▲ Các điều kiện mô phỏng:
- Vật liệu: Hợp kim nhôm (có ký hiệu 1060 Alloy) với đặc điểm : + Khối lượng riêng: 2700 (kg/m3)
+ Giới hạn bền kéo: 27574200 (N/m2). + Giới hạn bền dẻo: 69000000000 N/m2). + Biến dạng lớn nhất: 0,33 mm
- p suất hệ thống: Thực tế trong quá trình làm việc, tác dụng của áp suất khí trong cơ cấu là rất phức tạp, vì thế trong quá trình mô phỏng tính toán tác giả lấy giá trị áp suất lớn nhất của hệ thống: p = 0,7 (MN/m2), bởi đây là điều kiện làm việc ảnh hưởng nhiều tới cơ cấu chấp hành.
bắt bulông hay vị trí tiếp xúc giữa nắp và thân để có thể tính toán ứng suất và kiểm tra biến dạng của chi tiết.
- Tải trọng tác động lên các chi tiết van ở dạng phân bố đều
- Điều kiện rung xóc được đưa vào qua hệ số động của tính toán. ▲ Kết quả kiểm nghiệm bền:
Nắp trên van cơ cấu chấp hành.
- Chọn mặt phẳng lắp ghép giữa nắp van với thân van để cố định.
- Lực khí nén tác dụng phân bố đều lên nắp trên của van.
Hình 3.20: Cố định, đặt lực và chia lưới cho nắp van trên
- Tiến hành chia lưới và kiểm nghiệm bền.
Qua kiểm nghiệm bền, ta thấy khi chịu áp suất khí nén p = 0,7 (MN/m2 thì ứng suất bền của nắp trên lớn nhất là 1050421 (N/m2 , nhỏ nhất là 1591 (N/m2
), đảm bảo trong giới hạn bền cho phép.
Hình 3.22: Kết quả biến dạng nắp trên
- Biến dạng lớn nhất khi nắp trên chịu áp suất khí nén p = 0,7 (MN/m2) là 0,0022 (mm), biến dạng nhỏ nhất là 0,0001 (mm), đảm bảo trong giới hạn biến dạng cho phép như trên.
Nắp dưới cụm cơ cấu chấp hành.
- Chọn mặt phẳng lắp ghép giữa nắp van với thân van để cố định.
- Lực khí nén tác dụng phân bố đều lên nắp dưới của van với áp suất khí nén p = 0,7 (MN/m2).
- Tiến hành chia lưới và kiểm nghiệm bền.
Hình 3.24: Cố định, đặt lực và chia lưới cho nắp van dưới
Hình 3.25: Kết quả ứng suất bền nắp dưới
Qua kiểm nghiệm bền, ta thấy khi chịu áp suất khí nén p = 0,7 (MN/m2 ) thì ứng suất bền của nắp dưới lớn nhất phải chịu đựng là 6163904 (N/m2 , ứng suất bền
nhỏ nhất phải chịu đựng là 11,3 (N/m2), đảm bảo trong giới hạn bền cho phép với giới hạn bền cho phép là 27574200 (N/m2
).
Hình 3.26: Kết quả biến dạng nắp dưới
- Khi chịu áp suất khí nén p = 0,7 (MN/m2 thì nắp dưới biến dạng lớn nhất là 0,007 (mm), biến dạng nhỏ nhất là 0,0001 (mm), đảm bảo trong giới hạn biến dạng cho phép như trên.
Hình 3.27: Kết quả sức căng mặt ngoài nắp dưới
Thân van chấp hành ABS.
- Lực khí nén tác dụng phân bố đều lên thân van với áp suất p = 0,7 (MN/m2)
- Tiến hành chia lưới và kiểm nghiệm bền.
Hình 3.28: Cố định, đặt lực và chia lưới cho thân van
Hình 3.29: Kết quả ứng suất bền thân van
Qua kiểm nghiệm bền, ta thấy khi chịu áp suất khí nén p = 0,7 (MN/m2) thì ứng suất bền của thân van lớn nhất phải chịu đựng là 14901625 N/m2 , ứng suất bền nhỏ nhất mà thân van phải chịu đựng là 633 N/m2 , so với giới hạn bền của vật liệu ta thấy đảm bảo trong giới hạn bền cho phép.
Hình 3.30: Kết quả biến dạng thân van
- Khi chịu áp suất khí nén p = 0,7 (MN/m2) thì biến dạng lớn nhất của thân van là 0,001126 (mm), biến dạng nhỏ nhất là 0,0001 (mm), đảm bảo trong giới hạn biến dạng cho phép như trên.
KẾT LUẬN 1. Kết quả đạt đƣợc.
Đề tài đã nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết cơ cấu quan trọng trong hệ thống phanh ABS khí nén, đã phân tích và đưa ra phương án thiết kế thích hợp cho vỏ van cơ cấu chấp hành, kết hợp với các ứng dụng trong SolidWorks trên máy tính để thiết kế 3D theo dạng sao chép mẫu và kiểm bền vỏ van cơ cấu chấp hành. Qua nghiên cứu đã đạt được mục tiêu và nội dung đặt ra với các kết quả cụ thể như sau:
- Đã nghiên cứu về công dụng, phân loại hệ thống phanh khí nén; cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cơ cấu, bộ phận chính trong hệ thống phanh khí nén trên ô tô.
- Nghiên cứu cấu tạo chung hệ thống phanh ABS khí nén trên một số ô tô tải và ô tô buýt; cấu tạo và nguyên lý làm việc của các bộ phận đặc trưng cho hệ thống phanh ABS khí nén (như cảm biến vòng quay bánh xe, bộ điều khiển trung tâm, van cơ cấu chấp hành).
- Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của van cơ cấu chấp hành trong hệ thống phanh ABS khí nén; quá trình làm việc của các môđun ABS sử dụng trên ô tô tải 2 cầu và 3 cầu.
- Nghiên cứu, phân tích và lựa chọn phương pháp thiết kế vỏ van cơ cấu chấp hành trong hệ thống phanh ABS khí nén. Qua phân tích, tác giả chọn phương án thiết kế vỏ van cơ cấu chấp hành theo dạng 3 phần, bởi với phương án này có rất nhiều thuận lợi như chỉ sử dụng 3 khuôn đúc, việc bố trí làm kín dễ dàng và đặc biệt là phần thân van sẽ có không gian để bố trí thêm cửa khí đầu ra để đáp ứng được trên những dòng xe lớn có nhiều cầu trong dòng phanh sau.
- Nghiên cứu, tìm hiểu hình dáng và các thông số cơ bản của một vỏ van cơ cấu chấp hành đang sử dụng phổ biến trên ô tô tải. Sau đó tiến hành thiết kế dạng 3D theo mẫu có sẵn.
- Để thiết kế 3D vỏ van cơ cấu chấp hành, tác giả chọn phần mềm thiết kế Solisworks. Đây là phần mềm được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới trong nhiều
lĩnh vực như cơ khí chế tạo, ô tô, tàu thủy, máy xây dựng...
- Trong phần mềm thiết kế Solidworks có tích hợp module COSMOS (Solidworks Simulation) để tính toán kiểm nghiệm bền van cơ cấu chấp hành. Module Solidworks Simulation có thể tính được độ bền chi tiết dưới dạng tác dụng của ngoại lực, có thể tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ bền của chi tiết.
- Kết quả kiểm nghiệm bền ứng suất, chuyển vị và sức căng bề mặt của các chi tiết như nắp trên và dưới, thân van cơ cấu chấp hành đều đảm bảo theo yêu cầu đặt ra.
2. Những tồn tại và hƣớng phát triển.
Do giới hạn về thời gian và các yếu tố như: tài liệu tham khảo, các thông số, điều kiện tiến hành chế thử… Vì vậy, đề tài mới chỉ dừng lại ở việc thiết kế vỏ van cơ cấu chấp hành dưới dạng sao chép theo mẫu có sẵn. Việc thiết kế và kiểm nghiệm bền mới chỉ tiến hành trên máy tính với phần mềm hỗ trợ Solidworks.
Đề tài có thể được phát triển để xem xét, tính toán đến độ trễ của khí nén cung cấp tới các bầu phanh bánh xe nhằm phù hợp với điều kiện thực tế trên các xe ô tô đang sử dụng tại Việt Nam. Trên cơ sở thiết kế vỏ van cơ cấu chấp hành, đề tài có thể tiếp tục phát triển để thiết kế kiểm nghiệm bền các chi tiết khác trong van cơ cấu chấp hành như cụm van điện từ điều khiển, cụm van màng cao su.
Một lần nữa, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Hoàng Thăng Bình, các thầy trong Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng - Viện Cơ khí động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nhóm tác giả đề tài cấp Nhà nước về " Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống ABS cho hệ thống phanh khí nén dùng cho ô tô sản xuất lắp ráp tại Việt Nam" và các bạn đồng nghiệp đã hỗ trợ, quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thực hiện và hoàn thành đề tài này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Meritor Wabco, Anti-Lock Braking System (ABS) for Trucks, Tractors and Buses, 2011.
[2]. Meritor Wabco, Tractor ABS, Anti-Lock Braking System Training Program,
Student Manual, 2010.
[3]. Wabco Vehicle Control Systems, ABS/ASR, “D-Cab” – Version Anti-Lock Braking System for Commercial Vehicles, 1st Edition, 2006.
[4]. Meritor Wabco, Electronically Controlled Braking System, Truck ABS/EBS,
2004.
[5]. Nguyễn Khắc Trai, “Cấu tr c và nguyên l làm việc các modun ABS khí nén”, www.dangkiemquangnam.vn.
[6]. Bendix Commercial Vehicle Systems, Service Data, Bendix EC-60 ABS/ATC/ESP Controllers (Advanced Models), 2005.
[7]. Wabco Vehicle Control Systems, Antilock Braking System (ABS) and Anti-Slip
Regulation (ASR), 2nd Edition, 2011.
[8]. Bùi Minh Sáng, Vũ Ngọc Sáng, Tìm hiểu phần mềm Solidworks và MasterCam, Tutorial, 2005.
[9]. Nguyễn Hồng Thái, Ứng dụng SolidWorks trong thiết kế cơ khí, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2006.
[10]. Đặng Hũy Túy, Sử dụng phần mềm Solidworks (v.2004) để vẽ vật thể 3 chiều