Các giá trị tần số, dịch chuyển, vận tốc dịch chuyển và giatốc dịch chuyển của các khối lượng khác nhau trên ôtô được xácđịnh bởi các đặc trưng về khối lượng của chúng, các đặc tính củac
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
Dao động ô tô và các chỉ tiêu liên quan đến dao động
Ô tô là một hệ dao động cơ học phức tạp, với khối lượng được phân chia thành phần được treo và không được treo Khi nghiên cứu dao động, phần được treo được xem là tập hợp các dao động đơn giản, thực hiện 3 dịch chuyển tịnh tiến theo các trục OZ, OX (lắc ngang) và OY (lắc dọc).
Tần số, độ dịch chuyển, vận tốc dịch chuyển và gia tốc dịch chuyển của các khối lượng khác nhau trên ô tô phụ thuộc vào khối lượng của chúng, đặc tính của hệ thống treo, tốc độ di chuyển của ô tô và đặc điểm địa hình bề mặt đường.
Các yếu tố gây ra dao động :
+ Mấp mô mặt đường: Nguồn kích thích dao động cưỡng bức chủ yếu do tác dụng tương hỗ giữa các bánh xe với mặt đường không
Mặt đường thực tế không hoàn toàn bằng phẳng, thay vào đó, nó có những mấp mô ngẫu nhiên Những mấp mô này thay đổi về độ cao và khoảng cách giữa chúng trong quá trình xe di chuyển, tạo nên sự thay đổi không đều trên bề mặt đường.
+ Do sự quay không đều của động cơ, của hệ thống truyền lực, của lốp và của bánh xe
Gió có cường độ, hướng và tính chất thay đổi ngẫu nhiên trong khi xe di chuyển, đồng thời tâm tác động của gió thường không trùng với trọng tâm của xe.
+ Do lực quán tính gây ra khi ô tô chuyển động :
- Lực quán tính do phanh xe
- Lực quán tính do tăng tốc
- Lực quán tính do xe quay vòng
Khi quay vòng xe ngoài gia tốc dọc cũng xuất hiện gia tốc ngang ảnh hưởng tới dao động ô tô Kích động do động cơ hoạt động, những tác động của động cơ đến dao động ô tô phụ thuộc vào tình trạng làm việc của động cơ, tình trạng tải do vậy cũng mang tính chất ngẫu nhiên.
1.1.1 Các chỉ tiêu về tần số dao động
Để đánh giá dao động của ô tô và chất lượng hệ thống treo, cần chú ý đến các thông số dao động, đặc biệt là tần số, nhằm đảm bảo sự êm ái cho xe và người lái.
Việc con người di chuyển thực chất là một dao động với tần số khoảng 1-1,5 Hz, tương đương 60-90 bước mỗi phút Chính vì vậy, người ta cho rằng ôtô di chuyển êm ái khi tần số dao động riêng của xe nằm trong khoảng này, giúp mang lại cảm giác thoải mái cho người ngồi trên xe Thực tế, tần số dao động thích hợp cho các loại ôtô thường được thiết kế dựa trên các tiêu chí cụ thể.
- n = 60 - 80 lần /phút đối với xe con.
- n = 90 - 120 lần /phút đối với xe tải. b) Gia tốc dao động
Gia tốc dao động là yếu tố quan trọng quyết định sự êm ái của chuyển động Các giá trị gia tốc giới hạn theo các phương Ox (dọc xe), Oy (ngang xe) và Oz (thẳng đứng) là thông số cần thiết để đánh giá độ êm dịu của phương tiện.
Các số liệu trên có thể xem là gần đúng để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô Mặt khác, điều quan trọng hơn là dao động ôtô truyền cho con người thực chất là tác động ngẫu nhiên với dải tần số rộng và phức tạp theo cả hướng tác dụng. c ) Hệ số êm dịu chuyển động K và tải trọng tác dụng xuống nền đường
Hệ số êm dịu chuyển động K là yếu tố ảnh hưởng đến cảm giác dao động của con người, phụ thuộc vào tần số, gia tốc, vận tốc, phương dao động và thời gian tác động K là hằng số thì cảm giác sẽ không thay đổi Hệ số K được tính toán theo công thức:
- K : Hệ số êm dịu của chuyển động.
- F ( t ) d : Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe
- R t K : Tải trọng tĩnh của bánh xe
Giá trị F(t)d phản ánh mức độ ảnh hưởng của tải trọng tác động lên bánh xe Càng tải trọng lớn, lực tác động lên lốp xe, các bộ phận chi tiết của xe và nền đường càng mạnh, gây ảnh hưởng tiêu cực hơn.
Khảo sát dao động của ô tô tập trung vào việc đánh giá độ bám của lốp với mặt đường, đảm bảo xe vận hành êm ái nhưng vẫn giữ được độ bám cần thiết Điều này giúp duy trì tính ổn định khi lái xe và hạn chế tiêu hao nhiên liệu.
Giá trị gần đúng của lực tác dụng xuống nền đường có thể xác định qua công thức như sau:
- F d : Lực tác dụng xuống đường
- : Chuyển dịch của bánh xe theo phương thẳng đứng.
- q : Chiều cao mấp mô biên dạng đường. d ) Ảnh hưởng của dao động
Dao động của xe có thể gây mệt mỏi và căng thẳng cho lái xe, ảnh hưởng đến khả năng tập trung và phản xạ, gây nguy hiểm khi xử lý tình huống bất ngờ trên đường Điều này đặc biệt nguy hại đối với sức khỏe của lái xe, có thể dẫn đến các tai nạn không đáng có.
+ Đối với đường: khi xe chạy trên đường, dao động của ô tô gây ra tải trọng động cùng với tải trọng tĩnh của xe làm hư hỏng đường và cầu cống.
Mặt đường gồ ghề gây ra dao động, tạo tải trọng thay đổi lên các chi tiết ô tô, dẫn đến mỏi chi tiết và giảm độ bền Dao động cũng ảnh hưởng đến khả năng truyền lực, điều khiển hướng, và ổn định chuyển động của xe Các tải trọng động trên bánh xe làm thay đổi độ bám đường và tạo ra gia tốc lắc, ảnh hưởng đến chuyển động của xe.
Công dụng, phân loại và yêu cầu đối với hệ thống treo
1.2.1 Công dụng hệ thống treo
Hệ thống treo xe là liên kết mềm giữa bánh xe và thân xe, nâng đỡ thân xe lên cầu xe Điều này cho phép bánh xe chuyển động độc lập với khung xe, giúp hấp thụ những rung động và va đập từ mặt đường, mang lại sự êm ái cho hành khách và bảo vệ xe khỏi hư hỏng.
+ Truyền lực từ bánh xe lên thân xe và ngược lại.
+ Các bộ phận của hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt các dao động, rung động và va đập do mặt đường truyền lên
+ Đảm bảo khả năng truyền lực và mômen giữa bánh xe với khung vỏ xe.
Công dụng của hệ thống treo còn được thể hiện qua các phần tử của hệ thống treo : a) Phần tử đàn hồi
Nhiệm vụ của phần tử đàn hồi là đưa tần số dao động của xe phù hợp với vùng tần số người sử dụng Ngoài ra, phần tử đàn hồi còn có nhiệm vụ nối mềm bánh xe và thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung xe trên các địa hình khác nhau đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động. b ) Phần tử dẫn hướng
Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung, vỏ xe Bên cạnh đó phần tử dẫn hướng tiếp nhận và truyền lực, mômen giữa bánh xe với khung, vỏ xe. c ) Phần tử giảm chấn
Phần tử giảm chấn có nhiệm vụ dập tắt dao động truyền từ mặt đường lên khung xe, đảm bảo xe di chuyển êm ái trên mọi địa hình Đồng thời, giảm thiểu dao động của phần tử treo, duy trì tiếp xúc bánh xe với mặt đường, nâng cao khả năng bám đường và an toàn khi vận hành.
1.2.2 Phân loại hệ thống treo
Hệ thống treo được phân thành hai nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc, dựa trên cách bố trí các bộ phận Hai nhóm này được tạo ra từ các cách bố trí khác nhau của các bộ phận trong hệ thống treo Hệ thống treo phụ thuộc là một trong hai nhóm chính này.
Dầm cầu kết nối cứng với hai bánh xe ở hai bên Trong cầu chủ động, dầm cầu chủ động nối hai bánh xe Trong cầu dẫn hướng, dầm cầu liền bằng thép định hình nối hai bánh xe Hệ thống treo phụ thuộc có ưu điểm là
- Vết bánh xe cố định nên giảm độ mòn ngang của lốp.
- Khả năng chịu lực bên tốt do hai bánh xe được liên kết với nhau nên giảm sự trượt bên.
- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ lắp, dễ sửa chữa.
Nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc :
- Khối lượng không treo lớn nên tăng tải trọng động, va đập, giảm độ êm dịu và sự bám của bánh xe.
- Chiều cao trọng tâm lớn do đảm bảo khoảng cách làm việc của cầu xe Do vậy ảnh hưởng đến tính ổn định và chiếm không gian lớn.
- Nối cứng bánh xe dễ gây nên chuyển vị phụ.
Hệ thống treo phụ thuộc thường sử dụng nhíp lá, lò xo hoặc buồng khí, phổ biến trên xe tải, xe buýt, xe khách và một số dòng xe con có khả năng cơ động cao Hệ thống treo độc lập mang đến khả năng vận hành êm ái hơn và kiểm soát tốt hơn trên các địa hình gồ ghề.
Hai bánh xe hai bên chuyển động độc lập với nhau Sự dịch chuyển của bánh xe này không ảnh hưởng đến bánh xe khác.
Hệ thống treo độc lập cho phép mỗi bánh xe di chuyển độc lập với nhau, nhờ vào việc hai bánh xe không được liên kết cứng Điều này mang lại nhiều lợi ích cho xe, bao gồm khả năng xử lý tốt hơn, độ bám đường ổn định hơn và cải thiện sự thoải mái cho hành khách.
- Khối lượng phần không được treo nhỏ nên giảm sự va đập và phát sinh tải trọng động.
- Đảm bảo động học được đúng và chính xác hơn, tuỳ theo kết cấu mà giảm được độ trượt ngang, độ mài mòn của lốp.
- Khi chịu lực bên (lực ly tâm, lực gió bên, đường nghiêng), hai bánh xe liên kết cứng bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
- Có không gian bố trí các bộ phận khác : hạ thấp trọng tâm, tăng độ ổn định khi chuyển động.
- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa.
Hiện nay hệ thống treo độc lập được sử dụng trên ô tô con vận tốc cao và ô tô buýt.
1.2.3 Yêu cầu đối với hệ thống treo
Trên hệ thống treo, sự liên liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng phải có đủ khả năng truyền lực, vì vậy hệ thống treo có yêu cầu hết sức quan trọng Đảm bảo cho ô tô có tính năng êm dịu tốt khi chạy trên đường cứng và bằng phẳng, có nghĩa là thỏa mãn các chỉ tiêu : Đối với xe chở khách :
- Tần số dao động f= 1÷ 1,5 Hz
- Đảm bảo gia tốc dao động trong giới hạn cho phép,
- Đảm bảo cho xe chạy với tốc độ giới hạn khi chạy trên đường xấu mà không có va đập lên các ụ đỡ.
- Có độ bền và độ tin cậy cao.
- Đảm bảo đúng động học của các bánh xe dẫn hướng khi chúng dao động trong mặt phẳng thẳng đứng,
- Dập tắt nhanh các dao động của thùng và vỏ xe,
- Giảm độ nghiêng bên của thùng xe khi quay vòng.
Tuy nhiên khi tính toán hệ thống treo trên ôtô người ta sử dụng các thông số: Số lần dao động trong 1 phút n: n = 60 ÷ 90 lần/phút.
Giới thiệu ô tô tham khảo
Hyundai Grand i10 là dòng xe phổ thông được nhập khẩu từ Ấn Độ Gần đây, Hyundai Thành Công đã đầu tư để chuyển dịch lắp ráp CKD cho phiên bản nâng cấp của Grand i10, nhằm phục vụ thị trường trong nước.
Thông số xe huyndai Grand i10 được tổng hợp qua bảng sau :
Kích thước tổng thể (mm) 3,995 x 1,660 x 1,505
Chiều dài cơ sở (mm) 2450
Khoảng sáng gầm xe (mm) 152 Động cơ Kappa 1.25 MPI
Dung tích xy lanh (cc) 1.248
Công suất cực đại (ps/rpm) 87/6,000
Mômen xoắn cực đại(Nm/rpm) 119.68/4,000
Dung tích bình nhiên liệu 43 lít
Hệ thống dẫn động FWD – Dẫn động cầu trước
Phanh trước/sau Đĩa/Đĩa
Hệ thống treo trước Hệ thống treo trước
Hệ thống treo sau Hai đòn ngang
Bảng 1.3 Giới thiệu thông số xe Huyndai grand I10
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Hệ thống treo độc lập là loại phổ biến trên ô tô con hiện nay nhờ những ưu điểm mang lại sự êm ái cho người lái Với ô tô con nhỏ, chủ yếu di chuyển trong đô thị, hệ thống treo có thể được bố trí theo một số loại sau:
2.1 Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang
Một đòn ngang phía trên và một đòn ngang phía dưới Mỗi một đòn ngang không phải chỉ là một thanh mà thường có cấu tạo dạng khung hình tam giác hoặc hình thang Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận dẫn hướng. Đầu trong của mỗi đòn ngang được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô Đầu còn lại được liên kết với đòn ngang đứng bởi các khớp cầu Bánh xe được cố định với đòn đứng Nếu là bánh xe dẫn hướng thì bánh xe cùng đòn đứng có thể quay quanh một trụ để quay bánh xe khi quay vòng. Ưu điểm hệ thống treo hai đòn ngang:
Hình 2.1 Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang
- Trọng tâm xe thấp cho phép tăng độ võng tĩnh, độ võng động, do đó làm tăng độ êm dịu chuyển động của xe.
- Nó cho phép giảm dao động, tăng khả năng bám đường vì vậy tăng tính ổn định và điều khiển.
- Tăng khả năng bám đường,cho nên tăng được tính ổn định và điều khiển.
Nhược điểm hệ thống treo hai đòn ngang :
- Có kết cấu phức tạp, gồm nhiều đòn liên kết với nhau.
- Không gian để bố trí hệ thống treo hai đòn ngang lớn.
- Khi bánh xe dao động xuất hiện góc ngang bánh xe.
Hệ thông treo này có thể bố trí ở cả hệ thống treo trước và treo sau.
2.2 Hệ thống treo Mc.Pherson
Hệ thống treo MacPherson bao gồm một đòn treo dưới, liên kết với khung xe và thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thủy lực Lò xo được đặt giữa vỏ giảm chấn và gối tựa trên khung, trụ bánh xe được gắn cố định với trụ xoay đứng Hệ thống treo MacPherson nổi tiếng với ưu điểm
So với hệ thống treo hai đòn ngang, hệ thống treo MacPherson có cấu trúc đơn giản, ít chi tiết, tiết kiệm không gian và giảm khối lượng treo Điều này cho phép bố trí thêm các kết cấu khác.
Dễ dàng bố trí trong khoang động cơ.
Nhược điểm hệ thống treo
- Do giảm chấn vừa làm chức năng giảm chấn vừa làm nhiệm vụ của của trụ đứng nên giảm chấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó giá thành hệ thống treo Macpherson sẽ cao hơn.
Hình 2.2 - Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson
- Khó giảm chiều cao mũi xe vì giảm chấn và lò xo được thiết kế cùng nhau.
- Có khả năng gây ra sự thay đổi góc nghiêng bánh xe, vết bánh xe.
- Chiều cao trọng tâm dao động lớn.
- Thay đổi góc lắc ngang của bánh xe
Hệ thống treo này được sử dụng phổ biến trên những xe con hiện đại, đặc biệt trên ô tô cầu trước chủ động dẫn hướng.
Hệ treo hai đòn dọc là một hệ treo độc lập với hai đòn dọc song song, mỗi đòn dọc được gắn vào moayơ bánh xe một đầu và liên kết bản lề với khung xe ở đầu còn lại Lò xo và giảm chấn được bố trí giữa đòn dọc và khung xe, giúp hấp thụ lực va đập và giữ cho bánh xe tiếp xúc với mặt đường Đòn dọc đóng vai trò dẫn hướng và tiếp nhận cả lực ngang và lực dọc, vì vậy nó thường được thiết kế chắc chắn để chịu tải trọng lớn.
Hệ thống treo này có cấu trúc đơn giản, chiếm ít không gian và giá thành thấp do thiết kế đặc biệt Nó thường được sử dụng cho cầu sau bị động trong các xe có động cơ đặt phía trước, với cầu trước là cầu dẫn động.
Hình 2.4 - Sơ đồ nguyên lý hệ treo hai đòn dọc
1- Khung vỏ; 2- Lò xo;3- Giảm chấn; 4- Bánh xe;5- Đòn dọc; 6-
Khớp quay chủ động Ưu điểm của hệ thống treo hai đòn dọc là có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng không được treo nhỏ Ngược lại, đòi hỏi chế tạo các đòn treo phức tạp cần thợ có kỹ thuật cao.
2.4 Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
Hệ thống treo có thể được phân loại thành hai loại: treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc Loại hệ treo được sử dụng phụ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết Trong trường hợp này, hệ treo được phân loại là treo độc lập, nghĩa là độ cứng của đòn liên kết thấp hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc.
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết đặc trưng bởi hai đòn dọc được nối cứng với nhau bằng một thanh ngang, đóng vai trò như thanh ổn định Giống như các hệ treo độc lập khác, hệ treo này sử dụng lò xo trụ xoắn làm bộ phận đàn hồi, thường được đặt giữa khung và đòn dọc Để tối ưu hóa không gian, lò xo thường được lồng vào giảm chấn.
2.5 Giảm chấn của hệ thống treo
Giảm chấn có chức năng dập tắt dao động khi ô tô chuyển động đem lại độ êm dịu chuyển động cho ô tô Giảm chấn trên ô
Hình 2.4 Sơ đồ hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết 1- Bánh xe; 2- Khớp quay trụ; 3- Đòn dọc; 4- Thùng xe; 5- Lò xo; 6-
Giảm chấn là loại giảm chấn thủy lực có tác dụng hai chiều, hiệu quả dập tắt dao động được phát huy ở cả hành trình nén và trả Hệ số cản của giảm chấn và kết cấu van tiết lưu quyết định hiệu quả dập tắt Giảm chấn trên ô tô con thường có hệ số cản nhỏ để tăng độ êm dịu và thường có hai loại.
2.5.1 Giảm chấn hai lớp vỏ
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh, chia không gian thành hai buồng A và B Cuối xy lanh thuỷ lực có cụm van bù, bao bọc bởi lớp vỏ ngoài Không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng, kết nối với buồng B qua các cụm van một chiều (III, IV).
Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các van (II) và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn.
Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như sau:
Giảm chấn hai có cấu tạo bao gồm hai buồng A và B, được ngăn cách bởi van (I), (II), (III), (IV) Khi bánh xe nén, thể tích buồng B giảm, áp suất tăng, chất lỏng đi qua van (I), (IV) vào buồng A và C, ép không khí ở buồng bù lại Khi bánh xe trả, thể tích buồng B tăng, áp suất giảm, chất lỏng đi qua van (II), (III) vào buồng B, không khí ở buồng bù giãn ra và đẩy chất lỏng điền đầy vào khoang B Nắp giảm chấn có phớt che bụi, phớt chắn dầu và lỗ bôi trơn cho trục giảm chấn.
- Ưu điểm của giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc tin cậy ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.
- Nhược điểm là khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng không khí lẫn vào chất lỏng làm giảm hiệu quả của giảm chấn.
2.5.2 Giảm chấn một lớp vỏ
Giảm chấn một lớp vỏ khác với giảm chấn hai lớp vỏ ở chỗ nó không còn sử dụng dầu mà thay thế bằng buồng 8 chứa khí nén có áp suất 2/3 KG/cm2 Cấu tạo của giảm chấn một lớp vỏ bao gồm: [Chi tiết cấu tạo sẽ được thêm vào đây].
Hình 2.6 - Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn một lớp vỏ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO HAI ĐÒN NGANG
Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo
Để đánh giá độ êm dịu của ô tô, người ta thường xem xét các thông số như tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động Đồ án này tập trung vào việc đánh giá độ êm dịu thông qua tần số dao động của hệ thống treo Tần số dao động được tính toán dựa trên mối quan hệ giữa bánh xe và khung xe, dựa trên dữ liệu về dao động Đối với ô tô con, tần số dao động lý tưởng nằm trong khoảng 60 90 lần/phút để phù hợp với dao động của con người Tần số dao động riêng nằm trong khoảng 9 – 15(rad/s) nhằm đảm bảo không gây mệt mỏi cho người lái và hành khách Do đó, đồ án chọn ω = 9,4 (rad/s) cho hệ thống treo.
3.1.1 Xác định độ cứng của treo thông qua tần số dao động riêng của cơ hệ Độ cứng lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợp với tần số dao động trong khoảng n = 60 90 lần/ph Được biểu diễn bằng công thức:
- Ct : Độ cứng của treo đối với một bánh xe (N/m).
- Mt : Khối lượng phần treo của ôtô đặt lên cầu trước (N).
- : Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo Lấy :
Khối lượng của phần được treo ở trạng thái không tải :
- G 1O : Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải (Kg)
- M 1O k : Khối lượng không được treo của cầu trước :
- m 1O k : Khối lượng không được treo của cầu trước Lấy m 1O k = 30 (Kg)
- m bx : Khối lượng của bánh xe Lấy m bx = 10 (Kg)
Khối lượng của phần được treo ở trạng thái không tải :
Khối lượng của phần được treo ở trạng thái đầy tải :
M G M = 656 – 50 = 606 (Kg) Độ cứng một bên của hệ thống treo cầu trước ở trạng thái không tải:
= 22000 (N/m). Độ cứng một bên hệ thống treo cầu trước ở trạng thái đầy tải :
= 30300 (N/m). Độ cứng tính toán của một bên hệ thống treo lấy từ giá trị trung bình :
3.1.2 Xác định hành trình tĩnh của bánh xe ( độ võng tĩnh của hệ thống treo ) Độ võng tĩnh là thông số mang tính quyết định đến độ êm dịu chuyển động Nó được xác định giữa tỷ của gia tốc trọng trường và tần số dao động riêng của khối lượng phần treo : t 2 f g
- C t : Độ cứng tính toán của hệ thông treo(N/m).
- ft : Hành trình tĩnh của bánh xe (m)
- 2 : Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo (rad/s) Hành trình tĩnh của bánh xe :
3.1.3 Hành trình động của bánh xe ( độ võng động của hệ thống treo) Độ võng động của hệ thống treo thường nhỏ hơn hoặc bằng hành trình tĩnh của bánh xe,được thể hiện qua công thức sau : f d ( , 0 7 1 0 , ) f t
(3.4) Hành trình động của bánh xe sau : f d 0 7 , f t = 0,7.0,101 = 0,07 (m) = 70 (mm)
Sử dụng kết quả này để đặt ụ cao su hạn chế hành trình trên và dưới của bánh xe Đối với ô tô du lịch, vấu hạn chế có thể đặt ngoài hoặc trong giảm chấn.
3.1.4 Kiểm tra hành trình động của bánh xe
Kiểm tra hành trình động của bánh xe để đảm bảo rằng điều kiện đảm bảo khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất H min : f d H 0 H min
- f d : Hành trình động của bánh xe
- H 0 : Khoảng sáng gầm xe ở trạng thái tĩnh của ôtô Chọn H 0
- H min : Khoảng sáng gầm xe sau khi bánh xe dịch chuyển hết hành trình động (Chính là khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất lúc đầy tải) H min ≥ 0,1÷0,14 (m)
Ta cần kiểm tra hành trình động để không xảy ra va đập cứng vào ụ cao su ở cầu trước trước khi phanh :
Kiểm tra cho bánh trước :
Vậy hành trình động của bánh xe đảm bảo khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất.
3.1.5 Xác định độ võng của hệ thống treo ở trạng thái không tải tĩnh Độ võng của hệ thống treo xác định bằng tỷ số giữa trọng lượng đặt lên một bánh khi không tải và khi đầy tải ở trạng thái tĩnh, nhân với hành trình tĩnh của bánh xe :
- f t : Hành trình tĩnh của bánh xe f t = 101 mm
- M 1 O O : Khối lượng phần treo khi không tải
- M 1 t T : Khối lượng phần treo khi đầy tải.
Suy ra độ võng hệ thống treo ở trạng thái không tải :
3.1.6 Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo
Hệ số dập tắt dao động là chỉ số quan trọng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ các rung động từ mặt đường, giúp bánh xe bám đường tốt hơn, tăng tính dẫn hướng và ổn định cho xe Theo Lý thuyết ô tô, hệ số này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn và hiệu suất vận hành của phương tiện.
- D : Hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo (rad/s).
- : Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo (rad/s)
- : Hệ số cản tương đối Chọn = 0,2-0,3 chọn = 0,3 Đối với treo trước là :
3.1.7 Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn
Hệ số cản của hệ thống treo K góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịu của xe Tương tự bộ phận đàn hồi.
- K tb : Hệ số cản trung bình của giảm chấn (Ns/m)
- M 1 t T : Trọng lượng phần treo đặt lên một bánh xe
- D : Hệ số dập tắt dao động của hệ thống treo (rad/s)
Hệ số cản trung bình của giảm chấn :
Tính toán bộ phận dẫn hướng
Bộ phận dẫn hướng rất quan trọng, đảm bảo chuyển vị tối ưu, đồng thời đảm nhận khả năng tiếp nhận lực dọc, ngang giữa bánh xe với thùng xe, bộ phận dẫn hướng được xem như cơ cấu đáp ứng số bậc tự do hợp lý của bánh xe trong hệ thống treo.
3.2.1 Tính toán động học các bộ phận dẫn hướng a Xác định chiều dài các đòn dẫn động
Bài viết này tập trung vào việc xác định kích thước các đòn ngang và vị trí đặt khớp quay của chúng với thân xe, dựa trên các số liệu đã cho và thông số tính toán.
- Chiều rộng cơ sở của ô tô : B = 1660 m
- Khoảng sáng gầm xe H 0 = 162 (mm)
- Góc nghiêng ngang bánh xe 0 = 0 0
- Góc nghiêng ngang của trụ đứng : 0 12 0
- Thay đổi của góc ngang trụ đứng : 1 5 , 0
- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng r 0 = 80 mm
- Chiều dài trụ đứng : Kr = 170 mm
- Tâm quay tức thời của xe nằm với mặt đường h s = 40 mm
Để xác định động học của hệ thống treo Hai đòn ngang, phương pháp đồ thị được sử dụng với các bước tuần tự Bán kính bánh xe (rbx) được xác định là 265 mm.
- Kẻ đường nằm ngang dd để biểu diễn mặt phẳng đường.
- Vẽ đường trục đối xứng của xe A0m, A0m vuông góc với dd tại A0.
- Trên A0m ta đặt các đoạn:
Trong các đoạn trên thì chiều của các đoạn được lấy hướng lên trên, còn đoạn A3A4 mang dấu âm lên hướng xuống.
- Trên mặt phẳng đường A0d đặt A0B0 = B/2 60/2 = 830 mm,( B0 chính là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường ).
- Tại C0 dựng C0n : đường nghiêng ngang của đường trụ tâm xoay đứng với 0 = 12 độ so với phương thẳng đứng.
- Trên đoạn B0z lấy B0B = rbx &5 mm, B là tâm quay của bánh xe.
- Tại B1 dựng đường vuông góc với B0z, đường này cắt C0n tại
C3 C3 là điểm nối cứng của trụ bánh xe với trụ xoay đứng.
- Trên C0n, từ C3 đặt về phái trên và phía dưới của các đoạn
C2C3 = C3C1 = Kr/2 C1,C2 là tâm quay ngoài của hai đòn ngang ở vị trí không tải Đoạn thẳng C1C2 là chiều dài trụ đứng.
Bằng cách tương tự ta sẽ tìm được vị trí của khớp ngoài của đòn ngang ở trạng thái xe đầy tải như sau :
Khi hệ thống treo biến dạng lớn nhất, nếu coi thùng xe là điểm B2 và khoảng cách giữa hai vết bánh xe ở trạng thái này là không đổi so với trạng thái khi không tải, thì đoạn thẳng B0B2 sẽ bằng đoạn thẳng A1A4.
- Từ B2 kẻ đường thẳng B2q // dd
- Từ D1 dựng D1n’ tạo với phương thẳng đứng một góc
D2 và D3 là vị trí khớp cầu ngoài của hai đòn ngang ứng với trạng thái hệ treo biến dạng lớn nhất Như vậy C1 và D2 sẽ cùn nằm trên cùng một cung tròn có tâm là khớp trong của đòn dưới, C2 và D3 sẽ cùng nằm trên cùng một cung tròn có tâm là khớp trong của đòn trên.
- Kẻ đường trung trực KK và K1K1 của C1D2 và C2D3.Từ A4 kẻ đường tt // dd.
Xác định giao điểm O1 của trục truyền động với khung xe Điểm O1 chính là tâm khớp trụ trong của đòn ngang dưới Khoảng cách từ điểm O1 đến trục đối xứng ngang xe cần được bố trí sao cho phù hợp với việc bố trí khoang chứa hàng hoặc cụm máy.
- Nối O1C1 : O1C1 chính là độ dài đòn ngang dưới của hệ treo. Gọi O1C1 là Lđ.
- Nối B0A5 và kéo dài cắt đường kéo dài O1C1 tại P.P Là tâm quay tức thời bánh xe.Nối PO2 và kéo dài tới khi K1K1 tại
O2,O2 là khớp trụ trong đòn ngang trên O2C1 = Lt là độ dài đòn ngang trên của hệ thống treo.
- Đo khoảng cách Lđ,Lt rồi nhân với tỷ lệ ta được độ dài thực của chúng :
Ld = 290 mm và Lt = 160 mm.
Hình 3a Động học trên hệ thống treo hai đòn ngang
Vương Minh Hoàng Page 34 b ) Xây dựng lại mối quan hệ động học
Sau khi xác định kích thước hai đòn ngang và vị trí khớp nối, cần xây dựng lại mối quan hệ động học để xác định sự thay đổi khoảng cách hai vết lốp bánh xe (B) và góc nghiêng ngang trụ xoay đứng ( ) Từ đó, ta tìm mối quan hệ giữa các thông số này với sự dịch chuyển bánh xe theo phương thẳng đứng, cụ thể là xác định hàm số B f z và f z .
- Việc thiết lập mối quan hệ động học của hệ thống treo thông qua các vị trí của chúng khi không tải ( ký hiệu là 0 ).
- Dựng lại chính xác vị trí khi hệ treo ở vị trí lớn nhất ( ký hiệu là 4 ).
- Tìm ra vị trí của hệ treo khi bánh xe ở vị trí lớn nhất ( lấy khoảng 40 – 60 mm so với vị trí không tải) ký hiệu là I.
- Sau đó tìm ra các vị trí trung gian ( từ 3 – 4 vị trí )
- Giá trị z thay đổi theo hành trình của bánh xe.
- Đo đạc lại sự thay đổi của B và chính xác.
Góc nghiêng dọc (góc Caster) ảnh hưởng đến độ ổn định của bánh xe khi xe chạy thẳng, trong khi khoảng caster nk tác động đến tính năng trả lái của bánh sau khi chạy trên đường vòng Góc nghiêng dọc của trụ đứng được xác định bởi sự dịch chuyển giá đỡ đòn ngang so với khung xe, dẫn đến di chuyển tâm quay của trụ đứng.
- rbx : bán kính bánh xe rbx = 265 mm
- : góc nghiêng dọc Caster Lấy = 8 0
- nk0 khoảng caster mm Suy ra : nk0 rbx.sin = 265 Sin8 0
Hình 3b Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học hệ
Mối quan hệ ΔB và SB và S
Mối quan hệ S và Δδ S(mm) ΔB và Sδ(mm)
Hình 3.1 minh họa mối quan hệ giữa khoảng cách hai vết lốp bánh xe, góc nghiêng ngang và sự dịch chuyển bánh xe theo phương thẳng đứng Lực tác động lên bánh xe được phân tích trong phần 3.2.2.
Khi xe ô tô có khối lượng nhất định tác động xuống bánh xe, mặt đường sẽ phản lực ngược lại với cùng cường độ Do đó, việc tính toán lực tác dụng lên bánh xe trong từng trường hợp cụ thể là vô cùng quan trọng để thiết kế hệ thống treo hiệu quả nhất Lực dọc tác động lên bánh xe bao gồm lực kéo (Pk) và lực phản lực (Pp).
Lực kéo Pk xuất hiện do Mk (mômen kéo ) của xe chủ động tác dụng lên mặt đường
- Z : trọng lượng bám(tải trọng thẳng đứng)
- x : hệ số bám dọc b) Lực bên : F y
Xuất hiện do tác dụng của mặt đường lên bánh xe khi ôtô vào vòng cua, do tác dụng của mặt đường (mặt đường nghiêng) hoặc gió ngang.
- Z : Tải trọng tác dụng lên bánh xe theo phương thẳng đứng
- y : Hệ số bám ngang c) Tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng gây ra phản lực thẳng đứng tại bánh xe:
- G : khối lượng phần treo và không treo tác dụng lên bánh xe.
- g : gia tốc trọng trường. d) Mômen tác dụng lên bánh xe:
3.2.2.1 Xác định các lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng a) Trường hợp chỉ có lực Z ( không có lực X,Y ) Đây là trường hợp xe ô tô chỉ chịu tải trọng động, tất cả khối lượng phần được treo sẽ dồn lên hệ thống treo, xác định các lực tác dụng lên các đòn dẫn hướng trong trường hợp này được thể hiện dưới đây :
Lực và các phản lực tác dụng lên các đòn dẫn hướng được biểu diễn trên hình :
Hình 3.4 Các lực tác dụng lên các khớp trong trường hợp chỉ có lực Z
Tải trọng động tác dụng lên một bánh xe cầu trước khi đầy tải được xác định bằng công thức :
- Z : Tải trọng động tác dụng lên bánh xe (N)
- G1T : Trọng lượng đặt lên cầu trước khi đầy tải G1T = 656 (kg)
- Kđ : Hệ số tải trọng động
Có fđ = 70 (mm), ft 1 (mm).
Phản lực Z của đường được chuyển về trục AB : Z = ZAB = 5470 (N)
Mômen do lực Z gây nên quay xung quanh trụ đứng :
Tại đầu F của đòn dọc có Fz = Z và cân bằng với lực Zlx :
210 = 7293 (N) Tại đầu A và B xuất hiện hai phản lực cân bằng với Mz : AMz = BMz
Lấy phương trình mômen tại điểm O1 : MZ(01) = Z.r0 - AM2.m - BMZ.n
Tại đầu C của đòn trên :
Tại D và E có các phản lực cân bằng với Cy là Dy và Fy Lấy momen tại E :
Các phản lực cân bằng với Cz là DCz và ECz Xét phương trình momen tại D :
Tại đầu F của đòn dưới ta có:
Tại đầu G và H: Xuất hiện các phản lực cân bằng do Fz và Fy gây nên : (GFz , GFy, HFz, HFy) Xét phương trình momen tại G :
Như vậy tại trường hợp chỉ có lực Z, các lực tác dụng lên các khớp như sau :
3.2.2.2 Trường hợp chỉ chịu lực Z và X Đây là trường hợp xe ô tô khi phanh, lực phanh sẽ lớn hơn lực kéo,lực phanh lúc đó là lớn nhất vì vậy ta phải đi tính toán các lực để chọn hệ thống treo sao cho phù hợp. a) Tính lực Z
Momen tại B : MB = Z.L - G.b – Pj.hg
- G = GT1.g : Trọng lượng đặt lên cầu
- GT1 : khối lượng đặt lên cầu khi xe đầy tải GT1 = 656 kg
- Hg : chiều cao trọng tâm xe hg = 510mm
- L : chiều dài cơ sở của ô tô.
Hệ số phân bố tải trọng khi phanh :
Lực dọc của xe khi phanh được tính :
Tách riêng phản lực X như hình vẽ sau:
Hình 3.6 các lực liên kết tại các khớp khi hệ treo chỉ chịu lực Z và X
Lực X trong mặt phẳng (XOZ) gây ra mômen :
Tại A và B : Có các phản lực AMx và BMx do mômen Mx gây nên Xét phương trình momen tại điểm B :
Tại S : Lực đánh vành lái Sy Xét phương trình momen tại B :
Tại Sy gây ra các phản lực tại A và B do ASy và BSy
Xét phương trình momen tại điểm A có :
M(A) = BSy.(m + n) – Sy.s = 0 Chọn s = Kr –t = 170-110 60 ( mm)
Mặt khác : Mz = Z.r0 = 2332.0,1 = 233 (N.m) Mz gây ra phản lực
Tại khớp C ở đòn trên ta có :
Tại khớp D và khớp E, dưới tác dụng của Cy :
Dưới tác dụng của Cx:
Phương trình momen tại điểm E : ME = 0 Dcx.(t1 + t2) = Cx.lt
Dưới tác dụng của CZ gây ra lực Zlx , DCz , ECz Phương trình momen tại E :
ECz = Zlx - CZ - DCz = 357 (N). Đối với đòn dưới :
Tại khớp liên kết F có :
Tại khớp G và khớp H Dưới tác dụng của Fy xét phương trình momen tại H :
Dưới tác dụng của Fz phương trình momen tại H :
Dưới tác dụng của Fx:
Như vậy tại trường hợp chỉ có lực Z, các lực tác dụng lên các khớp được tổng hợp lại như sau :
3.2.2.3.Trường hợp chỉ có lực Z và Y Đây là trường hợp khi xe ô tô quay vòng, lực ngang Y lúc này là lớn nhất, khi quay lực ngang max, các lực trên các khớp được tính :
Tính lực Zy: M0 = 0 Zy.B - G.(B/2) - Py.hg = 0. (3.16)
- Hg : Chiều cao trọng tâm xe hg = 510mm
- B : Chiều rộng cơ sở xe B 60 mm
- G : Trọng lượng đặt lên cầu G = GT1.g.
- GT1 : Khối lượng đặt lên cầu khi đầy tải = 915
- Gy = G.y (đối với một bánh xe)
Phân tích ảnh hưởng của lực Z như trên ,xét riêng phản lực Y như hình vẽ sau :
Hình 3.7 Các lực liên kết tại các gối khi hệ treo chỉ chịu tác dụng lực Z và Y
Tại khớp A và khớp B Do My gây nên : Ay và By phương trình momen tại B :
Tại D Dưới tác dụng của Cy ta có phản lực Dy và Ey.phương trình momen :
Dưới tác dụng của Cz ta có phản lực DCz và ECz Lấy momen tại E :
ECz = Zlx - Cz - DCz = 3109 – 2332 – 420 = 357 (N). Đòn dưới :
Dưới tác dụng của Fz có phương trình momen tại H :
Dưới tác dụng của Fy có :
Như vậy các lực tác dụng lên các khớp trong trường hợp có lực Z và Y được tổng hợp dưới đây :
3.3.2.Tính toán thiết kế lò xo
Trong hệ thống treo , lò xo là phần tử đàn hồi có nhiệm vụ làm êm dịu khi xe ô tô chuyển động Lò xo trong quá trình làm việc chỉ chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng Z, mà không truyền lực dọc lực ngang Lò xo trụ có thể chế tạo từ thanh thép có tiết diện tròn hay vuống Chúng có đường đặc tính tuyến tính.
Dựa trên phân tích động lực học, tải trọng động với giá trị Z lớn nhất là yếu tố quyết định cho việc thiết kế, do đó cần ưu tiên thiết kế theo chế độ tải trọng này.
3.3.2.1 Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo
Lò xo được tính toán cho trường hợp chịu tải trọng động lớn nhất. Được tính theo công thức :
- Llx : chiều dài cánh tay đòn đặt lò xo.
- Ld : chiều dài đòn ngang dưới.
Lực nhỏ nhất tác dụng lên lò xo :
Trong đó : G10-Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G10 = 490 (Kg)
Thay vào công thức trên được : Fmin
Từ hành trình làm việc của hệ thống treo: f = fđ + ft = 0,07 + 0,101 = 0,171 (m).
Suy ra hành trình làm việc của lò xo: flx = f/cos( 0) = 0,171/ cos(8 o ) = 0,1 (m). Độ cứng của lò xo được xác định theo công thức:
Vật liệu chế tạo lò xo thép 50CrV4 có = 2600(MN/m 2 ) Đường kính dây lò xo được tính theo công thức: d 1,6 k.F c max
- k : hệ số xét đến độ cong của dây lò xo:
Thay vào ta có : Hình 3.1a Lò xo d 1,6.
= 6,7 (mm). Đường kính trung bình của lò xo : D = c.d = 8.6,7 = 55 (mm).
Số vòng làm việc của lò xo được tính theo công thức :
- flx : Chuyển vị của lò xo , flx = 153 mm
- G : Mômen đàn hồi trượt , G = 8.10 4 MN/m 2
- d : Đường kính dây lò xo, d = 7 mm.
Thay số vào ta có : n 4 6
vòng. Đối với lò xo chịu nén , số vòng toàn bộ n0 được tính theo công thức : n0 = n + 1 = 7 + 1 = 8 vòng.
Chiều cao của lò xo khi bị nén :
Bước của vòng lò xo khi chịu tải : t = d + n
chuyển vị của lò xo ứng với lực Fma x
Chiều cao lò xo H0 khi chưa chịu tải :
Vương Minh Hoàng Page 56 Ứng suất xoắn lớn nhất trong tiết diện dây lò xo :
Thoả mãn bền. Ứng suất xoắn nhỏ nhất trong tiết diện dây lò xo :
Thoả mãn bền. Biên độ ứng suất:
Tính toán giảm chấn
Giảm chấn ống là loại giảm chấn phổ biến trên xe hơi, với hai cấu trúc chính là giảm chấn 1 lớp vỏ và giảm chấn 2 lớp vỏ Mặc dù giảm chấn 1 lớp vỏ có thiết kế đơn giản, dễ sản xuất và bảo dưỡng, nhưng giảm chấn 2 lớp vỏ lại được ưa chuộng hơn nhờ đặc tính làm việc lý tưởng, khả năng bố trí van dễ dàng, khả năng bao kín tốt và giá thành thấp.
Các kích thước cơ bản của giảm chấn bao gồm :
- LY = (0,40,6)dx chọn LY = 0,5dx = 0,5.46 = 23 (mm )
- Đường kính xylanh dx, dx = 46 (mm) Chiều dài từ ụ hạn chế tới đầu trên của ty đẩy LU, LU = 120 (mm) .
- Chiều dày của piston LP, LP = (0,751,1)dx chọn L = 0,6d = 0,6.46 = 27 (mm).
- gc : góc nghiêng giảm chấn,chọn ban đầu gc = 12 0
- Lbx : Chiều dàI khoảng cách từ bánh xe đến khớp trụ lbx 330(mm).
Ta có : fgc = d t gc f f cos
Chiều dài của ty đẩy là:
LT = LU + LY + HP = 120 +23 + 90 = 233 (mm).
Khoảng cách từ đáy của piston tới mặt trên của vỏ ngoài khi piston nằm ở điểm chết dưới Lk, Lk = (0,41.3)dx chọn Lk = 0,6dx 1.1.46 = 50 (mm).
Khoảng cách từ đáy của vỏ trong tới đáy của vỏ ngoài Lb,
Lb = (0,10,8)dx ta lấy Lb = 0.7dx = 32 (mm).
Như vậy chiều dài của xylanh công tác của giảm chấn là:
Lx = LY + HP + 2LP + Lk + Lb = 23 + 90 +2.27 + 50 + 32 249 (mm).
Suy ra chiều dài của toàn giảm chấn là:
Tỷ số truyền của giảm chấn :
Hình 3.1b Cấu tạo giảm chấn
Suy ra hệ số cản thực tế của giảm chấn:
Kn : Hệ số cản trong hành trình nén nhẹ của giảm chấn.
Hệ số cản Ktr trong hành trình trả của giảm chấn thường lớn hơn hệ số cản Kn trong hành trình nén Điều này nhằm mục đích hấp thụ năng lượng hiệu quả khi bánh xe đi qua chỗ gồ ghề, khi giảm chấn bị nén nhanh và năng lượng được hấp thụ chủ yếu ở hành trình trả Thực nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa hai hệ số cản này thường là Ktr = 2,53Kn.
Chọn Ktr = 3Kn thay vào công thức :
Vậy suy ra: Ktr = 3Kn = 3.894 = 2682 (Ns/m).
Trong quá trình nén mạnh và trả mạnh thì:
Lực sinh ra trong quá trình làm việc của giảm chấn được xác định bằng công thức :
- K : hệ số cản của giảm chấn.
- vP : là vận tốc dịch chuyển của piston giảm chấn, vPmax = 0,6 (m/s 2 ).
Khi bỏ qua đặc tính làm việc của lò xo, đường đặc tính của giảm chấn được coi là tuyến tính, dẫn đến hệ số m bằng 1 Điều này có nghĩa là lực cản sinh ra trong quá trình nén nhẹ và trả nhẹ là tuyến tính.
Như vậy lực cản sinh ra trong quá trình nén mạnh và trả mạnh:
Pnmax = Pn + Knm.(vPmax - vPmim) = 268 + 357.(0,6 - 0,3) = 375 (N).
Ptrmax, được tính bằng công thức Ptrmax = Ptr + Ktrm.(vPmax - vPmim) = 804 + 1072,8.(0,6 - 0,3) = 1126 (N), phản ánh lực tác động tối đa Với mỗi hành trình làm việc khác nhau, đồ thị thu được sẽ có dạng khác nhau, giúp xác định chất lượng của giảm chấn Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa Pn và vp cung cấp thông tin trực quan về hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Hình 3.2 Đường đặc tính của giảm chấn
Vậy các thông số của giảm chấn chọn :
- Đường kính xy lanh công tác dx = 46 (mm).
- Chiều dài của toàn giảm chấn Lgc = 369 (mm).
- Chiều dài ty đẩy Lt = 233 (mm)
- Đường kính thanh đẩy dT = 20.
- Chiều dài của xy lanh công tác của giảm chấn Lx = 249 (mm).
- Đường kính ty đẩy chọn dđ (mm).
- Hệ số dập tắt dao động D = 3,36 (rad/s).
- Đường kính van nén chọn Dn = 2,6 (cm)
- Đường kính van trả Dt = 1,9 (cm).
3.3.1 Công suất toả nhiệt của giảm chấn
Theo phương trình truyền nhiệt, lượng nhiệt được toả ra khi giảm chấn làm viêc trong một giờ được xác định theo công thức :
- : Hệ số tỷ lệ chọn = 1.
- : Hệ số truyền nhiệt vào không khí của thanh óng giảm chấn = 51,5 70
- F : diện tích tiếp xúc của giảm chấn và môi trường xung quanh
- R: là bán kính ngoài của giảm chấn R = dn/2 = 0,23 (mm).
- lx : chiều dài của xi lanh công tác lx = 249 (mm).
- Tmax : Nhiệt độ sinh ra trong quá trình làm việc của giảm chấn Tmax = 100120 0 c chọn Tmax = 120 0
- T0 : Nhiệt độ của môi trường xung quanh T0 = (30
- t: thời gian làm việc của giảm chấn trong 3600(s).
Công suất sinh ra khi giảm chấn làm việc với lực cản lớn nhất( tính ở hành trình trả).Công suất của giảm chấn:
- : là tần số dao động của hệ treo = 9,4 (rad/s).
- : hệ số tăng năng lượng sức cản = 1,5.
- Hg: hành trình của Piston HP = 90 (mm).
- : Hệ số thu năng lượng = 0,05 0,13 chọn = 0,1 Ptmax
Thay số vào ta có:
Khi xác định kích thước của giảm chấn phải thoả mãn điều kiện công suất cần thiết sinh ra phải nhỏ hơn điều kiện truyền nhiệt.
- A : Hệ số chuyển đổi A = 427(KGm/kcal) T = 3600(s) Qmax 346 (kcal).
N Q max >N P max vậy giảm chấn thoả mãn điều kiện bền nhiệt tức là giảm chấn làm việc bình thường.
3.3.2 Tính bền thanh đẩy giảm chấn
Trong quá trình giảm chấn hoạt động, thanh đẩy chịu lực nén ở hành trình nén và lực kéo ở hành trình trả Do đó, việc kiểm tra độ bền của thanh đẩy cần được thực hiện theo cả kéo và nén Để kiểm tra độ bền khi kéo, ta cần xét các yếu tố như
Do lực kéo trong hành trình trả mạnh là lớn nhất nên kiểm bền cho thanh đẩy trong trường hợp này: tr max k
Chọn vật liệu làm thanh đẩy là thép hợp kim 42CrMo4S có ứng suất kéo giới hạn k = 800 (N/mm 2 ) Với đường kính của thanh đẩy dT = 20 (mm).
Thay số vào công thức 3.89 ta có:
Vậy thanh đẩy đủ bền khi chịu kéo. b) Kiểm tra bền khi nén:
Khi thanh đẩy chịu nén ở hành trình nén mạnh, nó có thể bị mất ổn định dọc Do đó, cần đảm bảo hệ số an toàn để tránh hiện tượng này, với công thức: no gh n max.
- Pgh : Lực giới hạn khi uốn dọc, Pgh = min 2
- E : Môđun đàn hồi của vật liệu, E = 8.10 4 (MN/m 2 ).
- Jmin : Mômen quán tính nhỏ nhất trong thanh, do thanh đẩy có tiết diện tròn nên : Jmin = Jp = 32
- nođ : Hệ số an toàn ổn định, chọn nođ = 2.
- à : Hệ số phụ thuộc liờn kết của thanh, do thanh liờn kết gối tựa với thõn xe lờn à = 0,5.
- LT : Chiều dài thanh đẩy, LT = 363 (mm).
Thay số vào ta được : Pgh =
375 = 221 Vậy : no > nođ = 2 thanh đẩy không mất ổn định khi nén.
Rôtuyn là khớp cầu nối đòn ngang và trụ đứng, chịu lực cắt, uốn và chèn dập Bài viết này tập trung vào việc kiểm tra độ bền rôtuyn theo cắt và chèn dập Rôtuyn được chế tạo từ thép 42CrMo4V có giới hạn bền σb = 1000 MPa, từ đó suy ra ứng suất tiếp cho phép.
[ ] = σ b /2n = 1000/(2.2) = 250 MPa = 250 (N/mm 2 ). a ) Kiểm tra bền cắt: Ứng suất cắt của rôtuyn được tính theo công thức:
Lực cắt QC là lực cắt lớn nhất ở đầu ngoài đòn ngang Theo bảng kết quả tính toán động lực, lực cắt lớn nhất xuất hiện khi xe chịu lực ngang hoặc khi xe quay vòng (chỉ chịu lực Z và…).
Mặt cắt A-A là mặt cắt nguy hiểm nhất: SA : Diện tích tiết diện A-A,
Thay số vào suy ra ứng suất cắt:
Vậy rôtuyn đảm bảo bền cắt. b ) Kiểm tra bền theo chèn dập:
Rôto được chế tạo từ thép 42CrMo4V có ứng suất chèn dập cho phép trong khoảng 25 đến 35 MPa (N/mm²) Ứng suất chèn dập tại mặt cắt nguy hiểm A-A được tính toán bằng công thức: σcd = Fcd / A.
Hình 3.2 Thông số rô tuyn
Lực chèn dập Fcd là lực tác động thẳng góc lên rôtuyn Giá trị Fcd lớn nhất khi xe bị trượt ngang.
Rôtuyn đảm bảo bền theo chèn dập.
