ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TẢI NHỎ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 4 1 1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 4 1 1 1 Nhiệm vụ 4 1 1 2 Yêu cầu 4 1 1 3 Phân loại 5 1 2 Các loại hệ thống treo 5 1 2 1 Hệ thống treo phụ thuộc 5 1 2 2 Hệ thống treo độc lập 6 CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TẢI ISUZU 4 TẤN 12 2 1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế HTT trên xe tải Isuzu 4 tấn 12 2 1 1 Giới thiệu về xe tham khảo 12 ISUZU NPR85KE4 1.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại
Hệ thống treo là bộ phận kết nối đàn hồi giữa khung hoặc vỏ ôtô và các cầu, có nhiệm vụ chính là giúp ôtô di chuyển êm ái trên các bề mặt đường không bằng phẳng Ngoài ra, hệ thống treo còn có vai trò truyền tải lực và mô men từ bánh xe lên khung hoặc vỏ xe, đảm bảo đúng động học bánh xe Để thực hiện tốt chức năng này, hệ thống treo thường bao gồm ba bộ phận chính.
Bộ phận đàn hồi là thành phần quan trọng trong hệ thống treo, có chức năng kết nối khung vỏ với bánh xe, giúp tiếp nhận và truyền tải lực thẳng đứng giữa hai bộ phận này Cấu tạo của bộ phận đàn hồi chủ yếu bao gồm các chi tiết kim loại như nhíp, lò xo, hoặc thanh xoắn, và trong một số hệ thống treo, nó cũng có thể được làm từ khí, như trong hệ thống treo khí hoặc thủy khí.
Bộ phận dẫn hướng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo động học của bánh xe, giúp xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng Ngoài ra, bộ phận này còn thực hiện chức năng truyền tải lực dọc, lực ngang và mô men giữa khung vỏ và bánh xe.
Bộ phận giảm chấn có chức năng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách chuyển đổi năng lượng dao động thành nhiệt năng Quá trình này diễn ra nhờ ma sát, đặc biệt trong hệ thống giảm chấn thủy lực của ôtô Khi xe dao động, chất lỏng bên trong giảm chấn tương tác với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng, làm cho năng lượng dao động được biến đổi thành nhiệt, làm nóng vỏ giảm chấn và tỏa ra ngoài.
+ Độ võng tĩnh f (sinh ra dưới tác dụng của tải trọng tĩnh) phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo tần số dao động thích hợp cần thiết.
Độ võng động f của ô tô khi di chuyển phải đảm bảo rằng vận tốc trên đường xấu không vượt quá giới hạn cho phép, nhằm tránh va đập vào các bộ phận hạn chế.
Động học của bánh xe dẫn hướng được duy trì ổn định khi chúng di chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng, với chiều rộng cơ sở và các góc đặt trụ đứng không thay đổi.
+ Có hệ số cản thích hợp để dập tắt nhanh dao động của vỏ và bánh xe.
+ Đảm bảo sự tương ứng giữa động học của bánh xe với động học của dẫn động lái, dẫn động phanh
+ Giảm tải trọng động khi ô tô qua đường không bằng phẳng
Để đảm bảo hiệu quả trong sản xuất, cần chú trọng đến việc đảm bảo an toàn, dễ dàng sửa chữa và thay thế, cùng với mức giá hợp lý Bên cạnh đó, sản phẩm cần được chế tạo phù hợp với trình độ công nghệ sản xuất trong nước.
Có nhiều cách phân loại hệ thống treo tùy theo tiêu chí mà mỗi người đưa ra để phân loại.
1 Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng:
+ Hệ thống treo phụ thuộc.
+ Hệ thống treo độc lập.
2 Theo bộ phận đàn hồi:
- Hệ thống treo loại nhíp lá.
- Hệ thống treo loại lò xo xoắn ốc.
- Hệ thống treo loại thanh xoắn.
+ Hệ thống treo loại thủy khí kết hợp.
Các loại hệ thống treo
Hiện nay, ô tô sử dụng nhiều loại hệ thống treo khác nhau, với cấu trúc thay đổi tùy theo từng loại xe và nhà sản xuất Tuy nhiên, hai dạng chính của hệ thống treo là hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.
1.2.1.Hệ thống treo phụ thuộc
Một số hệ thống treo phụ thuộc đang dùng phổ biến cho ôtô:
Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là nhíp lá.
Hình 1.1 Hệ thống treo dạng dùng nhíp lá
Nhíp là một dầm ghép gồm các lá thép mỏng có độ đàn hồi cao, với kích thước nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính Hai đầu của lá nhíp chính được uốn thành hai tai để nối với khung xe, và giữa bộ nhíp có lỗ để bắt bu lông siết các lá nhíp lại với nhau Quang nhíp giữ các lá nhíp không bị sô lệch, cho phép chúng dịch chuyển tương đối với nhau theo chiều dọc Khi nhíp biến dạng, sự ma sát được sinh ra giúp giảm dao động khi ô tô chuyển động.
Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo trụ.
Hình 1.2 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu lò xo trụ
Lò xo xoắn đóng vai trò là một cơ cấu đàn hồi chính, giúp hấp thụ lực khi chịu tải theo phương thẳng đứng, trong khi các chức năng khác của hệ thống treo sẽ được đảm nhận bởi các bộ phận khác.
Lò xo xoắn là thành phần quan trọng trong hệ thống treo độc lập, thường được lắp đặt ở đòn trên hoặc đòn dưới trong các hệ thống treo có hai đòn Nó cũng có thể bao quanh ống giảm chấn của treo MacPherson trên ô tô du lịch và được sử dụng trong một số hệ thống treo phụ thuộc của ô tô tải nhẹ, đóng vai trò là bộ phận đàn hồi cho hệ thống.
Loại lò xo này thường được sử dụng ở các cầu sau chủ động của ô tô con So với hệ thống treo bằng nhíp, lò xo có trọng lượng nhẹ hơn và tuổi thọ cao hơn Nhờ khả năng sử dụng lò xo có độ cứng thấp hơn, hệ thống này mang lại tính êm dịu trong chuyển động tốt hơn, tuy nhiên cần có thêm bộ phận dẫn hướng để đảm bảo hiệu quả.
1.2.2.Hệ thống treo độc lập
-Một số hệ thống treo độc lập dùng cho ôtô:
Hệ thống treo đòn dọc:
Hệ thống treo độc lập sử dụng lò xo làm phần tử đàn hồi, kết hợp với đòn treo dọc để nâng đỡ khung xe Các thành phần chính bao gồm khung xe, lò xo, giảm chấn ống thuỷ lực, bánh xe, đòn treo dọc và khớp bản lề.
+ Dễ dàng tháo lắp tòan bộ cầu xe, kết cấu đơn giản.
Trọng lượng phần không treo được thiết kế nhỏ gọn, cùng với chiều rộng cơ sở không thay đổi, giúp giảm bớt lực tác động lên đòn ngang và các khớp quay Điều này cho phép hoạt động hiệu quả mà không cần sử dụng thanh ổn định, nhờ vào việc áp dụng đòn liên kết có độ cứng thấp.
+ Không có momen hiệu ứng con quay ở bánh xe dẫn hướng, không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, động học dẫn động lái đúng.
Cầu xe yêu cầu công nghệ hàn tiên tiến để đảm bảo độ bền và an toàn Tải trọng trên cầu xe cần được hạn chế để tránh gây ra sự cố Ngoài ra, khi di chuyển trên các đoạn đường cong, cầu xe có khả năng quay trục, đặc biệt trong tình trạng quay vòng thừa.
Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo.
Hình 1.4 Hệ thống treo độc lập dạng đòn chéo
+ Tăng độ cứng vững nên tăng khả năng chịu lực ngang
Giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe, bao gồm độ chụm, vết bánh xe và góc nghiêng ngang của trụ đứng, là rất quan trọng để hạn chế ảnh hưởng của dao động bánh xe trong phương thẳng đứng.
+ Kết cấu đơn giản và chiếm ít không gian.
Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi lò xo và hai đòn ngang có thể được chia thành hai loại chính Đầu tiên, hệ thống treo có cơ cấu hướng hình bình hành, trong đó hai đòn ngang có chiều dài bằng nhau Thứ hai, hệ thống treo có cơ cấu hướng hình thang, với hai đòn ngang có chiều dài không bằng nhau.
Hình 1.5a Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang hình bình hành
Hình 1.5b Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang hình thang
+ Khắc phục được sự phát sinh momen hiệu ứng con quay.
+ Triệt tiêu được sự rung của bánh xe đối với trục đứng.
+ Khắc phục được sự thay đổi độ nghiêng mặt phẳng quay của bánh xe.
+ Trọng tâm xe thấp, độ nghiêng thùng xe khi chịu lực ly tâm nhỏ.
+ Góc lệch và chuyển vị nhỏ nên có khả năng ổn định khi chuyển động ở tốc độ cao.
+ Khối lượng của phần không treo nhỏ đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động trên đường gồ ghề.
+ Kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian lớn trên xe.
+ Do sự thay đổi B tương đối lớn nên lốp nhanh mòn.
+ Độ ổn định ngang của bánh xe kém.
+ Động học của bánh xe phụ thuộc vào độ dài của đòn dưới.
+ Chiều rộng cơ sở cũng như độ nghiêng bên thay đổi.
Hệ treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn
Hình 1.6 Hệ thống treo dạng thanh xoắn
Hệ thống treo với phần tử đàn hồi thanh xoắn có ưu điểm về kích thước và trọng lượng nhỏ, chiếm ít không gian và dễ dàng bố trí, thường được sử dụng trên ô tô du lịch và ô tô tải Trong hệ thống treo độc lập hai đòn ngang, thanh xoắn được lắp dọc theo thân xe, với một đầu cố định trên khung và đầu còn lại liên kết với đòn treo, tạo ra mô men xoắn và biến dạng góc khi chịu tải trọng.
Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson
Hình 1.7 Hệ thống treo loại Macpherson
Khi kích thước đòn treo của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang giảm xuống bằng 0, nó sẽ tạo ra một cấu trúc mới được gọi là hệ thống treo Macpherson.
Hệ thống treo Macpherson bao gồm một đòn treo dưới, với đầu trong liên kết bản lề với khung ô tô và đầu ngoài kết nối với thanh xoay đứng, đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thủy lực Đầu trên của giảm chấn liên kết với gối tựa trên khung hoặc vỏ xe Lò xo, đóng vai trò là phần tử đàn hồi, có một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn và đầu còn lại tì vào gối tựa trên khung Trụ bánh xe được cố định với trụ xoay đứng, tạo nên cấu trúc vững chắc cho hệ thống treo.
Hệ thống treo cân bằng khí nén
Hình 1.8 Hệ thống treo dạng sử dụng khí nén
Hệ thống treo khí nén - điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý đàn hồi của không khí khi bị nén, mang lại hiệu quả giảm chấn vượt trội Với khả năng hấp thụ rung động nhỏ, hệ thống này tạo ra sự êm ái trong chuyển động tốt hơn so với lò xo kim loại Ngoài ra, nó cũng cho phép điều chỉnh dễ dàng độ cao sàn xe và độ cứng của lò xo giảm chấn.
Máy nén khí cung cấp khí cho từng xi lanh riêng biệt, làm tăng độ cao của xe tương ứng với lượng khí cấp vào Khi không khí được giải phóng qua các van, độ cao của xe sẽ giảm Mỗi xi lanh khí nén có van điều khiển hoạt động theo chế độ bật - tắt, cho phép nạp hoặc xả khí theo lệnh của ECU Nhờ sự điều khiển của ECU, độ cứng và độ đàn hồi của giảm chấn trên các bánh xe tự động điều chỉnh theo mặt đường, giúp duy trì chiều cao ổn định của xe.
- Quan sát sự rạn nứt của nhíp, vặn chặt các mối ghép: quang nhíp, các đầu cố định, di động của nhíp
- Bôi trơn cho ắc nhíp
- Đo độ võng tĩnh của nhíp, so sánh với tiêu chuẩn, nếu không đảm bảo phải thay mới.
- Kiểm tra độ mòn của ắc nhíp, bạc ắc
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TẢI ISUZU 4 TẤN
Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế HTT trên xe tải Isuzu 4 tấn
2.1.1 Giới thiệu về xe tham khảo
Bảng thông số kỹ thuật xe tải thùng Isuzu 4 tấn
Loại phương tiện Ô tô tải
Nhãn hiệu loại phương tiện ISUZU NPR85KE4
Chiều dài cơ sở (mm) 3845
Vết bánh xe trước/sau 1680/1525
Khoảng sáng gầm xe (mm) 210
3 THÔNG SỐ VỀ TRỌNG LƯỢNG
Trọng lượng bản thân (kG) 2450
Số người cho phép chở kể cả người lái (người)
Trọng lượng toàn bộ (kG) 6750
4 THÔNG SỐ VỀ TÍNH NĂNG CHUYỂN ĐỘNG
Tốc độ lớn nhất của ô tô (km/h) 93 Độ dốc lớn nhất ô tô vượt được
Bán kính quay vòng nhỏ nhất theovết bánh xe trước phía ngoài
5 THÔNG SỐ VỀ ĐỘNG CƠ
Loại nhiên liệu, số kỳ, số xi lanh, cách bố trí xi lanh, cách làm mát
Diesel, 4 kỳ, 4 xi lanh, tăng áp, làm mát khí nạp
Dung tích xi lanh (cm 3 ) 2999 Đường kính xi lanh x hành trình piston (mm)
Công suất lớn nhất (kW)/
Mô men xoắn lớn nhất(N.m)/ Tốc độ quay (v/ph)
Kiểu hộp số Hộp số cơ khí
Số tay số 6 số tiến , 1 số lùi
7 BÁNH XE VÀ LỐP XE
Trục trước (2 bánh xe ) 7.50-16 14PR
Trục sau (4 bánh xe ) 7.50-16 14PR
Hệ thống phanh tang trống dẫn động bằng thủy lực hai dòng kết hợp với trợ lực chân không mang lại hiệu suất phanh tối ưu Phanh đỗ xe sử dụng cơ chế phanh tang trống dẫn động cơ khí, tác động trực tiếp lên đầu ra của hộp số, đảm bảo an toàn và ổn định cho phương tiện.
HỆ THỐNG LÁI Kiểu loại Trục vít ê cu bi, trợ lái thủy lực
Máy phát điện 24V-50A Động cơ khởi động 4.5KW,24V
Loại thùng Lắp cố định trên xe
Kích thước thùng ( DxRxC) (mm) 5150x2060x1890
2.1.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế HTT trên xe tải thùng Isuzu 4 tấn Để lựa chọn hệ thống treo cho phù hợp với loại xe đang thiết kế , ta so sánh ưu nhược điểm giữa các hệ thống để đưa ra phương án lựa chọn phù hợp nhất
2.1.2.1 Ưu nhược điểm hệ thống treo phụ thuộc
+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra mòn lốp nhanh như ở hệ thống treo độc lập
+ Khi ô tô quay vòng chỉ có thùng xe nghiêng còn cầu xe vẫn thăng bằng, do đó lốp ít mòn.
+ Khi chịu lực bên (lực ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe liên kết cứng, vì vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
+ Kết cấu đơn giản,rẻ tiền, nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng.
+ Số khớp quay ít và không càn phải bôi trơn khớp quay.
+ Dễ chế tạo, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành rẻ.
Khi nâng một bên bánh xe lên, vết bánh xe sẽ bị thay đổi, dẫn đến lực ngang phát sinh, làm giảm tính chất bám đường của ô tô và tăng nguy cơ trượt ngang.
+ Hệ thống treo ở các bánh xe, nhất là các bánh xe chủ động có trọng lượng phần không được treo lớn.
+ Sự nối cứng bánh xe hai bên nhờ dầm liền làm phát sinh những dao động nguy hiểm ở bánh xe trong giới hạn vận tốc chuyển động.
Hệ thống treo phụ thuộc tại bánh xe dẫn hướng khiến độ nghiêng của hai bánh xe thay đổi khi một bánh xe di chuyển thẳng đứng Điều này tạo ra mô men do hiệu ứng con quay, ảnh hưởng đến các chuyển động góc của cầu và bánh xe dẫn hướng quanh trục quay.
+ Khó bố trí các cụm của ô tô nếu đặt hệ thống treo phụ thuộc ở đằng trước.
2.1.2.2 Ưu nhược điểm hệ thống treo độc lập
+ Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe kia vẫn đứng nguyên, do đó động học bánh xe dẫn hướng được giữ đúng.
Khả năng quay vòng của xe được cải thiện đáng kể nhờ vào việc đảm bảo vận tốc quay của hai bánh xe trái và phải không bị ràng buộc nhiều, điều này khác biệt so với hệ thống treo phụ thuộc.
+ Khối lượng không được treo của hệ thống nhỏ hơn so với hệ thống treo phụ thuộc Do đó tăng trọng lượng bám, tăng độ êm dịu của ô tô.
Khi di chuyển, cần đảm bảo rằng các bánh xe không thay đổi góc đặt và chiều rộng cơ sở, nhằm loại bỏ hoàn toàn sự lắc của bánh xe so với trụ đứng Điều này giúp ngăn chặn sự phát sinh mômen hiệu ứng con quay khi bánh xe chuyển động theo phương thẳng đứng.
+ Kết cấu phức tạp gồm nhiều chi tiết.
+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe không cố định do vậy xảy ra tình trạng mòn lốp nhanh.
+ Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe không liên kết cứng, vì vậy xảy ra hiện tượng trượt bên bánh xe.
2.1.2.3 Lựa chọn phương án thiết kế
Bài viết phân tích ưu nhược điểm của các loại bộ phận đàn hồi và lựa chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải dựa trên nền tảng xe Isuzu Với khả năng vượt đường trường và di chuyển trên các địa hình phức tạp, bộ phận đàn hồi được chọn cho thiết kế là nhíp, mang lại hiệu suất tối ưu cho xe.
Nhíp được cấu tạo từ các lá thép cong, được sắp xếp theo thứ tự từ ngắn đến dài Cụm nhíp được cố định chắc chắn ở giữa bằng một bulông định tâm.
Hai đầu của lá nhíp chính được uốn cong để tạo thành tai nhíp, giúp gắn nhíp vào khung hoặc dầm thông qua mõ nhíp và chốt nhíp.
Hình 2.1 Kết cấu của nhíp
Lá nhíp chính là bộ phận chịu tải trọng lớn nhất trong hệ thống treo, vì vậy nó thường được chế tạo dày hơn Độ cong của mỗi lá nhíp, hay còn gọi là độ võng, ảnh hưởng đến khả năng đàn hồi của chúng Những lá nhíp ngắn có độ võng lớn hơn, dẫn đến độ cong lớn hơn so với các lá nhíp dài Khi bulông định tâm được siết chặt, độ võng của các lá nhíp sẽ giảm một chút, làm cho hai đầu lá phía dưới ép chặt vào lá phía trên.
Sơ đồ đơn giản nhất của hệ thống treo phụ thuộc là hai nhíp có dạng nửa elip.
Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏ được xác định bởi thông số của nhíp, với tổng số khớp của nhíp là sáu (mỗi nhíp có ba khớp) Lực dọc X và moment phản lực MY được truyền lên khung thông qua nhíp.
Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi, dẫn đến việc hai tai nhíp gắn vào khung hoặc dầm, với một đầu cố định và một đầu di động Đối với nhíp sau, đầu cố định nằm ở phía trước, trong khi đầu di động ở phía sau Sự bố trí này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa hệ thống treo và các hệ thống khác.
Các lá nhíp chịu tải thì thớ trên chịu kéo, thớ dưới chịu nén nên tiết diện các lá nhíp có dạng như sau:
Hình 2.2 Tiết diện của các lá nhíp
Một số nhược điểm của nhíp
- Trọng lượng của nhíp nặmg hơn tất cả các cơ cấu đàn hồi khác Nhíp kể cả giảm chấn chiếm từ (5.5 + 8)% trọng lượng bản thân ôtô.
Để tăng tuổi thọ của nhíp, cần chú ý đến các yếu tố như ứng suất ban đầu, trạng thái ứng suất phức tạp, lực động và tần suất lặp lại Độ mỏi của nhíp thường thấp hơn so với phần tử đàn hồi như thanh xoắn, do đó việc áp dụng các biện pháp cải thiện là rất quan trọng.
Giảm bớt lực tác động lên nhíp bằng cách đặt đầu nhíp vào các gối cao su và thêm ụ đỡ phụ Điều này giúp hạn chế moment tác dụng lên nhíp khi phanh, từ đó giảm thiểu hiện tượng xoắn nhíp.
+ Giảm ứng suất trong nhíp.
Bằng cách giảm biên độ dao động trung bình của bánh xe và thùng xe, chúng ta có thể cải thiện hiệu suất lái Điều này được thực hiện thông qua việc bổ sung các phần tử đàn hồi phụ, chẳng hạn như cao su chịu nén, và tăng cường sức cản của các bộ giảm chấn.
Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe tải Isuzu 4 tấn
2.2.1 Chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu
Hệ thống treo của xe cần được thiết kế để đảm bảo độ êm dịu theo các tiêu chuẩn đã đề ra Hiện nay, có nhiều chỉ tiêu để đánh giá độ êm dịu của chuyển động, bao gồm tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động.
- Trong đồ án tốt nghiệp, ta chỉ lựa chọn theo một chỉ tiêu, đó là chỉ tiêu tần số dao động.
-Tuy nhiên khi tính toán hệ thống treo ô tô người ta thường dùng thông số:
Số lần dao động trong 1 phút n: n = 90 120 lần/phút.
- Chọn sơ bộ: n = 100 lần/ phút.
Thiết kế bộ phận đàn hồi (nhíp)
2.3.1 Xác định lực tác dụng lên nhíp a) Khi xe đầy tải
Trọng lượng của xe lúc đầy tải là :100650 N ; phân lên cầu :32700/67950;
Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo :
TảI trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu sau là:
Trọng lượng bản thân : 50650 N, phân lên cầu : 25450/25200;
Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo :
TảI trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu sau là:
-Độ cứng của hệ thống treo C
- Tần số dao động góc và độ cứng của hệ thống treo quan hệ với nhau theo công thức (3.1):
C - Độ cứng của hệ thống treo (N/m).
M- Khối lượng được treo (kg) : M = 2845/2 = 1422,5 (kg). n - Tần số dao động n = 100 lần/phút.
- Theo cụng thức độ vừng tĩnh được tính như sau : f t = ( 300 n ) ¿¿ 2 ¿ ¿ ¿¿ = ( 300100) 2 = 9 (cm) = 0,09 (m).
-Chọn sơ bộ kích thước nhíp
- Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá thép mỏng (lá nhíp) ghép lại với nhau Kích thước hình học của các nhíp sẽ là :
Chiều dài các lá L1, L2, Lk , Ln
Tiết diện lá nhíp ; b x hk
hk- chiều dày lá nhíp thứ k
- Chiều dài toàn bộ nhíp Lt có thể chọn sơ bộ như sau: Đối với xe tải:
Nhíp trước : L t = (0,26 0,35)L; (L là chiều dài cơ sở của xe).
Khoảng cách giữa bu lông ngàm nhíp = 90 mm.
- Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khung vỏ của xe và kích thước các lá nhíp, ta có bộ thông số sau:
Chiều rộng b và chiều dày h k thỏa mãn: 6 < b h k 75
Chiều dài lk được tớnh theo hệ phương trình sau :
- Với bộ nhíp có 2 lá nhíp (lá 1 và lá 2) có chiều dài và chiều dày giống nhau, ta coi hai lá gộp lại thành một lá với:
12 (Khi đó k =1 ứng với lá 2, k = 2 ứng với lá 3, )
Giải hệ phương trình trên ta được : l 1 = 680 ; l 2 = 680 ; l 3 = 583 ; l 4 = 525 ; l 5 = 466 ; l 6 = 407; l 7 48; l 8 = 288; l 9 = 227 ; l 10 5 ; l 11 = 99 (mm)
2.3.3 Tính độ cứng, độ võng tĩnh và kiểm tra tần số dao động của nhíp
+ Độ cứng của nhíp đối với trường hợp nhíp đối xứng:
E- Môđun đàn hồi của vật liệu khi uốn, E= 2.10 5 MN/m 2 ak = l1 – lk (k = 2n). lk – Chiều dài nửa lá nhíp thứ k.
J2, ,Jk, ,Jn: mô men quán tính của tiết diện lá nhíp, Jk bh 3 k
Ta có bảng tính toán sau:
- Độ cứng của nhíp là: k l
+ Tần số dao động thực tế: n 30 Π √ M C = 30 Π √ 94972 984 , 5 = 94 lần/phút – thoả mãn yêu cầu.
- Như vậy các thông số kích thước của nhíp khá phù hợp về mặt độ cứng hay tần số dao động cho phép.
+ Độ võng tĩnh của nhíp đối với trường hợp nhíp đối xứng l2
Tính bền nhíp và các chi tiết liên quan
Hình 2.5 Sơ đồ tính bền nhíp
Đối với nhíp 1/2 elip, ta giả định rằng nhíp được ngàm chặt ở giữa, do đó khi thực hiện tính toán, chỉ cần xem xét một nửa lá nhíp với các giả thiết phù hợp.
- Coi nhíp là loại 1/4 elip, một đầu được ngàm chặt, một đầu chịu lực.
- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua đầu mút.
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa
2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau.
- Với các giả thiết trên thì sơ đồ tính bền nhíp như sau:
Tại điểm B, biến dạng của lá thứ nhất và thứ hai bằng nhau, và tại điểm S, biến dạng của lá thứ k-1 và k cũng tương tự Bằng cách thiết lập các biểu thức biến dạng tại các điểm này và so sánh chúng theo từng cặp, chúng ta sẽ thu được một hệ phương trình với n-1 ẩn, đại diện cho các giá trị X2 đến Xn.
- Hệ phương trình đó như sau:
An Xn-1 + Bn Xn = 0Trong đó:
−1 ) lk- Chiều dài tính toán từ quang nhíp đến đầu mút lá nhíp.
Jk- Mômen quán tính của các tiết diện lá nhíp, J k = bh k 3
Lập bảng kết quả tính toán ta có: k l(mm) J k (mm 4 ) A k B k C k
- Hệ phương trình trở thành :
Xk (lk-lk+1) Xk.lk-Xk+1.lk+1
Hình 2.7 Sơ đồ ứng suất nhíp
GiảI hệ phương trình trên ta được :
- Mô men chống uốn của từng lá nhíp:
- Từ đó ta có bảng kết quả tính toán: l(mm
Sau khi xác định các giá trị mô men, chúng ta tiến hành tính toán ứng suất và so sánh với ứng suất cho phép Đối với vật liệu lá nhíp 60C2, ứng suất cho phép thường đạt giá trị nhất định.
[]t = 600MN/m 2 = 600N/mm 2 Ta thấy các lá nhíp đảm bảo đủ bền.
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý tai nhíp
D- đường kính trong của tai nhíp, chọn D = 50 mm. h0- chiều dầy lá nhíp chính, h0 = 8 mm. b- chiều rộng lá nhíp, b = 70 mm
- Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pk hay lực phanh Pp Trị số của lực này được xác định theo công thức sau:
Zbx- Phản lực của đường lên bánh xe, Zbx = 4922,5 N.
- ứng suất uốn ở tai nhíp là:
- ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:
- ứng suất tổng hợp ở tai nhíp:
- ứng suất tổng hợp cho phép:
[th] 50MN/m 2 = 350 N/mm 2 th [th] Vậy tai nhíp đủ bền.
Tính kiểm tra chốt nhíp
- Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt= 50 mm
- Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép cacbon trung bình có thành phần các bon (40X), xianua thì ứng suất chèn dập cho phép.
- Kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:
- Kiểm nghiệm theo ứng suất cắt:
Ứng suất chèn dập và ứng suất cắt sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu Vậy chốt đảm bảo đủ bền
2.3.3 Thiết kế nhíp sau và nhíp sau phụ
* Tải trọng đặt lên cả nhíp chính và nhíp phụ ở một bên hệ thống treo Lực tác dụng lên một bên nhíp.
Nhíp sau : L t = ( 0,35 0,45 )L; (L là chiều dài cơ sở của xe).
Khoảng cách giữa bu lông ngàm nhíp = 90 mm.
- Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khung vỏ của xe và kích thước các lá nhíp, ta có bộ thông số sau:
Chiều rộng b và chiều dày h k thỏa món: 6 < b h k 80 8,5 = 9,4
Chiều dài lk được tớnh theo hệ phương trình sau :
- Với bộ nhíp có 2 lá nhíp (lá 1 và lá 2) có chiều dài và chiều dày giống nhau, ta coi hai lá gộp lại thành một lá với:
12 (Khi đó k =1 ứng với lá 2, k = 2 ứng với lá 3, ) Giải hệ phương trình trên ta được : l 1 = 860 ; l 2 = 860 ; l 3 = 793 ; l 4 = 741 ; l 5 = 688 ; l 6 = 636; l 7 X3; l 8 = 530; l 9 = 477 ; l 10 = 424 ; l 11 = 370 ; l 12 316; l 13 = 262 ; l 14 = 206; l 15 = 150; l 16 = 90 ; (mm)
Khoảng cách giữa bu lông ngàm nhíp = 90 mm.
- Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khung vỏ của xe và kích thước các lá nhíp, ta có bộ thông số sau:
Chiều rộng b và chiều dày h k thỏa mãn: 6 < b h k 80 8,5 = 9,4
Chiều dài lk được tính theo hệ phương trình sau :
- Với bộ nhíp có 2 lá nhíp (lá 1 và lá 2) có chiều dài và chiều dày giống nhau, ta coi hai lá gộp lại thành một lá với:
12 (Khi đó k =1 ứng với lá 2, k = 2 ứng với lá 3, )
Giải hệ phương trình trên ta được : l 1 = 630 ; l 2 = 630 ; l 3 = 520 ; l 4 = 454 ; l 5 = 388 ; l 6 = 321; l 7 %3; l 8 = 184; l 9 = 110 ; (mm)
-Tính độ võng tĩnh của nhíp chính và nhíp phụ
Để đảm bảo nhíp chính đủ bền khi đầy tải, cần thực hiện phương pháp thử nghiệm do không có công thức tính trực tiếp Cụ thể, giả định một trọng lượng đặt lên nhíp chính và tính toán độ bền của nó; nếu không đủ bền, cần giảm trọng lượng, ngược lại nếu đủ bền thì có thể tăng trọng lượng Trọng lượng này được xác định dựa trên tỷ lệ phần trăm tải trọng của xe khi nhíp phụ bắt đầu hoạt động.
Gọi a là % tải trọng của xe tại thời điểm nhíp phụ bắt đầu làm việc
Khi đó trọng lượng tác dụng lên hệ thống treo khi nhíp phụ bắt đầu làm việc.
G ' 0: là trọng lượng không tải tác dụng lên hệ thống treo
G ' : là trọng lượng của xe tác dụng lên hệ thống treo khi đầy tải.
G ' c: là trọng lượng do nhíp chính chịu
Ngoài ra khi đầy tải nhíp chính và nhíp phụ cùng chịu thêm tải trọng
Biến dạng của nhíp phụ được tính ff G ' f
Khi trị số a tăng, xe sẽ trở nên êm ái hơn, nhưng nhíp có nguy cơ bị quá tải Ngược lại, nếu trị số a quá nhỏ, những ưu điểm của nhíp 2 tầng sẽ bị giảm sút.
Thay số vào ta có:
G ' c = 9450 + 0,18.29560 = 14770(N) ==> G ' f = Gt - G ' c = 29560 - 14770 = 14790 (N) Đây là trọng lượng mà nhíp chính và phụ cùng chịu k l
Thay số vào ta có:
Lập bảng tính toán nhíp chính ta có: k l
Tính độ cứng nhíp chính theo công thức:
∑ k=1 n a k+1 3 ( Y k − Y k +1 ) = 12058 6.2.10 ,38 11 0 ,85.10 3 = 84589 (N/m) Sau khi tính được độ cứng của nhíp chính và nhíp phụ ta có độ cứng của cả hệ thống là:
C1 là độ cứng của nhíp phụ
C2 là độ cứng của nhíp chính
Sau khi tính được độ cứng của nhíp ta tính độ võng của nhíp chính và nhíp phụ: ft G
222878 = 0,132 m = 13,2 cm Vậy ta có tần số dao động của nhíp: n300
Hệ thống treo sau của xe đã được kiểm nghiệm và cho thấy khả năng êm dịu khi làm việc dưới tải trọng tăng Tần số dao động của xe tải n đạt từ 90-120 lần/phút, đảm bảo sự ổn định và thoải mái trong quá trình vận hành.
Vậy ta có biến dạng của nhíp phụ : f f G ' f
trọng lượng phần được treo tác dụng lên nhíp phụ khi xe đầy tải.
Gf = C f f f = 0,066.138289 = 9176 (N) Trọng lượng phần được treo tác dụng lên nhíp chính là:
2.3.3.1 Tính bền nhíp chính và nhíp phụ Đối với nhíp 1/2 elíp ta lý luận như trên ta coi rằng nhíp bị ngàm chặt ở giữa.Dựa vào phương pháp tải trọng tập trung để tính bền nhíp, giả sử có sơ đồ nhíp như sau:
Hình 2.9 Sơ đồ tính bền nhíp
Với các giả thiết như trên thì sơ đồ tính bền nhíp như trên hình vẽ:
Tại điểm B, biến dạng của lá thứ nhất và thứ hai là bằng nhau, và tương tự tại các điểm S, biến dạng của lá thứ k-1 và k cũng tương đương Bằng cách thiết lập các biểu thức biến dạng tại những điểm này và so sánh chúng từng cặp, chúng ta sẽ hình thành một hệ phương trình n-1 với n-1 ẩn là các giá trị X2, ,Xn.
Hệ phương trình đó như sau:
A2.Xn-1 + Bn.Xn + Cn.Xn+1 = 0
C k = 1 2 ( l k+1 l k ) 3 ( 3 l k l k+1 −1) a) Tính toán với nhíp phụ
Lập bảng kết quả tính toán ta có: k l(mm) J k (mm 4 ) A k B k C k
- Hệ phương trình trở thành :
2.X7 – 2.X8 = 0 Sau khi giải hệ phương trình ta có bảng kết quả:
Khi có các giá trị Xk ta xác định được các giá trị mômen tại A và B của từng lá nhíp như sau:
Hình 2.10 Sơ đồ tính ứng suất nhíp
* ứng suất của nhíp được xác định:
Wuc : Mômen chống uốn của nhíp
Lập bảng tính ứng suất cho nhíp phụ ta có: l(mm)
So sánh các giá trị ứng suất của các lá nhíp trên bảng với [t] = 600 (N/mm 2 ) ta thấy các lá nhíp đảm bảo bền b) Tính toán với nhíp chính
Tương tự như tính với nhíp phụ ta có :
- Tải trọng tác dụng lên một đầu nhíp Pt 20384
2 = 10192 (N) Các kết quả hệ số Ak, Bk, Ck được lập trong bảng sau: k l(mm) J k (mm 4 ) A k B k C k
- Hệ phương trình trở thành :
Sau khi giải hệ phương trình trên ta có:
Bảng tính ứng suất cho nhíp chính l(mm) W u (mm
So sánh các giá trị ứng suất của các lá nhíp trên với ứng suất cho phép :
[t] = 600 (N/mm 2 ) Ta thấy các lá nhíp đủ bền
Hình 2.11 Sơ đồ tính bền tai nhíp
- Sơ đồ tính bền tai nhíp được biểu diễn trên hình bên
D- đường kính trong của tai nhíp, chọn D = 50 mm. h0- chiều dầy lá nhíp chính, h0 = 8,5 mm. b- chiều rộng lá nhíp, b = 80 mm
- Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pk hay lực phanh Pp Trị số của lực này được xác định theo công thức sau:
Zbx- Phản lực của đường lên bánh xe, Zbx = 8532,5 N.
- ứng suất uốn ở tai nhíp là:
- ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:
- ứng suất tổng hợp ở tai nhíp:
- ứng suất tổng hợp cho phép:
[th] 50MN/m 2 = 350 N/mm 2 th [th] Vậy tai nhíp đủ bền.
2.3.3.3 Tính kiểm tra chốt nhíp
- Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt= 50 mm
- Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép các bon trung bình có thành phần các bon (40X), xianua hóa thì ứng suất chèn dập cho phép :
- Kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:
- Kiểm nghiệm theo ứng suất cắt:
Ứng suất chèn dập và ứng suất cắt sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu Vậy chốt đảm bảo đủ bền.
Thiết kế giảm chấn trước
-Xác định hệ số cản của giảm chấn K G
Hệ số cản của hệ thống treo K đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra độ êm dịu cho xe Tương tự như bộ phận đàn hồi, hiệu quả của giảm chấn trên xe phụ thuộc vào cách lắp đặt Hệ số cản của giảm chấn K g có thể tương đương hoặc khác biệt với hệ số cản của hệ thống treo.
Hệ số cản của hệ thống treo
Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động người ta sử dụng hệ số dập tắt chấn động tương đối như sau:
- Hệ số dập tắt chấn động, ( = 0, 150, 3) Lấy = 0, 2.
C- Độ cứng của hệ thống treo, C = 107853 N/m.
M- Khối lượng được treo tính trên một bánh xe, M = 1422,5 kg.
Ktr- Hệ số cản của hệ thống treo.
Hệ số cản của hệ thống treo được xác định bằng công thức:
Xác định hệ số cản của giảm chấn
- Hệ số cản trung bình của giảm chấn :
Ktreo- Hệ số cản của hệ thống treo.
- Góc nghiêng của giảm chấn, = 20 0 Kg 4955 cos 2 20 0 Q61
- Ta lại có các quan hệ:
Kn- Hệ số cản của giảm chấn lúc nén.
Ktr- Hệ số cản của giảm chấn lúc trả.
Giảm chấn có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát lực cản, với lực cản ở hành trình trả lớn hơn ở hành trình nén Điều này giúp giảm thiểu xung lực lớn truyền lên khung xe khi bánh xe đi qua những chỗ gồ ghề, từ đó bảo vệ độ bền của khung xe và sức khỏe của người ngồi trong xe Năng lượng chủ yếu được hấp thụ trong hành trình trả, đảm bảo sự ổn định và an toàn cho hành trình di chuyển.
- Giải hệ phương trình trên, ta được:
Xác định lực cản của giảm chấn
- Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén:
Pn = Kn Vg Trong đó:
Vg- Tốc độ piston trong hành trình nén, Vg = 0,3 m/s.
Kn- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén, Kn= 2752 Ns/m
- Lực cản của giảm chấn khi nén mạnh:
Pnmax = Pn + K ’ n (Vgmax-Vg) Trong đó:
Vgmax- Tốc độ piston khi nén mạnh, Vgmax = 0,6 m/s.
K ’ n- Hệ số cản của giảm chấn khi nén mạnh, K ’ n= 0,6Kn
- Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả:
Ptr = Ktr Vg Trong đó:
Vg- Tốc độ piston trong hành trình trả, Vg = 0,3 m/s.
Ktr- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả, Ktr= 7569 Ns/m
- Lực cản của giảm chấn khi trả mạnh:
Ptrmax = Ptr + K ’ tr (Vgmax-Vg) Trong đó:
Vgmax- Tốc độ piston khi trả mạnh, Vgmax = 0,6 m/s.
K ’ tr- Hệ số cản của giảm chấn khi trả mạnh, K ’ tr= 0,6Ktr
Ptrmax = 2770 + 0,6.7569.(0,6-0,3) = 4132 N. định đường kính, hành trình pistol
- Chế độ làm việc căng thẳng được xác định là V = 0, 3 m/s.
- Công suất tiêu thụ của giảm chấn được xác định theo công thức: d c d n
- Công suất tỏa nhiệt của một của một vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt là F được tính nh sau:
Nt = 427 F (Tmax - Tmin) Trong đó:
- Hệ số truyền nhiệt, chọn = 0, 13 J/m 2 Nhiệt độ cho phép:
- Cân bằng phương trình nhiệt ta có:
Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý ống giảm chấn
- Kích thước sơ bộ của giảm chấn bao gồm chiều dài của các bộ phận:
Ld là chiều dài của phần đầu giảm chấn, Lm là chiều dài bộ phận làm kín, LP là chiều dài piston giảm chấn, Lv là chiều dài phần đế van giảm chấn LG đại diện cho hành trình làm việc cực đại của giảm chấn, và cần phải lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từ điểm hạn chế trên đến điểm hạn chế dưới.
- Nếu lấy đường kính pittông d làm thông số cơ bản, các thông số khác được xác định:
D = 45 mm; d = 35 mm; dc = 10 mm; dn = 38 mm
LP = 35 mm; Ld = 50 mm; Lm = 50 mm; Lv = 30 mm.
Thỏa mãn điều kiện nhiệt.
Xác định kích thước lỗ van giảm chấn
Tổng diện tích lưu thông của các lỗ van giảm chấn, bao gồm số lượng và kích thước của các lỗ van, là yếu tố quyết định hệ số cản của giảm chấn Công thức tính toán liên quan đến các thông số này rất quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
Q- Lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗ tiết lưu, Q = FPVg.
FV- Tổng diện tích các lỗ van
- Hệ số tổn thất , Chọn = 0,6. p- áp suất chất lỏng trong giảm chấn, p=
- Trọng lượng riêng của chất lỏng, = 8600 N/m 3 g- Gia tốc trọng trường, g= 10 m/s 2
FP- Diện tích piston giảm chấn :
Vg- Vận tốc giảm chấn khi làm việc, Vg= 0, 3 m/s.
Xác định kích thước lỗ van nén
- Tổng diện tích lỗ van nén được xác định theo công thức:
- Đường kính từng lỗ van nén:
4 , 32 mm 2 Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,90 mm
Xác định kích thước lỗ van trả
- Tổng diện tích lỗ van trả được xác định theo công thức:
- Đường kính từng lỗ van trả:
4 =6 , 83 mm 2 Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm
Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình nén
- Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi nén mạnh được xác định theo công thức:
- Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình nén:
- Đường kính từng lỗ van giảm tải hành trình nén:
4 =6 , 58 mm 2 Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm
Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình trả
- Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi trả mạnh được xác định theo công thức:
- Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình trả:
- Đường kính từng lỗ van giảm tải trong hành trình trả:
4 =3 , 97 mm 2 Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,2 mm
Xác định kích thước lò xo các van giảm chấn
Hình 2.13 Sơ đồ van giảm chấn
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở:
Trong đó: p - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén nhẹ, p K n .V n1
D3, D4 – Các kích thước như trên hình vẽ, D3 = 20 mm, D4 = 16mm.
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van mở hoàn toàn:
Trong đó: p’ - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén mạnh với V’ = 0,6 m/s và K n ’ = 0,6Kn p’ K n V n1 + K ' n (V n2 −V n 1 )
- ứng suất trong lò xo được tính theo công thức: τ = 8 DP 2 πd 3
D- Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 19 mm. d- Đường kính dây lò xo.
P2 – Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn.
- ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [] = 500 700 MN/m 2
- Dịch chuyển h của van giảm tải (khi mở hoàn toàn) được xác định theo công thức: h P 2 −P 1
C - Độ cứng của lò xo, C G d 4
G – Mô đun đàn hồi của vật liệu khi xoắn, G = 8.10 4 MN/m 2 n – Số vòng làm việc của lò xo. h- Ta có thể chọn h = 2 mm.
- Từ đó ta có thể xác định được số vòng làm việc của lò xo: n h G d 4
- Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau:
- Khoảng cách giữa các vòng dây, = 0,8 mm. n0- Số vòng toàn bộ của lò xo, n0 = n+1 = 5 +1 = 6 vòng.
- Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng:
- Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
- Biến dạng của lò xo ở trạng thái van mở,
2.4.2 Thiết kế giảm chấn sau
Xác định hệ số cản của giảm chấn K G
Hệ số cản của hệ thống treo
Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động người ta sử dụng hệ số dập tắt chấn động tương đối như sau:
- Hệ số dập tắt chấn động, ( = 0, 150, 3) Lấy = 0, 2.
C- Độ cứng của hệ thống treo, C = 222878 N/m.
M- Khối lượng được treo tính trên một bánh xe, M = 2956 kg.
Ktr- Hệ số cản của hệ thống treo.
Hệ số cản của hệ thống treo được xác định bằng công thức:
Xác định hệ số cản của giảm chấn
- Hệ số cản trung bình của giảm chấn :
Ktreo- Hệ số cản của hệ thống treo.
- Góc nghiêng của giảm chấn, = 20 0 Kg = cos 20 10750
- Ta lại có các quan hệ:
Kn- Hệ số cản của giảm chấn lúc nén.
Ktr- Hệ số cản của giảm chấn lúc trả.
- Giải hệ phương trình trên, ta đợc:
Xác định lực cản của giảm chấn
- Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén:
Pn = Kn Vg Trong đó:
Vg- Tốc độ piston trong hành trình nén, Vg = 0,3 m/s.
Kn- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén, Kn= 5733 Ns/m
- Lực cản của giảm chấn khi nén mạnh:
Pnmax = Pn + K ’ n (Vgmax-Vg) Trong đó:
Vgmax- Tốc độ piston khi nén mạnh, Vgmax = 0,6 m/s.
K ’ n- Hệ số cản của giảm chấn khi nén mạnh, K ’ n= 0,6Kn
- Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả:
Ptr = Ktr Vg Trong đó:
Vg- Tốc độ piston trong hành trình trả, Vg = 0,3 m/s.
Ktr- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả, Ktr= 15767 Ns/m
- Lực cản của giảm chấn khi trả mạnh:
Ptrmax = Ptr + K ’ tr (Vgmax-Vg) Trong đó:
Vgmax- Tốc độ piston khi trả mạnh, Vgmax = 0,6 m/s.
K ’ tr- Hệ số cản của giảm chấn khi trả mạnh, K ’ tr= 0,6Ktr
Xác định đường kính, hành trình Pistol
- Chế độ làm việc căng thẳng được xác định là V = 0, 3 m/s.
- Công suất tiêu thụ của giảm chấn được xác định theo công thức:
- Công suất tỏa nhiệt của một của một vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt là F được tính như sau:
Nt = 427 F (Tmax - Tmin) Trong đó:
- Hệ số truyền nhiệt, chọn = 0, 13 J/m 2 Nhiệt độ cho phép:
- Cân bằng phương trình nhiệt ta có:
- Kích thước sơ bộ của giảm chấn bao gồm chiều dài của các bộ phận:
Ld là chiều dài phần đầu giảm chấn, Lm là chiều dài bộ phận làm kín, LP là chiều dài piston giảm chấn, Lv là chiều dài phần đế van giảm chấn LG đại diện cho hành trình làm việc cực đại của giảm chấn, và cần phải lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từ điểm hạn chế trên đến điểm hạn chế dưới.
- Nếu lấy đường kính pittông d làm thông số cơ bản, các thông số khác được xác định:
D = 55 mm; d @ mm; dc = 10 mm; dn = 44 mm
LP = 35 mm; Ld = 50 mm; Lm = 50 mm; Lv = 30 mm.
Thỏa mãn điều kiện nhiệt.
Xác định kích thước lỗ van giảm chấn
Tổng diện tích lưu thông của các lỗ van giảm chấn, bao gồm số lượng và kích thước của các lỗ van, là yếu tố quyết định hệ số cản của giảm chấn Công thức tính toán hệ số cản này rất quan trọng trong việc thiết kế và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống giảm chấn.
Q- Lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗ tiết lưu, Q = FPVg.
FV- Tổng diện tích các lỗ van
- Hệ số tổn thất , Chọn = 0,6. p- áp suất chất lỏng trong giảm chấn, p=
- Trọng lượng riêng của chất lỏng, = 8600 N/m 3 g- Gia tốc trọng trường, g= 10 m/s 2
FP- Diện tích piston giảm chấn :
Vg- Vận tốc giảm chấn khi làm việc, Vg= 0, 3 m/s.
Xác định kích thước lỗ van nén
- Tổng diện tích lỗ van nén được xác định theo công thức:
- Đường kính từng lỗ van nén:
Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,9 mm
Xác định kích thước lỗ van trả
- Tổng diện tích lỗ van trả được xác định theo công thức:
- Đường kính từng lỗ van trả:
4 =6 , 71 mm 2 Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm
Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình nén
- Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi nén mạnh được xác định theo công thức:
- Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình nén:
- Đường kính từng lỗ van giảm tải hành trình nén:
4 =6 , 47 mm 2 Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm
Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình trả
- Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi trả mạnh được xác định theo công thức:
- Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình trả:
- Đường kính từng lỗ van giảm tải trong hành trình trả:
4 =3,9 mm 2 Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,2 mm
Xác định kích thước lò xo các van giảm chấn
Hình 2.13 Sơ đồ van giảm chấn sau
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở:
Trong đó: p - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén nhẹ, p K n .V n1
D3, D4 – Các kích thước như trên hình vẽ, D3 = 20 mm, D4 = 17mm.
- Lực tác dụng lên lò xo van khi van mở hoàn toàn:
Trong đó: p’ - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén mạnh với V’ = 0,6 m/s và K n ’ = 0,6Kn p’ K n V n1 + K ' n (V n2 −V n 1 )
- ứng suất trong lò xo được tính theo công thức: τ = 8 DP 2 πd 3
D- Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 17 mm. d- Đường kính dây lò xo.
P2 – Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn.
- ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [] = 500 700 MN/m 2
- Dịch chuyển h của van giảm tải (khi mở hoàn toàn) được xác định theo công thức: h P 2 −P 1
C - Độ cứng của lò xo, C G d 4
G – Mô đun đàn hồi của vật liệu khi xoắn, G = 8.10 4 MN/m 2 n – Số vòng làm việc của lò xo. h- Ta có thể chọn h = 2 mm.
- Từ đó ta có thể xác định được số vòng làm việc của lò xo: n h G d 4
- Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau:
- Khoảng cách giữa các vòng dây, = 0,8 mm. n0- Số vòng toàn bộ của lò xo, n0 = n+1 = 5 +1 = 6 vòng.
- Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng:
- Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
- Biến dạng của lò xo ở trạng thái van mở,
KHAI THÁC KỸ THUẬT HTT TRÊN XE TẢI ISUZU 4TẤN
Phân tích các hư hỏng thường gặp
Một số người dùng có kinh nghiệm có thể phát hiện lỗi hệ thống treo ô tô qua âm thanh lạ hoặc dấu hiệu khác Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, việc kiểm tra hệ thống treo nên được thực hiện thường xuyên bởi đội ngũ kỹ thuật chuyên nghiệp, đặc biệt mỗi khi thay dầu, nhằm kịp thời phát hiện và xử lý lỗi thông qua bảo dưỡng hoặc thay thế.
3.1.1 Bộ phận giảm chấn Đây là một bộ phận của hệ thống treo dễ phát sinh lỗi nhất
Mòn bộ đội xy lanh và pittông là vấn đề quan trọng trong hệ thống dẫn hướng, nơi pittông và xy lanh kết hợp với vòng găng hoặc phớt để đảm bảo kín các khoang dầu.
Trong quá trình hoạt động của giảm chấn, pittông và xy lanh chuyển động tương đối, dẫn đến mòn trên pittông và làm giảm khả năng dẫn hướng cũng như khả năng kín Sự thay đổi thể tích các khoang dầu không chỉ cho phép dầu lưu thông qua lỗ tiết lưu mà còn chảy qua khe hở giữa pittông và xy lanh, gây giảm lực cản trong cả hai hành trình nén và trả, làm giảm hiệu quả dập tắt dao động.
Hở phớt bao kín và chảy dầu của giảm chấn là hư hỏng thường gặp, đặc biệt ở loại giảm chấn dạng ống một lớp vỏ Vấn đề này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của thiết bị.
Do điều kiện bôi trơn của phớt bao kín và cần pittông hạn chế, sự mòn là điều không thể tránh khỏi sau thời gian dài sử dụng Dầu có thể chảy qua khe phớt, dẫn đến việc giảm dần hiệu quả giảm chấn.
Sự thiếu dầu ở giảm chấn hai lớp vỏ dẫn tới lọt không khí vào buồng bù giảm tính chất ổn định làm việc.
Sự hở phớt bao kín dẫn tới đẩy hết dầu ra ngoài và giảm nhanh áp suất.
Ngoài ra, sự hở phớt còn kéo theo bụi bẩn bên ngoài vào trong và tăng nhanh tốc độ mài mòn
Hình 3.1 Giảm chấn bị chảy dầu
Dầu trong giảm chấn có thể bị biến chất sau một thời gian sử dụng Để tăng tuổi thọ, dầu thường được pha trộn với các phụ gia đặc biệt, giúp duy trì độ nhớt ổn định ngay cả khi làm việc ở nhiệt độ và áp suất thay đổi.
Khi nước hoặc các tạp chất hóa học xâm nhập vào dầu, chúng có thể gây biến chất cho dầu, làm thay đổi các tính chất cơ lý của nó Điều này dẫn đến việc giảm hiệu quả của dầu, mất khả năng giảm chấn và có thể gây ra hiện tượng bó kẹt trong hệ thống giảm chấn.
– Kẹt van giảm chấn có thể xảy ra ở hai trạng thái:Luôn mở, luôn đóng.
Nếu các van kẹt mở thì dẫn tới lực cản giảm chấn bị giảm nhỏ.
Nếu các van giảm chấn kẹt đóng thì lực cản giảm chấn không được điều chỉnh, làm tăng lực cản giảm chấn.
Sự kẹt van giảm chấn chỉ xảy ra khi dầu thiếu hay dầu bị bắn phớt bao kín bị hở.
Các biểu hiện của hư hỏng này phụ thuộc vào các trạng thái kẹt của van hành trình hay van làm việc ở hành trình nén, van giảm tải…
Hình 3.2 Chảy dầu là một trong những nguyên nhân phổ biến gây hư hỏng của hệ thống treo
Thiếu dầu hoặc hết dầu trong hệ thống giảm chấn thường bắt nguồn từ việc hư hỏng của phớt bao kín Khi thiếu hoặc hết dầu, mặc dù giảm chấn vẫn có khả năng dịch chuyển, nhưng nhiệt độ phát sinh trên bề mặt rất cao Điều này dẫn đến việc độ cứng của giảm chấn bị thay đổi, làm giảm hiệu suất và chức năng của nó.
Có nhiều trường hợp khi hết dầu có thể gây kẹt giảm chấn, cong trục.
– Đôi khi có sự quá tải trong làm việc: Cần pittông giảm chấn bị cong , gây kẹt hoàn toàn giảm chấn.
Nát cao su ở các chỗ liên kết có thể được phát hiện qua việc quan sát các đầu liên kết Tình trạng này thường xảy ra khi ôtô di chuyển trên những đoạn đường xấu, dẫn đến va chạm mạnh và phát ra tiếng ồn.
Hư hỏng của thanh ổn định chủ yếu do nát các gối tựa cao su, dẫn đến giảm độ cứng và hư hỏng các đòn liên kết Những hư hỏng này gây ra hậu quả tương tự như bộ phận đàn hồi, nhưng thường xảy ra khi ôtô nghiêng hoặc khi xe di chuyển trên đường gồ ghề.
Tiếng ồn có thể phát sinh ở mọi tốc độ hoặc trong một khoảng tốc độ nhất định Rung động xảy ra tại khu vực bánh xe hoặc trong thùng xe, dẫn đến việc chiều cao thân xe bị giảm, gây ra tình trạng thân xe bị xệ và vênh.
Giảm khả năng bám dính trên đường có thể dẫn đến mài mòn lốp nhanh chóng hoặc không đều Điều này khiến xe mất khả năng ổn định hướng di chuyển, gây cảm giác lái nặng nề và làm tăng nhiệt độ ở vỏ giảm chấn, thậm chí có thể xuất hiện hiện tượng dầu chảy ra từ vỏ giảm chấn.
3.1.3 Bộ phận đàn hồi nhíp của hệ thống treo
Bộ phận đàn hồi là bộ phận dễ hư hỏng do điều kiện sử dụng như:
Giảm độ cứng của xe dẫn đến việc giảm chiều cao thân xe, làm tăng khả năng va đập cứng khi phanh hoặc tăng tốc, gây ra tiếng ồn và gia tăng dao động của thân xe Điều này làm giảm độ êm ái khi xe di chuyển trên những đoạn đường xấu.
Bó kẹt nhíp do thiếu mỡ bôi trơn dẫn đến tăng độ cứng, gây ra hiện tượng rung lắc mạnh khi ô tô di chuyển trên đường xấu Hệ quả là mất êm dịu trong chuyển động, tăng lực tác động lên thân xe và giảm khả năng bám dính Điều này cũng làm giảm tuổi thọ của giảm chấn trên cầu xe.
Gãy bộ phận đàn hồi thường xảy ra do quá tải trong quá trình làm việc hoặc do mỏi của vật liệu Khi một số lá nhíp trung gian bị gãy, điều này sẽ dẫn đến sự giảm độ cứng của hệ thống, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
Chẩn đoán lỗi trên hệ thống treo của xe ô tô
Hệ thống treo của ô tô cần được kiểm tra định kỳ bởi kỹ thuật viên chuyên nghiệp mỗi khi thay dầu Tuy nhiên, những tài xế có kinh nghiệm có thể nhận diện các dấu hiệu trục trặc của hệ thống treo thông qua những âm thanh lạ và các biểu hiện khác thường.
Hãy lái thử xe một lần với sự tập trung cao độ để phát hiện lỗi Hạ cửa sổ xuống và lắng nghe mọi tiếng ồn phát ra từ xe.
Khi lái xe, nếu bạn nghe thấy bất kỳ âm thanh lạ nào, hãy chú ý tìm nguồn gốc phát ra âm thanh đó Một số âm thanh bất thường có thể xuất phát từ hệ thống treo của ô tô.
Âm thanh giống như tiếng gõ cửa (cộc cộc) thường xuất hiện khi có va chạm mạnh, cho thấy có thể có vấn đề với thanh chống, đinh tán thanh chống hoặc khớp bi.
Âm thanh liên tục phát ra từ xe khi di chuyển nhanh hơn, với âm lượng ngày càng tăng, có thể là dấu hiệu cho thấy vòng bi bánh xe đang gặp trục trặc hoặc vấn đề liên quan đến lốp xe.
Âm thanh huyên náo (leng keng) thường phát ra khi có va chạm mạnh giữa các thanh kim loại, và nguyên nhân có thể do trục trặc ở bu lông hoặc các chi tiết đầu nối bị hỏng.
3.2.3 Kiểm tra độ rung của bánh xe
Sử dụng kích nâng để nâng góc xe lên đủ cao để lốp không chạm đất, đồng thời đảm bảo xe đứng vững Giữ chặt lốp và lắc mạnh bánh xe theo hướng 9h - 3h và 12h - 6h Nếu phát hiện bất kỳ chuyển động lạ nào từ bánh, có thể một số chi tiết của xe đã bị bào mòn.
Chú ý các chuyển động khác thường có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau, nên cần kiểm tra và có các phán đoán chính xác.
Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo trên xe tải Isuzu 4 tấn
Việc duy trì sự ổn định của hệ thống treo trên chiếc xe nhằm đảm bảo sự an toàn khi bạn vận hành chiếc xe của mình trên đường
Kiểm tra kỹ lưỡng các chi tiết hệ thống treo như phuộc, rotuyn trụ và rotuyn thanh cân bằng là rất quan trọng Việc này nên được thực hiện thường xuyên, đặc biệt sau mỗi lần thay nhớt định kỳ cho xe, nhằm đảm bảo hiệu suất và an toàn khi lái.
Kiểm tra sự nứt gãy chụp bụi phuộc, bong tróc cao su, rò rỉ dầu phuộc hay bất cứ sự mất mát chi tiết nào trên hệ thống treo.
Kiểm tra kỹ lưỡng các mảnh vụn và sự rò rỉ dầu trên cao su giảm chấn Nếu phát hiện rò rỉ dầu, cần khắc phục và sửa chữa ngay lập tức để đảm bảo hiệu suất và an toàn.
Kiểm tra các rotuyn, các vị trí liên kết với thanh cân bằng hay cả với rotuyn lái ngoài.
Nếu xe của bạn có dầu mỡ bám, hãy đảm bảo rằng mỡ được bơm vào các vị trí cần thiết trong mỗi lần bảo dưỡng định kỳ.
Kiểm tra sự rò rỉ dầu ở các phuộc giảm chấn và rotuyn Nếu phát hiện bất kỳ chi tiết nào trong hệ thống treo có dầu bám, cần thay thế ngay lập tức để đảm bảo hiệu suất và an toàn của xe.
Để đảm bảo hệ thống treo hoạt động hiệu quả, cần kiểm tra độ nảy của phuộc và lò xo giảm xóc Một hệ thống treo ổn định thường chỉ nảy hai lần Nếu phát hiện chúng nảy quá hai lần, điều này có thể là dấu hiệu cho thấy các chi tiết như cao su hoặc phuộc đã bị mòn và cần được thay thế.
Nhíp ô tô thường xuyên phải chịu áp lực lớn từ tải trọng của xe, vì vậy việc kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ là rất cần thiết để đảm bảo khả năng hoạt động hiệu quả.
Nếu không kịp thời phát hiện và sửa chữa những hư hỏng như vậy, xe sẽ không còn di chuyển êm ái như trước, và lốp sẽ bị mòn cũng như xệ một bên.
Để đảm bảo xe hoạt động hiệu quả, chủ xe cần thường xuyên thay thế các lá nhíp bị oxi hóa và kiểm tra độ võng của nhíp Việc thay thế các đệm cao su giúp giảm tiếng kêu giữa các lá nhíp, đồng thời hạn chế sự thay đổi vị trí của chúng để giữ đúng vị trí ban đầu.
