Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ---o0o--- Mục tiêu của đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D” là thiết kế, chế tạo cụm chi tiết trên ở tron

TẬP ĐOÀN THAN KHOÁNG SẢN VIỆT NAM VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ - VINACOMIN

-*** -

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM CỤM

CÁC ĐĂNG TRƯỚC VÀ SAU XE TẢI NẶNG CAT 769 C,D

BẢNG TỔNG HỢP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

CÁC CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA CỤM CÁC ĐĂNG SAU

CỦA XE Ô TÔ TẢI NẶNG CAT 769 C, D

-o0o -

1 Chi tiết trục then hoa: № 1 CAT 769 C, D - 2.05

2 Chi tiết ống then hoa: № 2 CAT 769 C, D - 2.02

3 Chi tiết mặt bích các đăng sau: № 3 CAT 769 C, D - 2.01

Cơ quan chủ quản : BỘ CÔNG THƯƠNG

Cơ quan chủ trì : VIỆN CƠ KHÍ NĂNG LƯỢNG VÀ MỎ-VINACOMIN

Dương Đình Hùng

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

2 Phạm Văn Hiền Kỹ sư đúc – luyện kim -

3 Nguyễn Xuân Tùng Kỹ sư tự động hóa -

5 Nguyễn P Tuyết Anh Kỹ sư chế tạo máy -

TÓM TẮT ĐỀ TÀI -o0o -

Mục tiêu của đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các

đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D” là thiết kế, chế tạo cụm chi tiết

trên ở trong nước, không phải nhập ngoại, phục vụ công tác sửa chữa loại xe này

ở các mỏ than trong Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam Sau quá trình thử nghiệm công nghiệp trên xe tải nặng CAT 769 C, D đánh giá chất lượng, hoàn chỉnh thiết kế tiến tới chế tạo loạt nhỏ các cụm chi tiết này phục vụ các đơn vụ sử dụng xe này trong cả nước

Nội dung đề tài:

- Theo dõi điều kiện làm việc của cụm các đăng trên xe tải nặng CAT 769

C, D trường hợp xe có tải, xe không tải

- Nguyên lý truyền động các đăng của xe ôtô tải nặng CAT 769 C,D

- Khảo sát các dạng hư hỏng của sản phẩm, phân tích nguyên nhân và đề

Sản phẩm mà đề tài đưa ra 01 bộ bản vẽ chế tạo cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D và quy trình công nghệ 01 danh mục bảng, 49

danh mục hình cùng với hiện vật thử nghiệm công nghiệp trên xe ôtô tại mỏ than

Cọc Sáu Quảng Ninh

Từ khóa:

- Cụm các đăng trước và sau

- Xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

MỤC LỤC

Tóm tắt đề tài………

Lời nói đầu ………

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ, Ô TÔ VẬN TẢI NẶNG CAT 769 C,D GIỚI THIỆU TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG, TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG TRÊN Ô TÔ TẢI NẶNG CAT 769 C, D VÀ CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP………

1.1 Giới thiệu chung về ô tô………

1.2 Giới thiệu ô tô tải nặng CAT 769 C, D………

1.3 Giới thiệu truyền động các đăng………

1.4 Giới thiệu và bố trí cụm các đăng trước và sau trên xe CAT 769 C, D………

1.5 Các dạng hư hỏng thường gặp của cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D trong quá trình hoạt động………

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA CỤM CÁC ĐĂNG TRƯỚC VÀ SAU XE CAT 769 C, D………

2.1 Lý thuyết cơ bản về truyền động các đăng………

2.1.1 Lý thuyết về truyện động các đăng đơn giản

2.1.2 Lý thuyết về truyền động các đăng khác tốc………

2.1.3 Lý thuyết về truyền động các đăng đồng tốc………

2.2 Tính toán và kiểm nghiệm bền các chi tiết cơ bản của cụm các đăng………

2.2.1 Các thông số tính toán và kiểm nghiệm………

2.2.2 Tính toán kiểm nghiệm bền của cụm các đăng trước………

2.2.3 Tính toán và kiểm nghiệm bền của cụm các đăng sau………

2.3 Kết luận………

4

7

8

10

14

16

18

23

25

31

36

40

41

43

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SOLIDWORKS VÀ ỨNG

DỤNG TRONG THIẾT KẾ, KIỂM NGHIỆM BỀN CỤM CÁC ĐĂNG

TRƯỚC VÀ SAU XE Ô TÔ TẢI NẶNG CAT 769 C, D ………

3.1 Giới thiệu phần mềm SolidWorks………

3.2 Ứng dụng phần mềm SolidWorks để thiết kế các chi tiết của cụm các đăng trước và sau ………

3.3 Tính toán mômen tác dụng lên cụm các đăng trước và sau………

3.4 Kiểm nghiệm bền bằng modul COSMOSWorks trong phần mềm SolidWorks………

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM………

4.1 Chế tạo cụm chi tiết cho kết quả theo bản vẽ và quy trình công nghệ (trong phụ lục)………

4.2 Kết quả kiểm tra vật liệu các chi tiết của cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D………

4.3 Kiểm tra độ cứng của các chi tiết cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D………

4.4 Hệ thống thiết bị (máy công cụ) để chế tạo cụm các đăng trước và sau của xe ô tô CAT 769 C, D tại Việc Cơ khí Năng lượng va Mỏ - Vinacomin………

4.5 Cân bằng động………

4.6 Cụm chi tiết sau chế tạo, kiểm tra sau quá trình thử nghiệm công nghiệp trên xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D………

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ………

5.1 Kết luận………

5.2 Kiến nghị………

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

PHỤ LỤC………

45

46

50

51

62

63

64

68

69

70

71

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

LỜI NÓI ĐẦU

Để phục vụ cho công tác vận chuyển than, đất đá ở các mỏ lộ thiên tại Quảng Ninh, Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam đầu tư nhiều thiết bị, dây chuyền công nghệ, trong đó có các xe ôtô vận tải hạng nặng được chế tạo tại Nga, Nhật, Mỹ, Thụy Điển…, trong đó có CAT 769 C, D Trong những năm gần đây xe này được sử dụng nhiều ở các mỏ lộ thiên như Cọc Sáu, Cao Sơn, Hà Tu…và đã tỏ ra có nhiều ưu điểm: thời gian hoạt động cao, tương đối phù hợp với địa hình của các mỏ lộ thiên ở Việt Nam khi điều kiện khai thác than ngày càng xuống sâu

Trong thời gian hoạt động, các chi tiết, cụm chi tiết của xe ôtô vận tải

hạng nặng CAT 769 C, D dần bị hư hỏng cần sửa chữa và thay thế kịp thời để phục vụ sản xuất Trong các chi tiết, cụm chi tiết cần phải thay thế có cụm các đăng trước và sau của ôtô CAT 769 C, D Đây là cụm chi tiết nằm trong hệ thống truyền lực truyền mômen quay từ động cơ, hộp số đến bánh xe chủ động Thông thường cụm chi tiết trên được nhập ngoại để thay thế với giá thành cao, chi bằng ngoại tệ, thời gian nhập lâu nên phần nào ảnh hưởng đến tiến độ vận chuyển đất đá và than của các mỏ

Trước yêu cầu của các mỏ, trên cơ sở nghiên cứu tìm hiểu về nguyên lý, điều kiện làm việc và tận dụng các nguồn lực cơ khí chế tạo trong nước, nhóm

đề tài chúng tôi đề xuất nghiên cứu chế tạo cụm các đăng trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D nhằm phục vụ cho công tác sửa chữa các loại xe này ở các

mỏ than vùng Quảng Ninh, tạo ra sản phẩm mới của Viện

Trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, chúng tôi xin chân thành cảm

ơn các đồng chí cán bộ đang công tác ở các cơ quan như: Bộ Công Thương, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Cơ Khí Năng Lượng và Mỏ - VINACOMIN, Công ty CP than Cọc Sáu-TKV, Viện nghiên cứu Cơ Khí đã quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để chúng tôi hoàn thành đề tài này

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ; ÔTÔ VẬN TẢI NẶNG CAT 769 C, D GIỚI THIỆU TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG, TRUYỀN ĐỘNG

CÁC ĐĂNG TRÊN ÔTÔ VẬN TẢI NẶNG CAT 769 C, D

VÀ CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP 1.1 Giới thiệu chung về ôtô

Ô tô là một phương tiện vận tải đường bộ, dùng để chở người, hàng hoá,

vật liệu …

Nhìn chung cấu tạo ô tô có các bộ phận chủ yếu như: động cơ, hệ thống

truyền lực, hệ thống treo, hệ thống di chuyển, hệ thống điều khiển và các thiết bị làm việc khác như hình 1

Hình 1: Sơ đồ cấu tạo và bố trí các bộ phận chính của ôtô

1- Động cơ; 2 - Ly hợp; 3- Hộp số; 4 - Truyền động các đăng; 5 - Truyền động chính;

6 - Cơ cấu vi sai; 7 - Bánh xe chủ động; 8 - Nhíp sau; 9 - Khung hay bệ;

10 - Vỏ hay thân xe; 11 - Cơ cấu lái; 12 - Lò xo; 13 - Bánh xe; 14 - Cần số

1.1.1 Động cơ

Động cơ thường dùng là động cơ xăng hoặc diezel Là nguồn động lực của

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

1.1.2 Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ôtô có tác dụng truyền mômen quay từ động cơ tới bánh xe chủ động

Hệ thống truyền lực gồm có: ly hợp, hộp số, bộ truyền động các đăng,

truyền động chính, cơ cấu vi sai và truyền động cuối cùng

Theo quan điểm động lực học thì cấu tạo ô tô gồm các phần sau:

- Động cơ: Là nguồn năng lượng cơ học, phần lớn sử dụng động cơ đốt trong, động cơ điện kèm theo nguồn điện hoặc động cơ hơi nước nhưng ít được

• Bộ ly hợp

• Hộp số

1.2 Giới thiệu ôtô vận tải nặng CAT 769 C, D

1.2.1 Giới thiệu chung về ôtô vận tải nặng CAT 769 C, D

Ôtô vận tải nặng CAT 769 C, D là loại ôtô do hãng CATERPILLAR sản xuất được sử dụng chủ yếu để vận chuyển trong khai thác quặng, than, đất đá…

ở các mỏ lộ thiên trên thế giới

Ôtô có tính năng ưu việt, có kết cấu bảo vệ khi lật máy FOPS/ROPS , hệ thống giám sát điện tử của CAT có hệ thống điều hòa nhiệt độ, radio casette và các trang thiết bị tiêu chuẩn đặt trong cabin vách lim

quay vòng nhỏ nhất 8500 mm

thời gian nâng ben khi có tải tối đa 7,5 giây và thời gian hạ 8,3 giây Ngoài ra

ôtô có hệ thống phanh bao gồm: phanh chân/phanh khẩn cấp và phanh đỡ/phanh

rà (hãm), cơ cấu phanh nhiều đĩa và được làm mát bằng dầu có độ tin cậy cao

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

Mô hình 3 chiều của xe ô tô được thể hiện trên hình 2, 3, 4 với các kích

thước cơ bản của xe

Hình 2: Xe ôtô vận tải nặng CAT 769 C, D

Hình 3: Mặt sau của xe Hình 4: Mặt trước của xe

1.2.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe ôtô tải nặng CAT 769 C, D

1 Các kích thước cơ bản

Động cơ: Động cơ điện tử -thủy lực HEUI (CAT 3408 E ), 8 xilanh, chữ V

Hộp số: kiểu bánh răng hành tinh, điều khiển bằng điện tử

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

Phân phối tải trọng

Khi sửa chữa lớn lắp ghép theo tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà chế tạo (hãng

CAT-USA) và kiểm tra trên băng thử phải đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật sau:

- Tốc độ Min 800 v/p: áp suất đạt 38 PSI trở lên

- Tốc độ 1400 v/p trở lên: áp suất đạt 76 PSI trở lên

2 Tốc độ vòng quay chạy không tải:

4 Các yêu cầu khác

- Động cơ dễ khởi động, nổ êm đều ở các tốc độ quay, không có hiện

tượng rung , giật

- Khi nhiệt độ đạt tới 700 C khí thải có phớt đen

1.3 Giới thiệu truyền động các đăng

Muốn truyền chuyển động từ một trục này sang một trục khác mà góc độ giao nhau của hai trục đó thay đổi trong quá trình chuyển động của ôtô thì dùng khớp nối trục các đăng Khớp nối trục các đăng liên kết với trục thành một tổ hợp góc là truyền động các đăng

1.3.1 Công dụng

Các đăng là khớp nối trục bản lề, dùng để truyền mômen quay giữa các trục đặt thẳng hàng ( cùng nằm trên một đường tâm ) hay không thẳng hàng (lệch tâm) tức là truyền chuyển động từ động cơ qua hộp số đến những cụm hay bộ phận di động tương đối so với khung xe như cầu chủ động trước và sau của ô tô Hay nói một cách khác, truyền động các đăng dùng để truyền mômen quay giữa các trục có đường tâm không nằm trên một đường thẳng mà thường cắt

việc

Đối với ôtô, truyền động các đăng dùng để truyền mô men quay từ những cụm đặt cố định trên khung ( như hộp số, hộp phân phối ) tới những cụm di động tương đối với khung như các cầu chủ động Thường góc nghiêng của trục

hoặc đến các cụm riêng của ô tô ( như các tời trang bị phụ và các cơ cấu khác ) Ngoài ra, truyền động các đăng cũng còn dùng để truyền mô men giữa các cụm

1.3.2 Yêu cầu truyền động các đăng

Truyền động các đăng cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:

+ Ở bất kỳ tốc độ quay nào, truyền lực các đăng phải đảm bảo không có những dao động, va đập và không có tải trọng động lớn do mômen quán tính gây nên

+ Các trục các đăng phải đảm bảo quay đều và không sinh ra tải trọng

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

+ Quay êm, độ rung và ồn trong làm việc là tối thiểu

+ Kết cấu đơn giản, nhẹ dễ chế tạo và có độ bền cao

1.3.3 Phân loại các đăng dùng trên ô tô

+ Loại truyền mô men quay giữa các cụm đặt cố định trên khung và có độ

a) b)

Hình 5 Sơ đồ truyền động các đăng thông dụng trên ôtô

a) Loại ôtô có cầu sau chủ động; b) Ôtô có 2 cầu chủ động c) Ôtô có 3 cầu chủ động; d) Ôtô hiện đại

1- Hộp số 2 - Trục 3 - Ổ đỡ trung gian 4 - Trục

5 - Cầu chủ động 6 - Hộp phân phối 7 - Trục giữa 8 - Trục

9 - Trục 10 - Trục 11 - Cầu chủ động trước 12 - Cầu giữa

1.4 Giới thiệu và bố trí cụm các đăng trước và sau trên xe CAT 769 C, D

Hình 6 Giới thiệu cách bố trí cụm các đăng trước và sau trên xe ô tô tải nặng

CAT 769 C, D

1- Bộ bánh răng hành tinh; 2 - Trục truyền; 3 - Hộp số; 4 - Hộp phân phối;

5 - Cụm các đăng trước; 6 - Biến mô thủy lực; 7 - Bán cầu sau; 8 - Lốp xe;

9 - Cụm các đăng sau; 10 - Bộ biến mô men thủy lực; 11 - Động cơ

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

Hình 7 a, b cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D

1 - Bulông; 2 - Cối bi (có lắp vòng bi kim); 3 - Mặt bích cụm các đăng trước; 4 - Ống nối;

5 - Trục chữ thập; 6 - Mặt bích cụm các đăng sau; 7 - Ống nối; 8 - Trục then hoa;

9 - Nắp chắn bụi; 10 - Nỉ; 11 - Phớt cao su; 12 - Ống then hoa; 13 - Trục chữ thập;

14 - Bulông; 15 - Cối bi ( Có lắp vòng bi kim)

Cụm các đăng trước và sau của xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D về cơ bản

1.5 Các dạng hư hỏng thường gặp của cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C, D trong quá trình hoạt động

1.5.1 Các dạng hư hỏng của cụm các đăng trước trong quá trình làm việc

được thể hiện bằng hình ảnh trên hình 8

Hình 8 a) Cụm các đăng trước bị biến dạng, vặn trong quá trình làm việc

Hình 8 b) Các lỗ ren bị chờn dẫn đến các cối bi lắp trục chữ thập

lỏng khi vận hành chạy rung lắc

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

Hình 8 c) Cổ mặt bích của cụm các đăng bị nứt, rạn ở phần góc lượn

dễ gây đứt trong quá trình làm việc

1.5.2 Các dạng hư hỏng của cụm các đăng sau xe ô tô tải nặng CAT 769 C,D trong quá trình làm việc được thể hiện bằng ảnh trên hình 9

Hình 9 a) Mặt bích của cụm các đăng sau (Phần nối cầu sau)

bị nứt, rạn ở phần cổ phải hàn lại để sử dụng

Hình 9 b) Trục then hoa của cụm các đăng sau bị mòn, lõm trong

từng rãnh khi truyền chuyển động sang ống then hoa hay bị trượt

Hình 9 c) Chi tiết ống then hoa của cụm các đăng sau trong quá trình

làm việc bị va đập, lõm, sinh ra các vết nứt trên thân

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

Hình 9 d) Mặt bích của cụm các đăng sau phần nối với hộp số

bị nứt phải hàn lại với chi tiết ống then hoa

1.5.3 Các chi tiết khác được thể hiện bằng ảnh trên hình 10

Hình 10 a, b Trục chữ thập của cụm các đăng trước và sau

bị mòn ở các cổ lắp vòng bi kim trong quá trình làm việc

c) d) Hình 10 c) Các cối bi của cụm các đăng trước và sau bị nứt vỡ ở chỗ lắp vòng bi kim

d) Các vòng bi kim của cụm các đăng trước và sau bị mòn, các viên bi

bị rụng ra trong quá trình làm việc, dậu đỡ các vòng bi bị biến dạng trong quá trình làm việc

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

CHƯƠNG 2:

LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ TRUYỀN ĐỘNG CÁC ĐĂNG

VÀ TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA

CỤM CÁC ĐĂNG TRƯỚC VÀ SAU XE CAT 769 C,D 2.1 Lý thuyết cơ bản về truyền động các đăng

và xe chuyên dụng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội được chia ra thành: lý thuyết về truyền động các đăng đơn giản, lý thuyết về truyền động các đăng khác tốc, lý thuyết về truyền động các đăng đồng tốc

2.1.1 Lý thuyết về truyền động các đăng đơn giản

a) Nguyên lý cấu tạo

Cơ cấu các đăng đơn giản bao gồm: trục chữ thập, nạng (mặt bích) các đăng chủ động nối liền với trục chủ động, nạng (mặt bích) các đăng bị động nối liền với trục bị động

Trục chủ động 1 quay tròn và kéo theo trục chữ thập 2 Vận động lúc lắc của trục chữ thập sẽ làm cho trục bị động quay tròn Phạm vi lúc lắc của trục chữ thập là góc α ( trên hình 11)

Hình 11 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo truyền lực các đăng

1 Trục và nạng (mặt bích) các đăng chủ động

2 Trục chữ thập

3 Trục và nạng (mặt bích) các đăng bị động

b) Động học của cơ cấu các đăng đơn giản

Xét vận tốc tiếp tuyến của điểm C, vận tốc của nó chịu sự chi phối của cả hai trục cho nên: V = r ω = r ωC 1 1 2 2

900 điểm C từ vị trí α

phân giác ( như trên hình 12 )

Hình 12 Hai vị trí của cơ cấu các đăng

a) Vị trí 00 b) Vị trí 900Giáo trình nguyên lý máy đã chứng minh công thức biểu thị mối quan hệ động học của cơ cấu các đăng đơn giản.tgφ =tgφ cosα1 2

Trong đó: φ ,φ1 2 - Góc quay của trục chủ động và trục bị động(ω=dφ

dt )

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

c) Ưu, nhược điểm

• Ưu điểm:

nằm chung một vỏ) và ở xa nhau

• Nhược điểm:

quay chậm hơn và hai lần quay nhanh hơn, có nghĩa là trục bị động 2 quay không ổn định

- Nếu ω1=const thì xuất hiện gia tốc góc gây ra tải trọng động

- Không đảm bảo vấn đề đồng tốc

2.1.2 Lý thuyết về truyền động các đăng khác tốc

a) Nguyên lý cấu tạo

Trong hệ thống truyền lực của các ô tô hiện đại có cầu sau chủ động thường sử dụng truyền động các đăng có dạng như trên hình 13 bao gồm ba khớp các đăng dạng chữ thập, trục trung gian, trục chính và ổ đỡ Mỗi khớp các đăng (hình 13) gồm có hai nạng 12, 13 và chữ thập 27 nối các nạng này lại với nhau thông qua các ổ bi kim Các nạng 1, 13 được chế tạo liền với các mặt bích dùng để nối truyền động các đăng với các bộ phận khác ( hộp số và cầu chủ động ) Nạng 2 của khớp các đăng bên trái được hàn liền với trục trung gian 3, còn nạng 10 của khớp giữa và nạng 12 của khớp bên phải được hàn liền với trục chính 11 Nạng 9 của khớp giữa được nối bằng then hoa 17 với trục trung gian

3 Mối ghép then dạng trượt cho phép thay đổi chiều dài trục để bù vào sự thay đổi khoảng cách giữa hộp số và cầu chủ động khi hệ thống treo biến dạng

Khớp chữ thập được chế tạo từ thép hợp kim 20Cr, 20CrM sau khi thấm các bon (chiều sâu thấm 1,0 - 1,2 mm) và nhiệt luyện đạt độ cứng là 58 - 60 HRC tại các vị trí lắp ổ bi kim Tại các đầu của chữ thập có lắp các cốc 22 cùng với các viên bi kim 23, các viên bi được chặn bởi vòng hãm 24 và ổ bi được làm kín nhờ vòng đệm 25 Để chặn các ổ theo chiều dọc trục có các nắp đậy 19, chúng được bắt chặt vào nạng 12 bằng các bu lông 21 Các ổ bi của khớp chữ

thập được bôi trơn bằng cách bơm mỡ qua vú mỡ 8 ở giữa khớp và theo các lỗ khoan trong các trục chữ thập

Mối ghép then hoa được bôi trơn trong khi lắp ráp Để giữ cho mỡ bôi trơn khỏi chảy ra ngoài trong quá trình làm việc thì ở phía cuối trục có lắp các phớt làm kín 5 và 6 Ngoài ra, để bảo vệ then hoa khỏi bị bụi bẩn người ta bố trí một ống chắn 7

Trục các đăng có dạng ống với các nạng được hàn vào các đầu trục hoặc một đầu có nạng còn đầu kia là then hoa Các ống của trục các đăng được chế tạo từ thép tấm bằng cách cuốn tròn và hàn mép Vật liệu chế tạo trục là thép hợp kim 40Cr, 40CrMo Đường kính của trục các đăng thường được tiêu chuẩn hoá

Các trục các đăng cần được cân bằng động để giảm tối đa độ rung của nó khi làm việc Nếu truyền động các đăng có hai trục thì việc cân bằng động phải được thực hiện đồng thời cho cả hai trục Trong quá trình cân bằng động để tạo đối trọng người ta hàn các tấm thép 18 lên trục

Trục các đăng 3 có ổ đỡ trung gian bao gồm ổ bi cầu 16 nằm trong gối đỡ bằng cao su 4 Vỏ của ổ đỡ được bắt với khung xe thông qua giá 15 Gối cao su

có tác dụng dập tắt dao động của trục và giảm tải lên trục khi khung bị biến dạng

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

Hình 13 Cấu tạo truyền động các đăng ôtô tải có ổ đỡ trung gian

b) Động học của cơ cấu các đăng khác tốc

Nếu hai trục được nối với nhau bởi một khớp các đăng khác tốc thì khi trục vào quay với vận tốc góc không đổi, trục ra sẽ quay không đều Điều này được giải thích bởi kết cấu không gian phức tạp của khớp các đăng chữ thập (hình14)

a) b) Hình 14 Hai vị trí đặc trưng của chữ thập

nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục 1 ( hình 14 a ) Ở vị trí thứ hai (hình

C2 thông qua các vận tốc góc của các trục 1 và 2, ta có:

Kết quả này cho ta biết các trục 1 và 2 không quay cùng một vận tốc

Quan hệ giữa các góc quay của các trục 1 và 2 được xác định theo biểu thức sau: tgφ = tgφ cosγ.1 2

vậy khi ô tô chở đúng tải trọng định mức thì góc đặt của các trục các đăng không được vượt quá 30 đối với ô tô con, 40 với ô tô tải và ô tô khách, 80 đối với ô tô có

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

tránh hiện tượng kẹt các viên bi kim trên các bề mặt tiếp xúc

a) b) Hình 15 Truyền động các đăng có hai khớp chữ thậpKhi thiết kế các bộ truyền các đăng với các khớp chữ thập cần lưu ý khả năng đồng đều tốc độ giữa trục vào và trục ra Trên hình 15a, b là các truyền động các đăng 2 khớp chữ thập, ta có thể biểu thị mối quan hệ giữa góc quay của các trục như sau:

Ở khớp chữ thập thứ nhất: tgφ = tgφ cosγ1 2 1

Ở khớp chữ thập thứ hai: tgφ = tgφ cosγ3 2 2

Như vậy, để đảm bảo cho các trục 1 và 3 quay cùng một tốc độ thì cần thoả mãn các điều kiện sau:Các nạng của trục 1 và trục 3 phải nằm trong cùng một mặt phẳng và các góc γ = γ1 2

Hình 16 Truyền động các đăng có 3 khớp chữ thập Trong trường hợp truyền động các đăng có ba khớp chữ thập ( hình 16 ), các trục 1 và 4 quay cùng tốc độ nếu: cosγ cosγ = cosγ1 2 3

Với sơ đồ này thì trục 3 có các nạng nằm trong cùng một mặt phẳng, còn các nạng của trục 2 thì vuông góc với nhau Trong quá trình chuyển động của ô

tô các góc γ ,γ2 3 có thể thay đổi trong khi γ1 không đổi Do đó trên thực tế việc

đồng tốc giữa các trục 1 và 4 không thể thực hiện được Tuy nhiên, có thể giảm

1

γ =1÷2 )

a) b) Hình 17 Truyền động các đăng có 4 khớp chữ thậpTrong truyền động các đăng 4 khớp chữ thập có ổ đỡ trung gian ( hình 17 a, b) các trục vào 1 và trục ra 5 có thể đồng tốc được theo nguyên tắc đồng tốc từng cặp khớp các đăng chữ thập, nghĩa là: trục 1 đồng tốc với trục 3 và trục 3 đồng tốc với trục 5 Nếu các góc đặt của trục các đăng nằm trong các mặt phẳng vuông góc với nhau thì góc đặt chung của trục được tính bằng cách tổng hợp các

c) Ưu, nhược điểm của truyền động các đăng có 2 khớp chữ thập

• Ưu điểm:

- Được ứng dụng nhiều trong xe vận tải hạng nặng

- Đảm bảo tương đối đồng đều tốc độ giữa các trục vào và trục ra

- Độ rung, độ ồn trong khi làm việc tương đối ít, tuổi thọ cao

• Nhược điểm:

- Kết cấu không gian phức tạp của khớp các đăng chữ thập

- Khớp các đăng khác tốc có trục chủ động và trục bị động quay với các tốc

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

Việc cân bằng động không được tuyệt đối, nên khi quay trục các đăng sẽ phải chịu lực ly tâm Lực này có thể gây nên dao động trục và làm xuất hiện hiện tượng cộng hưởng

2.1.3 Lý thuyết về truyền động các đăng đồng tốc

a) Nguyên lý cấu tạo

Các khớp các đăng đồng tốc thường được sử dụng trong dẫn động cầu dẫn hướng chủ động và dẫn động các bánh xe chủ động trong trường hợp hệ thống

Trên các ô tô hiện nay thường sử dụng một số loại khớp các đăng đồng tốc như: khớp chữ thập kép, khớp các đăng cam và khớp các đăng dạng bi Trong đó khớp các đăng dạng bi được sử dụng phổ biến nhất Các khớp các đăng dạng bi bao gồm hai nạng, bên trong các nạng này có các rãnh với biên dạng xác định để bố trí các viên bi Điều kiện đồng tốc của các khớp các đăng này được giải thích trên sơ đồ sau (trên hình 18)

Hình 18 Sơ đồ nguyên lý làm việc của khớp các đăng đồng tốc dạng bi

Giả sử có hai bánh răng côn ăn khớp với nhau có điểm tiếp xúc là P nằm trong mặt phẳng phân giác của góc tạo bởi các trục 1 và 2 của các bánh răng Xét vận tốc tiếp tuyến tại điểm tiếp xúc P ta có:

2 2 1

Đề tài NCKH Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm cụm các đăng

trước và sau xe tải nặng CAT 769 C, D

bất kỳ nào đó thì các viên bi 3 vẫn luôn nằm trong mặt phẳng phân giác chia đôi góc này Như vậy các trục 1 và 5 luôn quay đồng tốc với nhau theo nguyên tắc

đã trình bày ở trên

Một trong những biến thể của khớp các đăng đồng tốc dạng rãnh chia là khớp các đăng với các rãnh thẳng (trên hình 20)

Hình 20 Khớp các đăng bi với rãnh thẳng Khớp này cho phép các trục làm việc với các góc khác nhau đông thời cho

nén, còn l2 là kích thước tối đa khi khớp bị kéo ra )

Hình 21 Khớp các đăng bi với các rãnh có tiết diện thay đổi

Trên hình 21 mô tả kết cấu của khớp các đăng bi với các rãnh có tiết diện thay đổi Nó bao gồm lõi 1, vòng cách 2, các viên bi 3 và vỏ dạng bán cầu 4

các đăng Do vị trí của các đường tâm với các rãnh so với tâm o của khớp thay đổi theo góc giữa các trục sao cho các viên bi luôn nằm trong mặt phẳng phân giác của góc này nên điều kiện đồng tốc luôn luôn được bảo đảm

b) Động học của cơ cấu các đăng đồng tốc ( loại bi )

Khớp nối các đăng có tỷ số truyền giữa hai trục luôn luôn bằng 1 là khớp đồng tốc Loại này thường dùng ở các xe có cầu trước là chủ động Nguyên tắc

cơ bản của khớp này là điểm truyền lực luôn luôn nằm trên mặt phẳng phân giác của góc giao nhau giữa hai trục

Hình 22 trình bày sơ đồ động học của khớp các đăng đồng tốc loại bi Trục các đăng thực hiện thay thế bằng hai trục 1 và 5 với các đoạn có chiều dài

quay một góc φ2 thì điểm P sẽ đến vị trí P1

Hình 22 Sơ đồ động học các đăng loại bi