Báo cáo nghiên cứu khoa học: "XE MÔ TÔ BA BÁNH CHỞ RÁC CHẠY BẰNG HAI NHIÊN LIỆU LPG/XĂNG"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

137
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trên cơ sở phân tích các phương án truyền động khác nhau của xe mô tô ba bánh bài báo đề xuất hệ thống truyền động động lực mới cho kiểu xe này. Xe được cải tạo từ xe gắn máy hai bánh 110cc chạy bằng hai nhiên liệu LPG/xăng. Ưu điểm của xe là gọn nhẹ, bán kính quay vòng thấp, hoạt động ổn định trên các điều kiện đường sá khác nhau, ít gây ô nhiễm...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: "XE MÔ TÔ BA BÁNH CHỞ RÁC CHẠY BẰNG HAI NHIÊN LIỆU LPG/XĂNG"

XE MÔ TÔ BA BÁNH CHỞ RÁC CHẠY BẰNG HAI NHIÊN LIỆU LPG/XĂNG LPG/GASOLINE THREE-WHEEL MOTORCYCLE FOR SOLID WASTE TRANSPORTATION BÙI VĂN GA – LÊ VĂN TUỴ – HUỲNH BÁ VANG Đại học Đà Nẵng TRẦN ĐẠI HIẾU Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế TÓM TẮT Trên cơ sở phân tích các phương án truyền động khác nhau của xe mô tô ba bánh bài báo đề xuất hệ thống truyền động động lực mới cho kiểu xe này. Xe được cải tạo từ xe gắn máy hai bánh 110cc chạy bằng hai nhiên liệu LPG/xăng. Ưu điểm của xe là gọn nhẹ, bán kính quay vòng thấp, hoạt động ổn định trên các điều kiện đường sá khác nhau, ít gây ô nhiễm... do đó xe có thể hoạt động thuận lợi trong các đường hẻm của thành phố. ABSTRACT Based on the analysis of different power drive systems of three-wheel motorcycles, this paper suggests a new design for this kind of vehicle. The vehicle is transformed from a 110cc two-wheel motorcycle running on bifuel LPG/gasoline. Its advantages include compactness, small turning radius, kinetic stabilization in different road conditions, little pollution...; as a result, the vehicle can operate conveniently in urban narrow alleys. 1. Giới thiệu Việc thu gom rác tại Thành phố Đà Nẵng trong những năm gần đây được cải thiện nhiều nhờ sự tăng cường cơ sở vật chất và tổ chức tốt hệ thống thu gom rác [3]. Hiện tại trên các đường phố chính của Đà Nẵng đều được đặt các thùng rác tiêu chuẩn. Công ty Môi trường Đô thị (URENCO) Đà Nẵng có 68 xe thu gom rác cơ giới lớn (16 tấn, 10 tấn, 7 tấn, 5 tấn và 3 tấn), 120 xe kéo rác thủ công (xe ba gác đạp và kéo bằng sức công nhân) để vận chuyển thùng rác trên đường đến các trạm nén ép rác. Trên toàn thành phố Đà Nẵng có khoảng 4000 thùng rác cố định (loại thể tích 240 lít và 660 lít). Hiện nay có 3 trạm nén ép rác được URENCO sử dụng làm trạm trung chuyển tại chợ Đống Đa, công viên (đường Nguyễn Tri Phương) và đường Phan Thành Tài (hình 3). Theo kế hoạch, sẽ có 17 trạm nén ép rác tương tự được xây dựng trên địa bàn thành phố. Phương thức thu gom rác tại Đà Nẵng được thực hiện như sau: ở những khu vực đã có trạm trung chuyển: - Rác từ các hộ dân được bỏ vào các thùng rác đặt trên đường (đối với đường hẻm) hay bỏ lên thùng rác đặt trên xe ba gác (đối với đường xe ba gác có thể vào được) sau đó công nhân URENCO đạp xe rác đến các trạm trung chuyển. Ở đây rác được ép lại vào các thùng 10 tấn để các xe tải chở lên đổ ở bãi rác Khánh Sơn. - ở những khu vực chưa có trạm trung chuyển: Rác từ các hộ dân được thu gom bởi các xe ba gác hoặc bỏ vào các thùng rác đặt trên đường. Sau đó các xe ép rác đến thu gom các thùng rác và trực tiếp chở đi đổ ở bãi rác Khánh Sơn. Với phương thức thu gom rác trên đây, việc vận Hình 1: Vận chuyển rác bằng xe ba chuyển thùng rác từ các vị trí đặt trên đường đến các gác đạp trạm trung chuyển đóng vai trò quan trọng. Trong
tương lai, khi mạng lưới 17 trạm nén ép rác của Thành phố đi vào hoạt động, các xe tải ép rác không còn đi lấy rác dọc đường mà chỉ vận chuyển các thùng rác đã được nén ép sẵn từ các trạm trung chuyển lên Khánh Sơn. Do đó, tất cả các thùng rác dọc đường hay trong ngõ hẻm đều do công nhân đạp hay kéo đến các trạm trung chuyển. Việc làm này đòi hỏi người công nhân phải bỏ ra sức lực rất nhiều (hình1). Sự cố gắng quá sức trong khi thu nhập còn khiêm tốn, người công nhân không có điều kiện vật chất bù đắp lại sức lao động đã bỏ ra. Vì vậy phương án thu gom và vận chuyển rác tại Đà Nẵng có hiệu quả trước mắt nhưng không phải là phương án bền vững lâu dài nếu không cơ giới hóa việc vận chuyển các thùng rác thay cho sức lực công nhân. Nghiên cứu chế tạo ra một kiểu xe kéo rác cơ giới phù hợp để hỗ trợ cho URENCO là cần thiết. 2. Yêu cầu của xe chở rác Xe kéo rác mới trước hết phải sử dụng sức động cơ thay thế sức người. Mặt khác nó phải chạy êm, ít gây ồn và ít gây ô nhiễm môi trường. Với các yêu cầu đó, sử dụng kiểu xe kéo rác chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG là phù hợp. Thật vậy, khi chuyển xe gắn máy chạy bằng xăng sang xe gắn máy chạy bằng LPG, mức độ phát thải ô nhiễm của nó có thể giảm đến 80% [1], [6]. Việc chuyển đổi hệ thống nhiên liệu được thực hiện dễ dàng nhờ bộ phụ kiện GA-7 có sẵn (hình 2) [4]. Xe kéo rác phải đảm bảo được sức chở tương đương với xe ba gác hiện nay. Thùng xe phải đặt được một thùng rác 660 lít hay hai thùng rác 240 lít. Thùng rác 660 lít có kích thước dài 1200mm, rộng 600mm, cao 1230mm, khối lượng định mức của thùng khi đầy tải là 324kg. Thùng rác 240 lít có kích thước dài 540mm, rộng 720mm, cao 1000mm, khối lượng định mức của thùng khi đầy tải là 120kg. Vì vậy thùng xe tối thiểu phải có chiều dài 1200mm và rộng 720mm. Tải trọng toàn bộ xe khi đầy tải là 450kg. Xe phải có bán kính quay vòng nhỏ để có thể hoạt động trong điều kiện đường hẻm. Giá thành xe phải thấp. Với yêu cầu này thì phương án cải tạo xe gắn máy hai bánh thành xe mô tô 3 bánh, tận dụng tối đa các cụm chi tiết có sẵn là tối ưu nhất. Vấn đề là chọn phương án cải tạo nào hợp lý nhất. Các phương án thông thường trong cải tạo xe gắn máy hai bánh thành xe mô tô ba bánh được trình bày trên hình 3a,c. Hình 2: Bộ chế hòa khí cho xe gắn máy hai nhiên liệu Đơn giản nhất là phương án xe lôi (hình 3a) trong đó chỉ cần LPG/xăng với bộ phụ kiện lắp một khớp quay hai phương lên yên xe (hình 3b) để kéo rơ GA-7 moóc. Tuy nhiên phương án này làm chiều dài cơ sở của xe gia tăng, không phù hợp với yêu cầu đối với xe chở rác chạy trong đường hẻm. Phương án thứ hai là cắt phần đuôi xe và hàn cứng thùng xe vào khung (hình 3c). Phương án này có thể rút ngắn chiều dài cơ sở của xe nhưng phải chọn phương án dẫn động bánh xe phù hợp để dễ vận hành và đảm bảo điều kiện ổn định của xe trên các địa hình khác nhau. a. b. c. Hình 3: Các kiểu cải tạo xe gắn máy hai bánh thành mô tô ba bánh
3. Phương án truyền động cho xe mô tô ba bánh chở rác Với yêu cầu về tải trọng trên đây, trên cơ sở phân tích các chủng loại xe gắn máy hai bánh phổ biến trên thị trường, chúng tôi chọn loại động cơ 110cc để lắp trên xe kéo rác. Mặc dù có nhiều hãng sản xuất loại động cơ này nhưng nói chung hình dạng và kích thước bao ngoài (liên quan đến vấn đề lắp đặt) không khác nhau mấy (hình 4). Khối lượng toàn bộ cụm động cơ, ly hợp, hộp số khoảng 22 kg. Phương án 1: Đặt động cơ bên cạnh thùng xe Phương án này có ưu điểm là rút ngắn được chiều dài xích truyền động và chiều dài cơ sở của xe nhưng phải chế tạo hoàn toàn khung xe (hình 5). Khi xe được dẫn động một phía với khoảng cách 525 hai bánh xe sau lớn, mối quan tâm hàng đầu là tính ổn định của xe trong các điều kiện chuyển động 260 khác nhau: đứng yên, chuyển động trên dốc (đường 106 có góc nghiêng dọc hoặc nghiêng ngang), quay vòng hoặc phanh... Trong những điều kiện chuyển 420 động phức tạp như vậy, xe phải giữ được quỹ đạo 45 chuyển động của nó sao cho không bị lật đổ, không bị trượt hoặc thùng xe không bị nghiêng, cầu xe 300 không bị quay lệch trong giới hạn cho phép để cho 58 xe chuyển động an toàn. Dưới đây là kết quả tính 495 toán tính ổn định của xe trong trường hợp chạy trên đường phẳng. Hình 4: Hình dạng và kích thước ngoài động cơ. 3 6.08 Hình 5: Xe ba bánh dẫn động một phía Trong trường hợp này, nguy hiểm nhất là khi xe chuyển động ở số I, chịu momen lớn nhất và xe không chất tải. Kết quả tính toán lực kéo cho ta Pkmax = 732 N và lực đẩy ngang PN = 470 N ≤ P Nmax = 911,84 N. Mặc dù xe không bị quay vòng khi chuyển động trên đường thẳng nhưng lực PN tác dụng lên trục quay của tay lái và sinh ra một momen quay. Để thắng
được momen này người lái phải tác dụng một ngẫu lực lên tay lái mà trị số của nó phụ thuộc vào chiều dài cánh tay đòn của tay lái, thông thường chiều dài này là 600 mm. Khi đó giá trị lực lớn nhất mà lái xe phải tác dụng lên tay lái là 45N. Thực tế lực này không lớn nhưng người lái xe luôn phải ghì tay lái để giữ ổn định làm mất cảm giác thoải mái khi lái xe. Khi phải quay vòng hay đi trên đường nghiêng, xe bị mất ổn định, có thể gây lật xe. Thực nghiệm phương án dẫn động một bánh xe sau cho thấy xe rất khó điều khiển và người không quen lái có thể gây lật xe ngay khi thực hiện việc quay vòng đầu tiên. Do đó phương án dẫn động một bánh xe sau không phù hợp trong trường hợp này. Phương án 2: Động cơ đặt ở giữa xe, hai bánh sau chủ động qua bộ vi sai Sơ đồ của hệ thống truyền động được Động cơ trình bày trên hình 6. Sơ đồ này sử dụng Vi sai ba bộ truyền động xích. Bộ thứ nhất truyền động từ động cơ đến trục trung gian. Hai bộ còn lại truyền động từ trục trung gian đến các bánh xe sau. Cơ cấu vi sai đặt trên trục dẫn động trung gian. Với Bánh xe sau cơ cấu này, xe làm việc rất ổn định, cua rẽ Truyền động xích dễ dàng trên các địa hình đường sá khác nhau. Hình 6: Sơ đồ truyền động hai phía với hộp vi sai Hình 7 là ảnh chụp hệ thống dẫn động từ động cơ đến trục trung gian và vị trí lắp đặt bộ vi sai. Trong trường hợp này chúng ta tận dụng bộ vi sai của xe Lambretta. Hình 8 là ảnh chụp cơ cấu truyền động từ trục trung gian đến bánh sau. Sườn xe được bắt chặt vào thùng xe. Các bánh sau bắt vào thùng xe nhờ các bộ nhún đôi. Hình 7: Lắp bộ vi sai trên trục trung gian Hình 8: Dẫn động bánh xe sau
Xe mô tô ba bánh chở rác chạy bằng hai nhiên liệu LPG/xăng sau khi chế tạo xong giới thiệu trên hình 9. Sàn xe được hạ thấp hơn so với xe ba gác đạp tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa thùng rác lên xuống xe. Đồ thị cân bằng lực kéo của mô tô thiết kế khi chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG được giới thiệu trên hình 10. Tốc độ cực đại Hình 9: Xe mô tô ba bánh chở rác chạy bằng LPG/xăng của mô tô theo thiết kế được xác định theo đồ thị cân bằng công suất (hình 11). Kết quả cho thấy mô tô ba bánh chở rác có thể chạy với tốc độ cực đại 48km/h ở số III với tỉ số truyền động từ động cơ sang bánh xe chủ động giữ nguyên như xe gắn máy. Thực nghiệm trên đường đối với xe mô tô chở rác đã chế tạo, tốc độ cực đại khi đầy tải là 40km/h. Để đánh giá đầy đủ hiệu quả truyền lực từ động cơ đến bánh xe chủ động, chúng ta cần tiến hành các thử nghiệm trên băng thử. Nk (N) Ne (kW) Ne= 0,04 kW/mm 800 Ne N k1 Ne Nk2 Ne Nk3 N+ N 5 700 Pk1 600 Ne 4 N k4 500 Pk2 3 400 P + P Pk3 300 2 Pk4 N 200 P 1 100 0 1,2 2,45 3,71 4,96 6,22 7,47 8,73 9,98 11,24 12,49 13,75 15 0 1,2 2,45 3,71 4,96 6,22 7,47 8,73 9,98 11,24 12,49 13,75 15 V (m/s) V (m/s) V = 0,05 m/s/mm V = 0,05 m/s/mm Hình 10: Đồ thị cân bằng lực kéo của xe mô tô Hình 11: Đồ thị cân bằng công suất của mô tô 4. Kết luận Sử dụng xe mô tô ba bánh chở rác chạy bằng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG thay cho sức công nhân sẽ làm tăng năng lực thu gom rác, giảm ô nhiễm môi trường đô thị đảm bảo sự phát triển bền vững của các thành phố nước ta. Xe mô tô ba bánh chở rác được cải tạo từ xe gắn máy hai bánh 110cc có tốc độ cực đại của xe khoảng 40km/h khi chất đầy tải (khoảng 300kg). Với kích thước xe đảm bảo cùng sức chở với xe ba gác hiện nay, việc dẫn động cả hai bánh sau thông qua bộ vi sai là hợp lý.
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1 ] BUI VAN GA, TRAN VAN NAM, TRAN THANH HAI TUNG, LPG Motorcycles, ICAT 2002, PROCEEDINGS International conference on automotive technology, paper 031, Science and Technics publishing house. BUI VAN GA, TRAN VAN NAM, Xử lý chất thải rắn, Tạp chí Khoa học và Phát [2 ] triển, No 94, pp. 25-28, 2003. BUI VAN GA, Xe gắn máy hai nhiên liệu LPG/xăng, Đăng Kiểm Việt Nam, 10-2003, [3 ] pp. 9-12. BUI VAN GA, Xe gắn máy sạch, Tạp chí Giao thông Vận tải số 1+2-2005, pp. 75-77. [4 ] BUI VAN GA, NGUYEN QUAN, Xe kéo rác, Khoa học và Phát triển, số 111-2005, [5 ] pp. 14-17. [6 ] BUI VAN GA, Combustion of LPG-Air Lean Mixture and its Application on Motorcycle Engines, Paper 043, International Conference on Automotive Technology for Vietnam, ICAT 2005. Hanoi, October 22-24, 2005.