Đồ án viết chuyên đề về hệ thống lái trợ lực thủy lực

Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực • • • • • 13TC – Ô1 Nhóm thực hiện: Nhóm (Lớp: 13TC – Ô1) Trần Quốc Thắng Nguyễn Minh Mẫn Võ Trung Thiên Lê Hồng Minh MSSV: 13B2250107 MSSV: 13B2250043 MSSV: 13B2250075 MSSV: 13B2250045 Mục Lục Trang Phần 1: Giới thiệu 03 Phần 2: Cấu tạo nguyên lý làm việc 06 A CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU .07 Công dụng 07 Phân loại 07 Yêu cầu .09 B CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC 10 Bơm trợ lực 12 Van chỉnh lưu 16 Van an toàn 20 Hộp cấu lái xylanh trợ lực 21 Bình chứa 25 C TRỢ LÁI PHI TUYẾN TÍNH MỚI 26 D NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI THỦY LỰC .27 Nguyên lý làm việc .27 Vị trí trung gian 27 Khi quay vòng .28 E MỘT SỐ CƠ CẤU TRỢ LỰC LÁI 29 GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -1- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Thước tay lái .29 - Loại van quay 31 - Loại van ống 34 Hộp tay lái 40 Loại van cánh 41 F ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC LÁI THỦY LỰC 44 G HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC 45 Phần 3: Hệ thống lái trợ lực số hãng 49 GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -2- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRỢ LỰC THỦY LỰC Với tốc độ giao thông việc đảm bảo an tồn cho người điều quan trọng, ơtơ phải có hệ thống điều khiển đáng tin cậy an toàn, tin cậy an toàn trọng nghiên cứu phát triển suốt lịch sử phát triển ôtô Do nhu cầu từ khách hàng cho tính tiện nghi an tồn làm cho xe lớn nặng hơn, lốp xe rộng Vì vơ khó khăn để điều khiển xe tốc độ thấp Theo lý thuyết để điều khiển xe thay đổi hướng tay lái (vơ-lăng) lúc phải lớn để cung cấp đòn bẩy để điều khiển bánh xe, làm tăng kích thước khoang lái, đồng thời làm tăng kích thước xe, đặc biệt khó khăn để điều khiển tay lái xe dừng lại Vì thay đổi kích thước vơ-lăng khơng áp dụng thực tế, thay vào người ta phát triển hệ thống lái có trợ lực Nhiều kỹ sư cố gắng làm giảm ma sát cấu lái Trong điều làm lỏng hệ thống lái, dẫn đến tai họa lớn hơn, làm cho tay lái rung động mức Vì họ tập trung nghiêm cứu cách trợ lực chân khơng, khí, điện thủy lực điện…, thất bại (do vấn đề độ bền, chi phí sản xuất cản trở khoa học kỹ thuật thời đó) Davis thuyết phục thành công người hệ thống trợ lực thủy lực câu trả lời tốt cho vấn đề Francis W Davis tốt nghiệp Đại học Harvard vào năm 1906 sau nghiên cứu kỹ thuật khí Ơng làm việc cho Pierce-Arrow sau tốt nghiệp, lúc cho nhìn sâu sắc cơng nghệ thủy lực máy móc cơng ty hoạt động thủy lực Khi ông rời công ty vào năm 1922 để trở thành kỹ sư tư vấn, ông bắt đầu nghiên cứu công nghệ chặt chẽ Thách thức Davis công nghệ - hệ thống thủy lực sử dụng công nghiệp ép cần bể chứa dầu khổng lồ, máy bơm, van đóng áp lực, đường ống Sau thất bại vơ số lần rị rỉ hình dáng khơng khả thi, Davis thay đổi hướng Thay sử dụng van đóng áp lực, ơng phát triển hệ thống mở van cho phép dầu chảy liên tục, cần áp lực đóng tạo áp lực GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -3- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Thiết kế mở van cho phép dòng chảy dầu liên tục Davis Năm 1925 Davis thử nghiệm hệ thống Pierce-Arrow Roadster ơng, chứng minh khơng làm cho xe lái dễ dàng mà cịn loại bỏ rung động từ mặt đường thơng qua vơ-lăng Suy thối năm 1930 làm cho nhà sản xuất xe không quan tâm đến phát minh Davis Davis chuyển đến General Motors cải tiến hệ thống lái trợ lực thủy lực hỗ trợ, hãng tính tốn q đắt để sản xuất Davis sau hợp tác với Bendix , nhà sản xuất phụ tùng cho ô tô để sản xuất hệ thống trợ lực Trong suốt năm 1940, Chiến tranh Thế giới lần thứ II khiến cho công nghiệp ô tô giới chuyển sang sản xuất sản phẩm phục vụ cho quân đội, nhu cầu cấp thiết lúc cho hệ thống lái dễ dàng phương tiện hạng nặng, điều làm tăng nhu cầu hệ thống trợ lực lái xe bọc thép xe bồn phục vụ cho quân đội Năm 1951 Tổng cơng ty Chrysler giới thiệu dịng xe thương mại có hệ thống trợ lực lái Chrysler Imperial tên "Hydraguide" Hệ thống trợ lực Chrysler dựa số sáng chế hết hạn Davis General Motors giới thiệu năm 1952 Cadillac với hệ thống lái trợ lực sử dụng thiết kế Davis làm cho công ty gần hai mươi năm trước Tay lái trợ lực giúp xe an toàn giảm mệt mỏi cho người cầm lái GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -4- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Chrysler Imperial sedan Năm 1956, hai triệu xe bán với tay lái trợ lực Mỹ Nhờ kiên trì Davis, cơng nghệ phần quan trọng lịch sử phát triển công nghệ ôtô Qua trình phát triển, hệ thống ngày cải thiện có phát minh đảm bảo yêu cầu, cao tính sử dụng, góp phần vào thuận lợi an tồn việc sử dụng ơtơ Trong phát triển việc hiểu rõ vấn đề hệ thống lái cần thiết Vì thơng qua “CHUN ĐỀ VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC” giúp có nhìn chi tiết giúp cho người sử dụng; người vận hành; người sữa chửa, bảo dưỡng… có kiến thức hệ thống lái trợ lực thủy lực xe ơtơ để sử dụng, sữa chửa, bảo dưỡng cải tiến hệ thống trợ lực lái cách, quy trình kỹ thuật Để hoàn thành chuyên đề này, chúng em quên cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Mạnh giành thời gian truyền đạt cách tận tình cho nhóm chúng em kiến thức quý báu, giúp chúng em hồn thành xuất sắc đồ án GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -5- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 PHẦN 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC (Hydraulic Power Steering, HPS) Để việc điều khiển tay lái nhẹ nhàng,mà không làm chậm phản ứng lái, nhà sản xuất ô tô trang bị hệ thống lái thủy lực Ở hệ thống trợ lực thủy lực, hàn thêm pít tơng, đặt ống xy lanh (rack housing) Ở đầu xy lanh nối với ống thủy lực điều khiển van thủy lực (hydraulic control valve) Van thủy lực điều khiển trục lái Khi tài xế bẻ tay lái, van thủy lực cung cấp thủy lực vào đầu xy lanh, đẩy pít tơng phía bên 1/ Van điều tiết thủy lực 2/ Bánh 3/ Ống dẫn thủy lực 4/ Pít tơng thủy lực 5/ Vỏ bọc (xy lanh) GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -6- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 A CƠNG DỤNG, PHÂN LOẠI, U CẦU Cơng dụng Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động giữ cho ôtô chuyển động theo quỹ đạo xác định Phân loại Tuỳ thuộc vào yếu tố để phân loại, hệ thống lái chia thành loại sau: • Theo cách bố trí vành lái o Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động ôtô) dùng ôtô nước có luật đường bên phải Việt nam số nước khác; o Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động ôtô) dùng ôtô nước có luật đường bên trái Anh, Nhật, Thuỵ Điển, • Theo số lượng cầu dẫn hướng o Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu trước; o Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu sau; o Hệ thống lái với bánh dẫn hướng tất cầu • Theo kết cấu cấu lái o Cơ cấu lái loại trục vít - bánh vít; o Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng; o Cơ cấu lái loại trục vít - lăn; o Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay; o Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng); o Cơ cấu lái loại bánh trụ, • Theo kết cấu nguyên lý làm việc cường hoá o Hệ thống lái có cường hố thuỷ lực; o Hệ thống lái có cường hố khí nén; GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -7- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 o Hệ thống lái có cường hố liên hợp GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -8- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Yêu cầu • Hệ thống lái phải bảo đảm u cầu sau: o Quay vịng ơtơ thật ngoặt thời gian ngắn diện tích bé; o Điều khiển lái phải nhẹ nhàng thuận tiện; o Động học quay vòng phải để bánh xe khơng bị trượt quay vịng; o Tránh va đập từ bánh dẫn hướng truyền lên vành lái; o Giữ chuyển động thẳng ổn định GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh -9- Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 B CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG LÁI CĨ TRỢ LỰC THỦY LỰC Các phận hệ thống lái có trợ lực gồm: bơm, van điều khiển, xilanh trợ lực, hộp cấu lái (bót lái) Hệ thống lái sử dụng công suất động để dẫn động cho bơm trợ lực tạo áp suất Khi xoay vô lăng chuyển mạch đường dẫn dầu van điều khiển Nhờ áp suất dầu mà píttơng xilanh trợ lực đẩy làm quay bánh xe dẫn hướng GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 10 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Nói cách khác, khoang B và C bị đóng nên dầu chảy đến buồng xylanh bên phải qua khoang D Đường dầu : Bơm  van ống ngoài  van ống ( khoang D)  buồng xylanh trái Dầu buồng xylanh phải chảy về bình chứa qua khoang A GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 40 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 HỘP TAY LÁI ( BOX LÁI ) Van điều khiển Bình dầu Bơm Xylanh trợ lực Sơ đồ cấu tạo box tay lái có trợ lực Êcu bi trường hợp này được sử dụng một piston trợ lực, êcu bi dịch chuyển áp suất dầu tạo từ bơm trợ lực lái tác động lên hai hướng Trục van điều khiển ( trục vít) nối với vô lăng Khi vơ lăng vị trí trung hịa (xe chạy thẳng) van điều khiển vị trí trung hịa dầu từ bơm trợ lực lái khơng vào khoang mà quay trở lại bình chứa Tuy nhiên, vơ lăng quay theo hướng van điều khiển thay đổi đường truyền dầu chảy vào buồng Dầu buồng đối diện bị đẩy ngồi chảy bình chứa theo van điều khiển GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 41 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 LOẠI VAN CÁNH Sơ đồ cấu tạo van cánh  Tay lái vị trí trung gian GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 42 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Do cánh số và số ở vị trí trung gian, tất cả các cửa của thân van đều mở, dầu bị đẩy từ bơm qua tất cả các cửa trở về bình chứa Vì vậy, không có áp suất xylanh nên piston sẽ không dịch chuyển  Tay lái quay sang phải Khi đánh vô lăng sang phải : V1 – đóng V2 – mở V3 – mở V4 – mở một phần GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 43 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Áp suất dầu ở bên phải piston sẽ tăng và đẩy piston sang trái Mặt khác, lực tác dụng lên trục vít tăng, van V4 sẽ đóng chặt lại để tăng áp suất dầu Do đó cánh số sẽ điều chỉnh áp suất và sinh lực trợ lực lái phụ thuộc vào lực tác dụng lên vô lăng Khi lực tác dụng lên trục vít giảm, góc xoắn của xoắn trở nên nhỏ Vì vậy, khe hở van V4 tăng lên và áp suất bên phải piston sẽ giảm  Tay lái quay sang trái Khi đánh vô lăng sang trái : V1 – mở V2 – đóng V3 – mở một phần V4 – mở Lúc này các cánh hoạt động theo hướng ngược lại để áp suất dầu bên trái piston tăng và đẩy piston sang phải GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 44 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 F ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC LÁI THỦY LỰC  Ưu điểm: - Cảm giác lái từ mặt đường - Không tạo tiếng ồn - Đơn giản, dễ sửa chữa, thây  Nhược điểm: - Ở HPS, xe chạy nhanh tốc độ bơm thủy lực mạnh tay lái trở nên nhạy nhiều vượt khả kiểm soát tài xế, - HPS sử dụng dầu khoáng để vận hành, bơm thủy lực phải hoạt động liên tục đòi hỏi động phải hoạt động liên tục - Hệ thống trợ lực thủy lực dẫn động liên tục động cơ, người điều khiển không đánh lái - Các ống dẫn dầu trợ lực hệ thống đai dẫn động cần thay định kỳ, gioăng phớt piston bơm q trình sử dụng cịn bị lão hóa gây rị rỉ - hệ thống trợ lực thủy lực, đơi họ phải thay đổi kích thước bánh hệ thống lái thay đổi kích thước lốp mẫu xe GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 45 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 G HƯ HỎNG VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái thủy lực Bơm trợ lực lái (Power Steering Pump), Bình chứa dầu (Reservoir), Van phân phối (Valve Body Unit), Cơ cấu lái (Steering Gearbox) Độ rơ vô lăng q lớn: • Ngun nhân: o Mịn khớp o Sự lắp lỏng chi tiết hệ thống lái • Kiểm tra: GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 46 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực o 13TC – Ô1 Kiểm tra vơ lăng có bắt chặt vào trục lái ổ bi trục có lỏng khơng o Kiểm tra trục lái : lỏng khớp nối, ổ bi bị rơ: sửa chữa thay o Kiểm tra dẫn động lái: lỏng , mòn : sửa chữa thay o Kiểm tra vị trí lắp đặt cấu lái: lỏng xiết chặt o Kiểm tra vịng bi bánh xe: lỏng điều chỉnh o Kiểm tra khớp cầu chốt xoay : mịn thay Lái nặng • Nguyên nhân: o Trợ lực lái bị hỏng o Sức cản lớn hệ thống lái o Lực hồi vị lớn từ bánh xe • Kiểm tra: o Kiểm tra áp suất lốp o Kiểm tra trợ lực lái o Kiểm tra dây đai: lỏng điều chỉnh thay o Kiểm tra mức dầu : thấp kiểm tra rò rỉ, châm dầu o Dầu vẩn đục, nhiều bọt: xả khí, thay dầu o Kiểm tra áp suất bơm o Kiểm tra dẫn động lái: ma sát qua lớn bị bó kẹt, khô mỡ o Kiểm tra khớp cầu : ma sát lớn mịn khơng bị bó kẹt, khơ mỡ o Kiểm tra đòn hệ thống treo ; cong hỏng thay o Kiểm tra góc đặt bánh xe: sai điều chỉnh Thay dầu xả khí : GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 47 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ơ1 • Kích đầu xe lên đỡ giá • Tháo ống dầu hồi khỏi bình chứa xả dầu vào khay • Cho động chạy không tải, đánh lái hết sang hai bên xả dầu • Tắt máy • Đổ dầu vào bình • Khởi động động khỏang đến s dầu chảy ống dầu hồi tắt máy • Lắp ống dầu hồi • Xả khí : khởi động động cơ, để tốc độ : 1000v/p, đánh tay lái hết cở sang hai bên khoảng đến lần • Tắt máy, kiểm tra dầu bình khơng bị vẩn đục dâng lên cao Kiểm tra độ căng đai: • Sử dụng thước đo căng đai • Độ căng đai: o [ 4A-F, 4AFE]: đai : – mm, đai cũ: – mm o [4A- GE]: đai : – mm, đai cũ: – 10 mm o [2E]: đai : – mm, đai cũ: 11 – 13mm o [1C]: đai :11 – 14mm, đai cũ: 15 – 18mm Kiểm tra tra bù khơng tải: • Hâm nóng động • Tắt điều hịa • Đánh lái hết cở sang trái phải • Bóp ống khơng khí bù tải: tốc độ động giảm • Nhả ống khơng khí Tốc độ động tăng Kiểm tra bơm trợ lực: GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 48 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 • Kiểm tra roto • Đo chiều cao, chiều dày chiều dài • Chiều cao cánh trượt tối thiểu: 8mm • Chiều dày tối thiểu:1.77mm • Chiều dài tối thiểu: 14.97mm • Đo khe hở rãnh roto cánh trượt: o Khe hở lớn : 0.028mm Chú ý: Một số loại có đánh số roto vịng cam Số Chiều dài cánh trượt Khơng số 14.996 – 14.998 14.994 – 14.996 14.992 – 14.994 14.990 – 14.992 14.988 – 14.990 Kiểm tra van lưu lượng: • Cho dầu vào van, van trượt êm trọng lượng thân • Kiểm tra rị rỉ van: bịt kín lỗ van cho áp suất khí khoảng – kg/cm2 vào lỗ đối diện, khơng khí khơng rị phía đầu van GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 49 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ơ1 • Kiểm tra lò xo điều khiển lưu lượng: Chiều dài lò xo từ : 36- 38mm Kiểm tra cấu lái: • Kiểm tra răng:độ đảo cực đại 0.3mm • Khe hở dầu trục van bạc: Khe hở tiêu chuẩn: 0.021 – 0.083; Khe hở cực đại ; 0.125mm GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 50 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 PHẦN 3: HỆ THỐNG TRỢ LỰC CỦA MỘT SỐ HÃNG • Xe MAZ – 500A:  Nguyên lý làm việc: Khi xe thẳng, van phân phối vị trí trung gian Dầu cao áp từ bơm đưa vào hai buồng xi lanh theo đường dầu hồi thùng chứa GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 51 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ơ1 Khi xe quay vịng, địn quay đứng tác động vào van phân phối Van phân phối điều khiển đưa dầu áp lực cao vào buồng bên phải hay buồng bên trái pittong để tạo hiệu trợ lực lái Trên sơ đồ trường hợp quay vịng sang phải • Mercedes C-CLASS W204: GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 52 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ô1 Phải 50 năm để C-Class thức đời, có vị đặc biệt dòng xe Mercedes-Benz, nơi đưa ứng dụng công nghệ động lên dịng xe Khơng có giá trị mặt cơng nghệ, C-Class cịn dịng xe có hệ số p/p (price/perfomance) tốt hãng xe nước Đức, cờ đầu mang đến doanh số doanh thu tốt cho Mercedes-Benz Dòng xe C-Class giới thiệu lần vào năm 1993 với mã W202 (1993-2000) nâng cấp hệ thứ vào năm 2000 với mã W203(2000 - 2006) Thế hệ thứ phân phối Việt Nam mang mã W204(2007 - đến nay) giới thiệu triển lãm Geneva Auto Show ngày 18/01/2007 đến tay người dùng vào 31/03/2007 C-Class thực khơi dậy phong cách sang trọng thương hiệu Mercedes-Benz nhằm hướng đến đối tượng khách hàng trẻ, nhóm khách hàng ngày đơng Việt Nam GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 53 - Đồ Án: Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Lái Trợ Lực Thủy Lực 13TC – Ơ1 • GHI CHÚ GVHD: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh - 54 -