Giảm chấn được dụng trên xe với mục đích:
Giảm và dập tắt nhanh các va đập truyền lên khung xe khi bánh xe lăn trên đường không bằng phẳng, nhờ vậy mà bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng.
Đảm bảo dao động của phần không được treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao tính chất chuyển động như: Khả năng thay đổi tốc độ, khả năng ổn định của các lực và mô men tác dụng, khả năng điều khiển chuyển động
Bản chất quá trình làm việc của giảm chấn là quá trình tiêu hao động năng (biến động năng thành nhiệt năng ). Quá trình này xảy ran gay cả với nhíp lá, khớp trượt, khớp quay của các ổ kim loại, ổ cao su. Nhưng quá trình tiêu hao động năng đòi hỏi phải nhanh và có thể khống chế được quá trình đó nên giảm chấn đặt trên các bánh xe sẽ thực hiện chủ yếu chức năng này.
Hình 1.14 Giảm chấn 1.8 Vấu hạn chế hành trình trong hệ thống treo
1.8.1 Nhiệm vụ của vấu hạn chế hành trình
Chuyển động lên xuống và lắc ngang thân xe phụ thuộc độ cứng của phần tử đàn hồi và thanh ổn định trong điều kiện hoạt động bình thường. Khi di chuyển tương đối giữa khối lượng được treo và không được treo đạt giá trị cực đại, hạn chế hành trình cưỡng bức, thì các vấu hạn chế hành trình có tác dụng tăng cứng cho hệ treo cả phương thẳng đứng lẫn dao động lắc ngang. Vấu hạn chế hành trình phương thẳng đứng tăng độ cứng đến giới hạn gần va đập cứng nhằm giảm chấn động và hạn chế phá huỷ hệ thống treo; nó biệt lập khối lượng được treo và không treo, hạn chế truyền dao động và âm lên thân xe. Khi sử dụng vấu hạn chế và thanh ổn định, độ cứng thiết kế hệ treo có thể giảm đi chút ít mà chỉ chịu sự lắc ngang chút ít.
Hình 1.15 Vấu hạn chế 1.8.2 Cấu tạo vấu hạn chế
Vấu hạn chế được làm bằng cao su đàn hồi ở chiều nén; đặc hoặc rỗng (hình 10.40). Đặc tính biến dạng của các vấu cao su phụ thuộc tỷ lệ carbon và sulphur pha trộn trong nó. Phần lớn các ụ cao su có độ cứng 65 ( trong miền 45-75). Một vấu hình trụ đặc chỉ cho phép biến dạng 20% ở chiều nén trong trong khí vấu rỗng có thể biến dạng tới 50-75 %. Biến dạng đó phụ thuộc nhiều yếu tố như độ lớn, hình dạng ngoài, độ dày, cạnh vát, độ cứng thành phần.
1.8.3 Đặc tính vấu cao su
Hình 1.16 Đặc tính vấu cao su
1.9 Cấu tạo, phân loại hệ thống treo cho xe tải, bán mooc
Hiện nay xe tải đang ngày càng phát triển, phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa,trên các địa hình khác nhau,vì vậy hệ thống treo xe tải cũng rất đa dạng, phù hợp với từng yêu cầu riêng của xe. Sau đây em xin được tìm hiểu sâu hơn về mọt số loại hệ thống treo trên xe tải.
Ở hệ treo xe tải, nhíp chịu hai loại tải cơ bản là tải trọng tĩnh và động phương thẳng đứng; mô men xoắn khi hai bánh xe chuyển động khác pha.
Một số hệ thống treo
1.9.1 Hệ thống treo cân bằng không thường trực
Với xe nhiều cầu, khi không tải cần treo một cầu ở các hệ cầu tandem
Hình 1.17 Hệ thống treo cân bằng không thường trực
1.9.2 Hệ thống treo tích cực
Hệ thống treo lý tưởng phải đạt các chỉ tiêu sau: Hấp thụ được các lồi, lõm từ đường; kiểm soát được góc lắc ngang thân xe khi quay vòng; giữ được độ cao ổn định khi tải thay đổi; kiểm soát được góc lắc dọc khi phanh hoặc tăng tốc; đạt được độ êm dịu trên đường ghồ ghề mà bánh xe vẫn không mất lực bám; tách được các mấp mô khỏi thân xe ở các tốc độ khác nhau.
Với kết cấu truyền thống người ta chỉ có thể đạt một trong các chỉ tiêu trên; không bao giờ thoả mãn tất cả. Hệ thống treo tích cực, các tham số trên có thể được điều khiển theo các điều kiện khác nhau nhờ hệ thống các cảm biến: Cảm biến độ cao, cảm biến góc lái, cảm biến gia tốc dọc, cảm biến gia tốc ngang, cảm biến áp suất phanh, cảm biến pedal phanh, cảm biến mức tải, cảm biến vận tốc xe và mô dun chọn.
1.9.3 Hệ thống treo tích cực kiểu lò xo- thuỷ lực
Hệ thống treo tích cực, hình (a) không điều khiển độ cao; (b) có điều khiển độ cao; (c) không điều khiển lắc ngang; (d) có điều khiển lắc ngang; (e) không điều khiển lắc dọc phanh; (f) điều khiển lắc dọc khi phanh; (g) không điều khiển lắc dọc khi tăng tốc; (h) điều khiển góc lắc dọc khi tăng tốc.
Hình 1.19 Hệ thống treo tích cực 1.9.4 Cầu kép
Để giảm tải cho cầu và gảim áp suất nền, các xe tải nặng thường có cầu sau là kép (tandem). Theo đó hệ treo cũng có kết cấu đặc biệt để các cầu tự cân bằng. Các hình sau là phương án bố trí các loại treo ở cầu tandem
Hình 1.20 Một số phương án bố trí các loại treo ở cầu tandem
1.9.5 Hệ treo đàn hồi cao su
Hệ thống treo có phần tử đàn hồi là cao su phù hợp cho các cầu bị động tandem xe moóc, cầu chủ động tandem xe kéo, xe téc.
Hình 1.21 Bố trí chung hệ treo đàn hồi cao su 1.9.6 Hệ thống treo khí
Hình dưới là sơ đồ bố trí hệ treo khí xe tải ba cầu. Máy nén khí (C) được lai bởi động cơ đốt trong, đi qua van không tải, bộ điều chỉnh áp suất (PR), bình chứa (RT) và bộ lọc (F) đến các Balon khí (AS). Hệ thống cung cấp khí nén là chung cho cả hệ thống phanh. Van không tải ngắt động lực máy nén khi áp suất đạt 8 - 8,5 bar; áp suất cấp cho bình nén khí là 7,25 bar. Nhu cầu khí cho hệ thống phanh nhiều hơn nhiều so với hệ thống treo. Hệ thống treo làm việc với áp suất 5,5 bar. Hình 10a và 10b là hai dạng treo khí điển hình. Chuyển động tương đối giữa khối lượng được treo và không treo là tín hiệu điều khiển. Hệ thống có các cụm cơ bản sau: Bình chứa khí (RT), balon khí (AS), van điều khiển độ cao (LV), van chia (IV).
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
2.1 Phân tích, lựa chọn phương pháp bố trí hệ thống treo
Theo đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống treo xe tham khảo xe bán mooc ( xe HUYNDAI/TANTHANH), trên cơ sở ưu nhược điểm của các hệ thống treo, ta lựa chọn hệ thống treo phụ thuộc, liên động cầu cân bằng.
2.2 Phân tích ưu nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc 2.2.1 Ưu điểm 2.2.1 Ưu điểm
Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe (được nối cứng) không thay đổi. Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối với trường hợp treo độc lập. Do hai bánh xe được nối cứng nên khi có lực bên tác dụng thì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lực bên của xe, nâng cao khả năng chống trượt bên.
Hệ treo phụ thuộc được dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản.
Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo dưỡng
2.2.2 Nhược điểm
Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối lượng không được treo rất lớn. Trên cầu bị động khối lượngnày bao gồm khối lượng rầm thép, khối lượng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lò xo và giảm chấn. Nếu là cầu chủ động thì nó gồm vỏ cầu và toàn bộ phần truyền lực bên trong cầu cộng với một nửa khối lượng đoạn các đăng nối với cầu. Tronm/g truờng hợp là cầu dẫn hướng thì khối lượng của nó còn thêm phần các đòn kéo ngang, đòn kéo dọc của hệ thống lái. Khối lượng không được treo lớn sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động không được cao và khi di chuyển trên các đoạn đường gồ ghề sẽ sinh ra các va đập lớn làm khả năng bám của bánh xe kém đi.
Kết cấu của hệ treo phụ thuộc khá cồng kềnh, lớn và chiếm chỗ dưới gầm xe. Co hai bánh xe được lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầm cầu cũng dao động theo cho nên dưới gầm xe phải có khoảng không gian đủ lớn. Do đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên, điều này không có lợi cho sự ổn định chuyển động của ôtô.
Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc còn gây ra một bất lợi khác là khi một bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch của bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngược lại. Điều đó gây mất ổn định khi xe quay vòng.
2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi 2.3.1 Bộ phận đần hồi kim loại: 2.3.1 Bộ phận đần hồi kim loại:
Bộ phận đàn hồi kim loại thường có 3 dạng chính để lựa chọn: nhíp lá, lò xo xoắn và thanh xoắn.
Nhíp lá thường được dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo thăng bằng. Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phận hướng. Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễ dàng. Vì thế nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể cả xe du lịch. Nhíp lá ngoài nhược
Lò xo xoắn thường được sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập. Lò xo xoắn chỉ chịu được lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải có bộ phận hướng riêng biệt. So với nhíp lá, lò xo xoắn có trọng lượng nhỏ hơn.
Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng được sủ dụng trên một số hệ thống treo độc lập của ôtô. So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn, trọng lượng nhỏ và lắp đặt dễ dàng
Bộ phận đàn hồi kim loại có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ. Nhược điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const). Độ êm dịu của xe chỉ được đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe có tải trọng thường xuyên thay đổi. Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại được sử dụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay.
2.3.2 Bộ phận đàn hồi bằng khí
Loại này có ưu điểm là độ cứng của phần tử đàn hồi (lò xo khí) không phải là hằng số do vậy có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ôtô. Mặt khác tuy theo tải trọng có thể điều chỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lò xo khí) cho phù hợp. Vì thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên bộ phận đần hồi này có kết cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lượng lớn (vì có thêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hướng riêng). Trên xe du lịch thường chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng. Còn đối với xe tải, cũng được sử dụng đối với các xe có tải trọng lớn. Các loại xe đua bộ phận đàn hồi dạng này được sử dụng nhiều dưới dạng hệ thống treo thủy khí điều khiển được.
2.3.3 Lựa chọn
Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội địa hóa ngành ôtô ngày càng được chú trọng. Yêu cầu đặt ra cho người thiết kế trước hết phải nhắm vào mục tiêu này. Một vấn đề không kém phần quan trọng đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhưng phải đảm bảo tối ưu các yêu cầu kỹ thuật. Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô.
Qua những phân tich ưu nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe bán mooc dựa trên xe cơ sở là xe HUYNDAI/TANTHANH. Xe có thể di chuyển trên địa hình phức tạp, do đó chọn bộ phận đàn hồi là nhíp. Nhíp còn có thêm ưu điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị hư hỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp việc sử dụng ôtô trên địa hình giao thông phức tạp của nước ta hiện nay.
2.4 Tính toán thiết kế
Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật
Thông số Giá trị Đơn vị
Kích thước bao (DxRxC) 13960x2490x1500 mm
Chiều dài cơ sở 8370+1310+1310 mm
Chiều dài đuôi xe 2280 mm
Trọng lượng bản thân 6500 kg
Phân bố lên chốt kéo 1130 kg
Phân bố lên trục 1 1790 kg
Phân bố lên trục 2 1790 kg
Phân bố lên trục 3 1790 kg
Tải trọng 30100 kg
Trọng lượng toàn bộ 36600 kg
Phân bố lên chố kéo 12600 kg
Phân bố lên trục 1 8000 kg Phân bố lên trục 2 8000 kg Phân bố lên trục 3 8000 kg Hệ thống treo Trục 1 Phụ thuộc,nhíp lá Trục 2 Phụ thuộc,nhíp lá
2.4.1 Tính toán và chọn các thông số chính
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, và tại một bên các hệ thống treo giống nhau, vì vậy ta tính toán cho một phần tử thay cho toàn bộ hệ thống treo.
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc
Trọng lượng được treo (Gdt):
𝐺𝑑𝑡 = 𝐺𝑠− 𝐺𝑘𝑡
2 Trọng lượng không được treo (Gkt):
Gkt=gc+n𝑏𝑥gbx
+ gc là trọng lượng cầu xe : gc = 4600 N +gbx là trọng lượng bánh xe : gbx = 800 N + n𝑏𝑥 là số bánh xe mỗi cầu : n𝑏𝑥 = 4 bánh Gkt = 4600 + 4.800 = 7800 N
Gs trọng lượng đầy tải tác dụng lên cầu : Gs = 80000 N Vậy
𝐺𝑑𝑡 =𝐺𝑠−𝐺𝑘𝑡
2 =80000−7800
2 = 36100𝑁
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo :
Đối với xe chở người lên chọn trong khoảng 60 -90 lần/phút Đối với xe tải có thể chọn trong khoảng 90 – 120 lần/phút ( tính toán thiết kế ô tô)
Do hệ thống treo thiết kế cho xe bán mooc,vị trí được treo không có người ngồi,nên tập trung vào yêu cầu cứng vững,tải trọng tốt.Vậy chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo : n=190 (lần/phút)
Vậy độ võng tĩnh tổng (ft): 𝑓𝑡 = (300
𝑛 )2 = (300
190)2 = 2,49𝑐𝑚 = 2,49.10−2𝑚
Độ cứng của bộ phận đang hồi C =𝐺𝑑𝑡
𝑓𝑡 = 36100
2,49.10−2= 1448011𝑁/𝑚
2.4.2 Tính toán nhíp
Chiều dài nhíp xác định theo chiều dài cơ sở của xe Đối với ô tô du lịch : 𝐿 = (0,4 ÷ 0,55)𝐿0
Đối với ô tô tải : Cho nhíp trước: 𝐿 = (0,26 ÷ 0,35)𝐿0 ( thiết kế tính toán ô tô)
Cho nhíp sau : L = (0,35 ÷ 0,45)L0 Chiều dài lá nhíp cơ sở L = (0,35 ÷ 0,45)L0 L0 là chiều dài cơ sở của xe L0 =8370mm
Vậy L = (0,35÷0,45)L0=(0,35 ÷0,45)8370 = 2929.5 ÷ 3766,5 mm
Do hệ treo 1 bên gồm có 3 nhíp giống nhau vây lên ta chon chiều dài lá nhíp cơ sở của 1 nhíp : L1 = 1200 mm
Sau khi xác định chiều dài nhíp cơ sở ta cần xác định số lượng và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau:
Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp. Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyển sang xác định kích thước chung của nhíp và các lá nhíp. Độ bền và chu kỳ bảo dưỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết.
Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vì vậy khi tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp. Điều này rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc và mômen xoắn. Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất. Nếu nhíp dài quá làm cho độ cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc hơn, gây nên các va đập giữa ụ