Thiết kế,tính toán hệ thống treo cho xe con (có bản vẽ)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 1.1 Lịch sử hình thành 1.2 Công dụng, phân loại yêu cầu hệ thống treo 1.2.1 Công dụng 1.2.2 Phân loại 1.2.3 Yêu cầu 1.3 Xu hướng phát triển hệ thống treo CHƯƠNG : PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 10 2.1 Phân tích phương án bố trí hệ thống treo 10 2.1.1 Các phương án bố trí 10 2.1.2 Phân tích ưu nhược điểm chung phương án bố trí 10 2.2 Phân tích lựa chọn thiết kế phận đàn hồi 21 2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn 22 SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải 2.4 Lựa chọn phương án thiết kế 24 2.5 Các thông số 26 CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 27 3.1 Xác định độ biến dạng tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước sau 27 3.2 Tính tốn thiết kế phần tử đàn hồi 30 3.3 Tính tốn thiết kế giảm chấn 37 3.3.1 Tính toán giảm chấn hệ thống treo trước 37 3.3.2 Tính tốn giảm chấn hệ thống treo sau 49 3.4 Tính tốn động học hệ thống treo trước Mc Pherson 57 3.5 Tính tốn động học hệ thống treo sau hai đòn ngang 77 3.6 Mô dao động giảm chấn lớp vỏ Simulink 86 CHƯƠNG : TÌM HIỂU CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG TREO VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 90 4.1 Bộ phận dẫn hướng 90 4.2 Bộ phận đàn hồi 90 4.3 Bộ phận giảm chấn 91 SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải 4.4 Bánh xe 92 4.5 Thanh ổn định 92 4.6 Kiểm tra điều chỉnh hệ thống treo 93 KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 LỜI NÓI ĐẦU SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Ngành giao thơng vận tải đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân, nhu cầu cấp thiết cho phát triển So với phương tiện vận tải khác tơ có ưu điểm tính động cao, giá thành vận chuyển phù hợp…Do vận tải tơ chiếm 80% tỉ trọng ngành vận tải Khi ô tô chuyển động đường không phẳng thường chịu tải trọng dao động mặt đường sinh Những dao động ảnh hưởng xấu tới hàng hóa, tuổi thọ xe ảnh hưởng đến hành khách Khi người phải chịu đựng lâu tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều dễ gây mệt mỏi Các kết nghiên cứu ảnh hưởng dao động ô tô tới thể người tới kết luận người phải chịu đựng lâu môi trường dao động ô tô mắc chứng bệnh thần kinh não Vì tính êm dịu chuyển động tiêu quan trọng xe Tính êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết cấu xe mà trước hết hệ thống treo Đối với dòng xe ( xe chở người) u cầu tính êm dịu phải đặc biệt quan tâm Việc đảm bảo yêu cầu độ bền, kết cấu đơn giản,giá thành thấp cho hệ thống treo xe quan trọng Từ em giao nhiệm vụ : Thiết kế,tính tốn hệ thống treo cho xe Trong q trình làm đồ án, tận tình giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn Hồ Hữu Hải thầy khác mơn tơ trình độ cịn hạn chế, kinh nghiệm thiết kế chưa có nên đồ án em cịn có khiếm khuyết Em mong thầy thơng cảm đóng góp ý kiến để em làm tốt tương lai Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên : Nguyễn Văn A SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải CHƯƠNG : TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 1.1 Lịch sử hình thành Xã hội loài người bắt đầu xuất phương tiện lại quan tâm đến vấn đề dao động chúng Ngay từ xuất phương tiện giao thông xe kéo, ban đầu người ta nối cứng bánh xe với khung xe Việc di chuyển thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho người ngồi xe Về sau người tìm xăm lốp đế giảm bớt chấn động xe Và khoa học phát triển tìm cách dập tắt,làm giảm dao động qua hình thành nên hệ thống treo xe 1.2 Công dụng, phân loại yêu cầu hệ thống treo 1.2.1 Công dụng Hệ thống treo thực nhiệm vụ chung sau : - Liên kết mềm bánh xe thân xe,làm giảm tải trọng động thẳng đứng tác dụng lên thân xe đảm bảo bánh xe lăn êm đường - Truyền lực từ bánh xe lên thân xe ngược lại, để xe chuyển động đồng thời đảm bảo chuyển dịch hợp lý vị trí bánh xe so với thùng xe - Dập tắt nhanh dao động mặt đường tác động lên thân xe Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng hệ thống treo.Để đảm bảo công dụng nêu trên, hệ thống treo thường có phận chủ yếu : - Bộ phận đàn hồi - Bộ phận giảm chấn - Bộ phận hướng * Bộ phận đàn hồi : có tác dụng làm êm dịu chuyển động thân xe đường cách biến đổi tần số dao động hai phần hệ thống treo SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải thành tần số dao động thích hợp (khoảng 60-90 lần/phút với xe chở người) phù hợp với trạng thái sinh lý người.Bộ phận đàn hồi gồm nhiều phần tử kim loại phi kim loại Các phần tử đàn hồi kim loại thường nhíp, lị xo trụ xoắn Các phần tử đàn hồi phi kim loại cao su, khí nén thủy lực Trên thực tế phần tử đàn hồi kim loại sử dụng phổ biến Hiện người ta dùng phận đàn hồi có khả thay đổi độ cứng giới hạn rộng Khi xe chạy tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, tăng tải độ cứng cần phải có giá trị lớn Chính mà cần phải có thêm phận đàn hồi phụ : Nhíp phụ,vấu tỳ cao su biến dạng, đặc biệt phận đàn hồi (ví dụ balon khí) có khả thay đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết hợp với phận thay đổi chiều cao trọng tâm xe * Bộ phận giảm chấn : dùng để dập tắt nhanh dao động thân xe bánh xe cách chuyển lượng dao động (cơ năng) thành dạng nhiệt (ma sát) tỏa môi trường xung quanh Khả dập tắt dao động hệ thống treo đảm nhiệm giảm chấn, ngồi cịn có tham gia thành phần ma sát khác ( ví dụ ma sát nhíp, bạc chốt nhíp…) Những thành phần ma sát khống chế nhằm đảm bảo làm việc hệ thống treo Cụ thể,khi xe dao động, chất lỏng giảm chấn piston giảm chấn dồn từ buồng sang buồng qua lỗ tiết lưu Ma sát chất lỏng với thành lỗ tiết lưu lớp chất lỏng với biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn tỏa mơi trường ngồi Trên xe hay dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả nén Trong hành trình trả (bánh xe xa khung vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải * Bộ phận hướng : có tác dụng đảm bảo động học bánh xe,tức đảm bảo cho bánh xe dao động mặt phẳng đứng Bộ phận hướng làm nhiệm vụ truyền lực dọc,lực ngang, momen khung vỏ bánh xe Ngoài ra,trong hệ thống treo cịn có kết cấu khác : ổn định ngang, vấu giảm va đập, hạn chế hành trình… + Thanh ổn định : Trên xe ổn định có Trong trường hợp xe chạy đường khơng phẳng quay vịng, tác dụng lực li tâm phản lực thẳng đứng bánh xe cầu thay đổi làm cho tăng độ nghiêng thùng xe làm giảm khả truyền lực dọc, lực bên bánh xe với mặt đường Thanh ổn định có tác dụng xuất chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải Cấu tạo chung có dạng chữ U Các đầu chữ U nối với bánh xe thân nối với vỏ nhờ ổ đỡ cao su + Các vấu cao su tăng cứng hạn chế hành trình : Trên xe vấu cao su thường đặt kết hợp vỏ giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc bánh xe + Các cấu điều chỉnh xác định góc đặt bánh xe : Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết bánh xe thùng vỏ, hệ thống treo có thêm cấu điều chỉnh xác định góc đặt bánh xe Các cấu đa dạng nên loại xe lại có cách bố trí khác nhau, loại khác 1.2.2 Phân loại Hệ thống treo ô tô phân loại dựa vào cấu tạo phận đàn hồi, phận dẫn hướng theo phương pháp dập tắt dao động 1.2.2.1 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo phận dẫn hướng - Hệ thống treo phụ thuộc : hệ thống treo mà bánh xe bên trái bánh xe bên phải liên kết với dầm cứng ( liên kết dầm cầu liền), SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải bánh xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang thẳng đứng ) bánh xe bên bị dịch chuyển Ưu điểm hệ thống treo phụ thuộc cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, chịu tải lớn đảm bảo độ êm dịu chuyển động cho xe có tốc độ chuyển động không cao Nếu hệ thống treo phụ thuộc có phận đàn hồi nhíp làm nhiệm vụ phận dẫn hướng phận giảm chấn - Hệ thống treo cân : dùng xe có tính thông qua cao, với cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc hai hàng bánh xe hai cầu liền - Hệ thống treo độc lập : hệ thống treo mà bánh xe bên trái bên phải khơng có liên kết cứng Do đó, dịch chuyển bánh xe không gây nên dịch chuyển bánh xe Hệ thống treo độc lập sử dụng xe có kết cấu rời,có độ êm dịu xe cao, tải không lớn lắm, nhiên kết cấu phận hướng phức tạp, giá thành đắt a) Treo phụ thuộc 1.Thùng xe Bộ phận đàn hồi b) Treo độc lập Bộ phận giảm chấn Dầm cầu Các đòn liên kết hệ treo Sơ đồ hệ thống treo 1.2.2.2 Phõn loi h thng treo theo cấu tạo phần tử đàn hồi - Phần tử đàn hồi kim loại : nhíp, lị xo, xoắn SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải - Phần tử đàn hồi khí nén gồm : phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa cao su kết hợp sợi vải bọc làm cốt; dạng màng phân chia dạng liên hợp - Phần tử đàn hồi thủy khí có loại kháng áp khơng kháng áp - Phần tử đàn hồi cao su có loại làm việc chế độ nén làm việc chế độ xoắn 1.2.2.3 Phân loại hệ thống treo phương pháp dập tắt dao động - Dập tắt dao động nhờ giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng đòn dạng ống - Dập tắt dao động nhờ ma sát học phần tử đàn hồi phần tử hướng 1.2.3 Yêu cầu - Đảm bảo tần số dao động riêng thích hợp cho phần tử treo (phụ thuộc chủ yếu vào độ võng tĩnh) - Có độ võng động hợp lý để khơng sinh va đập lên ụ hạn chế cao su - Có độ dập tắt dao động hợp lý - Đảm bảo vỏ ô tô không bị nghiêng quay vòng phanh - Đảm bảo chiều rộng sở góc đặt trụ đứng bánh xe dẫn hướng không thay đổi - Đảm bảo tương thích động học bánh xe dẫn hướng động học dẫn động lái 1.3 Xu hướng phát triển hệ thống treo (HTT) Hiện nay, thị trường loại giảm chấn lớp vỏ hai lớp vỏ vấn đề công nghệ bao kín ( tuổi thọ phớt độ mòn piston với ống dẫn hướng ) Thế giới sử dụng nhiều loại HTT đa dạng phong phú , với đủ kiểu mẫu chủng loại Nhưng ôtô đại ngày người ta thường hay sử dụng loại hệ thống treo độc lập : HTT hai đòn ngang HTT Mc.Pherson SVTH: Nguyễn Văn A Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải HTT đòn dọc HTT đòn dọc có liên kết Một số ơtơ khác có sử dụng HTT địn chéo HTT nhiều khâu Kết hợp với việc sử dụng HTT độc lập sử dụng loại lốp có bề rộng lớn có áp suất thấp Điều có lợi cho việc biến dạng lốp , làm tăng độ êm dịu chuyển động ôtô Tăng khả bám đường lốp nâng cao tốc độ chuyển động ôtô, tăng khả ổn định quay vịng Các HTT ơtơ thường dùng loại có cấu tạo đơn giản , giảm số chi tiết , giảm trọng lượng HTT , giá thành hạ , dễ tháo lắp sửa chữa bảo dưỡng SVTH: Nguyễn Văn A 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Đặc tính giảm chấn đường biểu diễn mối quan hệ lực cản tốc độ piston giảm chấn Quan hệ lực cản giảm chấn (P g) tốc độ dịch chuyển piston giảm chấn (Vg) xác định sau: Pgn= Kgn.Vgm [5.14] Pgt= Kgt.Vgm Trong đó: Kgn, Kgt: hệ số cản giảm chấn hành trình nén trả Vg: vận tốc piston giảm chấn z : Độ dịch chuyển piston giảm chấn m: số mũ có giá trị phụ thuộc kích thước lỗ tiết lưu, độ nhớt chất lỏng kết cấu van, thường m = 2, tính tốn ta thừa nhận gần m = Trong trường hợp tổng quát đặc tính giảm chấn đường phi tuyến, chọn m = đặc tính tuyến tính Pg (N) c b Pgtmax Pgt a Traí Vgmax Vg d e Neïn Vg Vgmax Vg(m/s) Pgn Pgnmax f SVTH: Nguyễn Văn A 41 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Hình 3.1 Đặc tính giảm chấn hệ thống treo Để xây dựng đường đặc tính giảm chấn ta cần xác định điểm a,b ,c,d,e,f hệ số cản Kgn ,K’gn , Kgt ,K’gt Các điểm a,d tương ứng với lúc giảm chấn mở van giảm tải, thường chọn tương ứng với piston đạt khoảng 30 cm/s Lúc hệ số cản giảm chấn K’ gn ,K’gt giảm xuống, hạn chế áp suất cực đại chất lỏng cường độ tăng lực cản K’ gn ,K’gt chọn xuất phát từ giá trị tải trọng lớn tác dụng lên piston giảm chấn tốc độ dịch chuyển lớn V gmax nằm giới hạn từ 50÷60 cm/s Từ ta biết tung độ điểm a,b,c,d,e,f Để xác định tung độ điểm a d ta cần xác định hệ số cản Kgn Kgt giảm chấn Kgn Kgt xây dựng theo điều kiện êm dịu thông qua hệ số cản K hệ thống treo ( thực chất hệ số cản giảm chấn quy trục bánh xe) xác ψ= định theo hệ số tắt chấn tương đối : K CM C= Trong đó: C: độ cứng hệ thống treo, Z tbx ft M= Z tbx g M: Khối lượng tĩnh bánh xe , ψ ψ = 0,2 Với : Hệ số tắt chấn tương đối, với ô tô nay, ( ψ ψ = 0,15 0,3 Chọn lớn hệ thống treo cứng ) Z tbx Z tbx = Zt = 3450[ N ] :Trọng lượng tĩnh bánh xe, ft : Độ võng tĩnh hệ thống treo, ft = 18 (cm) SVTH: Nguyễn Văn A 42 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải K= 2ψ Ztlx 2.0, 2.3450 = ≈ 10, 4( Ns / cm) 31,3 ft 31,3 18  Biết K, tuỳ thuộc vào dạng phận hướng cách lắp đặt giảm chấn ta tính Kg cần thiết giảm chấn Theo tài liệu Thiết kế tính tốn – PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan, với kiểu bố trí giảm chấn theo phương thẳng đứng lệch góc 13o , ta có cơng thức sau : Kg = K 10, = ≈ 11,1( Ns / cm) m +1 (cos δ ) (cos13)1+1 K gn , K gt Từ ta tính hệ số cản giảm chấn trình nén- trả : K gt K gn = 2,5 ÷ 3,0 Khi thiết kế giảm chấn nên chọn: Kg = Ta lại có K gn + K gt Ta chọn: K gn = 2,5 (1) K gn + K gt => K gt Từ (1) (2) suy ra: K gt = 22,2 (2) ( Ns / cm) K gn = 15,86 , ( Ns / cm) = 6,34 - Lực cản Pg giảm chấn: ta có : Pgn= 6,34.30 = 190,2 (N) Pgt = 15,86.30 = 475,8 (N) Hệ số cản hành trình nén K'gn trả K'gt van giảm tải mở (tương ứng với lực Pg tác dụng lên Piston giảm chấn lớn nhất, vận tốc Piston V gmax = 60 cm/s) SVTH: Nguyễn Văn A 43 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải ' K gn = 0, K gn Khi tính tốn, ta lấy : ( Ns / cm) = 0,6.6,34 = 3,804 K gt' = 0,6 K gt ( Ns / cm) = 0,6.15,86 = 9,516 Pgn max = Pgn + K gn' (Vg max − Vg ) = 190, + 3,804.(60 − 30) = 304,32( N ) Vậy ta có : Pgt max = Pgt + K gt' (Vg max − Vg ) = 475,8 + 9,516.(60 − 30) = 761, 28( N ) Từ giá trị Pgnmax ,Pgtmax ,Pgn ,Pgt ,K'gt ,K'gn ,Kgt ,Kgn,Vgmax,Vg ta vẽ đường đặc tính đàn hồi hình : Pg (N) Tra 1000 750 500 0,6 0,3 0,3 0,6 Vg (m/s) 250 500 Nén Đặc tính giảm chấn hệ thống treo trước SVTH: Nguyễn Văn A 44 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải * Các thông số chọn trước giảm chấn Tên Kí hiệu Giá trị Đơn vị Đường kính piston dp 40 mm Đường kính cần piston dt 18 mm Góc đặt giảm chấn trước α 13 Độ Chiều dài buồng chứa dầu ld 240 mm * Xác định tiết diện lưu thông van giảm tải: - Ta có phương trình Becnuli cho tồn dịng chất lỏng thực ( mặt cắt 1-1 2-2) không nén được, lực khối trọng lực ( trục oz hướng lên trên): p1 α1v12 p2 α v22 z1 + + = z2 + + + hw1− γ 2g γ 2g Trong : z: độ cao hình học chất lỏng (m) p: áp suất (N) : trọng lượng riêng chất lỏng (N/) Dầu =9000 (N/) v: vận tốc trung bình dịng chất lỏng mặt cắt (m/s) g: gia tốc trọng trường (g=9,8 m/) : hệ số hiệu chỉnh động năng, phụ thuộc chế độ chảy =2: chảy tầng =1: chảy rối SVTH: Nguyễn Văn A 45 Đồ án tốt nghiệp hw1−2 GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải : tổn thất lượng trung bình (thế năng) dọc theo dòng chảy Mặt cắt 1-1 mặt cắt dòng chất lỏng piston Như vận tốc dịng chất lỏng mặt cắt 1-1 vận tốc tương đối piston xylanh Mặt cắt 2-2 mặt cắt dòng chất lỏng đầu lỗ van Hiệu độ cao hình học hai mặt cắt nhỏ (bằng chiều cao lỗ) nên ta bỏ qua đại lượng tính tốn Chất lỏng chuyển động lỗ van chế độ chảy rối.do hệ số =1 Tổn thất lượng trung bình dọc theo dịng chảy hw1− đại lượng biến lượng chuyển động dòng chất lỏng thành nhiệt ma sát chất lỏng với lỗ van, chất lỏng với chất lỏng, chất lỏng với thành xylanh…Vì tính tốn giảm chấn, tổn thất lượng đặc trưng hệ số dập tắt dao động giảm chấn, nghĩa vế phải phương trình Becnuli khơng có đại lượng hw1− mà thay vào hệ số tắt chấn (theo phần trên, 0,2) - Phương trình Becnuli trở thành: ( z1 + ( z1 + p1 v12 p v2 + ).(1 − 0, 2) = z + + γ 2g γ 2g p1 v12 p v2 + ).0,8 = z2 + + γ 2g γ 2g - Như vận tốc dòng chất lỏng qua van xác định theo công thức: v2 = (0,8 p1 − p2 )2 g + 0,8v12 γ Trong công thức trên, , nhỏ nên bỏ qua Vận tốc dịng chất lỏng qua van tính xấp xỉ theo biểu thức sau: v2 = SVTH: Nguyễn Văn A 0,8∆p g γ 46 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải - Lưu lượng chất lỏng qua van đơn vị thời gian xác định theo cơng thức : Q=Fv=∑fv.µ.v2=∑fv.µ 0,8∆p g γ (1) Q: lưu lượng chất lỏng qua van F: tiết diện cắt ngang dòng chất lỏng v: vận tốc trung bình dịng chất lỏng mặt cắt ∑fv : tổng diện tích lỗ van µ: hệ số tổn thất lưu lượng lỗ dòng chảy bị đột thu,đột mở Hệ số tổn thất lưu lượng trung bình =0,5 + Chất lỏng tiêu tốn đơn vị thời gian xác định theo công thức: Q=Fv (2) Trong đó: Q: lưu lượng mà piston đẩy đơn vị thời gian F: diện tích làm việc hiệu dụng piston v1: vận tốc dịch chuyển tương đối piston xylanh Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy lưu lượng chất lỏng qua van nên Q=Q ’ Từ (1) (2) ta có phương trình: Fv1=∑fvµ 0,8∆p g γ (3) Khi giảm chấn làm việc có trường hợp sau: - Trường hợp trả nhẹ Trường hợp trả mạnh Trường hợp nén nhẹ Trường hợp nén mạnh a Xác định kích thước van trả + Xác định kích thước van trả nhẹ SVTH: Nguyễn Văn A 47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Van trả nhẹ làm việc vận tốc piston v0,3 (m/s) Khi xe làm việc điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc lực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc chế độ tải nhẹ, tức lúc áp suất dầu khơng cao Vận tốc v0,3 (m/s) chất lỏng qua lỗ van thông qua chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thơng với vận tốc lưu thơng diện tích lưu thơng số ∑f vtn = Ft v1 0,8∆p2g µ γ - Từ cơng thức (3) suy tổng diện tích van trả nhẹ: Ft: diện tích làm việc hiệu dụng piston hành trình trả: F t= Π (d p − d 2t ) Trong đó: dp: đường kính piston 0,04 (m) dt: đường kính cần đẩy 0,018 (m)  Ft 10.10-4 (m2) - Lực cản giảm chấn hành trình trả nhẹ: P gt= 475,8 (N) - Độ chênh áp suất dòng chất lỏng : ∆p = Pgt Ft = 475,8 = 475800 10.10−4 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van trả nhẹ : ∑ f vtn = Ft v1 10.10−4.0,3 = ≈ 2,1.10−5 0,8∆p2g 0,8.475800.2.9,8 µ 0, γ 9000 (m2) Chọn số lỗ van trả nhẹ lỗ SVTH: Nguyễn Văn A 48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải d= Đường kính lỗ 4∑ f vtn 5Π = 4.21.10−6 ≈ 2,3.10−3 (m) = 2,3(mm) 5.Π Vậy van trả nhẹ có lỗ, đường kính lỗ d=2,3 (mm) + Xác định kích thước van trả mạnh Van trả mạnh làm việc vận tốc piston v>0,3(m/s) Khi xe làm việc điều kiện đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc lực kích động mặt đường lớn, giảm chấn làm việc chế độ tải nặng làm cho giảm chấn kị kéo mạnh, lúc áp suất dầu tăng cách đột ngột Với vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng lúc có áp suất cao làm mở hết van trả, tức diện tích lưu thơng tối đa vận tốc tiết diện lưu thơng khơng đổi khơng thể mở rộng thêm nữa, diện tích lưu thơng số Giai đoạn van trả mạnh bắt đầu mở đến mở hoàn toàn giai đoạn chuyển tiếp hay giai đoạn độ Giai đoạn xảy thời gian nhỏ, bỏ qua khơng xét đến ∑f v = Ft v1 0,8∆p2g µ γ - Từ cơng thức (3) suy tổng diện tích van trả: Trong đó: fv : Tổng diện tích lỗ van trả nhẹ trả mạnh - Lực cản hành trình trả mạnh : Pgtmax =761,28 (N) - Độ chênh áp suất dòng chất lỏng là: ∆p = Pgt max Ft = 761, 28 ≈ 761280 10.10−4 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van trả: ∑ fv = Ft v1 µ 0,8∆p2g γ = 10.10−4.0, = 3,3.10−5 0,8.761280.2.9,8 0,5 9000 (m2) SVTH: Nguyễn Văn A 49 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Vậy tổng diện tích lỗ van trả mạnh là: ∑f vtm = ∑ f v − ∑ f vtn = 3,3.10-5 – 2,1.10-5 = 1,2.10-5 (m2) Chọn số lỗ van trả mạnh lỗ 4∑ f vtm d= 5Π Đường kính lỗ là: = 4.1, 2.10−5 ≈ 1, 7.10−3 (m) = 1, 7(mm) 5.Π Vậy van trả mạnh có lỗ, đường kính lỗ d=1,7(mm) b Xác định kích thước van nén + Xác định kích thước van nén nhẹ Van nén nhẹ làm việc vận tốc piston v0,3(m/s) Khi xe làm việc điều kiện đường xá tương đối tốt, mặt đường không gồ ghề lắm, lúc lực kích động mặt đường nhỏ, giảm chấn làm việc chế độ tải nhẹ tức lúc áp suất dầu không cao Với vận tốc v0,3(m/s) chất lỏng qua lỗ van thông qua chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thơng với vận tốc lưu thơng diện tích lưu thơng số Từ công thức (3) suy tổng diện tích van nén nhẹ: ∑f vnn = Fn v1 0,8∆p2g µ γ - Diện tích làm việc hiệu dụng piston hành trình nén: Fn = Π dp , dp đường kính piston, dp=0,04 (m)  Fn 12,6.10-4 (m2) Tải FULL (FILE WORD 103 trang): bit.ly/2Ywib4t - Lực cản giảm chấn hành trình nén nhẹ : Pgn = 190,2 (N) - Độ chênh áp suât dòng chất lỏng : SVTH: Nguyễn Văn A 50 Đồ án tốt nghiệp ∆p = Pgn Fn = GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải 190, ≈ 150952, 12, 6.10−4 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van nén nhẹ : ∑ f vnn = Fn v1 12, 6.10−4.0,3 = ≈ 47.10−6 0,8.∆p.2.g 0,8.150952, 4.2.9,8 µ 0,5 γ 9000 (m2) Chọn số lỗ van nén nhẹ lỗ d= Đường kính lỗ : 4∑ f vnn 5Π = 4.47.10−6 ≈ 3, 4.10−3 (m) = 3, 4(mm) 5.Π Vậy van nén nhẹ có lỗ, đường kính lỗ d = 3,4 (mm) + Xác định kích thước van nén mạnh Van nén mạnh làm việc vận tốc piston v>0,3(m/s) Khi xe chạy đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc lực kích động mặt đường lớn, giảm chấn làm việc chế độ tải nặng, làm giảm chấn bị nén mạnh, tức lúc áp suất dầu cao Với vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng có áp suất cao làm mở hết van nén, tức diện tích lưu thơng tối đa vận tốc tiết diện lưu thơng khơng đổi khơng thể mở rộng nữa, diện tích lưu thơng số Giai đoạn van nén mạnh bắt đầu mở đến mở hoàn toàn giai đoạn chuyển tiếp hay giai đoạn độ Giai đoạn xảy thời gian nhỏ, ta bỏ qua, khơng xét đến ∑f v = Fn v1 0,8∆p2g µ γ Từ công thức (3) suy tổng diện tích van nén : Trong : ∑f v : tổng diện tích lỗ van nén nhẹ nén mạnh SVTH: Nguyễn Văn A 51 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Lực cản hành trình nén mạnh : Pgnmax = 304,32 (N) - Độ chênh áp suất dòng chất lỏng : ∆p = Pgn max Fn = 304,32 ≈ 241523,8 12, 6.10−4 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van nén: Fn v 12, 6.10−4.0, ≈ 74.10−6 ∑ f v = 0,8∆p2g = 0,8.241523,8.2.9,8 µ 0,5 γ 9000 (m2) Vậy tổng diện tích lỗ van nén mạnh là: ∑f vnm = ∑ f v − ∑ f vnn = 74.10-6 – 47.10-6 = 27.10-6 (m2) Chọn số lỗ van nén mạnh lỗ d= Đường kính lỗ là: 4∑ f vnm 5Π = 4.27.10−6 ≈ 2, 6.10−3 (m) = 2, 6(mm) 5.Π Vậy van nén mạnh có lỗ, đường kính lỗ d = 2,6 (mm) * Kiểm tra điều kiện bền + Kiểm tra điều kiện bền nhiệt giảm chấn - Ta tính toán kiểm tra chế độ nhiệt giảm chấn sau làm việc theo công thức sau: Tg max = Với L + Tm ≤ Tg max  427α Ft Tg max  = 393403 Trong : - L: công tiêu thụ giờ, xác định sau SVTH: Nguyễn Văn A 52 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Công suất tiêu thụ giảm chấn là: N tt = Pgn + Pgt Vg = 190, + 475,8 0,3 = 99,9( Nm / s )  Công tiêu thụ : L = N tt.t = 99,9.3600 = 359640 (Nm) - α : hệ số truyền nhiệt, α = 0,1200,168 J/m hK Chọn α = 0,15 J/m2hK - Tm: nhiệt độ môi trường xung quanh, lấy Tm= 27 = 300K - F: diện tích mặt giảm chấn: D  F = π D +l÷ 2  , với D đường kính piston giảm chấn: D = 0,04 m, l chiều dài buồng chứa dầu l = 0,24m  F 0,03 (m2) Tải FULL (FILE WORD 103 trang): bit.ly/2Ywib4t Thay số vào ta có: Tg max = L 359640 + Tm = + 300 ≈ 352 427α Ft 427.0,15.0, 03.3600 K => Tgmax[ Tgmax] Như kích thước giảm chấn thỏa mãn điều kiện truyền nhiệt + Kiểm tra điều kiện bền đường kính cần piston - Kiểm tra điều kiện bền đường kính cần piston tải trọng lớn tác dụng lên bánh xe Khi làm việc, bánh xe chịu tác động tải trọng động: Z max = 6037,5 (N) - Ứng suất kéo (nén) lớn sinh cần piston : σ max = Z max F = Z max 4.6037,5 = ≈ 23725875,8 Π d Π.0, 0182 (N/m2) Chọn vật liệu làm cần piston thép 40 có [σ]= 4.108( N/m2) SVTH: Nguyễn Văn A 53 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Ứng suất lớn sinh cần piston nhỏ ứng suất cho phép vật liệu Như cần piston đảm bảo điều kiện bền 3.3.2 Tính tốn giảm chấn hệ thống treo sau Ta làm tương tự hệ thống treo trước * Xây dựng đặc tính yêu cầu giảm chấn Quan hệ lực cản giảm chấn (P g) tốc độ dịch chuyển piston giảm chấn (Vg) xác định sau: Pgn= Kgn.Vgm Pgt= Kgt.Vgm Trong đó: Kgn, Kgt: hệ số cản giảm chấn hành trình nén trả Vg: vận tốc piston giảm chấn z : Độ dịch chuyển piston giảm chấn m: số mũ có giá trị phụ thuộc kích thước lỗ tiết lưu, độ nhớt chất lỏng kết cấu van, thường m = 2, tính toán ta thừa nhận gần m = Trong trường hợp tổng qt đặc tính giảm chấn đường phi tuyến, chọn m = đặc tính tuyến tính SVTH: Nguyễn Văn A 54 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồ Hữu Hải Pg (N) c b Pgtmax Pgt a Traí Vgmax Vg d e Nẹn Vg Vgmax Vg(m/s) Pgn Pgnmax f Hình 3.1 Đặc tính giảm chấn hệ thống treo Để xây dựng đường đặc tính giảm chấn ta cần xác định điểm a,b ,c,d,e,f hệ số cản Kgn ,K’gn , Kgt ,K’gt Các điểm a,d tương ứng với lúc giảm chấn mở van giảm tải, thường chọn tương ứng với piston đạt khoảng 30 cm/s Lúc hệ số cản giảm chấn K’ gn ,K’gt giảm xuống, hạn chế áp suất cực đại chất lỏng cường độ tăng lực cản K’ gn ,K’gt chọn xuất phát từ giá trị tải trọng lớn tác dụng lên piston giảm chấn tốc độ dịch chuyển lớn V gmax nằm giới hạn từ 50÷60 cm/s Từ ta biết tung độ điểm a,b,c,d,e,f Để xác định tung độ điểm a d ta cần xác định hệ số cản Kgn Kgt giảm chấn Kgn Kgt xây dựng theo điều kiện êm dịu thông qua hệ số cản K hệ thống treo ( thực chất hệ số cản giảm chấn quy trục bánh xe) xác ψ = định theo hệ số tắt chấn tương đối : K CM C= Trong đó: C: độ cứng hệ thống treo, SVTH: Nguyễn Văn A Ztbx ft 55 4088698 ... TÍCH, LỰA CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 2.1 Phân tích phương án bố trí hệ thống treo 2.1.1 Các phương án bố trí Hiện xe hệ thống treo bao gồm nhóm : hệ thống treo độc lập hệ thống treo phụ thuộc... có hệ treo địn dọc, địn ngang dịch bánh xe có hệ treo phụ thuộc e )Hệ treo đòn chéo: Hệ thống treo địn chéo cấu trúc mang tính trung gian hệ treo đòn ngang hệ treo đòn dọc.Bởi sử dụng hệ treo cho. .. hàng bánh xe hai cầu liền - Hệ thống treo độc lập : hệ thống treo mà bánh xe bên trái bên phải khơng có liên kết cứng Do đó, dịch chuyển bánh xe không gây nên dịch chuyển bánh xe Hệ thống treo độc