay O 57 4.2.1.1 Khi thùng chưa nâng α = 0° 58 4.2.1.2 Khi thùng nâng lên α = 5° .58 4.2.1.3 Khi thùng nâng lên α = 10° .58 4.2.1.4 Khi thùng nâng lên α = 15° .59 4.2.1.5 Khi thùng nâng lên α = 20° .59 4.2.1.6 Khi thùng nâng lên α = 25° .59 4.2.1.7 Khi thùng nâng lên α = 30° .59 4.2.1.8 Khi thùng nâng lên α = 35° .60 4.2.1.9 Khi thùng nâng lên α = 40° .60 4.2.1.10 Khi thùng nâng lên α = 45° 60 4.2.1.11 Khi thùng nâng lên α = 50° 61 4.2.2 Tính phản lực tác dụng lên khớp quay A 61 4.3 Xác định góc nâng nguy hiểm trình nâng thùng ben 64 4.3.1 Đường kính ngồi ống nâng thùng ben modul đàn hồi thép65 4.3.2 Moment quán tính trung tâm 66 4.3.3 Hệ số an toàn .67 Do ta có: RA = FZ 62 α (º) RO(N) RA(N) 118439 142859 113304 128436 10 109505 117760 15 104666 109195 20 91149 91037 25 90044 86483 30 77256 64277 35 58049 41182 40 41962 21684 45 24659 6300 50 20078 1517 Bảng 4-2 Giá trị RO, RA ứng với góc nâng α Hình 4-5 Đồ thị biểu thị mối quan hệ RO góc nâng α 63 4.3 Xác định góc nâng nguy hiểm q trình nâng thùng ben Giá trị lực FZ tính chương (xem bảng 3-2) Hình 4-6 Lực FZ tác dụng lên ống nâng ben 64 4.3.1 Đường kính ống nâng thùng ben modul đàn hồi thép Trong trình nâng ống ben, ống đẩy tất ống (1,2,3,4) có kích thước đo thực tế là: D1 = 151 mm D2 = 111 mm D4 = 81 mm D4r = 75 mm D3 = 91 mm Modul đàn hồi thép: E = 2,15.105 N/mm2 Hình 4-7 Kích thước ống nâng ben 65 4.3.2 Moment qn tính trung tâm Vì ống nâng ben trụ trịn rỗng Do ta có: π(D41 − D42 ) π(1514 − 1114 ) I1r = = 18,068 106 mm4 = 64 64 π(D42 − D43 ) π(1114 − 914 ) I2r = = 4,085 106 mm4 = 64 64 π(D43 − D44 ) π(914 − 814 ) I3r = = = 1,253 106 mm4 64 64 π(D44 − D44r) π(814 − 754 ) I4r = = = 0,559 106 mm4 64 64 Khi thùng chưa nâng, ống 1,2,3,4, lồng vào tạo thành ống trụ rỗng π(D41 − D44r ) π(1514 − 754 ) I1 = = = 23,967 106 mm4 64 64 Khi thùng xe nâng lên 5º, 10º ống nâng ben 2,3,4 lồng vào thành trụ rỗng I2 = π(D42 − D44r ) π(1114 − 754 ) = = 5,889 106 mm4 64 64 Khi thùng xe nâng lên 15º, 20º, 25º, 30º ống nâng ben 3,4 lồng vào thành trụ rỗng I3 = π(D43 − D44r ) π(914 − 754 ) = = 1,813 106 mm4 64 64 Khi thùng nâng lên 35º, 40º, 45º, 50º ống nhơ 66 π(D44 − D44r ) π(814 − 754 ) I4 = I4r = = = 0,559 106 mm4 64 64 4.3.3 Hệ số an toàn Giả sử lực nén FZ đạt tới giá trị tới hạn FZ = Fth, bị uốn cong tiết diện tọa độ z có độ võng y(z) khác 0, ta có phương trình vi phân độ võng: M y’’(z) =－ EI Ta có: M = Fth.y(z) Nên: y’’(z).EI+ Fth.y(z) = => y’’(z).EI+ Fth y(z) = EI Đặt α2 = Fth với α khác Fth > EI Do đó: y’’(z) + α2.y(z) = (1) Đây phương trình vi phân cấp có nghiệm tổng quát: y(z) = C1.cos(α.z ) + C2.sin(α.z) Trong C1, C2 số xác định từ điều kiện liên kết Tại khớp Z: z=0 C1 = Độ võng: y(z) = Do ta có : y(z) = C2.sin(α.z) Tại khớp A: z = Ltc Độ võng: y(z) = Do ta có : y(z) = C2.sin(α.z) = Nếu C2 = y(z) = 0, trái với giả thuyết ban đầu y(z) khác Vậy: sin(α Ltc) = 67 => α Ltc = kπ (2) Do α khác nên k = 1, 2, 3… Từ (1) & (2) ta được: �2 �2 ��ℎ = �� ��� Đây điều kiện để độ võng y(z) khác 0, tức điều kiện ổn định ống nâng thùng ben Khi k = 1,2,3… ta nhận nhiều giá trị Fth khác nhau, ta cần Fth nhỏ với giá trị ống nâng thùng ben dê ổn định, dê bị phá vỡ kết cấu Nên: k = I = Imin Suy ra: Xác định hệ số an toàn kc: kc = ��ℎ ��� Fth π2.E.Imin = FZ Ltc2.FZ �2 = �� ��� Đặt: h(α) = Imin Ltc2.FZ Ta thấy hệ số an toàn phụ thuộc vào h(α) Khi thùng xe nâng từ 0º đến 50º góc nâng mà h(α) nhỏ hệ số an tồn nhỏ (nguy hiểm nhất) Tính h(α) xe nâng từ 0º đến 50º 4.3.3.1 Góc α = 0° h(α) = I1 = 5,5.10-5 mm2/N Ltc2.FZ 68 4.3.3.2 Góc α = 5° h(α) = I2 = 1,11.10-5 mm2/N Ltc FZ 4.3.3.3 Góc α = 10° h(α) = I2 = 0,92.10-5 mm2/N Ltc FZ 4.3.3.4 Góc α = 15° h(α) = I3 = 0,28.10-5 mm2/N Ltc2.FZ 4.3.3.5 Góc α = 20° h(α) = I3 = 0,23.10-5 mm2/N Ltc2.FZ 4.3.3.6 Góc α = 25° h(α) = I3 = 0,21.10-5 mm2/N Ltc2.FZ 4.3.3.7 Góc α = 30° h(α) = I3 = 0,23.10-5 mm2/N Ltc2.FZ 4.3.3.8 Góc α = 35° h(α) = I4 = 0,09.10-5 mm2/N Ltc FZ 69 4.3.3.9 Góc α = 40° h(α) = I4 = 0,16.10-5 mm2/N Ltc FZ 4.3.3.10 Góc α = 45° h(α) = I4 = 0,47.10-5 mm2/N Ltc FZ 4.3.3.11 Góc α = 50° h(α) = I4 = 1,73.10-5 mm2/N Ltc2.FZ 70 α(º) Ltc (mm) FZ (N) I (mm4) h(α) (mm2/N) 1746,15 142859 23,967.106 5,5.10-5 2034,7 128436 5,889.106 1,11.10-5 10 2328 117760 5,889.106 0,92.10-5 15 2426,15 109195 1,813.106 0,28.10-5 20 2920,64 91037 1,813.106 0,23.10-5 25 3125,2 86483 1,813.106 0,21.10-5 30 3506,4 64277 1,813.106 0,23.10-5 35 3793,1 41182 0,559.106 0,09.10-5 40 4074,2 21684 0,559.106 0,16.10-5 45 4349 6300 0,559.106 0,47.10-5 50 4616,56 1517 0,559.106 1,73.10-5 Bảng 4-3 Giá trị Ltc, FZ, I, h(α) ứng với góc nâng α 71 Hình 4-8 Đồ thị biểu thị mối liên hệ h(α) góc nâng α Kết luận: Từ đồ thị hình 4-8 ta thấy h(α) lúc nhỏ góc nâng α = 35° Góc nâng nguy hiểm q trình thùng ben nâng lên mà hệ số an tồn có giá trị nhỏ lúc α = 35º π2 E Imin π2 2,15 105 0,559 106 kc = = = 1,95 L2tc FZ 37932 41182 Trong suốt trình thùng xe đổ cát nâng lên từ 0º đến 50º góc nâng nguy hiểm α = 35º có hệ số an toàn kc ống nâng ben đạt giá trị nhỏ mà lớn Do đó, điểm nguy hiểm ống nâng đảm bảo hoạt động bình thường mà khơng bị phá hủy Như vậy, điểm khác hoạt động tốt Ở ta kiểm tra độ bền ống nâng thùng ben xe chở tải 80% Chúng ta tính hệ số an tồn kc = 1,95 cịn an tồn cho ống thùng ben Nhưng 72 thực tế hệ số kc bị giảm ảnh hưởng yếu tố khác mặt đường có độ nghiêng ngang, lực gió tạt ngang, có trường hợp cát thùng ben cát ướt lúc lực tác dụng lên ống nâng thùng ben tăng lên… yếu tố chưa xét đến Bởi để đảm bảo an toàn cho ống nâng thùng ben chở hàng bắt buộc phép chở tải để đảm bảo an tồn khơng vi phạm pháp luật 73 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Qua tháng tìm hiểu, khảo sát tìm tịi nghiên cứu thông qua nguồn tài liệu từ sách vở, internet, thư viện,… giúp đỡ tận tình thầy GVC MSc Đặng Quý dành cho chúng em, với quan tâm giúp đỡ bạn bè, động viên từ phía gia đình Cuối đề tài nghiên cứu “TÍNH TỐN KIỂM TRA ỐNG NÂNG THÙNG XE KHI XE CHỞ QUÁ TẢI” chúng em hoàn thành hết yêu cầu vấn đề đặt đề tài Đề tài chúng em sau hoàn thành cung cấp cho người đọc hiểu biết cách kiểm tra ống nâng thùng ben thông qua việc tính tốn dựa cơng thức khơng q phức tạp cách đơn giản vô hiệu để đánh giá khả chống chịu ống nâng thùng ben trường hợp xe chuyên chở khối lượng tải Từ có lựa chọn vận hành chuyên chở khối lượng xe cách hợp lý 5.2 Đề nghị Trong trình nghiên cứu, thời gian có hạn vài khó khăn khách quan giới hạn đề tài dừng lại vấn đề nghiên cứu tính tốn kiểm tra ống nâng thùng ben với loại xe ô tơ tải tự đổ có cấu nâng hạ đơn giản, cụ thể là cấu ben đầu Còn loại xe có trang bị cấu đòn chịu lực hay gọi ben chữ A, ben bụng việc phân tích lực phức tạp nhiều, nên chưa có đủ điều kiện để sâu vào nghiên cứu mơ Nếu sau có điều kiện phát triển tiếp đề tài sâu tập trung vào tính tốn kiểm tra cấu loại ben chữ A Qua tính tốn kiểm tra cấu mà chúng em chọn xe chở tải 80% hệ số an tồn kc = 1,95 ống nâng ben khơng vấn đề Nếu kể thêm số yếu tố ảnh hưởng khác điều kiện mặt đường, điều kiện gió mà q trình tính tốn ta bỏ qua trình vận hành dê ảnh hưởng xấu đến xe chí bị phá hủy kết cấu chúng 74 Chính loại xe tô tải tự đổ loại tầm trung 13 ta không nên chở tải để bảo đảm an toàn cho người xung quanh, tài xế cho xe 75 S K L 0