2.2.6.1. Kiểm tra bền trục lâi
Kích thước trục lâi (xem hình 2.7).
- Đường kính ngoăi: Dtl = 25 (mm)
- Đường kính trong: dtl = 17 (mm) Hình 2.7
Trục lâi được lăm bằng ống thĩp, vật liệu lăm trục lâi lă thĩp C35, không nhiệt luyện, có ứng suất tiếp xúc cho phĩp: [x] = 50 80 MPa.
Ứng suất xoắn do lực trín vănh lâi sinh ra:
x = =
Trong đó: Wx – lă mômen chống xoắn của tiết diện tính toân Wx = 0,2.
Thay số văo công thức ta có:
x = = 12,47 MPa
x < [x]
Kết luận: Vậy trục lâi đảm bảo độ bền.
2.2.7. Tính bền đòn quay đứng
Thực tế trín ô tô kia morning câc đòn quay đứng, thanh kĩo bín vă thanh kĩo ngang được bố trí trong không gian không đồng phẳng nhưng câc mặt phẳng chứa câc thanh đó lệch nhau theo phương ngang (phương song song với mặt đường) một góc rất nhỏ. Do đó ta có thể xĩt câc thanh trín chuyển động trong cùng một mặt phẳng song song với mặt đường.
Hình 2.8 - Sơ đồ biểu diễn lực trín đòn quay đứng
Xĩt thanh AB cđn bằng: Ta có:
Trong đó:
B1- vệt bânh xe, B1 = 1,4 [m]
C- Khoảng câch giữa hai tđm trụ quay đứng; C = 1,06 [m]
[m] Tính phản lực liín kết: [N] [N] 35° 92 XB YB F1 A B XA YA Q1 Mx O Hình 2.9 - Thanh chịu lực
Dùng mặt cắt 1-1 tâch thanh AB lăm hai phần, xĩt sự cđn bằng bín phải thanh. [N] [N] [N] Tại z = 0 [N.m] Tại z = l [N.m]
Thông thường đòn quay đứng của hệ thống lâi trín ô tô thường lăm bằng thĩp C35. Vì không có số liệu cụ thể nín ta tạm thời lấy cơ tính của thĩp C35 để kiểm nghiệm độ bền của đòn quay đứng.
Tra sổ tay cơ khí, thĩp C35 có ứng suất uốn cho phĩp u = 2600 [KG/cm2]
Ứng suất lớn nhất tại mặt cắt ngang có mômen uốn lớn nhất:
[N/cm2] =799,7 [KG/cm2]
Vậy thanh đủ bền.
2.2.8. Tính bền thanh kĩo bín
Xĩt thanh BC cđn bằng.
Trường hợp thanh BC chịu nĩn:
F1 F1 B C 1 1 N Hình 2.10 - Thanh BC chịu lực Dùng mặt cắt 1-1 vă xĩt phần bín trâi. [N]
Thông thường thanh kĩo bín của hệ thống lâi trín ô tô thường lăm bằng thĩp C35.
Vì không có số liệu cụ thể nín ta tạm thời lấy cơ tính của thĩp C35 để kiểm nghiệm độ bền của thanh kĩo bín.
Tra sổ tay cơ khí, thĩp C35 có ứng suất nĩn cho phĩp = 2100 [KG/cm2]
Ứng suất nĩn trín mặt cắt ngang:
[N/cm2] [KG/cm2]
< [KG/cm2]
Trường hợp thanh BC chịu kĩo ta tính tương tự.
= = 190,23 [KG/cm2] < [KG/cm2].
Vậy thanh BC đủ bền.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÂN TRỢ LỰC LÂI 3.1. Công tiíu hao của người lâi để quay vănh tay lâi
(3.1)
Với : Góc quay của trục lâi từ vị trí giữa đến mĩp ngoăi cùng, : Bân kính vănh tay lâi vă lực trung bình đặt văo vănh tay lâi. vă ta chọn Pv = 40 N
Thay số ta được:
Mặt khâc đối với xe du lịch công trung bình giới hạn Vậy , thỏa mên điều kiện.
Ta thừa nhận lực lớn nhất của người lâi đặt văo vănh tay lâi Pv = 60N
- Phần trăm mô men cản quay vòng được truyền tới tay người lâi từ mặt đường lă:
Với:
: Lă tỷ số truyền của cơ cấu lâi = 16. : Lă hiệu suất thuận của cơ cấu lâi = 0,8.
=>
- Phần trăm mô men cản quay vòng được thu nhận bởi xi lanh lực ( ứng với góc quay của bânh xe lă 400) lă:
* Lực đặt lín vănh tay lâi để găi trợ lực:
Đối với ô tô du lịch giâ trị năy thường nằm trong khoảng 20 – 40N. Đối với xe thiết kế ta chọn lă: Po = 30N. Từ đó ta tính được mô men cần thiết để mở cường hóa lă:
Mặt khâc: (3.2) Trong đó:
Mz: Lă mô men cản khi trục lâi dịch chuyển, giâ trị năy rất nhỏ, lấy Mz = 0.
MQ: Lă mô men cần thiết để xoắn thanh xoắn tới vị trí bắt đầu trợ lực.
io: Lă tỷ số truyền từ vănh lâi tới van, chọn io = 1.
Thay số:
Như vậy mô men đặt lín vănh tay lâi để trợ lực bắt đầu lăm việc lă 5,7Nm.
* Ở thời điểm bắt đầu cường hóa thì mô men cản do mặt đường truyền lín lă:
Trong đó: = 16, lă tỷ số truyền của hệ thống lâi.
* Chỉ số hiệu quả tâc dụng: lă tỷ số giữa lực đặt văo vănh tay lâi khi không có trợ lực vă khi có trợ lực.
H = = = 2,553
Với Pv = 60N, lă lực lớn nhất đặt văo vănh tay lâi khi có trợ lực. Chỉ số H thường lấy < 4. Do đó H = 2,553 lă hợp lý.
3.2. Tính toân xi lanh lực
Kích thước của xi lanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh ra được lực cần thiết trong khi âp suất chất lỏng trong hệ thống trợ lực lâi lă có giới hạn. nếu kích thước nhỏ thì âp suất dầu trợ lực phải lớn vă ngược lại. Âp suất dầu lă do bơm dầu sinh ra, nó có giới hạn, còn kích thước xi lanh phải vừa phải để bố trí được trín xe.
Xâc định đường kính trong xi lanh vă đường kính cần piston.
d
Có công thức: (3.4) Trong đó:
- Dx: Lă đường kính trong của xi lanh
- pmax: Lă âp suất dầu cực đại trong hệ thống cường hóa, - pmax = 850N/cm2
- d: Lă đường kính cần đẩy piston. Nó chính lă đường kính của thanh răng, d = 27 mm.
- Px: Lă lực tâc dụng lín đầu cần đẩy của piston được xâc định như sau:
(3.5) Với:
+ P: Lă lực tâc dụng lín vănh tay lâi ứng với phần trăm của mô men cản thu nhận bởi cường hóa. P = - = 153,2-60 = 93,2 (N)
+ ic: Lă tỷ số tỷ số truyền của cơ cấu lâi, ic = 16. + Hiệu suất thuận của cơ cấu lâi = 0,8.
Thay số: Px = 93,2.16.0,8 = 1193 N Thay số văo ta được:
Ta lấy Dx = 40 mm
* Chọn đường kính ngoăi vă kiểm bền xi lanh lực:
Lấy chiều dăy của xi lanh lực lă 4mm, thì đường kính ngoăi của xi lanh lực lă:
D x
= +2.4 = 40+8 = 48 (mm) Tính bền:
σ = . = .850+850 = 5563,63 N/ - Vật liệu lăm xi lanh chọn lă thĩp C45. Ta có
Vậy , xi lanh lực đủ bền.
3.3. Xđy dựng đặc tính cường hoâ lâi
Theo giâo trình Thết kế tính toân ôtô thì đặc tính của cường hoâ chỉ rõ sự đặc trưng của quâ trình lăm việc của bộ cường hoâ hệ thống lâi. Nó biểu thị mối quan hệ giữa lực mă người lâi đặt lín vănh tay lâi Pl vă mômen cản quay vòng của câc bânh dẫn hướng Mc:
c l c d th M P Ri i .
Qua đđy ta thấy khi không có cường hoâ thì lực đặt lín vănh tay lâi chỉ phụ thuộc văo mômen cản quay vòng của câc bânh xe dẫn hướng (vì R, ic, id, th lă những hằng số). Do đó đường đặc tính lă những đường bậc nhất đi qua gốc toạ độ. Theo tính toân ở phần trước khi quay vòng ôtô tại chỗ mômen cản quay vòng lă lớn nhất, toạ độ xâc định điểm năy trín đường đặc tính lă B [388; 302,7]. Vậy đường đặc tính được xâc định P1 = f(Mc) sẽ đi qua gốc toạ độ vă đi qua điểm B [388 ; 302,7].
Khi hệ thống lâi được lắp cường hoâ đường đặc tính của của nó cũng biểu thị mối quan hệ giữa lực tâc dụng lín vănh tay lâi vă mômen cản quay vòng của câc bânh xe dẫn hướng Mc. Đđy cũng lă mối quan hệ bậc nhất.
Để bộ cường hoâ lăm việc thì lực đặt lín vănh tay lâi phải lớn hơn 20 (N). ở giai đoạn năy đặc tính biểu thị sẽ trùng với đặc tính khi chưa có bộ cường hoâ. Tại điểm A [44 ; 20] thì bộ cường hoâ bắt đầu lăm việc.
Đồ thị câc đường đặc tính khi chưa cường hoâ Pl = f(Mc) vă được lắp bộ cường hoâ Pc = f(Mc) được thể hiện ở hình 2.11dưới đđy.
Khi lực đặt lín vănh tay lâi lớn hơn 20 (N) đường đặc tính đặc trưng cho hoạt động của cường hoâ ở giai đoạn năy cũng lă đường bậc nhất nhưng có độ
o A B C D P(N) Mc(Nm) Không có Cường hóa 388 302,7 160 20 44 Có cường hóa
dốc thấp hơn so với đường đặc tính khi chưa có cường hoâ (độ dốc năy cần thiết phải có để đảm bảo cho người lâi có cảm giâc sức cản của mặt đường tâc dụng lín vănh tay lâi).
Khi mômen cản quay vòng lớn hơn Mc = 302,7 (Nm) thì hệ thống lâi lăm việc như hệ thống lâi cơ khí ban đầu (cường hoâ đê lăm việc hết khả năng). Cụ thể lă người lâi muốn quay vòng ôtô thì phải tâc dụng lín vănh tay lâi một lực Pl > Pc.
Ta thấy rằng:
Đặc tính khi chưa có cường hoâ lă đường bậc nhất, đoạn OB.
Đặc tính khi có cường hoâ lă đường bậc nhất gêy khúc vă thấp hơn đường đặc tính khi chưa có cường hoâ.
Đoạn OA: Pl = Pc = f(Mc). Lực do người lâi hoăn toăn đảm nhận.
Đoạn AC: Pc = f(Mc). Biểu thị lực mă người lâi cảm nhận về chất lượng mặt đường. Điểm C [302,7; 60], chọn Pc = 60 (N).
Từ C trở đi: Pc = f(Mc) song song với đường Pl = f(Mc).
Hiệu số câc toạ độ của hai đường Pc vă Pl chính lă lực tạo nín bởi bộ cường hoâ. Lực năy phải phụ thuộc văo âp suất môi trường lăm việc vă đường kính của xilanh.
Nếu chọn Pc lớn thì quay riíng câc bânh xe dẫn hướng tại chỗ sẽ nặng hơn, còn nếu chon Pc quâ nhỏ thì người lâi sẽ không đủ cảm giâc về chất lượng mặt đường.
3.4. Xâc định năng suất của bơm
Năng suất của bơm được xâc định từ điều kiện lă lăm thế năo để xi lanh lực của cường hóa phải lăm quay bânh xe dẫn hướng nhanh hơn điều kiện có thể lăm được của người lâi. Nếu điều kiện năy không được đảm bảo thì trong những trường hợp quay vòng nhanh thì người lâi sẽ bị tiíu hao một lực lớn. Vì không chỉ thắng lực cản quay vòng ở bânh xe dẫn hướng mă còn đẩy dầu đi từ phần năy sang phần kia của xi lanh lực.
Để đảm bảo điều kiện trín ta phải chọn bơm có lưu lượng đủ lớn, có nghĩa lă phải thỏa mên:
. .(1 )
b b
Q >F.v (3.6) Trong đó:
: Hiệu suất thể tích của bơm đối với bơm cânh gạt, = 0,75 – 0,85. ta chọn = 0,8.
= 0,05 – 0,1, chọn = 0,08
v: Lă vận tốc chuyển động của piston (m/s).
Tốc độ quay vòng (v/p) lớn nhất có thể đặt được của người lâi theo số liệu tham khảo nv = 60 (v/p). Như vậy khi quay 1,5 vòng thì mất 1,5s, vă thanh răng dịch chuyển lă: S = X1 = 84,78 mm
Ta có : v = = = 56,52 (m/s) F: Lă diện tích của xi lanh lực F = = 3,14. = 1256 mm2
Do vậy ta phải chọn bơm có năng suất thỏa mên điều kiện: ≥ = = 96452 = 96,452
Thực tế lưu lượng bơm còn phải lớn hơn như vậy để bù văo sự rò rỉ của van phđn phối. Lưu lượng rò rì lă
Chọn (3.7)
Ta có: 1,08.96,452 = 104=3,9 (l/phút).
Từ đó ta chọn bơm cường hóa:
Bơm cânh gạt kĩp có kết cấu nhỏ, hiệu suất từ 0.7 – 0.8, âp suất có thể đạt 100at, lưu lượng từ 4 – 100 l/p
Ký hiệu bơm:
Lưu lượng bơm: 6 (l/p)
Số vòng quay roto: n = 950 (vòng/phút) Hiệu suất bơm: 0,78
Hiệu suất toăn phần: 0,6 Hiệu suất cơ khí: 0,8
Câc bộ phận của bơm gồm có: cụm bơm tạo âp suất, cụm van điều tiết, van an toăn vă lưu lượng, câc cụm vỏ vă lắp, cốc đựng dầu đặt riíng rẽ với bơm vă được nối với bơm bằng ống dẫn dầu.
3.5. Tính câc chi tiết của van phđn phối
3.5.1. Tính góc xoay của van quay
(3.8) Trong đó:
: Khe hở giữa mĩp van ống trong vă van ống ngoăi
Với:
- Qb: Lưu lượng dầu cung cấp cho bộ cường hòa lăm việc, Qb= 104
- d: Đường kính thanh răng, d = 27 mm
- g: Gia tốc trọng trường, g = 10(m/s2)=1000 (cm/s2). - : Lă tổn thất âp suất ở hănh trình không tải, =3N/cm3. - : Trọng lượng riíng của dầu = 0,09 N/cm3
- : Tổn thất cục bộ, = 3,1
=
Khi tính đến sự tiết lưu trong câc đường rênh dầu lấy 0,1 cm * Độ trùng khớp cực đại của mĩp van ống trong vă ngoăi, được xâc định từ điều kiện lượng lọt dầu của van xoay (Q1)
(3.10)
Do quâ nhỏ nín lấy = 0,05 cm
Vậy hănh trình toăn bộ van xoay xí dịch về một phía: Δ = + = 0,1-0,05 = 0,05 cm = 0,5 mm
Với van xoay thì khi mở van để đi cường hóa sẽ phải xoay thanh xoân đi một góc lă:
Trong đó:
l: Lă hănh trình của van xoay đi hết khi cường hóa, l = 0,7. R: Lă bân kính van ống trong của van phđn phối, R = 20mm Vậy thanh xoân sẽ phải xoắn đi một góc 0,035 độ, thì đường dầu đi cường hóa mới lăm việc.
3.5.2. Tính toân thanh xoắn
Chọn đường kính thanh xoắn D = 5 mm = 0,005 m. Chiều dăi thanh xoắn lă L =130 mm = 0,130 m.
Ứng suất xoắn của thanh xoắn được xỏc định theo công thức:
3 0.2 VL VL P R D ( 2.31)
RVL - bân kính vănh lâi: 0,19 m PVL - lực tâc dụng lín vănh lâi. Tính tại 2 thời điểm lă :
Lúc bắt đầu có trợ lực PVL = 20N, vă lúc trợ lực hoạt động cực đại PVL = 60N.
Vậy ứng suất xoắn của thanh xoắn tại thời điểm bắt đầu có trợ lực lă: = = 152.106 N/m2
Vậy ứng suất xoắn của thanh xoắn tại thời điểm trợ lực cực đại lă: = = 456.106 N/m2
Góc xoắn của thanh xoắn được xâc định theo công thức:
2 L DG ( 2.32)
G - mô đun đăn hồi : 8.104 (Mpa) = 8.1010 (N/m2).
Vậy từ công thức 2.28 ta có góc xoắn của thanh xoắn tại 2 thời điểm trín lă: = = 1,80 (rad)
= = 5,4 (rad)
3.6. Nguyín lý lăm việc của trợ lực lâia. Khi xe đi thẳng a. Khi xe đi thẳng
Hình 2.12 - Van xoay ở vị trí trung gian
1- Xy lanh; 2- Thđn van ngoăi; 3- Thđn van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm; 6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
+ Khi xe đi thẳng, vănh tay lâi ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.12. Chất lỏng từ bơm đến chạy văo trong lõi vă trở về bình dầu, âp suất chất lỏng ở khoang bín trâi (khoang II) vă khoang bín phải (khoang I) của xylanh lực lă như nhau, do đó piston không dịch chuyển. Thanh răng giữ nguyín vị trí với xe đi thẳng. Trong trường hợp năy câc va đập truyền từ bânh xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở âp suất cao.
b. Khi xe quay sang vòng sang trâi
+ Khi xe quay vòng sang trâi, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.13. Thđn van trong xoay sang trâi mở đường dầu đi từ bơm tới văo khoang I của xylanh vă mở đường dầu ở khoang II thông với đường dầu hồi về bình chứa, lăm cho thanh răng dịch về bín trâi đẩy bânh xe quay sang trâi, thực hiện quay vòng sang trâi.
Hình 2.13 - Van hoạt động quay trâi
1- Xy lanh; 2- Thđn van ngoăi; 3- Thđn van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm; 6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
+ Khi dừng quay vănh tay lâi ở một vị trí năo đó, thđn van trong đứng yín, nhưng dầu vẫn tiếp tục đi văo khoang I, đẩy bânh răng ngược chiều lăm thanh xoắn trả lại, câc cửa van mở ở một trạng thâi nhất định, tạo nín sự chính âp suất ổn định giữa hai khoang I vă II ở một giâ trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.
c. Khi xe quay vòng sang phải
Hình 2.14 - Van hoạt động quay phải
1-Xy lanh; 2-Thđn van ngoăi; 3-Thđn van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm; 6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
+ Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.14. Thđn van trong xoay sang phải mở đường dầu đi từ bơm tới văo khoang II của xylanh vă mở đường dầu ở khoang I thông với đường dầu hồi về bình chứa, lăm