Trải qua thời gian dài học tập trong trường, đã đến lúc những kiến thức của em được vận dụng vào thực tiễn công việc. Em lựa chọn làm khóa luận tốt nghiệp để tổng hợp lại kiến thức của mình. Trong suốt quá trình làm khóa luận, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, các anh chị và các bạn. Em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới người đã hướng dẫn và truyền đạt, góp ý cho em những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp của mình.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
Công dụng hệ thống treo
Trên ôtô, hệ thống treo và cụm bánh xe được gọi là phần chuyển động của ôtô Chức năng cơ bản của phần chuyển động là tạo điều kiện thực hiện “chuyển động bánh xe” của ôtô đảm bảo các bánh xe lăn và thân xe chuyển động tịnh tiến, thực hiện nhiệm vụ vận tải của ôtô Chuyển động bánh xe đòi hỏi các tương hổ giữa bánh xe và thân xe phải có khả năng truyền lực và mômen theo các quan hệ nhất định Trong chức năng của phần chuyển động nếu bị mất một phần hoặc thay đổi khả năng truyền lực và mômen có thể làm phá hỏng chức năng của phần chuyển động
Sự chuyển động của ôtô trên đường phụ thuộc nhiều vào khả năng lăn êm bánh xe trên nền và hạn chế tối đa các rung động truyền từ bánh xe lên thân xe Do vậy giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết có sự liên kết mềm Hệ thống treo là tập hợp tất cả những chi tiết tạo nên liên kết đàn hồi giữa bánh xe và thân vỏ hoặc khung xe nhằm thỏa mãn các chức năng chính sau:
- Đảm bảo yêu cầu về độ êm dịu trong chuyển động, tạo điều kiện nâng cao được tính an toàn cho hàng hóa trên xe, đó là tập hợp các điều kiện nhằm đảm bảo duy trì sức khoẻ và giảm thiểu những mệt mỏi vật lý và tâm sinh lý của con người (lái xe, hành khách) Các dao động cơ học của ôtô trong quá trình chuyển động bao gồm: biên độ, tần số, gia tốc, các yếu tố này có thể ảnh hưởng tới sự an toàn của hàng hóa và trạng thái làm việc của con người trên ôtô
- Đảm bảo yêu cầu về khả năng tiếp nhận các thành phần lực và mômen tác dụng giữa bánh xe và đường nhằm tăng tối đa sự an toàn trong chuyển động, giảm thiểu sự phá hỏng nền đường của ôtô, trong đó một chỉ tiêu quan trọng là độ bám đường của bánh xe
Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và bộ phận giảm chấn Mỗi bộ phận đảm nhận một chức năng và nhiệm vụ riêng biệt
- Bộ phận đàn hồi: dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập, giảm tải trọng động tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ô tô máy kéo khi chuyển động
- Bộ phận dẫn hướng: dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, ngang cũng như các mômen phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung vỏ
- Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh
Ngoài ba bộ phận chính trên, trong hệ thống treo của các ô tô du lịch, ô tô khách và một số ô tô vận tải, còn có thêm một bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang Bộ phận này có nhiệm vụ giảm độ nghiêng và các dao động lắc ngang của thùng xe
Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau đây:
- Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tĩnh ft và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép Khi xe quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu
- Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng, phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao, cụ thể là:
+ Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể
+ Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó
- Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động được hiệu quả và êm dịu
- Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là các phần không được treo
- Kết cấu đơn giản, dễ bố trí Làm việc bền vững, tin cậy
- Không gây nên tải trọng lớn tại các mối kiên kết với khung hoặc vỏ
- Có độ bền cao, giá thành thấp và mức độ phức tạp kết cấu không lớn
- Có độ tin cậy lớn, trong điều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuật, không gặp hư hỏng bất thường
Trang 13 Đối với ôtô buýt còn được chú ý thêm các yêu cầu:
- Có khả năng chống rung, ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt
- Tính điều khiển và ổn định chuyển động cao ở mọi tốc độ
Hệ thống treo của ôtô luôn được hoàn thiện, các yêu cầu được thoả mãn ở các mức độ cao, bởi vậy tính đa dạng của chúng cũng rất lớn
Phân loại hệ thống treo
Theo dạng bộ phận dẫn hướng, hệ thống treo được chia làm các loại:
Theo loại phần tử đàn hồi, gồm có:
- Loại kim loại, gồm: nhíp lá, lò xo xoắn, thanh xoắn
- Loại cao su: chịu nén hoặc chịu xoắn
- Loại khí nén và thuỷ khí
Theo phương pháp dập tắt dao động, chia ra:
- Loại giảm chấn thuỷ lực: tác dụng một chiều và hai chiều
- Loại giảm chấn bằng ma sát cơ: gồm ma sát trong bộ phận đàn hồi và trong bộ phận dẫn hướng
Theo sự thay đổi đặc tính điều chỉnh, có:
- Hệ thống treo không tự điều chỉnh
- Hệ thống treo tự động điều chỉnh (bán tích cực, tích cực).
Cấu tạo, nguyên lý các bộ phận trong hệ thống treo
Bộ phận đàn hồi nằm giữa thân xe và bánh xe (nằm giữa phần được treo và không được treo) Với phương pháp bố trí như vậy, khi bánh xe chuyển động trên đường mấp mô, hạn chế được các lực động lớn tác dụng lên thân xe, và giảm được tải trọng động tác dụng từ thân xe xuống mặt đường
Bộ phận đàn hồi trên các xe hiện nay khá đa dạng như: Lá nhíp, lò xo, thanh xoắn hay khí nén trên các mẫu xe hạng sang Chúng đều có tác dụng tạo điều kiện cho dao động của bánh xe theo phương thẳng đứng, đảm bảo độ êm của xe khi vận hành
• Nhíp: thường sử dụng trên những chiếc xe tải vì chúng chịu được tải cao nhưng độ êm dịu thấp
• Lò xo: thường sử dụng trên xe con nhờ công nghệ đơn giản, độ êm dịu tốt tuy nhiên khó bố trí
• Thanh xoắn: được sử dụng trên nhiều dòng xe con, công nghệ chế tạo phức tạp nhưng bù lại dễ bố trí, độ êm dịu cũng tốt
• Khí nén: thường sử dụng trên những chiếc xe hơi hạng sang, xe tải hoặc xe bus a) Nhíp lá
Trên ôtô tải, ôtô buýt, rơmooc và bán rơmooc phần tử đàn hồi nhíp lá thường được sử dụng
Khi tác dụng tải trọng thẳng đứng lên bộ nhíp cả bộ nhíp sẽ biến dạng Một số các lá nhíp có xu hướng bị căng ra, một số lá nhíp khác có xu hướng bị ép lại Nhờ sự biến dạng của các lá nhíp cho phép các lá có thể trượt tương đối với nhau và toàn bộ nhíp biến dạng đàn hồi
Tháo rời bộ nhíp lá này, nhận thấy bán kính cong của chúng có quy luật phổ biến: các lá dài có bán kính cong lớn hơn các lá ngắn (hình 2.1) Khi liên kết chúng lại với nhau bằng bulông xiết trung tâm, hay bó lại bằng quang nhíp một số lá nhíp bị ép lại còn một số lá khác bị căng ra để tạo thành một bộ nhíp có bán kính cong gần đồng nhất Điều này thực chất là đã làm cho các lá nhíp chịu tải ban đầu (được gọi là tạo ứng suất dư ban đầu cho các lá nhíp), cho phép giảm được ứng suất lớn nhất tác dụng lên các lá nhíp riêng rẽ và thu nhỏ kích thước bộ nhíp trên ôtô Như vậy tính chất chịu tải và độ bền của lá nhíp được tối ưu theo xu hướng chịu tải của ôtô
Hình 2.1: cấu tạo nhíp lá
1- Bulông trung tâm; 2- Vòng kẹp
Một số bộ nhíp trên ôtô tải nhỏ có một số lá phía dưới có bán kính cong lớn hơn các lá trên Kết cấu như vậy thực chất là tạo cho bộ nhíp hai phân khúc làm việc Khi chịu tải nhỏ chỉ có một số lá trên chịu tải (giống như bộ nhíp chính) Khi bộ nhíp chính có bán kính cong bằng với các lá nhíp dưới thì toàn thể hai phần cùng chịu tải và độ cứng tăng lên Như thế có thể coi các lá nhíp phía dưới có bán kính cong lớn hơn là bộ nhíp phụ cho các lá nhíp trên có bán kính cong nhỏ hơn
Trên các xe có tải trọng tác dụng lên cầu thay đổi trong giới hạn lớn và đột ngột, thì để cho xe chạy êm dịu khi không hay non tải và nhíp đủ cứng khi đầy tải, người ta dùng nhíp kép gồm: một nhíp chính và một nhíp phụ Khi xe không và non tải chỉ có một mình nhíp chính làm việc Khi tải tăng đến một giá trị quy định thì nhíp phụ bắt đầu tham gia chịu tải cùng nhíp chính, làm tăng độ cứng của hệ thống treo cho phù hợp với tải
Nhíp phụ có thể đặt trên (hình 2.2a) hay dưới (hình 2.2b) nhíp chính, tuỳ theo vị trí giữa cầu và khung cũng như kích thước và biến dạng yêu cầu của nhíp
Khi nhíp phụ đặt dưới thì độ cứng của hệ thống treo thay đổi êm dịu hơn, vì nhíp phụ tham gia từ từ vào quá trình chịu tải, không đột ngột như khi đặt trên nhíp chính
Hình 2.2: các cách bố trí nhíp phụ a- Phía trên nhíp chính; b- Phía dưới nhíp chính;
Khi sử dụng nhíp có những ưu nhược điểm sau:
- Kết cấu và chế tạo đơn giản
- Sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng
- Có thể đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và một phần nhiệm vụ của bộ phận giảm chấn
- Trọng lượng lớn, tốn nhiều kim loại hơn tất cả các cơ cấu đàn hồi khác, trọng lượng của nhíp cộng giảm chấn thường chiếm từ (5,5 ÷ 8,0)% trọng lượng bản thân của ôtô
- Thời hạn phục vụ ngắn: do ma sát giữa các lá nhíp lớn và trạng thái ứng suất phức tạp (Nhíp vừa chịu các tải trọng thẳng đứng vừa chịu mômen cũng như các lực dọc và ngang khác) Khi chạy trên đường tốt tuổi thọ của nhíp đạt khoảng (10 ÷ 15) vạn Km Trên đường xấu nhiều ổ gà, tuổi thọ của nhíp giảm từ (10 ÷ 50) lần b) Lò xo trụ
Lò xo trụ là loại được dùng nhiều ở ô tô du lịch với cả hệ thống treo độc lập và phụ thuộc So với nhíp lá, phần tử đàn hồi dạng lò xo trụ có những ưu - nhược điểm sau:
- Kết cấu và chế tạo đơn giản
- Kích thước gọn, nhất là khi bố trí giảm chấn và bộ phận hạn chế hành trình ngay bên trong lò xo
- Nhược điểm của phần tử đàn hồi loại lò xo là chỉ tiếp nhận được tải trọng thẳng đứng mà không truyền được các lực dọc ngang và dẫn hướng bánh xe nên phải đặt thêm bộ phận hướng riêng
Phần tử đàn hồi lò xo chủ yếu là loại lò xo trụ làm việc chịu nén với đặc tính tuyến tính Có thể chế tạo lò xo với bước thay đổi, dạng côn hay parabol để nhận được đặc tính đàn hồi phi tuyến Tuy vậy, do công nghệ chế tạo phức tạp, giá thành cao nên ít dùng
Có ba phương án lắp đặt lò xo lên ô tô là:
- Lắp không bản lề (hình 2.3a)
- Lắp bản lề một đầu (hình 2.3b)
- Lắp bản lề hai đầu (hình 2.3c)
Hình 2.3 Các sơ đồ lắp đặt lò xo trong hệ thống treo a- Không có bản lề; b- Bản lề một đầu; c- Bản lề hai đầu c) Thanh xoắn
Thanh xoắn được dùng ở một số ô tô du lịch và tải nhỏ Nó có những ưu - nhược điểm sau:
- Kết cấu đơn giản, khối lượng phần không được treo nhỏ
- Tải trọng phân bố lên khung tốt hơn (khi thanh xoắn bố trí dọc) vì mômen của các lực thẳng đứng tác dụng lên khung không nằm trong vùng chịu tải, nơi lắp các đòn dẫn hướng mà ở đầu kia của thanh xoắn
- Chế tạo khó khăn hơn
- Bố trí lên xe khó hơn do thanh xoắn thường có chiều dài lớn Đặc điểm kết cấu: thanh xoắn có thể có tiết diện tròn (hình2.4a,b) hay tấm (hình 2.4c), lắp đơn (hình 1.5e) hay ghép chùm (hình 2.4d) Phổ biến nhất là loại tròn vì chế tạo đơn giản, có khả năng tăng độ bóng bề mặt để tăng độ bền Loại tấm chế tạo cũng đơn giản và cho phép giảm độ cứng tuy khối lượng có tăng lên Thanh xoắn ghép chùm thường sử dụng khi kết cấu bị hạn chế về chiều dài Thanh xoắn được lắp nối lên khung và với bánh xe (qua các đòn dẫn hướng) bằng các đầu then hoa Then hoa thường có dạng tam giác với góc giữa các mặt then bằng 90 O
Hình2.4: Các dạng kết cấu của thanh xoắn
Trang 18 d) Phần tử đàn hồi loại khí nén
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TB120S-47L
Thông số kỹ thuật xe TB120S-47L
Bảng 3-1 Bảng thông số kỹ thuật xe khách TB120S-47L
Vệt bánh trước / sau 2.092/1.902 mm
Chiều dài cơ sở 6.000 mm
Khoảng sáng gầm xe 150 mm
Trọng lượng không tải 12.535 kg
Trọng lượng toàn bộ 16.000 kg
Số người cho phép chở(kể cả lái xe)
45 ghế hành khách + 01 ghế tài xế + 01 ghế phụ xe Chỗ ĐỘNG CƠ
Loại động cơ Diesel, 4 kỳ, 6 xilanh thẳng hàng,có tăng áp, làm mát bằng nước
Dung tích xi lanh 8.800 cc
Trang 39 Đường kính x hành trình piston 116x139 mm
Công suất cực đại/ tốc độ quay 336/ 1.900 Ps/(vòng/phút)
Mô men xoắn/ tốc độ quay 1.600 / 1.000 ~ 1.400 Nm/(vòng/phút)
Ly hợp 01 đĩa ma sát khô, dẫn động thuỷ lực, trợ lực khí nén
Hộp số Cơ khí, số sàn, 6 số tiến, 1 số lùi
Tỷ số truyền chính ih1 = 7,04; ih2 = 4, 10; ih3 = 2,48; ih4 = 1,56;ih5 1,00; ih6 = 0,74; iR = 6,26
HỆ THỐNG LÁI Trục vít êcu bi, trợ lực thủy lực
HỆ THỐNGPHANH Phanh chính, Tang trống, dẫn động khí nén hai dòng
Phanh dừng Loại tang trống, khí nén + lò xo tích năng,tác động lên các bánh xe sau
Phanh hỗ trợ Có trang bị ABS và phanh điện từ
Trước 2 bầu hơi, 2 giảm chấn thủy lực và thanh cân bằng
Sau 4 bầu hơi, 4 giảm chấn thủy lực và thanh cân bằng
Trước/ sau 295/80R22.5/ Dual 295/80R22.5 ĐẶC TÍNH
Bán kính quay vòng nhỏ nhất 10,6 m
Tốc độ tối đa 125 km/h
Dung tích thùng nhiên liệu 400 lít
KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO XE TB120S-47L
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống treo xe TB120S-47L
Hình 4.1: sơ đồ nguyên lý của hệ thống treo trên xe TB120S-47L
1-Máy nén khí, 2-Bầu tách nước, 3-Bộ tách ẩm, 4- Bình tích năng, 5-Bầu hơi chính, 6-
Van 1 chiều hệ thống treo, 7-Van tải trọng trước, 8-Van tải trọng sau, 9-Bầu hơi treo trước, 10-Bầu hơi treo sau
Khi di chuyển trên đường không bằng phẳng, tải trọng khác nhau ở mỗi bánh xe sẽ làm thay đổi độ cao của xe Lúc này van tải trọng sẽ được điều chỉnh đóng/mở đủ áp suất khí ở trong bầu hơi để xe đúng với chiều cao khi ở trạng thái tĩnh Trường hợp cần điều khiển của van tải trọng đi lên Lúc này, máy nén khí 1 nén khí qua bình bầu tách nước 2, rồi tới bộ tách ẩm 3 Từ đó, khí sẽ được đưa vào bầu hơi chính Sau đó, khí sẽ được phân phối qua van 1 chiều hệ thống treo để dẫn tới bầu hơi ở cầu trước và cầu sau Trường hợp cần điều khiển đi xuống thì ngược lại Việc cần điều khiển làm đóng/ mở van tải trọng sẽ làm ổn định khí ở trong bầu hơi, điều này giúp xe di chuyển êm dịu trên mặt đường
Van tải trọng được gắn trên khung chassis có cần điều khiển, điều khiển cung cấp khí phụ thuộc vào tải trọng xe và chất lượng mặt đường
Bình tích năng có tác dụng bổ sung khí nén trong một thời gian tức thời, ngoài ra còn có tác dụng dập tắt dao động áp suất
Hệ thống treo trước sử dụng 2 bầu hơi treo trước, được điều chỉnh bởi một van tải trọng, 1 thanh giằng chéo, 2 giảm chấn thủy lực, 4 than giằng dọc và 1 thanh cân bằng Hệ thống treo trước đảm bảo cho người lái điều khiển xe dể dàng khi đi qua đường gập ghềnh và đảm bảo cho xe cân bằng
Hình 4.2 : Liên kết cầu trước với hệ thống treo
1-Bầu hơi treo trước, 2-Thanh giằng chéo, 3-Giảm chấn thủy lực, 4-Thanh giằng dọc, 5-Thanh cân bằng
Hệ thống treo sau sử dụng 4 bầu hơi, được điều chỉnh bởi hai van tải trọng, 4 giảm chấn thủy lực, 2 tay đòn treo sau, 2 thanh giằng dọc, 1 thanh cân bằng, 2 đòn kéo dọc nên khoảng cách gầm xe hai bên trái và phải luôn luôn bằng nhau tạo sự cứng vững cho xe
Hình 4.3 liên kết cầu sau với hệ thống treo
1-Bầu hơi treo sau, 2-Giảm chấn thủy lực, 3-Tay đòn treo sau, 4-Thanh giằng dọc, 5-Thanh cân bằng, 6-Đòn kéo dọc
1.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống treo khí nén
- Bằng cách thay đổi áp suất khí, có thể tự động điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo sao cho độ võng và tần số dao động riêng của phần được treo là không đổi với các tải trọng tĩnh khác nhau
- Cho phép điều chỉnh vị trí của thùng xe đối với mặt đường Đối với hệ thống treo độc lập còn có thể điều chỉnh khoảng sáng gầm xe
- Khối lượng nhỏ; làm việc êm dịu;
- Không có ma sát trong phần tử đàn hồi;
- Kết cấu phức tạp, đắt tiền;
- Phải dùng bộ phận dẫn hướng và giảm chấn độc lập.
Các cụm chi tiết trong hệ thống treo TB120S-47L
Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập và tải trọng động tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ô tô máy kéo khi chuyển động
Phần tử đàn hồi có thể có dạng bầu tròn hay dạng ống Vỏ bầu cấu tạo gồm hai lớp sợi cao su (ni lông hay capron), mặt ngoài phủ một lớp cao su bảo vệ, mặt trong lót một lớp cao su làm kín Thành vỏ dày từ 3 đến 5 mm.Phía trong có ụ su
1- Đầu nối đường ống dẫn khí nén với bầu khí; 2- Bu lông bắt chặt bầu khí với chassic; 5- Nắp bịt kín của bầu khí; 6- Vỏ bầu khí; 7- ụ su; 8- Đế bầu khí bắt chặt với dầm cầu trước; 9- Bu lông bắt ụ su với đế
Van tải trọng dung để tự động kiểm soát lực phanh như một chức năng của độ võng của lò xo và tải trọng xe
Hình 4.6 cấu tạo van tải trọng
1,2,3-các cổng ra vào, A,B,C,D-các buồng, a-van, b-pít-tông, c-van, d-lối ra, e-màng chắn, f-pít-tông, g-lối ra, h-bộ điều khiển van, i-cam, j-đòn bẩy, k-lối vào, l-cánh, m- lối vào, n-pít-tông, o-lò xo
Van được gắn trên khung xe và được kết nối với một điểm cố định trên trục bằng một tay đòn hoặc một liên kết linh hoạt Khi xe chạy không tải, khoảng cách giữa trục và van là rất lớn và cần gạt (j) ở vị trí thấp nhất Khi xe có tải, khoảng cách này giảm đi và cần (j) di chuyển từ vị trí "trống" sang vị trí "đầy" Chuyển động của cần (j) khiến cam (i) quay và để nâng bộ điều khiển van (h) đến vị trí tương ứng với tải trọng của xe tải
Khi áp dụng phanh, không khí từ van phanh chân xe tải hoặc van xy lanh khẩn cấp đi vào buồng (A) qua cổng 4, ép pít-tông đi xuống (b) Cửa ra (d) đóng và cửa vào (m) mở ra Không khí nén ở cổng 4 đi đến buồng (C) bên dưới màng ngăn (e), tác dụng lên diện tích bề mặt của pít-tông (f) Đồng thời, không khí chảy vào buồng (D) qua van đã mở (a) và đi qua (E), tác động lên mặt trên của màng ngăn (e) Áp suất ban đầu đi qua giúp loại bỏ bất kỳ sự giảm áp suất nào (tối đa lên đến 1,0 bar) Khi áp suất phụ tiếp tục để tăng lên, piston (n) bị ép lên chống lại tải trọng của lò xo (o), đóng van (a) Áp suất tích tụ trong buồng (C) tác động lực xuống pít-tông (f) Cửa ra (g) đóng và cửa vào (k) mở ra Áp suất cung cấp tại cổng 1 bây giờ chảy vào buồng (B) qua cửa vào (k) và đến bộ truyền động phanh qua cổng 2 Đồng thời, áp suất tích tụ trong buồng (B) tác động lên mặt dưới của pít-tông (f) Ngay khi áp suất này vượt quá mức chắc chắn đặt trước trong buồng (C), pít-tông (f) trượt xuống, đóng cửa vào (k)
Khi piston (b) di chuyển xuống, màng ngăn (e) bị ép vào cánh (I) Khi lực trong buồng (C) tác dụng lên mặt dưới của màng ngăn bằng lực tác dụng vào pít-tông (b), pít-tông chuyển động lên trên Cửa vào (m) đóng lại Một vị trí cân bằng đã được thiết lập
Vị trí của trục van (h) là được điều khiển bởi vị trí của đòn bẩy (j) quyết định áp suất đầu ra Pít-tông (b) với cánh gạt (I) cần phải bao bọc một hành trình nhất định tùy thuộc vào vị trí của trục van (h) trước khi van (c) bắt đầu hoạt động Hành trình này cũng thay đổi diện tích bề mặt vọng của màng ngăn (e) Áp suất đầu vào ở cổng 4 giống như buồng (C) Khi áp suất đầy đủ được áp dụng cho pít-tông (f), giữ cho van đầu vào (k) mở và áp suất phanh không được điều chỉnh
Khi áp suất ở cổng 4 được giảm xuống, pít-tông (f) bị ép lên bởi áp suất ở cổng
2 Pít-tông (b) bị ép tăng áp suất trong buồng (C) Cửa (d) và (g) mở ra và không khí nén thoát ra khí quyển qua ống xả 3
Trong trường hợp đứt liên kết, van sẽ tự động di chuyển đến đường cong điều khiển khẩn cấp của cam (I) có áp suất đầu ra xấp xỉ một nửa áp suất phanh khi xe đầy tải
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO XE
Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước
Bảng 4-1: Bảng thông số tính toán từ Công Ty ô tô Chu Lai Trường Hải
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
Trọng lượng đặt lên hệ thống treo(KG)
Tính toán dao động riêng độc lấp của hệ thống treo trước và hệ thống treo sau:
Lực P tác dụng lên phần tử đàn hồi các loại được xác định:
P áp suất không khí nén dư bên trong
Fh,Rh diện tích và bán kính hiệu dụng của phần tử đàn hồi
Khi tải trọng động thay đổi không khí nén dư sẽ thay đổi theo định luật :
- Pt áp suất khí nén dư khi có tải trọng tĩnh
- V0 thể tích đầu tiên của phần tử đàn hồi khi có tải trọng tĩnh và áp suất tĩnh của không khí
- V thể tích phần tử đàn hồi tại thời điểm đang xét
- Vp thể tích bình chứa phụ
- k : chỉ số đặc trưng cho tính chất tác dụng theo nhiều hướng không khí bị nén
Trang 56 Để xác định độ cứng của hệ thống treo ta cần tìm đạo hàm của tải trọng P theo độ võng f (theo độ dich chuyển):
C df dP = P f h d dF + Fh df dP (2)
Trong đó Vt = V0+ Vp và Vd = V+ Vp
Mặt khác ta có: df dV = -Fh
Sau khi biến đổi ta có :
Trong đó: k lầ chỉ số đa hướng phụ thuộc vào vận tốc tải thay đổi tải trọng, trong vận tốc nén ứng với k1,3 Độ cứng của phần tử đàn hồi phụ thuộc vào giá trị tức tời của V và Fh và thể tích bình chứa khí ni tơ lỏng Bằng cách thay đổi áp suất không khí ta có một họ dường đặc tính đàn hồi ứng với tải trọng tĩnh khác nhau tác dụng lên phần tử đàn hồi
Có thể xác định bằng phương pháp giải tích quan hệ của thể tích phần tử đàn hồi và diện tích hiệu dụng nhưng rất phức tạp Vì vậy ta dùng phương pháp tính gần đúng và giải quyết bằng phương pháp đồ thị Bằng thực nghiệm ứng với mỗi giá trị biến dạng f ta vẽ hình dạng bên ngoài của một mặt bên ở một vài vị trí hành trình nén và trả Đối với mỗi vị trí tính thể tích và diện tích hiệu dụng từ các kết quả ta xây dựng các đường đặc tính Vh=ψ1, V= ψ2(f) với tần số dao động n n f t
300 (lần/ phút) với f là độ võng (cm)
Bảng 4-2 tính toán kết quả hệ thống treo trước
BẢNG TÍNH KẾT QUẢ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Hình 5.1 đồ thị đặc tính hệ thống treo trước
Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo sau
Do có sự thay đổi về các giá trí như tọa độ trung tâm cảu ô tô, giá trị của các khối lượng được treo nên cần đánh giá lại hệ thông số êm dịu của ô tô thiết kế theo tần số dao động liên kết
Trong đó 𝜇 1 , 𝜇 2 : là hệ số liên kết
Trong đó; a và b là các thông số tọa độ trọng tâm ô tô thiết kế
𝜀 = 0,8÷1,2, là hệ số phân bố khối lượng được treo
𝜔 1 , 𝜔 2 ; là tần số dao động đặc trưng của các phần tử khối lượng được treo phân ra cầu trước và cầu sau
Từ (3), (4) và (5) ta tính được tần số dao động liên kết Ω 1,2 (lần / phút)
Bảng 4-3: bảng tính toán kết quả hệ thống treo sau
BẢNG TÍNH KẾT QUẢ HỆ THỐNG TREO SAU
Hình 5.2 đồ thị đặc tính hệ thống treo sau
Bảng 4-4: bảng kết quả tính toán
BẢNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
Trường hợp không tải Treo trước Treo sau
Tần số dao động riêng độc lập; n1,n2 (lần/phút) 85,02 81,95
Trường hợp đầy tải Treo trước Treo sau
Tần số dao động riêng độc lập; n1,n2 (lần/phút) 78,65 76,45
Số lần dao động trong một phút của khối lượng được treo ở cầu trước và cầu sau đều nằm trong giới hạn cho phép đối với ô tô khách (không lớn hơn 150 lần / phút), như vậy ô tô khách TB120S-47L đảm bảo độ êm dịu chuyển động cần thiết
Tính toán kiểm nghiệm giảm chấn
Do trên xe KB 120 SE sử dụng giảm chấn trước và giảm chấn sau giống nhau nên ta kiểm tra chung cho cả giảm chấn trước và sau
Mối quan hệ của lực cản của giảm chấn (Pg) với tốc độ dịch chuyển của piston giảm chấn (Vg) được thể hiện qua biểu thức sau:
+ Kgn , Kgt - hệ số cản của giảm chấn ở hành trình nén và trả
+ n - số mũ, giá trị phụ thuộc kích thước lỗ tiết lưu, độ nhớt chất lỏng và kết cấu các van Giá trị n = (1 ÷ 2), để đơn giản khi tính toán có thể xem n = 1 Để xây dựng đường đặc tính của giảm chấn ta lần lượt tính toán xác định các giá trị Pgn , Pgn max , Pgt , Pgt max , Kgn , Kgn '
+ Pgn , Pgt - lực cản của giảm chấn ở hành trình nén và trả (N)
+ Pgn max , Pgt max - lực cản lớn nhất của giảm chấn hành trình nén và trả (N)
+ Kgn , Kgt - hệ số cản của giảm chấn khi van giảm tải đóng ở hành trình nén và trả (Ns/m)
+ Kgn ' , Kgt ' - hệ số cản của giảm chấn khi van giảm tải mở ở hành trình nén và trả (Ns/m) Để tính toán các giá trị Pgn , Pgn max , Pgt , Pgt max , Kgn , Kgn '
, Kgt , Kgt ' trước hết ta cần tiến hành xác định các thông số và kích thước cơ bản của giảm chấn
Hình 5.3 sơ đồ đường kính ngoài giảm chấn
Các kích thước của giảm chấn :
- Đường kính piston giảm chấn dp = 42 (mm) = 0.042 (m)
- Đường kính cần piston giảm chấn dc = 21 (mm) = 0.021 (m)
- Đường kính ngoài của giảm chấn D v (mm) = 0.076 (m)
- t = 2,5 (mm) = - chiều dày thành giảm chấn
Diện tích làm việc của piton ở hành trình trả
4 = 1.04 10 −3 (𝑚 2 ) Diện tích làm việc của piton ở hành trình nén
4 = 1.4 10 −3 (𝑚 2 ) Lực cản lớn nhất của giảm chấn ở hành trình trả
- pmax : Áp suất lớn nhất của giảm chấn pmax = (2÷5) (MN/m 2 ) chọn pmax = 3 MN/m 2
- Fp : diện tích piton giảm chấn
- Fc : diện tích cần piton giảm chấn
Thay vào giá trị ta tính được
Vgmax: vận tốc dịch chuyển lớn nhất của piston giảm chấn
Vg : vận tốc dịch chuyển của piston giảm chấn lúc van giảm tải mở
Vậy lực cản của giảm chấn ở hành trình trả :
Kgt= (2-5)Kgn (chọn Kgt=3.Kgn)
+ Kgn , Kgt - hệ số cản của giảm chấn ở hành trình nén và trả ( 𝑁.𝑠
+K- hệ số cản của giảm chấn( 𝑁.𝑠
+Ktb -hệ số cản giảm hệ thống treo ( 𝑁.𝑠
Vậy hệ số cản của giảm chấn giảm xuống so với lúc chưa mở van giảm tải là
Hệ số cản trở hành trình nén là :
3.2 Tính toán nhiệt giảm chấn
Tính toán nhiệt nhằm mục đích xác định nhiệt độ tối đa của chất lỏng khi giảm chấn làm việc Các kích thước ngoài của giảm chấn phải đảm bảo cho nhiệt độ này không vượt quá giới hạn cho phép
- Phương trình cân bằng nhiệt của chất lỏng trong giảm chấn: s m t N t S
+ Nt - công suất tiêu thụ bởi giảm chấn (W)
Vg - tốc độ của piston giảm chấn, Vg = 20 cm/s
+ t - hệ số truyền nhiệt từ thành giảm chấn vào không khí (W/m 2 độ)
Nếu coi tốc độ không khí gần bằng tốc độ ô tô thì (t= 58 ÷ 81) , chọn t = 75
+ Sg - diện tích mặt ngoài của giảm chấn (m 2 )
2 + 0,2)=0,05 (m 2 ) + D = dngc - đường kính ngoài của giảm chấn
+ lg - chiều dài phần chứa dầu của giảm chấn
+ lg =(3÷5)dp= (3÷5).42=(126÷210) (mm) Chọn lg 0 mm
+ tm - nhiệt độ môi trường ( o C), tm= 30 o C
Vậy từ phương trình cân bằng nhiệt trên ta có: tg= 𝑁 𝑡
- Nhiệt độ cho phép của thành giảm chấn t g ( 100120 ) 0 C
Vì t g t g , vậy thanh giảm chấn đảm bảo điều kiện làm việc
BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HƯ HỎNG TRÊN HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN
Chẩn đoán, phân tích sự cố
+ Độ cao của khung treo chưa phù hợp, quá cao hoặc quá thấp
+ Lắp đặt sai bộ giảm chấn, lắp bị ngược hoặc lắp đặt các gối nhíp trên bộ giảm chấn chưa đúng
+ Bộ giảm chấn ko đúng
+ Khe hở xung quanh bộ giảm chấn không đủ
- Vòng lắp đặt bộ giảm chấn bị kéo dài hoặc kéo rời, bộ giảm chấn bị kéo rời
+ Lắp đặt sai bộ giảm chấn, vị trí lắp đặt các gối nhíp trên bộ giảm chấn quá cao
+ Bộ giảm chấn không đúng
- Bộ giảm chấn bị uốn cong
+ Bộ giảm chấn không đúng
+ Lắp đặt sai bộ giảm chấn, vị trí lắp đặt gối nhíp trên bộ giảm chấn quá thấp
+ Bầu chứa hơi không đúng
Chú ý: Bộ giảm chất là chi tiết dễ bị hư hại, thời hạn bảo hành là 1 năm hoặc 80.000 km Đối với những trường hợp không tìm ra nguyên nhân, nếu không xảy ra tình trạng hư hại lặp lại nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn thì đều được coi là bình thường
- Bầu chứa hơi bị xẹp (không cấp khí):
+ Áp suất khí trong bầu hơi thấp
+ Van bảo vệ áp suất bị vô hiệu hoặc đường ống bị bám bẩn
+ Đường ống kiểm soát không khí bị rò rỉ hoặc tắt nghẽn
+ Van xác định độ cao bị vô hiệu hoặc đầu liên kết của các thanh nối bị nới lỏng
- Túi khí bị mài mòn
+ Khe hở xung quanh bầu chứa hơi không đạt 25 mm
+ Mối hàn thanh điều chỉnh khung xe với gối nhíp bị hở hoặc ống lót su bị hư hại làm cho khung treo bị trượt gây nên ma sát giữa bánh xe và túi khí
+ Bên ngoài pít tông vòng đáy của bầu chứa hơi có cát hoặc mảnh thủy tinh bám vào
- Bầu chứa hơi bị lồi lên trên
+ Độ cao khung treo thấp, bầu chứa hơi hoạt động với lượng áp suất thấp trong thời gian dài
+ Van xác định độ cao bị vô hiệu và các đầu liên kết cuẩ thanh nối bị hỏng
+ Bầu chứa hơi không đúng (Chiều cao quá cao)
+ Áp suất cung cấp quá thấp, xe chở quá tải nghiêm trọng
- Tấm đậy bầu chứa hơi bị phình ra
+ Bộ giảm chấn bị vô hiệu, hư hại hoặc không đúng
+ Van xác định độ cao không hoạt động
+ Độ cao của khung treo quá cao, bầu chứa hơi hoạt động thời gian dài trong điều kiện áp suất vượt mức bình thường
- Bầu chứa hơi không đúng (Chiều cao quá thấp)
+ Chỗ liên kết giữa túi khí với nửa cạnh trên hoặc piston bị nứt, rò rỉ khí hoặc rò rỉ khí tại vị trí các bu lông, đai ốc
+ Áp suất cung cấp quá cao, quá tải nghiêm trọng
+ Bộ giảm chấn bị vô hiệu gây hư hại hoặc sản phẩm không đúng, túi khí bị kéo dãn quá dài
+ Vòng đệm bị lệch tâm tiếp xúc, làm hư mòn những vị trí liên kết giữa túi khí với tấm đậy hoặc piston
- Bầu chứa hơi bị lệch nghiêng, vòng đệm lệch tâm tiếp xúc
+ Lắp đặt sai bầu chứa hơi, lò xo bị nghiêng theo chiều dọc
+ Lắp đặt sai bầu chứa hơi, bầu chứa hơi bị nghiêng theo chiều ngang
+ Mối hàn thanh điều chỉnh vị trí khung xe với gối nhíp bị hở hay ống lót su thanh số lùi bị hỏng làm cho khung treo bị trượt
+ Sử dụng dầu bôi trơn cho túi khí làm giảm tuổi thọ sử dụng
- Giảm sự đàn hồi, càng ngày càng cứng
+ Hơi nước trong bể chứa không khí không kịp thoát ra ngoài, nước đọng càng nhiều trong bầu chứa hơi
Chú ý: Nếu sử dụng bình thường, thì tuổi đời sử dụng của bầu chứa hơi thường đạt từ
1.3 Van điều chỉnh độ cao
+ Van xác định độ cao được điều chỉnh không đúng, nếu chiều cao hệ thống treo phía trục sau khác biệt đáng kể so với giá trị thiết kế thì xe sẽ nghiêng theo chiều dọc, nếu độ cao chênh lệch giữa hệ thống treo của 2 trục điều chỉnh quá lớn, xe sẽ bị nghiêng theo hướng ngang
+ Bất kì lỗi của mỗi một van xác định độ cao hoặc lỗi đường ống bị nghẽn đều có thể tạo ra lỗi điều khiển cho túi khí đó
- Thanh liên kết bị kéo rời, tay quay điều chỉnh van quay ngược phía sau
+ Độ dài của thanh liên kết chưa đúng
+ Áp suất cung cấp quá ít
+ Van xác định độ cao hoặc đường ống bị bẩn, biến dạng
+ Nước trong túi khí chưa kịp thoát hết ra ngoài, vào những ngày thời tiết lạnh sẽ xảy ra tình trạng đóng băng trong đường ống hoặc các van
+ Đường kính của đường ống và đầu nối quá nhỏ
1.4 Sự cố các chi tiết cấu tạo cùng với hề thống treo
- Bánh xe bị lật hoặc bị mài mòn bất thường:
+ Định vị sai trục trước và trục sau
+ Hở mối hàn trên thanh điều chỉnh khung xe với gối nhíp, bu lông khóa trục bị lỏng
+ Bu long lắp thanh giằng bị lỏng Ống lót su của thanh giằng bị mòn hoặc hư hại
- Xe di chuyển không ổn định, chuyển động khó khăn
+ Bu lông khung xe hoặc các bu lông liên kết bị hỏng
+ Bu lông cố định lắp đặt trục xe bị lỏng
+ Hở mối hàn trên thanh điều chỉnh khung xe với gối nhíp hoặc ống lót su bị ăn mòn, hư hại (bu long lắp thanh giằng bị lỏng), khung treo bị trượt
- Ống lót su bị bể
+ Độ bám dính giữa su với kim loại không tốt hoặc sự lưu hóa của cao su không đảm bảo (thuộc vấn đề chất lượng sản phẩm)
+ Sử dụng dầu bôi trơn làm giảm tuổi thọ của sản phẩm.
Bảo trì, bảo dưỡng
Nhà sản xuất sẽ có các dịch vụ bảo hành chất lượng đối với các sản phẩm mà hang đã sản suất và cung ứng (thời gian tính từ ngày bán xe)
Tên sản phẩm Thời gian bảo dưỡng
Chi tiết chính 2 năm 200000 Áp dụng với điều kiện nào đến trước
Bộ giảm chấn, túi khí 1 năm 100000
Chi tiết dễ hư hại Chỉ áp dụng với các chi tiết bị hư hại
2.1 Hạng mục bảo dưỡng hang ngày
Kiểm tra mỗi ngày hoặc mỗi lần trước khi sử dụng xe
- Kiểm tra bằng mắt thường lượng khí cấp trong bầu chứa hơi
- Độ cao của hệ thống treo bình thường, hệ thống không bị rò rỉ
Phương pháp kiểm tra đơn giản là: lúc nhận xe từ nhà sản xuất, dừng xe trên bề mặt đường bằng phẳng, đo 4 điểm từ tâm bánh xe đến điểm trên thân xe, xác định khoảng cách cố định và ghi chép 4 giá trị đó Mỗi lần kiểm tra chỉ cần dừng xe ở bề mặt bằng phẳng, đo và kiểm tra 4 giá trị này không có thay đổi có nghĩa là độ cao của hệ thống treo vẫn đạt và hệ thống không bị rò rỉ
- Nếu kiểm tra không đạt, khắc phục và sửa chữa sự cố nếu cần thiết
2.2 Kiểm tra an toàn định kì
Kiểm tra an toàn định kỳ có thể dựa vào thời gian bảo dưỡng để tiến hành, quãng đường 1500-2000km hoặc dựa vào quy định thời gian kiểm tra an toàn để tiến hành
Lúc kiểm tra, cần dừng xe ở nơi sạch sẽ và bằng phẳng, tốt nhất nên đỗ xe ở trạm sửa chữa có hầm kiểm tra, cố định phanh xe (phía dưới là mô tả các loại kiểm tra bảo dưỡng)
Các hạng mục kiểm tra an toàn
- Tất cả các linh kiện đều được siết chặt và không nới lỏng Bu lông, đai ốc không bị lỏng, bẩn, gỉ sét và hư hỏng, mài mòn
- Áp suất không được vượt quá 6.0 Mpa Khí phải được nạp đủ, bầu hơi phải được đặt chắc chắn ở độ cao như nhau và kiểm tra bầu hơi có bị mài mòn, hư hỏng hay có bị phồng lên quá không, phạm vi khe hở phải từ 25mm trở lên
- Bộ giảm chấn có bị rò rỉ dầu và làm việc bình thường không
Cách dễ dàng kiểm tra bộ giảm chấn hoạt động bình thường hay không: sau khi di chuyển bộ giảm chấn tỏa nhiệt chứng tỏ hoạt động bình thường
Chú ý: Bộ giảm chấn có thể gây bỏng tay
Sau khi đi được 8000 km hoặc dựa vào kỳ hạn bảo dưỡng cấp 2 để tiến hành bảo dưỡng sửa chữa kiểm tra 1 lần
Nội dung bảo dưỡng cấp 2
- Kiểm tra hệ thống treo và lực siết của các bu lông, đai ốc, lúc cần thiết cần thay thế đai ốc hoặc vòng đệm
- Kiểm tra bộ giảm chấn
- Xả hết nước trong bình khí nén
- Kiểm tra và sửa chữa độ cao của van điều khiển
- Kiểm tra độ cao của hệ thống treo phù hợp với giá trị trong thiết kế, sai số không được vượt quá ± 5 mm Lúc cần thiết điều chỉnh độ cao của van điều khiển để điều chỉnh độ cao của hệ thống treo
- Dựa vào quãng đường 80000 km hoặc 1 năm, bảo dưỡng xe cấp 3 để tiến hành bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo
- Nội dung bảo dưỡng cấp 3: Ngoài các mục thuộc bảo dưỡng cấp 2, tăng cường kiểm tra các linh kiện thuộc hệ thống treo có bị nới lỏng, mài mòn, nứt nở, hư hỏng hay không kịp thời sửa chữa và thay thế