Đồ án thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén, thiết bị đo ghi của bệ thử phanh ô tô dạng quán tính(word+bả

Chơng 1 : Tổng quan về bệ thử phanh dạng quán tính.Chuẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử quán tính: Bệ thử quán tính đợc chia ra làm hai loại chủ yếu sau: -Loại sử dụng lực bám gi

Chơng 1 : Tổng quan về bệ thử phanh dạng quán tính.

Chuẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử quán tính:

Bệ thử quán tính đợc chia ra làm hai loại chủ yếu sau:

-Loại sử dụng lực bám giữa bánh xe với mặt tựa( Bệ tấm phẳng, Bệ con lăn quán tính ) Phơng pháp chuẩn đoán của loại bệ thử này dựa trên cơ

sở đo lực quán tính xuất hiện trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với bề mặt tựa trong quá trình phanh

-Loại không sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa loại này có thể đo đợc mô men phanh cực đại ở cơ cấu phanh mà không chất tải lên ôtô

1,Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính:

Nguyên tắc chuẩn đoán của bệ thử phanh tấm phẳng quán tính là không sử dụng quán tính của bệ thử mà chỉ dùng khối lợng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của ôtô

Hình 1- 6

Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính

1.Hộp thiết bị đo

2.Tấm phẳng

3.Cảm biến đo độ dịch chuyển

Bao gồm bốn tấm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số bám các cảm biến 3 để đo độ dịch chuyển tấm phẳng2 khi phanh Hộp đo 1 dùng để biến đổi các tín hiệu nhận đợc từ cảm biến 3 Khi thử nghiệm ngời lái cho

ôtô đi vào bệ thử với tốc độ 6- 12 Km/h Và dừng lại đột ngột trên tấm phẳng khi phanh Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với tấm phẳng xuất hiện lực quán tính cân bằng với lực phanh làm các tấm dịch chuyển Độ dịch chuyển các tấm phẳng đựơc ghi bởi các cảm biến thuỷ lực, cơ khí, hay khí nén

Bệ thử tấm phẳng có u điểm cơ bản là có năng suất chẩn đoán cao, công nghệ chuẩn đoán đơn giản Nhng nó tồn tại một số nhợc điểm: độ ổn

định hệ số bám kém vì bệ thờng xuyên có bụi bẩn và ớt, chiếm diện tích nhà xởng lớn vì phải có đoạn đờng tăng tốc, gây khí thải độc hại cho phân xởng

2,Bệ thử phanh con lăn quán tính:

Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử dụng quán tính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi phanh trên đờng Nó gồm có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ôtô, loại dẫn động từ động cơ điện Cả hai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa

Hình 1-7

Bệ thử con lăn (A,B) và băng tải (C) quán tính

1.Bánh xe2.6.Con lăn3.Hộp giảm tốc

4.Động cơ

5.Xích truyền động7.Bánh đà

8.Băng tải

Bệ thử con lăn dẫn động từ động cơ ôtô( Hình 1-7 A) Bao gồm các cụm con lăn 2,6 có liên hệ động học với bánh đà 7 Các con lăn đợc dẫn

động quay từ bánh xe chủ động của ôtô Bệ thử này kiểm tra đợc tất cả các

hệ thống phanh trên các bánh xe trên các cầu Nhợc điểm của loại này là hao tốn nhiên liệu và khí thải làm ô nhiễm môi trờng không gian sản xuất

A

Bệ thử phanh băng tải quán tính ô( Hình 1-7 C).Bao gồm các con lăn trên đó trên đó đặt tấm vải bọc cao su Bệ cũng đợc dẫn động từ động cơ ôtô,

bệ này chỉ dùng để thí nghiệm xe con

Bệ thử phanh con lăn quán tính dẫn động bằng động cơ điện(Hình 1- 7 B) Gồm hai cụm bánh đà đặt riêng rẽ dới bánh xe của một trục, các con lăn nhận truyền động từ động cơ điện và dẫn động quay các bánh xe ôtô Bệ loại này có khả năng kiểm tra lực phanh của từng cầu, các chi phí trong quá trình thử nhỏ, không ô nhiễm môi trờng, do vậy nó đợc sử dụng khá phổ biến ở các xí nghiệp

Nguyên lý làm việc của tất cả các loại bệ thử quán tính có sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa về bản chất là nh nhau Sau khi đa xe vào

bệ thử , tăng tốc ( bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ ôtô ) Để xe đạt đợc tốc độ từ 50 –70 Km/h rồi đạp phanh đột ngột đồng thời cắt côn( hoặc ngắt

động cơ điện) Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với con lăn( hoặc băng tải) xuất hiện lực quán tính ngợc chiều lực phanh Sau một thời gian bánh xe ngừng quay Trong trờng hợp này quãng đờng phanh có thể xác định bằng máy đếm số vòng quay con lăn kể từ khi bắt đầu phanh, hoặc dùng

đồng hồ bấm giây đo thời gian quay của nó Trên các loại bệ thử phanh con lăn quán tính co thể đo mô men phanh theo mô men phản lực xuất hiện trên trục của bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn Do vậy khi thí nghiệm không chất tải lên thùng xe thì phải có thiết bị khống chế lực bàn đạp ở một giá trị nào đó Sao cho lực phanh không lớn hơn lực bám

Để đảm bảo đợc độ tin cậy của kết quả chẩn đoán thì các loại bệ thử con lăn quán tính phải mô hình hoá đợc quá trình phanh thực tế của ôtô trên

đờng và trên bệ thử phải tơng đơng nhau Đây là một nhợc điểm dẫn đến loại

bệ thử này không chẩn đoán đợc cho nhiều loại xe

3,Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám:

Bệ thử quán tính không sử dụng lực bám cho phép đo trực tiếp mô men phanh ở cơ cấu phanh, bệ kiểu này gồm hai loại:

-Loại bánh xe ôtô tựa trên con lăn( Hình 1- 8 A).Trong trờng hợp này con lăn chỉ có tác dụng đỡ bánh xe mà không tham gia trong thành phần bệ thử

-Loại treo bánh xe lên bằng hệ thống kích nâng(Hình 1- 8 B)

Sơ đồ bệ thử quán tính để thử phanh không sử dụng lực bám

So với loại bệ thử con lăn kiểu quán tính thì loại bệ thử này có khả năng loại trừ đợc sự trợt của bánh xe với con lăn Khử đợc sự sai khác về cản lăn trên đờng và trên bệ thử

A

B

Hình 1- 8

Nguyên lý làm việc chung của loại bệ thử: động cơ điệ kéo bánh xe

ôtô quay đến tốc độ 50 –70 Km/h sau đó đạp phanh đột ngột sau đó ngắt

điện vào động cơ Hiệu quả phanh có thể xác định theo thời gian quay của các khối lợng quán tính kể từ khi phanh, gia tốc chậm dần đều hoặc quay trơn

Trên hình 1-9 Trình bầy sơ đồ bệ thử quán tính không sử dụng lực bám, để đo mô men phanh cực đạicủa cơ

cấu phanh mà không cần chất tải lên thùng

xe

Khi thí nghiệm bánh xe ôtô đợc

nâng khỏi mặt đờng và nối với bán trục 5

của hộp vi sai 4 Bán trục 6 đựơc hãm cứng

động cơ điện 1 qua bánh đà 2 sẽ dẫn động

toàn bộ hệ thống quay đến tốc độ 60-70

Km/h Đạp phanh đồng thời cắt động cơ

điện 1.Lúc đó các nửa trục 5 và trục 6 bằng

nhau Dùng cảm biến mô men đặt trên trục

6 ta có thể đo đựơc mô men phanh và

quãng đờng phanh ở chế độ mô men phanh cực đại ( ngời lái đạp phanh cực

Cơ sở tính toán thiết kế bệ thử cũng dựa trên phơng trình cân bằng

động năng khi phanh ôtô trên bệ thử và trên đờng

So với nhóm bệ thử dạng lực hệ thử phanh quán tính thử đợc ở tốc độ cao hơn, tạo ra quá trình phanh trên bệ thử sát bới thực tế hơn ( về nhiệt độ trống phanh, về sự thay đổi của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống, về

hệ số bám ).Do vậy khả năng phát hiện ra các h hỏng của hệ thống phanh cũng lớn hơn Nhng tính vạn năng của bệ quán tính không cao so khó thay

đổi đợc mô men quán tính của bánh đà, kết cấu của bệ phức tạp và độ ổn

định khi thí nghiệm kém

Chơng 2 : Thiết kế thiết bị nâng hạ ra vào

Khi thiết kế truyền động, đồ án thiết kế loại bệ thử tự hãm, do đó phải

có thiết bị giúp xe đi ra khỏi bệ thử

truyền thông qua bộ truyền đai, đến

các trục vít 3,7.Trục vít chuyển

động quay làm đai ốc chuyển động

tịnh tiến thực hiện quá trình nâng

hay hạ tuỳ thuộc vào chiều quay của

động cơ, Trong chiều hạ bộ truyền

trục vít êcu thiết kế tự hãm, do đó

nâng đến một chiều cao cần thiết, tắt

Nhợc điểm: Hiệu suất truyền động lớn, thiết bị cồng kềnh, dễ bị mòn,

chịu tác động của môi trờng

213

6

B

h

2.1.1.Thiết bị nâng hạ loại thủy lực, khí nén:

Sơ đồ của hệ thống nâng hạ thuỷ

lực: máy nén khí hoặc bơm thủy lực, các

đờng ống dẫn dầu, xi lanh, tấm nâng

phẳng, các van điều kiển, cơ cấu phanh

Nguyên lí làm việc của hệ thống

nâng hạ loại thuỷ lực, khí nén:

Khí nén đợc dẫn từ máy nén khí

hoặc dầu từ bơm thuỷ lực, áp suất của khí

nén hoặc của dầu tác dụng lên pittông

nâng pittông đi lên và tạo ra một lực

phanh tác dụng lên con lăn Quá trình hạ

xi lanh đợc nối với khí trời ( dầu thuỷ lực Sơ đồ kết cấu của hệ thống

khí nén

Ưu điểm : Chiếm ít diện tích, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, điều kiển dễ dàng

Nhợc điểm: phải đảm bảo đợc độ kín khít

Qua sự phân tích u nhợc điểm của mỗi loại đồ án lựa chọn phơng án thiết kế: thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén

2.2 Thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén:

từ bơm thuỷ lực

Pp1

Np1 Np2

Pp2

4 Khoảng cách giữa các trục con lăn:

Chọn loại bệ thử có 2 con lăn chủ động đối

xứng qua tâm bánh xe: 2 con lăn trên một bánh xe

Khoảng cách giữa các trục con lăn nhằm đảm bảo

cho ôtô không bị chạy ra khỏi bệ thử trong quá trình thử

1 ).

áp lực khí nén từ máy nén khí hoặc áp lực dầu

từ bơm thuỷ lực

Pp1

Np1 Np2

Pp2

sinα = Acl / [2(rbx+rcl)] = 490 / [2( 315 + 100)] = 0.59 Vậy: Hình(2-6)

máy nén khí đến kích nâng, tác dụng vào

pittông một áp lực, Khi lực tác động vào

pittông lớn hơn trọng lựơng G của cầu xe,

làm cho cầu xe đợc đẩy đi lên Ngoài nhiệm

vụ đẩy cầu xe Kích còn phải tạo ra một phản

lực đủ lớn G1, G2 để tạo ra lực phanh con

lăn

Do kết cấu đối xứng cho nên hai phản

dẫn đến hai phản lực tiếp tuyến

của cơ cấu phanh tác dụng lên con lăn là bằng Sơ đồ chịu lực của hệ thống

nâng hạ

nhau Pp1= Pp2 , tổng hai hợp lực của hai lực phanh theo phơng thẳng đứng

là bằng không, để đơn giản cho việc tính toán, ta coi cán pittông chỉ chịu tác

dụng nén của các lực và chọn kết cấu của hệ thống cần xi lanh nh hình vẽ

Từ phân tích trên, nhận thấy để kích hoạt động bình thờng thì hệ thức

D t

+

≥ π

;Trong đó

D

π

0

45 cos 1 2 ) 2 / (

p D

ch cpt

t

σ π

d- Đờng kính của cán pittông

Dt2-Đờng kính trong của kích nâng Dt = 250mm

≥

Chọn d= 60 mm

c Tính bền

Để thuận lợi cho quá trình tính toán ta đa ra một số giả thiết sau:

* Coi lớp vỏ này là chi tiết loại ống tròn vỏ mỏng chịu áp lực phân bố

đều bên trong;

Theo c«ng suÊt tÝnh øng suÊt trong søc bÒn vËt liÖu ta cã:

-øng suÊt nÐn lín nhÊt ë mÐp trong cña xi lanh lµ:

σr = −  − ' 2 

2 2

' 2

2 '

1

t

t t

t

t

R

R R

R

R P

-øng suÊt kÐo lín nhÊt ë mÐp trong cña xitÐc lµ:S

σt = −  + ' 2 

2 2

' 2

2 '

1

t

t t

t

t

R

R R

R

R P

P = PKhi nén

PKhí nén là áp suất của khí nén trong xi lanh Trong các trạm kiểm định máy nén khí có áp suất nén lớn nhất Pmax=60 N/cm3 để tạo áp suất cần thiết trong Xi lanh nâng đợc bánh xe lên, áp suất trung bình trong quá trình nâng

2

2

/ 5 52 5

12

13 1 5 12 13

5 12 5 52

cm daN

2

2

/ 8899 5

12

13 1 5 12 13

5 12 5 52

cm N

Hình(2-8)

Để đơn giản trong việc thiết kế ta chọn tấm nâng thừa bền với kích thớc

nh hình vẽ

Chơng 3: Thiết kế thiết bị Đo ghi

men tơng tác giữa ro to và vỏ động

cơ đợc truyền ra ngoài, mô men

phản lực tác dụng từ thanh cân bằng,

tỷ lệ với mô men phanh, dẫn đến áp

lực của dầu trong cảm biến tỷ lệ với

mô men phản lực, mô me xuất hiện

6- Cổ góp

Nguyên lý hoạt động: Khi cha có mô men tác dụng thì R1, R2,R3, R4

đợc mắc thành cầu cân bằng, hiệu điện thế đầu ra bằng không Dới tác dụng

mô men xoắn, dẫn đến làm biến đổi điện trở R1, làm cầu mất cân bằng, gây

ra một hiệu điện thế tại đầu ra và hiệu điện thế này đợc khuyếch đại qua bộ

khuyếch đại 3,hiệu điện Hình(3-2)

thế đó tỷ lệ với mô men, số đo của mô men đợc

ρ-Điện trở suất của biến trở.

S- là diện tích tiết diện của biến trở

a Tính chiều dài của cảm biến đợc gắn trên trục chịu mô men xoắn :

*Tính chuyển vị góc giữa hai mặt cắt A,B vuông góc của một trục chịu

Sơ đồ chịu lực của một trục chịu tác dụng

mô men xoắn và biểu đồ mô men Hình ( 3-4 )

ϖ

z M

AB = 1

Trong đó

M1- mô men xoắn tác dụng lên trục

z – chiều dài đoạn trục chịu tác dụng mô men xoắn

ω-Tốc độ quay của trục chịu xoắn

AB =

*Tính chiều dài của đoạn trục có gắn cảm biến z

Trên trục chịu xoắn để đo đợc biến dạng góc của

một đoạn trục, cảm biến đợc gắn nghiêng đi một góc

(3-5)

Trong đó

l-là chiều dài của điện trở khi trục không biến dạng

l’-là chiều dài của điện trở khi trục biến dạng

Gr

M R

Mạch đo đợc nối theo sơ đồ

dán nghiêng một góc 450 so với đờng

tâm của trục, có chiều hớng từ phải

xang trái cùng chiều với chiều quay của

trục Điện trở R4,R2,R3 đợc dán vuông

góc với đờng tâm của trục Các chổi

than đợc tỳ vào các cổ góp dùng để lấy

điện ra hoặc đa điện vào

2 1

3 2

' 1

' 1

R R

U R R

R

U R

+

− +

Từ công thức (3-8),(3-9)

UBC=

2 1

1 2 1

1

R R

U R R

AR

U AR

+

− +

( 1 2) ( 1 2)

2 1

.

1

R R R R A

U R R A

+ +

1 2 1

1 2 1

2

2

M R r

G R R R R

M U R R

+ +

* 2

.

M r

G

M U

G- tải trọng tác dụng lên cầu ôtô G = 3000 KG

ϕ- Hệ số bám giữa con lăn với mặt đờng ϕ=0.6.

Nguyên lý hoạt động mạch khuyếch đại: khi xuất hiện một hiệu điện thế có chiều từ cực bazơ đến cực êmitơ, thì xuất hiện dòng điện IB đi vào cực bazơ, khi đó sẽ xuất hiện một dòng điện đi vào cực côlếctơ IC lớn gấp β lần

R0-Điện trở cua mặt tiếp xúc giữa cực bazơ và êmitơ

Cờng độ đòng điện đi vào mạch cực Côlếchtơ:

Chọn mua đồng hồ đo hiệu điện thế có đặc tính sau:

* Thang đo tuyến tính

* Hiệu điện thế cực đại đo đợc 30 V.

C C

1 90

30 max

Từ công thức (3-13) ta có:

100 90

9000 max

* Kể từ góc quay của kim bằng ’’0’’ ,

khắc các vạch đặm tại vị trí góc quay cách nhau

100, ghi các giá trị lực phanh lên trên các vạch

* Gía trị lực phanh đợc tính theo công thức sau:

Giá trị lực phanh = Gía trị ghi trê vach đậm về phía gốc của góc quay + 100*Số vạch nhạt kể từ vị trí vạch đậm nói trên đến vạch nhạt đang xét

6.Tính các gía trị của mạch đo:

* Chọn nguồn điện có hiệu điện thế UAD = 48 V

* Chọn Tranzito có kí hiệu AD464 Có hệ số khuếch đại β = 20, giá trị điện trở giữa hai mặt tiếp xúc R0= 1.5.103

* Kích thớc hình học của R1,R2,R3,R4

Do theo cách tính, giá trị đo không phụ thuộc vào điện trở xuất của

điện trở, chỉ phụ thuộc vào kích thớc hình học của điện trở, để thoả mãn ta chọn các thông số hình học của điện trở, chọn vật liệu chế tạo là đồng

Tiết diện của điện trở: b.h=5.1

Chiều dài của điện trở: l = 3.14.r = 3.14*15 = 50 mm

* Giá trị của điện trở R5:

Đợc tính sao cho tỷ số truyền = 100

Gr CR R

cl

β

0 5

2

=

Thay số G = 8.106 N/cm2,C = 1/300,R0=1.5.103,r = 1.5cm,rcl=10cm,U=48 V

Đợc R5 = 26167 Ω