Chương 3 : Đặc tính của các bộ phận trong hệ thống treo
3.3 Giảm chấn thủy lực
3.3.2 Cấu tạo của giảm chấn ống
Hình 3.17. Sơ đồ giảm chấn ống
Phổ biến nhất trong nhóm giảm chấn thủy lực là giảm chấn ống tác dụng hai chiều. Trong loại này hệ thống các van tiết lưu được đặt trong piston, chuyển động trong xi lanh có 2 khoang (Hình 3.17). Việc đặt piston trong khoang xi lanh sẽ làm thay đổi thể tích làm việc của xi lanh một lượng bằng thể tích của piston. Sự thay đổi thể tích bên trong xi lanh được bù đắp nhờ một thể tích phụ thêm trong đó có chứa chất khí (khơng khí, khí ni tơ..) nhờ đó chất lỏng được đẩy hay nén.
Giảm chấn được phân loại tùy theo việc bố trí khoang dự trữ thành:
- Giảm chấn 2 vỏ, ở đây chất lỏng dư được ép vào khoang dự trữ
từ phần khí được nạp đầy trong khoang đồng tâm với xi lanh (Hình 3.18 a,b,c,d).
- Giảm chấn 1 vỏ, ở đây xi lanh làm việc với chất khí mà tính
chịu nén của nó bù đắp sự thay đổi thể tích bên trong xi lanh (Hình 3.18 e,f,g,h).
Trên ơ tô sử dụng chủ yếu loại giảm chấn 2 vỏ khơng có gia áp và khơng có ngăn cách giữa khơng khí với chất lỏng (Hình 3.18a), loại 1 vỏ có gia áp trong có ngăn cách chất lỏng - khí (Hình 3.18h) hoặc khơng ngăn cách (Hình 3.18f).
Các đặc tính của giảm chấn
Đặc tính của giảm chấn thường được đo trên băng thử khi chuyển động tương đối giữa hai đầu ở dạng Harmonic ∆ = rsinνt và độ lực giảm chấn Ft phụ thuộc vào dịch chuyển.
Tốc độ dịch chuyển tương đối được xác định theo quan hệ:
∆̇ = rν√1̠ − (∆𝑟)2. [3.21]
Đồ thị lý tưởng của nhóm giảm chấn 2 lớp (Hình 3.18a) gần như đối xứng qua trục tung, nhưng thực tế thì khơng phải vậy – q trình nén và trả sẽ khác nhau.
Hình 3.18. Sơ đồ các giảm chấn ống thực tế
Trên các băng thử thực tế thì cơ cấu tay quay khơng thể tạo ra tải trọng Harmonic lý tưởng vì vậy cũng khơng thể có đặc tính đối xứng qua trục tung.
Hình 3.19. Biểu đồ quan hệ lực – dịch chuyển của giảm chấn 2 vỏ không gia áp bên trong: a- lý tưởng, b- với biến dạng điển hình
Một trong số các yêu cầu chính của giảm chấn là sự chuyển tiếp liên tục giữa 2 chuyển động nén và trả, nhưng trên Hình 3.19b chúng ta thấy các điểm va chạm (không liên tục), điều này gây ra tiếng ồn và giảm tuổi thọ của giảm chấn.
Ở giảm chấn 1 lớp vỏ có gia áp bên trong thì sự phụ thuộc của lực và dịch chuyển lại hơi khác do ảnh hưởng của đặc tính đàn hồi của giảm chấn, biến thiên điển hình trên Hình 3.20.
Hình 3.20. Sơ đồ lý tưởng lực – dịch chuyển của giảm chấn 1 vỏ có gia áp bên trong: a- lý tưởng, b- với biến dạng điển hình
Từ các đặc tính của giảm chấn chúng ta xây dựng được quan hệ Ft
(∆̇) mà biến thiên điển hình đối với giảm chấn khơng gia áp được chỉ ra trên Hình 3.21. Ln có hai nhánh khơng đối xứng nhau và tạo thành nút trễ tức là sự phân biệt trạng thái lý tưởng với trạng thái thực tế có ảnh hưởng của ma sát.
Hình 3.21. Đặc tính giảm chấn
Cơng suất cản trong giảm chấn. Sự đốt nóng giảm chấn
Khi giảm chấn làm việc (hai đầu dịch chuyển tương đối ∆(t)) thì sẽ
sinh cơng L = ∫ 𝐹𝑡𝑑∆0∆ , ở đây ∆ là quãng đường tổng cộng. Với d∆ = ∆̇
dt và Ft = f (∆̇) thì L = ∫ 𝐹𝑡(∆̇) ∆ 𝑑𝑡0𝑇 ̇ ̇ .
Công suất cản Pt trong thời gian T được tính: Pt = 1
Nếu giảm chấn có đặc tính tuyến tính Ft = k ∆̇ và chuyển động
Harmonic có dạng ∆ = ∆0 cosνt thì cơng tiêu tốn trong giảm chấn trong
một chu kỳ là:
k∫02𝜋∆̇2 𝑑𝜑̇ =k ∆2oν∫02𝜋/𝜈𝑠𝑖𝑛𝜈𝑡. 𝑑𝑡 = πk∆2oν. [3.23] Công suất cản của giản chấn là công cản trong một chu kỳ Pt = 1/2
k∆2oν2
(w), cơng suất này phải được dẫn ra hệ bên ngồi.
Khi làm việc giảm chấn sinh ra nhiệt độ q = Pt (w hay j/s) làm nóng giảm chấn và cân bằng với lượng nhiệt thoát ra.
Nhiệt độ chất lỏng trong giảm chấn phụ thuộc vào đặc tính chuyển động, bề mặt bên ngồi, nhiệt độ mơi trường xung quanh, tốc độ và cường độ làm mát của giảm chấn (tốc độ chuyển động của xe), sự sạch sẽ của giảm chấn…Giảm chấn 1 vỏ và 2 vỏ cùng kích thước khơng có sự khác biệt về nhiệt độ này.
Hình 3.22. Sự chênh lệch nhiệt độ của giảm chấn so với nhiệt độ môi trường (cầu sau xe du lịch)
Trên Hình 3.22 chỉ ra sự đốt nóng chất lỏng của giảm chấn ơ tơ du lịch khi di chuyển trên loại đường khác nhau.
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3
1. Nêu ý nghĩa động học của cơ cấu hướng và khái niệm về tỷ số truyền
động học của cơ cấu hướng.
2. Nêu sự khác biệt của đặc tính đàn hồi (độ cứng) cũng như đặc tính giảm
chấn (hệ số cản giảm chấn) của hệ thống treo và của riêng các phần tử lò xo và giảm chấn. Tại sao về lý thuyết có thể đạt được đặc tính phi tuyến của hệ thống treo ngay cả khi đặc tính lị xo là tuyến tính?
3. Tại sao phần tử đàn hồi kim loại cơ khí thường cho đặc tính đàn hồi
tuyến tính?
4. Tại sao có khuynh hướng các xe ơ tơ hiện đại thường sử dụng phần tử
5. Phân tích sự thay đổi của độ cứng theo tải trọng ở các phần tử đàn hồi phi kim loại.
6. Phân tích sự thay đổi tần số dao động riêng khi thay đổi tải trọng ở các
phần tử đàn hồi phi kim loại.