MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 2 1 1 Công dụng và yêu cầu 2 1 1 1 Công dụng 2 1 2 Phân loại 3 1 2 1 Phân loại theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi 4 1 2 2 Phân loại theo sơ.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
Công dụng và yêu cầu
1.1.1 Công dụng Ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và Hệ thống treo là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là liên kết đàn hồi, có tác dụng làm êm dịu cho quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe.
+ Khi ô các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định
Xác định động học chuyển động của bánh xe là rất quan trọng, bao gồm việc phân tích lực kéo và lực phanh được tạo ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe Đồng thời, cần xem xét lực bên và mô men phản lực tác động lên gầm và thân xe để đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình vận hành.
Để tăng cường tuổi thọ của xe và bảo vệ hàng hóa cũng như hành khách, việc dập tắt các dao động thẳng đứng do mặt đường không bằng phẳng là rất quan trọng Khi ôtô di chuyển trên những đoạn đường gồ ghề, các dao động này có thể gây ra tác động tiêu cực, ảnh hưởng đến sự an toàn và thoải mái của hành khách.
Chất lượng của hệ thống treo quyết định sự êm dịu của xe khi chuyển động Để đảm bảo hiệu suất này, hệ thống treo bao gồm ba bộ phận chính.
Bộ phận đàn hồi là thành phần kết nối khung vỏ với bánh xe, chịu trách nhiệm tiếp nhận lực thẳng đứng từ khung vỏ tới bánh xe và ngược lại Cấu tạo của bộ phận này chủ yếu bao gồm các chi tiết đàn hồi bằng kim loại như nhíp, lò xo xoắn, hoặc thanh xoắn, cũng như có thể sử dụng khí trong các hệ thống treo bằng khí hoặc thủy khí.
Bộ phận giảm chấn có chức năng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách chuyển đổi năng lượng dao động thành nhiệt năng thông qua ma sát Trong ô tô, giảm chấn thường là loại giảm chấn thủy lực; khi xe dao động, chất lỏng trong bộ giảm chấn được pittông di chuyển từ buồng này sang buồng khác qua các lỗ tiết lưu Ma sát giữa chất lỏng và thành lỗ tiết lưu, cũng như giữa các lớp chất lỏng, tạo ra nhiệt làm nóng vỏ giảm chấn và tỏa ra ngoài.
Bộ phận hướng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo động học của bánh xe, giúp bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng Ngoài ra, bộ phận này còn chịu trách nhiệm truyền tải lực dọc, lực ngang và mô men giữa khung vỏ và bánh xe.
1.1.2 Yêu cầu cảu hệ thống treo
+ Đảm bảo tần số dao động riêng thích hợp cho phần được treo,
+ Có độ võng động hợp lý để không sinh ra va đập lên các ụ hạn chế bằng cao su, + Có độ dập tắt dao động hợp lý,
+ Không gây lên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ xe,
+ Đảm bảo tính năng dẫn hướng tốt của ô tô,ô tô không bị nghiêng khi quay vòng hoặc phanh,
+ Đảm bảo chiều rộng cơ sở và các góc đặt của các trụ của các bánh xe dẫn hướng không thay đổi,
+ Đảm bảo sự tương thích giữa động học bánh xe dẫn hướng và động học dẫn động lái,
+ Có độ tin cậy lớn,trong nhiều điều kiện phù hợp với tính năng kĩ thuật không gặp hư hỏng bất thường,
+ Kết cấu nhỏ gọn,làm việc êm dịu,ổn định,dễ dàng bảo dưỡng,sửa chữa,thay thế, + Có độ bền cao,giá thành thấp.
Phân loại
Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi:
+ Bằng kim loại (nhíp lá, lò xo, thanh xoắn)
Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng:
+ Hệ thống treo phụ thuộc
+ Hệ thống treo độc lập
Theo phương pháp dập tắt dao động:
+ Loại giảm chấn thủy lực (loại tác dụng 1 chiều, 2 chiều)
+ Loại ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hồi, trong bộ phận dẫn hướng)
Theo phương pháp điều khiển
+ Hệ thống treo bị động( không được điều khiển),
+ Hệ thống treo chủ động.
1.2.1.Phân loại theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi a.Phần tử đàn hồi làm bằng kim loại
Nhíp được cấu tạo từ các lá thép cong, sắp xếp theo thứ tự từ ngắn đến dài và được kẹp chặt ở giữa bằng bu lông hoặc đinh tán Để ngăn các lá nhíp trượt ra khỏi vị trí, người ta sử dụng các kẹp ở một số điểm Hai đầu của lá dài nhất được uốn cong để tạo thành mắt nhíp, giúp gắn nhíp vào khung.
Nhíp dài hơn thường có độ mềm mại cao hơn, trong khi nhíp nhiều lá có khả năng chịu tải lớn hơn nhưng lại cứng hơn, dẫn đến khả năng hấp thụ chuyển động kém hơn Mặc dù vậy, nhíp vẫn được sử dụng phổ biến vì nó không chỉ là cơ cấu đàn hồi mà còn đóng vai trò dẫn hướng và giảm chấn, thực hiện toàn bộ chức năng của hệ thống treo.
Nhíp xe tải có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm kết cấu đơn giản, độ bền cao và chi phí thấp Bản thân nhíp đã đủ cứng để giữ cầu xe ở vị trí chính xác mà không cần sử dụng các thanh nối Hơn nữa, quá trình chế tạo và sửa chữa nhíp cũng rất dễ dàng.
Nhíp có nhược điểm như trọng lượng lớn, tuổi thọ thấp và đường đặc tính tuyến tính Việc bố trí nhíp ở bánh trước gặp khó khăn do yêu cầu về độ võng tĩnh và độ võng động lớn, dẫn đến việc cần phải sử dụng nhíp dài, gây khó khăn trong lắp đặt Hơn nữa, do nội ma sát, nhíp không hiệu quả trong việc hấp thụ các dao động nhỏ từ mặt đường Vì vậy, nhíp thường được áp dụng cho các loại xe thương mại lớn, có tải trọng nặng và yêu cầu độ bền cao.
Lò xo được chế tạo từ dây thép lò xo đặc biệt, quấn thành hình ống Khi chịu tải trọng, dây lò xo sẽ xoắn lại do sự nén, từ đó năng lượng ngoại lực được tích trữ và giảm thiểu va chạm.
Lò xo trụ, thường được sử dụng trong ôtô du lịch như một bộ phận đàn hồi, có thể có tiết diện tròn hoặc vuông Ưu điểm nổi bật của lò xo trụ là trọng lượng nhẹ hơn nhíp khi có cùng độ cứng và độ bền Ngoài ra, lò xo trụ hoạt động mà không gặp ma sát giữa các vành, điều này giúp giảm thiểu sự hao mòn và không cần bảo dưỡng như nhíp.
Lò xo chỉ đảm nhận chức năng hồi, trong khi các nhiệm vụ như giảm chấn và dẫn hướng cần có các phần tử khác Do đó, khi xem xét cả hai yếu tố này, hệ thống treo lò xo trụ có cấu trúc phức tạp hơn so với hệ thống treo nhíp.
Thanh xoắn là một thanh thép lò xo, có khả năng đàn hồi xoắn, thường được sử dụng trong các dầm của xe tải Một đầu của thanh xoắn được kết nối với cấu trúc chịu tải xoắn, đồng thời nó cũng đóng vai trò như một thanh ổn định.
Thanh xoắn có ưu điểm nổi bật là khả năng hấp thụ năng lượng trên mỗi đơn vị khối lượng cao hơn so với các phần tử đàn hồi khác, giúp giảm trọng lượng hệ thống treo Hơn nữa, thiết kế của hệ thống treo cũng trở nên đơn giản hơn.
Nhược điểm: không có năng kiểm soát được dao động, vì vậy cần phải dùng giảm chấn kèm với nó. b) Phần tử đàn hồi phi kim loại
* Phần tử đàn hồi loại khí
Phần tử đàn hồi loại khí có tác dụng nhiều trong các ôtô có khối lượng phần được treo lớn và thay đồi nhiều.
Để điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo, có thể thay đổi áp suất bên trong phần tử đàn hồi Việc này cho phép hệ thống tương thích với các tải trọng tĩnh khác nhau mà không làm thay đổi độ võng tĩnh và tần số dao động riêng.
Giảm độ cứng của hệ thống treo giúp cải thiện độ êm dịu trong chuyển động bằng cách giảm biên độ dịch chuyển của buồn lái ở tần số thấp, đồng thời hạ thấp vùng cộng hưởng xuống tần số dao động thấp hơn Điều này không chỉ làm giảm gia tốc của buồng lái mà còn giảm sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe.
Hệ thống treo khí có đặc tính đàn hồi phi tuyến, với sự tăng đột ngột trong cả hành trình nén và trả, giúp duy trì độ êm dịu trong chuyển động, bất kể khối lượng của phần được treo và không được treo Thiết kế không có ma sát trong phần tử đàn hồi, cùng với trọng lượng nhẹ, góp phần giảm chấn động từ bánh xe lên buồng lái.
Ngoài ra, khi sử dụng hệ thống treo khí còn có thể thay đổi được vị trí của cỏ xe đối với mặt đường
* Phần tử đàn hồi loại thủy khí
Hệ thống này là sự kết hợp giữa cơ cấu điều khiển thủy lực và cơ cấu chấp hành khí nén Một trong những ưu điểm nổi bật của nó là tần số dao động riêng thấp gần với trạng thái tĩnh, giúp tạo ra đường đặc tính đàn hồi theo mong muốn.
Cả khí nén và thủy khí đều có những ưu điểm nhưng cũng tồn tại nhiều nhược điểm, bao gồm việc cần thiết phải có máy nén khí, bình chứa phụ và hệ thống van tự động để điều chỉnh áp suất Điều này dẫn đến việc hệ thống treo trở nên phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao trong chế tạo, chi phí cao và dễ bị hư hỏng do tác động của thời tiết Đặc biệt, hệ thống treo thủy khí loại ống còn gặp khó khăn trong việc làm kín và có ma sát lớn.
* Phần tử đàn hồi cao su
Vấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực. Ưu điểm:
+ Có độ bền cao không cần bảo dưỡng, bôi trơn,
+ Cao su có thể thu năng lượng trên 1 đơn vị thể tích lớn hơn thép 5÷ 10 lần,
Bộ phận làm bằng cao su có trọng lượng nhẹ và đường đặc tính phi tuyến, giúp dễ dàng điều chỉnh để phù hợp với các yêu cầu cụ thể.
+ Suất hiện biến dạng thừa dưới tác dụng của tải trọng kéo dài, nhất là tải trọng thay đổi,
+ Thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi, đặc biệt là độ cứng của cao su sẽ tăng lên khi làm việc ở nhiệt độ thấp,
+ Cần thiết phải đặt giảm chấn và bộ phận dẫn hướng. Ưu nhược điểm của cao su phụ thuộc vào công nghệ chế tạo và chất lượng cao su
1.2.2.Phân loại theo sơ đồ dẫn hướng a.Loại phụ thuộc với cầu liền
* Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp
Hình 6: hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp
5.nhíp chính 6.giá treo sau nhíp chính 7.giá treo nhíp phụ
Các bộ phận cơ bản của hệ thống treo
Hệ thống treo bao gồm các bộ phận cơ bản sau:
Bộ phận dẫn hướng xác định động học chuyển động của bánh xe và truyền tải các lực kéo, lực phanh, lực bên cùng các mô men phản lực lên khung hoặc vỏ xe Chi tiết của bộ phận này có thể khác nhau tùy thuộc vào hệ thống treo độc lập hoặc phụ thuộc, với các phần tử đàn hồi như nhíp, lò xo hoặc thanh xoắn.
1.3.1.1.Hệ thống treo phụ thuộc,phần tử dẫn hướng là nhíp
Hệ thống treo phần tử đàn hồi là nhíp có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầu chủ động.
Nhíp đóng vai trò vừa là phần tử đàn hồi, vừa là phần tử dẫn hướng trong hệ thống treo của xe Với chức năng dẫn hướng, nhíp truyền lực dọc và lực ngang từ bánh xe qua cầu lên khung xe, đồng thời truyền mô men kéo và mô men phanh Khi biến dạng, chiều dài nhíp thay đổi, với một đầu cố định và một đầu di động Đối với nhíp sau, đầu cố định thường ở phía trước, còn đầu di động ở phía sau để phù hợp với lực đẩy và lực kéo từ bánh xe Đối với nhíp trước, vị trí đầu cố định có thể ở phía trước hoặc phía sau, tùy thuộc vào cơ cấu lái nhằm đảm bảo sự phối hợp động học giữa hệ thống treo và hệ thống lái.
1.3.1.2.Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ
Hệ thống treo phụ thuộc có thể sử dụng lò xo trụ được đặt ở cầu bị động hoặc cầu chủ động Do lò xo trụ chỉ chịu lực kéo theo phương thẳng đứng, cần thiết phải bố trí thêm các phần tử dẫn hướng Thông thường, trong hệ thống treo này, các thanh giằng và thanh ổn định được lắp đặt vào bộ phận dẫn hướng để tăng cường khả năng hoạt động.
1.3.1.3.Hệ thống treo độclập, phần tử đàn hồi lò xo trụ, đòn treo dọc
Hệ thống treo đòn dọc sử dụng các thanh liên kết dẫn hướng giữa bánh xe và khung, với các đòn dọc được bố trí song song sát hai bên bánh xe Số lượng đòn dọc có thể là hai hoặc bốn, và chúng có thể được áp dụng trong cả hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.
Trong hệ thống dẫn hướng, ngoài đòn dọc chịu kéo hoặc nén, cần có thêm đòn ngang để tăng cường hiệu suất Lò xo hình trụ rỗng được thiết kế nhằm tận dụng không gian bên trong để lắp đặt bộ phận giảm chấn, cải thiện khả năng hoạt động của hệ thống.
Do những đặc điểm trên đây mà hệ thống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo nhỏ.
1.3.1.4.Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang
Hệ thống treo độc lập với hai đòn ngang có cấu tạo như sau:
Đòn ngang được cấu tạo từ hai phần, một phía trên và một phía dưới, thường có hình dạng khung tam giác hoặc hình thang Thiết kế này giúp đòn ngang thực hiện chức năng dẫn hướng hiệu quả Đầu trong của mỗi đòn ngang liên kết với khung hoặc dầm ô tô thông qua bản lề, trong khi đầu còn lại kết nối với đòn ngang đứng bằng các khớp cầu Bánh xe được gắn chặt với đòn đứng, và nếu là bánh xe dẫn hướng, nó có thể quay quanh một trụ, cho phép bánh xe xoay khi thực hiện các vòng quay.
Phần tử đàn hồi lò xo trụ kết hợp với giảm chấn ống thủy lực giúp ổn định ô tô Đầu trên của hệ thống liên kết với gối tựa trên khung hoặc vỏ ô tô, trong khi đầu dưới kết nối với bản lề hoặc cầu qua đòn treo Thanh ổn định hai đầu liên kết với giá bánh xe và được giữ trên khung bằng hai khớp bản lề, giúp hạn chế biến dạng quá mức của bánh xe, từ đó giữ cho thân ô tô luôn ổn định.
1.3.1.5 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo Đây là loại hệ thống treo độc lập được thiết kế với tăng độ cứng vững để tăng khả năng chịu lực ngang đồng thời giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe xảy ra do bánh xe dao động trong phương thẳng đứng Do kết cấu đơn giản và chiếm ít không gian nên thường được sử dụng trên hệ thống treo sau của ô tô du lịch.
Hình 13: Hệ thống treo độc lập hai đòn chéo,lò xo trụ
1.3.1.6 Hệ thống treo độc lập phần tử đàn hồi thanh xoắn
Hệ thống treo với phần tử đàn hồi thanh xoắn có ưu điểm về kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ và chiếm ít không gian, nên thường được sử dụng trên ô tô du lịch và ô tô tải Trong hệ thống treo độc lập hai đòn ngang, thanh xoắn được lắp đặt dọc theo thân xe, với một đầu cố định trên khung và đầu còn lại liên kết với đòn treo Khi chịu tải trọng, thanh xoắn sẽ tạo ra mô men xoắn và biến dạng góc thông qua các đòn chéo.
Bộ phận đàn hồi trên xe ô tô có nhiệm vụ nhận và truyền lực thẳng đứng từ mặt đường lên khung xe, giúp giảm tải trọng động khi xe di chuyển trên các đoạn đường gồ ghề, từ đó đảm bảo tính năng êm dịu Các phần tử đàn hồi này bao gồm cả kim loại, như nhíp, lò xo trụ và thanh xoắn, lẫn phi kim loại, chẳng hạn như vấu cao su, đệm khí và thủy khí.
Giảm chấn được dụng trên xe với mục đích:
Giảm thiểu và dập tắt nhanh chóng các va đập truyền lên khung xe khi bánh xe di chuyển trên bề mặt không bằng phẳng, giúp bảo vệ bộ phận đàn hồi và nâng cao tính tiện nghi cho người sử dụng Đồng thời, đảm bảo dao động của phần không được treo ở mức độ tối thiểu, từ đó cải thiện sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường, nâng cao khả năng thay đổi tốc độ, ổn định lực và mô men tác dụng, cũng như khả năng điều khiển chuyển động.
Quá trình làm việc của giảm chấn chủ yếu là tiêu hao động năng, chuyển hóa động năng thành nhiệt năng Hiện tượng này xảy ra không chỉ ở nhíp lá mà còn ở các khớp trượt và khớp quay của ổ kim loại cũng như ổ cao su Tuy nhiên, để đảm bảo quá trình tiêu hao động năng diễn ra nhanh chóng và có thể kiểm soát, giảm chấn lắp đặt trên bánh xe sẽ đảm nhiệm chức năng này một cách hiệu quả.
Vấu hạn chế hành trình trong hệ thống treo
1.4.1 Nhiệm vụ của vấu hạn chế hành trình
Chuyển động của xe, bao gồm sự lên xuống và lắc ngang, phụ thuộc vào độ cứng của các phần tử đàn hồi và thanh ổn định trong điều kiện hoạt động bình thường Khi khối lượng treo và không treo di chuyển tương đối với nhau đạt giá trị cực đại, các vấu hạn chế hành trình sẽ tăng cứng cho hệ treo cả theo phương thẳng đứng và lắc ngang Vấu hạn chế hành trình theo phương thẳng đứng giúp tăng độ cứng gần đến giới hạn va chạm cứng, giảm chấn động và hạn chế hư hỏng hệ thống treo, đồng thời ngăn chặn việc truyền dao động và âm thanh lên thân xe Việc sử dụng vấu hạn chế và thanh ổn định cho phép giảm độ cứng thiết kế của hệ treo mà chỉ gây ra một ít lắc ngang.
1.4.2.Cấu tạo vấu hạn chế
Vấu hạn chế được làm từ cao su đàn hồi, có thể là đặc hoặc rỗng Đặc tính biến dạng của vấu cao su phụ thuộc vào tỷ lệ carbon và sulfur trong hỗn hợp Hầu hết các ụ cao su có độ cứng 65, nằm trong khoảng từ 45 đến 75 Một vấu hình trụ đặc cho phép biến dạng lên đến 20% trong chiều nén, trong khi vấu rỗng có thể biến dạng tới 50%.
75 % Biến dạng đó phụ thuộc nhiều yếu tố như độ lớn, hình dạng ngoài, độ dày, cạnh vát, độ cứng thành phần.
1.4.3 Đặc tính vấu cao su
Hình 16: Đặc tính treo với các loại vấu hạn chế hành trình
1 Vấu đơn; 2 Vấu kép; 3 Vấu ba; 4 Hành trình nén; 5 Hành trình trả
Cấu tạo, phân loại hệ thống treo cho xe tải, bán mooc
Hiện nay, xe tải ngày càng phát triển để phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa trên nhiều địa hình khác nhau Do đó, hệ thống treo xe tải cũng rất đa dạng, phù hợp với từng yêu cầu riêng của từng loại xe Hệ treo xe tải chủ yếu chịu hai loại tải cơ bản: tải trọng tĩnh và tải động theo phương thẳng đứng, cùng với mô men xoắn khi hai bánh xe chuyển động khác pha.
Một số hệ thống treo
1.5.1 Hệ thống treo cân bằng không thường trực
Với xe nhiều cầu, khi không tải cần treo một cầu ở các hệ cầu tandem
Hình 17: hệ thống treo cân bằng không thường trực
1.5.2 Hệ thống treo tích cực
Hệ thống treo lý tưởng cần đáp ứng các tiêu chí sau: hấp thụ hiệu quả các lồi, lõm trên đường; kiểm soát góc lắc ngang của thân xe khi vào cua; duy trì độ cao ổn định khi thay đổi tải trọng; kiểm soát góc lắc dọc khi phanh hoặc tăng tốc; mang lại sự êm ái trên đường gồ ghề mà vẫn đảm bảo lực bám của bánh xe; và tách biệt các mấp mô khỏi thân xe ở các tốc độ khác nhau.
Với cấu trúc truyền thống, người dùng chỉ có thể đạt được một trong các chỉ tiêu mà không thể thoả mãn tất cả Tuy nhiên, hệ thống treo tích cực cho phép điều khiển các tham số này theo điều kiện khác nhau nhờ vào các cảm biến như cảm biến độ cao, cảm biến góc lái, cảm biến gia tốc dọc và ngang, cảm biến áp suất phanh, cảm biến pedal phanh, cảm biến mức tải, cảm biến vận tốc xe và mô-đun chọn.
1.5.3 Hệ thống treo tích cực kiểu lò xo- thuỷ lực
Hệ thống treo tích cực có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau: (a) không điều khiển độ cao và (b) có điều khiển độ cao; (c) không điều khiển lắc ngang và (d) có điều khiển lắc ngang; (e) không điều khiển lắc dọc phanh và (f) điều khiển lắc dọc khi phanh; (g) không điều khiển lắc dọc khi tăng tốc và (h) điều khiển góc lắc dọc khi tăng tốc.
Hình 18 : hệ thống treo tích cực kiểu lò xo – thủy lực
Hình 19: hệ thống treo tích cực
1.5.4 Cầu kép Để giảm tải cho cầu và gảim áp suất nền, các xe tải nặng thường có cầu sau là kép(tandem) Theo đó hệ treo cũng có kết cấu đặc biệt để các cầu tự cân bằng Các hình sau là phương án bố trí các loại treo ở cầu tandem
Hình 20: một số phương án bố trí các loại treo ở cầu tandem
1.5.5 Hệ treo đàn hồi cao su
Hệ thống treo có phần tử đàn hồi là cao su phù hợp cho các cầu bị động tandem xe moóc, cầu chủ động tandem xe kéo, xe téc
Hình 21: bố trí chung hệ treo đàn hồi cao su
Hệ treo khí xe tải ba cầu sử dụng máy nén khí (C) được vận hành bởi động cơ đốt trong, cung cấp khí nén qua van không tải, bộ điều chỉnh áp suất (PR), bình chứa (RT) và bộ lọc (F) đến các balon khí (AS) Hệ thống khí nén phục vụ chung cho cả hệ thống phanh, với áp suất ngắt động lực máy nén ở mức 8 - 8,5 bar và áp suất cấp cho bình nén khí là 7,25 bar Nhu cầu khí cho hệ thống phanh lớn hơn nhiều so với hệ thống treo, trong khi hệ thống treo hoạt động với áp suất 5,5 bar Hình 10a và 10b minh họa hai dạng treo khí điển hình, với chuyển động tương đối giữa khối lượng được treo và không treo là tín hiệu điều khiển Các cụm cơ bản của hệ thống bao gồm bình chứa khí (RT), balon khí (AS), van điều khiển độ cao (LV), và van chia (IV).
Hình 22a: hai dạng treo khí điển hình
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Phân tích, lựa chọn phương pháp bố trí hệ thống treo
Trong nghiên cứu thiết kế hệ thống treo cho xe bán mooc (xe HUYNDAI/TANTHANH), chúng tôi đã phân tích các ưu nhược điểm của các loại hệ thống treo hiện có Dựa trên những phân tích này, chúng tôi quyết định chọn hệ thống treo phụ thuộc, liên động cầu cân bằng để tối ưu hóa hiệu suất và độ ổn định của xe.
Phương án thiết kế( treo phụ thuộc,liên động cầu cân bằng)
Phân tích ưu nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc
Khi bánh xe di chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách giữa hai bánh xe nối cứng không thay đổi, giúp giảm mòn lốp trong trường hợp treo độc lập Việc hai bánh xe được nối cứng cho phép lực bên tác dụng được chia đều, từ đó tăng khả năng truyền lực bên của xe và nâng cao khả năng chống trượt.
Hệ treo phụ thuộc được dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản.
Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo dưỡng
Hệ thống treo có khối lượng không được treo lớn, bao gồm các thành phần như rầm thép, cụm bánh xe, nhíp hoặc lò xo và giảm chấn Đối với cầu chủ động, khối lượng này còn bao gồm vỏ cầu và phần truyền lực bên trong, cộng với một nửa khối lượng đoạn các đăng Trong trường hợp cầu dẫn hướng, khối lượng còn bao gồm các đòn kéo ngang và dọc của hệ thống lái Khối lượng không được treo lớn ảnh hưởng đến độ êm dịu của chuyển động, dẫn đến các va đập mạnh khi di chuyển trên đường gồ ghề, làm giảm khả năng bám của bánh xe.
Kết cấu của hệ treo ô tô thường cồng kềnh và chiếm nhiều không gian dưới gầm xe, do đó cần có khoảng trống đủ lớn để cho phép sự dao động của cả dầm cầu và hai bánh xe Việc này dẫn đến việc thùng xe phải được nâng cao, làm tăng trọng tâm của xe, từ đó ảnh hưởng không tốt đến sự ổn định trong quá trình chuyển động.
Hệ treo phụ thuộc có một nhược điểm quan trọng trong động học, đó là khi một bên bánh xe dao động, bánh bên kia cũng sẽ dao động theo Sự chuyển dịch của bánh này phụ thuộc vào bánh kia, dẫn đến tình trạng mất ổn định khi xe thực hiện các vòng quay.
Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi
2.2.1.Bộ phận đần hồi kim loại:
Bộ phận đàn hồi kim loại thường có 3 dạng chính để lựa chọn: nhíp lá, lò xo xoắn và thanh xoắn.
Nhíp lá thường được sử dụng trong hệ thống treo phụ thuộc và thăng bằng, nhờ vào khả năng thực hiện nhiệm vụ của bộ phận hướng nếu được thiết kế và lắp ghép hợp lý Điều này giúp đơn giản hóa cấu trúc và dễ dàng lắp đặt hệ thống treo Do đó, nhíp lá được áp dụng rộng rãi trên nhiều loại xe, bao gồm cả xe du lịch Tuy nhiên, nhíp lá cũng có nhược điểm chung của bộ phận đàn hồi kim loại, đó là khối lượng lớn.
Lò xo xoắn thường được ứng dụng trong các hệ thống treo độc lập nhờ khả năng chịu lực thẳng đứng Để tối ưu hiệu suất, hệ thống treo sử dụng lò xo xoắn cần có bộ phận hướng riêng biệt So với nhíp lá, lò xo xoắn có trọng lượng nhẹ hơn, góp phần cải thiện tính năng của hệ thống treo.
Bộ phận đàn hồi của ôtô, như thanh xoắn, được ứng dụng trong nhiều hệ thống treo độc lập So với nhíp lá, lò xo xoắn không chỉ có thế năng đàn hồi lớn hơn mà còn nhẹ hơn và dễ dàng lắp đặt hơn.
Bộ phận đàn hồi kim loại nổi bật với cấu trúc đơn giản và chi phí thấp Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của nó là độ cứng không thay đổi (C=const), khiến độ êm dịu của xe chỉ được đảm bảo trong một khoảng tải trọng nhất định Điều này làm cho nó không phù hợp với các loại xe có tải trọng thường xuyên thay đổi Dù vậy, bộ phận đàn hồi kim loại vẫn được sử dụng phổ biến trên nhiều loại xe hiện nay.
2.2.2 Bộ phận đàn hồi bằng khí
Hệ thống treo bằng lò xo khí có ưu điểm nổi bật là độ cứng không cố định, cho phép điều chỉnh theo tải trọng thông qua thay đổi áp suất, mang lại sự êm dịu cao cho xe Tuy nhiên, cấu trúc phức tạp, chi phí cao và trọng lượng lớn do cần nguồn cung cấp khí và các van điều khiển khiến nó thường chỉ được trang bị cho các dòng xe du lịch đắt tiền và sang trọng, cũng như xe tải có tải trọng lớn Trong các dòng xe đua, loại hệ thống treo này được sử dụng phổ biến dưới dạng thủy khí điều khiển.
Trong bối cảnh phát triển kinh tế hiện nay, nhu cầu nội địa hóa ngành ôtô ngày càng gia tăng, đòi hỏi các nhà thiết kế phải tập trung vào mục tiêu này Bên cạnh đó, giá thành của xe bán ra cần phải hợp lý, đồng thời tối ưu các yêu cầu kỹ thuật để đáp ứng thị trường.
2 tiêu chí cơ bản cho việc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô
Bài viết phân tích ưu nhược điểm của các loại bộ phận đàn hồi và lựa chọn thiết kế hệ thống treo cho xe bán mooc dựa trên xe cơ sở HUYNDAI/TANTHANH Xe có khả năng di chuyển trên địa hình phức tạp, vì vậy bộ phận đàn hồi được chọn là nhíp Nhíp không chỉ giúp xe vận hành ổn định mà còn có ưu điểm là ít bị hư hỏng và cần sửa chữa, đồng thời có tuổi thọ cao, rất phù hợp với điều kiện giao thông phức tạp ở Việt Nam hiện nay.
Tính toán thiết kế
Bảng 1:Các thông số kĩ thuật
Thông số Giá trị Đơn vị
Kích thước bao (DxRxC) 13960x2490x1500 mm
Chiều dài cơ sở 8370+1310+1310 mm
Chiều dài đuôi xe 2280 mm
Trọng lượng bản thân 6500 kg
Phân bố lên chốt kéo 1130 kg
Phân bố lên trục 1 1790 kg
Phân bố lên trục 2 1790 kg
Phân bố lên trục 3 1790 kg
Trọng lượng toàn bộ 36600 kg
Phân bố lên chố kéo 12600 kg
Phân bố lên trục 1 8000 kg
Phân bố lên trục 2 8000 kg
Phân bố lên trục 3 8000 kg
Trục 1 Phụ thuộc,nhíp lá
Trục 2 Phụ thuộc,nhíp lá
Trục 3 Phụ thuộc,nhíp lá
2.3.1.Tính toán và chọn các thông số chính
Hệ thống treo có cấu trúc đối xứng hai bên, với các phần tử hệ thống treo ở mỗi bên giống nhau Do đó, chúng ta có thể tính toán cho một phần tử thay vì toàn bộ hệ thống treo.
Hình 24: Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc Trọng lượng được treo (Gdt):
Trọng lượng không được treo (Gkt):
+ gc là trọng lượng cầu xe : gc = 4600 N
+gbx là trọng lượng bánh xe : gbx = 800 N
+ n bx là số bánh xe mỗi cầu : n bx = 4 bánh
Gs trọng lượng đầy tải tác dụng lên cầu : Gs = 80000 N
Khi lựa chọn tần số dao động cho hệ thống treo, xe chở người nên được điều chỉnh trong khoảng 60-90 lần/phút, trong khi xe tải có thể chọn tần số dao động từ 90-120 lần/phút.
( tính toán thiết kế ô tô)
Hệ thống treo cho xe bán mooc được thiết kế để đảm bảo cứng vững và khả năng tải trọng tốt, vì vị trí treo không có người ngồi Do đó, việc chọn tần số dao động sơ bộ của hệ thống treo, n0 (lần/phút), là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của xe.
Vậy độ võng tĩnh tổng (ft): f t =( 300 n ) 2 =( 300
190 ) 2 =2 , 49 cm= 2, 49.10 −2 m Độ cứng của bộ phận đang hồi C G dt f t 36100
Chiều dài nhíp xác định theo chiều dài cơ sở của xe Đối với ô tô du lịch : L= ( 0,4 ÷0 , 55 ) L 0 Đối với ô tô tải : Cho nhíp trước: L= ( 0 , 26 ÷0 , 35 ) L 0 ( thiết kế tính toán ô tô)
Chiều dài lá nhíp cơ sở L = (0,35 ¿ 0,45)L 0
L0 là chiều dài cơ sở của xe L0 70mm
Do hệ treo 1 bên gồm có 3 nhíp giống nhau vây lên ta chon chiều dài lá nhíp cơ sở của 1 nhíp : L1 = 1200 mm
Sau khi xác định chiều dài nhíp cơ sở, cần xác định số lượng và chiều dày lá nhíp, vì độ êm dịu của ôtô phụ thuộc vào độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp Việc thiết kế hệ thống treo yêu cầu tính toán tần số dao động của nhíp và cách gắn chúng vào cầu, dẫn đến việc xác định kích thước chung của nhíp và các lá nhíp Độ bền và chu kỳ bảo dưỡng của nhíp chủ yếu phụ thuộc vào chiều dài, bề dày của nhíp dựa trên tải trọng, ứng suất và độ võng tĩnh đã biết.
Ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, do đó, khi chiều dài nhíp tăng, bề dày các lá nhíp cần phải tăng đáng kể Điều này đặc biệt quan trọng đối với lá nhíp gốc, vì nó phải chịu tải trọng ngang, dọc và mômen xoắn Nếu chiều dài nhíp quá ngắn, việc tăng bề dày lá nhíp gốc là không khả thi, mặc dù các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng và ứng suất đã được đáp ứng Ngược lại, nếu nhíp quá dài, độ cứng sẽ giảm, khiến nhíp làm việc nặng nhọc hơn và gây ra va đập giữa ụ nhíp và khung xe.
Tóm lại, để xác định kích thước hình học của nhíp, cần phải xem xét không chỉ chiều dài mà còn cả bề dày và bề rộng của nhíp, tránh việc sử dụng chiều dài quá nhỏ hoặc quá lớn.
Chọn số lá nhíp : với xe tải (6 -14) lá Chọn số lá nhíp 7 lá.
Với các lá nhíp chọn chiều dày h = 1,6 cm = 0,016 m
Chọn chiều rộng tất cả các lá là b = 9 cm = 0,09 m
Vậy chọn số lá nhíp là 7; chiều rộng b = 0,09m; chiều dày h = 0,016m
Xác định chiều dài các lá nhíp
Hệ phương trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
Trong đó: li: chiều dài lá nhíp thứ i ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i
Trong đó j i là momen quán tính của tiết diện của lá nhíp thứ i
Chiều rộng lá nhíp thứ i là b và chiều dày của lá nhíp cũng là h Do các lá nhíp có bề dày và rộng bằng nhau, ta có thể suy ra rằng j i = j i+1 hay j i j i+1 = 1 Chiều dài tính toán của lá nhíp thứ i, ký hiệu là l i, được tính từ quang nhíp đến đầu mút của lá nhíp.
Từ phương trình cuối ta có : 0.5 ( 3 l l 6 7
Ta tiến hành thế lần lượt vào từng phương trình trong hệ, ta giải được l 7 =0.6 l 6
Ta có L 1 = 1200 mm,chọn chiều dài quang nhíp a = 200m,
Bảng 2: Chiều dài lá nhíp
Tính độ cứng thực thế của nhíp
Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi độ cứng của nhíp được tính theo công theo công thức sau:
: hệ số thực nghiệm lấy trong khoảng (0,83 - 0,87) chọn =0,85 ai=(l1-li) li: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i
I1=j1;I2=j1+j2;Ik=j1+j2+ +ji ji: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k là : ji bh 3
Bảng 3: thống số tính toán của các lá nhíp
63714 N/m Độ võng tĩnh thực tế của nhíp: f t = G dt
Số lần dao động trong một phút: n00
Khi tính toán chỉ tính cho 1/2 lá nhíp nên có các giả thiết
- Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu được gắn chặt, một đầu chịu lực
- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau l 1 l 2 l k l n-1 l n
Tại điểm B, độ biến dạng của lá thứ hai và lá thứ ba là đồng nhất, trong khi tại điểm S, độ biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k cũng tương tự nhau.
Biểu thức biến dạng của các lá nhíp khi chịu phản lực như sau :
Sử dụng công thức để tính biến dạng tại các điểm tiếp xúc giữa hai lá nhíp, ta có thể thiết lập một hệ phương trình với n-1 phương trình và n-1 ẩn, tương ứng với các giá trị X2, …, Xn.
Hệ phương trình đó như sau :
( tính toán thiết kế oto) Trong đó :
Như trên ta có j k = 3.072 (cm 4 )
Thay các giá trị trên vào phương trình ta có:
Giải phương trình trên bằng phương pháp thế ta có bảng giá trị
Bảng 5: lực tác dụng lên các lá nhíp
Tính ứng suất nhíp như sau: lk lk+1 Xk+1
Xk (lk-lk+1) Xk.lk-Xk+1.lk+1
Hình 27: Sơ đồ tính ứng suất lá nhíp
Mômen tại điểm A: MA = Xi(li – li+1)
Mômen tại điểm B: MB = Xili –Xi+1li+1
Wu: môđun chống uốn tại điểm tiết diện tính toán
Bảng ứng suất sinh ra trong các lá nhíp
Bảng 6: ứng suất lá nhíp l i (m
Chọn vật liệu làm nhíp là thép hợp kim có hàm lượng cacbon cao ( 55 - 65 ) ứng suất cho phép : Ở chế độ tải tĩnh: [ σ ] `0 MN / m 2 Ở chế độ tải động: [ σ ] 00 MN / m 2
Như vậy các lá nhíp đủ bền
2.3.4.Tính toán, thiết kê, kiếm bền tai nhíp
D: đường kính trong của tai nhíp h0: chiều dầy lá nhíp chính (h0=1,6 cm) b: chiều rộng lá nhíp (bm)
Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pk hay lực phanh Pp Trị số của lực này được xác định theo công thức sau:
: hệ số bám của bánh xe với đất Lấy = 0,7
Zbx: phản lực của đất lên bánh xe
Theo phần trên ta có Zbx= 80000(N)
Tai nhíp làm việc theo uốn, nén (hoặc kéo) : Ứng suất uốn ở tai nhíp là:
Ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:
bh Ứng suất tổng hợp ở tai nhíp được tính theo công thức:
Ứng suất tổng hợp cho phép [th]50 MN/m 2
Như vậy đường kính trong lớn nhất của tai nhíp được xác định theo công thức:
Chọn đường kính trong tai nhíp D = 0,02m Ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra ở tai nhíp:
2 + 1 bh o ) V000 ( 3 0 0 , , 09 0 02+ 0 , , 016 016 2 + 0 , 09 0 1 , 016 ) = 126.10 6 N/ m 2 ta có σ th < [ σ th ] như vậy tai nhíp đủ bền.
2.3.5.Tính kiểm tra chốt nhíp Đường kính chốt nhíp được chọn
Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép hợp kim hàm lượng cacbon thấp, ứng suất chèn dập cho phép [chèn dập ]= 7,59 MN/m 2
Chốt nhíp được kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:
D: đường kính chốt nhíp D= 0,03m b: bề rộng của lá nhíp chính b=0,09m
Thay số ta có: chèn dập √ 80000 2 + 56000 2
Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép hợp kim hàm lượng cacbon cao.ứng suất chèn dập cho phép [chèn dập ]= 500 MN/ m 2
Tính toán phần tử giảm chấn
Do đặc điểm riêng biệt của xe bán mooc, tải trọng lớn, vì vậy lựa chon phương án thiết kế 2 giảm chấn cho 1 hệ treo.
Lực cản giảm chấn Zg do giảm chấn sinh ra phụ thuộc vào lực cản tương đối của các dao động thùng xe với các bánh xe.
K: là hệ số cản của giảm chấn ; m: là số mũ giá trị m phụ thuộc vào giá trị của Zt, trong vùng vận tốc hiện nay của giảm chấn Zt=0,3(m/s) thì m nằm trong khoảng từ 12 khi tính toán ta thừa nhận m=1 Đường đặc tính của giảm chấn là đường không đối xứng tác dụng hai chiều.
Ta sử dụng hệ số dập tắt của giảm chấn
(thiết kế tính toán oto)
C là độ cứng của hệ thống treo.
M: là khối lượng tĩnh trên một bánh xe: M=G dt g
: là hệ số dập tắt chấn động. Đối với ô tô hiện nay = 0,15 ¿ 0,3 ( càng lớn thì hệ thống treo càng cứng_thiết kế tính toán ô tô)
Gdt : Trọng lượng được treo tính trên một bánh xe ở trạng thái tĩnh( do có hai giảm chấn lên) ;
(N) g: gia tốc trọng trường g=9,8(m/s 2 ); ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo ft=0,025(m). suy ra:
Hệ số cản trung bình của giảm chấn:
Kgc=Ktr586 (N/(m/s)) Tính toán hệ số cản giảm chấn
Ta có phương trình: Kn+Ktr=2Kgc (1)
Kn, Ktr: hệ số cản giảm chấn với hành trình nén và trả.
Ta có hệ phương trình: { K tr +K n )172 ¿¿¿¿
Giải hệ ta được: { K tr !879 ¿ ¿¿¿
2.4.2 Xác định kích thước ngoài của giảm chấn
Chế độ làm việc căng thẳng được xác định là: v=0,3(m/s)
Công suất tiêu thụ của giảm chấn được xác định:
Công suất tỏa nhiệt của một vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt là F được tính như sau:
Trong đó: α hệ số truyền nhiệt, α =
D 0,3 (thiết kế tính toán ô tô) Để đơn giản trong tính toán chon α= 0,12 0,168
Nhiệt độ cho phép: Tmax0 0 ; Tmin 0
Chọn sơ bộ giảm chấn L=0,8 (m)
Chiều dài giảm chấn bao gồm nhiều thành phần quan trọng: Ld là chiều dài phần đầu giảm chấn, Lm là chiều dài bộ phận làm kín, Lp là chiều dài pittông giảm chấn, Lv là chiều dài phần đế van giảm chấn, và Lg là hành trình làm việc cực đại của giảm chấn Đặc biệt, Lg cần phải lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từ điểm hạn chế trên đến điểm hạn chế dưới để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Các thông số có thể được xác định như sau: dc = (0,2 0,3)d; dn = 1,1d;
Lp=0,05(m) ; Ld= 0,07(m) ; Lm= 0,05 (m) ; Lv=0,03(m) ; Lg=0,6(m) ; L=0,8(m)
2.4.3 Xác định kích thước các van
Khi giảm chấn làm việc có những trường hợp sau:
Trường hợp van trả nhẹ;
Trường hợp van trả mạnh;
Trường hợp van nén nhẹ;
Trường hợp van nén mạnh.
Ta có phương trình Bécnuli cho toàn dòng chất lỏng thực (tại mặt cắt 1-1 và 2-2) không nén được, lực khối là trọng lực (trục oz hướng lên trên)
Trong đó: z: độ cao hình học của chất lỏng(m); p: áp suất(N);
: trọng lượng riêng của chất lỏng(N/m 3 ) Dầu 00(N/m 3 ); v: vận tốc trung bình dòng chất lỏng tại mặt cắt(m/s); g: gia tốc trọng trường(g=9,8m/s 2 );
: hệ số hiệu chỉnh động năng, phụ thuộc chế độ chảy;
hw1-2: tổn thất năng lượng trung bình (thế năng) dọc theo dòng chảy.
Mặt cắt 1-1 thể hiện dòng chất lỏng trong piston, với vận tốc tại đây phản ánh vận tốc tương đối giữa piston và xylanh Mặt cắt 2-2 là điểm kiểm tra dòng chất lỏng tại đầu ra của lỗ van Hiệu độ cao hình học z giữa hai mặt cắt rất nhỏ, tương đương với chiều cao lỗ, nên có thể bỏ qua trong tính toán Chất lỏng trong lỗ van chuyển động theo chế độ chảy rối, do đó hệ số được xác định là 1.
Tổn thất năng lượng trung bình dọc theo dòng chảy hw1-2 là đại lượng chuyển đổi năng lượng chuyển động của dòng chất lỏng thành nhiệt năng do ma sát giữa chất lỏng với lỗ van, chất lỏng với chất lỏng, và chất lỏng với thành xylanh Khi tính toán giảm chấn, tổn thất năng lượng được đặc trưng bởi hệ số dập tắt dao động của giảm chấn, do đó, vế phải của phương trình Bécnuli sẽ không bao gồm đại lượng hw1-2 mà thay vào đó là hệ số tắt chấn , với giá trị =0,2.
Phương trình Bécnuli trở thành:
Như vậy vận tốc của dòng chất lỏng qua van được xác định theo công thức:
Trong công thức trên, v1 và p2 rất nhỏ nên bỏ qua Vận tốc của dòng chất lỏng qua van được tính xấp xỉ theo biểu thức sau:
Lưu lượng chất lỏng qua van trong một đơn vị thời gian được xác định theo công thức:
Q=Fv=fv..v2=fv. (1) Trong đó:
Q: lưu lượng chất lỏng qua van;
F: diện tích tiết diện cắt ngang của dòng chất lỏng; v: vận tốc trung bình của dòng chất lỏng tại mặt cắt;
fv: tổng diện tích các lỗ van;
: hệ số tổn thất lưu lượng của lỗ do dòng chảy bị đột thu, đột mở Hệ số tổn thất lưu lượng trung bình =0,5.
Chất lỏng tiêu tốn trong một đơn vị thời gian được xác định theo công thức:
Q: lưu lượng mà piston đẩy đi trong một đơn vị thời gian;
F: diện tich làm việc hiệu dụng của piston; v1: vận tốc dịch chuyển tương đối của piston và xilanh.
Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy đi bằng lưu lượng chất lỏng qua van nên Q=Q’ Từ
(1) và (2) ta có phương trình:
2.4.3.1 Xác định kích thước van trả
• Xác định kích thước van trả nhẹ
Tổng diện tích van trả nhẹ:
- Ft diện tích làm việc hiệu dụng của piston ở hành trình trả:
Ft Trong đó: dp: đường kính piston dp=0,055(m); dt: đường kính thanh đẩy 0,015 (m).
- Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả nhẹ:
Kt: hệ số cản trong hành trình trả nhẹ Kt!789(N/m/s) v: vận tốc tương đối piston và xilanh.v=0,3(m/s)
Ztn!879.0,3e64(N). Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là
Thay số ta có tổng diện tích van trả nhẹ f vtn
Chọn số lỗ van trả nhẹ là 4 lỗ. Đường kính một lỗ là:
Xác định kích thước van trả mạnh.
Van trả hoạt động hiệu quả khi vận tốc piston vượt quá 0,3 m/s Trong điều kiện đường xá gồ ghề, lực kích động lớn gây ra áp suất dầu tăng đột ngột, làm cho các van trả mở hết, tối đa hóa diện tích lưu thông Khi vận tốc đạt trên 0,3 m/s, áp suất chất lỏng rất cao và tiết diện lưu thông trở thành hằng số, không thể mở rộng hơn được nữa.
Giai đoạn van trả mạnh bắt đầu mở cho đến khi mở hoàn toàn được gọi là giai đoạn chuyển tiếp hay giai đoạn quá độ Thời gian diễn ra của giai đoạn này rất ngắn, do đó chúng ta thường bỏ qua và không xem xét đến nó.
Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van trả:
: Tổng diện tích lỗ van trả nhẹ và trả mạnh.
Lực cản trong hành trình trả mạnh: t 1 v f F v p.2.g
Lực cản trong trường hợp trả mạnh bằng lực cản trong hành trình trả nhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:
Ztm=Ztn+k.Kt.(v2-v1) Trong đó:
Ztn: lực cản trong hành trình trả nhẹ Ztne64 (N); k: hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc:k=0,6;
Hệ số cản trong hành trình trả, ký hiệu là Kt, có giá trị Kt!879 (Ns/m) Vận tốc tương đối giữa piston và xilanh khi trả nhẹ được xác định là v1 = 0,3 m/s, trong khi đó, vận tốc tương đối khi trả mạnh là v2 = 0,5 m/s.
Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là: Δpp=Z tm
Thay số ta có tổng diện tích van trả:
Vậy tổng diện tích lỗ van trả mạnh là:
=2,6.10 -5 – 1,9.10 -5 =0,7.10 -5 (m 2 ) Chọn số lỗ van trả mạnh là 4 lỗ. Đường kính một lỗ là: d= √ 4 ∑ 4 πD f vtm = √ 4 0,7 10 −5
2.4.3.2 Xác định kích thước van nén
Xác định kích thước van nén nhẹ vtm v vtn f f f
Van nén nhẹ làm việc một mình khi vận tốc v 0,3(m/s).
Tổng diện tích van nén nhẹ:
- Diện tích làm việc hiệu dụng của piston ở hành trình nén:
Fn Trong đó: dp: đường kính piston dp=0,055(m)
- Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén nhẹ:
Kn: hệ số cản trong hành trình nén nhẹ Knr93(Ns/m); v: vận tốc tương đối piston và xilanh.v=0,3(m/s).
- Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là : Δpp=Z tn
F n !88 2,4 10 -3 =ư911667ư(N/m 2 ) Thay số ta có tổng diện tích van nén nhẹ:
Chọn số lỗ van nén nhẹ là 4 lỗ.
Đường kính một lỗ là: d= √ 4 ∑ 4 πD f vnn = √ 4 3,6 10 −5
Xác định kích thước van nén mạnh
Van nén mạnh làm việc khi vận tốc piston v>0,3(m/s).
Tổng diện tích van nén:
: Tổng diện tích lỗ van nén nhẹ và nén mạnh.
Lực cản trong hành trình nén mạnh:
Lực cản trong trường hợp nén mạnh bằng lực cản trong hành trình nén nhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:
Znm=Znn+k.Kn.(v2-v1) Trong đó:
Znn: lực cản trong hành trình nén nhẹ Znn!88 (N); k: hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc.k=0,6;
Hệ số cản trong hành trình nén được ký hiệu là Knr93 (Ns/m) Khi nén nhẹ, vận tốc tương đối giữa piston và xilanh là v1 = 0,3 m/s Ngược lại, khi nén mạnh, vận tốc này tăng lên với v2 = 0,5 m/s.
Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là: Δpp=Z nm
Thay số ta có tổng diện tích van nén:
Vậy tổng diện tích lỗ van nén mạnh là:
=5.10 -5 –3,6.10 -5 =1,4.10 -5 (m 2 ) Chọn số lỗ van nén mạnh là 4 lỗ. Đường kính một lỗ là: d=√ 4 ∑ 4 πD f vnm = √4 1,4 10 −5
4πD =2 10 −3 (m) Vậy van nén mạnh có 4 lỗ đường kính một lỗ là d= 2.10 −3 (m).
2.4.4 Kiểm tra điều kiện bền
Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:
Kiểm tra điều kiện bền của thanh đẩy dưới tải trọng lớn nhất từ bánh xe là rất quan trọng Khi bánh xe hoạt động, nó phải chịu tác động của tải trọng động, mà giá trị tối đa của tải trọng động này thường gấp khoảng hai lần tải trọng tĩnh Điều này xảy ra do hệ treo có hai giảm chấn, dẫn đến tải trọng động được xác định như sau:
Ứng suất kéo (nén) lớn nhất sinh ra trong thanh đẩy: σ max =Z dmax
Để tính toán lực F, ta sử dụng công thức F = 4Z d max πDd² = 4 80000 πD 0,015 E2707393 (N/m²) Vật liệu được chọn cho thanh đẩy là thép 45 với [σ] = 6.10⁸ (N/m²) Ứng suất lớn nhất trong thanh đẩy phải nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu, đảm bảo thanh đẩy giảm chấn đáp ứng điều kiện bền.
2.4.5 Xác định một số chi tiết khác của giảm chấn lò xo a Lò xo van nén mạnh:
Van có kết cấu như hình vẽ:
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở:
P: áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén nhẹ
D3, D4: Các kích thước như trên hình vẽ;
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van mở hoàn toàn:
Pn - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén mạnh với Vnm = 0,5m/s
- Ứng suất trong lò xo được tính theo công thức:
D: Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 27 mm;
D : Đường kính dây lò xo ;
P2: Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn;
- Ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [] = 500 700 MN/m 2 Chọn [] = 700 MN/m 2
- Chọn số vòng làm việc n=4 vòng
- Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau:
: Khoảng cách giữa các vòng dây, = 1 mm n0: Số vòng toàn bộ của lò xo, n0 = n+1 = 4 +1 = 5vòng
- Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng:
Hd = Hm + h + 1,5 = 18,5mm = 0.0185m Dịch chuyển h của van giảm tải (khi mở hoàn toàn) được xác định theo công thức:
- Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
Htd = Hd + = 18,5+0,3 ,8 mm = 0,0188m Trong đó:
: Biến dạng của lò xo ở trạng thái van mở;
C là độ cứng của lò xo được tính như sau:
- Bước của lò xo: t=H td −d(n−n 0 ) n 0 =0 0188−0 003(5−4)
Lò xo van trả mạnh:
Van có kết cấu như hình vẽ:
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở:
P : áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ trả nhẹ
D3, D4: Các kích thước như trên hình vẽ;
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van mở hoàn toàn:
Pn: áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ trả mạnh với Vnm = 0,5 m/s,
P n =K trn v trn +K trm (v trm −v trn )
- Ứng suất trong lò xo được tính theo công thức:
D: Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 27 mm;
D : Đường kính dây lò xo ;
P2: Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn.
- Ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [] = 500 700 MN/m 2 Chọn [] = 700 MN/m 2
- Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau:
: Khoảng cách giữa các vòng dây, = 1 mm. n0: Số vòng toàn bộ của lò xo, n0 = n+1 = 4 +1 = 5 vòng.
- Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng:
- Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
Htd = Hd + = 26,5 + 0,1 &,6 mm=0,0266m Trong đó:
: Biến dạng của lò xo ở trạng thái van mở;
- Bước của lò xo: t=H td −d(n−n 0 ) n 0 =0 0266−0 005(5−4)
Kiểm tra lại ứng suất cắt trong lò xo khi chiu lực nén p :
Nhỏ hơn ứng suất cho phép:
Vậy thỏa mãn điều kiện bền.
CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA
HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP
Khi bộ phận đàn hồi của ô tô bị hỏng, tần số dao động riêng sẽ thay đổi, dẫn đến ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu đánh giá chất lượng như độ ồn và độ êm dịu Một số hư hỏng thường gặp trên hệ thống treo sử dụng nhíp lá cần được chú ý để đảm bảo hiệu suất vận hành của xe.
Giảm độ cứng của thân xe dẫn đến việc giảm chiều cao, làm tăng khả năng va chạm cứng khi phanh hoặc tăng tốc Điều này cũng làm gia tăng gia tốc động thân xe và giảm khả năng dao động êm dịu khi di chuyển trên những đoạn đường xấu.
Bó kẹt nhíp gây tăng độ cứng do thiếu mỡ bôi trơn, dẫn đến ô tô rung mạnh khi di chuyển trên đường xấu Hậu quả là mất đi sự êm dịu trong chuyển động, tăng lực tác động lên thân xe, giảm khả năng bám dính và làm giảm tuổi thọ của giảm chấn.
Gãy nhíp xảy ra do quá tải trong quá trình làm việc hoặc do mỏi của vật liệu Khi một số lá nhíp trung gian bị gãy, độ cứng của bộ nhíp sẽ tăng lên Tuy nhiên, nếu lá nhíp chính bị gãy, hệ thống treo sẽ mất khả năng dẫn hướng, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của phương tiện.
Vỡ ụ tì có thể hạn chế hành trình của hệ thống treo, dẫn đến việc tăng tải trọng tác động lên bộ phận dàn hồi Điều này gây ra va đập và tăng cường độ ồn trong hệ thống treo, khiến cho thân xe và vỏ xe phát ra tiếng ồn lớn, từ đó làm xấu đi môi trường hoạt động của ô tô.
Rơ lỏng các liên kết như liên kết quang nhíp và đai kẹp có thể gây ra tiếng ồn, làm cho cầu ô tô bị xo lệch, khó điều khiển và nặng tay lái, từ đó tăng nguy cơ gây tai nạn giao thông.
Bộ phận giảm chấn cần hoạt động với lực cản hợp lý để nhanh chóng dập tắt dao động của thân xe Khi hư hỏng xảy ra, lực cản sẽ bị thay đổi, làm giảm khả năng dập tắt dao động và ảnh hưởng đến độ bám dính của xe với mặt đường Các hư hỏng thường gặp bao gồm:
Mòn bộ đôi xylanh và piston ảnh hưởng đến khả năng dẫn hướng và bao kín các khoang dầu Khi piston và xylanh di chuyển tương đối trong quá trình làm việc, sự mòn xảy ra chủ yếu trên piston, làm giảm hiệu quả dẫn hướng và khả năng kín khít Điều này dẫn đến sự thay đổi thể tích khoang dầu, khiến dầu không chỉ lưu thông qua các lỗ tiết lưu mà còn chảy qua khe hở giữa piston và xylanh, làm giảm lực cản giảm chấn trong cả hai hành trình nén và trả, dẫn đến mất dần tác dụng dập tắt dao động.
Hở phớt bao kín và chảy dầu của giảm chấn xảy ra do điều kiện bôi trơn hạn chế, dẫn đến mòn không thể tránh khỏi theo thời gian Cần piston có thể bị xước, khiến dầu chảy ra ngoài và làm giảm hiệu quả hoạt động của giảm chấn Thiếu dầu ở giảm chấn 2 lớp gây lọt khí vào buồng bù, làm giảm tính ổn định trong quá trình làm việc Hơn nữa, sự hở phớt còn tạo điều kiện cho bụi bẩn bên ngoài xâm nhập, làm tăng tốc độ mài mòn.
Dầu trong giảm chấn có thể biến chất sau một thời gian sử dụng do sự pha trộn với nước hoặc tạp chất hóa học Mặc dù dầu thường được bổ sung phụ gia để gia tăng tuổi thọ và giữ độ nhớt trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thay đổi, nhưng khi bị ô nhiễm, các tính chất cơ lý của dầu sẽ thay đổi Điều này không chỉ làm giảm hiệu quả của hệ thống giảm chấn mà còn có thể dẫn đến tình trạng bó kẹt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của thiết bị.
Kẹt van giảm chấn có thể xảy ra ở hai trạng thái: luôn mở hoặc luôn đóng Khi van kẹt mở, lực giảm chấn sẽ giảm, trong khi nếu van kẹt đóng, lực cản giảm chấn không được điều chỉnh, dẫn đến việc tăng lực cản Hiện tượng này thường xảy ra do thiếu dầu, dầu bẩn hoặc phớt ba kín bị hở Các biểu hiện hư hỏng phụ thuộc vào trạng thái kẹt của hành trình trả hoặc van làm việc trong hành trình nén, cũng như van giảm tải.
Thiếu dầu hoặc hết dầu trong hệ thống giảm chấn thường do hư hỏng của phớt bao kín Khi thiếu hoặc hết dầu, giảm chấn vẫn có thể di chuyển, nhưng nhiệt độ phát sinh trên vỏ sẽ tăng cao, dẫn đến sự thay đổi độ cứng của giảm chấn và làm giảm hiệu suất hoạt động Nhiều trường hợp hết dầu có thể gây ra tình trạng kẹt giảm chấn hoặc cong trục.
Cần piston giảm chấn bị cong: do quá tải trong làm việc, gây kẹt hoàn toàn giảm chấn;
Nát cao su ở chỗ liên kết có thể được phát hiện qua việc quan sát các đầu liên kết Khi cao su bị vỡ do ô tô chạy trên đường xấu, điều này dẫn đến va chạm mạnh và phát ra tiếng ồn.
Các hư hỏng của giảm chấn có thể được phát hiện qua cảm nhận về độ êm dịu khi di chuyển, kiểm tra nhiệt độ bề mặt của giảm chấn, sự rò rỉ dầu, hoặc thông qua việc đo lường trên bệ kiểm tra hệ thống treo.
KIỂM TRA, ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG TREO
3.2.1 Kiểm tra hệ thống treo phụ thuộc
Kiểm tra xem bán trục có bị cong, xoắn ra trước sau, hay cong lên xuống hay không, nếu có thì cần sửa chữa hoặc thay thế;
Đo độ mòn của trụ quay đứng: đo đường kính ngoài trụ quay và lỗ bạc bằng thước cặp;
Kiểm tra rạn nứt quanh lỗ bu long bắt trụ quay đứng: phương pháp thấm màu.
Nếu khe hở lớn hơn giá trị cho phép hoặc có rạn nứt ở trụ quay đứng thì phải thay trụ quay đứng và bạc.
3.2.2 Kiểm tra hệ thống treo độc lập
Kiểm tra mòn, hư hỏng, cong vênh, kém đàn hồi của các chi tiết như giảm chấn, lò xo trụ, càng trên, càng dưới…
Cách kiểm tra các càng và rôtuyn:
Kiểm tra tình trạng rạn nứt và biến dạng của các càng, nếu phát hiện vấn đề cần phải thay thế Đối với các chốt bắt càng, cần kiểm tra độ mòn của bạc, hư hỏng ở phần ren và tính đàn hồi của cao su; nếu có dấu hiệu hư hỏng, cần tiến hành sửa chữa hoặc thay thế.
Sau khi tháo rôtuyn khỏi giá moay ơ, cần kiểm tra độ rơ bằng cách cầm đầu rôtuyn và thực hiện các chuyển động quay, lắc trái phải và lên xuống Nếu phát hiện có độ rơ rão, cần tiến hành thay thế rôtuyn.
+ Kiểm tra rôtuyn càng dưới
Kết luận đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống treo sau cho xe bán mooc” đã giải quyết hiệu quả vấn đề cơ bản của hệ thống treo, tập trung vào việc cải thiện tính êm dịu cho xe.
Bài viết tập trung vào việc thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp trong ngành ôtô, với mục tiêu tăng tỷ lệ nội địa hóa Nhíp được đặc trưng bởi tần số dao động, khả năng dập tắt các dao động thông qua hệ số cản giảm chấn, đồng thời đảm bảo động học bánh xe trong hướng chuyển động.
Tính toán thiết kế được hệ thống treo sau cho xe bán mooc, tính và kiểm bền hệ nhíp,giảm chấn.
Giải quyết các vấn đề hỏng hóc thường gặp ở hệ thống treo.
Thông qua việc thực hiện đồ án tốt nghiệp, tôi đã nắm vững bản chất và hoạt động của hệ thống treo, đồng thời phát triển tư duy thiết kế cho các cụm chi tiết trên ô tô Điều này không chỉ giúp tôi hiểu sâu hơn về lĩnh vực mà còn trang bị kiến thức hữu ích cho công việc tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!