Phân tích kết cấu hệ thống treo trên xe HYUNDAI COUNTYCả hệ thống treo trước và treo sau của xe HYUNDAI COUNTY đều là hệ thông treo phụ thuộc, nhíp lá dạng nửa elip, có giảm chấn thuỷ lự
Trang 1CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO Ô TÔ HYUNDAI COUNTY 2.1 Giới thiệu khái quát về xe HYUNDAI COUNTY
Xe Hyundai county là loại xe buýt chuyên dùng để chở hành khách do hãng Hyundai Hàn Quốc sản xuất Đây là loại xe chuyên dùng để chở người thời gian hoạt động liên tục, xe có kết cấu vững chắc, trang bị đầy đủ các thiết bị an toàn cho
người sử dụng và hành khách ngồi trên xe
Hình 2.1 Hình ảnh thực tế xe Hyundai county limouse Bảng 2.a Các thông số kỹ thuật của ô HYUNDAI COUNTY
hiệu
Đơn vị
Ô tô HYUNDAI COUNTY
1 Thông tin chung
longbody 1.3 Công thức bánh xe 4 ¿ 2
R
2 Thông số về kích thước
2.1 Kích thước bao: Dài ¿
2.3 Vệt bánh xe: Trước/sau mm 1705/1495
2.4 Vệt bánh xe sau phía mm 1700
Trang 22.7 Khoảng sáng gầm xe H mm 195
2.8 Góc thoát trước/sau độ 23/15
3 Thông số về trọng lượng
3.1 Trọng lượng bản thân kg 2025
3.1.1 Phân bố lên trục trước kg 1180
3.1.2 Phân bố lên trục sau kg 845
3.2 Tr.lượng toàn bộ cho
3.2.1 Phân bố lên trục trước kg 2570
3.2.2 Phân bố lên trục sau kg 4100
3.4
Bán kính quay vòng
theo vết bánh xe trước
phía ngoài
4.1 Kiểu loại động cơ
D4DD, 4 kỳ, 4 xilanh thẳng hàng có tuôc bô tăng áp, CRDi
4.2 Phương thức làm mát Làm mát bằng dung dịch
4.5 Đường kính xilanh ¿
hành trính piston DxS mm 104 ¿ 115
4.6 Công suất động cơ Ne kW 103 tại 2800 [v/ph]
4.7 Mô men xoắn lớn nhất Me Nm 373 tại 1600 [v/ph]
4.8 Phương thức cung cấp
nhiên liệu
Công nghệ phun dầu điện
tử Commont Rail Diesel 4.9 Vị trí bố trí động cơ
-Kiểu đĩa đơn, ma sát khô, dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không
6 Hộp số: kiểu M030S5 - Cơ khí: 5 số tiến,1 số lùi 6.1 Tỷ số truyền số thứ 1 ih1 - 5,380
6.2 Tỷ số truyền số thứ 2 ih2 - 3,028
6.3 Tỷ số truyền số thứ 3 ih3 - 1,700
6.4 Tỷ số truyền số thứ 4 ih4 - 1,000
Trang 36.5 Tỷ số truyền số thứ 5 ih5 - 0,722
6.6 Tỷ số truyền số lùi ir - 5,380
7.1.1 Tải trọng cho phép G1 kG 2570
-7.2.1 Tải trọng cho phép G2 kG 4100
7.2.2 Tỷ số truyền truyền lực
8.1 Tải trọng cho phép lốp
trước
kG/1 lốp 1285 8.2 Tải trọng cho phép lốp
sau
kG/1 lốp 1250
9 Hệ thống treo
9.1 Hệ thống treo trước
Phụ thuộc, nhíp lá dạng nửa elip, có giảm chấn thuỷ lực với thanh cân bằng
9.2 Hệ thống treo sau
Phụ thuộc, nhíp lá dạng nửa elip, có giảm chấn thuỷ lực với thanh cân bằng
10 Hệ thống phanh
10.1.1 Phanh công tác
Loại phanh tang trống, dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không, 2 dòng
10.1.2
Đường kính trống
phanh ¿ bề rộng má
phanh
10.2 Phanh tay
Loại phanh tang trống, dẫn động cơ khí, tác dụng lên trục thứ cấp hộp số
thuỷ lực 11.1 Tỷ số truyền cơ cấu lái 18 ¿ 22
11.2
Góc quay vòng trung
bình của các bánh xe
dẫn hướng
Trang 412 Hệ thống điện
Trang 5.2 Phân tích kết cấu hệ thống treo trên xe HYUNDAI COUNTY
Cả hệ thống treo trước và treo sau của xe HYUNDAI COUNTY đều là hệ thông treo phụ thuộc, nhíp lá dạng nửa elip, có giảm chấn thuỷ lực với thanh cân bằng
Hệ thống treo của ô tô HYUNDAI COUNTY thuộc loại hệ thống treo phụ thuộc ở
cả 2 cầu sử dụng bộ nhíp dọc nửa elip, giảm chấn thủy lực loại ống tác dụng 2 chiều có van giảm tải
2.2.1 Nhíp
Trong hệ thống treo của ô tô HYUNDAI COUNTY, bộ nhíp vừa là bộ phần đàn hồi vừa là bộ phận hướng của hệ thống treo
Để đảm bảo khả năng truyền lực giữa khung xe và cầu xe, bộ nhíp được lắp với khung xe bằng giá nhíp ở phía trước và sau, chốt dùng để cố định giá nhíp trước với bộ nhíp nhằm đảm bảo sự thay đổi chiều dài của các lá nhíp khi bộ nhíp biến dạng.Ống giảm chấn đước lắp với khung xe bằng giá cố định và liên kết với
bộ nhíp bằng giá giảm chấn Trong hệ treo trước còn có trụ giảm chấn phía trước
và trụ giảm chấn phía sau để làm giảm nhẹ sự va đập của nhíp vào dọc khung xe khi xe chạy trên đường xóc, hơn nữa nó còn làm tăng độ cứng cả nhíp vì khi nó tì vào nhíp thì chiều dài làm việc của nhíp sẽ giảm đi Để tránh xê dịch các lá nhíp với nhau người ta sử dụng đai nhíp để cố định
Hình 2.2: Cụm treo phía trước của ô tô HYUNDAI COUNTY.
Ở hệ thống treo phụ thuộc, nhíp luôn làm việc với trạng thái ứng suất phức tạp do tải trọng động lặp lại nhiều lần Ứng xuất gây nguy hiểm cho nhíp là ứng xuất uốn
Trang 6do lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên bánh xe Do đó nhíp gồm nhiều tấm
lò xo lá (gọi là lá nhíp) xếp chồng lên nhau tạo thành 1 dầm có tính chống uốn đều
Hình 2.3: Nhíp treo phía trước của ô tô HYUNDAI COUNTY.
Nhíp ô tô HYUNDAI COUNTY là loại nhíp nửa elíp, bộ nhíp trước gồm có 6
lá nhíp Để tránh xê dịch các lá nhíp với nhau người ta sử dụng bu lông xuyên chính giữa tại tâm các lái nhíp, ngoài ra còn có các đai nhíp để gông các nhíp lại thành bó tránh sự lệch ngang khi nhíp làm việc Các đai nhíp được tán chặt vào một trong các lá nhíp và được bắt chặt bằng các bu lông, các lá nhíp có chiều dài không như nhau được ghép thành bộ và bắt chặt với dầm cầu bằng các bu lông chữ
U Khi ghép các lá nhíp thành bộ người ta bôi mỡ chì vào bề mặt tiếp xúc giữa các
lá nhíp với nhau.Vấu cao su và vấu tăng cứng có tác dụng hạn chế hành trình dịch chuyển của bánh xe và hạn chế độ uốn của nhíp, hơn nữa nó còn làm tăng độ cứng của nhíp vì khi nó tì vào nhíp thì chiều dài làm việc của nhíp sẽ giảm đi Phương pháp cố định nhíp kiểu này được áp dụng rộng rãi trên các ô tô vận tải
Trong hệ thống treo, bộ nhíp được chế tạo dạng cong Nếu coi bộ nhíp như một dầm đàn hồi chịu tải ở giữa và tựa lên 2 đầu, khi tác dụng tải trọng thẳng đứng lên bộ nhíp, cả bộ nhíp sẽ biến dạng Một số lá nhíp có xu hướng bị căng ra, một số
Trang 7lá nhíp khác có xu hướng bị ép lại Nhờ sự biến dạng của các lá nhíp cho phép các
lá có thể trượt tương đối với nhau và toàn bộ bộ nhíp biến dạng đàn hồi
Bán kính cong của các lá nhíp được chế tạo theo quy luật: các lá dài có bán kính cong lớn hơn các lá nhíp ngắn Khi liên kết chúng lại với nhau bằng bu lông trung tâm thì một số lá nhíp bị ép lại, một số lá nhíp khác bị căng ra để tạo thành một bộ nhíp có bán kính cong đồng nhất Điều này đã làm cho các lá nhíp chịu tải ban đầu (ứng suất dư ban đầu) Trong kết cấu của các bộ nhíp đều chọn theo kết cấu giảm dần ứng suất dư Khi ghép lại thành bó các lá nhíp chịu tải ở dạng có ứng suất dư ngược chiều với tải trọng Trong quá trình làm việc tải trọng tăng lên, các
lá nhíp ban đầu sẽ biến dạng khắc phục hết biến dạng dư trở về trạng thái không chịu tải sau đó chịu tải theo ứng suất do tải trọng ôtô tác dụng
Điều này cho phép giảm được ứng suất lớn nhất tác dụng lên các lá nhíp và thu nhỏ kích thước bộ nhíp trên ôtô
- Ưu điểm: Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp có cấu tạo đơn giản, dễ chăm sóc bảo dưỡng
- Nhược điểm:
+ Khi có một bánh xe bị nâng lên cầu xe sẽ bị nâng vì các bánh xe bị nối với nhau bằng cọc dầm cầu liền, khi đó khoảng cách vết 2 bánh xe thay đổi làm phát sinh lực ngang, đối với cầu dẫn hướng còn xuất hiện mô men hiệu ứng con quay tác dụng làm tăng dao động góc của các bánh xe dẫn hướng
+ Trọng lượng lớn chiếm từ 5,5 8 % trọng lượng của ôtô, nặng nhất trong các loại bộ phận đàn hồi
+ Thời gian làm việc ngắn: Do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tạp, do lực động lặp lại nhiều lần, độ bền mỏi của nhíp thấp hơn của thanh xoắn đến 4 lần, để tăng tuổi thọ của nhíp người ta làm các biện pháp sau: giảm bớt lực tác dụng lên nhíp bằng cách đặt các đầu nhíp vào trong các gối cao su, đầu trước có thêm đệm cao su ở mặt đầu để hạn chế mômen uốn cho nhíp khi phanh + Lá nhíp bị mỏi do ứng suất kéo, thường có vết nứt ở các góc của tiết diện hay trên bề mặt làm việc ủa lá Do vậy người ta thường phun bi biến cứng bề mặt chịu kéo của lá nhíp
Trang 8Trên xe ô tô HYUNDAI COUNTY bộ nhíp có kết cấu cụ thể như sau:
Bảng 2.b Thông số nhíp HYUNDAI COUNTY
Số lá
nhíp
Chiều rộng x chiều dày
Chiều dài dẫn thẳng
Số lá nhíp
Chiều rộng
x chiều dày
Chiều dài dãn thẳng
2.2.2 Giảm chấn thủy lực trên ô tô HYUNDAI COUNTY.
Giảm chấn trên ô tô HYUNDAI COUNTY là giảm chấn thủy lực loại ống tác dụng 2 chiều có van giảm tải, bảo đảm dập tắt dao động trong cả hai hành trình nén
và trả
- Ở hành trình nén giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung xe, sức cản ở hành trình nén nhỏ hơn so với hành trình trả khoảng 2 đến 2,5 lần
- Ở hành trình trả xung lực và đập của bánh xe trên nền đường tạo điều kiện đặt êm bánh xe, giảm bớt phản lực truyền ngược từ mặt đường tác dụng lên thân
xe Giảm chấn loại này thường làm việc ở áp suất 6 đến 8 Mpa
Trang 9Hình 2.4: Cấu tạo giảm chấn thủy lực ô tô HYUNDAI COUNTY.
1,25 Tai; 2 Đai ốc; 3 Đệm điều chỉnh; 4.Lò xo van nén ; 5 Van nén; 6,9 Van trả; 7 Đai ốc 8 Lò xo; 10 Piston; 11 Vòng găng Piston; 12 Van thông qua; 13 Bạc chặn; 14 Cần piston; 15.Xy lanh ngoài; 16 Xy lanh công tác; 17 Vỏ; 18 Bạc dẫn hướng; 19 Lò xo; 20 Cốt ép phớt ; 21,23 Phớt làm kín ; 24 Đai ốc.
Kết cấu giảm chấn thuỷ lực (hình 2.4): Giảm chấn được bắt chặt với khung xe nhờ giá đỡ trên và Tai trên giảm chấn (25), còn đầu dưới được bắt với dầm cầu nhờ giá đỡ và tai giảm chấn dưới Giảm chấn bao gồm 2 lớp vỏ, vỏ trong cùng và vỏ ngoài có dạng trụ ống Vỏ trong là một xy lanh công tác 18 có độ bòng cao để
Trang 10píttông dịch chuyển trong ống trụ ở đáy xy lanh công tác có van nén (5) và van trả (6), toàn bộ không gian bên trong chứa đầy dầu giảm chấn Bao ngoài vỏ trong là lớp vỏ ngoài (7), phần không gian giữa xy lanh ngoài (15) và xy lanh công tác (16) được gọi là khoang bù và chỉ chứa 1 ít dầu Vỏ ngoài và vỏ trong được ghép cứng với nhau Bên trong xy lanh công tác có piston (10), ở trên piston có 2 hàng lỗ, hàng lỗ trong là của van trả, hàng lỗ ngoài là của van thông qua Piston dịch chuyển thông qua trục của giảm chấn liên kết với khung xe, piston giảm chấn hoạt động chia xy lanh thành 2 luồng Trên nắp của giảm chấn có các vòng bao kín và ống dẫn hướng (18) của trục giảm chấn Cần đẩy piston (14) được cố đinh với khung xe qua tai (25) và bạc cao su
Để ngăn bụi bẩn không rơi vào xi lanh, người ta dùng phớt làm kín cần piston (23) Tất cả các vòng làm kín cho cần đẩy piston được bố trí trong vỏ đảm bảo định tâm Vỏ được cố định ở phần trên xy lanh ngoài bằng đai ốc (24) và được bao kín bằng các vòng bao cao su
Tuổi thọ của giảm chấn phụ thuộc vào việc làm kín ống dẫn hướng của cần đẩy piston, vì giảm chấn làm việc ở điều kiện nặng nề, khi có những dịch chuyển lớn của cần đẩy và bụi bẩn thường bám vào cần đẩy
Có 2 vòng bằng cao su chịu dầu được bố trí trong vỏ và bị ép bởi lo xo vòng làm kín (22) Khi cần đẩy chuyển động lên trên thì vòng dưới của vòng bít gạt dầu khỏi bề mặt của nó và dầu tụ lại ở các túi dầu
Nếu lắp nắp ngược thì dầu sẽ chảy khỏi giảm chấn Phần không gian ở trên ống dẫn hướng nối với khoang lùi qua lỗ khoan ở đây áp suất không khí gần với
áp suất khí quyển, bởi vậy vòng bít được giảm tải khỏi tác dụng của áp suất dầu cao Dầu từ khoang làm việc qua qua piston được chảy vào khoang bù qua các lỗ
Để tránh bó cứng trong quá trình làm việc bao giờ cũng có các lỗ khoan lưu thông thường xuyên Van trả, van nén của 2 cụm van nằm trên piston và xi lanh kết cấu mở theo hai chế độ hoặc các lỗ riêng biệt để tạo lên lực cản giảm chấn tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ
Nguyên lý làm việc của giảm chấn thuỷ lực:
Trang 11Nguyên lý chung: chất lỏng bị dồn từ buồng chứa này sang buồng chứa khác, qua các van tiết lưu rất bé nên chất lỏng chịu lực cản chuyển động lớn Sức cản làm dập tắt nhanh các chấn động và năng lượng của dao động được biến thành nhiệt năng đốt nóng dầu tỏa ra ngoài
Hình 2.5: Nguyên lý làm việc của giảm chấn.
a Làm việc ở hành trình nén; b Làm việc ở hành trình trả
- Khi nén êm, khung xe và cầu xe dịch chuyển lại gần nhau, pít tông (14,hình 2.4) dịch chuyển đi xuống trong xy lanh Van thông qua (12,hình 2.4) mở, dầu chảy từ khoang dưới pít tông lên khoang trên pít tông Nhưng không phải tất cả dầu chảy vào khoang trên vì còn có cần đẩy pít tông choáng chỗ nên phần dầu bằng thể tích pít tông choáng chỗ sẽ chảy qua lỗ nhỏ trên van nén (6,hình 2.4) làm tăng áp suất ở khoang bù lên một chút Các lỗ tiết lưu tạo ra sức cản thủy lực tỉ lệ với bình phương vận tốc lưu thông của dầu
Trang 12- Khi nén mạnh thì dầu không kịp chảy qua các lỗ tiết lưu, áp suất trong xy lanh công tác tăng lên và van nén (5,hình 2.4) mở Sau đó lực cản giảm chấn tăng lên một chút nhưng tốc độ tăng chậm hơn so với khi nén êm
- Khi trả êm (hành trình mà bánh xe và khung xe tách xa nhau) cần đẩy (14,hình 2.4) và piston (10,hình 2.4) chuyển động lên trên Khoang dưới piston xy lanh công tác áp suất giảm, còn ở khoang trên piston áp suất tăng dần lên Do vậy dầu từ khoang trên sẽ qua khe hở van thông qua (12,hình 2.4) (đồng thời van trả (9,hình 2.4) đóng) vào khoang dưới piston, đồng thời dầu từ khoang bù qua van nạp bổ sung vào khoang dưới piston
- Khi trả mạnh thì lò xo van trả lại nén và van sẽ mở ra để cho dầu lưu thông
cả lỗ tiết lưu của van trả (9,hình 2.4) Độ mở của van trả phụ thuộc vào mức độ đột ngột của hành trình trả, trả càng mạnh thì van mở càng lớn
Qua phân tích giảm chấn thủy lực xe ô tô HYUNDAI COUNTY có ưu, nhược điểm sau:
- Ưu điểm: Có độ bền cao, giá thành hạ, trọng lượng nhẹ
- Nhược điểm: Khi làm việc ở tần số cao, biên độ lớn có thể sảy ra hiện tượng lẫn lọt khí trong chất lỏng
2.3.3 Đường đặc tính của giảm chấn
Khi có sự dao động giữa khung xe và cầu xe trong giảm chấn sẽ phát sinh lực cản Zg phụ thuộc vào vận tốc tương đối Vt của khung xe nối với cầu xe, Zg được xác định bằng biểu thức:
Zg = K.Vtn (2.1) Trong đó: K- Hệ số cản của giảm chấn
n- số mũ trạng thái
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Zg= f(Vt) được gọi là đường đặc tính của giảm chấn thuỷ lực.Tuỳ theo giá trị của mũ số n mà đường đặc tính có thể là tuyến tính (khi n=1) hay đường cong (khi n 1) Giá trị số mũ n phụ thuộc vào kích thước và hình dạng lỗ van, độ nhớt của dầu, để đơn giản khi thiết kế giảm chấn người ta lấy n=1
Trang 13Hình 2.6: Đường đặc tính của giảm chấn tác dụng 2 chiều
không đối xứng có van giảm tải
Hiện nay trên ôtô sử dụng chủ yếu loại giảm chấn tác dụng 2 chiều không đối xứng và có van giảm tải, với hệ số cản ở hành trình nén Kn nhỏ hơn hệ số cản ở hành trình Kt Trên đồ thị sau tại các điểm (1), (2) tương ứng với thời điểm các van giảm tải mở
Đường biểu diễn hoặc là đường thẳng (nét đứt) với loại giảm chấn không
có van giảm tải là đường gấp khúc (theo nét liền) với loại giảm chấn có van giảm tải Điểm 1, 2 khi đó là điểm mở van giảm tải
Các bộ phận khác :
Các vấu cao su tăng cứng và vấu cao su hạn chế hành trình:
Các vấu cao su có thể chia ra làm 2 loại:
- Vấu cao su tăng cứng thường đặt trên lá nhíp và tỳ vào phần biến dạng của nhíp lá, kết cấu này làm giảm chiều dài biến dạng của nhíp lá khi tăng tải
- Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình làm việc của bánh xe là loại lắp ở cuối và đầu hành trình làm việc của bánh xe ( được gọi là vấu hạn chế hành trình) Các vấu hạn chế hành trình trên thường được kết hợp với chức năng
Trang 14tăng cứng cho bộ phận đàn hồi Các vấu hạn chế hành trình này có khi được đặt trong vỏ của giảm chấn
Các gối đỡ cao su:
Các gối đỡ cao su làm chức năng liên kết mềm Nó có mặt ở hầu hết các mối ghép với khung vỏ Ngoài chức năng liên kết nó còn có chức năng chống rung chuyển từ bánh xe lên, giảm tiêng ồn cho khang người ngồi
Hệ thông treo với các bộ phận chính với các chức năng riêng biệt đã kể ở trên, nhưng trong thực tế, trên ô tô một chi tiết hoặc một cụm có thể đảm nhận nhiều chức năng khác nhau Do vậy khi xem xét các hệ thống treo cần phải phân tích một cách toàn diện
Ví dụ hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá, nhíp lá vừa là một bộ phận đàn hồi vừa là một bộ phạn dẫn hướng Ở hệ thống treo Mc.Pherson bộ phận giảm chấn vừa có chức năng giảm chấn vừa có chức năng dẫn hướng Ở hệ thống treo thủy khí hoặc là thủy lực, bộ phận đàn hồi và các xy lanh lực, đồng thời là một bộ phận giảm chấn