Hà Nội – 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA Ô TÔ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô TÔ Tên đề tài Hệ thống treo khí nén trên xe khách Giáo viên hướng dẫn Môn Đồ án chuyên ngành kỹ thuật ô tô Sinh viên thực hiện Mã Sinh viên LỜI NÓI ĐẦU Sau thời gian học tập tại Khoa công nghệ kỹ thuật ô tô, Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, trong quá trình học môn Đồ án chuyên ngành kỹ thuật ô tô em đã chọn đề tài “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN TRÊN XE KHÁCH” để nghiên cứu và khảo sát về h.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống treo
Lịch sử hình thành của hệ thống treo trên ô tô bắt đầu cách đây hơn
Bánh xe, phát minh quan trọng nhất trong lịch sử nhân loại, đã xuất hiện cách đây 6000 năm Vào năm 2700 TCN, người Sumerian đã sử dụng các đoàn xe với bốn bánh xe khác nhau, được bọc bằng kim loại để tăng độ bền (Hình 1.1) Các bánh xe này quay tự do trên các trục được gắn chặt với toa xe, trong khi bề mặt tiếp xúc giữa trục và bánh xe được bôi trơn bằng mỡ động vật hoặc dầu Hệ thống lái đầu tiên được phát triển từ năm 1800 đến 800 TCN, với một trục trước kết nối với thân toa xe thông qua một khớp trục duy nhất ở tâm trục.
Để nâng cao sự thoải mái cho hành khách, người La Mã đã cải tiến thiết kế xe ngựa bằng cách tách thân toa xe khỏi các trục Phần thân xe sau đó được treo bằng dây xích hoặc dây da, giúp giảm thiểu tác động khi di chuyển.
Hệ thống treo đầu tiên được biết đến xuất hiện vào thế kỷ X tại Châu Âu, với toa xe lơ lửng được trang bị hệ thống lái và phanh Toa xe này sử dụng nhíp lá và trục chịu tải, cùng với guốc phanh treo bằng xích Thiết kế này đã phân tách toa xe thành khối lượng treo và không treo, đáp ứng yêu cầu cơ bản để nâng cao tốc độ xe vượt quá 30 km/h.
Hình 1.2 Xe ngựa kéo với hệ thống treo bánh xe, lò xo, phanh và lái
Hệ thống treo lá nhíp, một trong những công nghệ treo lâu đời nhất trong ngành ô tô, đã được Ford áp dụng từ đầu thế kỷ 20 cho đến năm 1948.
Hệ thống treo lá nhíp sau là một trong những hệ thống treo đầu tiên được sử dụng rộng rãi, nhưng do nhược điểm về trọng lượng và chất lượng xe, nó đã bị thay thế bởi các hệ thống treo độc lập hoặc bán độc lập Trong những năm 1940, nhiều hệ thống treo đã được cải tiến từ dầm chữ I sang tay đòn ngắn và dài Đến cuối những năm 1970 và 1980, hệ thống treo thanh chống MacPherson đã thay thế tay đòn ngắn và dài trên các xe dẫn động cầu trước.
Từ năm 1980, hệ thống treo khí nén đã được áp dụng, và đến những năm 2000, công nghệ điện tử trong hệ thống treo ô tô ngày càng trở nên phổ biến Các hệ thống treo điều khiển bằng máy tính hiện có khả năng phản ứng nhanh chóng với điều kiện đường xá chỉ trong 1/1000 giây, góp phần nâng cao chất lượng vận hành và khả năng xử lý Công nghệ điện tử sẽ tiếp tục cải thiện hệ thống treo, mang lại đặc tính xử lý tốt hơn, đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ của lốp xe.
Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo
1.2.1 Công dụng của hệ thống treo
Hệ thống treo là một phần quan trọng của xe, đóng vai trò như liên kết đàn hồi giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Nó bao gồm tất cả các chi tiết cần thiết để tạo ra sự kết nối này, nhằm đảm bảo các chức năng chính của xe được thực hiện hiệu quả.
Để đảm bảo sự êm ái trong chuyển động và nâng cao tính an toàn cho hàng hóa trên xe, cần chú trọng đến việc duy trì sức khỏe và giảm thiểu mệt mỏi về thể chất lẫn tâm lý cho người lái và hành khách.
Đỡ thân xe trên cầu xe giúp bánh xe có thể di chuyển theo phương thẳng đứng so với khung xe hoặc vỏ xe, từ đó hạn chế các chuyển động không mong muốn của bánh xe.
Để đảm bảo an toàn trong chuyển động và giảm thiểu hư hại cho mặt đường, cần chú trọng đến khả năng tiếp nhận lực và mô men tác dụng giữa bánh xe và mặt đường, trong đó độ bám đường của bánh xe là một chỉ tiêu quan trọng.
• Bộ phận của hệ thống treo được thực hiện nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt các dao động, rung động, và va đập mặt đường truyền lên
• Đảm nhận khả năng truyền lực và mô men giữa bánh xe và khung xe
1.2.2 Yêu cầu của hệ thống treo
Trên hệ thống treo, mối liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần phải vừa mềm mại vừa đủ cứng để truyền tải lực hiệu quả.
• Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe có thể chạy trên nhiều địa hình khác nhau
• Bánh xe có khả năng chuyển dịch linh hoạt trong một phạm vi giới hạn
Quan hệ động học của bánh xe cần được thiết kế hợp lý để đảm bảo mục tiêu làm mềm chuyển động theo phương thẳng đứng, đồng thời không làm ảnh hưởng đến các quan hệ động học và động lực học của bánh xe.
• Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ
• Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường
• Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn
• Có khả năng chống rung, chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ tốt
• Đảm bảo tính ổn định tính điều khiển chuyển động của xe ở tốc độ cao.
Phân loại hệ thống treo
Có nhiều cách để phân loại hệ thống treo như:
• Phân loại theo bộ phận dẫn hướng:
- Hệ thống treo phụ thuộc
- Hệ thống treo độc lập
• Phân loại theo phần tử đàn hồi:
- Hệ thống treo kim loại, gồm: nhíp lá, lò xo xoắn, thanh xoắn
- Hệ thống treo loại cao su: chịu nén hoặc chịu xoắn
- Hệ thống treo loại khí nén và thủy khí
• Phân loại theo phương pháp dập tắt dao động:
- Hệ thống loại giảm chấn thủy lực
- Hệ thống treo loại giảm chấn bằng ma sát cơ
• Phân loại theo sự thay đổi đặc tính điều chỉnh:
- Hệ thống treo không tự điều chỉnh
- Hệ thống treo tự động điều chỉnh.
Cấu tạo và nguyên lý cơ bản của các bộ phận trên hệ thống treo
Hệ thống treo thồng thường bao gồm 3 bộ phận chính:
Bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thân xe đóng vai trò quan trọng trong việc giảm nhẹ tải trọng động từ bánh xe lên khung xe, giúp đảm bảo độ êm ái và tần số dao động phù hợp với cơ thể con người (khoảng 60 – 80 lần/phút) Đặc tính đàn hồi của bộ phận này được thiết kế để tương thích với các chế độ hoạt động khác nhau của xe, mang lại trải nghiệm lái mượt mà trên nhiều địa hình.
Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là: a) Nhíp lá
Nhíp được chế tạo từ thép lò xo uốn cong, xếp chồng từ ngắn đến dài, có đặc tính làm việc là biến dạng tăng theo quy luật tuyến tính khi tải trọng tăng Trong hệ thống treo, nhíp không chỉ giúp êm dịu chuyển động mà còn đóng vai trò dẫn hướng và giảm ma sát, góp phần tắt dao động Ưu điểm của nhíp bao gồm cấu trúc đơn giản, độ bền cao và chi phí thấp, đồng thời đủ độ cứng để giữ cầu xe ở vị trí chính xác mà không cần thanh nối, dễ dàng trong việc chế tạo và sửa chữa.
Nhược điểm của nhíp bao gồm khối lượng lớn và kích thước cồng kềnh, dẫn đến chiều cao trọng tâm xe cao, ảnh hưởng đến tốc độ và sự ổn định khi di chuyển Khi một bánh xe bị nâng lên, vết bánh sẽ thay đổi, gây ra lực ngang và làm giảm khả năng bám đường, dễ dẫn đến hiện tượng trượt ngang.
Thanh xoắn là một thanh thép lò xo, sử dụng tính đàn hồi của nó để chống lại lực xoắn Một đầu của thanh được gắn chặt vào khung hoặc dầm của thân xe, trong khi đầu còn lại kết nối với một cấu trúc chịu tải xoắn Ngoài ra, thanh xoắn cũng được sử dụng như một thanh ổn định.
Thanh xoắn là một thành phần quan trọng trong ô tô, thường được sử dụng để tạo không gian cho việc lắp đặt bán trục cầu chủ động Những thanh xoắn này thường được gây tải trước, có ứng suất dư, nên chỉ phù hợp cho một chiều làm việc Để tránh nhầm lẫn trong quá trình lắp ráp, cần phải đánh dấu rõ ràng trên cả hai phía của thanh xoắn.
Hệ thống treo sử dụng thanh xoắn có các đặc điểm sau:
• Chiếm ít không gian, có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe
• Trọng lượng nhỏ, đơn giản, gọn, giá thành rẻ và dễ chế tạo
• Thanh xoắn không có nội ma sát nên thường phải lắp kèm giảm chấn để dập tắt nhanh dao động
Trên xe con và xe minibus bộ phận đàn hồi là thanh xoắn được sử dụng phổ biến chỉ sau lò xo c) Lò xo trụ
Lò xo trụ với đường kính vòng ngoài không đổi cho thấy biến dạng tỷ lệ thuận với lực tác dụng, trong khi lò côn và lò xo xoắn ốc sẽ nén lại khi chịu tải nhẹ, hấp thụ năng lượng va đập Phần giữa của lò xo có độ cứng lớn hơn, giúp nó đủ khả năng chịu tải lớn.
Lò xo có ưu điểm nổi bật với kết cấu gọn gàng, đặc biệt khi được lồng vào giảm chấn So với nhíp, lò xo trụ có cùng độ cứng và độ bền nhưng khối lượng nhẹ hơn và tuổi thọ cao hơn Kết cấu nhỏ gọn của lò xo giúp tiết kiệm không gian và hạ thấp trọng tâm xe, từ đó nâng cao tốc độ di chuyển.
Nhược điểm khi làm việc giữa các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp là cần phải lắp đặt thêm giảm chấn để nhanh chóng dập tắt dao động.
Hệ thống treo sử dụng lò xo trụ có cấu trúc phức tạp hơn vì ngoài chức năng đàn hồi, còn cần phải tích hợp hệ thống đòn dẫn hướng để điều khiển bánh xe và truyền tải lực kéo hoặc lực phanh Bên cạnh đó, phần tử đàn hồi khí nén cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm chấn và ổn định cho hệ thống.
Phần tử đàn hồi khí nén, hay còn gọi là bầu hơi, được ứng dụng rộng rãi trong các ô tô du lịch cao cấp và xe có trọng lượng phần treo thay đổi lớn, như ô tô khách và xe tải cỡ lớn.
Phần tử đàn hồi khí nén hoạt động dựa trên nguyên tắc tính đàn hồi của không khí khi bị nén, cho phép điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo thông qua việc thay đổi áp suất không khí bên trong.
Hình 1.6 Bầu hơi khí nén dạng ống, bầu
Bầu hơi có những ưu - nhược điểm sau:
Bằng cách điều chỉnh áp suất khí, hệ thống treo có thể tự động thay đổi độ cứng, giúp giữ cho độ võng và tần số dao động riêng của phần được treo không đổi bất chấp các tải trọng tĩnh khác nhau, thể hiện đặc tính phi tuyến của hệ thống.
• Cho phép điều chỉnh vị trí của thùng xe đối với mặt đường Đối với hệ thống treo độc lập còn có thể điều chỉnh khoảng sáng gầm xe
• Khối lượng nhỏ, làm việc êm dịu.Không có ma sát trong phần tử đàn hồi
• Kết cấu phức tạp, đắt tiền
• Phải dùng bộ phận dẫn hướng và giảm chấn độc lập
Trên xe ô tô giảm chấn được sử dụng với mục đích sau:
Giảm thiểu và ngăn chặn hiệu quả các va đập truyền lên khung xe khi bánh xe di chuyển trên bề mặt không bằng phẳng, giúp bảo vệ bộ phận đàn hồi và nâng cao sự tiện nghi cho người sử dụng.
Để nâng cao hiệu suất chuyển động của xe, cần đảm bảo dao động của phần không được treo ở mức tối thiểu Điều này giúp cải thiện sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường, từ đó tăng cường khả năng thay đổi tốc độ, ổn định các lực và mô men tác dụng, cũng như khả năng điều khiển chuyển động hiệu quả hơn.
Quá trình làm việc của giảm chấn chủ yếu là tiêu hao động năng bằng cách biến đổi nó thành nhiệt năng Hiện tượng này xảy ra không chỉ ở nhíp lá mà còn ở các khớp trượt, khớp quay của ổ kim loại và ổ cao su Để đảm bảo hiệu quả, quá trình tiêu hao động năng cần diễn ra nhanh chóng và có thể kiểm soát được, vì vậy giảm chấn được lắp đặt trên các bánh xe sẽ thực hiện chức năng này một cách tối ưu.
Hiện nay có các loại giảm chấn thường dùng: a) Giảm chấn loại 1 ống
– Dập tắt dao động tốt hơn so với loại 2 ống
– Hạn chế sủi bọt của dầu, tăng tuổi thọ của dầu
– Dầu và giảm xóc được làm mát nhanh hơn do không bị lớp áo dầu bao bọc bên ngoài
– Giá thành đắt hơn so với loại giảm xóc 2 ống
Hình 1.7 Bộ phận giảm chấn loại 1 ống
Một số loại hệ thống treo
1.5.1 Hệ thống treo phụ thuộc
Hình 1.11 Hệ thống treo phụ thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc kết nối các bánh xe trên một dầm cầu liền, với các chi tiết hệ thống treo gắn dầm cầu vào thân xe Trong hệ thống này, dao động của hai bánh xe có sự ảnh hưởng và phụ thuộc lẫn nhau So với hệ thống treo độc lập, hệ thống phụ thuộc có ít chi tiết hơn, đơn giản hơn, đồng thời mang lại độ bền cao và thích hợp cho ô tô tải Tuy nhiên, do khối lượng phần không được treo lớn, hệ thống này có thể kém êm dịu và ổn định hơn.
1.5.2 Hệ thống treo độc lập
Khác với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập cho phép các bánh xe được gắn với thân xe một cách độc lập, giúp chúng có thể chuyển động riêng lẻ Điều này mang lại khả năng dịch chuyển tự do cho từng bánh xe mà không làm ảnh hưởng đến nhau.
Các hệ thống treo độc lập như MacPherson, tay đòn kép và đa liên kết giúp kiểm soát hiệu quả dao động từ mặt đường lên khung vỏ xe, mang lại trải nghiệm lái êm ái hơn.
Hình 1.12 Hệ thống treo phụ thuộc, độc lập a) Hệ thống treo MacPherson
Hệ thống treo này là biến thể của hệ thống treo hai đòn ngang, với đòn ngang chữ A phía trên được thay thế bằng lò xo và giảm xóc lồng nhau Cấu trúc này giúp tăng không gian bên trong xe, tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí hệ thống truyền lực và khoang hành lý Giảm chấn được đặt theo phương thẳng đứng, thực hiện chức năng của trụ xoay đứng.
Hình 1.13 Hệ thống treo Macpherson
Hệ thống treo phụ thuộc Hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo MacPherson có cấu trúc đơn giản hơn so với hệ thống treo độc lập dạng hai đòn ngang, giúp tiết kiệm không gian và giảm trọng lượng Tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là khả năng giảm chấn vừa phải, dẫn đến việc trục giảm chấn phải chịu tải lớn và cần có độ cứng vững, độ bền cao hơn, cùng với kích thước và trọng lượng lớn hơn, đồng thời cần bổ sung đòn dẫn hướng.
Hệ thống treo độc lập dạng hai đòn ngang bao gồm một đòn ngang trên và một đòn ngang dưới, thường có hình tam giác hoặc hình thang Thiết kế này giúp các đòn ngang thực hiện chức năng định hướng và đảm bảo khả năng truyền lực tốt Các đầu trong của đòn được kết nối với khung bằng khớp trụ, trong khi các đầu ngoài được liên kết với đòn đứng qua khớp cầu để cho phép xoay Đòn đứng có ổ bi gắn với trục bánh xe, và bộ phận đàn hồi có thể kết nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Giảm chấn cũng được lắp đặt giữa khung và các đòn này, hoặc được kết hợp với lò xo trụ để tiết kiệm không gian.
Hình 1.14 Hệ thống treo tay đòn kép
Hệ thống treo đa liên kết là một cải tiến từ hệ thống treo tay đòn kép, sử dụng ít nhất 3 cần bên và 1 cần dọc, cho phép các cần này có thể xoay theo nhiều hướng khác nhau Mỗi cần được trang bị một khớp nối cầu hoặc ống lót cao su ở cuối, giúp duy trì trạng thái căng, nén và ngăn ngừa hiện tượng bẻ cong Bố cục đa liên kết được áp dụng cho cả hệ thống treo phía trước và phía sau của xe.
Hình 1.15 Hệ thống treo đa liên kết
1.5.3 Hệ thống treo bị động (Passive suspension)
Hệ thống treo bị động là một phần quan trọng trong các dòng xe thông dụng, bao gồm bộ phận dẫn hướng, giảm chấn và lò xo đàn hồi Khi ô tô di chuyển trên bề mặt đường không bằng phẳng, các dao động tức thời tác động lên lốp sẽ được lò xo chuyển hóa thành dao động có tần số Dao động này sau đó được giảm chấn triệt tiêu nhờ vào cấu trúc của bộ giảm chấn, trong đó chứa cụm dầu giảm chấn và piston có van dầu cho phép dầu lưu thông khi bị nén hoặc nhả Quá trình lưu thông của dầu qua các van giúp chuyển đổi động năng thành nhiệt năng, đồng thời tạo ra một phần tổn hao do ma sát.
Hình 1.16 Hệ thống treo bị động
1.5.4 Hệ thống treo bán tích cực (Semi-active suspension)
Hệ thống treo bán tích cực, được trang bị trên các dòng xe cao cấp từ đầu những năm 2000, chú trọng đến sự thay đổi tải trọng giữa cầu trước và cầu sau khi tăng tốc hoặc phanh, cũng như sự thay đổi tải trọng bên phải và bên trái khi quay vòng Đây là một hệ thống cơ điện tử tích hợp giữa phanh, treo, lái và điều khiển truyền lực, trong đó hệ thống treo sử dụng các cảm biến như cảm biến tăng tốc, cảm biến góc quay vô lăng và cảm biến góc quay thân xe để nhận tín hiệu thay đổi gia tốc, từ đó điều chỉnh giá trị hệ số giảm chấn trong bộ phận giảm chấn.
Hình 1.17 Hệ thống treo bán tích cực (Semi-active suspension)
Để điều chỉnh hệ số giảm chấn theo tải trọng, bộ phận giảm chấn được trang bị cơ cấu van có khả năng thay đổi tiết diện, giúp kiểm soát lưu lượng dầu giảm chấn Khi tiết diện van mở lớn, khả năng giảm chấn sẽ giảm và ngược lại.
1.5.5 Hệ thống treo tích cực (Active suspension) Đây là hệ thống treo trang bị trên các dòng xe cao cấp giúp ô tô chuyển động êm dịu ở dạng bề mặt đường và vận tốc khác nhau Đối với hệ thống treo bán tích cực điều khiển trực tiếp hệ số giảm chấn thích nghi với các trạng thái chuyển động của ô tô và kích thích từ mặt đường tuy nhiên lực cản tác động lên hệ thống giới hạn ở phạm vi nhỏ Hệ thống treo tích cực điều khiển cả hệ số đàn hồi của hệ thống và hệ số giảm chấn Phổ biến hiện nay trên các dòng xe cao cấp là các hệ thống treo khí nén có khả thay đổi hệ số đàn hồi dựa vào áp suất khí nén cung cấp đến bầu khí nén
Hệ thống treo khí nén điện tử là một ví dụ điển hình của hệ thống treo tích cực, giúp điều khiển độ cứng của bộ phận đàn hồi thông qua cảm biến độ cao được lắp đặt trên mỗi cụm bánh xe Các cảm biến này xác định vị trí khung xe so với mặt đường, kết hợp với cảm biến gia tốc, góc đánh lái, góc nghiêng thân xe và camera để nhận diện dạng bề mặt đường Dựa trên thông tin thu thập được, ECU sẽ điều chỉnh độ cứng của bầu khí nén bằng cách tăng hoặc giảm áp suất cung cấp đến bầu khí nén.
Hệ thống treo ô tô đang ngày càng được cải tiến để mang lại sự thoải mái và êm ái cho người sử dụng Các hệ thống treo cơ khí truyền thống đang dần được thay thế bằng hệ thống treo điện tử, không chỉ trên các dòng xe hạng sang mà còn trên xe tiêu chuẩn, du lịch và cả xe tải với hệ thống treo khí nén Dù công nghệ ngày càng phát triển, hệ thống treo cổ điển như lò xo và nhíp lá vẫn sẽ giữ vai trò quan trọng Trong tương lai, xe điện và xe hybrid sẽ trở thành xu hướng chủ đạo, thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống treo khí nén điều khiển điện tử.
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN
Giới thiệu chung hệ thống treo xe khách Samco Primas Li.35
Hệ thống treo trên xe khách Samco Primas li.35 được thiết kế kiểu
“Full air” (Toàn bầu hơi) gồm có 2 bầu hơi cầu trước và 4 bầu hơi cầu sau a) Hệ thống treo trước
Hệ thống treo trước của xe được trang bị 2 bầu khí nén lớn, giúp chịu tải trọng cao lên đến 6600 kg cho cầu trước, đồng thời đảm bảo vận hành êm ái Hai thanh giằng dọc bằng thép lò xo có khả năng đàn hồi tốt, chịu lực dọc và chống xoắn hiệu quả, kết hợp với một thanh giằng ngang và một thanh U nhỏ gọn nhưng vẫn có khả năng chịu tải lớn.
Hình 2.1 Hệ thống treo cầu trước
1- Sắt si; 2- Bát lắp nhíp trước; 3- Bu lông lắp nhí trước; 4- Tấm tôn boc ngoài nhíp; 5- Nhíp trước.; 6- Bát lắp thanh giằng; 7- Thanh giằng; 8- Bọc nhựa boc ngoài thanh giằng; 9- bu lông; 10- Cầu trước; 11- Túi hơi trước; 12- Bat lắp giảm chấn; 13- Giảm chấn; 14- Đủa đẩy; 15- Van tải trọng; 16- Bát lắp túi hơi trước
Hệ thống treo trước có ưu điểm như:
• Thiết kế đơn giản giúp giảm chi phí bảo dưỡng, sửa chữ Các chi tiết cao su thanh giằng dọc chất lượng cao đảm bảo tuổi thọ lâu dài
Cấu trúc đơn giản của xe giúp giảm trọng lượng phần không được treo, từ đó giảm lực tác động lên thùng xe, mang lại sự êm ái và thoải mái cho hành khách trong quá trình vận hành.
Hình 2.2 Hệ thống treo cầu trước b) Hệ thống treo sau
Hệ thống treo sau của xe được trang bị 4 bầu hơi lớn, mang lại sự êm ái và ổn định tối ưu Hai thanh giằng dọc và hai thanh giằng xéo dạng khung giúp cầu sau luôn duy trì sự ổn định khi vận hành trên mọi loại địa hình Thiết kế thanh ổn định ngang dạng chữ “U” kết hợp với 4 bầu hơi đảm bảo tính ổn định ngang tuyệt đối, giúp xe luôn an toàn và vững chãi trong các tình huống dao động lắc ngang.
Hình 2.3 Hệ thống treo cầu sau
23 Ưu điểm hệ thống treo sau:
Thiết kế dằm chịu lực bầu hơi đơn giản với gối đỡ đặt trên dằm dọc chassis giúp giảm khối lượng không treo, từ đó giảm chi phí bảo trì sửa chữa và tiết kiệm nhiên liệu.
• Đặc tính ổn định ngang đảm bảo xe vận hành tốt, ổn định trên mọi loại địa hình
Dầm chịu lực chính được thiết kế theo biên dạng chữ I, mang lại độ cứng vững tối ưu và khả năng chịu tải lên đến 13.000 kg cho cầu sau Thiết kế này giúp ngăn ngừa hiện tượng cong vênh và gãy đổ khi vận hành trên các đoạn đường xấu.
Hình 2.4 Hệ thống treo cầu sau
Nguyên lý hoạt động của hệ thống treo:
Máy nén khí hoạt động bằng cách nén khí qua bình tách ẩm trước khi đưa vào bình chứa (bầu hơi) Khi áp suất trong bình chứa đạt 5 Kg/cm², van áp suất sẽ mở, cho phép khí nén đi vào các ống dẫn đến van tải trọng Van tải trọng, được gắn trên khung sắt si, điều khiển việc cấp và xả khí tùy thuộc vào tải trọng xe và chất lượng mặt đường, giúp xe di chuyển êm ái Bình tích năng không chỉ bổ sung khí nén trong thời gian ngắn mà còn có tác dụng giảm dao động áp suất Van áp suất chỉ hoạt động khi áp suất trong bình chứa đạt mức yêu cầu.
Cấu tạo các bộ phận chính của hệ thống treo khí nén
2.2.1 Phần tử đàn hồi khí nén ( bầu khí nén )
Bầu khí là thành phần quan trọng trong hệ thống treo, chịu áp lực lớn và chứa đựng khí nén, giúp hệ thống hoạt động êm ái mà không gây tiếng ồn hay va đập Tại cầu trước, bầu khí nén được lắp đặt trên dầm cầu, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống treo.
Cầu sau có 24 được gắn trên thanh treo, trong khi bầu khí được hỗ trợ bởi ụ su, giúp nâng đỡ khi bầu khí gặp sự cố hoặc mất hơi Vỏ bầu khí được cấu tạo từ 4 lớp.
Bầu khí đóng vai trò quan trọng trong việc tiếp nhận và truyền tải trọng thẳng đứng, giúp giảm thiểu va đập và tải trọng động lên khung vỏ và hệ thống chuyển động của ô tô Điều này đảm bảo độ êm ái cần thiết khi xe di chuyển Túi hơi có thể chịu áp suất khí nén từ 0,9 đến 0,98 MPa, trong khi áp suất của hệ thống cung cấp là 0,78 MPa, đảm bảo áp suất dư trong trường hợp ô tô bị quá tải.
Phần tử đàn hồi có thể được thiết kế dưới dạng bầu tròn hoặc ống, với vỏ bầu được cấu tạo từ hai lớp sợi cao su (như ni lông hoặc capron) Bên ngoài vỏ được phủ một lớp cao su bảo vệ, trong khi bên trong được lót một lớp cao su để đảm bảo tính kín Độ dày của thành vỏ dao động từ 3 đến 5 mm, và bên trong có cấu trúc ụ su.
1 Đầu nối đường ống dẫn khí nén với bầu khí; 2 Bu lông bắt chặt bầu khí với chassic; 5 Nắp bịt kín của bầu khí; 6 Vỏ bầu khí; 7 ụ su; 8 Đế bầu khí bắt chặt với dầm cầu trước; 9 Bu lông bắt ụ su với đế
Hình 2.5 Cấu tạo bầu khí nén
Máy nén khí là thiết bị quan trọng trong việc cung cấp khí và điều chỉnh áp suất lò xo khí nén, đồng thời nạp đầy cho bình khí nén Khi hoạt động, máy nén khí có thể đạt áp suất tối đa từ 16 đến 18 bar.
Hình 2 6 Cấu tạo lớp vỏ bên ngoài của bầu khí nén
Bình khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh độ cao thân xe khi xe hoạt động ở tốc độ thấp, nhờ vào áp suất lò xo khí nén Thiết bị này cho phép xe thay đổi độ cao một cách nhanh chóng, đồng thời giảm thiểu tiếng ồn khi máy nén khí hoạt động Bình khí nén thường được chế tạo từ nhôm, có thể tích chứa khoảng 5-6 lít và áp suất tối đa đạt khoảng 16 bar.
Khi tốc độ vận hành dưới 36 km/h, khí nén chủ yếu được cung cấp từ bình khí nén, trong khi máy nén chỉ hoạt động khi tốc độ đạt từ 36 km/h trở lên Cách vận hành này giúp tiết kiệm năng lượng và giảm tiếng ồn trong quá trình hoạt động của hệ thống.
Phần tử đàn hồi khí nén thường dùng kết hợp với bộ phận điều chỉnh tự động chiều cao thùng xe theo tải trọng tĩnh là van tải trọng
Van tải trọng hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh tự động chiều cao thùng xe theo tải trọng tĩnh Khi tải trọng tăng, thùng xe sẽ hạ xuống, làm giảm khoảng cách giữa thùng xe và cầu Đòn dẫn động sẽ tác động lên van phân phối của bộ điều chỉnh, cho phép khí nén từ bình chứa đi vào phần tử đàn hồi, giúp nâng thùng xe trở lại độ cao ban đầu Ngược lại, khi tải trọng giảm, quá trình này sẽ diễn ra theo chiều ngược lại.
Hình 2.9 Cấu tạo van tải trọng
1- Đường hơi vào; 2- Vỏ xi lanh; 3-Lỗ bắt bu lông; 4-Đường khí tới túi hơi; 5- Nơi bắt cần điều chỉnh; 6- Lỗ thoát hơi; 7- Lỗ hơi vào đường hơi tới túi hơi; 8- Xilanh hơi; 9- Lỗ hơi thoát khí ra; 10- Piston hơi; 11- Lỗ định vị; 12-
Cơ cấu xoay.; 13- Seal làm kín
Khi xe ở vị trí cân bằng, khí từ bầu hơi sẽ được cấp vào đường hơi 1 và seal làm kín 13 sẽ bịt kín đường hơi chính, ngăn không cho khí vào hai túi hơi Khi tải trọng xe tăng, thùng xe hạ xuống và khoảng cách với cầu giảm Đòn dẫn động sẽ tác động lên cơ cấu xoay, đẩy piston hơi đi lên, mở đường cấp hơi chính 1 Khí nén được cấp vào túi hơi giúp thùng xe nâng cao trở lại vị trí cân bằng.
Khi giảm tải trọng, thùng xe sẽ được nâng cao Lúc này, đòn dẫn động tác động lên cơ cấu xoay, hạ piston hơi xuống để mở đường cho hơi thoát ra ngoài qua lỗ số 7 và số 9, sau đó hơi sẽ thoát ra ngoài qua đường số 6.
Thanh ổn định ngang được thiết kế từ vật liệu đặc biệt giúp tăng khả năng chống xoắn, từ đó tăng được lực chống lắc ngang của thân xe
Ngoài ra để tăng khả năng chống xoắn, thanh ổn định ngang được tăng được kính thành 57 mm (Trên các xe khác đường kính thanh này khoảng từ
Trong chương 2, hệ thống treo khí nén được trình bày với sự liên kết chặt chẽ giữa các bộ phận, trong đó từng chi tiết nhỏ đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và mang lại cảm giác êm ái cho hành khách trên xe Mỗi thành phần trong hệ thống treo khí nén đều có vai trò riêng, góp phần hoàn thiện chức năng tổng thể của hệ thống.
Khung xe cùng với các thanh ngang, thanh giằng và bát nối giữa các bộ phận như bầu khí nén và giảm chấn đóng vai trò quan trọng trong việc cố định và nâng đỡ xe một cách chắc chắn.
- Bầu khí nén, giảm chấn được kết hợp để giảm rất nhiều các tác động từ mặt đường lên phần được treo của xe
- Thanh ổn định góp phần ổn định hệ thống treo, giảm được sự lắc ngang khi xe di chuyển
Để hệ thống treo hoạt động ổn định và an toàn, việc bảo dưỡng định kỳ là rất cần thiết Thiếu bất kỳ bộ phận nào trong hệ thống có thể dẫn đến sự không ổn định và nguy hiểm Do đó, cần thường xuyên kiểm tra các chi tiết để phát hiện và ngăn ngừa những hư hỏng nghiêm trọng.
PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG
Các phương pháp kiểm tra
Hằng ngày hoặc trước khi vận hành, cần kiểm tra hệ thống treo để đảm bảo hoạt động tốt Kiểm tra bằng mắt lượng khí trong hệ thống treo khí, đảm bảo nó đủ và cân bằng Đồng thời, xác nhận rằng hệ thống treo được cài đặt đúng độ khoảng sáng gầm xe theo quy định của nhà sản xuất Nếu phát hiện bất thường hoặc sai lệch lớn, hãy đưa xe đến hãng để kiểm tra và bảo dưỡng.
Khoảng sáng gầm xe của hệ thống treo, tính từ dưới khung xe đến đường tâm của cầu xe, cần phải đảm bảo nằm trong khoảng 1/4 inch so với chiều cao thiết kế yêu cầu.
Lưu ý: Cài đặt khoảng sáng của gầm xe không thích hợp sẽ làm hư hỏng các linh kiện của hệ thống treo hoặc độ rung kém
3.1.2 Kiểm tra định kỳ a) 5.000 dặm đầu tiên (8.000 km) hoặc 100 giờ kiểm tra bảo dưỡng
1 Sau 5.000 dặm vận hành đầu tiên (8.000 km) hoặc 100 giờ bảo dưỡng, kiểm tra các bulông và đai ốc tại chổ nối đứng, chổ nối chữ I nằm ngang và chổ nối cầu để đảm bảo chúng được xiết chặt hợp lý Kiểm tra tất cả các đai ốc và bulông khác xem có đúng lực xiết không Sau đó nếu thấy cần xiết lại
2 Khi xe ở trên mặt đất và áp suất khí vượt quá 70 P.S.I.G., tất cả các hệ thống treo bằng khí phải có đủ khí và độ vững cân bằng
Lưu ý rằng các van điều khiển chịu trách nhiệm điều chỉnh tất cả các hệ thống treo bằng khí Để đảm bảo hiệu suất, hãy kiểm tra tất cả các chi tiết nhỏ để phát hiện rò rỉ khí bằng dung dịch nước xà bông, chú ý quan sát bong bóng tại các điểm nối và chi tiết khí Ngoài ra, lịch trình bảo trì nên được thực hiện sau mỗi 50.000 dặm (80.000 km) hoặc sau 1.000 giờ sử dụng, hoặc khi thấy cần thiết.
Khi đạt 50.000 dặm hoặc 1.000 giờ bảo trì, cần kiểm tra hệ thống phanh và các linh kiện của hệ thống treo mỗi 5.000 dặm Đồng thời, hãy kiểm tra tất cả các bộ phận khác của hệ thống treo để phát hiện dấu hiệu hư hỏng, lỏng lẻo, mòn hoặc nứt Thay thế ngay các chi tiết hư hỏng để ngăn ngừa sự cố thiết bị.
Sử dụng dầu mỡ chống mài mòn như Anti-Seize hoặc Never-Seize là rất quan trọng để bảo vệ bulông và các linh kiện khác khỏi hư hỏng.