tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo và khảo sát dao động xe cat77d

Nguyên lý hoạt động của hệ treo trước được thể hiện trên hình 1.4 như sau: 0 hành trình nén lỗ tiết lưu 4 và bi điều khiển 5 sẽ điều khiển tỉ sốdòng chảy của dầu từ khoang 2 tới khoang 6

Trang 1

án tốt nụhỉèp &ính toán hiểm nạ/iiêm hê thônạ treo oà

kháo sát dao độnụ Jte 6c^í 77770

MỤC LỤC

Trang

Chương 1: Giới thiệu tổng quan xe mỏ CAT777D 3

1.1 Giới thiệu chung 4

1.2 Hệ thống treo xe CAT777D 6

1.3 Yêu cầu đối với hệ treo CAT777D 12

1.4 Đánh giá tình trạng sử dụng hiện nay 13

1.5 Mục tiêu đề tài 14

Chương 2: Phân tích đặc điểm hệ thống treo và xác định các thông sô của nó 15

2.1 Phân tích kết cấu hệ thống treo xe CAT777D 16

2.2 Các thông số kỹ thuật của hệ treo CAT777D 18

Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm hệ treo xe CAT777D 20

3.1 Xây dựng đặc tính đàn hồi của treo 21

3.2 Xây dựng đặc tính giảm chấn 27

3.3 Tính bền một số chi tiết quan trọng trong hệ treo 32

Chương 4: Lập mô hình tính toán dao động xe CAT777D 38

4.1 Đặt vấn đề 39

4.2 Phân tích chọn chỉ tiêu đánh giá dao động 40

4.3 Xây dựng mô hình treo và mô hình lốp 42

4.4 Xây dựng mô hình dao động cho xe CAT777D 46

4.5 Chương trình mô phỏng dao động xe CAT777D 51

4.6 Kết quả mô phỏng của mô hình 57

Chương 5: Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình 67

5.1 Mục đích, yêu cầu của piston 68

5.2 Vật liệu làm piston 68

Trang 2

5.3 Những yêu cầu kỹ thuật cơ bản gia công piston 69

5.4 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 69

5.5 Quy trình công nghệ gia công piston 70

5.6 Xác định lượng dư và chế độ cắt cho nguyên công 71

Kết luận chung 88

Tài liệu tham khảo 90

Trang 3

ff)ồ án tốt nụhỉèp &ính toán hiểm nạ/iiêm hê thônạ treo oà

Trang 4

ff)ồ án tốt nụhỉèp &ính toán hiểm nạhiêm hê thonạ treo oà

hhtío sút dao độny xe Vt/Ư~7777 r O

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TổNG QUAN XE MỎ CAT777D

1.1 GIÓI THIỆU CHUNG

Vận tải mỏ bằng ôtô là khâu không thế tách rời trong dây truyền khaithác khoáng sản Nhiệm vụ của nó là chuyên chở đất đá từ tầng khai thác rabãi thải; đưa đất đá đào lò lên mặt 1Ĩ1Ỏ; chuyên chở khoáng sản từ nơi khaithác tới địa điểm tập trung Vận tải mỏ đóng vai trò là cầu nối giữa sản xuất,chế biến và tiêu thụ

Ưu điểm của việc vận tải mỏ bằng ôtô là tính cơ động cao, vận tốctương đối cao so với các loại vận tải khác nên cho năng suất lớn, vốn đầu tư cơbản thấp hơn so với vận tải đường sắt từ 1,2-ỉ-1,5 lần

Tuy nhiên nhược điểm của nó là chi phí sản xuất lớn (lương công nhân,tiêu hao nhiên liệu, ); sửa chữa bảo dưỡng phức tạp (chi phí sửa chữa chiếm33-ỉ-35 % giá thành vận tải); giá ôtô và các phụ tùng thay thế đắt do phải nhậpngoại; đường chóng hỏng làm cho giá thành vận tải ôtô có thể tăng cao

Thực tiễn sản xuất cho thấy hiệu quả của vận tải bằng ôtô phụ thuộc rấtnhiều vào sức chở và loại đường lưu thông Vì thế lựa chọn đúng đắn loại ôtôvận tải mỏ với loại đường phù hợp, cần phải có một đánh giá tổng quan về cáctác động của nó đối với các yếu tố khác Đây là điều kiện tiên quyết, để đảmbảo nâng cao hiệu quả khai thác khoáng sản có ích và khẳ năng sử dụng thiếtbị; là bài toán kinh tế-kỹ thuật phức tạp, cần giải quyết một cách đồng bộ

Su hướng phát triển của ôtô vận tải mỏ là tăng sức chở của ôtô, nhằmtăng năng suất Nhưng bên cạnh đó lại phát sinh nhiều vấn đề cần giải quyết:Chi phí cho công việc bảo dưỡng sửa chữa những loại xe này rất đắt; do xe cótải trọng lớn lên khả năng phá đường mạnh (chi phí cho san lấp đường tănglên) Đường xấu ảnh hưởng trực tiếp tới công suất của xe, tuổi bền các chi tiếttrên xe giảm nhanh mà điển hình là một số loại xe: Volvo, Comatsu,CAT773E, CAT777D

Trang 5

69Ầ án tốt nụhỉèp &ính toán hiểm nạ/iiêm hê thônạ treo oà

HÌNH 1.1 ẢNH XE MỎ CAT777D

CAT777D là một trong những dòng xe của hãng CATERPILAR chuyênsản xuất các loại xe phục vụ cho xây dựng Xe có kích thước to và khối lượngchuyên chở rất lớn, có thể làm việc tốt trên địa hình xấu nên hoạt động rấthiệu quả tai vùng mỏ Quảng Ninh hiện nay

CAT777D được trang bị loại động cơ 3508B-EUI có công suất cực đại

là 746 kw, mômen xoắn lớn nhất 4713 Nm Tốc độ tối đa của xe là 60,4 km/h.Hộp số tự động với 7 cấp số, cho phép truyền mômen xuống các bánh xe đềuhơn trong các địa hình khác nhau Trọng lượng toàn bộ của xe là 163293 kg,kích thước lớn nhất theo các chiều dài-rộng-cao là 10,3-6,1-5,18 m Hệ thốngtreo của xe là thuỷ-khí Hệ thống lái thuỷ lực có trợ lực lái hoàn toàn, đượcđiều khiển bởi bơm chia lái giúp người lái có thể điều khiển nhẹ nhàng nhưđiều khiển một chiếc xe con Hệ thống phanh của xe được trang bị phanh đĩa ởcầu trước Loại phanh lày thường dùng để hãm vận tốc của xe khi cần giảmtốc độ Phanh sau của xe là phanh ly hợp thường đóng được đặt tại hai bên cầusau của xe Phanh chỉ được tách ra khi động cơ làm việc và được sử dụng khi

ta cần phanh gấp hoặc khi xe dừng hẳn

Trang 6

8 Xylanh lâng ben 1. Xylanh lái

11 Xylanh treo trước 4 Thanh chằng dọc của hệ treo

7

Cầu sauXylanh treo sau

Trang 7

Sinh oiỀiii nữiìontỊ dỉôiêp Sụ 6 Mó'p : Òtô -3C4Ổ

liên kết lái

Các thành phần chính của xylanh treo trước, là một xylanh và một tiđẩy Xylanh được bắt chặt vào thân xe Khi bánh xe di chuyển lên trên hoặcxuống dưới, thì ti đẩy di chuyển tự do bên trong xylanh Ti đẩy di chuyển cùngvới bánh xe

Nguyên lý hoạt động của hệ treo trước được thể hiện trên hình 1.4 như sau:

0 hành trình nén lỗ tiết lưu (4) và bi điều khiển (5) sẽ điều khiển tỉ sốdòng chảy của dầu từ khoang (2) tới khoang (6) Khi có một kích động đập

Trang 8

Đồ án tốt nụhiêp

é

&ính toán hiểm nạ/iiêm hê thônạ treo oà

vào bánh trước, bánh xe trước sẽ di chuyển lên trên Sự di chuyên này làm cho

ti đẩy (3) di chuyển lên bên trong xlanh (1) Sự đi lên của ti đẩy (3) nén khínitro trong khoang (2)

Trang 9

án tốt nụhỉèp &ính toán hiểm nạhiêm hê thonạ treo oà

hhtío sút dao độny xe Vt/Ư~7777 r O

Dầu chảy từ khoang (2) tới khoang (6) thông qua lỗ tiết lưu (4) và bi điềukhiển (5) Sự nén của khí nitro trong khoang (2) có tác dụng như một phần tửđàn hồi Do đó xylanh treo làm giảm bớt một lượng tải trọng đập vào khungxe

Ở hành trình trả thì chuyển động của xylanh đổi chiều Lúc này khốilượng của bánh xe và khối lượng trục trước, cùng với áp suất của khí nitrotrong khoang (2) làm cho ti đẩy (3) di chuyển ra ngoài xylanh (1) Khi ti đẩy(3) di chuyển xuống dưới, lượng dầu trong khoang (6) giảm xuống và dầuđược đặt ở trạng thái áp suất Khi đó dòng dầu qua bi điều khiển (5) đóng lại

Áp suất dầu trong khoang (6) làm cho bi điều khiển (5) đóng lại Cùng thờigian này, dầu chỉ có thể chảy tới khoang (2) thông qua lỗ tiết lưu (4) Khi tiđẩy (3) di chuyển xuống dưới, lỗ tiết lưu thấp hơn đóng lại và lưu lượng dầuchảy vào khoang (2) giảm xuống Lỗ tiết lưu còn lại đóng chậm khi ti đẩy (3)tiếp tục đi xuống Lại một lần nữa lượng dầu chảy tới khoang (2) giảm xuống.Bởi sự giảm chậm lượng dầu chảy tới khoang (2), mà xylanh thuỷ lực nàygiảm được tốc độ đi xuống của ti đẩy (3) Điều này làm giảm được tải trọngđộng mà nó sinh ra khi ti đẩy (3) chạm tới mặt đáy của xylanh (1)

1.2.2 Hệ thống treo sau

Đặc điểm của cụm treo sau được minh hoạ trên hình 1.5:

Xylanh treo sau được bắt chặt giữa các điểm tựa phía sau của thân xe và

vỏ trục sau Xylanh treo sau là một xylanh thuỷ lực gồm dầu-khí Xylanh treosau được đặt vào đúng vị trí hai đường tâm thanh dọc sườn xe của khung Mộtđiểm tựa, được bắt chặt vào mặt trước của vỏ trục, đầu còn lại được nối liền vớikhung bởi các khớp cầu Xylanh treo sau có tác dụng chống sóc giữa bánh sau

và khung xe Xylanh treo sau, đỡ toàn bộ phần sau của xe mà bao gồm cả tảitrọng

Trang 10

Các phần tử chính của xylanh treo sau là một xylanh và một ti đẩy.Xylanh được bắt chặt vào vỏ trục sau với một khớp cầu Ti đẩy được bắt vàothân sau của khung cũng bởi một khớp cầu Khi bánh xe di chuyển lên trênhoặc di chuyển xuống dưới, xylanh sẽ di chuyển tự do phía ngoài của ti đẩy

Vỏ trục sau di chuyển cùng với bánh xe và xylanh thì di chuyển cùng với vỏtrục sau

Trang 11

Đồ án tốt nụhiêp

&ính toán hiểm nạhiêm hê thônạ treo oà

Nguyên lý hoạt động được minh hoạ trên hình 1.6

Trang 12

Ở hành trình nén lỗ tiết lưu (5) và bi điều khiển (4) sẽ điều khiển tỉ sốdòng chảy của dầu từ khoang (2) tới khoang (3) Khi có một kích động đậpvào bánh xe sau, vỏ trục sau sẽ di chuyển lên trên Xylanh (6) sẽ đi lên xungquanh ti đẩy (1) Sự đi lên của xylanh (6) nén khí nitro trong khoang (2) Lúcnày dầu chảy từ khoang (2) tới khoang (3) thông qua lỗ tiết lưu (5) và bi kiểmtra (4) Sự nén của khí nitro trong khoang (2) đóng vai trò là phần tử đàn hồi

Do đó xylanh treo làm tiêu hao một lượng tải trọng đập vào khung xe

Ớ hành trình trả thì chuyển động của xylanh đổi chiều Lúc này khốilượng của bánh xe sau và khối lượng vỏ trục sau, cùng với áp suất của khí nitrotrong khoang (2) làm cho xylanh (6) di chuyển xuống dưới ti đẩy (1) Khixylanh (6) di chuyển xuống dưới, lượng dầu trong khoang (3) giảm xuống vàdầu được đặt ở trạng thái áp suất Khi đó dòng dầu qua bi điều khiển (4) đónglại Áp suất dầu trong khoang (3) làm cho bi điều khiển (4) đóng lại Cùng thờigian này, dầu chỉ có thể chảy tới khoang (2) thông qua lỗ tiết lưu (5) Khixylanh (6) di chuyển xuống dưới, lỗ tiết lưu thấp hơn đóng lại và lưu lượngdầu chảy vào khoang (2) giảm xuống Lỗ tiết lưu còn lại đóng chậm khixylanh (6) tiếp tục đi xuống Lại một lần nữa lượng dầu chảy tới khoang (2)giảm xuống Bởi sự giảm chậm lượng dầu chảy tới khoang (2), mà xylanh thuỷlực này giảm được tốc độ đi xuống của xylanh (6) Điều này, làm giảm đượctải trọng động mà nó tạo ra khi xylanh(6) chạm tới mặt đáy của ti đẩy (1)

1.3 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ TREO CAT777D

Độ võng tĩnh f, phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo được các tần số daođộng riêng của thân xe và độ võng động fđ phải đảm bảo được vận tốc chuyểnđộng của ôtô trên đường xấu, nằm trong giới hạn cho phép Ở giới hạn nàykhông có sự va đập lên mặt đáy xylanh

Trang 13

Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn phải giữ đúng khi nó chuyểnđộng trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là khoảng cách giữa hai vết bánhtrước không thay đổi)

Dập tắt nhanh các dao động của thân xe, vỏ trục sau và bánh xe

Giảm tải trọng động khi xe chạy trên địa hình không bằng phẳng

1.4 ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬDỤNG HIỆN NAY

Hiện nay CAT777D đang bộc lộ một vấn đề rất đáng được quan tâm vàcần phải có những xem xét đánh giá của các chuyên gia Hệ thống treo, lốphỏng rất nhanh Trong khi đó giá thành của các phụ tùng thay thế này lại tươngđối đắt (từ 16000-18000 $ một trụ treo), thời gian chờ thay thế mất nhiều, dẫnđến chậm tiến độ khai thác (một xe nằm chờ lốp có thể mất hàng 2-3 tháng màvẫn chưa có lốp) CAT777D đang trong thời gian khai thác thử nghiệm ở ViệtNam nhưng đã có tới 2 chiếc bị hỏng chờ sửa chữa trên tổng số 4 chiếc Việcsửa chữa bảo dưỡng loại xe này phải do chính nhân viên hãng này thực hiện,khiến chi phí lại càng tăng cao (mỗi một lần gọi nhân viên của hãng tới kiểmtra, chỉ cần cắm máy chẩn đoán vào chi ra hỏng chỗ nào “chưa cần sửa” làphải mất từ 350-400$) Vì thế cần phải có sự khảo sát đánh giá hệ thống treo,nhằm nâng cao chất lượng độ bền cho các chi tiết

Hệ thống treo qua khảo sát, thấy thường bị tróc rỗ bề mặt thành xylanhtreo và hỏng các phớt làm kín gây ra rỉ dầu và khí

Trang 14

1.5 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Để có thể phần nào tìm ra các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng trong hệthống treo xe CAT777D cho lên mục tiêu của đề tài là:

1 Phân tích kết cấu của hệ thống treo

2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo

3 Lập mô hình khảo sát dao động của xe

Đánh giá kiểm nghiệm kết cấu của hệ treo, nhằm tìm ra các vùng chitiết kém bền, dễ có khả năng bị hỏng nhất Từ đó có biện pháp can thiệp vàokết cấu

Đánh giá dao động của hệ treo CAT777D, nhằm tìm được độ võng tĩnh

và độ võng động thích hợp với tần số dao động của các cụm chi tiết trên xe,hạn chế tải trọng động tác dụng vào thân xe

Trang 15

kháo sát dao độnụ Jte 6c^ í77770

Trang 16

69Ầ án tốt nt/hièp &ính toán hiểm nạ/iiêm hê thônạ treo oà

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐlỂM HỆ THỐNG TREO VÀ XÁC

ĐỊNH CÁC THÔNG sổ CỦA NÓ2.1 PHÂN TÍCH KẾT CẤư HỆ THốNG TREO XE CAT777D

Hệ thống treo xe CAT777D được bố trí như hình 2.1

A

!

ũữ

Nhìn từ: B

HÌNH 2.1 Sơ ĐỒ BỐ TRÍ CHUNG CỦA HỆ TREO CAT777D

Đây là loại xe mỏ có trọng lượng lớn Do đó không thể dùng các loạitreo thông thường như lò xo, thanh xoắn được vì lí do hệ treo sẽ rất cồng kềnh,khó đảm bảo được các yêu cầu của hệ treo, động học lái

Trang 17

kháo sát dao độnụ Jte 6c^ í 77770

Việc lựa chọn treo thuỷ-khí cho xe là thích hợp Loại treo này có kếtcấu tưong đối gọn mà lại đáp ứng được những xe có tải trọng lớn

Cụm treo trước của xe được bố trí hai xylanh thuỷ lực, bên trong chứadầu và khí Khí đóng vai trò là phần tử đàn hồi còn dầu lưu thông qua lỗ tiếtlưu có tác dụng giảm chấn Thân xylanh được bắt thẳng vào khung, còn ti đẩyđược bắt vào trục trước của bánh xe Vì thế cách bố trí này thuộc loại bán độclập

Cụm treo sau của xe được bố trí phụ thuộc bao gồm hai xylanh thuỷlực Xylanh được bắt vào vỏ trục sau bằng khớp cầu còn ti đẩy thì bắt vàokhung xe cũng bằng các khớp cầu Hai xylanh treo sau đỡ toàn bộ phần sau

của xe.Tuy nhiên loại treo này có hai nhược điểm lớn là khó làm kín và ma sátlớn, nên cần yêu cầu tính công nghệ cao Đặc biệt khi phanh hoặc thân xe bịlắc ngang, thì trụ treo trước thường phải trịu các lực cắt ngang làm cho xécmăng dẫn hướng cọ sát mạnh vào thành xylanh gây ra hiện tượng tróc rỗ bềmặt Đây cũng chính là nguyên nhân gây lên các hư hỏng của loại treo này.Khi xe chở đầy tải chịu kích động mạnh từ mặt đường làm áp suất trongxylanh tăng cao đột ngột, các van an toàn không kịp phản ứng rất dễ phá hỏngcác phớt làm kín trong xylanh

Trang 18

STT Thông sô Giá trị Đơn vị

5

1 Đường kính trong xylanh 273,05 +0 ’ 13 " 0 ’ 05 mm

2 Đường kính ngoài piston 271,78 ± 0,13 mm

3 Đường kính ngoài ti đẩy 228,52 ±0 ’ 05 mm

10 Khoảng cách hai tâm trụ

CÁC THÔNG SỐ TREO TRƯỚC

Trang 19

1 Đường kính trong xylanh 266,7 +0 ’ 13 " 0 ’ 05 mm

3 Đường kính ngoài ti đẩy 228,52 ±0 ’ 05 mm

4 Đường kính trong ti đẩy 194,52* 0,13 mm

9 Khoảng cách hai tâm trụtreo sau 1415 mm

Trang 20

Trang 21

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KIEM NGHIỆM HỆ TREO XE CAT777D

3.1 XÂY DỤNG ĐẶC TÍNH ĐÀN Hồi CỦA HỆ TREO

3.1.1 Cụm treo trước

3.1.1.1.Các sô liệu tham khảo (tài liệu của hãng V-trac)

Khối lượng được treo khi đầy tải: 154000 (kg)

Phân bổ tải trọng ra cầu trước: 33 (%)

Thể tích khí nitrogen nạp vào: 0,013 (m3)

3.1.1.2 Thiết lập phương trình đặc tính treo

Để xác định đặc tính của treo, ta áp dụng phương trình Vander Waals

cho một khối khí thực bất kỳ:

Phương trình: p,+ m,

m -Lb t* )

ụ.: là khối lượng của một kmol khí (kg)

mf: là khối lượng của khối khí (kg)

R: là hằng số chất khí, R=8310(J/kmol.đô) [6]

a, b: là hằng số Vander Waals, phụ thuộc vào loại khí

Với khí nitrogen: a= 136000 (Jm3/kmol2) [6]

Nếu ta gọi:

vof (m3): là thể tích khí nạp vào xylanh treo trước

f (m): là biến dạng tĩnh của hệ treo trước theo tải trọng

Trang 22

A: là diện tích hiệu dụng của piston, A f= — — (3.2)

Với dfout: là đường kính ngoài của ty đẩy

c, = —: là tỷ số gữa khối lượng thực của chất khí có trong xylanh treo trước

và khối lượng của một kmol khí đó.Khi đó 0 tải trọng bất kỳ thể tích khí nitrogen chiếm chỗ là: vf = vf0- Aff

Thay vf vào (2.1) ta được phương trình:

Trang 23

F f c f RT f 2

ac f

\

Trang 24

Khối lượng được treo khi đầy tải: 154000 (kg)

Phân bổ tải trọng ra cầu trước: 67 (%)

Đường kính ống cylinder: 0,19452 (m)

Thể tích khí nitrogen nạp vào: 0,0076 (m3)

Ở áp suất nạp: 3500000 (N/m2)/ íw ì 2 'N

a í m , N

p ' +

V v2r y v r - —b \ V )

A f

Để xác định đặc tính của treo sau, tương tự như cách xác định đặc tínhtreo trước Ta áp dụng phương trình Vander Waals cho một khối khí thực bất

kỳ ( khối khí nitrogen nạp vào trng xylanh treo sau):

Trong đó:

pr: là áp suất khí (N/m2)

vr: là thể tích khí (m3)

Tr: là nhiệt độ khí trong xylanh treo sau(°K)

p: là khối lượng của một kmol khí (kg)

mr: là khối lượng của khối khí trong xylanh treo sau(kg)R: là hằng số chất khí, R=8310(J/kmol.đô) [6]

a, b: là hằng số Vander Waals, phụ thuộc vào loại khí

Với khí nitrogen: a= 136000 (Jm3/kmol2) [6]

Nếu ta gọi:

f (m): là biến dạng tĩnh của hệ treo sau theo tải trọng

Ar: là diện tích hiệu dụng của piston,

Trang 25

(3.8)

Với: drout; là đường kính ngoài của ty đẩy

ỴỴị

c r = — : là tỷ số gữa khối lượng thực của chất khí có trong xylanh treo

và khối lượng của một kmol khí đó.Khi đó ở tải trọng bất kỳ thể tích khí nitrogen chiếm chỗ là: vr =vr0-Arf

Thay vr vào (3.7) ta được phương trình:

Trang 26

t

1

1 1

Trang 27

50 100

bien dang treo1[mm)

150HÌNH.3.4 ĐỒ THỊ QUAN HỆ ĐỘ CÚNG VÀ BIÊN DẠNG TREO SAU

Sinh oiỀiii nữiìontỊ dỉôiêp Sụ 26 Mó'p : Òtô -3C46

3.2 XÂY DỤNG ĐẶC TÍNH GIẢM CHAN

3.2.1 Xây dựng đặc tính giảm chấn qua lỗ tiết lưu

Dựa vào phương trình Bemoulli, ta có công thức xác định lưu lượng:

B: là diện tích mặt cắt ngang lỗ tiết lưu

Do có khe hở giữa thành xylanh và piston Piston chuyển động tương

đối trong ống xylanh nên sinh ra ứng suất trượt

Trang 28

Theo biểu thức Newton: T = ỊẤdc

với r: là ứng suất trượt

/u: là độ nhớt động học của dầu

c: là tốc độ dòng dầu qua khe hở

dy: là gia số bề dày khe hẹp, dy Mx =d - d (3.15)

dx, dp theo thứ tự là đường kính trong ống xylanh và đường kính ngoài piston.Dòng dầu qua khe hở giữa piston và xylanh có thể coi là dòng chảy tầng

qua hai vách song song có tiết diện hình chữ nhật (/ = n

Áp dụng phương trình Navier-Stokes dạng tổng quát:

Trang 29

1 h 2p khi đó: c = —y 2 +

R o = nd ou ,e I

án tốt nt/hièp &ính toán hiểm nạ/iiêm hê thônạ treo oà

Giả thuyết vận tốc dòng chảy là đều và không có ngoại lực tác dụng

Khi đó ta có: c grad c = 0, — = 0, R = 0, -vgrad.dìvc = 0 và phương trình

ẽt

1(3.16) trở thành: 0 = — gradp + uAc

p

Hay ta cóthể viết: — c -

R 0 =S T , trong đó: s là diện tích bao ngoài đầu piston

s = 7ỉd iwl e, với: dout; là đường kính ngoài pistone; là chiều dài đầu piston

Trang 30

HÌNH 3.5 ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH GIẢM CHAN TRUỒC

Trang 31

HÌNH 3.6 ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH GIẢM CHAN SAU

Trang 32

Đồ án tốt nt/hièp

mĩ i ¥11

&ính toán hiểm nạ/iiêm hê thônạ treo oà

3.3.TÍNH BÊN MỘT SÕ CHI TIẾT QUAN TRỌNG TRONG HỆ TREO

3.3.1 Kiểm bền khớp cầu trong xylanh treo sau

Khớp cầu trong xylanh treo sau

có vai trò liên kết hệ thống treo sau vớithân xe; trụ treo sau với trục sau của

xe Truyền phản lực từ bánh xe vào hệthống treo, sau đó truyền lên thân xe

Nên khớp cầu luôn làm việc 0 chế độtải trọng động và chịu nhiều va đập

Do đó khi tính bền khớp cầu này cầnphải kiểm bền theo hai khía cạnh sau:

Kiểm nghiệm độ bền theo ứngsuất chèn dập tại vị trí làm việc

Kiểm tra độ bền cắt tại vị trí cótiết diện nguy hiểm

Với điều kiện làm việc chịu tảitrọng động và va đập mạnh Vật liệuchế tạo khớp cầu là thép 40XH, đượcnhiệt luyện bằng dòng điện cao tần, để đạt cơ tình là:

Trang 33

c nm/11 v / L f j V /

a) Kiểm bền theo ứng suất chèn dập

Lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực động lớn nhất trong trụ

treo, trong quá trình xe hoạt động ở hành trình nén; FJ = 524900(TV)Mặt khác:

Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập, khi chịu tải trọng độnglớn nhất

b) Kiểm bền theo ứng suất cất

Kiểm tra độ bền cắt của khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất, ứng suấtcắt được tính theo công thức:

Trang 34

3.3.2 Tính nhiệt cho xylanh treo

a) Xylanh treo trước

Các thông số:

• Đường kính ngoài xylanh: D=348 (mm)

• Đường kính trong xylanh: d=273 (mm)

• Đường kính ngoài ti đẩy: dt=228,5 (mm)

• Đường kính lỗ tiết lưu trên (một lỗ) dvt=4 (mm)

• Đường kính lỗ tiết lưu dưới (một lỗ) dvd=6 (mm)

• Chiều dài ống (phần tiếp xúc dầu): 1=300 (mm)

Công suất do giảm chấn tiêu thụ là:

Trong đó các thông số đã biết ở chương 2

Vận tốc dịch chuyển đầu piston vf lấy giá trị trung bình là: vf=0,3 (m/s)

Công do giảm chấn tiêu thụ trong thời gian một giờ là:

L = NJ =

V Bo^B

ỴẢ f

tmax=120°: là nhiệt độ cực đại cho phép ở vỏ ngoài xylanh

tmt=20°: là nhiệt độ môi trườngt: là thời gian hoạt động

F: lí

Vậy giảm chấn phải thoả mãn điều kiện là:

I diên tích của vỏ ngoài giảm chấn; F = nD\ — + /D

Trang 35

kháo sát dao độnụ Jte 6c^ í 77770

Vậy ống xylanh treo trước đảm bảo thoát nhiệt tốt

b) Xylanh treo sau

Các thông số:

• Đường kính ngoài xylanh: D=318 (mm)

• Đường kính trong xylanh: d=267 (mm)

• Đường kính ngoài ti đẩy: dt=228,5 (mm)

• Đường kính lỗ tiết lưu (một lỗ) dvd=6 (mm)

• Chiều dài ống (phần tiếp xúc dầu): 1=198 (mm)

Tương tự như phần tĩnh cho treo trước ta có:

Trong đó:

vr; là vận tốc đầu piston, cũng lấy giá trị trung bình là vr =0,3 (m/s)

Thay số vào ta được:

Vây ống xylanh treo sau cũng đảm bảo thoát nhiệt tốt

+ t,

93°<LJ = 120'

Trang 36

3.3.3 Tính bền cho thành xylanh

Ở đây do thực tế kết cấu trụ treo sau chịu áp suất lớn hon trụ treo trước,nhưng lại có bề dày thành xylanh mỏng hơn tru treo trước, trong khi vật liệuchế tạo xylanh là như nhau Do đó ta chỉ cần kiểm bền cho trụ treo sau, nếu

thoả mãn thì trụ treo trước cũng đảm bảo yêu cầu

Bề dày thành xylanh được tình theo thuyết bền ống mỏng trịu áp lựcphân bố đều từ bên trong, với pmax có thể sinh ra trong xylanh treo sau.Theo tài liệu [7] tính toán độ bền của ống mỏng chịu áp lực phân bố

đều từ bên trong như sau:

ơ ,d ^ HTheo phương trình Laplaxo ta có:

Trong đó:

ơtd: là ứng suất tương đương của xylanh

ơr: là ứng suất phápa: là hệ số; a=0,035h: là chiều dày thành xylanh; h = = 0,0255(/w)

Với: F- là diện tích mặt cắt ngang xylanh; F = -= 0,05ó(w2)

FJ'max: là lực động lớn nhất có thể sinh ra trong trụ treo

[ơ]: là ứng suất cho phép:

[cr]= 160-106í-^-ì

\m )

Trang 37

( N 3 r 1 ,n f.( V ^

Vậy thành xylanh treo sau đủ bền Do đó xylanh treo trước cũng đảm

bảo yêu cầu

Trang 38

CHƯƠNG 4

LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG XE CAT777D

Trang 39

CHƯƠNG 4 LẬP MÔ HÌNH TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG XE CAT777D

4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Khoa học công nghệ ngày càng phát triển, những ứng dụng của khoahọc công nghệ vào ôtô ngày càng nhiều Ôtô ngày càng chạy nhanh hơn, các

xe tải ngày càng có khối lượng lớn hơn Những yếu tố phát triển đột biến đó

đã đưa đến những áp lực mới cho xã hội như tai nạn giao thông, mức độ pháhuỷ đường xá ngày càng nghiêm trọng Nghiên cứu hoàn thiện các kết cấu củaôtô nhằm nâng cao an toàn chuyển động và giảm ảnh hưởng xấu của dao độngvới môi trường là một nhu cầu cấp thiết

CAT777D là loại xe mỏ, được đưa vào thử nghiệm ở Việt Nam từ tháng8/2004 Xe có kích thước và khối lượng tương đối lớn (tải trọng toàn bộ

163293 kg), lại thường xuyên phải làm việc trong điều kiện vùng mỏ, nên cácchi tiết trong hệ treo, lốp thường xuyên phải làm việc nặng nhọc

Thực tế cho thấy, ảnh hưởng của dao động tới tuổi bền của hệ treo-lốp

là rất lớn Các trụ treo và lốp hỏng rất nhanh so với các cụm chi tiết khác Mức

độ phá đường cũng rất ghê gớm

Do đó việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của dao động tới độ bềncủa các chi tiết và mức độ phá đường của xe là rất cần thiết và cấp bách, vì nókhông chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn mang ý nghĩa kinh tế thiết thực cho

xã hội

HÌNH 4.1 ẢNH XE ĐANG LÀM VIỆC

Trang 40

kháo sát dao độnụ Jte 6c^í 77770

4.2 PHÂN TÍCH CHỌN CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ DAO ĐỘNG

4.2.1 Phân tích môi quan hệ dao động để chọn hàm mục tiêu

NgườiHàng hoá

Ê>Độ êm dịu

s>An toàn hàng hoáE>Không gian HT

E>ĐỘ bền chi tiếtỉ>An toàn động lực học

Mức độ ảnh hưởng

đến cầu và đường

HÌNH 4.2 MÔÌ QUAN HỆ DAO ĐỘNG

Từ mối quan hệ dao động ĐƯỜNG - XE - NGƯỜI và tính năng làm

việc cụ thể của dòng xe mỏ ta có nhận xét sau:

@ Đối với xe mỏ cần phải quan tâm tới các chỉ tiêu sau:

S Độ êm dịu cho người lái

V Không gian hạn chế

V Độ bền chi tiết

V An toàn động lực học

S Mức độ ảnh hưởng tới cầu đường

Q Trong năm chỉ tiêu trên, chỉ tiêu “Độ bền chi tiết” và “An toàn động lựchọc” là hai chỉ tiêu quan trọng nhất Vì nó liên quan trực tiếp tới tuổithọ của xe Các chỉ tiêu khác cũng quan trọng nhưng có thể giải quyếtbằng phương pháp khác (Độ êm dịu cho người lái có thể dùng giải

Ngoại lực H !/"■' Iực học

khối lượng được treo

Động học khốilượng không treo

Động lực học đường

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	5,77 MB