intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện

Chia sẻ: Bobietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

19
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo này nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm đánh giá hiệu quả chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong trường đại học và trên hiện trường được sử dụng để đánh giá hiệu quả hoạt động của xe chở rác điện.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu đánh giá hiệu quả chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện

  1. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CHUYỂN ĐỔI XE CHỞ RÁC ĐẨY TAY SANG XE CHỞ RÁC ĐIỆN RESEARCH EFFICIENCY OF CONVERTING HANDLED GARBAGE VEHICLE TO ELECTRIC GARBAGE VEHICLE NGUYỄN THẾ LƯỢNG Viện Cơ khí động lực, Đại học Bách khoa Hà Nội Email liên hệ: luong.nguyenthe@hust.edu.vn Tóm tắt Nui Truc, Giang Van Minh and Nguyen Thai Hoc Bài báo này nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm streets in Ba Dinh district, Hanoi, the results show đánh giá hiệu quả chuyển đổi xe chở rác đẩy tay that, the electric garbage vehicles can be carried sang xe chở rác điện. Phương pháp nghiên cứu continuously for a day without having to charge thực nghiệm trong trường đại học và trên hiện the battery, the electric garbage vehicle operates trường được sử dụng để đánh giá hiệu quả hoạt stably and is well appreciated by environmental động của xe chở rác điện. Kết quả thực nghiệm workers, helping to reduce labor for workers. trên xe chở rác điện công suất 700W, pin lithium Keywords: Hand garbage vehicles, electric 48V 20Ah trong trường đại học cho thấy, tại vận garbage vehicle, load, battery, efficiency. tốc 3 km/h, ở chế độ không tải, thời gian và quãng đường xe di chuyển lần lượt là 15h và 30km, càng 1. Đặt vấn đề tăng tải trọng của xe thì thời gian và quãng đường Rác thải ở Việt Nam đang là một trong những vấn di chuyển của xe càng giảm. Khi tăng tốc độ của đề đáng lo ngại. Cùng với sự phát triển kinh tế và sự xe, thời gian và quãng đường di chuyển của xe gia tăng dân số, lượng rác thải ngày một tăng. Theo giảm, tải trọng của xe tăng. Thử nghiệm trên hiện thống kê tại Hà Nội [1], khối lượng rác thải sinh hoạt trường tại các tuyến phố Kim Mã, Núi Trúc, Giang tăng trung bình 15%/năm, với tổng lượng ước tính Văn Minh và Nguyễn Thái Học thuộc quận Ba 5.000 (tấn/ngày), thành phố Hồ Chí Minh mỗi ngày Đình, Hà Nội, xe có thể chở liên tục trong 8h mà có trên 7.000 (tấn/ngày) rác thải sinh hoạt [1]. Đối với không phải sạc pin, xe hoạt động ổn định và được các khu đô thị như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh công nhân môi trường đánh giá tốt, giúp giảm sức quá trình thu gom rác thải sinh hoạt gồm 2 giai đoạn, lao động cho người công nhân. thứ nhất thu gom rác tại các hộ dân, rác thải sẽ được thu gom bằng các xe thu gom rác đẩy tay từ các hộ Từ khóa: Xe chở rác đẩy tay, xe chở rác điện, tải dân trong khu vực và vận chuyển đến các điểm trung trọng, ắc quy, hiệu quả. chuyển. Giai đoạn hai, rác thải tại các thùng chứa của Abstract xe thu gom rác sẽ được nâng và đổ lên xe cuốn ép rác This paper conducts experiments to evaluate the hoặc xe chở rác để vận chuyển đến các khu tập kết rác efficiency of converting hand garbage vehicles to chung hoặc nơi xử lý rác thải của thành phố. Hiện nay electric garbage vehicles. Experimental research phương tiện xe thu gom rác đẩy tay vẫn được dùng methods in univercity and on the road are used to phổ biến và cho thấy hiệu quả cao trong việc thu gom evaluate the performance of electric garbage rác tại các ngõ phố nhỏ hẹp, chưa có phương tiện nào vehicles. Experimental results on a 700W electric khác có thể thay thế được. Các xe thu góp rác hiện nay garbage vehicle and 48V 20Ah lithium battery in đa phần là đẩy tay, sử dụng sức lao động của công university show that, At a speed of 3 km/h and nhân. Việc sử dụng và điều khiển xe vất vả do tải trọng idling mode, the time and vehicle's travel distance lớn đặc biệt vào những ngày nắng nóng. Thời gian vận are about 15 hours and 30km, the increasing the chuyển rác thải dài, người công nhân thường phải cúi sát xe để đẩy rác, vì vậy hít phải mùi ô nhiễm từ chất load, the lower time and vehicle's travel distance thải sinh hoạt phát ra ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe are observed, when the vehicle speed increase của người lao công. Hiện nay, sử dụng phương tiện xe (5km/h and 7km/h), the time and travel distance of điện đang là xu hướng phát triển mạnh mẽ. Động cơ the vehicle decrease, the load of the vehicle điện là loại động cơ thân thiện với môi trường, không increases. The carry out experiments at Kim Ma, phát sinh ra các chất thải độc hại hay gây hiệu ứng nhà 116 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021)
  2. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 kính, công suất và moment xoắn của các động cơ điện 1425x1100x1110 (mm), kích thước thùng chứa là cũng đạt tương đối cao [2, 3]. Xe đạp điện, xe máy 1060x800x840 (mm). điện và cả ô tô điện xuất hiện ngày càng nhiều và dần 2.2. Phương án chuyển đổi xe gom rác đẩy tay thay thế cho các phương tiện sử dụng sức người và sang xe gom rác điện động cơ nhiên liệu hóa thạch truyền thống [4]. Hiện nay đã có một số nghiên cứu về thiết kế chế tạo xe ba Với kết cấu xe gom rác đẩy tay 3 bánh, tải trọng được đặt lên hai bánh trước, bánh sau chủ yếu làm bánh thu gom rác sử dụng năng lượng điện hoặc năng nhiệm vụ dẫn hướng (Hình 1). Trong nghiên cứu này, lượng từ động cơ đốt trong đã công bố và chế tạo thử nghiệm [5, 6]. Tuy nhiên các xe ba bánh như đề cập ở tác giả giữ nguyên phương án bố trí ba bánh xe như xe đẩy tay, sử dụng hai động cơ điện gắn trực tiếp lên trên có công suất lớn và tốc độ cao, cần có người lái. hai bánh xe phía trước, bánh xe phía sau không thay Các phương tiện này hiện nay vẫn chưa được phép lưu hành do vướng mắc trong văn bản luật. Xe gom rác ba đổi, các bánh xe lắp động cơ có thể dễ dàng thay thế và lắp đặt lên khung xe. Công suất và lực kéo của các bánh đẩy tay vẫn cho thấy hiệu quả cao trong thu góp bánh động cơ điện đã được tính toán [7], theo đó công rác đặc biệt là tại các ngõ phố nhỏ đặc trưng của Việt Nam, giá thành của phương tiện này cũng khá rẻ phù suất động cơ điện 350W phù hợp để lắp lên xe, tổng công suất hai bánh xe là 700W, pin lithium 48V 20Ah. hợp với điều kiện Việt Nam, vì vậy xe gom rác đẩy tay vẫn sẽ là phương tiện thu gom rác quan trọng trong 4 5 6 7 8 9 tương lai. Nhược điểm lớn nhất của xe gom rác đẩy 10 tay là sử dụng sức lao động của người công nhân, ảnh 3 11 hưởng đến sức khỏe và năng suất lao động. Xuất phát từ thực tế trên, tác giả đã đề xuất chuyển đổi xe gom 2 12 rác đẩy tay sang xe gom rác sử dụng động cơ điện. 1 13 14 Việc tính toán thiết kế chuyển đổi xe gom rác đẩy tay sang xe gom rác điện đã được báo cáo [7]. Bài báo này sẽ nghiên cứu chế tạo và đánh giá hiệu quả hoạt động của xe gom rác điện khi chuyển đổi từ xe gom rác đẩy tay. 2. Phương án chuyển đổi, chế tạo và lắp đặt xe 2.1. Thông số kỹ thuật xe gom rác đẩy tay Hình 2. Xe gom rác điện sau khi chuyển đổi 1. Guốc phanh; 2. Càng đỡ bánh động cơ điện; 3. Vị trí đặt hộp pin; 4. Công tắc đèn còi; 5. Đồng hồ báo dung lượng pin; 6. Công tắc đóng mở tay ga; 7. Công tắc chuông; 8. Ổ khóa; 9. Tay ga; 10. Khung cố định dây phanh; 11. Dây phanh; 12. Cụm dây điện; 13. Hộp điều khiển; 14. Đèn chiếu sang; 15. Động cơ điện. Hình 2 chỉ ra xe chở rác sau khi chuyển đổi, xe sau khi chuyển đổi được bố trí thêm hộp điều khiển hai động cơ điện 13, hộp đựng pin 3, hệ thống đèn chiếu sáng 14, hệ thống phanh 1. Để đảm bảo an toàn khi Hình 1. Xe thu gom rác đẩy tay nguyên bản vận hành tránh bị ngập nước, hộp điều khiển và hộp 1. Bánh sau dẫn hướng; 2. Trục dẫn hướng; đựng pin được để trên cao, hộp pin phải để ở nơi dễ 3. Bánh trước; 4. Khung xe; 5. Cơ cấu kẹp thùng; tháo lắp thuận lợi cho việc mang đi sạc, trên khung xe 6. Thùng chứa rác; 7. Khung xe; 8. Nan hoa. chuyển đổi, phải hàn làm thêm càng 2 để lắp động cơ Xe gom rác điện được thiết kế dựa trên chuyển đổi điện, phải hàn khung để bắt khóa điện, công tắc đèn, xe gom rác đẩy tay đang phổ biến trên thị trường. Hình còi, chuông, tay ga và phanh (Hình 2), vị trí tay phanh 1 chỉ ra xe gom rác đẩy tay, đây là loại xe ba bánh cũng được bố trí ở trên ngay cạnh chỗ đánh lái của dung tích 500 lít, kích thước tổng thể của xe là người lao công đảm bảo thuận lợi cho người lao công SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) 117
  3. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 khi phanh xe. Ngoài ra hệ thống dây điện, dây phanh nguồn điện đang được sử dụng rộng rãi hiện nay trên cũng được bố trí dọc theo khung xe đảm bảo an toàn các động cơ xe điện. Với kích thước nhỏ gọn, khối khi xe chuyển động (Hình 2). lượng pin thường nhỏ nên việc sử dụng pin làm nguồn 3. Lựa chọn thiết bị cho xe chở rác điện điện cho hoạt động của xe là hoàn toàn phù hợp. Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn pin Lithium của 3.1. Lựa chọn động cơ và bộ điều khiển Trung Quốc có điện áp 48V và dung lượng 20Ah để lắp trên xe chở rác (Hình 4). 3.3. Lựa chọn đèn chiếu sáng và còi xe Để giúp cho công nhân thu gom hoạt động khi trời tối, trên xe sẽ lắp đặt hệ thống đèn chiếu sáng. Với điện áp của nguồn điện là 48V thì loại đèn phù hợp là đèn LED sử dụng điện áp trong dải từ 10-100V (Hình 5), trên xe cũng cần có công tắc để có thể bật tắt đèn xe khi cần thiết. Bên cạnh đó để đảm bảo an toàn khi Bộ điều khiển Động cơ điện tham gia giao thông, xe gom rác sẽ lắp đặt thêm còi, loại còi được sử dụng là 12V sẵn có trên thị trường lắp trên xe máy (Hình 5), khi lắp trên xe chở rác phải có mạch giảm áp từ 48V xuống 12V. Tay ga Hình 3. Động cơ điện và bộ điều khiển Hiện nay, trên thị trường, động cơ điện ba pha không chổi than đều được sản suất cùng với bộ điều khiển tương ứng với động cơ đó. Do vậy, khi lựa chọn Hình 5. Đèn led và còi sử dụng trên xe chở động cơ thì cần kèm theo loại bộ điều khiển, tay ga tương ứng để đảm bảo động cơ chạy đúng đủ công suất và không gây ồn hay giật cục trong quá trình vận 3.4. Lựa chọn phanh hành. Trong nghiên cứu này, tác giả chọn động cơ ba pha không chổi than 350W-48V, bộ điều khiển và tay ga của hãng HK Bike để lắp lên xe chở rác (Hình 3). Ngoài ra, ở hệ thống tay ga sẽ được bố trí thêm một công tắc đóng ngắt để giúp cho người công nhân có thể ngắt hoặc dừng tay ga khi cần thiết. 3.2. Lựa chọn nguồn điện Hình 6. Cấu tạo hệ thống phanh Hình 4. Pin lithium và đồng hồ báo dung lượng pin Đối với xe rác điện, hệ thống phanh ngoài phanh Hiện nay, nguồn điện sử dụng cho xe điện chủ yếu hai bánh còn phải ngắt điện vào động cơ để đảm bảo là ắc quy và pin. Ắc quy thường có khối lượng và kích cho động cơ điện không bị quá tải, vì vậy trên tay thước lớn, điều này khiến cho xe gom rác sẽ tăng thêm phanh sẽ được thiết kế thêm một bộ dẫn tín hiệu phanh khối lượng và tăng kích thước xe, Pin Lithium là một về bộ điều khiển để có thể ngắt nguồn điện cấp vào 118 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021)
  4. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 động cơ giúp tránh trường hợp cháy hỏng động cơ. Hệ 4.2. Lắp đặt các hệ thống của xe thu gom rác điện thống phanh của động cơ bao gồm 2 thành phần: tay Hình 9 chỉ ra quá trình lắp ráp các hệ thống chính phanh và bộ guốc phanh, má phanh (Hình 6). Bộ guốc của xe gom rác điện, các bánh xe được gá lắp lên phanh và má phanh của động cơ điện thường được lắp khung trước (Hình 9a), tiếp theo lắp hộp điều khiển kèm theo bánh động cơ. Do đó, khi chọn lựa chọn các (Hình 9b), tay ga (Hình 9c), hộp pin, hệ thống phanh, bánh động cơ thì bộ guốc và má phanh sẽ được đi kèm đèn còi (Hình 9d). Hình 10 chỉ ra hình ảnh xe thu gom theo cùng bộ với động cơ hoặc bộ guốc phanh, má rác điện sau khi lắp hoàn thiện. phanh có thể lựa chọn mua tại các cửa hàng mua bán, sửa chữa xe điện. Tay phanh của xe điện HK Bike được lựa chọn lắp cho xe thu gom rác điện 4. Chế tạo và lắp đặt xe thu gom rác điện 4.1. Chế tạo các cụm chi tiết 4.1.1. Chế tạo lại khung xe Khung xe gom rác đẩy tay nguyên bản được cắt bỏ phần trục, sau đó hàn gắn thêm phần khung để gá lắp Hình 8. Gia công tay gá phanh động cơ. Các tấm khung này được làm từ thép tấm có và các thiết bị điều khiển độ dày 5mm để đảm bảo bền. Do bánh động cơ có kích thước nhỏ hơn so với kích thước bánh của xe gom rác nguyên bản nên phần khung sau khi cải tiến phải được nâng lên để đảm bảo chiều cao của xe bằng chiều cao xe nguyên bản (Hình 7). a b c d Hình 9. Quá trình lắp đặt các hệ thống lên khung xe gom rác Hình 7. Gia công lại phần khung xe để lắp động cơ điện 4.1.2. Chế tạo hộp đựng pin và hộp điều khiển Hộp đựng pin có kích thước 300x150x150 (mm) được chế tạo từ các tấm thép dày 1,5mm được gia công bằng phương pháp dập khuôn, hộp pin có khóa để đảm bảo an toàn cho pin khỏi bị lấy cắp, vỏ hộp điều khiển là hộp nhựa chịu nước có kích thước 200x200x100 (mm). 4.1.3. Chế tạo tay gá phanh và các thiết bị điều khiển Các ống thép có đường kính kích thước d = 20mm, dày 1,5mm được chọn để gia công tay gá phanh và các thiết bị điều khiển (Hình 8). Hình 10. Xe thu gom rác sau khi chế tạo thành công SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) 119
  5. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 Hình 11. Sự thay đổi thời gian và quãng đường di chuyển của xe khi thay đổi tải trọng của xe tại các vận tốc xe khác nhau: a (3km/h); b (5km/h); c (7km/h). 5. Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả xe gom 5.2. Đánh giá hoạt động của xe trong khuôn rác điện viên của trường đại học 5.1. Phương pháp và thiết bị thử nghiệm Hình 11 chỉ ra sự thay đổi thời gian và quãng Phương pháp thí nghiệm trong trường đại học và đường di chuyển của xe khi thay đổi tải trọng và vận ngoài hiện trường được sử dụng để đánh giá hiệu quả tốc của xe là 3km/h, khi xe không mang tải thì thời hoạt động của xe. Quá trình đánh giá trong khuôn viên gian và quãng đường xe đi được lần lượt là 15h và trường đại học bao gồm thử nghiệm đo quãng đường 30km (Hình 11a), khi tăng dần tải trọng lên xe thì thời và thời gian đi của xe khi giữ cố định vận tốc xe ở gian và tải trọng giảm dần. Tại chế độ xe không chở 3km/h, 5km/h và 7km/h (tương đương tốc độ đi chậm, tải, phần công suất của xe phát ra chỉ cần thắng tổn trung bình và nhanh của người công nhân chở rác) tải hao cơ khí của xe và gia tốc xe đến 3km/h, vì vậy xe trọng của xe được thay đổi từ 0 đến 660kg, tiếp đến có thể đi được quãng đường và thời gian lớn nhất, khi thử nghiệm đánh giá khả năng hoạt động thực tế của càng tăng tải trọng đặt lên xe (tăng số viên bê tông đúc xe tại các tuyến phố như Kim Mã, Núi Trúc, Giang sẵn lên thùng xe), công suất của xe tăng lên để thắng Văn Minh, Nguyễn Thái Học thuộc quận Ba Đình, Hà tải trọng của xe, với dung lượng pin cố định, thời gian Nội, xe thử nghiệm được vận hành trực tiếp bởi công và quãng đường đi được của xe giảm, khi tải trọng xe nhân của Công ty TNHH Môi trường và Đô thị tăng đến 400kg thì xe bị quá tải và không thể di URENCO, để đo quảng đường và thời gian, tác giả đã chuyển (Hình 11a). Hình 11b và Hình 11c chỉ ra quãng sử dụng điện thoại iphone cá nhân có định vị toàn cầu đường và thời gian xe đi được khi xe chạy với tốc độ GPS để đo tốc độ và thời gian di chuyển của xe, tốc lần lượt là 5km/h và 7km/h. khi tăng vận tốc xe, năng độ của xe được đo bởi máy đo tốc độ Simpo DT-105A, lượng để gia tốc và tổn hao cơ khí xe tăng cao hơn, việc điều chỉnh tốc độ thông qua tay ga của xe. điều này đòi hỏi công suất của xe phát ra cao hơn, chính vì vậy với dung lượng pin cố định, thời gian và quãng đường xe đi được sẽ giảm so với khi chạy ở 3km/h. 120 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021)
  6. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 5.3. Đánh giá hoạt động thực tế của xe trên TÀI LIỆU THAM KHẢO đường phố [1] Ngân hàng thế giới, Đánh giá công tác quản lý Hình 12 chỉ ra xe thu gom rác điện hoạt động thực chất thải rắn sinh hoạt và chất thải công nghiệp tế trên đường, kết quả thử nghiệm cho thấy xe có thể nguy hại, NXB Hồng Đức, 2018. hoạt động liên tục trong thời gian 8h mà không phải [2] Phát triển xe điện ở Malaysia, Diễn đàn xe điện sạc pin, sản phẩm khi đưa ra thử nghiệm thực tế đã Việt Nam, Tháng 3, 2019. được chính những người công nhân lao công đánh giá [3] g Laoonual, Xu hướng xe điện ở Thái Lan, Diễn là thuận tiện, tiết kiệm thời gian và sức lao động cũng đàn xe điện Việt Nam, Tháng 3, 2019. như là gia tăng năng suất lao động, xe hoạt động ổn định trong các điều kiện thời tiết khác nhau. [4] Kie-Bong Chang, Eun-Seok Chang, Chiến lược kinh doanh xe điện, Diễn đàn xe điện Việt Nam, Tháng 3, 2019. [5] Xe chở rác chạy điện thân thiện môi trường - Giải pháp xanh cho môi trường sạch, http://xechorac.vn/index.php/xe-cho-rac-chay- dien.html. [6] Xe điện 3 bánh chở rác tung hoành Đà Nẵng: Sở Tài nguyên môi trường nói gì?, https://www.atgt.vn/xe-dien-3-banh-cho-rac- tung-hoanh-da-nang-so-tai-nguyen-moi-truong- Hình 12. Xe thu gom rác điện hoạt động thực tế trên đường noi-gi-d492830.html. 6. Kết luận [7] Nguyễn Thế Lương, Bùi Văn Chính, Nghiên cứu tính toán chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe Bài báo đã nghiên cứu chế tạo và đánh giá hiệu chở rác điện, Tạp chí Khoa học và Công nghệ quả chuyển đổi xe chở rác đẩy tay sang xe chở rác điện. Kết quả thực nghiệm trên xe chở rác điện công Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Tập 57, Số suất 700W, pin lithium 48V-20Ah trong trường đại 2, Tháng 4, 2021. học cho thấy, tại vận tốc 3km/h, ở chế độ không tải, Ngày nhận bài: 29/6/2021 thời gian và quãng đường xe di chuyển của xe là 15h Ngày nhận bản sửa: 10/8/2021 và 30km, càng tăng tải trọng thì thời gian và quãng đường di chuyển của xe càng giảm. Khi tăng tốc độ Ngày duyệt đăng: 16/8/2021 của xe (5km/h và 7km/h), thời gian và quãng đường di chuyển của xe giảm, tải trọng của xe tăng. Thử nghiệm trên hiện trường tại các tuyến phố Kim Mã, Núi Trúc, Giang Văn Minh và Nguyễn Thái Học thuộc quận Ba Đình, Hà Nội, xe có thể chở liên tục trong 8h mà không phải sạc pin, xe hoạt động ổn định và được công nhân môi trường đánh giá tốt, giúp giảm sức lao động cho người công nhân. SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) 121
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2