3.3.1 TÍNH TOÁN HỆ SỐ CẢN VÀ LỰC CẢN CỦA GIẢM CHẤN
Trong hệ thống treo giảm chấn có tác dụng dập tắt dao động. Mức độ dập tắt dao động của giảm chấn được đặc trưng bởi thông số: hệ số dập tắt dao động ψ. Quan hệ giữa ψ và các thông số của hệ thống treo được xác định như sau: ψ = 2 . K Ct M (3.27) Trong đó: - ψ = 0,15÷0.3. Chọn ψ = 0,2
- K: Hệ số cản của hệ thống treo do giảm chấn gây nên. - M là khối lượng phần được treo trên một bánh xe. M = Zt – mbx.g [N]
g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2]. mbx: Khối lượng 1 bánh xe. mbx=80 [kg] => M = 27530 - 80.9,81=26745,2 [N]
Hệ số cản của giảm chấn tại bánh xe:
K = 2.ψ. Ct M. =2. 0,25 112367,3.26745,2 =27410 [Ns/m]
Ở cầu trước, giảm chấn được bố trí thẳng đứng trong cả hai mặt phẳng nên Kg/c=K= 27 410 [Ns/m]
Hành trình của giảm chấn: fgc=f∑= 323,4 [mm] Xác định hệ số cản khi trả và khi nén:
Ta có: 2Kg/c= Ktr+Kn (3.28) Trong đó:
- Ktr:: Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả. - Kn: Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén.
=> Kn= 12Kgc=13705 [Ns/m]; ktr=41 115[Ns/m] Lực cản của giảm chấn được tính theo công thức sau:
P =K.Vm [N] (3.29) Trong đó:
- P: Lực cản của giảm chấn [N] - K: Hệ số cản của giảm chấn [Ns/m]
- V: Vận tốc dịch chuyển tương đối giữa piston và xilanh giảm chấn [m/s]; V=0,3[m/s].
- m: Hệ số mũ; m=(1÷2). Chọn m=1.
Lực cản với hành trình nén: Pn=Kn.V=13705.0,3=4111,5 [N]. Lực cản với hành trình trả: Ptr= Ktr.V=41115.0,3=12334,5[N]. 3.3.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC NGOÀI CỦA GIẢM CHẤN Kích thước ngoài của giảm chấn được xác định theo điều kiện sau: - Hành trình làm việc của giảm chấn.
- Kích thước các bộ phận giảm chấn.
- Đủ diện tích tỏa nhiệt để giảm chấn không nóng quá một nhiệt độ cho phép khi làm việc căng thẳng.
Nếu lấy đường kính pittông d làm thông số cơ bản, các thông số khác của giảm chấn có thể xác định như sau:
dc = (0,1÷0,6)d; D= (1,25÷1,5)d; dn= 1,1d; Dn=1,1D
Ld =(1,1÷1,5)d; Lp=(0,75÷1,1)d; Lv= (0,4÷0,9)d; Lm=(0,75÷1,5)d Trong đó:
- dc, d, dn, D, Dn là đường kính cần đẩy pittông, đường kính trong và ngoài
của xilanh thứ nhất và thứ hai.
- Ld, Lm, Lp, Lv, lần lượt là chiều dài phần đầu giảm chấn, chiều dài bộ phận
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE
Theo tải trọng của xe, ta có thể chọn đường kính piston d=60(mm).
Hình 3.8 Các kích thước cơ bản của giảm chấn
Chọn: dc= 0,5.d=0,5.60=30 [mm] dn=1,1.d=1,1.60=66 [mm] D=1,4.d=1,4.60=84 [mm] Dn=1,1.D=1,1.84=92,4 [mm] Ld=1,1.d=1,1.60=66 [mm] Lp=0,75.d=1,0.60=45 [mm] Lv=0,40.d=0,4.60=24 [mm] Lm=0,75.d=0,75.60=45 [mm]
Chọn hành trình làm việc cực đại của pittông Lg= 325 [mm] (lớn hơn hành trình tổng cộng của bánh xe).
Ta có, chiều dài của giảm chấn L: L= 2.Ld+Lp+Lv+Lm= 571 [mm] 3.3.3 KIỂM TRA CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA GIẢM CHẤN
Sau khi chọn sơ bộ kích thước ngoài của giảm chấn ta tiến hành kiểm tra chế độ nhiệt của giảm chấn. Diện tích tỏa nhiệt của giảm chấn phải đủ lớn để khi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chế độ làm việc căng thẳng của giảm chấn được xác định là V=0,3 [m/s] Công suất tiêu thụ bởi giảm chấn được xác định bởi công thức:
( ) ( ) 2 n tr n tr g P P .V K K .V N 2 2 + + = = [N.m/s] (3.30) Ng= 2467 [N.m/s]
Công suất tỏa nhiệt của một vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt F như sau:
Nt=427.α.F.(Tmax-Tm) [J] (3.31) Trong đó:
α: Hệ số truyền nhiệt. Chọn α=0,15(J/m2.giờ.độ) Tmax=120o : Nhiệt độ cho phép
Tm=20o : Nhiệt độ môi trường Diện tích tỏa nhiệt của giảm chấn:
F=π.D.L =>F= π.0,06.0,546= 0,103 [m2]
=>Nt=427.0,15.0,103.(Tmax-20)= 7,4.(Tmax-20) [J/s] =74 (Tmax-20) [ Nm/s] Cân bằng 2 công suất trên ta được Tmax=53,3o < [Tmax]
Vậy chế độ nhiệt làm việc của giảm chấn thỏa mãn điều kiện nhiệt cho phép. 3.3.4 TÍNH CÁC LỖ VAN
Hình 3.9: Mặt cắt của piston giảm chấn
1 – Van nén; 2 – Van trả
a)Tính kích thước lỗ van nén:
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE p n1 vn n1 p F .V F 2 . P F . g µ γ = [m2] (3.32) Trong đó:
Fp= π.d2= 0,0113 [m2] : Diện tích pittông giảm chấn. Vn1= 0.3 [m/s]
Pn1= 4111,5 [N]
γ=8600 [N/m3] : Trọng lượng riêng của chất lỏng. μ=0,6 : Hệ số tổn thất
=> Fvn= 0,0002 [m2]
Chọn số van nén là n=5. Ta có đường kính lỗ van nén: d1= 4.Fvn .n π = 0,0071 [m] b)Tính kích thước lỗ van trả: p 1 vtr 1 p F .V F 2 . P F . tr tr g µ γ = [m2] (3.33) Trong đó: Fp=0.0113 [m2] Vtr1=0,3 [m/s] Ptr1=Ktr.Vtr1=41115.0,3=12334,5 [N] =>Fvtr=0,000113 [m2]
Chọn số van xả n=12. Ta có đường kính van trả: d2= 4.F
.
vtr
n
π =0,0035 [m]
c)Tính kích thước lỗ van giảm tải:
*. Tính cho hành trình nén:
Tổng diện tích các van giảm tải và van nén:
p n2 ’ vn n2 p F .V F 2 . P F . g µ γ = [m2] (3.34) Trong đó: Vn2= 0,6 [m/s] Pn2= Pn1+0,6.Kn(Vn2-Vn1)= 6578,4 [N] =>Fvn’=0,00031 [m2]
Khi đó, tổng diện tích các lỗ van giảm tải của hành trình nén được tính: Fvm=Fvn’-Fvn=3,1.10-4-2.10-4=1,1.10-4 [m2]
Chọn số van giảm tải hành trình nén n= 5. Đường kính van giảm tải hành trình nén: d3= 4.Fvm
.n (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
π = 0,0068 [m]
*.Tính cho hành trình trả:
Tổng diện tích các van giảm tải hành trình trả và van trả: p 2 ’ vtr tr2 p F .V F 2 . P F . tr g µ γ = [m2] Trong đó: Vtr2=0,6 [m/s] Ptr2=Ptr1+0,6.Ktr(Vtr2-Vtr1)=19735,2 [N] =>Fvtr’=1,8.10-4 [m2]
Tổng diện tích các lỗ van giảm tải hành trình trả được tính: Fvk=Fvtr’-Fvtr=1,8.10-4 -1,13.10-4=0,67.10-4 [m2]
Chọn số van giảm tải hành trình trả n=12. Đường kính của các lỗ này là: d4= 4.Fvm
.n
π =0,0027 [m]
Vậy các kích thước đạt được khi tính toán giảm chấn:
+ Hành trình làm việc cực đại của pittông: Lg= 325 [mm] + Chiều dài của giảm chấn: L=571 [mm] + Đường kính của 5 lỗ van nén: d1= 7,1 [mm]
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE
+ Đường kính 5 lỗ van trả: d2= 3,5 [mm] + Đường kính lỗ van giảm hành trình nén: d3= 6,8 [mm] +Đường kính van giảm tải hành trình trả: d4= 2,7 [mm] 3.3.5 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA GIẢM CHẤN
Đường đặc tính của giảm chấn là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực cản của giảm chấn và vận tốc dịch chuyển của piston có phương trình:
Pg = K.zt
Trong đó:
- Pg: Lực cản của giảm chấn - K: Hệ số cản của giảm chấn
- zt: Vận tốc tương đối của các dao động thùng xe với bánh xe Hàm số Pg=f(zt) biểu diễn đường đặc tính của giảm chấn. Ta có:
- Lực cản sinh ra ở hành trình nén nhẹ: Pn = 4111,5 [N] - Lực cản sinh ra ở hành trình trả nhẹ : Ptr = 12 334,5 [N] - Lực cản sinh ra ở hành trình nén mạnh: Pn2 = 6578,4 [N] - Lực cản sinh ra ở hành trình trả mạnh: Ptr2 = 19 735,2 [N]
Đường đặc tính của giảm chấn: