Luận văn Nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ thân xe (body) kiểu liền khối (monocoque) cho xe buýt nhanh BRT (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ thân xe (body) kiểu liền khối (monocoque) cho xe buýt nhanh BRT (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM MINH TRÍ NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI (MONOCOQUE) CHO XE BUÝT NHANH BRT NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S K C0 0 4 4 5 5 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM MINH TRÍ NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI (MONOCOQUE) CHO XE BUÝT NHANH BRT NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2014 ___
3. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) MỤC LỤC TÓM TẮT LỜI CẢM ƠN CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU 6 1.1 Bối cảnh nghiên cứu 6 1.2 Mục đích đề tài 6 1.3 Nhiệm vụ đề tài 7 1.4 Giới hạn của đề tài 7 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 8 CHƢƠNG II: PHẦN TỔNG QUAN 11 2.1 Giới thiệu chung 11 2.1.1 Công nghệ thân xe monocoque 12 2.1.2 Ảnh hƣởng thân xe đến quá trình hoạt động ngày nay 12 2.1.3 Kết cấu kiểu thân xe liền khối monocoque 13 2.1.4 Các kết quả nghiên cứu kiểu thân xe liền khối monocoque 17 2.2 Giới thiệu slimbus và hoạt động trong dòng giao thông 21 2.3 Cơ sở lý thuyết kiểu thân xe slimbus monocoque 27 2.4 Giới thiệu thông số, kỹ thuật thân xe buýt HUYNDAI COUNTY 28 2.5.Cải tạo thân xe buýt HUYNDAI COUNTY thành HUYNDAI COUNTY slimbus monocoque 33 2.6 Kết luận 37 CHƢƠNG III: CÁC KỸ THUẬT THÂN XE KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE 39 3.1 Các kỹ thuật thân xe buýt và thân xe slimbus monocoque 39 3.2 Phân tích lựa chọn phƣơng án cho slimbus monocoque 41 3.3 Thiết kế và bố trí chung cho slimbus monocoque 45 3.3.1 Thiết kế slimbus monocoque 45 3.3.2 Bố trí chung cho slimbus monocoque 47 CHƢƠNG IV: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT THÂN XE KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO BRT 54 4.1 Giới thiệu phần mềm mô phỏng ANSYS 55 4.2 Thiết lập các thuộc tính vật liệu và xây dựng mô hình hình học 56 4.3 Tính toán phần tử hữu hạn 58 4.4 Thiết lập điều kiện bài toán 60 4.5 Đặt ràng buộc cho bài toán 61 4.6 Xử lý và xem kết quả 62 4.6.1 Kiểm tra thân xe chịu tải trọng 63 GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 1
4. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) 4.6.2 Kiểm tra ứng suất và biến dạng khi phanh gấp 64 4.6.3 Kiểm tra ứng suất và biến dạng khi quay vòng 67 4.6.4 Kiểm tra biến dạng và tầng số dao động 71 4.7 Kết luận 75 CHƢƠNG V: CÔNG NGHỆ THÂN XE SLIMBUS MONOCOQUE 76 5.1 Các phƣơng pháp công nghệ thân xe 76 5.2 Chế tạo khung xƣơng 77 5.3 Chế tạo, gia công bọc trong và ngoài xe 78 5.4 Chế tạo sàn xe 78 5.5 Chế tạo cửa lên xuống 79 5.6 Chế tạo cửa thoát hiểm 79 5.7 Chế tạo khoan để hàng 79 5.8 Chế tạo ghế hành khách 80 5.9 Chế tạo và lắp kính 80 5.10 Lắp hệ thống điện 80 5.11 Sơn và trang trí 81 5.12 Thông gió, cách âm và cách nhiệt 81 5.13 Hoàn thiện và chạy thử 81 CHƢƠNG VI: KẾT LUẬN 82 6.1 Kết luận 82 6.2 Hƣớng phát triển 82 Tài liệu tham khảo 83 GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 2
5. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) LỜI CẢM ƠN Kính thƣa thầy hiệu trƣởng PGS.TS Đỗ Văn Dũng, Phòng đào tạo sau đại học, Ban chủ nhiệm, Quý thầy cô trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã trực tiếp giảng dạy và giúp đở học viên trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốp nghiệp. Thầy hƣớng dẫn: PGS.TS Phạm Xuân Mai đến từ trƣờng Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh , ngƣời đã trực tiếp khuyến khích , động viên, hƣớng dẫn học viên thực hiện và hoàn thành luận văn bằng tất cả sự tận tình và trách nhiệm. Tập thể lớp CKO12B khoa Kỹ Thuật cơ khí Động Lực,trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đoàn kết và giúp đở trong thời gian theo học tại trƣờng. Kính chúc toàn thể quý thầy cô thật nhiều sức khỏe, chúc trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật ngày càng vững mạnh và phát triển. Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2014 GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 3
6. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) TÓM TẮT Kết cấu thân xe sẽ mang lại sự mạnh mẽ, an toàn và tiết kiệm nhiên liệu cho xe ô tô, đặc biệt đối với các loại ô tô buýt, ô tô chở khách. Do đó, hiện nay nhiều nhà sản xuất ô tô buýt, ô tô chở khách trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam luôn luôn tìm cách cải thiện và phát triển kiểu thân xe để đảm bảo sự an toàn cho hành khách, một trong những kết cấu thân xe đƣợc đánh giá rất cao mà hiện nay đƣợc nhiều hãng xe ô tô sản xuất đƣa vào sử dụng đó là kiểu thân xe liền khối hay còn gọi là thân xe monocoque. Đề tài nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ thân xe buýt kiểu liền khối monocoque cho xe buýt nhanh (BRT) dựa trên các nền tản đã đƣợc nghiên cứu và sản xuất ở một số nƣớc trên thế giới. Trên cơ sở đó, đề xuất một phƣơng pháp mới cho một chiếc xe buýt thiết kế kiểu thân liền khối với cấu trúc và trọng lƣợng phù hợp điều kiện giao thông ngày nay Thân xe monocoque có cấu trúc liền khối đƣợc xem là một trong những thân xe cứng vững, trọng lƣợng giảm bớt, chi phí thấp hơn, đặc biệt là độ bền và an toàn hơn so với cấu trúc thân xe khác. Nghiên cứu kỹ thuật và công nghệ thân xe buýt kiểu liền khối monocoque dựa trên các trên phần mềm thiết kế Cad nhƣ Inventer, Catia để tính toán, thiết kế và mô phỏng trên mô hình nhằm phân tích, tính toán các lực, ứng suất uống, ứng suất xoắn bằng cách phần mềm ANSYS. Với việc thiết kế tính toán mô hình trên phần mềm ANSYS sẽ giúp cho việc tính toán thiết kế đảm bảo an toàn và độ bền thân xe. Điều này mang lại nhiều lợi ích cho nhà nghiên cứu trong quá trình sản xuất bằng cách giảm chi phí, thời gian để sản xuất. ABSTRACT Vehicle body structural will bring strength, safety and fuel economy for cars, especially for the types of buses, passenger cars. Therefore, many manufacturers are now buses, passenger cars in the world as well as in GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 4
7. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Vietnam are always looking for ways to improve and develop the type of bodywork to ensure the safety of passengers, one structural body appreciate that many vendors are now producing cars that are put to use monolithic body type, also known as monocoque bodywork. Technical research projects and technology body monocoque-style buses for Bus Rapid Transit (BRT) is based on the platform that has been studied and manufactured in several countries around the world. On that basis, proposed a new method for a bus body design, monolithic structures and weights suitable traffic conditions today. Monocoque body structure is monolithic is considered one of the rigid body, reduce weight, lower cost, especially reliable and secure than other body structure. Engineering research and technology monolithic body type monocoque bus based on the software design as Inventer Cad, Catia to calculate, design and simulation models to calculate the power analysis, stress levels, torsion by ANSYS software. With the design of computational models in ANSYS software will help to calculations designed to ensure safety and reliability vehicle body. This brings many benefits to researchers in the manufacturing process by reducing the cost and time to produce. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 5
8. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1. Bối cảnh nghiên cứu. Trong bối cảnh Việt Nam đang ngày càng phát triển và nâng cao nhất lƣợng hệ thống giao thông công cộng nhƣ hiện nay, ngoài việc nâng cao chất lƣợng tiện nghi xe buýt thì ngành giao thông công cộng cũng đã đƣợc áp dụng và phát triển đảm bảo chất lƣợng, an toàn, giảm sự ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt là giảm bớt tình trạng ùn tắc giao thông nhƣ hiện nay. Đó là một trong những dự án về BRT đang đƣợc xây dựng ở các thành phố lớn nhƣ Hà Nội, Đà Nẵng và Hồ Chí Minh. Hệ thống xe buýt nhanh BRT đảm bảo đƣợc yêu cầu về an toàn, tiện nghi để thu hút hành khách đi lại, điều đó sẽ mở ra cho ngành giao thông một bƣớc phát triển mới nhƣ một số quốc gia trên thế giới đã thực hiện. Để đáp ứng đƣợc nhu cầu đi lại của hành khách nhƣ thời gian, an toàn, tiện nghi thì ngoài việc mở rộng tuyến đƣờng, lập tuyến đƣờng riêng dành cho BRT, đòi hỏi chúng ta phải tìm ra một giải pháp mới cho thân xe buýt nhanh BRT. Một trong những thân xe mới đƣợc phát triển ngày nay đƣợc gọi là thân xe liền khối (monocoque). Và đề tài này chỉ nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật, công nghệ thân xe monocoque ứng dụng cho xe buýt nhanh BRT. Đó là ứng dụng công nghệ xe buýt và nghiên cứu công nghệ mới thân xe liền khối (monocoque). Đây đƣợc xem là một nghiên cứu mới cho hƣớng phát triển công nghệ thân xe monocoque nhằm thay thế hệ thống công nghệ thân xe cũ nhƣ hiện nay. [ Tieu chuẩn Bộ Giao Thông Vận tải],[44]. 1.2. Mục đích đề tài. Mục đích của đề tài là nghiên cứu và thiết kế thân xe buýt kiểu liền khối monocoque cho hệ thống xe buýt nhanh (BRT) đang đƣợc xây dựng và sẽ đi vào hoạt động vào năm 2015- 2017 ở các thành phố lớn Hà Nội, Đà Nẵng và thành phố Hồ Chí Minh. Kết cấu thân xe kiểu liền khối vững GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 6
9. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) mạnh, an toàn cho hành khách cũng nhƣ đảm bảo một quá trình hoạt động lâu dài cho hệ thống BRT. Hình1.2: Nguồn monocoque bus body. 1.3. Nhiệm vụ đề tài. Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu về kỹ thuật và công nghệ thân xe kiểu liền khối monocoque. So sánh các ƣu điểm và nhƣợc điểm giữa thân xe kiểu liền khối monocoque và kiểu thân xe khác. Phân tích và lựa chọn phƣơng án thân xe tối ƣu cho xe buýt nhanh (BRT). Nghiêng cứu các đề tài tính toán thiết kế thân xe trong nƣớc cũng nhƣ các nƣớc trên thế giới đã công bố. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 7
10. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Hình 1.3: Nguồn monocoque body technology. 1.4 Giới hạn của đề tài: Với công nghệ thân xe liền khối monocoque là một công nghệ mới đƣợc các nhà thiết kế trên thế giới nghiên cứu và áp dụng vào sản xuất ở một số nƣớc nhƣ Mỹ, Pháp, Hàn Quốc, Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan Với Việt Nam thì đây đƣợc coi là công nghệ mới hoàn toàn. Hiện nay, chúng ta cũng chỉ bắt đầu nghiên cứu và phát triển công nghệ thân xe monocoque để áp dụng cho xe buýt BRT. Với việc tính toán, thiết kế về kỹ thuật và công nghệ thân xe dựa trên các phần mềm tính toán còn nhiều thiếu sót, độ chính xác trong thiết kế vẫn chƣa cao. Thiếu tính thực tế vì chƣa có nhà máy sản xuất và lắp ráp công nghệ monocoque và cũng chƣa có hãng sản xuất nào ở Việt Nam thử nghiệm công nghệ thân xe này. Đây đƣợc coi là một giới hạn của đề tài khi mà bản thân ngƣời nghiên cứu cũng chỉ dựa trên các thông số thiết kế tính toán, thử nghiệm của các tạp chí công nghệ, các đề tài đã nghiên cứu nƣớc ngoài đăng trên các bài báo khoa học, các thông số thử nghiệm của một số hãng sản xuất thân xe monocoque. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 8
11. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Hình 1.4: Xe buýt kiểu sàn thấp, cửa đôi. 1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu. Đối tƣợng nghiên cứu là cấu trúc thân xe liên kết khối monocoque sử dụng trên xe chở khách. Nghiên cứu thiết kế tính toán kỹ thuật và công nghệ thân xe monocoque áp dụng cho hệ thống xe buýt nhanh BRT đang dần đi vào hoạt động ở Việt Nam. Nghiên cứu tính toán và thiết kế mẫu xe buýt kiểu thân monocoque phù hợp với điều kiện Việt nam. Nghiên cứu các tài liệu, các website và các đề tài liên quan đến thiết kế thân xe liền khối monocoque đã công bố trên các tạp chí khoa học( www.IJSTR.org) Nghiên cứu phân tích các kết quả thu thập từ các chuyến tham quan các cơ sở lắp ráp ô tô hiện nay để so sánh đánh giá về đề tài nghiên cứu. Tìm hiểu về kỹ thuật thân xe mới đƣợc áp dụng trong hệ thống BRT đó là xe buýt mỏng Slimbus. Tìm hiểu về các quy trình thiết kế, thử nghiệm, sản xuất và lắp ráp của một số hãng sản xuất ô tô trên thế giới. Phân tích những ƣu nhƣợc điểm về điều kiện áp dụng công nghệ mới ở Việt Nam. Tham khảo ý kiến các giáo sƣ, tiến sỹ và một số giảng viên có kinh nghiệm lâu năm trong ngành ô tô. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 9
12. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Ứng dụng các phần mềm: CAD, AutoCad, CATIA ANSYS để xây dựng mô hình tƣơng thích, thiết lập hệ phƣơng trình vi phân để tính toán các phần tử hữu hạn, giải phƣơng trình và tìm nghiệm chính là các ứng suất bền, ứng suất lực Từ đó lựa chọn các thông số phù hợp cho điều kiện bài toán đặt ra. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 10
13. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) CHƢƠNG II PHẦN TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu chung. Ngày nay, xe buýt vẫn là một trong những phƣơng tiện giao thông công cộng tốt nhất đáp ứng nhu cầu đi lại của ngƣới dân ở các thành phố hay giữa các thành phố với nhau. Với đặc thù xe buýt là tính cơ động, an toàn, đáp ứng tốt giao thông công cộng và đóng góp rất lớn cho nền kinh tế quốc dân.[11] Khi mà nền kinh tế ngày càng phát triển thì nguồn dân số hầu hết các tỉnh thành, vùng nông thôn tập trung về các trung tâm thành phố lớn nhằm tìm kiếm công việc tốt, học tập, du lịch vv. Với việc phát triển kinh tế chƣa có quy hoạch cụ thể nhƣ hiện nay giữa các ngành, các khu công nghiệp, các trung tâm dịch vụ du lịch đã dẫn đến tình trạng giao thông đi lại của ngƣời dân chồng chéo lên nhau, gây ra tình trạng hỗn loạn giao thông đặc biệt vào các giờ cao điểm. Thêm vào đó là các hƣớng giao thông đi lại của ngƣời dân cũng không đƣợc thuận lợi nên ngày càng phát triển phƣơng tiện giao thông cá nhân nhƣ xe máy, ô tô để phục vụ công việc. Trong khi cơ sở hạ tầng thì chƣa thể đáp ứng kịp thời với tốc độ phát triển kinh tế và dân số nhƣ hiện nay. Điều đó dẫn đến tình trạng kẹt xe, ùn tắt giao thông, trì hoãn sự phát triển kinh tế.[11] Nhiều quốc gia trên thế giới đã nổ lực không ngừng tìm kiếm, nghiên cứu thiết kế kỹ thuật và công nghệ mới trong lĩnh vực ô tô để phát triển một chiếc xe an toàn, tiện nghi, ít tiêu hao nhiên liệu, giảm gây ô nhiễm môi trƣờng và đặc biệt linh hoạt trong việc lƣu thông để giải quyết tình trạng kẹt xe nhƣ ngày nay. Một trong nhƣng công nghệ mới đó là công nghệ thân xe kiểu liền khối (monocoque)[17]. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 11
14. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) 2.1.1. Công nghệ thân xe liền khối monocoque Hãng Zhongtong Bus, Trung Quốc đã nghiên cứu ba loại thân xe kiểu liền khối monocoque trên xe buýt có kích thƣớc lớn: loại mạng dựa trên các ống hình chữ nhật nhỏ, loại ba mảnh và loại ống hình chữ nhật có kích thƣớc lớn. Công nghệ thân xe liền khối đƣợc coi là "cấu trúc liền khối" đƣợc chế tạo từ những thanh thép chịu lực tốt, đƣợc thiết kế và lắp ráp thành từng mảng nhƣ: mảng sàn, mảng hông phải, mảng hông trái, mảng vòm xe Và lắp ghép lại thành khung xe buýt. Các thanh thép đƣợc gia cố chéo nhằm tạo độ cứng vững và an toàn khi chịu lực[15]. Bên cạnh đó, với thân xe liền khối monocoque giảm bớt khối lƣợng nhờ vào việc thân xe chịu toàn tải nên không còn sử dụng kiểu dàn gầm nhƣ những xe ô tô chở khách củ. Có nghĩa với kiểu thân xe monocoque trọng lƣợng xe đƣợc giảm đáng kể và tạo độ an toàn cho hành khách đi lại.[16] Hình 2.1.1: Thân xe buýt monocoque của hãng sản xuất Corona. 2.1.2. Ảnh hƣởng thân xe đến quá trình hoạt động ngày nay Trên các thành phố lớn, dân số ngày càng tăng, nhu cầu đi lại rất lớn của ngƣời dân thành phố tăng cao, tuy nhiên vấn đề phát triển nhiều loại xe GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 12
15. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) cùng lƣu thông dẫn đến tình trạng kẹt xe, các vấn đề tai nạn, độ an toàn cũng nhƣ ô nhiễm môi trƣờng gây ảnh hƣởng rất lớn đến hành khách. Đặc biệt các loại xe có cấu trúc thân xe kiểu củ gây tình trạng khó chịu nhƣ tiếng ồn, va đập đặc biệt với cấu tạo thân xe củ với kết cấu đơn giản nên khi xảy ra va chạm thƣờng bị biến dạng rất lớn, gây nguy hiểm cho hành khách đi lại. Những vấn đề nêu trên ảnh hƣởng rất lớn đến ngƣời dân đi lại, điều đó dẫn đến tình trạng ngƣời dân chọn phƣơng tiện cá nhân khi tham gia lƣu thông. Đó chính là nguyên nhân gây ảnh hƣởng đến tình trạng giao thông ngày nay và gây thiệt hại rất lớn về kinh tế nhà nƣớc.[11], [18]. 2.1.3: Kết cấu thân xe kiểu liền khối monocoque Xây dựng công nghệ thân xe liền khối monocoque để sử dụng trên các xe chở buýt hiện nay nhằm mục đích để giảm trọng lƣợng xe và cải thiện kết cấu thân xe đƣợc an toàn, giảm tiêu hao nhiên liệu và bảo vệ hành khách đi lại. Kết cấu kiểu thân xe liền khối monocoque là tích hợp giữa thân xe và dàn gầm lại với nhau thành khối thống nhất. Các thanh ngang, thanh dọc đƣợc hàn gắn lại với nhau, ngoài ra các thanh chéo giúp tăng cƣờng độ cứng vững cho thân xe. Hệ thống truyền động và thân xe đƣợc gắn và hàn lại với nhau.[ 15], [13],[25] GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 13
16. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Hình 2.1.3.1: Nguồn monocoque bus body. Đối với thân xe monocoque tích hợp các khung của chiếc xe với hệ dẫn động của xe chiếc xe, do đó có thể xử lý tốt hơn trong trƣờng hợp xảy ra các tai nạn thì các vùng chịu lực sẽ truyền vào toàn bộ lên thân xe nhờ cấu trúc liền khối không gian. Thân xe monocoque đƣợc thiết kế để phân phối tải đều trên thân xe nhờ vào các thanh thép chịu lực tốt đƣợc bố trí quanh thân xe. Các ống thép hoặc tấm thép có cƣờng độ cao đƣợc sử dụng trong các bộ phận chịu lực để làm cho cấu trúc của chiếc xe an toàn. Kỹ thuật xây dựng thân xe monocoque đƣợc xem là sẽ mang lại sự an toàn tốt hơn cho hành khách. [23],[27],[30]. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 14
17. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Hình 2.1.3.2: Nguồn Country coach Huyndai. Về cơ bản thì cấu trúc thân xe liền khối monocoque dựa trên nền tản cấu trúc của thân máy bay. Đó là một yếu tố quan trọng trong tính toàn vẹn của chiếc xe và làm giảm trọng lƣợng chiếc xe, tăng độ cứng vững và giảm trọng tâm cho tốt hơn, vào cua an toàn hơn.[23], [29] Thiết kế cấu trúc thân liền khối kiểu monocoque trong cánh máy bay bao gồm khối thân liền khối, tấm lót và vỏ chịu lực. Cấu trúc này tạo nên độ cứng vững chắc cho máy bay, đồng thời chịu đƣợ cứng suất uốn và xoắn tác dụng lên toàn bộ cánh máy bay khi hoạt động trong điều kiện chịu lực uống và lực xoắn rất lớn.Dầm cánh máy bay đƣợc gắn vào thân máy bay và mang tất cả áp lực, trọng lƣợng lên chính nó. Tất cả trọng lƣợng, lực cản, lực uốn và xoắn truyền lên hết toàn bộ cánh. Do đó, cánh máy bay đƣợc coi là một cấu trúc rất vững chắc dựa trên nền tản cấu tạo cấu trúc kiểu thân liền khối.[29] Ngày nay, hầu hết những chiếc xe sản xuất sử dụng loại khung xe thiết kế sẵn (khung sát xi). Đó là một kiểu xe phổ biến dựa trên nền tản của một khung gầm xe tải và thiết kế kiểu thân khác nhau tạo thành mỗi loại xe tƣơng ứng và cũng có thể thay đổi kiểu dáng chiếc xe nhƣng vẫn giữ nguyên khung gầm. Kiểu thân vỏ gắn với hệ thống gầm nhƣ vậy không mang lại độ an toàn cao, chẳng hạn nếu xảy ra tai nạn, hoặc một va chạm GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 15
18. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) nào đó thì sẽ làm cho thân xe hƣ hỏng nặng, gây ảnh hƣởng rất lớn đến an toàn hành khách đi trên xe, bởi cấu trúc kiểu thân này khá đơn giản, các khớp nối hàn gắn lại với nhau không thống nhất nhƣ dùng đinh tán, máy dập và chủ yếu là phần bao bọc che kín, thẩm mỹ cho chiếc xe. Ngay cả việc thiết kế thân xe không đảm bào độ an toàn thì phần khung gầm cũng rất nặng tạo nên trọng lƣợng lớn cho chiếc xe, gây tiêu hao nhiên liệu và gây ô nhiễm môi trƣờng khi tham gia hoạt động[22],[24],[27]. Hình 2.1.3.3. Hệ thống Sát xi của xe chở khách hiện nay. Với việc thiết kế mẫu xe mới kiểu thân xe liền khối (monocoque) đƣợc xem nhƣ là một sự cải tiến lớn trong ngành kỹ thuật công nghệ sản xuất thân xe ô tô hiện nay, với những gì đã nghiên cứu đƣợc các nhà thiết kế thử nghiệm và ứng ứng dụng sản xuất rộng rãi ở một số nƣớc trên thế giới đặc biệt trong hệ thống các loại xe chở hành khách .[21],[23],[24] GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 16
19. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Hình 2.1.3.4: Nguồn: Body monocoque technology. Ƣu điểm kiểu thân xe liền khối (monocoque): đó chính là hiệu quả không gian, bởi vì khung xe cũng vỏ của chiếc xe, độ cứng vững cao, tiết kiệm nhiên liệu, giảm khối lƣợng và đảm bảo an toàn cho hành khách đi lại. Nhƣợc điểm: Phần lớn thân xe chịu lực nhƣ uốn, xoắn, tải trọng do chiếc xe tạo ra. Khi xảy ra va đập, tai nạn thì toàn bộ thân xe sẽ bị hƣ hỏng, do ảnh hƣởng đến các liên kết, mối hàn giữa các thanh liên kết nên toàn bộ thân xe sẽ hƣ hỏng và rất khó sửa chữa, thậm chí có thể loại bỏ hoàn toàn thân xe. Ngoài ra, kiểu thân xe monocoque cũng khá phức tạp. Việc tính toán thiết kế đòi hỏi rất kỹ và mất nhiều thời gian.[ 21],[23],[27],[29]. GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 17
20. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) Hình 2.1.3.5: Monocoque body frame của hãng sản xuất Nabi, Mỹ. 2.1.4. Các kết quả nghiên cứu kiểu thân xe liền khối monocoque Hãng xe buýt Corona của Ấn Độ đã nghiên cứu thành công công nghệ thân xe liền khối monocoque. Đây đƣợc xem là một bƣớc phát triển và thành công “ xe buýt chở khách” rất phù hợp với ngành giao thông đang phát triển mạnh và điều kiện hoạt động của Ấn Độ. Đƣợc thành lập vào năm 2004và cho đến nay, công ty Corona sản xuất xe buýt đã ứng dụng công nghệ thân xe liền khối không gian(monocoque). Sau 10 năm chuyên sâu nghiên cứu và tiếp theo thử nghiệm rộng rãi, công nghệ thân xe liền khối monocoque, cuối cùng Corona đã cải tiến xe chở khách cho phù hợp với điều kiện hoạt động. Xe chở khách có cấu trúc thân monocoque có lợi thế lớn hơn so với xe chở khách thƣờng đƣợc xây dựng trên khung gầm xe tải truyền thống.[17], [18], [21],[27]. Đối với một công nghệ kiểu liền khối monocoqueđƣợc áp dụng trên xe buýt này đã mang lại nhiều thành công lớn cho ngành giao thông Ấn Độ, đảm bảo đƣợc độ an toàn và tiết kiệm nhiên liệu cũng nhƣ giảm đáng kể ô nhiễm môi trƣờng. Với lợi thế đã đƣợc nghiên cứu rất thành công, công ty đã đầu tƣ và sản xuất xe buýt kiểu thân liền khối để đƣa vào khai thác đảm bảo an toàn cao hơn cho hành khách. Kể từ đó, công ty mở rộng và sản xuất xe buýt để phục vụ nhu cầu đi lại trên khắp các thành phố ở Ấn Độ, có rất nhiều tính năng tƣơng tự về chỗ ngồi và các cơ sở khác nhƣ công ty đã chọn để tập trung vào công nghệ kỹ thuật và hệ thống treo sử dụng sao cho đảm bảo an toàn khi xe chuyển động.[23],[27],[29] Bên cạnh sự thành công về thiết kế thì hãng sản xuất ô tô Ankai của Trung Quốc đã nghiên cứu thành công trong việc sản xuất chiếc xe buýt kiểu thân liền khối (monocoque). Đạt tiêu chuẩn khí thải Ⅳquốc gia nhờ vào công nghệ thân xe an toàn và nhẹ hơn. Hiện nay, đã có gần một trăm nhà máy, GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 18
21. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÂN XE (BODY) KIỂU LIỀN KHỐI MONOCOQUE CHO XE BUÝT NHANH (BRT) xƣởng sản xuất nhƣ vậy ở Thẩm Quyến, đã đƣợc xác nhận tốt cho hiệu suất vƣợt trội cũng nhƣ tiết kiệm nhiên liệu. Đây đƣợc xem là thành công lớn của ngành ô tô chở khách của Trung Quốc trong những năm gần đây. Công ty Kaposvar NABI của Mỹ đã nghiên cứu và phát triển thân xe buýt liền khối bằng composite. Với thành công này NABI đã cho sản xuất hàng loạt xe buýt BRT và cả xe chạy liên ban, xe chạy đƣờng dài. Với nhiều kiểu xe có hình dạng khác nhau, bao gồm xe buýt kích thƣớc dài 12 mét cũng nhƣ xe buýt nối thân dài 18 mét. [14],[22] Hình 2.1.4.1: Nguồn: Nabi Bus, Mỹ. Hãng Zhongtong Bus, Trung Quốc đã nghiên cứu ba loại thân xe kiểu liền khối (monocoque) cho xe buýt có kích thƣớc lớn: loại mạng thân dựa trên các ống thép hình chữ nhật nhỏ, loại thép ba mảnh và loại ống thép hình chữ nhật có kích thƣớc lớn. Công nghệ thân xe liền khối của hãng Zhongtong Bus đƣợc coi là một "cấu trúc lồng chim" và áp dụng trong công nghệ sản xuất từ thân vỏ máy bay. Zhongtong Bus đã nghiên cứu và thử nghiệm thành công đối với thân xe buýt kiểu liền khối (monocoque) nhanh chóng phân hủy các lực tác động đến toàn bộ thân xe và chống lại sự dịch chuyển của khung xe. Trong khi đó, các cấu trúc sử dụng trên xe có khả năng chống xoắn (3-6 lần so với GVHD: PGS. TS PHẠM XUÂN MAI HVTH: PHẠM MINH TRÍ Trang 19
22. S K L 0 0 2 1 5 4