Luận văn thạc sĩ mô phỏng động học sơ mi rơ mooc ghép đôi và tính bền khung ghép đôi sơ mi rơ mooc bằng phần mềm catia

TỔNG QUAN VỀ ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MÓOC

Mục đích và ý nghĩa của đề tài

Vận chuyển hàng hóa từ nơi sản xuất đến cảng biển và nơi tiêu thụ hiện nay rất cần thiết tại Việt Nam SMRM là phương tiện phổ biến cho việc chuyên chở hàng hóa trên bộ Sự gia tăng sử dụng container cho hàng hóa xuất nhập khẩu là điều hiển nhiên, nhưng với những hàng hóa quá khổ, quá tải, việc vận chuyển bằng SMRM gặp nhiều khó khăn Do đó, nhu cầu về các phương án vận chuyển hàng hóa quá khổ và quá tải từ kho, xưởng đến cửa khẩu và cảng biển đang ngày càng tăng cao.

Việc cải tạo và ghép đôi hai SMRM là cần thiết để khắc phục những vấn đề liên quan đến việc vận chuyển hàng quá tải và quá khổ.

Là sinh viên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí tại Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy ThS Nguyễn Quang Trung và các giảng viên bộ môn, chúng tôi đã thực hiện đề tài tốt nghiệp mang tên “Mô phỏng động học SMRM ghép đôi và tính bền khung ghép đôi SMRM bằng phần mềm CATIA”.

Sơ lược về Sơ-mi rơ-mooc

SMRM được thiết kế để kết nối với ôtô đầu kéo, với một phần lớn trọng lượng đặt lên xe đầu kéo Thông thường, SMRM được trang bị chân chống để hỗ trợ khi không ghép nối Nhiều SMRM còn có bánh xe có thể tháo rời và di dời, giúp phân phối tải trọng hiệu quả hơn cho các yếu tố trọng lượng bánh xe.

1.2.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu của Sơ-mi Rơ-mooc

SMRM là phương tiện giao thông không động cơ, được thiết kế để kết nối với đầu kéo nhằm vận chuyển hàng hóa đặc biệt và trọng tải lớn, giúp khắc phục hạn chế về khả năng chịu tải và kích thước của xe tải hiện nay Đối với container trọng tải trung bình và nhỏ, ô tô thùng có thể được sử dụng, nhưng với container trọng tải lớn, cần các đoàn ô tô chuyên dụng để đảm bảo hiệu quả cao hơn Sự ổn định của xe được cải thiện nhờ hạ thấp trọng tâm, mang lại độ êm dịu và ổn định dọc, ngang tốt hơn nhờ trang bị kẹp chặt.

Xe SMRM được thiết kế với thùng chứa lớn, được gia cố bằng thép không gỉ bền chắc, giúp chịu được áp lực lớn Điều này cho phép xe chuyên chở nhiều mặt hàng với khối lượng cực lớn mà không lo bị quá tải.

Phân loại theo công dụng

- Sơ mi rơ móoc chở khách (Bus semi-trailer)

Có kết cấu và trang bị dùng để chở người và hành lý mang theo

- Sơ mi rơ móoc chở hàng (General purpose semi-trailer)

Có kết cấu và trang bị dùng để chở hàng

- Sơ mi rơ móoc chuyên dùng (Special semi – trailer)

Là loại có kết cấu và trang bị được dùng:

– Chỉ để chuyên chở người hoặc hàng hóa cần có sự sắp xếp đặc biệt;

– Chỉ để thực hiện một chức năng, công dụng đặc biệt

(Ví dụ: SMRM chở gỗ, SMRM chữa cháy, SMRM có sàn thấp, SMRM chuyên chở máy nén khí…)

Tại Việt Nam, xe SMRM được phân loại theo số lượng cầu thành ba loại: loại 1 cầu, loại 2 cầu và loại 3 cầu, mỗi loại tương ứng với tải trọng khác nhau Việc lắp đặt số trục và khoảng cách giữa các trục cũng phải tuân thủ các tiêu chuẩn của Cục Đường bộ Việt Nam nhằm đảm bảo an toàn khi vận hành các phương tiện cơ giới trên đường.

Phân loại theo kết cấu khung sàn SMRM có 2 loại:

Khung xương chuyên chở container chỉ được thiết kế để vận chuyển container, không phù hợp cho hàng hóa rời Với kết cấu đơn giản và trọng lượng nhẹ, loại khung này cho phép tăng khối lượng hàng hóa vận chuyển Nó có khả năng chở một container 40 feet hoặc hai container 20 feet.

Khung có sàn không chỉ chuyên chở container mà còn vận chuyển nhiều loại hàng hóa khác Tuy nhiên, loại khung này có khối lượng lớn do cấu trúc phức tạp với nhiều dầm ngang và dầm dọc Nó thường được sử dụng cho các loại SMRM có tải trọng vừa và nhỏ.

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 3

Phân loại theo số sàn lắp trên SMRM:

Sàn loại 1 được thiết kế đặc biệt để vận chuyển container có khối lượng lớn và các loại hàng hóa khác Loại sàn này tuân thủ các tiêu chuẩn về chiều dài và khối lượng, được xác định cụ thể tùy theo từng loại hàng hóa.

Loại xe 2 sàn trở lên không được sử dụng để chở container, mà chủ yếu phục vụ cho việc vận chuyển các hàng hóa đặc biệt như xe con, kiện hàng dễ vỡ và linh kiện điện tử Mặc dù loại xe SMRM này rất tiện lợi, nhưng kích thước của nó tương đối cồng kềnh Do đó, khi thiết kế và tính toán, cần kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về chiều cao trọng tâm và các quy định của luật giao thông đường bộ Việt Nam liên quan đến kích thước hàng hóa cồng kềnh và quá khổ.

Thiết kế ban đầu phải đảm bảo:

Đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn TCVN về an toàn giao thông đường bộ là yêu cầu hàng đầu trong quá trình thiết kế.

+ Kết cấu đơn giản nhất có thể

Các bản vẽ bố trí tổng thể thể hiện vị trí các cụm tổng thành và các bộ phận cơ bản, đi kèm với các quy định cụ thể và rõ ràng Ngoài ra, các giải pháp công nghệ cũng được trình bày một cách ngắn gọn, giúp người đọc dễ dàng nắm bắt thông tin.

Các đặc tính kỹ thuật cơ bản của thiết bị bao gồm tải trọng toàn bộ và không tải, tải trọng trên cầu trong các trạng thái khác nhau, tốc độ lớn nhất, đặc tính tốc độ, đặc tính phanh, kích thước bao ngoài và bên trong, kích thước trọng tâm, hệ thống chiếu sáng, bán kính quay vòng, kiểu và kích thước bánh xe, cùng với công suất và mô men động cơ.

Khi sử dụng loại SMRM, cần chú ý không chở quá tải hoặc vượt quá kích thước cho phép, vì điều này có thể ảnh hưởng đến độ ổn định khi lái xe, làm tăng nguy cơ tai nạn và giảm độ bền của phương tiện.

1.2.3 Một số tiêu chuẩn Việt Nam đối với cải tạo SMRM

Các loại SMRM lưu hành trên đường bộ Việt Nam phải tuân theo tiêu chuẩn

QCVN 09: 2015/BGTVT được biên soạn bởi Cục Đăng kiểm Việt Nam và đã được Bộ Khoa học và Công nghệ thẩm định Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải đã ban hành tiêu chuẩn này theo Thông tư số 87/2015/TT-BGTVT vào ngày 31 tháng 12 năm 2015.

+ Thông tư 42_2014 BGTVT_ quy định về thùng xe, satxi và xe tải tham gia giao thông

+ Thông tư 46_2015 BGTVT_ quy định về khổ và tải trong tham gia giao thông đường bộ

+ Thông tư 85_BGTVT quy định về cải tạo xe cơ giới

1.2.3.1 Kích thước cho phép lớn nhất

Chiều dài của xe ô tô rơ moóc và xe ô tô SMRM khi kết nối với xe kéo không được vượt quá 20 mét để đảm bảo tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật.

+ Chiều rộng: Không lớn hơn 2,5 m

+ Chiều cao: Không lớn hơn 4,0 m

Khoảng sáng gầm xe không được nhỏ hơn 120 mm, ngoại trừ các loại xe chuyên dụng Đối với những xe có khả năng điều chỉnh độ cao gầm, khoảng sáng gầm sẽ được đo ở vị trí cao nhất.

Giới thiệu về sơ-mi rơ-mooc ghép đôi

1.3.1 Mục đích và yêu cầu của việc ghép đôi hai sơ-mi rơ-mooc

Hàng siêu trường siêu trọng là các thiết bị, máy móc hoặc kiện hàng nguyên khối có kích thước hoặc trọng lượng vượt quá quy định của Bộ GTVT Những hàng hóa này không thể tháo rời khi vận chuyển, với kích thước chiều dài lớn hơn 2m, chiều rộng lớn hơn 2,5m, và chiều cao lớn hơn 4,2m Tổng khối lượng của loại hàng này có thể đạt tới 32 tấn.

Các thiết bị công nghiệp như máy móc xuất nhập khẩu, cấu kiện sắt thép, tuabin cánh quạt nhà máy điện, máy biến thế, và dầm cẩu trục nhà xưởng là những yếu tố quan trọng trong ngành công nghiệp Ngoài ra, các dầm cầu bê tông, lò hơi, nồi hơi, và chi tiết của máy móc như tuabin hệ thống khí thải cũng đóng vai trò thiết yếu trong hoạt động sản xuất.

The Guillotine Duct with Blanking Plate, Inlet Transition Duct, Diverter Damper Drive Frame, and Bypass Adapter Flange form a significant shipment This assembly measures over 6.2 meters in length, 5.9 meters in width, and 2.6 meters in height, with a total weight of 20.35 tons.

+ Đối với kiện hàng Diverter Damper Including Blade & Drive System, Diverter Damper Bottom Frame, Diverter Damper Top Frame Including Blade có chiều dài 6,8m x rộng 6,2m x cao 8,65m và nặng 80 tấn

Hình 1 4 Kiện hàng dự án Baltec

Dự án Baltec, được thực hiện bởi Công ty Dịch vụ Cảng Dung Quất, là một trong những dự án vận chuyển hàng siêu trường siêu trọng nổi bật Để đáp ứng yêu cầu của dự án, chúng tôi đã phát triển mô hình xe đầu kéo kéo hai SMRM cao 12[m], bao gồm thiết kế và chế tạo khung dầm ghép đôi cùng với một mâm xoay trung gian, cho phép hai SMRM hoạt động song song.

SMRM và khung dầm ghép đôi cần đảm bảo độ bền và chiều cao thấp nhằm giảm trọng tâm Việc tiêu chuẩn hóa kích thước và các bộ phận khoá kẹp là rất quan trọng trong thiết kế kết cấu.

SMRM phải được tính toán hợp lý sao cho các kết cấu thép đủ bền nhưng không thừa bền, tránh gây lãng phí

Để thành lập đoàn xe, cần chọn một số loại đầu kéo có công suất phù hợp với tải trọng của SMRM trên thị trường Việt Nam Một trong những lựa chọn là xe đầu kéo Nissan 76M-0673 với các thông số kỹ thuật đáng chú ý.

+ Xe đầu kéo 76M-0673: Năm sản xuất 2008, nước sản xuất Nhật Bản, công suất lớn nhất/số vòng quay: 257KW/2200 v/ph, kích thước bao: 6615mm x 2490m x

2855mm, khối lượng kéo theo: 46,765 tấn

- SMRM được thiết kế chế tạo để có thể chở được hàng siêu trường siêu trọng theo yêu cầu

- SMRM được thiết kế phải đảm bảo mọi yêu cầu về an toàn khi chuyển động trên đường từ xưởng cơ khí đến cảng số 1 Dung Quất

- Kết cấu đơn giản nhất có thể

- SMRM cải tạo đảm bảo chuyển động an toàn khi quay vòng

- Thiết kế đảm bảo công nghệ đơn giản, phù hợp với khả năng cung ứng vật tư, trình độ công nghệ của các cơ sở sản xuất trong nước

- Được gia cố bởi loại thép không gỉ, bền chắc, chịu áp lực lớn

Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, cần chú ý đến các đặc tính kỹ thuật cơ bản như tải trọng toàn bộ và không tải, tải trọng trên các cầu trong các trạng thái khác nhau, tốc độ lớn nhất, đặc tính tốc độ và phanh Bên cạnh đó, kích thước bao ngoài, kích thước bên trong, kích thước trọng tâm, hệ thống chiếu sáng, bán kính quay vòng, kiểu và kích thước bánh xe, cũng như công suất và mô men động cơ đều đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và vận hành.

1.3.2 Phạm vi áp dụng đối với xe sơ-mi rơ-mooc ghép đôi

Xe quá khổ giới hạn là phương tiện giao thông có kích thước vượt quá quy định tối đa cho phép khi tham gia giao thông trên đường bộ, bao gồm cả hàng hóa xếp trên xe.

+ Chiều dài lớn hơn 20 mét hoặc lớn hơn 1,1 lần chiều dài toàn bộ của xe;

+ Chiều rộng lớn hơn 2,5 mét;

+ Chiều cao tính từ mặt đường bộ trở lên lớn hơn 4,2 mét (trừ xe chở container)

Theo quy định của nhà nước, việc ghép đôi SMRM đã vượt quá giới hạn cho phép Do đó, SMRM ghép đôi chỉ được phép sử dụng trong khu vực cảng biển, cụ thể là từ xưởng cơ khí đến cảng số 1 Dung Quất.

1.3.3 Kết cấu sơ-mi rơ-mooc ghép đôi

SMRM ghép đôi được ghép từ hai SMRM đơn song song với khung ghép đôi và mâm xoay trung gian thay thế mâm xoay của SMRM đơn

Hình 1 6 Khung sàn SMRM + Khung xe phải đảm bảo đủ bền trong điều kiện hoạt động bình thường

+ Các chi tiết liên kết với nhau bằng mối hàn

+ Trờn sàn xe cú lắp đặt 20 mặt bớch mỗi mặt bớch cú định vị 4 lỗ ỉ22 mm sẵn, để lắp ghép với khung dầm ghép 2 SMRM

+ Xe có lắp rào chắn bảo vệ ở hai bên và phía sau xe

- Vết bánh xe trước/sau

- Khối lượng bản thân mm mm mm mm kg

1.3.3.2 Khung dầm ghép đôi SMRM

- Khung dầm được chế tạo từ thép chữ H BxH: 300x300 mm Liên kết với nhau mằng mối hàn

Hình 1 7 Mặt cắt thép chữ H Kích thước của dầm ghép đôi DxR: 14200x6900 mm

Bề rộng của đầu liên kết với mâm xoay 2500mm

Trên dầm ngang, khoan lỗ 22 mm để lắp bulong đai ốc, nhằm nối cứng hai SMRM lại với nhau Đồng thời, khoan lỗ 24 mm để kết nối với mõm xoay trung gian.

Mặt trên của khung được thiết kế với các vị trí lắp bulong đai ốc, giúp định vị hàng hóa chắc chắn với sàn xe, từ đó nâng cao tính an toàn trong quá trình vận chuyển Số lượng và vị trí của các lỗ lắp bulong cần phải tương thích với loại hàng hóa được chuyên chở.

Công dụng mâm xoay trung gian: dùng để liên kết giữa khung ghép đôi hai SMRM với đầu kéo

Kích thước mâm xoay DxR: 2250x2500 mm

Mâm xoay trung gian được chế tạo từ thép hình chữ H, liên kết với nhau bằng mối hàn BxH: 250x250 mm

Mặt dưới mâm xoay trung gian được trang bị chốt kéo SMRM cỡ 50 theo tiêu chuẩn, đảm bảo tính lắp lẫn Chốt kéo này có vai trò quan trọng trong việc liên kết giữa dầm ghép đôi hai SMRM với đầu kéo.

Mặt trờn của mõm xoay cú khoan lỗ ỉ24 bắt bulong để liờn kết mõm xoay trung gian với dầm ghép đôi hai SMRM

Hình 1 9 Mâm xoay trung gian

Khoảng cách d từ đường tâm chốt kéo tới điểm xa nhất ở phần phía trước của SMRM 800 mm

Hình 1 10 Chốt kéo Sơmi – Rơmoóc

Hệ thống treo của SMRM có chức năng dập tắt các dao động từ các khối lượng treo, giúp đoàn xe di chuyển êm ái và an toàn trên đường.

+ Hệ thống treo trên SMRM là hệ thống treo thăng bằng kiểu liên động, dạng nhíp, đồng bộ với trục của SMRM

Hình 1 11 Kết cấu hệ thống treo 3 trục lắp trên SMRM

Phải có kết cấu chắc chắn, lắp đặt đúng quy cách

Lốp xe trên cùng một trục cần phải cùng kiểu loại khi hoạt động trong điều kiện bình thường Đảm bảo đủ số lượng lốp, áp suất đúng quy định và các thông số kỹ thuật như cỡ lốp, cấp tốc độ và chỉ số tải trọng phải phù hợp với tài liệu kỹ thuật và thiết kế của xe.

Bảng 1 2 Thông số kỹ thuật lốp lắp trên SMRM thiết kế

1.3.3.6 Hệ thống dẫn động phanh Để đảm bảo an toàn hệ thống phanh chính của SMRM bắt buộc phải là hệ thống phanh dẫn động khí nén, cơ cấu phanh loại tang trống Cơ cấu phanh được lắp ở tất cả các bánh xe

MÔ HÌNH HÓA 3D SƠ-MI RƠ-MOOC VÀ SƠ-MI RƠ-MOOC GHÉP ĐÔI BẰNG PHẦN MỀM CATIA

Giới thiệu phần mềm Catia

- Ứng dụng trong thiết kế cơ khí

- Ứng dụng trong lắp ráp và mô phỏng động học

- Ứng dụng trong lập trình và mô phỏng gia công

- Ứng dụng trong phân tích động lực học

- Ứng dụng trong kết cấu xây dựng và kiến trúc

- Ứng dụng trong thiết kế đường ống

+ Part design: môi trường part design dùng để tạo dựng 3D cho các chi tiết đã được vẽ phát thảo sẵn trên Sketcher

+ Assembly design: môi trường assembly design dùng để lắp ráp các chi tiết lại với nhau tạo thành khối hoàn chỉnh

+ Sketcher: môi trường sketcher dùng để vẽ phát thảo chi tiết dạng 2D

+Weld design: môi trường Weld design dùng để tạo mối hàn cho các chi tiết được lắp ghép lại với nhau

+Drafting: môi trường drafting sau khi ta đã có 3D sẽ xuất sang 2D hoặc ta vẽ 2D trực tiếp trên drafting

+Sheet metal design: môi chuyên dùng để tạo 3D cho các chi tiết được chế tạo từ thép dập tấm

Phương pháp tạo hình 3D, lắp ghép và truy xuất bản vẽ trong catia

2.2.1.1 Vẽ phát thảo và môi trường vẽ phát thảo

Tạo Sketcher là bước quan trọng đầu tiên trong quá trình tạo mô hình trong Catia, nơi mô hình được liên kết chặt chẽ với biên dạng của chúng Môi trường vẽ phác bao gồm các mặt phẳng và các công cụ vẽ phác (Sketch Tools) hỗ trợ người dùng trong việc thiết kế.

Mặt phẳng vẽ phác chứa các biên dạng của vật thể Nó có thể là các plane hoặc là các mặt phẳng của các vật thể có sẵn

Click vào biểu tượng trên thanh công cụ Hoặc chọn trên menu: File > New

Sau khi thực hiện lệnh trên, chương trình hiện lên hộp thoại New Trong hộp thoại

New ta chọn dạng Part và nhấn OK

Hình 2 1 Hộp thoại tạo mới

- Vẽ phát thảo dầm dọc SMRM:

Sau khi tạo file Part kích chọn mặt phẳng vẽ, click vào Sketch trên thanh công cụ Hoặc từ menu File chọn: Start -> Mechanical Design -> Sketcher

Dùng các lệnh Line, Polyline, Mirror, Corner… để vẽ biên dạng thép chữ H

Dùng lệnh Constraint và Constraints Defined in Dialog Box để định kích thước và ràng buộc kích thước

Hình 2 2 Biên dạng thép chữ H

- Vẽ phát thảo dầm ngang giữa bắt container:

Dùng các lệnh Line, Poline, Mirror, Corner… để vẽ biên dạng dầm [phụ lục 1]

- Dùng lệnh Constraint và Constraints Defined in Dialog Box để định kích thước và ràng buộc kích thước

Hình 2 3 Biên dạng dầm ngang bắt container

- Vẽ phát thảo dầm ngang bên bắt container:

Dùng các lệnh Line, Poline để vẽ

Hình 2 4 Biên dạng dầm ngang bên bắt container

- Vẽ phát thảo dầm ngang liên kết hai dầm dọc:

Hình 2 5 Biên dạng dầm ngang liên kết hai dầm dọc

- Vẽ phát thảo biên dạng thanh gia cường

Dùng các lệnh line, poline để vẽ

Hình 2 6 Biên dạng thanh gia cường

- Vẽ phát thảo biên dạng dầm dọc phụ

Dùng các lệnh Line, Poline, Mirror, Corner… để vẽ biên dạng dầm

Hình 2 7 Biên dạng dầm dọc phụ

- Các chi tiết phụ khác của khung SMRM dùng các lệnh để vẽ, trong phần này không đề cập đến

- Vẽ phát thảo các dầm của khung ghép đôi SMRM và mâm xoay trung gian

Sau khi tạo file Part kích chọn mặt phẳng vẽ, click vào Sketch trên thanh công cụ Hoặc từ menu File chọn: Start -> Mechanical Design -> Sketcher

Hình 2 8 Biên dạng của các dầm trong khung ghép đôi SMRM

Sau khi có các biên dạng ở mục 2.2.1.1 click vào Workbench thoát khỏi sketch workbench

Hình 2 9 Lệnh workbench trong catia

Giao diện trong môi trường Part Design sau khi thoát khỏi sketch workbench

Hình 2 10 Môi trường Part Design

- Vẽ 3d dầm dọc khung SMRM:

Clickick vào Pad nằm trên thanh công cụ

Hộp thoại Pad Definition xuất hiện:

Hình 2 11 Hộp thoại thông số pad Nhập giá trị 12400mm vào mục length và click OK

Dùng các lệnh Pad và Pocket để thay đổi hình dạng của dầm theo yêu cầu thiết kế

Hình 2 12 Dầm dọc 3D SMRM được tạo

- Vẽ 3D dầm ngang giữa bắt container:

Nhập giá trị 980mm vào mục length và click OK

Dùng các lệnh Pad, Pocket, Chamfer để thay đổi hình dạng của dầm theo yêu cầu thiết kế:

Hình 2 13 Dầm ngang giữa bắt container

- Vẽ 3D dầm ngang liên kết hai dầm dọc:

Dùng các lệnh Pad, Pocket, Chamfer trong [ Phụ lục 1] để thay đổi hình dạng của dầm theo yêu cầu thiết kế:

Hình 2 14 Dầm ngang liên kết hai dầm dọc

- Các chi tiết phụ khác dùng các lệnh để vẽ tương tự các bước như trên, trong thuyết minh này không đề cập đến

- Vẽ 3D dầm của khung ghép đôi SMRM:

Nhập giá trị vào mục length và click OK

Hình 2 16 Dầm của khung ghép đôi SMRM

2.2.1.3 Môi trường Generative Sheetmetal Design

Giao diện trong môi trường Generative Sheetmetal Design sau khi thoát khỏi sketch workbench

Hình 2 17 Môi trường Generative Sheetmetal Design trong catia

- Vẽ 3D dầm ngang bên bắt container :

Sau khi có biên dạng được thực hiện mục 2.1.2.1, click lệnh Sheet Metal Parameters

In the sheet metal dialog box, input a thickness value of 8mm and set the default bend radius to 5mm to define the thickness and bend angle of the design beam.

Dùng các lệnh Wall, Flange, Chamfer, để định hình dạng của dầm theo yêu cầu thiết kế

Hình 2 19 Dầm ngang bên bắt container

Cick lệnh Sheet Metal Parameters

Hộp thoại xuất hiện nhập các giá trị 6mm vào hộp Thickness và 5mm vào ô Default Bend Radius để định bề dày và góc bo của dầm thiết kế

Dùng các lệnh Wall, Flange, Chamfer, để định hình dạng của dầm theo yêu cầu thiết kế

- Các chi tiết phụ khác dùng các lệnh để vẽ tương tự các bước như trên, trong phần này không đề cập đến

2.2.1.4 Môi trường Assembly Design Để vào Assembly Design Workbench trên menu chọn: Start ->Mechanical

Assembly Design Workbench xuất hiện Chúng ta có thể thấy Product1 xuất hiện trên Specification Tree

Hình 2 21 Môi trường Assembly Design

Sau khi hoàn thành việc tạo hình 3D ở mục 2.1.2.3, chúng ta sẽ tiến hành lắp ráp các chi tiết lại với nhau Quá trình lắp ráp khung SMRM sử dụng liên kết hàn, và các lệnh trong môi trường lắp ráp sẽ được áp dụng để gắn chặt các chi tiết.

- Lắp Dầm Dọc với Dầm Ngang Nối Hai Dầm Dọc:

Trong Môi trường Assembly Design chọn Insert > Existing Component> Hộp thoại xuất hiện chọn file DamDoc.CATPart đã được tạo ở mục 2.1.2.3, tương tự chọn file DamNgangNoiHaiDamDoc.CATPart

Dùng các lệnh ràng buộc đường Coincidence Constraint và lệnh ràng buộc mặt

Offset Constraint để ràng buộc vị trí của hai chi tiết với nhau theo mong muốn

Hình 2 22 Ràng buộc vị trí của hai chi tiết

Chọn Update All trên thanh công cụ, hai dầm sẽ tự động lắp cứng lại với nhau theo các ràng buộc trên:

Hình 2 23 Hai chi tiết liên kết chặt với nhau

- Lắp Dầm Dọc với Dầm Ngang Giữa Bắt Container:

Trong Môi trường Assembly Design tiếp tục chọn Insert > Existing Component> Hộp thoại xuất hiện chọn 2 file DamNgangGiuaBatCotainer.CATPart đã được tạo ở mục 2.1.2.3

Dùng các lệnh ràng buộc đường Coincidence Constraint và lệnh ràng buộc mặt

Offset Constraint để ràng buộc vị trí của hai chi tiết với nhau theo mong muốn

Hình 2 24 Ràng buộc vị trí của các chi tiết

Chọn Update All trên thanh công cụ, các dầm sẽ tự động lắp cứng lại với nhau theo các ràng buộc trên:

Hình 2 25 Các chi tiết liên kết chặt lại với nhau

In the Assembly Design environment, proceed by selecting Insert > Existing Component A dialog box will appear, allowing you to choose the previously created CATPart files from section 2.1.2.3 Utilize the constraints to successfully assemble the complete SMRM frame.

2.2.2 Khung Sơ-Mi Rơ-Mooc ghép đôi sau khi lắp ráp hoàn chỉnh

+ Khung SMRM đơn có kết cấu như sau:

Hình 2 26 Kết cấu khung SMRM Bảng 2 1 Chi tiết Khung SMRM

STT Chi tiết Số lượng

1 Dầm dọc chịu lực chính 02 SS400 tiết diện chữ I

2 Dầm ngang chính liên kết hai dầm dọc 09 SS400 tiết diện chữ H

3 Dầm ngang đỡ Container 04 SS400 tiết diện chữ U

4 Dầm dọc phụ 02 SS400 tiết diện chữ U

5 Dầm ngang phụ liên kết dầm dọc chính và dầm dọc phụ 20 SS400 tiết diện chữ U

6 Thanh gia cường dầm dọc 10 SS400 tiết diện chữ C

+ Khung ghép đôi SMRM có kết cấu như sau:

Hình 2 27 Dầm ghép đôi sơ-mi rơ-mooc Bảng 2 2Thống kê chi tiết dầm ghép đôi

Vật liệu Thiết diện Khối lượng

1 - Dầm dọc HS11 02 Thép SS400 Chữ H

3 - Dầm ngang HS18 04 Thép SS400 Chữ H

7 - Dầm dọc CS2 04 Thép SS400 Chữ U

+ Mâm xoay trung gian có kết cấu như sau:

Hình 2 28 Mâm xoay trung gian Bảng 2 3 Thống kê chi tiết mâm xoay trung gian

Vật liệu Thiết diện Khối lượng

1 Dầm ngang HS2 02 Thép SS400 Chữ H

2 Dầm dọc HS8 02 Thép SS400 Chữ H

+ Sơ-mi rơ-mooc ghép đôi hoàn chỉnh

Hình 2 29 Tổng thể SMRM Bảng 2 4Thống kê cụm chi tiết tt Tên chi tiết Số lượng

Kích thước bao của SMRM ghép đôi DxRxH: 15000x6900x1860

Liên kết giữa dầm ghép đôi với hai SMRM đơn bằng bulong M20, số lượng 160 bulong

Liên kết khung ghép đôi với mâm xoay trung gian bằng bulong M22

2.2.3 Công cụ tạo bản vẽ 2D, tạo bản vẽ 2D khung SMRM và các bản vẽ chi tiết trong khung

2.2.3.1 Công cụ Generative Drafting Workbench

Hệ thống công cụ đa dạng cho phép tạo ra các đối tượng 2D, trong đó Generative Drafting Workbench hỗ trợ chiếu các đối tượng 3D xuống mặt phẳng từ nhiều góc độ khác nhau, giúp cắt các đối tượng 3D theo nhiều mặt cắt.

SVTH: Nguyễn Đình Hưng - Nguyễn Văn Thức, GVHD: Nguyễn Quang Trung, 35 Các đối tượng chiếu và mặt cắt 2D có mối liên hệ thông minh với vật thể 3D Generative Drafting Workbench cho phép tạo ra các đối tượng 2D theo phương pháp vẽ truyền thống.

Click Start > Mechanical Design > Drafting, Trong hộp thoại Drawing, Click

OK Hộp thoại New Drawing xuất hiện:

Trong hộp thoại Drawing ta có thể đặt các thông số cho bản vẽ: Tiêu chuẩn (Standard), định dạng (Format), khổ giấy (Paper size), tỷ lệ (Scale) trong ô Modify

+ Trong Generative Drafting Workbench, Click Front View (tạo mặt chiếu đứng) trên thanh công cụ Projection

+ Click Window trên thanh công cụ và chọn file cần để chuyển qua 2D, click vào một Plane trên Part Design Workbench để xác định mặt phẳng chiếu

+ Trên bản vẽ Drawing xuất hiện hình chiếu và một hình tròn chứa các mũi tên màu xanh để xoay đối tượng theo các hướng khác nhau

+ Click ra khoảng trống trên màn hình để cố định vị trí của hình chiếu

+ Click Projection View (tạo hình chiếu phát sinh) trên thanh công cụ

+ Di chuyển đến vị trí thích hợp, click lên màn hình để tạo hình chiếu

Khung SMRM trên phần mềm catia:

Tấm bắt chốt kéo, chốt kéo và chân chống là các thành phần quan trọng trong cấu trúc hỗ trợ Rào chắn và thanh dọc bắt tấm cản giúp tăng cường an toàn Thanh ngang bắt tấm cản và tấm cản đóng vai trò bảo vệ Các thanh gia cường ngang và dọc tấm bắt chốt đảm bảo độ bền và ổn định Chốt khóa container và dầm ngang phụ liên kết hai dầm dọc là thiết yếu cho việc giữ cố định Thanh gia cường dầm dọc và dầm ngang giữa đỡ container tạo nên sự chắc chắn Dầm dọc phụ và dầm ngang chính liên kết hai dầm dọc cùng với dầm ngang bên đỡ container hoàn thiện cấu trúc hỗ trợ.

17.Dầm dọc 18 Đuôi SMRM a Dầm dọc 2D

Dầm dọc được chế tạo từ thép SS400 tiết diện chữ I

Phương pháp công nghệ chủ yếu là cắt và dập để tạo ra tiết diện thay đổi theo chiều dài (theo điều kiện chịu lực của SMRM)

Sau khi cắt, cần kiểm tra độ cong vênh của dầm Tiếp theo, nên sử dụng máy mài tay để làm sạch bavia và mài phẳng các mối cắt.

+ Số lượng dầm dọc : 02 dầm

- Tổng chiều dài của dầm dọc là : 12400 [mm]

- Chiều cao của dầm dọc là : 500 [mm] và có một số tiết diện khác thay đổi trên dầm dọc của dầm

- Bề rộng của mặt dầm : 140 [mm] b Dầm dọc phụ 2D

Hình 2 33 Dầm dọc phụ + Vật liệu chế tạo : Dầm dọc phụ được chế tạo từ thép SS400 tiết diện chữ U định hình

+ Kích thước: Tổng chiều dài của dầm là: 12400 [mm], Chiều cao của dầm là :

180 [mm] và có một số tiết diện khác thay đổi trên dầm, Bề rộng của mặt dầm : 70 [mm]

Dầm dọc phụ được chế tạo chủ yếu bằng phương pháp cắt và dập, trong khi dầm ngang đỡ container 2D được thiết kế để đảm bảo SMRM có đủ độ bền và kích thước cần thiết để vận chuyển một container.

Container 40 feet hoặc 02 container 20 feet cần có ít nhất 04 dầm ngang với gối đỡ định vị Cấu trúc của container bao gồm 01 dầm đầu, 02 dầm giữa và 01 dầm cuối Các dầm ngang không chỉ hỗ trợ trọng lượng của container mà còn giúp định vị các dầm dọc.

+ Vật liệu chế tạo : Dầm ngang được chế tạo từ thép tấm SS400 và thép U định hình hàn lại với nhau thành hình hộp

+ Phương pháp chế tạo: Dầm ngang đỡ Container được chế tạo chủ yếu bằng phương pháp cắt và dập

Hình 2 34 Một nửa Dầm ngang bên đỡ container

Hình 2 35 Một nửa dầm ngang giữa đỡ container

Để tăng cường độ cứng vững cho hệ thống SMRM trong quá trình chuyển động của đoàn xe, cần liên kết hai dầm dọc chính bằng cách bố trí thêm 09 dầm ngang chính Việc này không chỉ giúp gia tăng sự ổn định mà còn nâng cao hiệu quả hoạt động của các dầm dọc.

Hình 2 36 Dầm ngang chính liên kết hai dầm dọc + Vật liệu chế tạo : được chế tạo từ thép SS400 tiết diện chữ H

+ Kích thước: Chiều dài của dầm sàn 1 là : 980 [mm], Chiều cao của dầm là :

500 [mm] và có một số tiết diện khác thay đổi trên dầm của dầm, bề rộng của mặt dầm : 140 [mm]

Phương pháp chế tạo chính của SMRM là cắt và dập để tạo ra tiết diện thay đổi theo chiều dài, phù hợp với điều kiện chịu lực Sau khi cắt và dập, cần kiểm tra độ cong vênh của dầm và sử dụng máy mài tay để làm sạch bavia, đồng thời mài phẳng các mối cắt Để liên kết các dầm dọc và tăng cường độ cứng vững cho SMRM trong quá trình chuyển động, bố trí thêm 20 dầm ngang phụ gia cường là cần thiết.

Hình 2 37 Dầm ngang phụ nối dầm dọc chính và dầm dọc phụ

+ Vật liệu chế tạo: được chế tạo từ thép SS400 có tiết diện chữ U

+ Kích thước : Tổng chiều dài của dầm là : 733 [mm], Chiều cao của dầm là :

180 [mm] và có một số tiết diện khác thay đổi trên dầm, Bề rộng của mặt dầm : 70 [mm]

+ Phương pháp chế tạo: Các dầm ngang phụ được chế tạo bằng phương pháp cắt và dập để tạo tiết diện chữ U f Thanh gia cường dầm dọc 2D

Trong quá trình vận chuyển hàng hóa, ngoại lực tác động mạnh mẽ lên dầm dọc, do đó, để đảm bảo an toàn cho toàn bộ đoàn xe, các thanh gia cường dầm dọc được chế tạo thêm.

Hình 2 38 Thanh gia cường dầm dọc

+ Vật liệu chế tạo : Thanh gia cường dầm dọc được chế tạo từ thép tấm SS400 có độ dày  = 6 [mm]

+ Phương pháp chế tạo : Thanh gia cường được chế tạo chủ yếu bằng phương pháp cắt g Mặt bích 2D

Mặt bích được hàn chặt với thân dầm dọc chính để bắt bulong lắp ghép giữa SMRM đơn và khung ghép đôi

Hình 2 39 Mặt bích + Vật liệu chế tạo : Mặt bích được chế tạo từ thép tấm SS400 có độ dày  = 25 [mm]

+ Phương pháp chế tạo: Mặt bích chế tạo chủ yếu bằng phương pháp cắt và khoan lỗ θ22

2.2.3.3 Tổng thể khung dầm ghép đôi 2D

Dầm ghép đôi cần đảm bảo các đặc tính kỹ thuật và khả năng chống uốn, xoắn Vật liệu chính được chọn cho khung ghép đôi là thép H, với ưu điểm là kết cấu vững chắc, chịu lực tốt và không bị cong vênh hay biến dạng dưới tải trọng lớn Thép H có khả năng chịu lực vượt trội, là lựa chọn lý tưởng cho các công trình yêu cầu độ bền cao.

SVTH: Nguyễn Đình Hưng - Nguyễn Văn Thức, GVHD: Nguyễn Quang Trung 42, cho thấy rằng thép hình chữ H là loại thép tốt nhất, với độ bền cao hơn thép hình chữ I, do đó rất phù hợp cho thiết kế này.

Hình 2 40 Dầm ghép đôi sơ-mi rơ-mooc

1.Dầm dọc HS4, 2 Dầm dọc HS10, 3 Dầm dọc HS16, 4 Dầm dọc HS17, 5 Dầm ngang HS18, 6 Dầm ngang HS15, 7 Dầm dọc CS4, 8 Dầm dọc CS2, 9 Dầm dọc

CS1, 10 Dầm dọc HS11, 11 Dầm ngang HS13 a Dầm dọc HS11

- Gồm hai chi tiết được chế tạo từ thép chữ H

- Chiều dài của chi tiết 3540mm

- Bề mặt dưới cú khoan lỗ ỉ24 bắt bulong để liờn kết mõm xoay trung gian

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 43 b Dầm dọc HS16, dầm dọc HS17 Được chế tạo từ thép chữ H

- Dầm dọc HS16 có một chi tiết, chiều dài dầm 2284mm

- Dầm dọc HS17 gồm hai chi tiết, chiều dài dầm 2985mm

Hình 2 42 Dầm dọc HS16, HS17 c Dầm dọc HS14

Gồm có hai chi tiết được chế tạo đối xứng nhau từ thép chữ H

- Một đầu của dầm cú khoan lỗ ỉ24 bắt bulong liờn kết với mõm xoay trung gian

Hình 2 43 Dầm dọc HS14 khung ghép đôi sơ-mi rơ-mooc

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 44 d Dầm dọc CS1, Dầm dọc CS2, Dầm dọc CS3

Mỗi dầm gồm có hai chi tiết được chế tạo từ thép chữ U

- Dầm dọc CS1 chiều dài dầm 2284 mm

- Dầm dọc CS2 chiều dài dầm 2985 mm

- Dầm dọc CS3 chiều dài dầm 2335 mm Được chế tạo từ thép chữ U 180x80

Hình 2 44 Dầm dọc CS1, dầm dọc CS2, dầm dọc CS3 e Dầm ngang HS18

Gồm có bốn chi tiết được chế tạo từ thép chữ I 300x300

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 45 f Dầm ngang HS15

Gồm có một chi tiết được chế tạo từ thép chữ H

- Hai đầu của dầm cú khoan lỗ ỉ22 bắt bulong

Hình 2 46 Dầm ngang HS15 g Dầm ngang HS10

Gồm có tám chi tiết được chế tạo từ thép chữ H

- Trờn một mặt của dầm cú khoan lỗ ỉ22 bắt bulong liờn kết với sat-xi SMRM

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 46 h Dầm ngang HS13

Gồm có một chi tiết được chế tạo từ thép chữ H

- Trờn một mặt của dầm cú khoan lỗ ỉ24 bắt bulong liờn kết với mõm xoay trung gian

2.2.3.4 Tổng thể mâm xoay trung gian 2D

Hình 2 49 Mâm xoay trung gian

1 Dầm ngang HS2, 2 Dầm ngang HS6, 3 Dầm dọc HS8, 4 Dầm dọc HS4, 5 Dầm ngang HS5, 6 Dầm dọc HS7

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 47 a Dầm ngang HS2 Được chế tạo từ thép chữ I

- Dầm cú khoan lỗ ỉ24 bắt bulong

Hình 2 50 Dầm ngang HS2 b Dầm ngang HS6

- Gồm có hai chi tiết được chế tạo từ thép chữ H

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 48 c.Dầm ngang HS5

- Được chế tạo từ thép chữ I

Hình 2 52 Dầm ngang HS5 d Dầm dọc HS8

- Gồm có hai chi tiết được chế tạo từ thép chữ I : BxH: 150x150 mm

- Trờn bề mặt dầm cú gia cụng lỗ ỉ24 bắt bulong

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 49 e Dầm dọc HS7

- Chế tạo từ thép chữ I

Hình 2 54 Dầm ngang 4 mâm xoay trung gian f Dầm dọc HS4

- Gồm có hai chi tiết được chế tạo từ thép chữ I

- Dầm cú khoan lỗ ỉ24 bắt bulong

2.2.3.5 Tổng thể SMRM ghép đôi 2D

Hình 2 56 Tổng thể SMRM ghép đôi

1 Mâm xoay trung gian, 2 Khung ghép đôi, 3 SMRM đơn 1, 4 SMRM đơn 2 2.2.3.6 Các mối lắp ghép SMRM ghép đôi

- Liên kết giữa SMRM đơn và khung ghép đôi

Hình 2 57 Vị trí liên kết giữa SMRM đơn và khung ghép đôi

- Liên kết giữa SMRM đơn và khung ghép đôi

Hình 2 58 Vị trí bulong liên kết giữa SMRM đơn và khung ghép đôi

TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN SƠ-MI RƠ-MOOC GHÉP ĐÔI BẰNG PHẦN MỀM CATIA

Mục tiêu, phạm vi và phương pháp tính bền

Mục tiêu của nghiên cứu là đánh giá độ cứng uốn của SMRM ghép đôi dưới tác động của tải trọng thẳng đứng khi xe đứng yên và đang chuyển động Việc này được thực hiện dựa trên lý thuyết sức bền vật liệu, nhằm xác định độ bền, độ bền mỏi và chuyển vị của SMRM ghép đôi khi phải chịu tải trọng lớn.

Tính tổng thể toàn bộ SMRM ghép đôi

Tính từng chi tiết và tất cả vị trí trên SMRM ghép đôi

Việc đánh giá chất lượng SMRM ghép đôi chủ yếu theo hai phương pháp sau:

Phương pháp thực nghiệm là một phương pháp tốn nhiều công sức và thời gian, đồng thời không mang lại hiệu quả kinh tế Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là không thể kiểm soát quá trình gia công và chế tạo chi tiết, dẫn đến việc không dự đoán được những hư hỏng có thể xảy ra.

Phương pháp số là một kỹ thuật hiện đại, tiết kiệm thời gian và mang lại kết quả đáng tin cậy Cốt lõi của phương pháp này là sử dụng phần mềm để xây dựng mô hình, trong đó mô hình phần tử hữu hạn được cấu tạo từ các nút, phần tử và các ràng buộc liên quan.

Hiện nay có nhiều phần mềm phân tích phần tử hữu hạn như: CATIA,

HYPERWORK, ANSYS.… mà ta có thể áp dụng để đánh giá chất lượng SMRM ghép đôi.

Công cụ phân tích kết cấu và tính bền SMRM ghép đôi trong Catia

3.2.1.Tổng quan về phân tích kết cấu trong catia

Công cụ Generative Structural Analysis cho phép bạn nhanh chóng thực hiện phân tích cơ học bậc nhất cho các hệ thống 3D

SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 53 Để khởi tạo mô hình phần tử hữu hạn trong catia :

- Lựa chọn Start > Analysis & Simulation > Generative Structural Analysis

Hộp thoại phân tích trường hợp mới xuất hiện

Hình 3 1 Lựa chọn tính toán Click Static Analysis (phân tích tĩnh) và nhấn chọn OK

Nhập mô hình hình học từ file:

File > Open > chọn file cần tính

- Áp dụng vật liệu cho mô hình: Chọn Material on Analysis Connection trên thanh công cụ, Một bảng xuất hiện click chọn vật liệu Steel nhấn OK

Hình 3 2 Bảng chọn vật liệu

Tạo ràng buộc cho các liên kết giữa các chi tiết trong SMRM ghép đôi:

- Liên kết giữa dầm dọc SMRM đơn và khung ghép đôi là liên kết bulong:

Click Virtual Bolt Tightening Connection Property trên thanh công cụ để tạo liên kết bulong

Hình 3 3 Liên kết bulong dầm ngang khung ghép đôi với mặt bích của dầm dọc

- Liên kết khung ghép đôi với mâm xoay trung gian bằng bulong:

Tạo liên kết bulong giữa khung ghép đôi với mâm xoay trung gian tương tự như tạo liên kết bulong giữa dầm dọc SMRM đơn với khung ghép đôi

- Liên kết giữa các chi tiết trong khung ghép đôi là liên kết hàn:

Click Rigid Connection Property trên thanh công cụ để tạo liên kết hàn:

Hình 3 4 Hộp thoại chọn liên kết

Mục Supports chọn liên kết muốn hàn trên cây đặt tả:

Hình 3 5 Biểu tượng liên kết hàn hai dầm của khung ghép đôi

- Tạo tương tự các liên kết bulong và liên kết hàn các chi tiết còn lại của khung ghép đôi và các dầm dọc SMRM

3.2.2 Xác định điều kiện biên và động lực học

3.2.2.1 Xác định ứng suất uốn cho phép và hệ số an toàn cho phép

Khi di chuyển trên đường, khung ghép mâm xoay trung gian phải chịu tải trọng trực tiếp từ hàng hóa và nhiều tác động phức tạp như gió, phanh xe, và lực vặn xoắn khi quay vòng Do đó, việc tính toán độ bền của khung trở nên phức tạp, bởi có nhiều ngoại lực khó xác định Để đơn giản hóa, khung ghép đôi SMRM và mâm xoay trung gian được coi như một hệ dàn không gian với các dầm chính, dầm dọc và thanh gia cường chịu tải trọng tĩnh.

Khi quy về tính tải trọng tĩnh, chúng ta có thể đơn giản hóa quá trình bằng cách chỉ xem xét trường hợp xe chuyển động (khung dao động) và áp dụng hệ số an toàn cho phép.

+ Ứng suất uốn cho phép của dầm dọc trong trường hợp này theo tài liệu [1] tính theo công thức :

(3.1) Trong đó :  c : Giới hạn chảy của vật liệu chế tạo dầm SS400,  c R00 ( KG/cm 2 )

- Kd : Hệ số tải trọng động chọn phụ thuộc vào lực quán tính phát sinh trong mặt phẳng thẳng đứng, Kd = 2,5 ÷ 3,5

3.2.2.2 Xác định phản lực từ trục và chốt mâm xoay trung gian

Do yêu cầu thiết kế xe là đủ khả năng để chở hàng hóa với tải trọng lớn nhất là

Trọng lượng của hàng hóa là: Ghh = 80000 (KG)

Trọng lượng của khung ghép là: Gkg = 7637,192 (KG)

Trọng lượng của mâm xoay là Gmx = 968,068 (KG)

Tự trọng của sơ mi rơ mooc là: Gsmrm = 7040 [KG]

Giả sử trọng lượng của đoàn xe phân bố đều theo chiều dài, chúng ta có thể tính tải trọng lên trục cầu sau của cả hai SMRM bằng cách quy về tổng thành cụm nằm ở giữa trên mặt phẳng chứa chốt kéo của mâm xoay trung gian.

Hình 3 6 Lực tác dụng lên smrm sau khi ghép

Với Lđx: chiều dài tổng cộng của đoàn xe kéo theo thiết kế

L1: khoảng cách từ đầu đoàn xe đến tâm chốt kéo, L1 = 800 (mm)

Lmx: chiều dài của mâm xoay trung gian thiết kế, Lmx = 2500 (mm)

L2: khoảng cách từ mâm xoay trung gian đến tâm cầu số 1, L2 = 8245 (mm) q2: là tải trọng phân bố đều lên chiều dài của mâm xoay trung gian

G mx q = = = N m q1: là tải trọng phân bố đều theo chiều dài vị trí đặt hàng hóa của xe

Vì ở đây ta dùng 2 SMRM ghép đôi lại nên có tổng tải trọng Gt là

Gt = Ghh + Gkg + Gsmrm x 2 = 80000 + 7637 + 7040 x 2 = 101717 (KG)

Zc: là phản lực tác dụng lên chốt kéo của mâm xoay trung gian

Zt1, Zt2, Zt3: phản lực tác dụng lên các cụm cầu 01, 02, 03 khi quy về giữa

Khi giả thiết rằng hai SMRM chịu tải trọng giống nhau, việc tính toán cho thấy tải trọng trên mỗi cụm trục SMRM có thể được xác định bằng cách chia đôi Với hệ thống treo tự cân bằng và khoảng cách giữa các trục bánh xe là 1310 mm, tải trọng tác dụng lên mỗi trục sẽ được phân bổ đều Gọi Zt là tải trọng tác dụng lên cụm cầu khi đã quy về giữa.

Hình 3 7 Sơ đồ hóa lực tác dụng theo chiều dài lên đoàn xe

Sau khi xác định các lực tác động lên đoàn xe ghép, ta áp dụng phương trình momen đối với điểm C để rút ra biểu thức tính phản lực.

Vậy phản lực tác dụng tại chốt của mâm xoay trung gian là:

=> Zc = 301823 (N) Vậy phản lực tác dụng lên của cả 3 cụm trục sau là:

Vậy phản tác dụng lên của mỗi cụm trục sau là:

Phản lực từ mỗi bánh xe là:

Z1’, Z2’, Z3’, Z4’: là các phản lực tác dụng lên gối nhíp

Hình 3 8 Sơ đồ lực tác dụng lên gối nhíp

Hệ thống treo thiết kế là hệ thống treo tự cân bằng nên:

Lực tác dụng lên nhíp chủ yếu không bao gồm các lực dọc từ quai treo nghiêng góc α, vì chúng có ảnh hưởng không đáng kể Do nhíp được lắp đối xứng, ta có thể xem xét phản lực tại tai nhíp trong cụm cầu 1.

Từ sơ đồ lực ta thấy Z’1 = Z’4 = 29354 (N) vì cùng chỉ chịu 1 phần lực tương ứng từ

Z’2 = Z’3 chịu 2 thành phần lực nên giá trị của chúng được xác định như sau

3.2.2.3 Đặt các điều kiện biên và lực lên SMRM ghép đôi a Đặt lực lên SMRM ghép đôi

Click Distributed Force (tạo lực tác dụng) trên thanh công cụ để đặt lực

Hình 3 9 Hộp thoại đặt lực Đặt giá trị các lực theo phương của lực tác dụng vào các mục X, Y, Z trong hộp thoại sao cho phù hợp

Theo các điều kiện biên, khung ghép đôi và SMRM chịu tác dụng của phản lực từ mặt đường trong quá trình chuyển động lên các gối nhíp nối với dầm dọc của SMRM.

Z’1 = Z’4 = 29354 (N) vì cùng chỉ chịu 1 phần lực tương ứng từ Z1, Z3

Z’2 = Z’3 chịu 2 thành phần lực nên giá trị của chúng được xác định như sau

Hình 3 10 Vị trí đặt phản lực tại các gối nhíp

Phản lực tác dụng tại chốt của mâm xoay trung gian là:

=> Zc = 301823 (N) b Đặt điều kiện biên

Click Clamp (ngàm) trên thanh công cụ để ngàm các vị trí không chuyển vị

Hình 3 11 Hộp thoại chọn ngàm Mục Supports chọn các mặt trên mô hình để ngàm cứng

Hệ thống treo của SMRM giúp bề mặt trên của xe gần như đứng yên trong quá trình chuyển động Điều này cho phép bề mặt trên được ngàm cứng, đồng thời lực tác dụng từ các gối đỡ của dầm SMRM và tại chốt kéo mâm xoay trung gian được tối ưu hóa.

Hình 3 12 Ngàm mặt trên của SMRM

+ Kết quả sau tính toán:

Sau khi đã đặt lực tác dụng và các điều kiện biên ta bắt đầu tính toán

Click Compute trên thanh công cụ để máy tính bắt đầu tính toán

Hình 3 13 Hộp thoại tính toán Click All và nhấn OK để bắt đầu tính toán

Sau khi máy tính toán xong click chọn Von Mises Stress trên thanh công cụ ta có kết quả chịu ứng suất của các dầm của SMRM ghép đôi:

Kết quả chịu ứng suất của SMRM ghép đôi cho thấy vị trí chịu ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất của các dầm Để xác định các điểm này, hãy nhấp vào nút "Click Image Extrema" trên thanh công cụ.

Hình 3 15 Vị trí ứng suất lớn nhất

Vị trí chịu ứng suất lớn nhất tại vị trí liên kết giữa dầm dọc SMRM với dầm ngang HS10 với giá trị 1,31.10 6 (N/m 2 ) = 13,36 (KG/cm 2 )

Vị trí chịu ứng suất nhỏ nhất tại vị trí dầm ngang HS13 của khung ghép đôi với giá trị 1,87.10 -14 (N/m 2 )

Vị trí chịu ứng suất nhỏ nhất trong dầm được xác định, cho thấy rằng ứng suất do tải trọng tác động lên xe thấp hơn mức ứng suất cho phép, từ đó khẳng định rằng dầm có độ bền cao.

Kết quả quá trình biến dạng của SMRM ghép đôi:

Click Displacement trên thanh công cụ để xác định biến dạng của các dầm của

Kết quả được xuất từ phần mềm CATIA

Hình 3 17 Kết quả biến dạng SMRM

Trong quá trình làm việc của hệ thống SMRM ghép đôi, dầm SMRM trải qua biến dạng lớn nhất tại vị trí bốn dầm dọc của hai SMRM đơn Ngược lại, biến dạng nhỏ nhất xảy ra tại vị trí HS4 của khung ghép đôi, nơi có ứng suất thấp nhất.

- Biến dạng lớn nhất 0,004 mm

- Biến dạng nhỏ nhất 0,0004mm

3.2.3 Xác định momen uốn và lực cắt tại các tiết diện và tính bền bulong

3.2.3.1 Xác định momen uốn và lực cắt tại các tiết diện

Gọi Zc1, Zc2 là thành phần phản lực của chốt mâm xoay trung gian quy về mỗi SMRM

Hình 3 18 Sơ đồ phản lực tại chốt quy về mỗi SMRM

Theo thiết kế khung ghép mâm xoay trung gian, khoảng cách a và b phải bằng nhau do quy về tâm chính giữa của mỗi SMRM Bằng cách lấy phương trình momen đối với trục y MRy, ta có thể tính toán các lực tác động một cách chính xác.

Tiếp tục xác định phản lực tại đầu mỗi SMRM bằng cách tịnh tiến thành phần phản lực Zc1 đến Z’c1 Tại vị trí Z’c1, giá trị phản lực Zc’1 bằng Zc1, cụ thể là 150911 N, cùng với momen uốn có độ lớn Mz’c1 bằng Zc1 nhân với hệ số 1,7 C7641 N.m Để đơn giản hóa mô hình, có thể đưa ra một số giả thiết.

Vì 2 SMRM là được ghép đối xứng nên sẽ chịu tải trọng là như nhau và bằng nửa tải trọng của tổng hàng hóa, khung ghép đôi và mâm xoay trung gian Khi tính toán ta chỉ cần tính toán trên 1 SMRM

Tải trọng của hàng hóa và khung ghép mâm xoay trung gian được phân bố đều theo chiều dài của SMRM, nhờ vào việc khung ghép được liên kết bằng bu lông với dầm dọc Điều này giúp tải trọng được phân bổ đồng đều trên hai dầm dọc của SMRM.

Trọng lượng tác dụng lên một SMRM là

= = SVTH: Nguyễn Đình Hưng- Nguyễn Văn Thức GVHD: Nguyễn Quang Trung 65

Hình 3 19 Sơ đồ lực tác dụng lên dầm dọc của khung

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	2,49 MB