Giáo trình Tính toán thiết kế ôtô: Phần 2

Ñoä voõng ñoäng f ñ cuûa heä thoáng treo (goàm caû ñoä bieán daïng cuûa caùc vuù cao su) phuï thuoäc vaøo ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng treo vaø vaøo ñoä voõng tónh f t. Ñoä voõng ñ[r]

(1)

B.BỘ PHẬN ĐAØN HỒI

I PHÂN LOẠI

1 Phần tử đàn hồi kim loại:

a) Nhíp: sử dụng hệ thống treo độc lập phụ thuộc b) Lò xo xoắn ốc: sử dụng hệ thống treo độc lập c) Thanh xoắn: sử dụng hệ thống treo độc lập Phần tử đàn hồi phi kim loại:

a) Loại đàn hồi cao su b) Loại đàn hồi nhờ khí ép c) Loại thuỷ lực

Lợi dụng ưu điểm loại người ta sử dụng loại phận đàn hồi liên hợp gồm hai hay nhiều loại phần tử đàn hồi

II ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐÀN HỒI CỦA HỆ THỐNG TREO

Nhờ đường đặc tính đàn hồi ta đánh giá cấu đàn hồi hệ thống treo Đường đặc tính đàn hồi biểu thị quan hệ lực Z thẳng đứng tác dụng lên bánh xe độ biến dạng hệ thống treo f đo trục bánh xe

Trên hình 11.13 trình bày hai loại đường đặc tính hệ thống treo: đường thẳng ứng với hệ thống treo có độ cứng khơng đổi cịn đường cong ứng với loại hệ thống treo có độ cứng thay đổi Trục hoành biểu diễn độ võng f, trục tung biểu diễn lực Z thẳng đứng tác dụng lên bánh xe Muốn có độ võng ft điểm đường cong (ví dụ điểm D) ta vẽ đường tiếp tuyến điễm (điểm D) hạ đường thẳng góc với trục hồnh

Hoành độ AB độ võng tĩnh ft hệ thống treo có độ cứng thay đổi (đường cong 2) hoành độ OB độ võng tĩnh hệ thống treo có độ cứng khơng đổi (đường thẳng 1)

Tần số dao động riêng biên độ bé xác định độ võng hiệu dụng (hay độ võng tĩnh) ứng với tải trọng tĩnh Zt = G Tuy độ võng tổng quát OC hệ thống treo có độ cứng thay đổi có độ võng hiệu dụng AB lớn độ võng hiệu dụng hệ thống treo có độ cứng khơng thay đổi (đoạn OB)

(2)

Taûi troïng Zt

1

2

D

E H

K f C B

0 A

Zmax

Z

Thể tích động

Hình 11.13: Các dạng đường đặc tính hệ thống treo

Thể tích động gọi tắt thể động nghĩa lớn hệ thống treo ô tô qua chỗ lồi lõm biểu thị diện tích có gạch EKD ứng với hệ thống treo có độ cứng thay đổi biểu thị diện tích HKD ứng với hệ thống treo có độ cứng không đổi Với độ võng hạn chế thể động cần thiết hệ thống treo có đường đặc tính phi tuyến thể hệ số động Kđ =

G

Zmax mà ta khảo sát kỹ sau

Trên hình 11.14 dạng đường đặc tính đàn hồi hệ thống treo chất tải giảm tải Trên trục hồnh ta có điểm O điểm tựa phận hạn chế dưới, điểm C điểm tựa phận hạn chế trên, nên ta gọi BO giá trị độ võng động fđd, BC giá trị độ võng động fđt Ngoài ta cịn có điểm L điểm tựa vú cao su phía dưới, điểm M điểm tựa vú cao su phía tương ứng với hai điểm L, M ta có độ võng f1, f2 Khi chất tải giảm tải thông số phận đàn hồi độ võng tĩnh ft , độ võng động fđt độ võng động fđd ứng với hành trình động đến giới hạn phận hạn chế phía phận hạn chế phía dưới, độ cứng Ct hệ thống treo, hệ số động Kđ lực ma sát 2F Đường cong chất tải giảm tải không trùng ma sát hệ thống treo Người ta qui ước lấy đường đặc tính đàn hồi nhíp đường trung bình (đường nét đứt) (nghĩa có tính đến lực ma sát 2F)

(3)

Ta

ûi troï

ng

f C

B

A

Zmax Z

Đi

ểm tự

a cu

ûa

p

ha

än

ïn chế dướ

i

Đ

iể

m tự

a

cu

ûa boä

ph

ận

ïn chế

f1

giảm tải

Điểm tựa cu

ûa ụ cao su

dưới

Đ

iể

m tựa

ụ cao su

Gài phận hạn chế

f2

Z1

fđd

ft fđt

L

Nén Trả

có tải

Độ võng chất tải

M

α

Hình 11.14: Đường đặc tính đàn hồi hệ thống treo

Khi tính độ êm dịu chuyển động (các dao động) tần số dao động riêng cần thiết n phải đo độ võng tĩnh hiệu dụng ft định Quan hệ ft n theo công thức tần số dao động riêng hệ thống treo

t f 300

n ≈ thể giản đồ (hình 11.15)

Như xác định độ võng tĩnh theo tần số dao động riêng n hệ thống treo Độ võng tĩnh ft giá trị khác với độ võng động fđd

Nói chung ft khơng nên 150÷300mm ơtơ du lịch ft khơng bé 100÷200mm ơtơ bt

Cả hai loại có tần số dao động riêng n = 60÷85 lần/ph Trong ôtô tải ft không nên bé 60÷120mm ứng với tần số dao động riêng n = 80÷100 lần/ph

Để đảm bảo độ êm dịu chuyển động tỉ số độ võng tĩnh fts hệ thống treo sau độ võng tĩnh ftt hệ thống treo trước phải nằm giới hạn sau:

-Trong oâ tô du lịch 0,8 0,9 f

f tt

ts = ÷

-Trong ô tô tải ô tô buýt 1,2 f

f tt

ts = ÷

(4)

Độ cứng Ct hệ thống treo tang góc nghiêng tiếp tuyến đường trung bình (đường nét đứt) Ct = tgα Trường hợp tổng quát đường đặc tính hệ thống treo đường thẳng độ cứng Ct thay đổi

df dz

Ct =

Để đánh giá sơ người ta thường tính độ cứng hệ thống treo chịu tải trọng tĩnh:

t t t t

f Z f G

C = =

Từ ta thấy độ cứng độ võng tĩnh đại lượng có quan hệ với nhau, độ võng

tĩnh cho ta hình dung đầy đủ hệ thống treo Hình 11.15: Quan hệ tần số độ cứng nói lên tải trọng tĩnh Zt = G tác tần số dao động riêng phần dụng lên hệ thống treo treo h với độ võng hiệu dụng f

Hệ số động lực học gọi tắt hệ số động

tỷ số tải trọng lớn Zmax truyền qua hệ thống treo với tải trọng tĩnh

t max max

Z Z G Z

Kñ = =

Khi Kđ bé có va đập liên tục lên phận hạn chế nhíp, làm cho nhíp bị uốn ngược lại bị “gõ” Khi Kđ lớn, trường hợp dao động với biên độ lớn giới hạn giá trị fđ, hệ thống treo cứng Thực tế chứng tỏ chọn Kđ thích hợp ơtơ chuyển động đường khơng phẳng, tải trọng động truyền qua hệ thống treo gây va đập lên phận hạn chế Khi tính hệ thống treo chọn Kđ = 1,7÷1,8 Ở CHLB Nga với tơ có khả thơng qua thấp chọn Kđ = 2÷3 ơtơ có khả thơng qua cao chọn Kđ = 3÷4

Độ võng động fđ hệ thống treo (gồm độ biến dạng vú cao su) phụ thuộc vào đường đặc tính hệ thống treo vào độ võng tĩnh ft

-Trong oâ toâ du lịch fđ = (0,5÷0,6).ft - Trong ô tô buýt fđ = (0,7÷0,8).ft -Trong ô tô tải fđ = 1,0.ft

Độ võng động fđ quan hệ chặt chẽ với hệ số động Kđ Độ võng động fđ lớn độ êm dịu chuyển động tăng dễ phối hợp với hệ số động Kđ lớn, đảm bảo tiếp xúc lốp với mặt đường tốt Tuy nhiên lúc độ dịch chuyển tương đối thùng xe với lốp lại lớn làm cho tính ổn định kém, yêu cầu phận hướng hệ thống treo có chất lượng cao hơn, làm phức tạp thêm dẫn động lái bánh trước, tăng giới hạn khoảng sáng gầm xe hệ thống treo độc lập

50 60 70 80 90 100 110 120 130

5 10 15 20 25 f (cm)

n (lần/phút)

(5)

Đường mấp mơ vận tốc lớn hành trình động hệ thống treo phải lớn Đối với tơ có khả thơng qua thấp độ cứng hệ thống treo thay đổi fđt = 70÷140mm Đối với tơ có khả thơng qua cao fđt = 120÷160mm

III TÍNH TỐN PHẦN TỬ ĐÀN HỒI KIM LOẠI: Tính tốn nhíp đặt dọc:

Khi tính tốn nhíp ta phân biệt ra: a) Tính tốn kiểm tra:

Trong tính tốn kiểm tra ta biết tất kích thước nhíp cần phải tìm ứng suất độ võng xem có phù hợp với ứng suất độ võng cho phép hay khơng

b) Tính tốn thiết kế:

Khi cần phải chọn kích thước nhíp ví dụ số nhíp, độ dày và thông số khác để đảm bảo giá trị độ võng ứng suất cho

Chón kích thước cụa nhíp xuât phát từ đođï võng tónh ft ứng suât tónh σt (đ võng ứng suât ứng với tróng tónh) với đ võng đng fđ ứng suât đng σđ (đ võng ứng suât ứng với tróng đng) Nhíp có theơ coi gaăn mt daăm có tính chông uôn đeău Thực muôn daăm có tính choẫng uôn đeău phại caĩt nhíp thành maơu có chieău rng

2

b, chiều cao h xếp hình11.16 a,b Nhưng nhíp

sẽ có đầu hình tam giác mà khơng có tai nhíp để truyền lực lên khung Vì để đảm bảo truyền lực lên khung, đảm bảo độ bền tai nhíp có độ võng tĩnh cực đại phải làm nhíp dày số lượng lớn có chiều cao h giảm dần xa nhíp

Khi tính tốn độ bền nhíp thơng thường người ta tính uốn chỗ gắn chặt nhíp Ở khó tính xác siết chặt nhíp lại với lắp vào ơtơ nhíp phát sinh ứng suất ban đầu Lá nhíp nằm chịu lực uốn sơ bé nhất, nhíp thứ hai, thứ ba ngắn dần nên chịu uốn lớn Có nhíp người ta chế tạo có cung cong khác

Khi nhíp bị kéo căng nhíp bị uốn thẳng Lúc nhíp chịu ứng suất sơ ngược lại với ứng suất lúc nhíp làm việc chịu tải Các bán kính cong nhíp riêng rẽ cần chọn để ứng suất nhíp gần nhíp chịu tải trọng

Để đơn giản tính tốn người ta giả thiết mômen uốn phân phối theo nhíp chiều cao nhíp

(6)

l1

l

h B 34

l2

1 6 Z

Z/2 Z/2

1 23 56

b/2 a)

b)

c)

d)

ñ)

1

6

Hình 11.16: Nhíp coi dầm có tính chống uốn đều: a), b) - Loại nửa êlíp;

c), d), đ) - Sơ đồ đầu nhíp

Dưới ta khảo sát quan hệ độ võng tĩnh nhíp lực tác dụng lên nhíp Lực tác dụng lên nhíp Zn hiệu số lực tác dụng lên bánh xe Zbx trọng lượng phần không treo g gồm có cầu bánh xe

2 g Z

Zn = bx −

Dưới tác dụng lực Zn hai chốt nhíp phát sinh hai phản lực NB hướng theo chiều móc treo nhíp NA theo hướng AO để đảm bảo đa giác lực đồng qui (điều kiện hệ lực cân bằng, hình 11.17a) Muốn hệ lực cân ΣX = nghĩa XA =XB ΣZ = nghĩa ZA + ZB = Zn Móc nhíp sinh lực dọc XB =ZBtgα (α: góc nghiêng móc

nhíp) Muốn cho lực dọc ban đầu XB khơng lớn α phải chọn nhỏ, nhỏ dễ làm cho móc nhíp quay theo chiều ngược lại ơtơ chuyển động khơng tải, lúc ơtơ bị xóc nhiều Vì α khơng chọn bé 5o

Đầu nhíp thường làm theo góc vng (h.11.16c), hình thang (h 11.16d) theo hình trái xoan (h 11.16đ)

(7)

lo

lx

NA NB

Zn

M=Zn.lx

lo

ZB

ZA

l1 l2

l

ñ) d) c) b) a)

NA XA

ZA A

ZB

Zn

B XB

NB

.O

ZA=Zn.l2/(l1+l2) Zn=Zbx-g/2 ZB=Zn.l1/(l1+l2)

XA

XB

lo

l1h l2h

l1 l2

l

l1 l2

l Zn

Zn B

A

A B

m1G1

Hình 11.17: Sơ đồ loại nhíp:

a) Nhíp nửa êlíp; b) Nhíp cơngxơn; c) Nhíp phần tư êlíp d) Nhíp đặt ngang; đ) Nhíp nửa êlíp với nhíp phụ

Để tăng độ đàn hồi đầu nhíp thường làm mỏng thân Như ứng suất nhíp phân bố ma sát nhíp Lá nhíp làm theo đầu vng dễ sản xuất ứng suất tiếp đầu lớn Khi tính tốn nhíp người ta bỏ qua ảnh hưởng lực dọc XA , XB

(8)

Theo công thức sức bền vật liệu, trường hợp nhíp không đối xứng tác dụng lực Zn, độ võng tĩnh ft tính gần theo cơng thức:

h

2 h 2

h n t

l EJ

l l Z

f =δ (11.1)

Trong đó: lh = l-lo - chiều dài hiệu dụng nhíp (m);

l - chiều dài tồn nhíp (m);

lo - khoảng cách quang nhíp (m);

E =2,15.105 MN/m2 - mơđun đàn hồi theo chiều dọc;

l1h ,l2h - chiều dài hiệu dụng tính từ hai quang nhíp đến chốt nhíp (m)

( 12

b h

12 b

J

1

o = Σ = h h h )

3 m

2

1 + + +

Trong đó: Jo - tổng số mơmen qn tính nhíp tiết diện trung bình nằm sát

bên tiết diện bắt quang nhíp (m4 );

h1 - chiều dày nhíp thứ (m);

h2 - chiều dày nhíp thứ hai (m);

hm - chiều dày nhíp thứ m (m);

b - chiều rộng nhíp Chiều rộng nhíp thường chọn theo chiều rộng b nhíp có bán thị trường (m);

δ - hệ số biến dạng nhíp

Thường nhíp chia nhóm theo chiều dày số nhóm khơng q ba Tỉ số chiều rộng nhíp b chiều dày h tốt nằm giới hạn <

h

b < 10 Lá nhíp có

chiều rộng lớn q khơng lợi lúc thùng xe bị nghiêng ứng suất xoắn nhíp số nhíp tăng lên

Hệ số biến dạng nhíp có tính chống uốn (nhíp lí tưởng ) δ = 1,5 Trong thực tế δ = 1,45 ÷1,25 phụ thuộc theo dạng đầu nhíp số nhíp có độ dài Khi đầu nhíp cắt theo hình thang (h.11.16d) nhíp thứ hai ngắn nhíp nhiều (h.11.18a) ta lấy δ=1,4, thứ hai dùng để cường hoá nhíp (h.11.18b,c) ta lấy δ= 1,2

a) b) c)

Hình 11.18: Sơ đồ tai nhíp

Khi dát mỏng đầu nhíp cắt đầu nhíp theo hình trái soan (hình 11.14đ) nhíp mềm δ tăng Ngoài hệ số δ phụ thuộc kết cấu quang nhíp khoảng cách quang nhíp

(11.2)

(9)

Trong trường hợp đặc biệt l l l h h h

1 = = nhíp đối xứng cơng thức (11.1) có

dạng: h n t EJ 48 l Z

f =δ (11.3) Đối với nhíp loại cơngxơn (h.11.15b)

o o 2 o n t EJ l l l l l l Z f ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − δ

= (11.4) Đối với nhíp loại phần tư êlip (h 11.15c)

o o n t EJ l l Z f ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − δ

= (11.5)

Chiều dài nhíp phụ thuộc chiều dài sở L ôtô Đối với ôtô du lịch lh =(0,35 ÷0,5)L, ôtô tải lh =(0,25÷0,3)L

Từ cơng thức (11.1), (11.3), (11.4), (11.5) ta tìm mơmen qn tính Jo

tiết diện nằm quang sát bên tiết diện nhíp: Với nhíp nửa êlip khơng đối xứng:

t h h 2 h n o f El l l Z

J =δ (11.6) Với nhíp nửa êlip đối xứng:

t h n

o 48Ef

l Z

J =δ (11.7) Với nhíp loại cơngxơn:

t 2 o n

o 3Ef

4 l l l l l l Z J ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − δ

= (11.8) Với nhíp loại phần tư êlip

t o n o Ef l l Z J ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − δ

= (11.9)

Để so sánh độ cứng loại nhíp có kết cấu khác thường người ta qua lực Zn mà qua ứng suất cực đại nhíp, vừa đánh giá

ảnh hưởng Zn kết cấu nhíp

(10)

c c u uc J h M = σ

Trường hợp nhíp nửa êlip khơng đối xứng ta có:

2 B A

u Z l Z l

M = =

h h h h n u l l l l Z M +

= thay vào phương trình 11.1 ta coù: h h c c uc l l EJ f M δ

= (11.11) Thay giá trị Muc vào (11.10) ta có ứng với

trường hợp nhíp khơng đối xứng nhíp ứng suất uốn tĩnh là:

h h c tc utc l l Eh f δ =

σ (11.12)

Với trường hợp nhíp đối xứng, nhíp Hình 11.19: ta có ứng suất uốn tĩnh là: a) Sơ đồ loại nhíp 1/2 êlíp 2 h tc c utc l f Eh δ =

σ (11.13) b) Sơ đồ loại nhíp cơngxơn Cũng tương tự độ võng động fđ ta c) Sơ đồ loại nhíp 1/4 êlíp xác định ứng suất uốn trường hợp động

với nhíp nửa êlip khơng đối xứng:

h h c c u l l f Eh δ = σ ñ

đ (11.14)

Với nhíp nửa êlip loại đối xứng:

2 h c c u l f Eh δ = σ ñ

ñ (11.15)

Với loại nhíp cơngxơn:

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = σ 3 2 t o c ut l l l l l l f l l Eh (11.16) ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = σ 3 2 o c u l l l l l l f l l Eh ñ

đ (11.17)

Với loại nhíp phần tư êlip:

(11.10) l1 l2

l Z

l2 l1 f

(11)

2

c t ut

4 l l

h Ef

⎟ ⎠ ⎞ ⎜

⎝ ⎛ − δ =

σ (11.18)

2

c u

4 l l

h Ef

⎟ ⎠ ⎞ ⎜

⎝ ⎛ − δ =

σ ñ

ñ (11.19)

Như ứng suất nhíp (từ suy nhíp khác) tỉ lệ với độ dày độ võng (độ võng tĩnh động nói chung) Khi chất loại hàng rời lên ơtơ nhíp thường phát sinh tải trọng động Để đề phịng hỏng nhíp, trường hợp người ta thường làm cấu hãm nhíp lúc chất tải

Trong nhíp ứng suất lớn thường hành trình trả nhíp với tải trọng động Nếu hành trình trả khơng hạn chế thường để giảm tải cho nhíp người ta đặt ngược nhíp

Theo Páckhilốpxki quan hệ lí thuyết trọng lượng cần thiết nhíp gn ứng

suất tónh δt nhíp biểu thị sau:

2 t t t n

f Z 10 , g

σ

= (11.20) Ơû đây: Zt - tải trọng tĩnh thẳng đứng (G) tác dụng lên nhíp ( MN );

ft - độ võng tĩnh nhíp ( m) tác dụng trọng tải tĩnh Zt ;

σt - ứng suất uốn tĩnh tương ứng nhíp (MN/m2);

Như ứng suất tĩnh nhíp lớn trọng lượng nhíp bé Ưùng suất ứng với tải trọng tĩnh cho phép là:

ft (mm) bé 80 80÷150 150÷250

δt (MN/m2) bé 400 400 ÷ 500 500 ÷700

Ngồi phải kiểm tra ứng suất σđ nhíp độ võng động fđ (khi ụ đỡ nhíp

bằng cao su hoàn toàn biến dạng) Lúc σđ không lớn 1000MN/m2

Đối với tồn nhíp kể nhíp ta có ứng suất uốn độ võng bảng (11.1)

* Chú ý: Trong bảng 11.1 thừa nhận ký hiệu sau:

lh = l-lo - chieàu dài làm việc có ích nhíp (m);

b - chiều rộng nhíp (m);

Σhi - tổng số chiều dày nhíp phụ (m);

Σho - tổng số chiều dày nhíp có chiều dài

nhíp (m);

δ - hệ số biến dạng nhíp

(12)

Bảng 11.1 Các công thức để tính nhíp

Sơ đồ Ứng suất(MN/m2) Biến dạng (m)

l

X

h

Z

h

l

X

h

Z

l

X

B i h n h bl l Z 15 , ∑ = σ (11.22) ) h , h ( E b l Z 04 , f 3 i h n ∑ + ∑ δ = (11.26)

Z

l

0 n h bl ) l l ( Z , ∑ − = σ (11.23) ) h , h ( E b ) l l ( Z 04 , f 3 i n ∑ + ∑ − δ = (11.27) i n h bl ) l l ( Z , ∑ − = σ (11.24)

Z

l

X

Z

l

(13)

Khi thiết kế nhíp chọn trước đại lượng (ft +fđt), σumax kích thước l1h,

l2h, l, b (chiều rộng nhíp) chọn Kđ để có Zmax = Kđ G

Như tìm Σh2 từ cơng thức tính σ

u Σh3 từ cơng thức tính độ võng f

và từ suy độ dày nhíp

Chọn trước độ dày nhíp ta tính độ dày nhíp cịn lại Để kể đến ảnh hưởng nhíp phụ kèm theo nhíp tính Jo, đề nghị thay:

Σhi3 =Σhi3 + 0,5 Σho3 (11.29)

Trong : Σhi - tổng số độ dày tất nhíp (cm);

Σho - tổng số độ dày nhíp chiều dày nhíp phụ có chiều dài

bằng nhíp (cm)

Khi tính Jo sau thay Σhi3 theo (11.29) công thức (11.3), (11.4),

(11.5) cần ý chọn số nhíp để thỏa mãn điều kiện sau: Độ dày nhíp chọn theo loại nhíp phân loại theo tiêu chuẩn

2 Số nhóm nhíp (kể nhíp chính) có chiều dày khác phải không vượt ba

3 Chiều dày nhíp phải khác Thường lấy tỉ số chiều dày hai nhíp không đựơc vượt 1,5

Khi tăng độ dài hiệu dụng lh tăng chiều dày h giảm số nhíp n

Như bớt cơng lao động chế tạo nhíp làm giảm ma sát nhíp Trong tơ du lịch loại nhíp gồm ứng dụng rộng rãi Trong điều kiện có độ bền từ đầu đến cuối, loại nhíp gồm phải có tiết diện thay đổi

h x 0 x

l b

x b h

h = Trong đó:

ho bo - chiều dày chiều rộng tiết diện trung bình nhíp

hx bx - chiều dày chiều rộng tiết diện nhíp cách tiết diện trung bình

một khoảng cách x

Theo điều kiện nhíp dầm có tính chống uốn có trọng lượng bé Loại nhíp gồm có độ dài lớn loại nhíp nhiều

Khi khơng có đệm nhíp lắp ghép nhíp đè lên nhíp khác thường phần phần cuối

Trong thực tế tính tốn người ta giả thiết nhíp cong tiếp xúc từ đầu đến cuối nên tải trọng phân bố toàn chiều dài nhíp Thừa nhận giả thiết mơmen tác dụng lên nhíp thứ i là:

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛

− =

i o i i

R R

1 J

M (11.30)

(14)

Ơûđây:

Ji - mơmen qn tính nhíp thứ i:

Ri - bán kính cong nhíp thứ i trạng thái tự do;

Ro - bán kính cong sau ghép vào nhíp

Ứng suất nhíp bị siết chặt vào là:

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛

− =

σ

i i is

R R

1

Eh (11.31)

1

24

3

56

7 9-11 12-13

Nhóm nhíp I Lá

Nhóm nhíp II Nhóm nhíp III

p[N] σ[MN/m²]

5000 10000 15000 20000 25000 -100

-200 100 200 300 400 500 600 700 800

Hình 11.20: Sự phân bố ứng suất nhíp

Trên hình 11.20 trình bày tính chất phân bố ứng suất nhíp nhíp có ba nhóm có độ dày khác Chiều dài nhíp xác định phương pháp đồ thị (h.11.21)

Chọn trục tung nn trục bulông bắt chặt nhíp nhíp Trên trục tung đặt thứ tự giá trị chiều dày nhíp tính theo thứ tự nhíp từ điểm ứng với độ dày ta vẽ đường song song với trục hoành

(15)

X

Z1 Z2

Xk

d

r

n m

n m B

A C

D

Zbx

l1 l2

Hình 11.21: Sơ đồ xác định chiều Hình 11.22: Tải trọng tác dụng lên dài nhíp nhíp nhíp truyền lực kéo Đoạn BĐ nửa chiều dài nhíp, mm trục quang nhíp, AC nửa chiều dài nhíp Đường CD xác định chiều dài cịn lại (khi ta biết chiều dài l, biết chiều dày nhíp Σh lo vẽ CD) Chiều dài lí

thuyết nhíp lí tưởng (nhíp có tính chống uốn đều) đường CD Khi nhíp truyền lực kéo ta có sơ đồ (hình 11.22)

Giá trị lực xác định theo phương trình hình chiếu mômen đảm bảo cho hệ lực cân

X = Xk

2

1 k bx

2

1 k n

l l

d X l ) g Z ( l

l

d X l Z Z

+ + −

= +

+ =

2

1 k bx

2

1 k n

l l

d X l ) g Z ( l

l

d X l Z Z

+ − − =

+ − =

Dùng phương trình (11.32) xác định kích thước nhíp chính, tai nhíp chi tiết cặp nhíp Khi nhíp truyền lực phanh Xk mang dấu ngược lại phương

trình Mơmen phản lực Xk.d1 gây ứng suất phụ nhíp Theo phương

trình (11.21) ta tính ứng suất phụ nhíp

(11.32)

(16)

∑

= =

σ i n

0 i

2 i k ui

h b

d X

6 (11.33)

hoặc

∑

= =

σ i n

0 i

3 i i k ui

h b

h d X

6 (11.34)

Trên ta tính tốn nhíp truyền lực kéo hay lực phanh cực đại Ngồi phải tính nhíp chịu lực thẳng đứng lớn lúc tơ bị trượt ngang (Ymax) Trên hình

(11.23) ta thấy nhíp bên trái chịu lực thẳng đứng lớn Hơn xác định lực S1

theo phương trình cân mơmen điểm tựa nhíp phải (điểm C )

0 Yd B G m B

S

i i

1 − − = (11.35)

Trong đó:

B1 - khoảng cách hai nhíp;

d - khoảng cách thẳng đứng từ trọng tâm ôtô đến mặt phẳng tựa nhíp; mi Gi - trọng lượng ơtơ tác dụng lên cầu tương ứng tính

Vì Y =ϕ1Gi (mi=1), sử dụng phương trình (11.35) ta có:

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝

⎛ ϕ

+ =

1 i

1

B d 2 G

S (11.36)

Ưùng suất nhíp phần là:

W ) l l (

l l B

d 2 G W ) l l (

l l S

2

2 1

1 i

2

2 1 '

Σ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝

⎛ ϕ

+ =

Σ + =

σ (11.37)

Trong đó:

ΣW - tổng số mômen chống uốn nhíp

ϕ1 - hệ số bám ngang

l1, l2 - kích thước nhíp hình 11.17a

S1 - lực thẳng đứng tác dụng lên nhíp trái

S2 - lực thẳng đứng tác dụng lên nhíp phải

Với chiều lực Y hình 11.23 S > S2

(17)

Z1

A

S2

Y2

Z2

m

C Y

B B1

d S1

Y1

Hình 11.23: Lực thẳng đứng tác dụng lên nhíp S1, S2 ơtơ bị trượt ngang

2 Tính tốn nhíp đặt ngang

Nhíp đặt ngang khơng truyền lực kéo lực phanh mà truyền lực thẳng đứng

Khi tính tốn nhíp đặt ngang ta tính nhíp đặt dọc cần phải ý nhiều đến góc nghiêng móc nhíp α lúc ôtô bị trượt ngang

a) Sơ đồ lực tác dụng lên nhíp nửa êlip đặt ngang (h.11.24)

f

l/2

m

G

Z2

Y2 Z1

Y1

α2

α1

l

d

Hình 11.24: Sơ đồ lực tác dụng lên nhíp đặt ngang

(18)

Ta ký hiệu góc nghiêng móc nhíp mặt phẳng thẳng đứng α1 vàα2

Khi ôtô khơng trượt ngang (Y=0) hai góc ( α1 =α2 =αo) nhíp

có thể tính theo ứng suất tổng hợp sau:

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ α + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + α Σ = σ bh tg G m ftg W G

m 1 1 0

0 u

1

th (11.38)

Trong đó:

b - chiều rộng nhíp; h - chiều cao nhíp ;

m1 - hệ số phân bố lại tải trọng;

f - độ võng tĩnh nhíp

Vì f thường bé lên bỏ qua (f tgαo) ta có:

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ α + Σ = σ bh tg W l G m 0 u 1

th (11.39)

b) Khi có lực ngang Y=Ymax m1 =1 ta có:

0

l =

+

2 l Yd -G Z

0

l =

1 l -Yd -G Z

Vì Ymax =Gϕ1 nên ta có:

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ϕ − = l d 2

G1 1

Z2 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ϕ + = l d 2

G1 1

Z1

Lực ngang Y1 Y2 xác định theo phương trình:

Y1=Z tgα1 ,Y2=Z tgα2

Ưùng suất tổng hợp nhíp là: Nửa nhíp trái:

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + α Σ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ϕ = + Σ = σ bh tg W l l d 2 G bh Y W l Z 1 u 1 u '

th (11.40)

Nửa nhíp phải

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ α + Σ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ϕ − = + Σ = σ bh tg W l d 2 G bh Y W l Z 2 u 1 u "

th (11.41)

3 Tính chi tiết nhíp

a) Tai nhíp: Tai nhíp thường tính theo ứng suất tổng hợp gồm ứng suất uốn, nén (hay kéo) Ứng suất uốn tai nhíp là:

(19)

u u u

W M = σ

h D

X c

max k u

+ =

σ : 2

c c max

k

c

bh h D X

bh +

=

Trong đó:

Xkmax - lực kéo tiếp tuyến cực đại hay lực phanh cực đại tác dụng lên tai nhíp (MN),

(Xkmax≈ Xpmax = ϕ.Zbx), lấy ϕ = 0,7;

hc - chiều dày nhíp (m);

D

h

X

D - đường kính tai nhíp, (m) (hình 11.25) B - chiều rộng nhíp, (m)

Ứng suất nén tai nhíp là:

c max k n

bh X =

σ (MN/m2)

Ứng suất tổng hợp tai nhíp tính theo: Hình 11.25: Sơ đồ tính tai nhíp

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜

⎝ ⎛

+ + =

σ

c

c c max

k th

bh bh

h D

X (MN/m2) (11.42)

Ứng suất tổng hợp cho phép [σth] =350(MN/m2)

Thực nghiệm chứng tỏ σth đạt đến giới hạn chảy kim loại tai nhíp

mới bị doãng Lực đẩy hay lực phanh truyền lên tai nhíp thường bị hạn chế lực bám với đường Tuy nhiên ôtô chuyển động đường gồ ghề, bánh xe chịu lực va đập, lực X đạt giá trị cực đại Vì người ta tính Xkmax = Gbx.ϕ = 0,7.Gbx = 0,7.Zbx,

đó:

Gbx - tải trọng tác dụng lên baùnh xe;

Zbx - phản lực đất lên bánh xe

b) Chốt nhíp:

Chốt nhíp kiểm tra theo ứng suất chèn dập

Db Z1 cd

1 =

σ , (MN/m2) ;

Db Z2 cd

2 =

σ , (MN/m2)

Chốt nhíp chế tạo thép cácbon xianuya hoá loại 30 hay 40 với ứng suất chèn dập cho phép [σcd] = 3÷4 (MN/m2) hay thép hợp kim xêmăngtit hoá loại 20 hay

20X với [σcd] = 7,5÷9(MN/m2)

Bạc nhíp kiểm tra theo ứng suất chèn dập

Bạc nhíp chế tạo đồng thanh, chất dẻo, thép mềm Bạc chế tạo thép mềm chịu áp suất chèn dập đến MN/m2

(20)

IV PHẦN TỬ ĐÀN HỒI LOẠI KHÍ

Trên hình 11.26a trình bày sơ đồ hệ thống treo có phần tử đàn hồi loại bình chứa Trong bình chứa khơng khí hay khí ga chịu nén áp suất 0,5 ÷ 0,8 MN/m2 Khi bình

chứa co lại thể tích bên bình giảm, áp suất khơng khí độ cứng hệ thống treo tăng Khi có bình chứa hệ thống treo cứng Có bình chứa phụ bình chứa co lại áp suất khơng khí tăng từ từ hệ thống treo mềm

Gbx

G

1 2

3

Vào khơng khí Từ máy nén

2

80 100 120 140

f=12,0cm 10,1cm f=10,5cm

3 8,3cm

f=4,4cm

f=5,9cm

t vg/ph

1

2

Tải trọng lên cầu

Ta

àn s

ố ri

ên

g

a) b)

Hình 11.26: Hệ thống treo khí với phần tử đàn hồi loại buồng chứa a) Sơ đồ hệ thống treo;

b) Sự thay đổi tần số riêng ứng với thay đổi tải trọng ôtô

Ở cần điều chỉnh độ cao thùng xe ; cần thay đổi khoảng cách thùng bánh xe thì: đưa khí ép từ bình chứa vào buồng bình chứa phụ 2, đẩy phần khí nén khỏi Để điều chỉnh khơng làm việc ơtơ cịn dao động giảm tốc quán tính giữ cho điều chỉnh làm việc sau khoảng cách vỏ xe lốp xe thay đổi vài giây, tượng dao động bớt hẳn, cho thay đổi ứng với tải trọng tĩnh

Trong kết cấu chưa giữ tần số dao động riêng khơng đổi Trên hình 11.26b trình bày thay đổi tần số dao động riêng thay đổi trọng lượng ơtơ có hệ thống treo loại khí số liệu ứng với dao động nhỏ gần vị trí cân Khi