2.1.4.1. Công dụng của giảm chấn:
Nếu hệ thống treo không có giảm chấn, sự rung động của các khối lượng trên xe trong suốt quá trình lái xe sẽ tăng lên và tạo các dao động lập đi lập lại, đó là sự dao động thân xe. Điều này dẫn đến các bánh xe sẽ không tiếp xúc được với mặt đường gây ra việc mất cảm giác lái, phanh không hiệu quả,..
Hình 2.6. Công dụng của giảm chấn. [7]
Mục đích của hệ thống giảm chấn là loại bỏ các rung động (năng lượng) càng nhanh càng tốt thông qua hệ thống treo. Giảm chấn có ảnh hưởng cơ bản đến sự an toàn lái (tính ổn định điều khiển) và sự êm dịu của xe. Tuy nhiên, những yêu cầu tạo ra sự ổn định điều khiển và êm dịu lại đối nghịch nhau. Một mặt hệ số giảm chấn cao hơn sẽ cải thiện khả năng ổn định điều khiển và giảm sự êm dịu của xe, mặt khác hệ số giảm chấn nhỏ hơn sẽ giúp cải thiện sự êm dịu xe nhưng lại giảm khả năng ổn định điều khiển.
2.1.4.2. Cấu tạo của giảm chấn:
Phân loại giảm chấn thông thường theo cấu tạo:
Kiểu ống đơn
83
2.1.4.2.1. Giảm chấn kiểu ống kép:
Hình 2.7. Giảm chấn kiểu ống kép. [7] Cấu tạo:
Bên trong vỏ giảm chấn (ống ngoài) có một xylanh (ống áp suất), bên trong xy lanh có một piston chuyển động lên và xuống. Ở đế của cần piston có lắp một van piston để tạo ra lực cản khi trả (khi nẩy lên). Ở đáy xylanh có một van đế để sinh ra lực cản khi nén (khi nhúng xuống).
Trong xylanh được điền dầu giảm chấn nhưng chỉ đổ đầy 2/3 buồng chứa dầu, phần còn lại được điền khí với áp suất bên ngoài. Bình chứa có công dụng để bù các thay đổi thể tích dầu trong xy lanh và thay đổi thể tích do thay đổi nhiệt độ dầu thủy lực. Hai van giảm chấn (van piston và van đế) được sử dụng cho việc giảm xóc, cấu tạo gồm một hệ thống vòng đệm lò xo, lò xo cuộn và thân van có các lỗ tiết lưu.
84
Chức năng:
Hình 2.8. Chức năng giảm chấn ống kép. [7]
Trong suốt quá trình nén, sự giảm chấn được xác định bởi van đế và một phần ở sự cản trở dòng hồi về ở van piston. Lượng dầu được thay thế bởi piston chảy vào buồng chứa dầu. Van đế tạo ra sự cản trở dòng chảy này, do đó tạo ra sự hãm chuyển động.
Trong quá trình trả (nảy lên), sự giảm chấn được thực hiện bởi van piston, van này sẽ tạo lực cản chống lại dòng dầu chảy xuống phía dưới. Lượng dầu bù từ buồng làm việc chảy ngược vào thông qua van không hồi vị của van đế.
85
2.1.4.2.2. Giảm chấn ống đơn:
Cấu tạo:
Với giảm chấn kiểu ống đơn, buồng làm việc và buồng chứa dầu được đặt bên trong xylanh đơn. Sự thay đổi thể tích gây ra bởi thanh piston và sự thay đổi nhiệt độ trong dầu được bù bởi một buồng khí khác được tách ra khỏi xylanh làm việc bằng một piston chia. Mức áp suất trong buồng khí này là khoảng 25-30 bar và phải có khả năng duy trì lực giảm chấn trong suốt quá trình nén. Van giảm chấn được dùng trong quá trình nén và trả được tích hợp vào piston.
Hình 2.9. giảm chấn ống đơn [7]
Chức năng:
Trong quá trình nén, dầu được đẩy ra khỏi khoang dưới nhờ van nén được tích hợp trên piston, điều này tạo ra sự cản trở nhất định chống lại dầu. Đệm khí do đó sẽ bị nén một lượng thể tích bằng thể tích piston chiếm chổ.
Trong quá trình trả, dầu bị đẩy ra khỏi buồng trên nhờ vào van trả được tích hợp trên piston, điều này tạo ra sự cản trở chống lại dầu. Đệm khí lúc này sẽ tăng thể tích bằng thể tích piston để lại.
86
Hình 2.10. Chức năng của giảm chấn ống đơn. [7]
Bảng 2.1. So sánh giảm chấn kiểu ống đơn và ống kép: Ống kép Ống đơn Chức năng van Khả năng tạo bọt được giảm
nhờ áp suất khí trong buồng chứa dầu
Khả năng tạo bọt ít xảy ra nhờ vào áp suất khí cao và sự tách biệt dầu và khí.
Đường đặc tính Bất kỳ, do có các van nén và phục hồi riêng biệt.
Phụ thuộc vào áp suất khí suốt quá trình nén.
Ma sát Thấp Cao hơn do bịt kín dưới áp suất
Thiết kế Đường kính lớn hơn Dài hơn do buồng khí trong xylanh
Vị trí lắp đặt Phương dọc Bất kỳ
87
2.1.4.3. Thông số của giảm chấn:
Độ giảm chấn:
Độ giảm chấn là yếu tố quyết định mức độ rung động được loại bỏ nhanh như thế nào của thân xe phụ thuộc vào lực giảm chấn của giảm chấn và khối lượng được treo.
Hình 2.11. Độ giảm chấn[7]
Nếu giữ lực giảm chấn không đổi, sự tăng khối lượng được treo sẽ làm giảm độ giảm chấn, nghĩa là rung động được loại bỏ một cách chậm hơn. Ngược lại, sự giảm khối lượng được treo sẽ làm tăng độ giảm chấn, nghĩa là rung động được loại bỏ nhanh hơn.
Lực giảm chấn:
Lực giảm chấn phụ thuộc vào thể tích dầu bị thay thế (bề mặt của giảm chấn), tính cản trở dòng của van giảm chấn, tốc độ của piston giảm chấn và vận tốc của dầu giảm chấn. Lực giảm chấn được xác định bằng máy kiểm tra. Ở một tốc độ không đổi, máy này tạo ra các hành trình nén và trả vì vậy tạo ra các tốc độ nén và trả khác nhau trong giảm chấn. Sơ đồ lực/ hành trình thu được có thể chuyển thành sơ đồ lực/vận tốc (f/v). Những đường đặc tính này chỉ ra mối quan hệ giữa lực giảm chấn và tốc độ piston, từ đó chỉ ra đặc tính giảm chấn.
88
89
2.1.4.4. Giảm chấn sử dụng điều khiển giảm xóc khí nén (PDC damper).
Để duy trì độ giảm chấn và xử lý các đặc tính giữ ở mức không đổi, hệ thống treo khí tự cân bằng được trang bị hệ thống nhận dạng biến thiên tải được trang bị ở trục sau.
Cùng với tần số tự nhiên không đổi của thân xe, thân xe duy trì các đặc tính rung động hầu như không đổi bất kể thay đổi tải trọng nhờ vào lò xo khí. Khi xe chở một phần tải, cảm giác lái xe êm dịu và các chuyển động thân xe được giảm đi đủ chắc chắn ở mức đầy tải.
Bộ giảm chấn PDC (điều khiển giảm chấn khí nén- Pneumatic Damping Control damper) chịu trách nhiệm cho việc này. Lực giảm xóc có thể thay đổi theo áp suất lò xo khí.
Hình 2.13. Giảm chấn PDC [7]
Lực giảm chấn được thay đổi bằng van PDC riêng biệt tích hợp vào bộ giảm chấn. Nó được kết nối với lò xo khí thông qua ống mềm.
90
2.1.4.4.1. Cấu tạo:
Van PDC ảnh hưởng đến sự cản trở dòng trong khoang làm việc phía thanh piston (Buồng làm việc 1). Buồng làm việc 1 được kết nối với van PDC thông qua các lỗ khoan. Van PDC có sự cản trở dòng ít khi áp suất lò xo thấp (không tải hoặc tải nhỏ). Một phần dầu giảm chấn đi qua được van giảm chấn, từ đó giảm lực giảm chấn. Sự cản trở dòng của van PDC có mối quan hệ cố định với áp suất điều khiển ( áp suất lò xo khí). Lực giảm chấn phụ thuộc vào sưc cản dòng chảy của van giảm chấn (nén/ trả) cộng với van PDC.
91
2.1.4.4.2. Chức năng:
Chức năng trả ở áp suất lò xo khí thấp:
Piston được kéo lên trên, một phần dầu chảy qua van piston, phần còn lại chảy qua các lỗ khoan trong buồng làm việc 1 đến van PDC. Ở đó có áp suất điều khiển (áp suất lò xo khí) tác động lên van PDC và do áp suất không khí thấp làm cho van PDC mở và sự cản trở dòng của van thấp, kết quả là lực giảm xóc bị giảm. Lượng dầu bù đi vào buồng làm việc 2 thông qua van đế.
Hình 2.15. Chức năng trả của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo thấp. [7]
Chức năng trả ở áp suất lò xò khí cao:
Với điều kiện áp suất điều khiển này (áp suất lò xo cao) sẽ làm cho van PDC đóng, khả năng cản trở dòng của van PDC tăng cao. Do đó, hầu hết dầu đều chảy qua van piston nên làm tăng lực giảm xóc. Lượng dầu bù vào buồng làm việc 2 đi vào thông qua van đế.
Hình 2.16. Chức năng trả của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo cao. [7]
92
Chức năng nén ở điều kiện áp suất lò xo thấp:
Piston được đẩy xuống dưới và sự giảm xóc được xác định bởi van đế và một phần bởi van piston. Lượng dầu được thay đế bởi piston chảy qua van đế vào bể chứa. Phần còn lại chảy qua các lỗ khoan trong buồng làm việc 1 đến van PDC. Điều kiện áp suất điều khiển (áp suất lò xo thấp) điều khiển van PDC mở, do đó sự cản trở dòng chảy của van PDC thấp, kết quả làm cho lực giảm chấn giảm.
Hình 2.17. Chức năng nén của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo thấp. [7]
Chức năng nén ở điều kiện áp suất cao:
Piston được đẩy xuống dưới và sự giảm xóc được xác định bởi van đế và một phần bởi van piston. Lượng dầu được thay đế bởi piston chảy qua van đế vào bể chứa. Phần còn lại chảy qua các lỗ khoan trong buồng làm việc 1 đến van PDC. Điều kiện áp suất điều khiển (áp suất lò xo cao) điều khiển van PDC đóng, do đó sự cản trở dòng chảy của van PDC cao, kết quả làm cho lực giảm chấn tăng.
Hình 2.18. Chức năng nén của giảm chấn ở điều kiện áp suất lò xo cao. [7]
93
2.1.5. Bộ cung cấp khí:
2.1.5.1. Cấu tạo của bộ cung cấp khí:
Các bộ phận sau được chứa trong hộp kim loại đặt bên trong bộ cung cấp khí:
Máy nén khí V66 với bộ sấy và van xả N111
Van kiểm tra áp suất N150 và N151
Hộp điều khiển J197
Rơle máy nén J403
Hình 2.19. Cấu tạo của bộ cung cấp khí. [7]
Các bộ phận nêu trên được chứa bên trong một tấm vật liệu cách nhiệt đặc biệt Polyurethane (PUR foam) để đảm bảo dao động của rung động và âm học. Tấm cách nhiệt được thiết kế nhằm cố định vị trí các bộ phận riêng biệt ở trong hộp kim loại. Một ống cao su đặc biệt thích nghi ngăn chặn bất kỳ rung động đáng kể nào từ thân xe tác động lên bộ cung cấp khí. Đảm bảo phải lắp đặt ống cao su một cách chính xác.
Cả hai nửa của hộp kim loại được gắn với vòng đệm làm kín. Vòng đệm này về cơ bản là để cách âm. Khi máy nén hút và thoát khí ra khỏi hộp kim loại, nó được thiết kế để cho phép một mức độ rò rỉ nhất định.
94
2.1.5.1.1. Máy nén khí:
Khí nén được tạo ra bằng máy nén khí piston một cấp được tích hợp bộ sấy khí. Để tránh sự ô nhiễm dầu của màng chữ U và hộp máy sấy, máy nén được gọi là máy nén chạy khô.
Vòng bi được bôi trơn vĩnh viễn và xéc-măng làm bằng PTFE (polytetraflouroethylene) đảm bảo tuổi thọ cao. Van xả N111 và van xả khí nén được tích hợp vào vỏ hộp sấy.
Hình 2.20. Cấu tạo máy nén khí. [7]
Van xả khí nén có van giới hạn áp suất:
Van xả khí nén có van giới hạn áp suất có 2 nhiệm vụ là một thiết bị duy trì áp suất dư cũng là một thiết bị giới hạn áp suất. Một giá trị áp suất nhỏ nhất được xác định trước (> 3.5 bar) là rất cần thiết để ngăn phá hủy lò xo khí (màng chữ U). Van này được điều kiển bởi áp suất khí nén và lực trả của lò xo.
95
Chức năng duy trì áp suất dư : đảm bảo rằng áp suất bên trong hệ thống treo khí không
rơi dưới 3.5 bar suốt quá trình giảm áp suất (ngoại trừ trường hợp rò rỉ dòng ngược từ van xả).
Hình 2.21. Chức năng duy trì áp suất dư. [7]
Khi áp suất lò xo khí >3.5 bar, van thân được nâng lên chống lại sự hồi phục của lò xo và mở các van đế 1 và 2. Áp suất lò xo khí sau đó đi qua bộ sấy thông qua van tiết lưu và van một chiều 3. Một lần nữa khí nén đi qua bộ sấy, sau đó đi qua van đế 2 của van giới hạn áp suất và qua bộ lọc khí xả ra môi trường bên ngoài.
Sự sụt giảm đáng kể áp suất xuôi dòng từ van tiết lưu dẫn đến sự hấp thụ độ ẩm của bộ sấy mang tính tương đối, theo đó sự hấp thụ độ ẩm không khí được tăng.
Chức năng giới hạn áp suất: Bảo vệ hệ thống chống lại áp suất tăng quá cao ở mức
không thể chấp nhận được, ví dụ: Khi máy nén không tắt được do tiếp điểm rơ-le bị lỗi hoặc bộ điều khiển bị lỗi. Trong những trường hợp như vậy, van giới hạn áp suất mở ra chống lại khả năng phục hồi của lò xo từ khoảng 13.5 bar trở lên và áp suất được xả qua bộ lọc xả ra bên ngoài.
96
Hình 2.22. Chức năng giới hạn áp suất. [7]
97
2.1.5.1.2. Van xả khí N111:
Van xả N111 là van 3/2 ( ba cổng, 2 vị trí) và được đóng khi không có dòng điện. N111 chỉ được sử dụng cho mục đích xả (quá trình xả khí nén). Để xả khí, van được điều khiển bởi bộ điều khiển J197 cùng với hai van N150 và N151. Bộ tác động của van N111 là nam châm điện tác động trực tiếp.
Hình 2.24. Van xả khí N111 (van 3/2). [7]
2.1.5.1.3. Van N150 và N151:
Van N150 và N151 được mô tả là van kiểm tra ngang và được kết hợp trong một hộp chứa. Cả hai van kiểm tra đều là van khí 2/2 (2 cổng kết nối và 2 vị trí). Các van này có chức năng điền đầy và xả khí trong lò xo khí. Các van sẽ bị đóng khi không có dòng điện và ngăn chặn sự cân bằng áp suất không mong muốn của lò xo khí bên trái và bên phải. Ví dụ trường hợp: Khi xe vào cua để tạo sự ổn định cho xe yêu cầu lò xo khí của bánh xe phía ngoài phải có áp suất cao hơn và các lò xo khí của bánh xe phía trong có áp suất khí thấp hơn. Hai van này có công dụng ngăn áp suất từ nơi áp suất cao thoát sang nơi áp suất thấp hơn. Điều này sẽ dẫn đến độ nghiêng trong giây lát của xe. Các van kiểm tra ngang luôn được điều khiển đồng nhất trong quá trình nâng hạ vì việc điều chỉnh chỉ có thể được thực hiện trên toàn bộ trục.
98 Sau quá trình điều khiển khi động cơ hoạt động (v > 10 km/h) van kiểm tra ngang được mở ba lần trong 3 giây đến khoảng xấp xỉ 12 giây để cân bằng áp suất giữa lò xo không khí bên trái và bên phải. Ví dụ, nếu một quá trình kiểm soát diễn ra khi vào cua, điều này sẽ là nguyên nhân khiến trục sau bị nghiêng. Độ nghiêng được bù bằng việc mở các van kiểm tra ngang, như mô tả ở trên (không phải trường hợp tải nằm một phía).
2.1.5.1.4. Bộ sấy khí:
Không khí phải được hút ẩm để ngăn chặn nước ngưng tụ và các vấn đề liên quan đến ăn mòn và đóng băng. Hệ thống được sử dụng ở đây là một hệ thống sấy không khí tái sinh. Một hạt silicat tổng hợp được sản xuất được sử dụng làm tác nhân sấy. Hạt này có thể tùy theo nhiệt độ lưu trữ đến 20% - 40% trọng lượng của chính nó trong nước. Vì máy sấy không khí hoạt động tái sinh và chỉ được vận hành dưới không khí được sấy, không có dầu, nên nó không cần bảo trì.
Bởi vì không khí chỉ được tái sinh với khí đã được lọc, máy nén không thể sử dung để điền khí vào bất kỳ thiết bị nào khác. Bởi vì khí nén ở các thiết bị ấy không trở về bộ sấy khí, vì vậy không có quá trình tái sinh diễn ra. Vì lí do này, nhà sản xuất không lắp bộ nối áp suất cho các thiết bị bên ngoài nào. Nước/độ ẩm trong hệ thống chỉ ra lỗi ở bộ sấy khí hoặc hệ thống.
Hình 2.26. Bộ sấy khí. [7]
99
2.1.5.2. Hoạt động của bộ cung cấp khí 2.1.5.2.1. Quá trình hút/nén: 2.1.5.2.1. Quá trình hút/nén:
Khi pít-tông đi lên, khí được hút vào các-te thông qua bộ lọc hút. Khí được nén ở phía