Phân tích kết cấu hệ thống treo xe UAZ-3160

Tài liệu tham khảo Phân tích kết cấu hệ thống treo xe UAZ-3160

PHầN 2 :PHÂN TíCH KếT CấU Hệ THốNG TREO XE UAZ-3160 Hệ thống treo là tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu chuyển động và an toàn chuyển dộng trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe theo ý muốn và giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực dọc trục và mô men tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe). Hệ thống treo hoàn chỉnh gồm 3 bộ phận chính với các chúc năng riêng biệt: -Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đờng, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu chuyển động cho xe khi xe chuyển động trên các loại đờng khác nhau. -Bộ phận giảm chấn: Năng lợng dao động củă thân xe và của bánh xe đợc hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng. -Bộ phận dẫn hớng: Dùng để truyền các lực ngang, lực dọc trục và mô men từ mặt đờng lên khung xe (vỏ xe) .Động học của bộ phận dẫn hớng xác định dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô. Ngoài ra trong hệ thống treo còn có các bộ phận ổn định, giảm sự nghiêng ngả của xe khi xe chuyển động trên địa hình không bằng phẳng tức là làm ổn định chuyển động ngang của xe. Những yêu cầu của hệ thống treo: -Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe nh chạy trên nền đờng tốt hoặc xe có khả năng chạy trên nhiều địa hình khác nhau. -Bánh xe có khả năng dịch chuyển trong một giới hạn không gian hạn chế. -Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phơng thẳng đứng nhng không phá huỷ các quan hệ động lực học và động học của truyền động bánh xe. -Không gây nên va đập tại các mối liên kết khung hoặc vỏ. -Có độ đàn hồi cao, nhỏ gọn. -Có độ tin cậy lớn, trong điều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuật không gặp phải những h hỏng bất thờng. -Gía thành thấp, độ phức tạp của các kết cấu không quá lớn. -Có khả năng chống rung và chống va đập của các bộ phận trong hệ thống. -Đảm bảo điều kiện làm việc của xe ở tốc độ cao. Hệ thống treo trên xe UAZ-3160 là loại treo phụ thuộc, treo cầu trớc có cấu tạo chính là lò xo xoắn , giảm chấn ống thuỷ lực , thanh ổn định ngang và thanh dẫn hớng.Treo cầu sau đợc cấu tạo bởi hai bó nhíp loại ít lá và hai giảm chấn ống thuỷ lực. Đăc trng của hệ thống treo phụ thuộc là dầm cầu cứng liên kết giữa hai bánh xe.Trên xe có cầu chủ động toàn bộ cụm truyền lực cầu xe đặt dới dầm cầu .Trên xe có cầu bị động, dầm cầu cứng làm bằng thép định hình liên kết dịch chuyển của hai bánh xe. Cấu tạo hệ treo phụ thuộc có những nhợc điểm sau: -Khối lợng phần không treo lớn, đặc biệt trên cầu chủ động.Khi xe chuyển động trên địa hình không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập giữa phần treo và phần không treo làm giảm độ êm dịu chuyển động, mặt khác bánh xe va đập mạnh xuống nền đờng làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đờng. -Khoảng không gian phía dới gầm xe lớn để đảm bảo cho dầm cầu thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn hoặc giảm bớt thể tích của khoang chứa hàng phía sau xe. -Sự nối cứng bánh xe hai bên dầm liền gây nên các trạng thái về động học khi dịch chuyển, trong quá trình hệ treo chuyển động theo phơng thẳng đứng sẽ xảy ra các chuyển vị phụ theo phơng ngang làm giảm độ ổn định của xe khi chuyển động trên nền đờng không bằng phẳng. Những u điểm của hệ treo phụ thuộc: -Trong quá trình chuyển động vết bánh xe đợc cố định do vậy không xảy ra mòn lốp nhanh nh ở hệ treo độc lập. -Khi chịu lực bên (ly tâm,đờng nghiêng, gió bên) hai bánh xe liên kết cứng, bởi vậy hạn chế hiện tọng trợt bên bánh xe. -Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành thấp. 2.1 Hệ treo trớc: Hệ thống treo trớc xe UAZ-3160 đợc cấu tạo từ hai lò xo, một đòn ổn định ngang, hai giảm xóc ống thuỷ lực và một cơ cấu chuyển hớng gồm: 2 đòn dọc và một đòn ngang.(hình 2.1) Xe UAZ-3160 là loại xe đợc dùng trên nhiều địa hình khác nhau, vì vậy hệ thống treo của xe phải đảm bảo cho xe chuyển động tốt trên các loại địa hình. Treo trớc của xe có bộ phận đàn hồi chính là lò xo có chức năng làm mềm hơn độ cứng của treo, giúp xe lăn êm trên nền đờng ,lò xo có độ cứng thay đổi trong một giới hạn rộng, có khối lợng nhỏ, không phải chăm sóc bảo d- ỡng nhiều, lắp đặt đơn giản, ít bị h hỏng do ma sát, vì vậy đợc chọn làm bộ phận chính cho hệ thống treo của xe UAZ-3160 và của nhiều xe có tính năng việt dã cao. Lò xo có chức năng dập tắt dao động của bánh xe lên khung (vỏ xe),có một đầu đợc gắn với giá lò xo bắt trên dầm cầu, đầu dới bắt với giá dới , bắt với thanh ổn định ngang và bắt với đòn dẫn hớng (đòn dọc). Đòn dẫn hớng có chức năng truyền các lực từ bánh xe lên khung xe, làm chức năng dẫn hóng cho bánh xe, tăng độ cứng vững cho lò xo giảm xóc. Đòn dẫn hóng một đầu đợc bắt với giá lò xo, một đầu kia đợc bắt với dầm xe thông qua giá bắt đòn dọc, đầu cuối của đòn dẫn hóng bắt chặt với giá bắt nhờ đai ốc, có đệm cao su nhằm giảm các lực truyền từ bánh xe lên khung xe.Trên đòn dẫn hớng còn bắt ống giảm chấn nhằm dập tắt bớt những dao động truyền từ bánh xe lên khung xe và tăng độ cứng vững cho lò xo. Thanh ổn định dùng để liên kết các bánh xe trên cùng một cầu, một đầu đợc gắn vào giá bắt lò xo, đầu kia đợc bắt vào giá lò xo của bánh còn lại.Thanh ổn định đợc đặt nằm ngang, bắt với khung xe thông qua giá đỡ, phía dới của giá đỡ có bạc nhằm giảm sự mài mòn khi thanh chuyển động. Thanh ổn định có tác dụng làm tăng khả năng ổn định ngang của xe nhờ ổn định dao động ngang của hệ treo. Khi xe chuyển động trên nền đờng không bằng phẳng hoặc quay vòng, dới tác dụng của lực ly tâm hoặc độ nghiêng thùng xe, phản lực thẳng đứng của hai bánh xe trên một cầu thay đổi, dẫn tới tăng độ nghiêng thùng xe và làm xấu khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đờng. Các gối chống dập, vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trinh có tác dụng vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe, ngoài ra còn có chức năng liên kết mềm, chống rung truyền từ bánh xe lên, do vậy làm giảm độ ồn cho ngời lái và thiết bị trên xe 2.2 Hệ treo sau: Cấu tạo của hệ treo sau phụ thuộc loại nhíp lá bao gồm các bộ phận chính: Dầm cầu, nhíp lá, giảm chấn. Nhíp là bộ phận trung gian nối giữa dầm cầu và khung xe, là mối liên kết mềm. Các lá nhíp đợc xếp chồng lên nhau (hình 2.2). Phía trên cùng là lá nhíp cái (lá nhíp chịu lực chính của bộ nhíp), dới lá nhíp cái là các lá nhíp phụ có chiều dài giảm dần, các lá nhíp kết hợp thành một bộ nhíp tạo thành một dầm chống uốn đều. Hai đầu của lá nhíp cái đợc cuốn tròn ,đầu trớc lắp vào khớp trụ ở giá treo trớc, đầu sau lắp vào chốt dới của quang treo ở giá treo sau. Phía gần hai đầu của bộ nhíp có lắp các bộ kẹp nhỏ chống xoay. Đầu trớc cuốn lá nhíp cái đợc lắp vào khớp trụ của giá nhíp trớc và có thể quay tơng đối quanh chốt nhờ có bạc cao su của chốt, đầu ngoài của chốt có tấm đệm và đợc xiết chặt bằng đai ốc. Phần giá treo trớc có chốt nhíp đợc gắn vào khung xe nhờ các đinh tán. Chốt nhíp là một trục bậc dài ,đầu trong đợc hãm chặt với giá nhíp trớc bằng vai trục và đai ốc. Đầu sau của lá nhíp cái đợc cuộn tròn, đầu tròn của lá nhíp trên đợc lắp vào chốt dới quang treo. Nhíp tiếp xúc với chốt qua bạc cao su tròn bao quanh chốt trên nên có thể dao động quanh chốt. Quang treo là cụm chi tiết gồm có bạc cao su ở trong hai má quang treo. Đầu trong hai chốt có mũ tròn nh đinh tán, đầu má ngoài đợc xiết chặt nhờ hai đai ốc.Chốt trên lắp với bạc cao su của tấm dới giá treo, tấm trên của giá treo đợc hàn với khung xe, tấm dới và trên của giá treo sau đợc bắt chặt bằng 4 đai ốc. Quang treo bố trí trên khung xe tạo điều kiện cho nhíp biến dạng tự do, đồng thời có thể truyền các lực dọc từ bánh xe lên khung và ngợc lại. Bộ nhíp đợc đặt trên miếng đỡ của dầm cầu và bắt chặt với nó nhờ có tấm đệm dới thông qua 2 bu lông chữ U . Tấm đệm trên kết cấu nh một đoạn nhíp ngắn đợc bẻ cong hai đầu để móc vào bu lông chữ U. Tấm đệm trên có tai để lắp đầu dới giảm chấn ống, để giữ giảm chấn ống dới dầm cầu có hàn tai để lắp bu lông. Để làm tăng độ cứng của nhíp và hạn chế những va đập của nhíp khi nhíp làm việc với cờng độ cao thì phần giữa nhíp đợc bắt với dầm cầu thông qua gối ra bằng cao su, phía trên của gối cao su có đai ốc để bắt gối với dầm cầu. Hệ treo phụ thuộc loại nhíp lá sử dụng quang treo nhíp thờng xảy ra hiện t- ợng tự xoay cầu xe. Hiện tợng này đối với cầu dẫn hớng là không có lợi, còn ở cầu sau hiện tợng này thờng dẫn tới dịch chuyển tâm vòng quay theo h- ớng thu nhỏ bán kính quay vòng. Khi xe quay vòng tải trọng trên bánh xe ngoài tăng lên, còn bánh xe trong giảm đi.Quang treo cho phép nhíp lá tự biến dạng, gây nên hiện tợng xoay cầu. Đối với xe con điều này là không tốt vì có thể gây mất ổn định quay vòng. Đặc tính đàn hồi của nhíp lá đợc gọi là tuyến tính tức là độ cứng của nhíp ít thay đổi dới tác dụng của tải trọng. Khi tăng tải trọng cần thiết phải tăng độ cứng của bộ nhíp bởi vậy có thể thấy trên xe có các vấu tỳ ở giữa đầu nhíp với với chỗ bắt quang nhíp.Nhờ có vấu tỳ, khi tăng tải, nhíp biến dạng tới vấu tỳ, chiều dài làm việc của bộ nhíp đợc thu ngắn lại làm độ cứng của nhíp tăng lên. Khả năng truyền lực dọc của bộ nhíp phụ thuộc vào việc bắt chặt các bộ quang nhíp, vì vậy phải luôn tiến hành kiểm tra, xiết chặt các đai ốc quang nhíp.Trong quá trình làm việc các đầu quang nhíp bắt với dầm thờng xuyên làm việc, ổ cao su có thể bị mòn, lão hoá gây nên va đập khô, cần thiết phải kiểm tra, thay thế kịp thời. 2.3.Bộ phận giảm chấn: Giảm chấn trên xe đợc dùng với mục đích: -Giảm và dập tắt các dao động của thân xe khi bánh xe lăn trên nền đờng không bằng phẳng nhờ vậy mà bảo vệ đợc bộ phận đàn hồi và tính năng, tiện nghi cho xe và ngời sử dụng . -Đảm bảo dao động củă phần không treo mức độ nhỏ nhất nhằm làm tốt sụ tiếp xúc của bánh xe trên nền đờng, nâng cao tính chất chuyển động của xe nh khả năng bám đờng, khả năng an toàn khi chuyển động. Bản chất quá trình làm việc của giảm chấn là quá trình tiêu hao cơ năng (biến cơ năng thành nhiệt năng).Thực ra quá trình này xẩy ra ngay cả với ma sát của nhíp lá, khớp quay của các ổ kim loại, ổ cao su.Song quá trình dao động cơ học của xe đòi hỏi phải tiêu hao cơ năng nhanh và có thể khống chế đợc quá trình vật lý đó nên các giảm chấn ỏ treo trớc và treo sau thực hiên các chức năng này là chủ yếu. 2.3.1.Cấu tạo giảm chấn: Giảm chấn ống thuỷ lực bao gồm hai lớp vỏ, vỏ trong cùng và vỏ ngoài có dạng hình trụ (hình 2.3). Vỏ trong là một xi lanh thuỷ lực có độ bóng cao để piston có thể di chuyển đ- ợc trong ống trụ. ở đuôi của xi lanh thuỷ lực có một cụm van nén.Bao quanh lớp vỏ trong là lóp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng.Vỏ ngoài ghép cứng với vỏ trong và đầu dới có tai để bắt với đòn treo bánh xe.Bên trong vỏ có 1 piston di động,trên piston có bố trí cụm van trả và van thông, các lỗ tiết lu.Piston di chuyển thông qua trục của giảm chấn liên kết với thùng xe.Trục của giảm chấn hàn liền với vỏ bọc ngoài của giảm chấn,piston giảm chấn hoạt động trong dầu và chia phần xi lanh ra làm 2 buồng, ỏ phía nắp của giảm chấn có các vòng bao kín và ống dẫn hớng trục giảm chấn. 2.3.2.Nguyên lý làm việc của giảm chấn : 2.3.2.1.Hành trình nén: -Nén nhẹ: Khi piston dịch chuyển xuống phía dới với vận tốc rất chậm, áp suất dầu ở các khoang không đủ sức làm mở van nén cho dầu lu thông qua lỗ khoang bù (hình 2.4). Dâù đi từ khoang dới piston qua khe hở của các ổ van trả và van thông đi lên trên , một phần dầu khác theo lỗ giữa van nén thoát sang khoang bù. -Nén mạnh: Piston đi xuống dới với vận tốc lớn làm áp suất dầu khoang dới piston tăng cao .Một phần dầu ép lá van của van thông nén lò xo côn lại và đi lên khoang trên.Một phần dầu khác đẩy van nén ép lò xo trụ cụm van nén lại và theo lỗ thoát chính của van thông sang khoang bù. 2.3.2.2.Hành trình trả: -Trả nhẹ: Piston đi lên với vận tốc chậm. áp suất dầu dới piston giảm nhng cha đủ làm mở cụm van nén 4 cho dầu từ khoang bù đi vào.Lúc này dầu đợc bổ xung theo hai đờng: một đờng dầu từ khoang trên piston theo khe hở cụm van trả đi xuống khoang dới.Một đờng dầu từ khoang bù theo lỗ giữa van nén đi vào khoang dới piston. -Trả mạnh: Piston đi lên với vận tốc lớn làm tăng áp suất dầu khoang dớipiston giảm mạnh, dầu đợc bổ xung theo hai đờng: Một đờng dầu từ khoang trên piston nén van trả lùi, ép lò xo trụ lại mở thông cụm van trả và đi xuống khoang dới piston.Một đờng dầu từ khoang bù ép lá van cụm van nén và ép lò xo côn lại mở thông cụm van nén đi vào khoang dới piston. . lanh ra làm 2 buồng, ỏ phía nắp của giảm chấn có các vòng bao kín và ống dẫn hớng trục giảm chấn. 2. 3 .2. Nguyên lý làm việc của giảm chấn : 2. 3 .2. 1.Hành trình. cụm van nén lại và theo lỗ thoát chính của van thông sang khoang bù. 2. 3 .2. 2.Hành trình trả: -Trả nhẹ: Piston đi lên với vận tốc chậm. áp suất dầu dới