Chơng 3: Thiết kế tính toán dẫn động phanh
II. Tính toán bộ trợ lực phanh
II.2. Thiết kế bộ trợ lực
II.2.3. Tính lò xo màng cờng hoá
Lò xo màng cờng hoá đợc tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
*Đờng kính dây lò xo 1,6 . .
[ ] k F clx
d
Trong đó : d - đờng kính dây lò xo.
Flx - lực lớn nhất tác dụng lên lò xo (tham khảo các xe có dẫn
động phanh dầu), Flx = 150 N.
c - hệ số đờng kính, c D.
d D - đờng kính vòng lò xo.
d - đờng kính dây lò xo Chọn c = 15 .
k - hệ số tập trung ứng suất, đợc tính theo công thức:
. 09 , 15 1
615 , 0 4 15 . 4
1 15 . 4 615 , 0 4 4
1
4
c c
k c
[] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65, [] = 330 MPa.
1,09.150.15
1,6 4, 4 .
d 330 mm
Từ đó tính đợc đờng kính trung bình của lò xo : Dtb = c.d = 15.4,4= 66 mm.
*Số vòng làm việc của lò xo
). .(
. 8
. .
min max
3 F F
c
d G n x
Trong đó : x - chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng đến giá trị lớn nhất Fmax, từ giá trị lực nhỏ nhất Fmin (lực lắp), x đợc chọn dựa vào hành trình của piston xilanh chính.
Ta có tổng hành trình của 2 piston xilanh chính là S =S1 + S2 =6,96 +2,43
= 9,39 mm, với S1 , S2 là hành trình của piston sơ cấp và piston thứ cấp. Có thể chọn x bằng hoặclớn hơn tổng số hành trình trên. Lấy x = 15
G - môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
d, c - đờng kính dây lò xo và hệ số đờng kính.
c = 15 ,d = 4,4 mm,.
Fmax, Fmin ( tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu) Fmax = 150 N, Fmin = 80 N.
4 3
15.8.10 .4, 4 8.15 .(150 80) 2,8
n
vòng.
*Độ biến dạng cực đại của lò xo
d - đờng kính dây, d = 4,4 mm.
3
max 4 4
8.66 .3.150
34,5 . 8.10 .(4, 4) mm
*ứng suất của lò xo
Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của 2 piston thứ cấp và sơ cấp. Khi đó lực tác dụng lên lò xo Plx đợc tính từ tổng hành trình S của piston nh sau :
3
min
8. . .( ).
. . lx S c n P F
G d
. .3 min.
lx 8. . S G d
P F
c n
Trong đó : S - tổng hành trình dịch chuyển của các piston, S = 9,39 mm.
G - mođun đàn hồi, G = 8.104 MPa.
d - đờng kính dây lò xo,d = 4,4mm.
c - tỉ số đờng kính, c = 15.
n - số vòng lò xo, n = 3 vòng.
Fmin - lực lắp lò xo, F = 80N.
4 3
9,39.8.10 .4, 4
80 120,8 . 8.(15) .3
Plx N
Từ đó ta kiểm tra đợc ứng suât xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là:
].
. [ . . . 8
3
d
D P k lx
8.1, 09.120,8.663
260 .
.(4, 4) MPa
Lò xo làm bằng thép 65 có [] = 330MPa, so sánh thấy < [] . Vậy điều kiện bền xoắn dợc đảm bảo.
*Số vòng toàn bộ của lò xo
n0 = n + 2 = 3 +2 = 5 vòng
* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau HS = (n0 – 0,5).d
HS = (5 - 0,5).4,4 = 19,8 mm
*Bớc của vòng lò xo khi cha chịu tải t = d +
n . max
2 ,
1
Trong đó : d - đờng kính dây lò xo, d = 4,4mm.
n - số vòng làm việc của lò xo, n = 3 vòng.
max - độ biến dạng cực đại, max = 34,5 mm.
t = 4,4 + 1,2.34,5/3 t = 18,2 mm
* Chiều cao lò xo khi cha chịu tải H0 = HS + n.(t-d)
H0 = 19,8 + 3(18,2 - 4,4) H0 = 61,2 mm
Tính lò xo van khí:
*Đờng kính dây lò xo 1,6 . .
[ ] k F clx
d
Trong đó : d - đờng kính dây lò xo.
Flx - lực lớn nhất tác dụng lên lò xo, Flx = 20 N.
c - hệ số đờng kính, D. cd D - đờng kính vòng lò xo.
d - đờng kính dây lò xo Chọn c = 15 .
k - hệ số tập trung ứng suất, đợc tính theo công thức:
Từ đó tính đợc đờng kính trung bình của lò xo : Dtb = c.d = 15.1,6= 24 mm.
*Số vòng làm việc của lò xo
). .(
. 8
. .
min max
3 F F
c
d G n x
Trong đó : x - chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng đến giá trị lớn nhất Fmax, từ giá trị lực nhỏ nhất Fmin (lực lắp), x đợc chọn dựa vào hành trình của van khí . x = 3 mm
G - môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
d, c - đờng kính dây lò xo và hệ số đờng kính.
c = 15 ,d = 1,6 mm,.
Fmax = 20 N, Fmin = 15 N.
4 3
3.8.10 .1,6 8.15 .(20 15) 3
n
vòng.
*Độ biến dạng cực đại của lò xo . .
. . . 8
4 max 3
max Gd
F n Dtb
Trong đó : Dtb - đờng kính trung bình của vòng lò xo, D = 24 mm.
n -số vòng làm việc của lò xo, n =3 vòng.
Fmax - lực tác dụng cực đại lên lò xo, Fmax = 20N.
G - môđun đàn hồi, G = 8.104 MPa.
d - đờng kính dây, d = 1,6 mm.
3
max 4 4
8.24 .3.20
12,6 . 8.10 .(1, 6) mm
*Số vòng toàn bộ của lò xo
n0 = n + 2 = 3 +2 = 5 vòng
* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau HS = (n0 – 0,5).d
HS = (5 - 0,5).1,6 = 7,2 mm
*Bớc của vòng lò xo khi cha chịu tải t = d +
n . max
2 ,
1
Trong đó : d - đờng kính dây lò xo, d = 1,6mm.
n - số vòng làm việc của lò xo, n = 3 vòng.
max - độ biến dạng cực đại, max = 12,6 mm.
t = 1,6 + 1,2.12,6/3 t = 6,44 mm
* Chiều cao lò xo khi cha chịu tải H0 = HS + n.(t-d)
H0 = 7,2 + 3(6,6 – 1,6) H0 = 22,2 mm
Ta có kết cấu bộ cờng hoá nh sau :
Kết cấu của bộ cờng hoá chân không
1 . Thân xi lanh , 2 .Loxo Piston thứ cấp , 3 Vành tựa loxo , 4 .phớt , 5 .Chốt hạn chế, 6 .Piston thứ cấp , 7 .Phớt thân van , 8 . loxo , 9 .Vành tựa loxo , 10 .Phớt , 11.Piston sơ cấp, 12 .Phanh hám , 13 .Vành tựa loxo , 14 .Loxo màng trợ lực , 15 .Thân trớc trợ lực, 16 . Màng trợ lực , 17.Địa đỡ màng , 18. Thân sau trợ
lực .19.Tấm thép van hãm, 20. Bulông M12, 21.Phớt thân trợ lực, 22.Vành đỡ loxo, 23. Loxo hồi van khí, 24.Võ bọc, 25.Lọc khí, 26.Cần đẩy, 27.Van điều khiển, 28, Loxovan điều khiển, 29, Van khí, 30, Đĩa phản lực, 31.Van chân không, 32.Thanh đẩy trợ lực, 33.ống dẫn khí, 34.ống nối, 35.Phớt thân, 36.ống dẫn dầu, 37.Cửa bù, 38.Cửa hồi dầu.
Chơng IV