Nghiên cứu sự phân bố tải trọng pháp tuyến khi xe chuyển động thẳng có gia tốc theo sơ đồ 2 khối lượng nguyên lý ổn định thùng xe trong mặt phẳng dọc đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề Mục tiêu Phương pháp nghiên cứu .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG PHÁP TUYẾN TRÊN BÁNH XE THEO SƠ ĐỒ MỘT KHỐI LƯỢNG .3 1.1 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe trường hợp tổng quát xe chuyển động thẳng có gia tốc đường dốc: 1.2 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe trường hợp xe chuyển động thẳng có gia tốc đường bằng: 1.2.1 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe xe chuyển động thẳng chịu lực kéo ( xe tăng tốc): 1.2.2 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe xe chuyển động thẳng chịu lực phanh ( xe giảm tốc): CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG PHÁP TUYẾN KHI XE CHUYỂN ĐỘNG CÓ GIA TỐC TỚI TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ỔN ĐỊNH CỦA XE THEO SƠ ĐỒ MỘT KHỐI LƯỢNG 2.1 Ảnh hưởng phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động có gia tốc đến động lực học chuyển động xe: .7 2.1.1 Động lực học kéo xe: 2.1.2 Các thông số vận tốc, gia tốc độ dốc cực đại xe khơng tính đến trượt: 2.1.3 Ảnh hưởng phân bố tải trọng pháp tuyến đến thông số vận tốc, gia tốc độ dốc cực đại xe: .9 2.1.4 Ảnh hưởng phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động có gia tốc đến động lực học phanh: 15 2.2 Ảnh hưởng của phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng có gia tốc đến ổn định chuyển động ô tô 17 2.2.1 Khái niệm ổn định chuyển động thẳng ô tô: 17 2.2.2 Ảnh hưởng phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng có gia tốc đến tính ổn định ô tô: .23 CHƯƠNG 3: SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG PHÁP TUYẾN KHI XE CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CÓ GIA TỐC THEO SƠ ĐỒ KHỐI LƯỢNG 26 3.1 Sự phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng có gia tốc trường hợp tổng quát [1]: .26 3.2 Cân cấu treo kéo phanh: .28 CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN CÂN BẰNG THÙNG XE VỚI HỆ THỐNG TREO KHÍ 35 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân thùng xe: 35 4.1.1 Xét đặc tính tải buồng đàn hồi khí nén: 36 4.1.2 Ảnh hưởng tải trọng thẳng đứng đến áp suất túi khí hệ thống treo cầu trước, cầu sau 38 4.2 Sự điều khiển cân thùng xe: .40 4.2.1 Sự thay đổi khối lượng khí bên túi khí 40 4.2.2 Sự thay đổi độ cứng 41 4.3 Hệ thống treo khí nén xe khách Kinglong KB 120SE: 43 4.3.1 Cấu tạo cụm chi tiết hệ thống [4]: 43 4.3.1.1 Van tải trọng: 43 4.3.1.2 Túi hơi: 44 4.3.1.3 Giảm chấn thủy lực: 45 4.3.1.4 Phần tử hướng .45 4.3.1.5 Bình chứa khí nén 46 4.3.1.6 Bộ lọc tách ẩm 47 4.3.1.7 Máy nén khí 47 4.3.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống treo xe KB 120SE .48 4.4 Nhận xét 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ lực tác dụng xe chuyển động tăng tốc lên dốc Hình 2.1 Sơ đồ lực tác dụng lên xe xe chuyển động với vận tốc cực đại đường 12 Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên xe xe chuyển động với gia tốc cực đại đường 13 Hình 2.3 Sơ đồ lực tác dụng lên xe xe chuyển động với góc dốc cực đại 14 Hình 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên xe xe chịu lực phanh .15 Hình 2.5 Sơ đồ bánh xe lăn lốp bị biến dạng tác dụng lực ngang .18 Hình 2.6 Sơ đồ hướng vecto vận tốc bánh xe bánh xe bị trượt ngang 18 Hình 2.7 Đồ thị quan hệ độ trượt ngang hệ số bám ngang 19 Hình 2.8 Sơ đồ chuyển động tơ có tinh chất quay vịng trung tính 20 Hình 2.9 Sơ đồ chuyển động tơ có tinh chất quay vịng thiếu 21 Hình 2.10 Sơ đồ chuyển động tơ có tinh chất quay vịng thừa .22 Hình 3.1 Mơ hình tơ chuyển động thẳng với gia tốc không đổi .26 Hình 3.2 Cơ cấu treo kéo phanh 29 Hình 4.1 Sự thay đổi khối lượng khí tải trọng thay đổi 40 Hình 4.1 Kết cấu van tải trọng 43 Hình 4.2 Kết cấu túi .44 Hình 4.3 Vỏ túi 44 Hình 4.4 Giảm chấn thủy lực dạng trụ xe KB 120SE .45 Hình 4.5 Tay địn treo sau ( Giò gà ) 46 Hình 4.6 Bầu chứa khí nén .47 Hình 4.7 Bộ làm khơ khơng khí 47 Hình 4.8 Máy nén khí .48 Hình 4.9 Sơ đồ hệ thống treo khí nén xe KB 120SE 49 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Công nghệ ô tô ngành khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng tồn cầu Sự tiến thiết kế, vật liệu kỹ thuật sản xuất góp phần tạo nên xe đại, đầy đủ tiện nghi, tính an tồn cao đáp ứng yêu cầu môi trường Để đạt tiến ngày hồn thiện tạo tiến tương lai, ta cần có phân tích lý thuyết làm tiền đề, sở cho tất hoạt động sáng tạo phát triển Hoạt động chuyển động tính an toàn, ổn định xe chuyển động đường chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố, tải trọng pháp tuyến yếu tố có ảnh hưởng nhất, chúng thay đổi liên tục trình hoạt động xe Vậy nên, việc phân tích làm rõ thay đổi ảnh hưởng chúng đưa giải pháp cần thiết Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến có tác động lớn đến ổn định thùng xe, ta cần đưa nguyên lý nhằm khắc phục tình trạng ổn định Chính thế, chúng em chọn đề tài “Nghiên cứu phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng có gia tốc theo sơ đồ khối lượng Nguyên lý ổn định thùng xe mặt phẳng dọc” nhằm phần bổ sung kiến thức cho thân thêm nguồn tài liệu tham khảo, giúp người đọc thấy tranh tổng quát phân bố tải trọng xe chuyển động thẳng có gia tốc ảnh hưởng chúng đến trình chuyển động xe ứng dụng việc phân tích lý thuyết vào thực tiễn đưa nguyên lý ổn định thùng xe cho hệ thống treo xe Mục tiêu Mục tiêu cần đạt sau hoàn thành đề tài sau: - Nắm khái niệm thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe sơ đồ khối lượng xe chuyển động thẳng có gia tốc - Hiểu ảnh hưởng tải trọng pháp tuyến tới động lực học chuyển động ổn định ô tô - Nắm thay đổi tải trọng pháp tuyến ảnh hưởng sơ đồ khối lượng xe chuyển động thẳng có gia tốc - Hiểu nguyên lý điều chỉnh cân thùng xe ô tô liên hệ thực tế Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành đề tài này, chúng em kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Trong đặc biệt phương pháp nghiên cứu tài liệu, tìm kiếm thu thập thơng tin liên quan, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè, Từ tìm ý tưởng để hình thành đề cương đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Với yêu cầu nội dung, mục tiêu thời gian có hạn nguồn tài liệu có, đề tài giới hạn tập trung phân tích, khảo sát: - Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe xe chuyển động thẳng có gia tốc mặt phẳng dọc ảnh hưởng chúng đến tính động lực học tính ổn định xe xe chuyển động thẳng - Sự cân thùng xe thay đổi tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng đưa nguyên lý cân thùng xe - Đề tài không tập trung vào chi tiết cấu mà chỉ nguyên lý, sở mặt lý thuyết CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ SỰ THAY ĐỔI TẢI TRỌNG PHÁP TUYẾN TRÊN BÁNH XE THEO SƠ ĐỒ MỘT KHỐI LƯỢNG 1.1 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe trường hợp tổng quát xe chuyển động thẳng có gia tốc đường dốc: Giả sử xe chuyển động thẳng, mặt đường cứng tuyệt đối – đường nghiêng với góc dốc α, khối lượng xe m v Hình 1.1 Sơ đồ lực tác dụng xe chuyển động tăng tốc lên dốc Khi xe chịu tác dụng lực hình vẽ Trong đó: + G: Trọng lực tác dụng lên xe: Phân thành thành phần lực: Thành phần có phương song song với mặt đường gọi lực cản dốc Fi = G.sinα thành phần vng góc với mặt đường G.cosα + Fk: Lực kéo tiếp tuyến bánh xe (khi xe tăng tốc): - Là phản lực tiếp tuyến từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động - Giá trị Fk tính theo cơng thức: Fk = 𝑀𝑘 𝑟𝑏 = 𝑀𝑒 𝑖𝑡 𝜂 𝑟𝑏 ( với Mk mơmen kéo bánh xe, rb bán kính tính tốn bánh xe, Me mơmen động cơ, it tỉ số truyền hệ thống truyền lực, 𝛈 hiệu suất truyền lực) + Fp: Lực phanh bánh xe (khi phanh) + Ff: Lực cản lăn bánh xe: - Là lực cản phát sinh biến dạng lốp đường, tạo thành vết bánh xe đường ma sát lốp xe đường - Lực cản lăn bánh xe trước (Ff1) lực cản lăn bánh xe sau (Ff2): Ff1 = Z1f1 Ff2 = Z2f2 Trong đó: Z1,Z2 phản lực pháp tuyến bánh xe trước sau f1,f2 hệ số cản lăn bánh xe trước sau - Giá trị Ff : Ff = (Z1 + Z2)f = fGcosα ( với điều kiện hệ số cản lăn f1 = f2 = f) Trong đó: α góc dốc mặt đường + Fw: Lực cản khơng khí (Fw = 0.625.Cx.S.v2 - với Cx hệ số cản gió xe, S diện tích cản gió xe, v vận tốc tức thời xe) + Fj: Lực quán tính xe (Fj = δi.m.j - với δi hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay, j gia tốc chuyển động tịnh tiến xe) + Mf1, Mf2: momen cản lăn bánh xe: có giá trị tương đối nhỏ nên ta bỏ qua + Các phản lực pháp tuyến Z1, Z2 từ mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau tác dụng lực kể Tổng phản lực pháp tuyến bánh xe cân với tải trọng pháp tuyến xe Nói cách khác giá trị phản lực pháp tuyến bánh xe theo sơ đồ khối lượng giá trị tải trọng pháp tuyến bánh xe Để xác định giá trị tải trọng pháp tuyến xe chuyển động ta lấy phương trình cân moment điểm O1,O2, ta giá trị tải trọng pháp tuyến cầu trước cầu sau là: Z1 = Z2 = 𝐺.𝑐𝑜𝑠𝛼.𝑏−(±𝐹𝑖 ±𝐹𝑗 +𝐹𝑤 ).ℎ𝑔 𝐿 𝐺.𝑐𝑜𝑠𝛼.𝑎+(±𝐹𝑖 ±𝐹𝑗 +𝐹𝑤 ).ℎ𝑔 𝐿 = = 𝑚.𝑔.𝑐𝑜𝑠𝛼.𝑏−(±𝑚.𝑔.𝑠𝑖𝑛𝛼±𝛿𝑗 𝑚.𝑗+0.625.𝐶𝑥 𝑆.𝑣 ).ℎ𝑔 𝐿 𝑚.𝑔.𝑐𝑜𝑠𝛼.𝑎+(±𝑚.𝑔.𝑠𝑖𝑛𝛼±𝛿𝑗 𝑚.𝑗+0.625.𝐶𝑥 𝑆.𝑣 ).ℎ𝑔 𝐿 (1.1a) (1.1b) (Lực cản dốc Fi: dấu “+” sảy xe lên dốc, dấu “-“ xảy xe xuống dốc Lực cản quán tính Fj: dấu “+” sảy xe tăng tốc, dấu “-“ xảy xe giảm tốc) Trong đó: - L: chiều dài tồn xe - a,b: khoảng cách từ trọng tâm đến trục bánh xe trước sau - hg :là tọa độ trọng tâm xe theo chiều cao - hw :là khoảng cách từ điểm đặt lực cản khơng khí đến mặt đường, để đơn giản tính tốn ta xem hw = hg - α :là góc dốc mặt phẳng dọc 1.2 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe trường hợp xe chuyển động thẳng có gia tốc đường bằng: 1.2.1 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe xe chuyển động thẳng chịu lực kéo ( xe tăng tốc): Xe chuyển động đường nên góc dốc α = 0, xe tăng tốc nên Fj mang dấu “” Theo công thức (1.1a) (1.1b), tải trọng pháp tuyến bánh xe cầu trước cầu sau là: Z1 = Z2 = 𝐺.𝑏−(𝐹𝑗 +𝐹𝑤 )ℎ𝑔 𝐿 𝐺.𝑎+(𝐹𝑗 +𝐹𝑤 )ℎ𝑔 𝐿 = = 𝑚.𝑔.𝑏−(𝛿𝑗 𝑚.𝑗+0.625.𝐶𝑥 𝑆.𝑣 )ℎ𝑔 𝐿 𝑚.𝑔.𝑎+(𝛿𝑗 𝑚.𝑗+0.625.𝐶𝑥 𝑆.𝑣 )ℎ𝑔 𝐿 (1.2a) (1.2b) 1.2.2 Sự thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe xe chuyển động thẳng chịu lực phanh ( xe giảm tốc): Xe chuyển động đường nên góc dốc α = 0, xe giảm tốc nên Fj mang dấu “+” Theo công thức (1.1a) (1.1b) tải trọng pháp tuyến bánh xe cầu trước cầu sau là: Z1p = 𝐺.𝑏+(𝐹𝑗 −𝐹𝑤 )ℎ𝑔 𝐿 = 𝑚.𝑔.𝑏+(𝛿𝑗 𝑚.𝑗−0.625.𝐶𝑥 𝑆.𝑣 )ℎ𝑔 𝐿 (1.3a) Z2p = 𝐺.𝑎−(𝐹𝑗 −𝐹𝑤 )ℎ𝑔 𝐿 = 𝑚.𝑔.𝑎−(𝛿𝑗 𝑚.𝑗−0.625.𝐶𝑥 𝑆.𝑣 )ℎ𝑔 Kết luận: So với tải trọng tĩnh xe (xe đứng yên đường bằng): Z1 = Z2 = 𝐺𝑎 𝐿 = 𝑚𝑔𝑎 𝐿 (1.3b) 𝐿 𝐺𝑏 𝐿 = 𝑚𝑔𝑏 𝐿 , , thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe cầu trước cầu sau Z1, Z2 phụ thuộc vào yếu tố: - Độ dốc mặt đường α: + Khi xe lên dốc α tăng Z1 giảm Z2 tăng + Khi xe lên dốc α tăng Z1 giảm Z2 tăng - Gia tốc chuyển động thẳng j: + Khi xe tăng tốc gia tốc j tăng Z1 giảm Z2 tăng + Khi xe giảm tốc gia tốc j tăng Z1 giảm Z2 tăng - Vận tốc v xe: Khi vận tốc xe tăng giá trị Z1 giảm Z2 tăng - Khối lượng xe m - Tọa độ trọng tâm xe hg - Hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay δi - Hệ số cản gió xe Cx - Diện tích cản gió xe S Trong đó, ảnh hưởng yếu tố gia tốc chuyển động thẳng đến thay đổi tải trọng pháp tuyến mục tiêu nghiên cứu này, hệ thống treo khí phải điều khiển thay đổi khối lượng khí bên túi khí thơng qua van khí Sự thay đổi khối lượng 4.2 Sự điều khiển cân thùng xe: 4.2.1 Sự thay đổi khối lượng khí bên túi khí Theo nguyên lý điều khiển hệ thống treo khí, muốn đưa thể tích túi khí trạng thái ban đầu hệ thống treo cần điều khiển tăng giảm lượng khí túi khí theo thay đổi tải trọng tác dụng lên túi khí, việc nhằm thay đổi thể tích V túi khí (thay đổi độ cứng) trạng thái áp suất p chịu tải trọng thay đổi Việc thay đổi lượng khí bên túi khí khơng ảnh hưởng nhiều đến áp suất p túi khí, nên ta coi áp suất gần khơng đổi, làm thay đổi thể tích chiều cao túi khí Hình 4.1 Sự thay đổi khối lượng khí tải trọng thay đổi Để xác định lượng khí cần thiết túi khí ta có phương trình trạng thái khí lý tưởng thể quan hệ áp suất, thể tích khối lượng khí (𝑝1 – m) bên túi khí sau: 𝑝 𝑉 = 𝑚 𝜇 𝑅 𝑇 (4.14) Trong đó:  p : áp suất khí (atm)  𝑉 : thể tích túi khí, đơn vị lít (l)  R : số chất khí lý tưởng (R = 0.082)  T : nhiệt độ tuyệt đối (T = 273+27) (K)  𝑚: khối lượng khí bên túi khí (kg)  𝜇: khối lượng mol khơng khí (𝜇 ≈ 0.029 kg/mol) 40 Từ công thức tổng quát ta xác định lưu lượng khí cần thiết túi khí cầu trước, cầu sau ứng với áp suất tức thời 𝑝𝑖 sau: 𝑚12 = µ.𝑝12 𝑉(0)12 𝑅𝑇 { µ.𝑝34 𝑉(0)34 𝑚34 = [𝑘𝑔] (4.15) 𝑅𝑇 Trong đó:  m12, m34: khối lượng khí túi khí đạt trạng thái cân thùng xe (kg)  V(0)12, V(0)34: thể tích túi khí trạng thái tĩnh cầu trước, cầu sau (l)  p12, p34: áp suất túi khí tải trọng tác dụng 𝐹𝑍𝑠 (atm) 𝑧 Khi lượng khí cần thêm hay bớt vào túi khí cầu trước, cầu sau xác định cơng thức: Khi lượng khí cần thêm hay bớt vào túi khí cầu trước, cầu sau xác định công thức: { ∆𝑚12 = 𝑚12 − 𝑚(0)12 ∆𝑚34 = 𝑚34 −𝑚(0)34 [kg] (4.16) Trong :  𝑚(0)12: khối lượng khí túi khí cầu trước trạng thái tĩnh (kg)  𝑚(0)34: khối lượng khí túi khí cầu sau trạng thái tĩnh (kg)  ∆𝑚12: thay đổi khối lượng khí túi khí cầu trước (kg)  ∆𝑚34: thay đổi khối lượng khí túi khí cầu sau (kg) Khối lượng khí lấy hay thêm vào túi khí cầu trước, cầu sau thực thơng qua van khí, thời gian đóng mở van khí phụ thuộc vào khối lượng khí qua tỷ lệ khối lượng khí cho phép qua van theo thời gian Nếu:  ∆𝑚𝑖 > : Tăng lượng khí vào buồng đàn hồi  ∆𝑚𝑖 < : Giảm lượng khí vào buồng đàn hồi 4.2.2 Sự thay đổi độ cứng Quay lại toán ổn định thùng xe, để trì trạng thái cân ban đầu thùng xe có thay đổi tải trọng 𝐹𝑧 lên túi khí, hệ thống treo khí phải điều khiển 41 thay đổi thông số độ cứng C túi khí, cho dịch chuyển túi khí ∆𝑍 nhỏ dần khơng (khi ∆𝑍𝑉𝑆 = đạt ổn định tuyệt đối) Với điều khiển thay đổi lượng khí hệ thống treo khí dẫn đến thể tích chiều cao túi khí điều khiển trạng thái ban đầu Lúc có thay đổi độ cứng C túi khí, tương ứng với áp suất p có tải trọng thay đổi thể tích V ban đầu túi khí, giá trị độ cứng túi khí thùng xe điều khiển trạng thái cân xác định tương đối sau Thay ∆𝑍𝑉𝑆 = vào phương trình (4.1) ta xác định độ cứng C cần thiết buồng đàn hồi hệ thống treo khí cầu trước cầu sau để thùng xe cân là: { C12 = 𝑐34 = 𝑠 +𝑝 𝐴 )𝐴 𝑛(𝐹𝑧12 𝑎 12 12 𝑉(0)12 𝑠 𝑛(𝐹𝑧34 +𝑝𝑎 𝐴34 )𝐴34 (4.17) 𝑉(0)34 Thay (3.23), (4.12) vào (4.17) ta phương trình: (𝑚𝑐 ℎ𝑣0 + 𝑚𝑘12 𝑚𝑘12 + 𝑚𝑘34 𝑚𝑘34 )𝑑𝑥 ℎ𝑥𝑧12 − 𝑚𝑑12 − 𝐹𝑥𝑠12 𝑛 𝐴12 𝑠(0) 𝑙 𝑃𝑥𝑧12 C12 = 𝐹 + 𝑝𝑎 𝐴12 − ℎ𝑥𝑧12 − 𝑚𝑑12 𝑉(0)12 𝑧12 𝑖12 + 𝐵𝐸𝑠12 𝑃𝑥𝑧12 [ { }] (𝑚𝑐 ℎ𝑣 + 𝑚𝑘12 𝑚𝑘12 + 𝑚𝑘34 𝑚𝑘34 )𝑑𝑥 ℎ𝑥𝑧34 − 𝑚𝑑34 − − 𝐹𝑥𝑠34 𝑛 𝐴34 𝑠(0) 𝑙 𝑃𝑥𝑧34 C34 = 𝐹 + 𝑝𝑎 𝐴34 − ℎ𝑥𝑧34 − 𝑚𝑑34 𝑉(0)34 𝑧34 𝑖34 + 𝐵𝐸𝑠34 𝑃𝑥𝑧34 { [ { }] (4.18)  Nhận xét: Nguyên lý việc điều khiển cân thùng xe điều khiển độ cứng phần tử đàn hồi hệ thống treo Để giải vấn đề ổn định thùng xe có thay đổi tải trọng cầu xe xe chuyển động thẳng, hệ thống treo khí điều khiển thay đổi lưu lượng khí buồng đàn hồi dẫn đến thể tích túi khí thay đổi đồng thời làm độ cứng thay đổi theo Từ công thức (4.13), (4.15), (4.18) ta xác định thơng số khối lượng khí, áp suất, độ cứng (m, p, C) hệ thống treo sau thùng xe điều khiển cân từ đưa phương án điều khiển hệ thống treo phù hợp Để hiểu rõ 42 phận trình điều khiển cân thùng xe sử dụng hệ thống treo khí thực tế ta tiến hành phân tích hệ thống treo khí xe khách Kinglong KB 120SE 4.3 Hệ thống treo khí nén xe khách Kinglong KB 120SE: 4.3.1 Cấu tạo cụm chi tiết hệ thống [4]: 4.3.1.1 Van tải trọng: Phần tử đàn hồi khí nén thường dùng kết hợp với phận điều chỉnh tự động chiều cao thùng xe theo tải trọng tĩnh van tải trọng Nguyên lý làm việc van tải trọng (bộ phận điều chỉnh tự động chiều cao thùng xe theo tải trọng tĩnh) Khi tải trọng tăng lên, thùng xe hạ xuống khoảng cách với cầu giảm Lúc đòn dẫn động tác dụng lên van phân phối điều chỉnh cho khí nén từ bình chứa thêm vào phần tử đàn hồi thùng xe nâng lên độ cao ban đầu Khi giảm tải trọng trình xảy ngược lại Nhận xét: Hoạt động van tải trọng thay đổi lượng khí bên buồng (thay đổi khối lượng khí m), mục đích việc điều chỉnh làm thay đổi độ cứng phần tử đàn hồi phân tích lý thuyết Hình 4.1 Kết cấu van tải trọng Đường vào; Vỏ xi lanh; Lỗ bắt bu lơng; Đường khí tới túi hơi; Nơi bắt cần điều chỉnh; Lỗ thoát hơi; Lỗ hơi; Xilanh hơi; Lỗ 43 khí ra; 10 Piston hơi; 11 Lỗ định vị; 12 Cơ cấu xoay.; 13 Seal lam kín 4.3.1.2 Túi hơi: Kết cấu túi hơi: Phần tử đàn hồi có dạng bầu trịn hay dạng ống Vỏ bầu cấu tạo gồm hai lớp sợi cao su (ni lông hay capron), mặt phủ lớp cao su bảo vệ, mặt lót lớp cao su làm kín Thành vỏ dày từ mm.Phía có ụ su Hình 4.2 Kết cấu túi Đầu nối đường ống dẫn khí nén với bầu khí; Bu lơng bắt chặt bầu khí với chassic; Nắp bịt kín bầu khí; Vỏ bầu khí; ụ su; Đế bầu khí bắt chặt với dầm cầu trước; Bu lơng bắt ụ su với đế Hình 4.3 Vỏ túi Vỏ phía ngồi; Lớp thứ hai; Lớp đầu tiên; 4.Lớp xương bọc cứng 44 Bầu khí nơi chứa đựng khí nén chịu áp lực lớn hệ thống treo, đảm bảo hệ thống treo làm việc êm dịu không gây tiếng ồn tiếng va đập Ở cầu trước bầu khí nén đặt dầm cầu cầu sau bắt treo Trong bầu có ụ su có tác dụng nâng đỡ bầu khí bị hỏng bị hơi.Vỏ bầu khí gồm lớp Áp suất khí nén túi chịu 0,9 0,98 MPa Áp suất việc hệ thống cung cấp 0,78 MPa để đảm bảo áp suất dư trường hợp ô tô tải 4.3.1.3 Giảm chấn thủy lực: Xe khách KB 120SE sử dụng giảm chấn loại chiều: Hình 4.4 Giảm chấn thủy lực dạng trụ xe KB 120SE Bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ sau: o Cùng với ma sát hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt dao động phần treo không treo o Biến dao động thành nhiệt tiêu tán môi trường xung quanh o Đảm bảo dao động phần không treo nhỏ nhất, tiếp xúc bánh xe đường, nâng cao khả bám đường an toàn chuyển động 4.3.1.4 Phần tử hướng 45 Hình 4.5 Tay địn treo sau ( Giị gà ) Bắt bu lơng với sắt xi, Bắt bu lông với cầu sau, Bắt bu lơng vào giảm chấn, Đai ốc Giị gà chi tiết quan trọng, thiếu hệ thống treo xe KB 120SE Nó vừa phần tử chịu lực vừa phần tử dẫn hướng, đầu liên kết với bát ( bát liên kết với chassi ) đầu liên kết với phần tử đàn hồi bầu sau Ở giò gà liên kết với cầu sau xe bu lông Ở sau bu lơng liên kết giị gà cân giúp xe hoạt động an toàn êm 4.3.1.5 Bình chứa khí nén Trên xe KB 120SE có bình chứa khí nén cung cấp khí nén cho hệ thống Ngồi cịn có bình tích năng, bình tích có nhiện vụ bổ sung khí nén thời gian tức thời, ngồi cịn có tác dụng dập tắt dao động áp suất hệ thống Khí nén từ máy nén khí khí ẩm nên làm khơ trước vào bình chứa, đầu vào bình chứa van chiều ngăn dịng khí chạy ngược Trên bình chứa có van an tồn cịn gọi van khè, áp suất khí nén hệ thống lên cao van mở làm cho khí nén bình ngồi tránh trường hợp q tải làm nổ bình khí đường ống dẫn khí Mục đích việc sử dụng nhiều bình chứa để tăng tính an tồn,tăng tính tin cậy cho hệ thống đặt biệt hệ thống phanh 46 Hình 4.6 Bầu chứa khí nén 4.3.1.6 Bộ lọc tách ẩm Bộ lọc tách ẩm lắp đặt máy nén khí bình chứa khí ẩm, mục đích lọc tách ẩm giúp loại bỏ ẩm khỏi khí nén Ngồi cịn lọc dầu khí nén Hình 4.7 Bộ làm khơ khơng khí 4.3.1.7 Máy nén khí Máy nén khí dẫn động động dây đai bôi trơn hệ thống bơi trơi xe Khi áp suất khơng khí hệ thống lên tới khoảng từ 80psi tới 135psi máy nén khí ngắt dịng khơng khí vào hệ thống nhờ van điều khiển 47 Máy nén khí hút khơng khí từ mơi trường ngồi vào xilanh máy nén qua lọc khơng khí, lọc có nhiệm vụ làm khơng khí trước vào hệ thống Sau qua lọc khơng khí tới cửa (Inlet valve) cửa vào dịng khí Cửa điều khiển van điều khiển bên Khi áp suất hệ thống nhỏ giá trị định mức cho hệ thống (khoảng 50-90psi) van điều khiển ngắt dịng khí điều khiển tới làm mở van (Inlet valve) Cịn áp suất khơng khí lên cao (khoảng 115-135psi) dịng khí điều khiển đưa tới để làm đóng van chính, nghĩa lúc máy nén hoạt động khơng có tải trọng, mặt dù hoạt động Hình 4.8 Máy nén khí Kì nén máy nén Trên đỉnh piston van xả máy nén, khơng khí nén qua cửa để tới bình chứa Khi piston lên gần tới điểm chết van xả mở, khí nén đẩy hết lị xo hồi vị đẩy van xả vị trí cũ làm đóng cửa xả Hình Máy nén khí 4.3.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống treo xe KB 120SE 48 Xe khách KB 120SE sử dụng van tải trọng để điều chỉnh khoảng sáng gầm xe cho phù hợp vời loại địa hình khác Khi điều chỉnh , van điều khiển độ cao tự động trì khoảng sáng gầm xe phù hợp nằm khoảng có tải không tải Các van điều khiển độ cao tự động nạp khí vào (hoặc xả khí ra) khỏi hệ thống treo nhằm trì khoảng sáng gầm xe thích hợp Hệ thống treo xe KB120SE sử dụng túi túi trước túi sau Hai túi trước có kí hiệu: W01-675-9534.Hai túi trước có đường kính d=280mm, hai túi sau có ký hiệu: W01-675-9141 Hai túi sau có đường kính d= 312 mm Hình 4.9 Sơ đồ hệ thống treo khí nén xe KB 120SE 1- Máy nén khí; 6- Các đầu nối ống khí: 2- Bình tách ẩm; 7- Van áp suất; 3- Bình tích năng; 8- Bầu hơi; 4- Van tải trọng; 9- Túi trước 5- Túi sau; 49 Nguyên lý làm việc: Máy nén khí nén khí qua bình tách ẩm tới bình chứa ( bầu ) Khi áp suất bình chứa đủ ( Kg/cm2 ) van áp suất mở, cho khí nén vào đường ống dẫn tới van tải trọng Van tải trọng gắn khung sắt si có cần điều khiển , điều khiển cấp phụ thuộc vào tải trọng xe chất lượng mặt đường mà cấp xả khí vào túi làm cho xe chuyển động êm dịu đường, van làm việc sau:  Khí cấp từ bầu vào đường 1,khi xe vị trí cân seal làm kín 13 bịt kín đường dẫn vào hai túi hơi.Khi tải trọng xe tăng, thùng xe hạ xuống khoảng cách với cầu giảm Lúc địn dẫn động tác dụng lên cấu xoay đẩy piston lên mở đường cấp 1.Khí nén cấp vào túi làm khoảng cách thùng xe cao lên trở lại vị trí cân  Khi giảm tải trọng trình xảy ngược lại, thùng xe nâng cao lên Lúc đòn dẫn động tác dụng lên cấu xoay hạ piston xuống mở đường ngồi qua lỗ số số sau ngoai qua đường Bình tích có tác dụng bổ sung khí nén thời gian tức thời, ngồi cịn có tác dụng dập tắt dao động áp suất Van áp suất mở áp suất bình chứa đạt ( Kg/cm2 ) 56 4.4 Nhận xét Để khắc phục tình trạng thay đổi tải trọng pháp tuyến điều kiện mặc đường phanh hay tăng tốc ảnh hưởng đến ổn định thùng xe giải pháp đưa thay đổi lưu lượng khí vào bầu khí để tăng giảm độ cứng hệ thống treo giúp hai cầu xe trạng thái cân Trong thực tế xe Kinglong KE sử dụng nguyên lý để điều khiển ổn định thùng xe tải trọng bánh xe thay đổi làm khoảng cách từ bánh xe thùng xe thay đổi, hệ thống thông qua giá trị điều khiển van tải trọng nhờ cần điều khiển, từ tăng giảm lượng khí bên túi khí, làm tăng giảm độ cứng hệ thống treo tùy theo tải trọng tác dụng Như nguyên lý điều khiển ổn định thùng xe cách tổng quát việc thay đổi độ cứng hệ thống treo tùy theo tải trọng tác dụng nhằm hạn chế tối đa dịch chuyển thùng xe Ưu nhược điểm hệ thống cân thùng xe khí nén:  Ưu điểm:  Bằng cách thay đổi áp suất khí, tự động điều chỉnh độ cứng hệ thống treo cho độ võng tần số dao động riêng phần treo không đổi với tải trọng tĩnh khác  Cho phép điều chỉnh vị trí thùng xe mặt đường Đối với hệ thống treo độc lập cịn điều chỉnh khoảng sáng gầm xe  Khối lượng nhỏ, làm việc êm dịu  Khơng có ma sát phần tử đàn hồi  Tuổi thọ cao  Giảm độ cứng hệ thống treo làm tăng độ êm dịu  Đẩy cộng hưởng xuống vùng có tần số thấp hơn, giảm gia tốc thẳng đứng buồng lái, giảm dịch chuyển vỏ bánh xe  Khơng có ma sát phần tử đàn hồi, trọng lượng phần tử đàn hồi bé, giảm chấn động giảm tiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái  Nhược điểm:  Kết cấu phức tạp, đắt tiền 57  Kích thước cồng kềnh  Phải dùng phận dẫn hướng giảm chấn độc lập  Phải bố trí thêm hệ thốneg cung cấp khí bình chứa, máy nén  Hệ thống treo yêu cầu phải sử dụng thêm phần điều chỉnh hệ thống treo (điều chỉnh vị trí thùng xe điều chỉnh độ cứng hệ thống treo) 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu thay đổi tải trọng pháp tuyến bánh xe chuyển động thẳng có gia tốc, luận văn thay đổi cách hệ thống tác động cụ thể thay đổi đến trình chuyển động xe Từ phân tích tải trọng pháp tuyến luận đưa phương thức điều khiển ổn định thùng xe mặt phẳng dọc thông qua hệ thống nguyên lý điều chỉnh độ cứng hệ thống treo tùy theo tải trọng tác dụng Đồng thời phương thức điều khiển ổn định thùng xe hệ thống treo khí nén – sử dụng van điều chỉnh lưu lượng khí bên buồng để thay đổi độ cứng buồng hơi, liên hệ từ lý thuyết đến hệ thống treo xe khách Thaco Kinglong KB 120SE Tuy luận đưa lý thuyết tính tốn giá trị cho hệ cho việc điều khiển hệ thống ổn định thùng xe dừng lại mức độ tương đối mặt lý thuyết Hiện tương lai yêu cầu ổn định thoải mái di chuyển ngày khắt khe hơn, ta cần đưa phương thức hệ thống điều khiển ổn định ổn định xác 59 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Lâm Mai Long, Cơ Học Chuyển Động Của Ơ Tơ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, 2001, 112(19): 94 – 112 [2] MSc Đặng Quý, Giáo Trình Ô Tô1, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, 2010 [3] MSc Đặng Q, Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, 2001, 281(39): 166 – 205 [4] https://text.123doc.org/document/3625582-nghien-cuu-he-thong-treokhi-nen-tren-xe-khach-kinglong-kb-120se-word-cad.htm 60 ... .23 CHƯƠNG 3: SỰ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG PHÁP TUYẾN KHI XE CHUYỂN ĐỘNG THẲNG CÓ GIA TỐC THEO SƠ ĐỒ KHỐI LƯỢNG 26 3.1 Sự phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng có gia tốc trường... đến ổn định chuyển động ô tô 17 2. 2.1 Khái niệm ổn định chuyển động thẳng ô tô: 17 2. 2 .2 Ảnh hưởng phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng có gia tốc đến tính ổn định. .. hợp tải trọng pháp tuyến nhỏ 2. 2 .2. 2 Ảnh hưởng phân bố tải trọng pháp tuyến xe chuyển động thẳng có gia tốc đến trượt ngang bánh xe cầu: Theo phân tích phần 1, xe chuyển động có gia tốc (xe chuyển