3.1. Sơ đồ và nguyờn lý làm việc.
3.1.1. Sơ đồ cấu tạo
96
1 - Nắp; 2 - Đệm làm kớn; 3 - Nắp; 4 - Vỏ cơ cấu lỏi; 5 - Pittụng; 6 - Vũng hóm; 7 - Trục vớt; 8, 19 - Đai ốc; 9 - Ống dẫn bi; 10 - Bi; 11 - Xộc măng; 12 - Nắp trước; 13 - Ổ bi chặn; 14 - Gioăng làm kớn; 15 - Cửa dầu; 16 - Con trượt phõn
phối; 17 - Vỏ van phõn phối; 18 - Đệm; 20 - Nắp trờn; 21 - Cơ cấu phản ứng; 22 - Kờnh dẫn dầu; 23 - Cung răng rẻ quạt; 24 - Đũn quay đứng; 25 - Trục đũn qua; 26 - Chốt định vị; 27 - Đệm chặn; 28 - Vớt điều chỉnh; 29 - Bulụng; 30, 31 - Phớt làm kớn; 32 - Gioăng làm kớn; 33 - Nỳt thỏo dầu.
Cỏc bộ phận chớnh của hệ thống lỏi cú trợ lực gồm: bơm thủy lực, van phõn phối điều khiển đúng mở đường dầu, xy lanh thủy lực trợ lực, hộp cơ cấu lỏi (bút lỏi). Hệ thống lỏi sử dụng cụng suất động cơ để dẫn động cho bơm trợ lực tạo ra ỏp suất. Nếu cỏc bộ phận trờn làm liền nhau thỡ cú tờn là bộ trợ lực liền, cũn nếu hộp tay lỏi và xy lanh lực làm rời nhau sẽ là bộ trợlực dời.
3.1.2. Nguyờn lý hoạt động
Khi xoay vụ lăng sẽ chuyển mạch một đường dẫn dầu tại van điều khiển để đúng mở cỏc van thủ lực. Nhờ ỏp suất dầu này mà pớttụng trong xy lanh trợ lực được đẩy đi và làm quay bỏnh xe dẫn hướng. Do vậy, nhờ ỏp suất dầu thuỷ lực mà lực đỏnh lỏi vụ lăng sẽ giảm đi và khụng phải quay tay lỏi quỏ nhiều. Do yờu cầu của hệ thống phải tuyệt đối kớn nờn cần phải định kỳ kiểm tra sự rũ rỉ dầu để đảm bảo rằng hệ thống lỏi làm việc hiệu quả và an toàn. Hệ thống lỏi này được dựng phổ biến trờn cả ụ tụ con và ụ tụ tải.
3.2. Cỏc chi tiờ́t chớnh. 3.2.1. Bơm trợ lực lỏi
3.2.1.1. Bơm trợ lực lỏi kiểu cỏnh gạt
Bơm được dẫn động bằng puli trục khuỷu động cơ và dõy đai dẫn động, và đưa dầu bị nộn vào hộp cơ cấu lỏi. Lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ của động cơ nhưng lưu lượng dầu đưa vào hộp cơ cấu lỏi được điều tiết nhờ một van điều khiển lưu lượng và lượng dầu thừa đượcđưa trở lạiđầu hỳt của bơm.
Hầu hết sử dụng loại bơm cỏnh gạt để làm bơm trợ lực vỡ loại này cú ưu điểm kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, phự hợp với hệ thống thuỷ lực yờu cầu ỏp suất khụng lớn.
97
Để cung cấp cho hệ thống thuỷ lực hoạt động hỗ trợ cho hệ thống lỏi, người ta sử dụng một bơm thuỷ lực kiểu cỏnh gạt. Bơm này được dẫn động bằng mụ men của động cơ nhờ truyềnđộng puli - đai. Nú bao gồm rất nhiều cỏnh gạt (van) vừa cú thể di chuyển hướng kớnh trong cỏc rónh của một rụ to.
Khi rụ to quay, dưới tỏc dụng của lực ly tõm cỏc cỏnh gạt này bị văng ra và tỡ sỏt vào một khụng gian kớn hỡnh ụ van. Dầu thuỷ lực bị kộo từ đường ống cú ỏp suất thấp (return line) và bị nộn tới một đầu ra cú ỏp suất cao. Lượng dầu được cung cấp phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. Bơm luụn được thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu ngay khi động cơ chạy khụng tải, và do vậy nú sẽ cung cấp quỏ nhiều dầu khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Để trỏnh quỏ tải cho hệ thống ở ỏp suất cao, người ta phải lắp đặt cho hệ thống một van giảm ỏp (hỡnh 3.2).
Bơm được dẫn động nhờ trục khuỷu của động cơ qua puly lắp ở đầu bơm để đưa dầu nộn vào hộp cơ cầu lỏi. Lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ động cơ nhưng nhờ van điều chỉnh lưu lượng đưa dầu thừa trở lạiđầu hỳt của động cơ mà dầu vào hộp cơ cấu khụng đổi, ổn định được lực đỏnh lỏi.
- Hoạtđộng của bơm trợ lực lỏi kiểu cỏnh gạt
Hỡnh 3.3. Hoạt độngcủa bơm trợ lực lỏi
Rụ to quay trong một vũng cam được gắn chắc với vỏ bơm. Rụ to cú cỏc rónh để gắn cỏc cỏnh bơm được gắn vào cỏc rónh đú. Chu vi vũng ngoài của rụ to hỡnh trũn nhưng mặt trong của vũng cam hỡnh ụ van do vậy tồn tại một khe hở giữa rụ to và
98
vũng cam. Cỏnh gạt sẽ ngăn cỏch khe hở này để tạo thành một buồng chứa dầu. Cỏnh bơm bị giữ sỏt vào bề mặt trong của vũng cam bằng lực ly tõm và ỏp suất dầu tỏc động sau cỏnh bơm, hỡnh thành một phớt dầu ngăn rũ rỉ ỏp suất từ giữa cỏnh gạt và vũng cam khi bơm tạo ỏp suất dầu. Dung tớch buồng dầu cú thể tăng hoặc giảm khi rụ to quay để vận hành bơm. Núi cỏch khỏc, dung tớch của buồng dầu tăng tại cổng hỳt do vậy dầu từ bỡnh chứa sẽ được hỳt vào buồng dầu từ cổng hỳt. Lượng dầu trong buồng chứa giảm bờn phớa xả và khi đạt đến 0 thỡ dầu trước đõy được hỳt vào buồng này bị ộp qua cổng xả. Cú 02 cổng hỳt và 02 cổng xả. Do đú, dầu sẽ hỳt và xả 02 lần trong trong một chu kỳ quay của rụ to.
3.2.1.2. Bơm trợ lực lỏi kiểu van trượt
Bơm van trượt tạo ra ỏp suất thuỷ lực lớn nhất khoảng 90 kG/cm2 Hiệu suất: 0,7 – 0,75
Ưu điểm của loại bơm này là kết cấu và cụng nghệ đơn giản dễ chế tạo, khối lượng nhỏ, giỏ rẻ tuy nhiờn cỏc chi tiết khụng bền, nhanh hỏng húc. Cấu tạo của bơm kiểu van trượt được thể hiện trờn (hỡnh 3.4)
Hỡnh 3.4. Bơm trợ lực lỏi kiểu van trượt
1 - Bỡnh chứa dầu. 4 - Phiến tỳ; 7 - Cụm van điều tiết; 2 - Vỏ phiến trượt;5 -
Rụto lệch tõm quay; 8 - Vỏ bơm; 3 - Lũ xo ộp phiến trượt. 6 - Phiến trượt. 9 - Nắp bơm Bỡnh dầu (1) được làm bằn chất dẻo hay dập bằng thộp, cú thể được gắn trực tiếp lờn bơm hay gắn rời và được nối với bơm bằng hai ống mềm.Vỏ bơm (2) được gia cụng chớnh xỏc, bằng thộp, bờn trong vỏ cú cỏc rónh, tại cỏc rónh cú phiến trượt (6), lũ xo (3) và phiến tỳ (4). Rụto (5) hỡnh trụ cú dạng lệch tõm đặt bờn trong vỏ phiến trượt (2), bề mặt của rụto được gia cụng tinh đặt độ búng cao. Dưới sức ộp của lũ xo (3) cỏc phiến trượt bị ộp sỏt vào bề mặt của rụ to.
Khi rụ to (5) quay thể tớch nằm giữa phiến tỳ (4), phiến gạt (6) và cỏ (2) thay đổi. Khi thể tớch tăng chất lỏng được nạp vào khoang thể tớch này và khi thể tớch giảm
99
chất lỏng được ộp ra ngoài. Như vậy một vũng quay của rụ to phiến gạt thực hiện được một hành trỡnh làm việc.
Bơm phiến trượt cú cấu tạo gọn, cỏc chi tiết bền và cú hiệu suất làm việc khỏ cao. Tuy nhiờn giỏ thành chế tạo loại bơm này hơi cao.
Áp suất dầu tạo ra trong khoảng (60 ữ 80) kG/cm2
Cũng giống như bơm cỏnh gạt, để đảm bảo cho quỏ trỡnh làm việc trờn bơm phiến trượt cựng yờu cầu lắp đặt cỏc thiết bị phụ trợ khỏc như: van an toàn, van điều khiển lưu lượng và thiết bị bự khụng tải.
Ngoài hai loại bơm đó được giới thiệu ở trờn cũn một số loại bơm thuỷ lực khỏc cũng được sử dụng trong cỏc bộ trợ lực thuỷ lực tuy nhiờn do đặc điểm về kỹ thuật nờn khụng được sử dụng phổ biến trờn cỏc loại bộ trợ lực ngày nay như: Bơm piston, bơm bỏnh răng, bơm trục vớt.
3.2.2. Bỡnh chứa
Bỡnh chứa cung cấp dầu trợ lực lỏi. Nú được lắp trực tiếp vào thõn bơm hoặc lắp tỏch biệt. Nếu khụng lắp với thõn bơm thỡ sẽđược nối với bơm bằng hai ống mềm. Thụng thường, nắp bỡnh chứa cú một thước đo mức để kiểm tra mức dầu. Nếu mức dầu trong bỡnh chứa giảm dưới mức chuẩn thỡ bơm sẽ hỳt khụng khớ vào gõy ra lỗi trong vận hành. Vỡ vậy phải kiểm tra định kỳ kiểm tra mức dầu trợ lực lỏi, nếu thấp hơn mức cho phộp hóy bổ xung bằng loại dầu phự hợp. Nếu khụng khớ lọt vào hệ thống phải tỡm cỏch xả hết khụng khớ.
Hỡnh 3.5. Bỡnh chứadầu trờn xe hơi
3.2.3. Van điều chỉnh lưu lượng
Van điều khiển lưu lượng điều chỉnh lượng dũng chảy dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lỏi, duy trỡ lưu lượng khụng đổi mà khụng phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph).
* Chức năng của van
Lưu lượng của bơm trợ lực lỏi tăng theo tỷ lệ với tốc độ động cơ.Lượng dầu trợ lỏi được cung cấp cho pớttụng của xi lanh trợ lực lỏi được quyếtđịnh bởi lượng dầu từ bơm. Khi tốc độ bơm tăng thỡ lưu lượng dầu tăng lờn, cấp nhiều trợ lực hơn cho cơ cấu lỏi và người lỏi cần tỏc động ớt lực đỏnh lỏi hơn. Hay núi cỏch khỏc, yờu cầu về lực đỏnh lỏi thay đổi theo sự thay đổi tốc độ. Đõy là điều bất lợi nhỡn từ gúc độ ổn định lỏi vỡ khi lỏi ta cú cảm giỏc khụng đều tay khi quay vụ lăng. Do vậy, việc duy trỡ lưu lượng dầu từ bơm khụng đổi và khụng phụ thuộc tốc độ xe là một yờu cầucần thiết. Đú chớnh là chức năng của van điều chỉnh lưu lượng.
100
* Van điều chỉnh lưu lượng – loại van xoay
Chi tiết chớnh của van quay là thanh xoắn. Thanh xoắn là một thanh kim loại mỏng cú thể xoắn được khi cú một momen tỏc dụng vào nú. Đầu trờn của thanh xoắn nối với trục lỏi cũn đầu dưới nối với bỏnh răng hoặc trục vớt tựy thuộc vào kiểu hệ thống lỏi, vỡ vậy toàn bộ momen xoắn của thanh xoắn cõn bằng với tổng momen của người lỏi sử dụng để àmđổi hướng bỏnh xe.
Hỡnh 3.6. Van điều chỉnhlưulượng– loại van xoay
Mụ men người lỏi tỏc động càng lớn thỡ mức độ xoắn của thanh càng nhiều. Đầu vào của trục tay lỏi là một thành phần bờn trong của khối van hỡnh trụ ống . Nú cũng nối với đầu mỳt phớa trờn của thanh xoắn. Phớa dưới thanh xoắn nối với phớa ngoài của van ống. Thanh xoắn cũng làm xoay đầu ra của cơ cấu lỏi, nối với bỏnh răng hoặc trục vớt phụ thuộc vào kiểu hệ thống lỏi.
Khi người lỏi xoay vành tay lỏi thi sẽ làm cho thanh xoắn bị vặn đi, nú làm bờn trong van ống xoay tương đối với phớa ngoài. Do phần bờn trong của van ống cũng được nối với trục lỏi nờn tổng số gúc quay giữa bờn trong và bờn ngoài của van ống phụ thuộc vào người lỏi xoay vành tay lỏi. Khi vành tay lỏi khụng cú tỏc động, cả hai đường ống thủy lực đều cung cấp ỏp suất như nhau cho cơ cấu lỏi. Nhưng nếu van ống được xoay về một bờn, cỏc đường ống sẽ được mở để cung cấp dũng cao ỏp cho đường ống phớa bờn đú.
* Van điều khiển lưu lượng – loại nhạy cảm tốc độ
Lưu lượng của bơm trợ lực lỏi tăng theo tỷ lệ với tốc độ động cơ. Lượng dầu trợ lỏi do pớt tụng của xi lanh trợ lực cung cấp lại do lượng dầu từ bơm quyết định. Khi tốc độ bơm tăng thỡ lưu lượng dầu lớn hơn cấp nhiều trợ lực hơn và người lỏi cần tỏc động ớt lực đỏnh lỏi hơn. Núi cỏch khỏc, yờu cầu về lực đỏnh lỏi thay đổi theo sự thay đổi tốc độ. Đõy là điều bất lợi nhỡn từ gúc độ ổn định lỏi. Do đú, việc duy trỡ lưu lượng dầu từ bơm khụng đổi khụng phụ thuộc tốc độ xe là một yờu cầu cần thiết. Đú chớnh là chức năng của van điều khiển lưu lượng.
101
lực lỏi hơn. Do đú, với một số hệ thống lỏi cú trợ lực, cú ớt trợ lực hơn ở điều kiệntốc độ cao mà vẫn cú thểđạt được lực lỏi thớch hợp.
Túm lại, lưu lượng dầu từ bơm tới hộp cơ cấu lỏi giảm khi chạy ở tốc độ cao và lỏi cú ớt trợ lực hơn. Lưu lượng của bơm tăng lờn theo mức tăng tốc độ bơm nhưng lượng dầu tới hộp cơ cấu lỏi giảm. Người ta gọi cơ cấu này là loại lỏi cú trợ lực nhạy cảm với tốc độ và nú bao gồm van điều khiển lưu lượng cú một ống điều khiển.
Hỡnh 3.7. Van điều chỉnhlưulượng loại nhạycảm với tốcđộ
Nguyờn lý hoạt động của van điều chỉnh lưu lượng
- Ở tốc độ thấp, tốc độ bơm: (650 ữ 1.250) v/ph, ỏp suất xả P1 của bơm tỏc động lờn phớa phải của van điều khiển lưu lượng và P2 tỏc động lờn phớa trỏi sau khi đi qua cỏc cỏc lỗ. Chờnh lệch ỏp suất giữa P1 và P2 lớn hơn khi tốc độ động cơ tăng.
- Khi sự chờnh lệch ỏp suất giữa P1và P2 thắng sức căng của lũ xo van điều khiển lưu lượng thỡ van này sẽ dịch chuyển sang trỏi, mở đường chảy sang phớa cửa hỳt vỡ vậy dầu chảy về phớa cửa hỳt. Lượng dầu tới hộp cơ cấu lỏi được duy trỡ khụng đổi theo cỏch này.
Hỡnh 3.8. Van điều chỉnhlưulượngởtốcđộthấp
102
đụng lờn phớa trỏi của ống điều khiển. Khi tốc độ bơm trờn 1.250 v/ph, ỏp suất P1 thắng sức căng lũ xo (B) và đẩy ống điều khiển sang phải do đú lượng dầu qua cỏc lỗ giảm gõy ra việc giảm ỏp suất P2. Kết quả là chờnh lệch ỏp suất giữa P1và P2 tăng. Theo đú van điều khiển lưu lượng dịch chuyến sang trỏi và đưa dầu về phớa cửa hỳt giảm lượng dầu vào hộp cơ cấu lỏi. Núi cỏch khỏc khi ống điều khiển chuyển sang phải, lượng dầu qua cỏc lỗ giảm.
Hỡnh 3.9 Van điều chỉnhlưulượngở tốcđộ trung bỡnh
- Ởtốc độ cao (Tốc độ bơm: trờn 2.500 v/ph). Khi tốc độ bơm vượt 2.500 v/ph, ống điều khiển tiếp tục bị đẩy sang phải, đúng một nửa cỏc lỗ tiết lưu. Lỳc này, ỏp suất P2 chỉ do lượng dầu qua cỏc lỗ quyết định. Theo cỏch này lượng dầu tới hộp cơ cấu lỏi được duy trỡ khụng đổi (trị số nhỏ)
Hỡnh 3.10. Van điều chỉnhlưulượngởtốcđộ cao
- Van an toàn: Van an toàn đặt trong van điều khiển lưu lượng. Khi ỏp suất P2 vượt mức quy định (khi quay hết cỡ vụ lăng), van an toàn sẽ mở để giảm ỏp suất.
Khi ỏp suất P2 giảm thỡ Van điều khiển lưu lượng bị đẩy sang trỏi và điều chỉnh ỏp suất tối đa.
103
Hỡnh 3.11. Van điều chỉnhlưulượng khi van an toàn làm việc
3.2.4 Hộp cơ cấu lỏi
Pớt tụng trong xi lanh trợ lực được đặt trờn thanh răng, và thanh răng dịch chuyển do ỏp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lỏi tỏc động lờn pớt tụng theo cả hai hướng. Một phớt dầu trờn pớt tụng ngăn dầu rũ rỉ ra ngoài.
Trục van điều khiển được nối với vụ lăng. Khi vụ lăng ở vị trớ trung hoà (xe chạy thẳng) thỡ van điều khiển cũng ở vị trớ trung hoà do đú dầu từ bơm trợ lực lỏi khụng vào khoang nào mà quay trở lại bỡnh chứa. Tuy nhiờn, khi vụ lăng quay theo hướng nào đú thỡ van điều khiển thay đổi đường truyền do vậy dầu chảy vào một trong cỏc buồng. Dầu trong buồng đối diện bị đẩy ra ngoài và chảy về bỡnh chứa theo van điều khiển.
Hỡnh 3.12: Hộp cơ cấu lỏi
Hiện nay cú 3 loại van điều khiển khỏc nhau để điều khiển sự chuyển đổi đường dẫn đú là cỏc van cuộn cảm, van quay và cỏc van cỏnh. Tất cả cỏc loại van đú đều cú một thanh xoắn nằm giữa trục van điều khiển và trục vớt. Van điều khiển vận hành theo mức độ xoắn của thanh xoắn.
104
Người ta bố trớ van điều khiển trong hộp cơ cấu lỏi. Hộp cơ cấu lỏi cú thể là cơ cấu lỏi cú trợ lực loại trục vớt - thanh răng hoặc cơ cấu lỏi cú trợ lực loại bi tuần