TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC Ngành: Công nghệ Kỹ thuậ
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Lý do chọn đề tài
Trong thế giới hiện đại ngày nay, phương tiện giao thông vận tải là nhu cầu thiết yếu đồi với tất cả mọi người và ô tô là một trong những phương tiện phổ biến nhất hiện nay trong tất cả các nước trên thế giới Ngày nay, việc đi xe không những đáp ứng tính phương tiện đi lại mà còn phải đáp ứng đủ tính tiện nghi, an toàn cho con người Vì vậy việc nghiên cứu và cải tiến trên ô tô là mục tiêu, là hoạt động đang diễn ra liên tục không ngừng nghỉ của tất cả các nhà cung cấp ô tô Và hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên ô tô Trong khi động cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, thì hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó như: quay vòng trái, quay vòng phải, đi thẳng… Hệ thống lái là một hệ thống khá phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt hỗ trợ lẫn nhau Việc nghiên cứu hệ thống lái sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác
Do nhu cầu học tập, sửa chữa và bảo dưỡng là rất lớn Để sử dụng và khai thác có hiệu quả tất cả các tính năng ưu việt của hệ thống lái nói chung thì việc nghiên cứu và nắm vững hệ thống lái là vô cùng cần thiết Dựa trên mô hình cũ sẵn có và các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến hành khảo sát nguyên lý làm việc của hệ thống lái, của các cụm chi tiết, giải thích bản chất của các hiện tượng xảy ra trong quá trình hoạt động của hệ thống lái, làm cơ sở cho quá trình thiết kế và thi công mô hình
Vì những lý do trên nhóm em chọn đề tài "THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC” để làm đề tài tốt nghiệp.
Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực thủy lực
- Thi công thiết kế cho mô hình hoạt động
- Hướng dẫn sử dụng mô hình để phục vụ công tác giảng dạy
Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng: Hệ thống lái trợ lực thủy lực (Thước lái).
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thu thập thông tin
- Phương pháp tiếp cận thu thập thông tin
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu
- Phương pháp dịch thuật tài liệu.
Hạn chế
- Chưa có thiết bị bù không tải
- Chưa thay đổi được tốc độ động cơ.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC
Tổng quan về hệ thống lái
2.1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển động theo một quỹ đạo xác định nào đó
Theo cách bố trí tay lái (vô lăng lái):
- Hệ thống lái có tay lái bố trí bên phải: dùng ở những nước có luật đi đường theo phía bên trái như ở các nước Anh, Nhật, Thụy Điển …
- Hệ thống lái có tay lái bố trí bên trái: dùng ở những nước có luật đi đường theo phía bên phải như ở các nước Xã Hội Chủ Nghĩa
Theo số lượng bánh dẫn hướng:
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng hai cầu
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu
Theo kết cấu và nguyên lý của cơ cấu lái:
- Loại trục vít – cung răng
- Loại trục vít – con lăn
- Loại trục vít – đai ốc bi hồi chuyển
- Loại trục vít – chốt quay
- Loại trục răng, thanh răng
Theo tính chất của cơ cấu lái:
- Hệ thống lái không có trợ lực
- Hệ thống lái có trợ lực Đối với hệ thống lái có trợ lực còn được phân ra:
- Loại trợ lực bằng thuỷ lực
- Loại trợ lực bằng điện
Hệ thống lái cùng với hệ thống treo đóng 1 vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo tính an toàn, tính êm dịu chuyển động trên mọi loại đường từ dải tốc độ thấp đến dải tốc độ cao
Hệ thống truyền lực truyền công suất từ động cơ đến các bánh chủ động làm xe chuyển động về phía trước, hệ thống lái điều khiển hướng chuyến động của xe, hệ thống phanh đảm bảo giảm tốc độ một cách ổn định và an toàn Vì vậy hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên đường hẹp, đường gấp khúc, hệ thống lái phải có thể quay gấp các bánh trước một cách dễ dàng và êm dịu
Lực lái thích hợp: Bình thường, lực lái cần thiết sẽ lớn hơn khi xe đúng yên và sẽ giảm khi tốc độ xe tăng Vì vậy, để đảm bảo lái dễ dàng và cảm giác về mặt đường tốt hơn, tay lái phải nhẹ hơn ở tốc độ thấp và nặng hơn ở tốc độ cao
Hồi vị êm: Trong khi xe quay vòng, người lái phải giữ vô lăng chắc chắn Tuy nhiên sau khi quay vòng xong hổi vị (sự quay về vị trí chuyển động thẳng của vô lăng) phải xảy ra êm dịu khi người lái nới lỏng tay lái
Giảm tối thiểu sự truyền các va đập từ mặt đường: Không để các va đập từ mặt đường xấu làm mất điều khiển tay lái cũng như sự nẩy ngược của vô lăng
2.1.2 Cấu tạo của hệ thống lái
Hình 2.1 Kết cấu của một loại vô lăng lái
- Vô lăng lái là một vành bằng thép (thường có hình tròn), ở giữa có một lỗ côn gia công rãnh then hoa để lắp ghép với trục lái Ngoài vành thép người ta bọc da hoặc nhựa để tăng lực ma sát giữa tay người điều khiển với vô lăng và đối với một số ô tô đời mới, trên các phần bao ngoài vô lăng lái người ta bố trí nhiều phím chức năng điều khiển nhiều hoạt động khác của ô tô như: công tắc điều khiển máy nghe nhạc, máy lạnh, công tắc đèn, còi…
- Vô lăng lái có nhiệm vụ điều khiển hoạt động lái Muốn giữ hướng chuyển động của ô tô hoặc chuyển hướng, người lái xoay vô lăng lái theo hướng mong muốn, vô lăng sẽ dẫn động các phần còn lại của hệ thống lái để ô tô hướng theo mong muốn của người lái
Trục lái và ống bọc:
Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống bọc (đỡ) trục lái Đầu phía trên trục lái được chế tạo côn với then hoa và vô lăng được siết vào trục lái bằng một đai ốc
Hình 2.2 Kết cấu của trục lái
Trong trục lái có cơ cấu hấp thụ và va đập Cơ cấu này sẽ hấp thụ lực va đập tác động lên người lái khi bị tai nạn
Trục lái chính ngoài những cơ cấu như cơ cấu khoá tay lái, cơ cấu tay lái nghiêng, cơ cấu trượt tay lái
Hình 2.3 Cấu tạo và cách bố trí cơ cấu hấp thụ va đập
Một số cơ cấu khác của trục lái chính:
- Cơ cấu khoá tay lái: cơ cấu vô hiệu hoá vô lăng đề phòng chống trộm ô tô bằng cách khoá trục chính vào ống trục lái khi rút chìa khóa điện ra Một số vị trí khi làm việc của khóa như trên hình 2.4 và 2.5 dưới đây:
Hình 2.4 Cơ cấu khóa trục lái
Hình 2.5 Các vị trí làm việc của cơ cấu khóa trục lái
- Cơ cấu trượt, nghiêng tay lái điều khiển điện: Cơ cấu điều khiển điện cho phép trượt và nghiêng tay lái Cơ cấu này cho phép người lái lựa chọn vị trí vành lái để thích hợp với vị trí ngồi của người lái xe Điều này rất quan trọng vì trong quá trình lái xe thời gian dài người lái sẽ rất mệt mỏi, một cơ cấu lái tạo cho người lái sự thoải mái sẽ làm giảm bớt sự mệt mỏi và làm giảm nguy cơ xẩy ra tai nạn trên đường
Hình 2.6 Cơ cấu nghiêng, trượt tay lái
Cụm cơ cấu này bao gồm động cơ điện, trục vít nghiêng, bánh vít nghiêng và thanh trượt
Hình 2.7 Cấu tạo cơ cấu trượt tay lái
Hình 2.8 Cấu tạo cơ cấu nghiêng tay lái
Các đăng lái là trục truyền động trung gian giữa trục lái đến cơ cấu lái Các đăng lái cho phép truyền động giữa các trục không đồng tâm và có sự thay đổi góc truyền động trong quá trình hoạt động
Cơ cấu lái là cơ cấu dùng các bộ truyền động bánh răng, trục vít đai ốc, để chuyển đổi mô men lái và hướng quay từ vô lăng, truyền tới bánh xe thông qua hệ thanh đòn dẫn động lái làm xe quay vòng
Là sự kết hợp giữa các thanh truyền và các tay đòn với các khớp nối để truyền chuyển động của cơ cấu lái tới các bánh trước trái và phải
Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái
Khi muốn giữ nguyên hướng chuyển động hoặc muốn chuyển hướng, người lái giữ yên hoặc xoay vô lăng theo hướng mong muốn, vô lăng dẫn động trục lái, trục lái dẫn động trục lái trung gian (các đăng lái) và dẫn động cơ cấu lái Cơ cấu lái thực hiện việc biến đổi hướng chuyển động của trục lái để dẫn động các thanh đòn dẫn động lái, qua đó dẫn động cam lái và cuối cùng là dẫn động các bánh xe dẫn hướng theo hướng mong muốn của người lái.
Giới thiệu về trợ lực lái
Ngày nay, các mẫu xe mới đa số đều có được hệ thống trợ lực tay lái do xu hướng bố trí dồn trọng lượng thân xe về phía cầu trước dẫn hướng Tính năng này đặc biệt phát huy
9 tác dụng khi phương tiện đứng yên hoặc di chuyển chậm, bên cạnh đó tay lái trợ lực cho khả năng vận hành linh hoạt và ổn định hơn khi gặp địa hình xấu
2.2.1 Công dụng của hệ thống trợ lực lái
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài Đặc biệt trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái Để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường Kết quả là cần một lực lái lớn hơn Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái Tuy nhiên, việc đó lại đòi hỏi phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng dẫn đến không thể thực hiện được việc quay vòng ngoặt gấp
Vì vậy, để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lực lái nhỏ, cần phải có trợ lực lái
2.2.2 Phân loại hệ thống lái trợ lực
Hệ thống lái trợ lực được sử dụng phổ biến rộng rãi trên tất cả các ô tô với nhiều hình thức trợ lực khác nhau Nhưng chủ yếu phụ thuộc 2 nhóm chính:
- Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần
- Nhóm trợ lực có điều khiển điện.
THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC
Ý tưởng thiết kế mô hình
Dựa vào mô hình lái đã có sẵn, qua nghiên cứu chúng em nhận thấy rằng mô hình cũ vẫn còn nhiều bất tiện trong việc vận hành cũng như các bộ phận bố trí chưa hợp lí gây khó khăn cho việc giảng dạy của các thầy cô trong khoa Nhận thấy những bất cập trên, chúng em đã tham khảo những mô hình hệ thống lái trợ lực thủy lực của các trường khác cùng với những góp ý mà thầy Th.S Thái Huy Phát đã giúp chúng em rất nhiều trong việc lên ý tưởng thiết kế mô hình
Hình 3.1 Phần khung của mô hình cũ.
Thiết kế mô hình
Sử dụng phần mềm CATIA để thiết kế phần khung cho mô hình
Hình 3.2 Thiết kế khung trên phần mềm CATIA
Thi công mô hình
Vật liệu chính của khung sẽ là sắt hộp (30x60, 50x50, 30x30…)
+ Đo đạc và tiến hành cắt sắt theo kích thước đã đo
Hình 3.3 Các thanh sắt được đo đạt và cắt theo kich thước
+ Tiến hành hàn và mài các thanh sắt thành hình dạng như mẫu thiết kế
Hình 3.4 Mối hàn giữa 2 thanh sắt
Hình 3.5 Mối hàn sau khi được mài
+ Tiến hành chà nhám và sơn phần khung
Hình 3.6 Phần khung của mô hình sau khi sơn
Các chi tiết trên mô hình hệ thống lái trợ lực thủy lực
Hình 3.7 Mô hình hoàn thiện
3.4.1 Động cơ điện và bơm trợ lực lái
Sử dụng động cơ điện xoay chiều một pha để giả lập sự hoạt động của động cơ trên ô tô Nó được dùng để dẫn động pully của bơm trợ lực lái để kéo bơm hoạt động s
Hình 3.8 Động cơ điện dùng để kéo bơm dầu
+ Áp suất dầu tiêu chuẩn của bơm trợ lực lái tạo ra là từ 65 – 80 (kgf/cm2)
Hình 3.9 Bơm trợ lực lái
Thay thế pully của động cơ điện và bơm trợ lực lái để thay đổi tỉ số truyền giưa động cơ điện và bơm trơ lực lái
3.4.2 Bình dầu và ống dầu
Thay thế ống dầu cũ
Hình 3.12 Thay ống dầu bấm thủy lực
Hình 3.13 Bảng điều khiển trên mô hình
Emergency: Công tắc dùng để ngắt khẩn cấp dòng điện
AC MAIN S/W: Công tắc an toàn có thể tự động ngắt dòng điện khi gặp sự cố
PRESSURE GAUGE: Đồng hồ đo áp suất dầu có chức năng dùng để hiển thị áp suất dầu lái khi mà hệ thống hoạt động Cho phép chúng ta dựa trên kết quả đo áp suất dầu của mô hình trên mô hình để biết được nguyên lý cũng như là những hư hỏng bên trong của hệ thống, từ đó có cách khắc phục phù hợp
VALVE: Dùng để đóng mở đường dầu
Mô hình hệ thống lái kết hợp hệ thống treo kiểu hình thang và chạc kép
41Hình 3.2 Bộ phận giảm chấn trên mô hình
VẬN HÀNH HỆ THỐNG
Kiểm tra tổng thể trước khi vận hành
- Kiểm tra sơ bộ mô hình, xem dấu hiệu hư hỏng bất thường trên hệ thống điện hay không Nếu có phải kiểm tra lại dây điện và tiến hành đấu lại dây
- Kiểm tra đã đủ dầu trợ lực lái chưa
- Kiểm tra rò rỉ dầu ở tất cả đường ống, các van và bơm xem có rỏ rỉ không Khắc phục nếu có
- Kiểm tra dây curoa có gì hư hỏng hay không
- Kiểm tra động cơ điện, đảm bảo an toàn về điện trước khi vận hành.
Vận hành hệ thống
4.2.1 Kiểm tra độ căng dây đai
- Ta có thể sử dụng thước đo độ căng đai hoặc bằng tay để kiểm tra đo căng đai dẫn
* Khi dùng thước đo độ căng đai: + Đai mới khoảng 40,5 – 60,8 kgf
- Ta cũng có thể dùng tay để ước lượng độ căng đai: + Đai mới khoảng 6 – 8 mm
Hình 4.1 Kiểm tra độ căng dây đai bằng cách dùng thước đo độ căng đai
- Giữ mô hình cân bằng
- Tắt máy và kiểm tra mức dầu ở trạng thái COLD: Nằm trong dải COLD
- Hâm nóng dầu: Khởi động motor điện, đánh lái hết cở sang hai bên vài lần
- Kiểm tra bọt và vẩn đục dầu
- Kiểm tra mức dầu trong bình ở trạng thái HOT: Nằm trong dải HOT của thước đo
Hình 4.2 Mức dầu trong bình
4.2.3 Xả khí ra khỏi hệ thống trợ lực lái
- Bước 1: Kiểm tra mức dầu phanh trong bình
+ Kiểm tra mức dầu phanh và thêm hoặc xả bớt nếu cần
+ Ta sử dụng dầu: ATF DEXRON hay DEXRON II
=> CHÚ Ý: Kiểm tra mức dầu trên dãy HOT trên thước kiểm dầu khi dầu nóng và trên dãy COLD khi dầu nguội
- Bước 2: Nổ máy rồi đánh lái hết cỡ sang 2 bên 3 hoặc 4
+ Để máy chạy ở 1000 v/p hay nhỏ hơn
- Bước 3: Kiểm tra rằng dầu trong bình không có bọt hay vẫn đục và dâng lên không quá vạch HOT cao nhất khi tắt máy
+ Đo mức dầu khi nổ máy và tắt máy đo lại mức dầu: Khoảng tăng cực đại là 5 mm
4.2.4 Kiểm tra áp suất dầu
- Khi van đóng: khi van đóng thì áp suất dầu trong hệ thống đạt khoảng 82 kg/cm 2
+ Áp suất nhỏ nhất là: 65 kg/cm 2
=> CHÚ Ý: Không được khóa van lâu hơn 10 giây Nếu áp suất thấp thì sửa hoặc thay bơm
Hình 4.3 Áp suất dầu khi van đóng
- Khi van mở hết cỡ: khi van mở hết cỡ thì áp suất dầu trong hệ thống đạt khoảng 22 kg/cm 2
Hình 4.4 Áp suất dầu khi van mở hết cỡ
- Khi đánh lái hết cỡ: chắc chắn rằng van trên đồng hồ mở hết cỡ và động cơ chạy ở chế độ không tải
+ Áp suất đo được là khoảng 82 kg/cm 2
+ Nếu áp suất thấp hơn tiêu chuẩn thì đồng nghĩa với việc có vấn đề bên trong hệ thống lái cần sửa chữa như: chưa xả hết gió, xì phốt dầu…
Hình 4.5 Áp suất dầu khi đánh lái hết cỡ sang trái
+ Khi đánh lái sang phải hết cỡ, áp suất dầu trong hệ thống đạt được là khoảng 80 kg/cm 2
Nếu áp suất dầu khi đóng van và khi đánh lái hết cỡ (sang trái và phải) bằng nhau thì hệ thống bình thường, còn không thì sẽ có hư hỏng bên trong và chúng ta cần kiểm tra và khắc phục
Hình 4.6 Áp suất dầu khi đánh lái hết cỡ sang phải
4.2.5 Kiểm tra lực đánh lái
- Đặt vô lăng chạy thẳng, máy nổ ở tốc độ không tải
- Dùng cờ lê lực đo lực lái theo cả hai hướng
+ Lực lái cực đại: 60 kgf.cm
- Nếu lực lái lớn hơn tiểu chuẩn, sửa trợ lực lái
Tên công việc KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRỢ
LỰC THỦY LỰC Mã số
Mục tiêu Sau khi hoàn thành xong phiếu này bạn sẽ có khả năng lập được quy trình khảo sát hệ thống lái và các hệ thống khác
Bước thực hiện Nội dung Ghi chú
MÔ HÌNH MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI
SINH VIÊN KÝ TÊN: Ngày tháng
GIÁO VIÊN XÁC NHẬN: Ngày tháng
Tên công việc ĐO LỰC CĂNG ĐAI BƠM TRỢ LỰC
Sau khi hoàn thành xong phiếu này bạn sẽ có khả năng lập được quy trình đo được lực căng đai của bơm trợ lực lái và các bộ phận tương tự
Bước thực hiện Nội dung Ghi chú
MÔ HÌNH MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI
SINH VIÊN KÝ TÊN: Ngày tháng
GIÁO VIÊN XÁC NHẬN: Ngày tháng
Tên công việc KIỂM TRA ÁP SUẤT DẦU TRỢ LỰC
Mục tiêu Sau khi hoàn thành xong phiếu này bạn sẽ có khả năng lập được quy trình đo được áp suất dầu trợ lực lái và hệ thống tương tự
Bước thực hiện Nội dung Ghi chú
MÔ HÌNH MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI
SINH VIÊN KÝ TÊN: Ngày tháng
GIÁO VIÊN XÁC NHẬN: Ngày tháng
TỔNG KẾT
Kết luận
Sau 3 tháng nghiên cứu và thực hiện đồ án “Thi công mô hình hệ thống lái trơ lực thủy lực” đề tài đã đạt được:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của hệ thống lái trợ lực thủy lực Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống
- Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống lái trợ lực thủy lực
- Vận hành thực nghiệm mô hình đã hoàn chỉnh và hoạt động tốt.
Kiến nghị
Mô hình hệ thống lái trợ lực thủy lực, quá trình hoạt động được hiển thị rõ thông qua bảng hiển thị và đồng hồ đo áp suất Phần khung gá được gia công chắc chắn, nhỏ gọn gá trên 4 bánh xe giúp dễ dàng di chuyển Hệ thống điện được lắp đặt gọn gàng, an toàn Tổng thể mô hình, các bộ phận được bố trí hài hoà, giúp người xem dễ dàng vận hành, quan sát cũng như tìm hiểu về mô hình
Với mô hình như thế nhóm xin kiến nghị khoa xem xét dùng mô hình này để:
- Phục vụ giảng dạy cho sinh viên
- Dùng mô hình này cho sinh viên nghiên cứu khoa học Đề tài có thể phát triển theo hướng thay đổi tải trọng dựa vào việc nâng hạ lốp xe và thêm thiết bị bù không tải để tăng tốc độ không tải của động cơ khi áp suất dầu tác dụng lên van điều khiển khí để điều khiển dòng khí