IV. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng
2. Các phương án bố trí dẫn động lái trên ơtơ
1.3.2 Dẫn động lái trên xe Gaz – 3102
trên hìn vẽ trình bày dẫn động lái trên xe gaz- 3102
Hình 2.10: Dẫn động lái xe gaz – 3102
1 – vành tay lái; 2 - trục răng ; 3 – thanh răng; 4 – giá bắt; 5 – địn ngang bên; 6 - vỏ hộp cơ cấu lái; 7 - nắp đậy; 8 - trục lái; 9 – vịng đệm; 10 - ổ bi đỡ trên trục răng; 11 - trục bị động; 12 – vít điều chỉnh; 13 - nắp dưới cơ cấu lái; 14 - ổ bi đỡ dưới trục răng
Vỏ cơ cấu lái được bắt lên thân xe thơng qua 2 bu lơng tại 2 vị trí trên hình vẽ.. Hai địn ngang bên 5 được bắt vào trục thanh răng thơng qua các bu lơng và liên kết với nhau bằng một tấm kim loại.. Địn ngang bên cĩ các khớp cầu để lắp với cam quay. Địn ngang bên cĩ thể điều chỉnh được chiều dài bằng đai ốc cĩ hai nữa ren trái ngược nhau liên kết giữa địn ngang bên và khớp cầu.
Khi quay vành tay lái trục lái sẽ quay làm cho trục răng quay. Khi đĩ chuyển động quay của trục răng làm cho các răng chuyển động và chuyển động quay của trục răng sẽ được chuyển thành chuyển động tịnh tiến của trục thanh răng.khi trục thanh răng chuyển động tịnh tiến dọc trục sẽ kéo theo sự tịnh tiến của địn ngang bên. Chuyển động này làm cho các bánh xe quay vịng thơng qua một số cơ cấu trung gian.
1.4 Dẩn động lái ở cơ cấu lái dạng địn quay
Địn quay của cơ cấu dẫn động địn 1 quay, địn 1,2 tạo nên chuyển động tịnh tiến cho địn 4. Các địn 3 cĩ thể điều chỉnh chiều dài địn để tạo điều kiện điều chỉnh độ chụm bánh xe dẫn hướng, vì vậy các địn 3 phải cĩ chiều dài bằng nhau.
Hình 2.11: Sơ đồ dẫn động lái trên hệ thống treo độc lập
1- địn quay chính; 2 – địn quay phụ; 3 – địn ngang bên; 4 – địn ngang liên kết;
Loại dẫn động lái này dùng trên xe cĩ hệ thống treo độc lập như ở hình 2.12 Địn quay chính 1 lấy mơmen quay từ vành tay lái thơng qua cơ cấu lái xuống địn quay chính thơng qua đầu nối then hoa với cơ cấu lái, địn ngang liên kết 8 tựa trên địn quay chính 6 và địn quay phụ 5 thơng qua 2 khớp quay là các khớp cầu. nhờ đĩ mà chuyển động quay của của địn quay 1 được chuyển động tịnh tiến dọc trục của địn liên kết 8.
Trên địn liên kết 8 cĩ hai vị trí liên kết với địn ngang bên trái 4 và địn ngang bên phải 9, khi đĩ chuyển động tịnh tiến của địn ngang liên kết này sẽ làm cho địn ngang bên phải 9, địn ngang bên trái 4 chuyển động thơng qua tay biên 3 (tay biên 3 liên kết với dịn ngang bên trái và bên phải thơng qua hai khớp cầu) đẩy cam quay 2. khi đĩ chuyển động của cam quay làm quay bánh xe dẫn hướng. giá đỡ 1 cĩ một đầu bắt với cơ cấu dưới và một đầu dược bắt lên thân hoặc khung xe.
Hình 2.12: dẫn động lái xe cĩ hệ thống treo độc lập
1- giá đỡ ; 2 – cam quay ; 3 – tay biên ; 4 – địn ngang bên; 5 – địn quay phụ; 6 – địn quay chính; 7 – cơ cấu lái; 8 – địn ngang liên kết; 9 – địn ngang bên
Giữa các chi tiết quay liên kết với nhau bằng khớp cầu cĩ kết cấu như hình vẽ 3.13
Kết cấu của khớp cầu liên kết các chi tiết được thể hiện ở hình vẽ sau:
Hình 2.13: mặt cắt khớp cầu xe
1 - chốt cầu; 2 - chụp cao su; 3 - bạc tựa; 4 - miếng đệm; 5 - vỏ khớp cầu; 6 - nắp đậy; 7 – lị xo
Bạc tựa 3 cĩ tác dụng ơm lấy mặt trụ của chốt cầu, động thời phía dưới lị xo 7 cũng cĩ tác dụng tỳ các miếng đệm sát vào bề mặt hìn cầu của khớp cầu. Lị xo 7 được ép nhờ nắp 6 nắp này cĩ ren để lắp ghép với vỏ cầu 5. Giữa vỏ cầu 5 và bạc tựa 3 cĩ một miếng đệm trung gian để ép các chi tiết sát với nhau. Chụp cao su 2 cĩ tác dụng che chắn bui cho khớp cầu trong quá trình làm việc khơng bị bụi bẩn lọt vào làm giảm tác dụng của khớp cầu trong quá trình làm việc. Phía dưới khớp cầu cĩ nắp để kiểm tra dầu mỡ.
Chương III. TRỢ LỰC LÁI
I. Các vấn đề tổng quan về trợ lực hệ thống lái
Trợ lực của hệ thống lái cĩ tác dụng làm giảm cường độ lao động của người lái, giảm mệt mỏi cho người lái xe khi xe hoạt động trên đường dài , điều này cĩ ý nghĩa rất lớn với các xe tải cĩ trọng lượng lớn. đối với các xe du lịch và xe tải trọng nhỏ, ý nghĩa của hệ thống trợ lực lái chủ yếu là làm êm quá trình va đập của bánh xe trên nền, hạn chế dung động lên vành tay lái và giúp cho quá trình chuyển động của bánh xe trên đường xấu thuận lợi hơn. đồng thời nhờ cĩ trợ lực lái mà tính năng an tồn được nâng cao hơn khi cĩ sự cố bất ngờ xảy ra. tạo điều kiện cho xe cĩ thể chuyển động an tồn.
1.Các yêu cầu của trợ lực lái.
Khi xem xét đánh giá hệ thống lái cĩ trợ lực cần quan tâm tới các yêu cầu chính sau:
•phải đảm bảo sao cho khi trợ lực lái hư hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường tuy cĩ hơi nặng một chút.
•người lái chỉ gái bộ trợ lực khi lực cản quay vịng lớn, cịn khi lực cản quay vịng bé thì hệ thống lái làm viêc như bình thường.
•hiệu quả trợ lực: thơng qua việc giảm nhẹ lực trên vành tay lái và khả năng gây cảm nhận sự biển đổi lực điều khiển với các bán kính quay vịng khác nhau. bộ trợ lực lái phải đảm bảo cho người lái cĩ cảm giác sức cản trên mặt đường khi quay vịng và cảm giác về trạng thái của mặt đường.
•khơng gia tăng quá lớn độ rơ vành lái, đảm bảo các tiêu chuẩn do nhà chế tạo đưa ra.
•Đảm bảo tỉ lệ giữa gĩc quay của vành tay lái và bánh dẫn hướng. •Khơng xảy ra hiện tượng tự cường hố.
•Cĩ độ nhạy trợ lực cao, làm việc ổn định.
•kết cấu đơn giản, hợp lý, giá thành chế tạo và sữa chữa hợp lý.
2. Các bộ phận chủ yếu của trợ lực lái
Trợ lực lái trên ơ tơ hiện nay bao gồm cĩ 3 bộ phận chính:
a. Nguồn cung cấp(nguồn năng lượng): là nơi cung cấp năng lượng cho bộ phận chấp hành trọ lực. Theo nguồn cung cấp cĩ thể chia ra:
+ Trợ lực thuỷ lực:trong trợ lực thuỷ lực nguồn cung cấp là bơm thuỷ lực do động cơ dẫn động.
Hầu hết trên các xe ơtơ ngày này đều sử dụng hệ thống lái trợ lực thuỷ lực, trong giới hạn của đề tài cũng chỉ đề cập đến hệ thống lái trợ lực thuỷ lực, vấn đề này sẽ được đề cập cụ thể trong các phần sau.
b. Bộ phận phân phối (vpp): vpp với cơ cấu tự chọn để điều chỉnh năng lượng cung cấp đến cơ cấu thực hiện với lực vịng đặt lên vành tay lái. bộ phận này cĩ nhiều kiểu, trong đĩ cĩ 2 loại thường dung nhiều nhất là:
+ Bộ phận phân phối kiểu van trượt + bộ phận phân phối kiểu van xoay
Ngồi ra cịn cĩ một số loại ít được dùng như: van con trượt kép, van phân phối kiểu cánh…
c. Cơ cấu chấp hành (xi lanh lực): Xi lanh lưc để truyền lực lên dẫn động lái. Đây là bộ phận tiếp nhận và biến năng lượng được cung cấp bằng chất lái. Đây là bộ phận tiếp nhận và biến năng lượng được cung cấp bằng chất lỏng thành cơ năng tác dụng lên truyền động lái.
Các bộ phận trên tạo thành hệ thống truyền động thuỷ lực thể tích, mắc vào hệ thống cơ khí tạo thành hệ thốn lái cĩ trợ lực.
Tuỳ thuộc vào cách sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái người ta cĩ các phương án bố trí dưới đây thường hay sử dụng trên các ơ tơ hiện nay.
d. Các phương án bố trí hệ thống trợ lực
Phương án I: Van phân phối, xi lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái
Sơ đồ bố trí theo phương án này được trình bày như hình 3.1
Hình 3.1 sơ đồ bố trí theo phương án I
1- địn quay đứng; 2 – thanh kéo dọc; 3 – địn kéo ngang; 4 – van phân phối, xi lanh lực, cơ cấu lái; 5 - cầu dẫn hướng; 6,9,10 – hình thang lái; 7 - trục tay lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng
Phương án bố trí này giống như trên xe zil130. ở đây van phân phối và xi lanh lực được bố trí chung với cơ cấu lái,
Ưu điểm của phương án này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngồi ra viêc bố trí các đường ống dẫn dầu là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự khơng ổn định động lực học do cường hố gây nên.
Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như tồn bộ các chi tiết của của dẫn động lái phải chịu tác dụng của mơ men cản quay vịng tồn bộ của các bánh xe dẫn hướng. điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và hậu quả làm tăng khả năng phát sinh phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng. sử dụng phương pháp này là khơng cĩ lợi do phải tăng khối lượng các chi tiết dẫn động lái và cơ cấu lái. Ngồi ra việc bố trí chung 3 cụm này là rất khĩ khăn.
Phương án II: Van phân phối và xi lanh lực đặt thành một cụm, riêng biệt với cơ cấu lái
1 – cơ cấu lái; 2 – thanh kéo dọc; 3 – địn quay ngang; 4 - cụm van phân phối,xi lanh lực ; 5 - cầu dẫn hướng; 6,9,10 – các cơ cấu hình thang lái; 7 - trục tay lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng; 12 - trục bánh xe dẫn hướng; 13 – bơm trợ lực
Trong phương án này van phân phối và xi lanh lực được bố trí thành một cụm trên thanh kéo dọc.
Ưu điểm: kiểu bố trí như thế này cho phép ta cĩ thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của các bánh xe dẫn hướng sẽ cao hơn so với phương án bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xi lanh lực thành một cụm
Nhược điểm:bố trí kiểu này khi tăng tải tức là khi tăng đường kính của xi lanh lực thì khơng đảm bảo lái nhẹ vì khi quay vịng thì những thành phần lực bên tác dụng lên địn quay đứng từ thanh kéo dọc (lực thành phần hướng kính tác dụng lên vỏ van phân phối) sẽ cản trở chuyển dịch của con trượt và chính nguyên nhân này làm tăng đáng kể lực lên vành tay lái.
Phương án III: Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, xi lanh lực đặt riêng rẽ.
Sơ đồ bố trí kiểu này được trình bày trên hình 3.3
Hình 3.3 sơ đồ cách bố trí theo kiểu thứ III
1 – van phân phối; 2 – thanh kéo dọc; 3 – địn kéo ngang; 4 – cơ cấu lái; 5 - cầu dẫn hướng; 6, 9, 10 – cơ cấu hình thang lái; 7 - trục lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng; 12 - trục quay bánh xe; 13 – cơ cấu chấp hành
Ở phương án này, van phân phối được bố trí chung trong cơ cấu lái, cịn xi lanh lực đặt riêng biệt.
Ưu điểm của phương án này là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi tác dụng của cường hố, và xi lanh lực cĩ thể tự do bố trí tại các vị trí khác nhau. Người ta bố trí xi lanh lực trên hình thang lái để giảm tải lực tác động lên cơ cấu lái và dẫn động lái. Do đĩ làm giảm kích thước của dẫn động lái và làm giảm dao động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vịng do lực cản quay vịng của các bánh xe sinh ra.
Nhược điểm của phương án bố trí này là địi hỏi đường ống phải dài.
Phương án IV: Van phân phối , xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau
sở đồ bố trí được thể hiện trên hình 3.4
Hình 3.4 sơ đồ bố trí hệ thống trợ lực theo phương án IV
1 – van phân phối; 2 – thanh kéo dọc; 3 – địn kéo ngang; 4 – cơ cấu lái; 5 - cầu dẫn hướng; 6,9,10 – cơ cấu hình thang lái; 7 - trục lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng; 12 - trục bánh xe dẫn hướng; 13 – xi lanh lực; 14 - bộ phận phân phối
Trong trường hợp này van phân phối, cơ cấu lái và xi lanh lực đặt riêng biệt với nhau. Sơ đồ bố trí được thể hiện ở hình vẽ bên dưới, ở phương án bố trí này thì nĩ cũng cĩ đầy đủ các ưu điểm như các phương án bố trí trên như là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi lực tác động của cường hố, cơng suất của cường lực hố dễ dàng thay đổi do xi lanh lực cĩ thể tự do thay đổi cách bố trí các vị trí. Tuy nhiên cách bố trí này cũng khơng làm giảm nhẹ lực của người lái tác động lên vành tay lái, đồng thời lực tác động lên van phân phối cũng thay đổi do cánh tay địn thay đổi
II. NGUỒN CUNG CẤP (BƠM)
Như đã nĩi ở trên, là nơi cung cấp năng lượng chất lỏng cho bộ phận chấp hành trợ lực. Trên các xe ơtơ thường sử dụng các loại bơm trợ lực sau:
+ Bơm cánh gạt + Bơm con lăn + Bơm bánh răng
1. Bơm cánh gạt
bơm cánh gạt hiện nay vấn được sử dụng rất rộng rãi trên các loại ơ tơ tải và ơ tơ du lịch như Z130, Z131, KAMAX…
1.1 Cấu tạo và nguyên lý của bơm cánh gạt cơ bản
Bơm cánh gạt là một trong các loại máy thuỷ lực rơto cĩ kết cấu đơn giản nhất. Bơm gồm cĩ một vỏ hình trụ 1 trong đĩ cĩ rơto 2. Tâm của vỏ và rơto lệch nhau một khoảng e. Trên rơto cĩ các phiển gạt 3. Khi rơto quay, các phiến gạt trượt trong các rãnh của rơto và gạt chất lỏng, nên gọi là bơm cánh gạt. Phần khơng gian giới hạn bởi vỏ bơm và rơto gọi là thể tích làm việc.
Hình 3.5 bơm cánh gạt loại đơn giản nhất
1 - Vo# bơm; 2 - . Rotor;3 - . Cánh ga#t; 4 - Lo# xo.
Hình 3.5 trên là sơ đồ kết cấu bơm cánh gạt loại đơn giản nhất (cĩ hai cánh gạt). Nhờ lực đẩy của lị xo , các cánh gạt luơn tì sát vào thành vỏ bơm. Giả sử khi bơm làm việc, rơto quay theo chiều mũi tên. Thể tích chứa chất lỏng từ A đến mặt cắt C-C tăng, áp suất chất lỏng bị giảm, do đĩ chất lỏng bị hút vào bơm. Khi cánh gạt di chuyển từ mặt cắt C-C đến B nĩ làm giảm thể tích chứa chất lỏng, do đĩ làm tăng áp suất và đẩy chất lỏng vào ống đẩy.
Để chất lỏng khơng chảy ngược từ khoang đẩy về khoang hút và khơng bị “chẹt” trong các thể tích làm việc thì vị trí của cánh gạt và rơto phải bố trí sao cho
khi cánh gạt này bắt đầu gạt chất lỏng (ở vị trí I) thì cánh gạt kia cũng vừa thơi khơng gạt chất lỏng nữa (ở vị trí II).
Như vậy ta thấy lưu lượng của bơm khơng đều nhở nhất khi cánh gạt bắt đầu vào vị trí làm việc I, lớn nhất ở vị trí C-C.
Để cho bơm cĩ lưu lượng đều (ít bị dao động) hơn, người ta tăng số cánh gạt cĩ trong bơm. Thường thì số lượng cánh gạt lắp vào bơm từ 8 đến 12.( trên xe Kamax là 8 cánh, xe Z130 là 10 cánh và một số xe khác..)
Dưới đây chung ta sẽ tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của một số