1. Lực lái lớn nhất đặt lên vnh tay lái
Ta bivt rằng khi chưa có cường hóa lái, muốn quay vòng ô tô thì người lái ph{i tác dụng một lực rất lớn lên vành tay lái đ} th…ng được lực c{n quay vòng. Nvu s€ dụng lực này trong một thời gian dài thi người lái sy bị mệt và không an toàn khi di chuy}n. Do vậy ta ph{i xác định được lực lớn nhất mà người lái ph{i tác dụng lên vành tay lái. Theo như w trên ta đ„ xác định được lực cực đại tác dụng lên vành tay lái dựa vào lực c{n của mặt đường.
PLmax = 355 (N)
2. Xây dựng đặc tính cường hóa lái
Theo giáo trình thivt kv tính toán ô tô thì đặc tính của cường hóa ch• rõ sự đặc trưng của quá trình làm việc của bộ cường hóa hệ thống lái. Nó bi}u thị mối quan
hệ gi~a lực mà người lái đặt lên vành tay lái P và mô men c{n quay vòng củaL các bánh dẫn hướng Mc.
PL = Mc
R . i . i . ηw d th
(N)
Qua đây ta thấy khi không có cường hóa lái thì lực đặt lên vành tay lái ch• phụ thuộc vào mô men c{n quay vòng của các bánh xe dẫn hướng (vì R, iw , id, ηth là nh~ng hằng số). Do đó đường đặc tính là nh~ng đường bậc nhất đi qua gốc tọa độ.Theo tính w phzn trước khi quay vòng ô tô tại chỗ mô men c{n quay vòng là lớn nhất, tọa độ xác định đi}m này trên đường đặc tính là B [355; 1020]. Vậy đường đặc tính được xác định P = f(M ) sy đi qua gốc tọa độ và đi qua đi}m BL c [355;1020]
Khi hệ thống lái được l…p cường hóa đường đặc tính của nó cũng bi}u thị mối quan hệ gi~a lực tác dụng lên vành tay lái và mô men c{n quay vòng của các bánh xe dẫn hướng M . Đây cũng là mối quan hệ bậc nhất.c
Khi con trượt của van phân phối w vị trí trung gian thì lực cường hóa quy dẫn lên vành tay lái P = 0 nên mô men c{n quay vòng M = 0.c c
Do bộ cường hóa được thivt kv w van phân phối có lò xo định tâm. Khi nh~ng va đập w mặt đường truyền ngược lên vành tay lái nvu nằm trong giới hạn lực nén sơ bộ ban đzu của lò xo thì lực đó được truyền lên vành tay lái. Nvu như lực ngược đó mà vượt quá giới hạn đó thì lò xo sy được nén tivp dẫn đvn con trượt van phân phối bị lệch về một phía và bộ cường hóa b…t đzu làm việc. Cụ th}, đ} bộ cường hóa làm việc thì lực đặt lên vành tay lái ph{i lớn hơn 25 (N). Ở giai đoạn này đặc tính bi}u thị sy trŠng với đặc tính khi chưa có bộ cường hóa. Tại đi}m A [25: 71,8] thì bộ cường hóa b…t đzu làm việc.
Khi lực đặt lên vành tay lái lớn hơn 25 (N) đường đặc tính đặc trưng cho hoạt động của cường hóa w giai đoạn này cũng là đường bậc nhất nhưng có tốc độ thấp hơn so với đường đặc tính khi chưa có cường hóa (độ dốc này czn thivt ph{i có đ} đ{m b{o cho người lái có c{m giác sức c{n của mặt đường tác dụng lên vành tay lái). Khi mô men c{n quay vòng lớn hơn M = 1020 (Nm) thì hệ thốngc lái làm việc như hệ thống lái cơ khí ban đzu (cường hóa đ„ làm việc hvt kh{ năng). Cụ th} là người lái muốn quay vòng ô tô thì ph{i tác dụng lên vành tay lái một lực P L ¿ Pc.
Đƒ thị các đường đặc tính khi chưa cường hóa lái P = f(M ) và được l…p bộL c cường hóa P = f(M ) được th} hiện w hình dưới đây.c c
Ta thấy rằng:
Đặc tính khi chưa có cường hóa là đường bậc nhất, đoạn OB;
Đặc tính khi có cường hóa là đường bậc nhất g„y khúc và thấp hơn đường đặc tính khi chưa có cường hóa;
Đoạn AC: P = f(M ). Bi}u thị lực mà người lái c{m nhận về chất lượngc c mặt đường. Đi}m C [150;1020], chọn P = 150 (N);c
Từ C trw đi: P = f(M ) song song với đường P = f(Mc c L c).
Hiệu số các tọa độ của hai đường P và P chính là lực tạo nên bwi bộ cườngc L hóa. Lực này ph{i phụ thuộc vào áp suất môi trường làm việc và đường kính của xilanh.
Lực cường hóa cực đại quy dẫn về vành tay lái:
PH = PLmax – P = 355 – 150 = 205 (N)c
Nvu chọn P lớn thì quay riêng các bánh xe dẫn hướng tại chỗ sy nặng hơn, cònc nvu chọn P quá nh† thì người lái sy không đủ c{m giác về chất lượng mặtc đường.
3. Xác định lực tính toán
Với ô tô t{i đ} gi{m cường độ lao động của người lái thì lực lái lớn nhất mà người lái ph{i sinh ra là 150 (N). Trong khi đó nvu không có cường hóa thì lực lớn nhất mà người lái ph{i sinh ra là 355 (N) như đ„ tính w trên. Khi quay vòng tại chỗ mô men c{n quay vòng là lớn nhất.
Mcmax = 1020 (Nm) Lực thực tv mà xilanh lực ph{i sinh ra:
Ta có lực cường hóa cực đại quy dẫn về vành tay lái là: PH = 205 (N)
Mô men c{n quay vòng lớn nhất của xe sinh ra trên trụ quay đứng là: Mc = 1020 (Nm)
Trong đó xilanh lực ph{i sinh ra mô men có độ lớn bằng: Mch = k.Mc
Ở đây:
k: là phzn trăm lực mà bộ cường hóa sinh ra trên vành tay lái. Khi quy dẫn lên vành tay lái thì: k = PLmax−Pc PLmax . 100% = 355 150− 355 . 100% = 57,7 % Trong đó:
PLmax: lực cực đại trên vành tay lái mà người lái ph{i sinh ra khi quay vòng ô tô tại chỗ khi chưa có cường hóa PLmax.
Pc: lực cực đại trên vành tay lái mà người lái ph{i sinh ra khi có bộ cường hóa làm việc P = 150 (N).c
Lực mà xilanh ph{i sinh ra là: Pxl = Mch
e = 57,7.1020
100.0,13 = 4527 (N) e: là kho{ng cách từ đòn kéo ngang tới czu dẫ hướng e = 130 (mm)
4. Tính toán xilanh lực
Kích thước của xilanh lực czn ph{i đủ lớn đ} đ{m b{o sinh ra được lực czn thivt trong khi áp suất chất l†ng trong hệ thống trợ lực lái là có giới hạn. Nvu kích thước nh† thì áp suất dzu trợ lực ph{i lớn và ngược lại. p suất dzu là do bơm dzu sinh ra, nó không th} quá lớn được.
a) Xác định đường kính trong của xilanh lực và đường kính cần
piston
Đường kính trong của xilanh lực được tính theo công thức: 2 0 4. . xl x P D d P Trong đó:
Dx: đường kính trong của xilanh lực;
P0: là áp suất cực đại trong hệ thống cường hóa P = 6 (MPa);0 d: là đường kính czn đẩy piston, chọn d = 22 (mm);
Pxl: lực mà xilanh ph{i sinh ra P = 4527 (N).xl Nên ta có:
Dx = 4.4527
Chọn D = 78 (mm).x
b) Chọn đường kính ngoài và kiểm bền xilanh lực
Lấy chiều dày của thành xilanh là 8 (mm) thì đường kính ngoài của xilanh lực là:
Dn = 78 + 2.8 = 94 (mm) Ứng suất tác dụng lên thành xilanh:
σ = Dn 2 +Dx 2 D2n−Dx2 .Po + P = o 942+782 942−782 .6 + 6 = 38,5 (N/mm ) bằng 38,52 (MPa) Vật liệu làm xilanh là thép 40XH: [ σch ] = 80 (MPa) [ σ ] = 57,1 (MPa) Vậy: xilanh lực th†a m„n điều kiện bền.
c) Xác định hành trình và thể tích làm việc của xilanh lực
Hình 46: Sơ đồ hnh trình dịch ngang của thanh kéo khi xe quay vòng lớn nhất
Theo như ta đ„ chọn thì góc quay của bánh xe khi hvt lái là 37 so với vị trí0 trung gian. Hình minh họa trên th} hiện tay lái w vị trí trung gian bằng nét liền, tay lái w vị trí tận cŠng bên trái bằng nét đứt.
Góc quay toàn bô của đòn quay đứng là: φ = ln
ldd
.370 = 370
Góc quay lớn nhất của bánh răng rẻ quạt từ vị trí trung gian bằng góc quay lớn nhất của đòn quay đứng, do đó góc đánh lái lớn nhất của vô lăng từ phía trái sang ph{i là:
αrq = 370
Hành trình S của piston là chiều dài cung tròn của cung răng ứng với góc quayC lớn nhất αrq. SC =2. αrq. π 180 . dw2 2 = 2. 370. π 180 . 72 2 = 46 (mm) Vậy nên th} tích làm việc của xilanh lực là:
Vlv = π . Dx
2
4 .h (mm )3 Trong đó:
Dx: đường kính trong của xilanh lực D = 78 (mm);x h: hành trình làm việc của piston.
Như vậy ta có: V = lv π .782
4 . 46 = 219693(mm )3
d) Xác định chỉ số hiệu quả tác dụng của cường hóa
Theo giáo trình Tính toán và thivt kv tập 2 – 1971 thì ch• số hiệu dụng của cường hóa được xác định qua hệ số k:
k = PLmax
Pc = 355
150 = 2,36
Theo qui phạm thì hệ số k nằm trong phạm vi cho phép [k] = 2 ÷ 6 w đây k = 2,36 nằm trong kho{ng cho phép. Vậy các thông số của bộ cường hóa mà ta đang tính toán th†a m„n điều kiện này.
5. Tính chọn bơm trợ lực
Với bơm cung cấp dzu cho cường hóa thì đòi h†i ph{i cung cấp đủ dzu cho cường hóa làm việc. Lưu lượng của bơm được xác định từ điều kiện là làm thv nào đ} xilanh lực của cường hóa ph{i kịp làm quay các bánh xe dẫn hướng nhanh hơn điều mà người lái có th} làm được. Nvu không đ{m b{o được điều kiện này thì ứng với trường hợp quay vòng nhanh thì người lái sy ph{i tiêu hao một lực lớn không nh~ng đ} th…ng được lực c{n quay vòng w các bánh xe dẫn hướng mà còn đ} đẩy dzu di chuy}n từ khoang bên này sang khoang bên kia của xilanh lực vì bơm không đủ lưu lượng.
a) Tính lưu lượng của bơm
Lưu lượng của bơm được tính theo thời gian quay vòng và th} tích làm việc của xilanh lực: lv V Q t Trong đó:
Vlv: th} tích làm việc của xilanh V = 219693 (mmlv 3); t: thời gian quay vòng của xe t= 2,81 (s).
Ta có:
Q = 219693
2,81 = 78182 (mm3/s)
Thực tv lưu lượng của bơm còn ph{i lớn hơn như vâ y đ} bŠ vào sự rò r• dzu w van phân phối. Lưu lượng rò r• là ∆ Q:
∆Q = (0,05 ÷ 0,1)Q ta chọn ∆Q = 0.08Q Tức là:
Qtt = Q + ∆ Q = 1,08Q = 1,08.78182 = 84436 (mm3/s)
Năng suất tính toán của bơm w đây ph{i đạt được w số vòng quay của đô ng cơ cao hơn số vòng quay không t{i là 25% và áp suất đạt được là 0,5Pmax.
b) Chọn bơm cường hóa
Bơm cường hóa là cum phức tạp và chịu t{i lớn của hê thống cường hóa thủy lực. Điều kiê n làm viê c của bơm gây nên bwi chv đô t{i trọng thay đ‚i lớn, ứng suất nhiê t cao và sự {nh hưwng của môi trường xung quanh.
Bơm được s€ dụng cho cường hóa có nhiều loại như bơm piston, bơm trục vít, bơm bánh răng, bơm cánh gạt. Hiê n nay trên các xe hiê n đại người ta s€ dụng chủ yvu là loại bơm bánh răng và bơm cánh gạt.
Qua phân tích các yêu czu và điều kiê n làm viê c của bơm cường hóa ta chọn loại bơm cánh gạt tác dụng kép vì loại bơm này có kvt cấu nh† gọn, hiê u suất có th} đạt tới 0,7 ÷ 0,8, áp suất có th} đạt 10 (MPa), lưu lượng từ 5 ÷ 200 (l/phút). Căn cứ vào lưu lượng thực tv của bơm ta đ„ tính toán w phzn trước ta chọn loại bơm cánh gạt tác dụng kép có lưu lượng riêng là 90000 (mm3/s).
6. Tính toán các chi tiết của van phân phối
a) Tính góc xoay của van xoay
Δ=Δ'+Δ''
∆' : khe hw gi~a mép van ống trong và van ống ngoài:
Δ'= Q
2.h.d1 .√2 .g.Δp γd.ψ
Trong đó:
Q: lưu lượng dzu cung cấp cho bô cường hóa làm viê c Q = 84436 (mm3/s); d1: đường kính lõi van, chọn d = 26 (mm);1
h: đô dài chiều dọc r„nh van h = 21 (mm);
g: Gia tốc trọng trường g = 10 (m/s ) bằng 1000 (mm/s2 2);
γd : trọng lượng riêng của dzu γd = 0,9 (g/cm ) bằng 9.10 (N/mm3 -6 3); ψ: t‚n thất cục bô ψ = 3,1. ∆' = 84436 2.21 .26.√2.1000 .0,003 9. 10−6.3,1 = 1,7 (mm) Khi tính đvn sự tivt lưu trong các đường r„nh dzu lấy: ∆' = 2 (mm).
∆' ' : đô trŠng khớp cực đại của mép van ống trong và van ống ngoài (đô “chờm” của van) được xác định từ điều kiê n lượng lọt dzu của van xoay (Q ):1
} } = { {ε rSup { size 8{2} } h d P rSub { size 8{. . . max} } } over {24 η Q rSub { size 8{1} } } } } {. .
¿
Δ¿
¿
Do ∆' ' quá nh† nên lấy ∆' ' = 0,1 (mm)
Vâ y hành trình toàn bô van xoay về mô t phía tính theo chu vi van:
∆ = ∆' + ∆' ' = 2 + 0,1 = 2,1 (mm)
b) Các thông số khác
Góc xo…n của thanh xo…n đ} mw van:
ϕ
0CH= Δ
d/2
∆ : Hành trình theo chu vi của van xoay khi cường hóa làm viê c; d: đường kính lõi van d = 26 (mm).
Nên ta tính được : 0 0 2,1 0,16( ) 9,2 13 CH rad
Vâ y thanh xo…n sy ph{i xo…n đi mô t góc là 9,2 thì đường dzu cường hóa mới0 làm viê c.
Góc quay tự do toàn bô ϕ0 của vành tay lái khi có cường hóa:
ϕ0=ϕ0c+2.ϕoCH
φ0c : đô rơ của hê thống lái khi không có cường hóa φ0c = 80.
ϕ0=ϕ0c+2.ϕoCH = 80 + 2.9,2 = 26,40 0
c) Tính toán thanh xoUn
Thanh xo…n có vai trò giống như lò xo định tâm trong kvt cấu van trượt. Chọn vâ t liê u chv tạo thanh xo…n là thép lò xo G60A có modul đàn hƒi:
G = 8.104(N/mm )2
Đường kính của thanh xo…n ph{i th†a m„n sao cho khi b…t đzu trợ lực, ứng với lực đă t lên vành tay lái là P = 25 (N) thì thanh xo…n ph{i xo…n môVL0 t góc 9,20. Ứng suất xo…n của thanh xo…n được xác định theo công thức:
τ=PVL.RVL
0 .2 .D3
Góc xo…n của thanh xo…n được xác định theo công thức:
θ=2 .τ.L
D.G nên ta có: D= 2.τ.L
θ.G Chiều dài của thanh xo…n: L = 92 (mm)
D = 4 √2.PVL. RVL. L 0,2.θ .G = 4 √ 2.25 .200.92 0,2.9,2 0 . π 1800 .80000 = 4,4 (mm) Chọn đường kính của thanh xo…n là: D = 5 (mm)
Hình 47: Thanh xo\n
Ki}m nghiê m điều kiê n bền:
τ=PVL.RVL.
0,2 .D3 ≤[τ]=500(MPa)
τ=25. 200 .10 −3
0,2. 5 . 103 −9=200(MPa)≤[τ]=500(MPa)
CHƯƠNG V
BO DƯỠNG Vf SỬA CHỮA HỆ THNG LI I. BO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THNG LI
1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống
Trong b{o dưỡng kỹ thuật hàng ngày, ki}m tra kho{ng chạy tự do của tay lái và c{ tác động của hệ thống lái đối với người đi đường của ô tô. Czn xem tình trạng bên ngoài các tấm đệm khít của cacte cơ cấu lái đ} ngăn ngừa tình trạng rò r• dzu nhờn;
Trong b{o dưỡng kỹ thuật cấp 1: ki}m tra độ kín khít của nh~ng mối ghép nối hệ thống trợ lái thủy lực và việc b…t chặt bơm trợ lái thủy lực. Vặn chặt các đai ốc b…t chặt cơ cấu lái vào dzm ô tô, khớp czu của đòn lái.
B{o dưỡng kỹ thuật cấp 2 gƒm có: cọ r€a bzu lọc của bơm trợ lái thủy lực, ki}m tra độ b…t chặt đòn quay đứng vào trục và khớp czu vào đòn quay đứng. Ki}m tra khe hw trong cơ cấu lái và nvu khe hw vượt quá giới hạn quy định thì hiệu ch•nh lại.
Dzu cho hệ thống lái là loại Shell Spirax S2 ATF D2, khi thay dzu chú ý dŠng khí có áp lực cao đ} đẩy hvt dzu cặn ra kh†i cacte. Sau khi nạp dzu mới, tivn hành x{ air bằng cách n‚ máy, đánh vô lăng hvt cỡ sang một phía, gi~ một thời gian rƒi làm tương tự với phía còn lại. Làm như vậy vài lzn đ} đẩy hvt không khí ra ngoài.