Đồ án Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 1,5 tấn

kết cấu đon 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 trong 1 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 chủ yếu hiện nay trên các loại xe. *) 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 sử dụng trên ô tô. Mặt khác tuỳ 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 xe lắp loại hệ thống treo này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên bộ phận đàn hồi loại này có kết cấu phức tạp giá thành cao, trọng lượng lớn( vì có thêm nguồn cung cấp khí, các van phải có bộ phận hướng riêng). Đối với xe tải, bộ phận đàn hồi bằng khí được sử dụng trên những xe có tải trọng lớn. Tuy có độ êm dịu cao nhưng do phức tạp và trọng lượng lớn cho nên loại này chưa được sử dụng rộng rãi trên xe du lịch và xe khách. Với những phân tích trên người thiết kế căn cứ vào từng loại xe, loại đường để chọn loại bộ phận đàn hồi thích hợp. 1.4. Bộ phận giảm chấn - Giảm chấn sử dụng trên ô tô dựa theo nguyên tắc bằng cách tạo ra sức cản nhớt và sức cản quán tính của chất lỏng công tác khi đi qua lỗ tiết lưu nhỏ để hấp thụ năng lượng dao động do phần tử đàn hồi gây ra. Về mặt tác dụng có thể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều. Loại tác dụng 2 chiều có loại tác dụng đối xứng hoặc không đối xưng. Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có nghĩa trong 2 hành trình nén và trả thì chỉ có 1 hành trình giảm chấn có tác dụng ( nhường hành trình trả) còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạo của piston giảm chấn loại này, bao gồm 2 lỗ với 2 nắp van( dạng van 1 chiều) với khối lượng lỗ khác nhau. Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả lỗ lớn hơn có tác dụng ở hành trình nén phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống treo. Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn là loại thuỷ lực 2 chiều không đối xứng. CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC 2.1 Chọn phương án thiết kế - Trên các ô tô hiện đại thường sử dụng nhíp bán clíp, thực hiện chức năng của bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng. Ngoài ra nhíp bán clip còn thực hiện một chức năng hết sức quan trọng đó là khả năng phân bổ tải trọng lên khung xe.vì thế nhíp lá dược sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe. Và ở xe tải dươc sử dụng rất nhiều. Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội địa hoá ngành ô tô ngày càng được chú trọng. Yêu cầu đặt ra cho người thiết kế trước hết phải nhắm 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 ô tô. Qua những phân tích ưu nhược điểm cuả các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải dựa trên xe cơ sở là xe Cửu Long, Trường Hải. Đây là sản phẩm kết hợp độc đáo giữa khả năng vượt đường trường. Xe có khả năng di chuyển treen các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp. Trước hết với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nước có thể đảm nhận được sản xuất nhíp. Nhíp được sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hoá ngành ô tô. Xe Trường Hải, Cửu Long hiện nay đang được nhà máy ô tô Trường Hải, Cửu Long lắp ráp và bán ra, việc chọn thiết kế bộ phận đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khả năng cạnh tranh. Nhíp còn có thêm các 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 với việc sử dụng ô tô trên địa hình giao thông phức tạp của nước ta hiện nay. 2.2 Chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu - Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề ra. Trong khuôn khổ của 1 đồ án tốt nghiệp em xin lựa chọn chỉ tiêu đó là chỉ tiêu về tần số dao động. Chỉ tiêu này đươc lựa chọn như sau: - Đối với xe tải tần số dao động HZ( tương ứng với số lần dao động: lần / phút) Cơ sở của việc lựa chọn này là số bước của người đi bộ trong một phút. Nếu đi bộ chậm(đi dạo) thị 60 bước/ phút, đi nhanh khoảng bước/ phút. Đây là tần số con người đã quen và do đó không cảm thấy khó chịu. Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước là 96 lần / phút. 2.3 Thiết kế bộ phận đàn hồi ( nhíp) - Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của nhíp, là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếp xúc của nhíp với dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc , vì vậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực x góc phải làm càng nhỏ nếu có thể, nhưng góc phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quang nhíp không vượt quá trị giá, giá trị trung gian. Khi ô tô chuyển động không tải thì góc thường chọn không bé hơn 30. Khi tải trọng đầy góc có thể đạt giá trị số . Để đơn giản chúng ta không tính đến ảnh hưởng của lưc X. Hệ thống treo là đối xứng 2 bên. Vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tính toán cho một bên. +) Khối lượng không được treo +)Trọng lượng cầu trước: Gt= 1400 N +) Trọng lượng một bánh xe có lắp lốp: Gbx = 350 N +) Trọng lượng 1 bên nhíp : Gnhíp = 190 N +) Trọng lượng không được treo Mctt = Mct + 2.Gbx + 2. Gnhíp =1400 +2.350 +2.190 = 2500 N => Trọng lượng treo trước: Mtt – Mt – Mctt = 10530 – 2500 = 8030 N +) Trọng lượng được phân lên một nhíp Chọn nhíp trước là nhíp đối xứng cho nên lực tác dụng lên 1 đầu nhíp là 2007 N 2.3.1 Chọn thông số nhíp - Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá thép mỏng( lá nhíp) ghép lại với nhau. Các lá nhíp có bán kính cong và chiều dài nhất định để ở trạng thái tự do, bán kính cong và chiều dài các lá nhíp dưới giảm dần ( hình vẽ) Khi ghép lại với nhau các lá sẽ ôm khít vào nhau. Kích thước hình học nhíp là: Chiều dài các lá: L1, L2, ...Lk tiết diện lá nhíp b x hk Trong đó: Số lá nhíp : n Chiều rộng lá nhíp: b Số nhóm chiều dày và chiều dày các lá trong mỗi nhóm: hk Chọn chiều dài nhíp chích Đối với xe tải: chiều dài toàn bộ nhíp ( Lt) mm Chọn L = 1000 mm Tham khảo số xe có tải trọng tương đương ta chọn sơ bộ như sau: +) Chiều rộng b và chiều dày ht phải thoả mãn các điều kiện: Chọn số lá nhíp: n =7 trong đó có 2 lá nhíp cái. +) Chiều rộng các lá: b = 60 mm; +) Chiều dày các lá: h1 = 6 mm; mm +) Chiều dài các lá: l1 = l2 = mm +) Chọn L = 1000 mm ; L1 = L2 = 1000 mm ; +) Chọn khoảng cách giữa 2 quang nhíp Iq = 120 mm Ta có chiều dài 1/2 nhíp tính từ quang nhíp: mm Như vậy chiều dài ½ nhíp tính từ quang nhíp là l1 = 440 mm +) Chiều dài các lá nhíp( cụ thể là lk) được tính bằng hệ số phương trình sau đây: Trong đó: Hệ phương trình xuất phát từ phương trình tính phản lực đầu mút lá nhíp (mục 2.1.4) với điều kiện phản lực đầu mút ở các lá bằng nhau. Trong hệ phương trình này ta coi lk là các ẩn số( trong đó l1 đã biết. Như thế ta có n -1 ẩn với n -1 phương trình. Giải hệ phương trình này ta sẽ có các lk với các lk này ta sẽ có phản lực các đầu mút lá nhíp xấp xỉ bằng nhau. Ta có: mm4 ; Cụ thể ta có 5 phương trình sau: Trong hệ phương trình này l1 là chiều dài 2 lá nhíp cái ( lá thứ nhất và lá thứ 2) l6 là chiều dài lá cuối cùng lá thứ 7 - Giải hệ phương trình này bằng phương pháp thế ta có: Từ (5) Thay kết quả trên vào (4) ta lại có: Tương tự từ (3) Từ (3) ta có: Từ (1) ta có: Như vậy ta có chiều dài các lá nhíp là: l1 =( 1000 -120)/2 = 440 mm l2 = 440. 0,854 = 376 mm l3 = 376. 0,828 =312 mm l4 = 312. 0,789 = 245 mm l5 = 245. 0,725 = 178 mm l6 = 178. 0,6 = 106 mm *) Từ công thức lk =(lk – lq)/2 ta lại có: Lk = 2. lk +lq l1 = 1000 mm, ( 2lá) l2 = 2. 376 + 120 = 872 mm l3= 2. 312 + 120 = 744 mm l4 = 2. 245 + 120 = 610 mm l5 = 2. 178 + 120 = 476 mm l6 = 2. 106 + 120 = 332 mm 2.3.2 Tính độ cứng của nhíp Khi lắp nhíp lên xe, nhíp được bắt chặt với dầm cầu bằng quang nhíp với kết cấu này ta có thể coi nhíp bị ngàm cứng ở giữa. Do vậy khi tính toán ta chỉ tính cho một nửa nhíp với giả thiết nhíp bị ngàm cứng chặt một đầu. Sơ đồ tính toán( hình vẽ bên) - Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi độ cứng của nhíp được tính theo công thức sau: Trong đó: E = 2.105 N/m2 : là hệ số thực nghiệm lấy = khoảng chọn = 0,85 ak = (l1 – lk+1) Yk = Ik - Tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k. Nhíp có 2 lá nhíp cái khi tính toán ta coi 2 lá này là lá thứ nhất, do vậy trường hợp này ta tính số lá nhíp là 6 lá: n = 6 Để tiện cho việc tính toán ta lập bảng sau: k lk ( mm) ak+1 (mm) b (mm) hk (mm) Jk (mm4) Ik (mm4) Yk (x10 – 7) Yk –Yk+1 (x10 -7) a3k+1.Yk– Yk+1) 1 440 73 60 2x6 2160 2160 463 204 440 2 367 128 60 7 1715 3875 258 79 1656 3 312 195 60 7 1715 5590 178 42 3114 4 245 262 60 7 1715 7305 136 26 4676 5 178 334 60 7 1715 9020 110 17 6334 6 106 440 60 7 1715 10735 93 93 7922 244102 Thay số vào công thức (2.6) ta có: (N/mm) Kiểm tra lại độ êm dịu: Độ võng tĩnh: f = (mm) =9,55( cm) Tần số dao động: n =(lần / phút) => Đạt yêu cầu so với chọn sơ bộ: 96 lần / phút 2.3.3 Tính bền nhíp Đối với nhíp 1/2 elíp với lý luận như ở phần 2 .1.4 ta coi rằng nhíp bị ngàm chặt ở giữa. Như vậy khi tính toán ta chỉ tính cho một nửa lá nhíp với các giả thiết sau: - Coi 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( hình vẽ) Tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ 2 bằng nhau. Tương tự, tại điểm s biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Ta có hệ phương trình tính các phản lực tại các đầu mút của lá nhíp như sau: ( 2.7) - Trong đó hệ số: Ak, Bk, Ck được tính theo công thức ( 2.5) cụ thể như sau: Thay vào (2.7) ta có hệ phương trình sau: Trong đó: P = 2007 N Giải hệ phương trình: Từ (5) ta có : X5 = X6 thế vào (4) 1,564. X4 -2.X5 + 0,423.X6 =0 X4 = X5 thế vào (3) ta có X4 =X3 Thế vào (1) ta có X2 = P Như vậy: X6 = X5 = X4 = X3 = X2 = 2007 N +) Điều này hoàn toàn phù hợp vì như trên đã nói khi phương trình ( 2.4) tính chiều dài các lá nhíp được thiết lập dựa trên cơ sở giả thiết rằng các phản lực tại các đầu mút các lá nhíp bằng nhau. 2.3.4 Tính ứng xuất nhíp trước Sơ đồ tính toán trên hình vẽ: Điểm A: Điểm tiếp xúc với lá nhíp phía dưới MUA = XU( lk – lk+1) (2.8) Điểm B tại quang nhíp ( tại ngàm) MUB = Xk.lk – Xk+1.lk+1 (2.9) +) Với vật liệu lá nhíp là: 65, 60 C2 thì ứng xuất cho phép là thường có giá trị = 600 MN/m2 ( khi chịu tải trọng tĩnh) ( 2.10) Lá nhíp 1 và 2 ( lá cái) mm3 = 0,720 cm3 Các lá nhíp còn lại: mm3 = 0,490 cm3 +) Ta có kết quả theo bảng sau: K lk( cm) Xk(N) MUA(Ncm) UA(N/cm2) MUB(Ncm) UB(N/cm2) 1 44 2007 14651 20348 14651 20348 2 36,7 2007 11038 22526 11038 22526 3 31,2 2007 13446 27440 13446 27440 4 24,5 2007 13446 27440 13446 27440 5 17,8 2007 14450 29489 14450 29489 6 10,6 2007 21274 43416 Theo kết quả bảng ta có biểu đồ ứng suất sau: 29224 29224 Lá 1,2 29224 29224 Lá 3 29766 29766 Lá 4 29224 29224 Lá 5 30307 30307 30848 30848 32472 21274 Lá 6 Lá 7 Vật liệu nhíp xe tải có = 60.000 N/cm2 Như vậy nhíp trước đủ bền ( Nhìn vào bảng kết quả ta thấy điểm A và điểm B cua nhíp mô men và ứng xuất bằng nhau. Kết quả này là do phản lực tác dụng lên lá nhíp bằng nhau) 2.3.5 Tính bền tại nhíp trước - Tại nhíp chịu lực thẳng đứng Z và lực dọc P( lực kéo Pk hoặc lực phanh Pr) Ứng xuất uốn tai nhíp tính bằng: Trong đó: ; b: Chiều rộng lá nhíp ( b =6 cm) h: Chiều dày lá nhíp ( h1,2 = 6 mm;. h3 –h1,2 = 7 mm) D: Đường kính trong tai nhíp Dmax = Ứng xuất tổng hợp cho phép lá 350 MN/m2 = 35000 N/cm2 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: Trong đó hệ số bám của bx với đất. Lấy =0,7 - phản lực của đất lên bánh xe: N -> Pp = Zbx.0,7 = 5265.0,7=3685 N +) Chọn đường kính của tai nhíp: D = 5(cm) N/cm Ứng xuất kéo( hoặc nén) tai nhíp bằng: (N/cm2) Vậy ứng xuất tổng hợp 29684 N/cm2 so với Vậy tai nhíp đủ bền. Tính bền chốt nhíp +) Nếu chốt nhíp được chế tạo bằng thép các bon trung bình ( thép 30 hoặc 40) xianua hoá thì ứng xuất chèn dập cho phép là 3 – 4 MN/m2 được chế tạo bằng thép hợp kim có thành phần các bon thấp (20 X) được thấm các bon trước khi tôi thì ứng xuất chèn dập cho phép là 7,5 – 9 MN/m2. +) Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt = 5(cm) = 50 mm Chốt nhíp được kiểm nghiệm theo ứng xuất chèn dập. Z( như đã được tính ở phần trên) Z = 4015 N Vậy ta có : Zcd = (N/cm2) Vậy chốt nhíp đảm bảo bền. 2.4 Thiết kế giảm chấn Như đã nêu ở phần chọn phương án loại giảm chấn được chọn để thiết kế là giảm chấn ống tác dụng 2 chiều không đối xứng. Sự cản chấn động của hệ thống treo không chỉ phụ thuộc vào giảm chấn mà còn do ma sát giữa các lá nhíp, ma sát giữa các khớp nối của hệ thống treo. Việc tác động của chúng ta vào sự cản chấn động ở hệ thống treo bằng cách thiết kế giảm chấn chính là việc tác động của chúng ta vào thông số mà ta kiểm soát được. Tức là lực cản chấn động của giảm chấn, ảnh hưởng dập tắt chấn động của các yếu tố không kiểm soát được là không lớn lắm. Vì vậy, khi thiết kế giảm chấn ta coi sự cản dao động của toàn bộ hệ thống treo là sự cản giao động của giảm chấn. Khi làm việc giảm chấn phải thực hiện được nhiệm vụ của nó là dập tắt dao động tương đối của phần được treo và phần không được treo. - Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông số ban đầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bố trí của giảm chấn. 2.4.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Hệ số cản của hệ thống treo góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịu của xe, tương tự bộ phận đàn hồi, tuỳ thuộc cách lắp giảm chấn trên xe. Hệ số cản của giảm chấn có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo. +) Chọn hệ số dập tắt dao động ; Trong đó: C : độ c của hệ thống treo M: Trọng lượng được treo kích trên bánh xe : Hệ số dập tắt dao động (Ở ô tô hiện nay = 0,150,3) Chọn = 0,20 C =42 N/mm = 42000N/m kg +) Hệ thống treo xe thiết kế là hệ thống treo phụ thuộc với kết cấu này ta có: Kz = K( Kt là hệ số cản của HTT, k là hệ số cản của giảm chấn) Ta lại có: Kgc =( Kn + Ktr)/2 và Ktr =Kn Chọn Ktr = 3Kn (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình 2.4.2 Xác định kích thước ngoài của giảm chấn Chọn sơ bộ kích thước ngoài của giảm chấn. Kích thước ngoài của giảm chấn được xác định theo các điều kiện sau: Hành trình làm việc của giảm chấn Kích thước các bộ phận của giảm chấn Đủ diện tích toả nhiệt để giảm chấn không nóng quá một nhiệt độ cho phép khi làm việc căng thẳng. Kích thước sơ bộ của các bộ phận giảm chấn được cho trên D. Đường kính pistong giảm chấn được xác định sợ bộ theo bảng Với trọng lượng toàn bộ xe là 34980 N. Ta chọn d = 30 mm Đường kính vỏ ngoài của giảm chấn. Dn = Chọn Dn = 45 (cm) Chiều dài phần thân giảm chấn: L =Lv + Lp + Lg + Lm Hành trình cực đại của giảm chấn Lg với độ võng tĩnh của nhíp trước là 9,55 cm ; Chọn Lg = 9 cm = 90 mm. mm; Chọn sơ bộ L = 300 mm = 30 cm Kiểm tra nhiệt độ nung nóng chi tiết giảm chấn Chế độ làm việc căng thẳng được xác định : V = 0,3 m/s Công suất tiêu thụ bởi giảm chấn được xác định như sau: Công suất toả nhiệt của một vật thể kim loại có diện tích toả nhiệt là F như sau: ( Tmax – Tmin) ( 2.14) Trong đó: : là hệ số truyền nhiệt giờ độ -> chọn = 0,14 J/m2 - Nhiệt độ cho phép: Tmax= 1200 Tmin = 200 ( = to môi trường) F: Diện tích truyền nhiệt -> F = Coi rằng công suất giảm chấn biến thành nhiệt và toả ra ngoài qua thành vỏ giảm chấn. Tmax kích thước chọn ở trên là hợp lý. 2.4.2 Tính kích thước các van giảm chấn Tổng diện tích lưu thông của các van giảm chấn( số lỗ van và kích thước lỗ van) quyết định hệ số cản của giảm chấn. Ta có công thức sau: (2.15) Trong đó: Fv là tổng diện tích các lỗ van giảm chấn ( mz) Q: là lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗ tiết lưu ( m3/s) Q = Fp.Vg Fp: Là diện tích piston giảm chấn ( m2) Q = Fp.Vg = 0,0007065.0,3=0,0002119 m3/s : là hệ số tổn thất = -> Chọn =0,7 Y: là trọng lượng riêng của chất lỏng Y = 8600 N/m3 g: là gia tốc rơi tự do ( m/s2) p: là áp suất chất lỏng trong giảm chấn ( N/m2) Hành trình nén: Pn = ( N/m2) hành trình trả: ( N/m2) Van nén (nén nhẹ) ( m2) Fvn = 0,0000084 m2 = 8,4 mm2 Chọn số lượng lỗ van nén nhẹ là 4 ta có diện tích cần thiết của 1 lỗ van: F = 8,4/4 = 2,1 mm2 Đường kính lỗ van: dn = mm Van trả ( trả nhẹ) Chọn số lượng van trả nhẹ là 4. Ta có diện tích cần thiết của 1 lỗ van : F = Đường kính lỗ van Van giảm tải: Khi van giảm tải mở hệ số cản giảm chấn có giá trị như sau: K’tr = 0,6 Ktr ; Kn’ = 0,6 Kn - Vận tốc cực đại của giảm chấn: V’ = -> chọn Vn’ = V’tr = 0,6 m/s - Lực cản giảm chấn : P’ = P + K’( V’ – V) - Hành trình nén P’n = Pn + K’n( Vn’- Vn) = 830. 0,3 + 0,6.830.(0,6 – 0,3)= 398 (N) - Hành trình trả: P’tr = Ptr + Ktr’( V’tr – Vtr) = 2488.0,3+0,6/ 2488.(0,6-0,3)=1194 (N) Áp suất chất lỏng trong giảm chấn - Hành trình nén: ( N/m2) - Hành trình trả: (N/m2) Lưu lượng giảm chấn Q = Fp.V’ = 0,0007065. 0,6 = 0,0004239 ( m3/s) +) Van giảm tải hành trình nén ( nén mạnh) Tổng diện tích lưu thông của tất cả các van Tổng diện tích lưu thông của các van giảm tải: Fm’’=Fm = 16,7 – 8,4 = 8,3 mm2 Chọn số lượng lỗ van nén mạnh là 4 ta có diện tích cần thiết của 1 lỗ van: F = 8,3/4 = 2 mm2 Đường kính lỗ van : +) Van giảm tải hành trình trả ( trả mạnh) Tổng diện tích lưu thông của tất cả các van - Tổng diện tích lưu thông của các van giảm tải: F’’vtr= F’ts – Fvtr = 9,66 – 6,1 = 3,56 mm2 Chọn số lượng lỗ van trả mạnh là 3, ta có diện tích cần thiết của 1 lỗ van F = 3,56 /3 = 1,88 mm2 +) Đường kính lỗ van: (mm) 2.4.3 Tính lò xo các van( hình vẽ) Lò xo van giảm tải ở hành trình nén a)Trường hợp van có kết cấu như hình (bên) Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở: ( 4.10) -> P1 = 352441 N/m2 P1 là áp suất chất lỏng ở cuối hành trình nén nhẹ (Vnl = 0,3 m/s) +) Chọn số vòng n = 5 n0 = 5 + 1 = 6 D = 2,2 d = 1,5 (mm) P’ = P2 = 563340 ( N/m2) Tính chiều dài lò xo khi van mở hoàn toàn. Khoảng cách giữa các vòng của lò xo là 1mm Hm = d.n0 + 1.n = 1,5. 6 + 1.5 = 14 mm Độ cứng lò xo: C = G: là modun đàn hồi của vật liệu khi xoắn. G = 8.106 MN/m2 n: là số vòng làm việc của lò xo n = 5 C = Biến dạng lò xo khi van đóng Biến dạng lò xo khi van mở Chiều dài tự do của lò xo Htd = Hd + = 14 + 5,924 = 19,9 mm +) Kiểm tra ứng xuất cho phép Trong đó: P2 = 563340 N/m2 = 563340.10-6 N/mm2 Tính bước lò xo CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO SAU +) Trọng lượng phân bố lên cầu sau không tải là 8690 N +) Trọng lượng khi đầy tải là: 24450 N +) Trọng lượng cầu sau + bánh xe : 2800 N +) Chiều dài cơ sở: L = 3000 mm 3.1. Chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu +) Đối với hệ thống treo sau ta chọn như sau +) Chọn tần số giao động f = 1,6 Hz -> Tương ứng với số lần dao động n = 97 lần / phút. *) Chọn thông số nhíp +) Số lá nhíp n = 9; Trong đó có 2 lá nhíp cái +) Chiều rộng các lá b = 65 mm +) Chiều dày các lá: h1, 2 = 6mm; +) Chọn chiều dài nhíp Chiều dài 2 lá nhíp cái ( 0,35 0,45).L= +) Chọn chiều dài 2 lá nhíp cái là 1100 mm +) Chọn khoảng cách giữa 2 bu lông bắt quang nhíp lq= 140 mm +) Ta có chiều dài 1/2 nhíp tính từ quang nhíp lk =[Lk – lq ] /2 lk =( 1100 – 140)/2 = 480 mm *) Xác định chiều dài các lá còn lại ta sử dụng hệ phương trình ( 2.4) (3.1) Ở đây ta có số lá nhíp là 9 lá trong có 2 lá nhíp cái. Do vậy n = 8 Ta có: Ta có biểu thức tích Ak , Bk , Ck như sau: - Hệ phương trình này xuất phát từ hệ phương trình phản lực đầu mút của lá nhíp (mục 2.1.4) tính bền nhíp với điều kiện phản lực đầu mút các lá nhíp bằng nhau. - Trong hệ phương trình này ta coi lk là ẩn ( trong đó l1 đã biết) như thế ta có n -1 ẩn với n -1 phương trình, giải hệ này ta sẽ có các lk. Với các lk này ta sẽ có các phản lực các đầu mút lá nhíp xấp xỉ nhau. +) Vậy ta có hệ phương trình sau: +) Trong hệ phương trình này l1 là chiều dài 2 lá nhíp cái ( lá thứ nhất và lá thứ 2), l8 là chiều dài lá nhíp cuối cùng ( lá thứ 9) *) Giải hệ phương trình bằng phương pháp thế ta có: Từ (7) Thay kết quả trên vào (6) ta có: Tương tự từ (5) Từ (4) ta có: Từ (3) ta có: Từ (2) ta có: Từ (1) ta có: *) Ta có l1 = 480 mm ; Do đó các lá còn lại có kích thước sau: l2 = 426 mm ; l3 = 372 mm; l4 = 317mm ; l5 = 263mm ; l6 = 207mm ; l7 =150 mm; l8 = 90 mm ; Từ công thức (3) ta tính được các lk (mm) như sau: L1( 2lá) = 1100 mm ; L2 = 992 mm ; L3 = 884 mm ; L4 = 744 mm ; L5 = 666 mm ; L7 = 440 mm ; L8 = 320 mm ; 3.2. Tính độ cứng của nhíp - Nhíp được bắt lên xe với cách bắt nhíp lên khung dầm cầu bằng quang nhíp. Với kết cấu này ta coi nhíp bị ngăm cứng ở giữa. Do vậy khi tính toán chỉ tính cho một nửa nhíp với giả thiết nhíp bị ngăm chặt 1 đầu. - Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi, độ cứng của nhíp được tính theo công thức sau: Trong đó: E: mô đun đàn hồi của vật liệu E = 2.105 N/mm2 : Hệ số thực nghiệm trong khoảng ( 0,83 0,87) Chọn =0,85 li : Chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i ak = l1 – lk+1 Yk = Ik = J1 + J2 + ...+ Jk Jk = -> Tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k. -> Nhíp có 2 lá nhíp cái, khi tính toán ta coi 2 lá đó là lá thứ nhất. Do vậy trường hợp này n = 8. +) Để tiện lợi cho việc tính toán ta lập bảng sau: K lk (mm) ak+1 (mm) b (mm) hk (mm) Jk (mm4) Ik (mm4) Yk (x10-7) Yk–Yk+1 (x10 -7) ak+13(Yk–Yk+1) 1 480 54 65 2x6 2340 2340 4273 1891 29,7 2 426 08 65 7 1858 4198 2382 731 92,08 3 372 136 65 7 1858 6056 1651 388 168,03 4 317 217 65 7 1858 7914 1263 240 245,23 5 263 273 65 7 1858 9772 1023 164 333,68 6 207 330 65 7 1858 11630 859 118 424,05 7 150 390 65 7 1858 13488 741 90 533,87 8 90 480 65 7 1858 15346 651 651 7199,5 9026,14 Từ công thức *) Kiểm tra độ êm dịu Trọng lượng cầu sau: 24450 N Trọng lượng không được treo: Gcầu + Gbánh xe = 2800 N Trọng lượng phân lên 1 nhíp: *)Độ võng tĩnh: *)Tần số dao động: (lần / phút) Đạt yêu cầu so với chọn sơ bộ là 97 lần. 3.3. Tính bền nhíp sau: Đối với nhíp 1/2 elíp với lý luận ở phần 2.1.3 ta coi rằng nhịp bị ngăm chặt ở giữa. Như vậy khi tính toán ta chỉ tính cho nửa lá nhíp với các giả thiết sau. - Coi nhíp là loại 1/4 một đầu được ngăm chặt, một đầu chịu lực. - Bán kính cong của 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 các vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau với các giả thiết trên thì sơ đồ tính toán bền nhíp hình vẽ bên. - Tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai bằng nhau, tương tự tại điểm “S” biến dạng của lá thứ k – 1 và lá thứ k bằng nhau. Ta có hệ phương trình các phản lực tại các đầu mút lá nhíp như sau: +) Tiến hành tương tự như tính bền nhíp trước (mục 2.1.4) (3.4) *) Các thông số của nhíp. Kích thước( xem mục 3.3) mô men quan tính tiết diện lá nhíp: Nhíp có 2 lá nhíp cái. Do đó coi 2 lá này là lá thứ nhất. Các hệ số: Ak, Bk, Ck được tính như sau: +) Ta có hệ phương trình tác dụng lên nhíp sau: Trong đó: Giải phương trình bằng phương pháp thế: Từ (7) -> X8 = X7 Từ (6) -> 1,57 X6 -2X7 +0,432 X8 = 0 => X6 = X7 Tương tự ta có: X6 =X5 = X4 = ...=X2 = 5412 N Điều này hoàn toàn phù hợp vì như trên đã nói khi hệ phương trình (2.4) tính chiều dài các lá nhíp được thiết lập trên cơ sở giả thiết rằng các phản lực tại các đầu mút các lá nhíp bằng nhau. 3.4. Tính ứng xuất nhíp sau: Điểm A : Điểm tiếp xúc với lá nhíp phía dưới Điểm B: Điểm tiếp xúc tại ngàm Lá nhíp 1 và 2: Lá nhíp còn lại: Ta có kết quả sau: K lk (cm) Xk (N) MuA(Ncm) MuB(Ncm) 1 48 5412 29224 37466 29224 37466 2 42,6 5412 29224 55140 29224 55140 3 37,2 5412 29766 56162 29766 56162 4 31,7 5412 29224 55140 29224 55140 5 26,3 5412 30307 27183 30307 57183 6 20,7 5412 30848 58203 30848 58203 7 15 5412 32472 61268 32472 61268 8 9 5412 48708 91901 - Vật liệu xe tải có N/cm2 như vậy nhíp sau đủ bền. - Nhìn vào bảng kết quả ta nhận thấy tại điểm A và B của nhíp, mômen và ứng xuất bằng nhau, kết quả này cho thấy lực tác dụng lên các lá nhíp bằng nhau. 3.5. Tính bền tai nhíp sau: Tai nhíp chịu lực thẳng đứng Z và chịu lực dọc P ( Lực kéo Px hoặc lực phanh Pp) Trong đó: b: Chiều rộng lá nhíp (b = 6,5 cm) h: chiều dày lá nhíp (h = 0,7 cm) D: đường kính trong của tai nhíp Dmax = Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pk hay lực phanh Pp trị số của lực này