Thiết kế môn học Chẩn đoán & Bảo dưỡng ÔTô

-Bệ thử dạng quán tính :Thiết bị chất tải thờng có dạng bánh đà .Trên bệ thửquán tính ô tô thờng đợc chẩn đoán ở chế độ chuyển động không đều .Trong trờng hợp này công suất đợc xác định

PHầN I Tổng quan về các loạI băng thử

i-tổng quan về các thiết bị chẩn đoán.

Các thiết bị chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của ô tô và các tổng thành của nórất đa dạng chúng đợc dùng để mô hình hoá quá trình làm việc của ôtô,đo các thông số chẩn đoán và làm các cơ sở để thiết lập quá trình chung chẩn

a)Thiết bị chẩn đoán di động : Các dụng cụ này có thể là các dụng cụ xách

tay hoặc các thiết bị đo Loại thiết bị di động thờng đợc mang theo để tiến hành chẩn đoán trên đờng

b)Thiết bị chẩn đoán cố định :Thiết bị này thờng là các bệ thử đặt cố định

(bệ thử công suất ,bệ thử phanh,bệ thử tổng hợp ,bệ thử dao động…) Mỗi ) Mỗi loạI bệ thử này đợc chia thành nhiều loại khác nhau

+ Với bệ thử công suất : Có thể thử trên bệ thử con lăn hoặc trên bệ thử băng tải(ít dùng ) Bệ thử con lăn lại đợc chia thành 3 loạI :

-Bệ thử dạng lực : thiết bị chất tải là phanh cơ khí hoặc phanh thuỷ

lực ,phanh đIện từ Bệ thử chẩn đoán ô tô ở chế độ chuyển động đều và do lực kéo ở các bánh xe chủ động ,hiệu suất truyền lực ,suất tiêu hao nhiên liệu

ở tay số truyền thẳng với chế độ mô men xoắn và công suất động cơ cực đại -Bệ thử dạng quán tính :Thiết bị chất tải thờng có dạng bánh đà Trên bệ thửquán tính ô tô thờng đợc chẩn đoán ở chế độ chuyển động không đều Trong trờng hợp này công suất đợc xác định thông qua việc đo các đại lợng gia tốc góc ,thời gian hoặc quãng đờng tăng tốc của bánh xe (hoặc con lăn trên bệ thử ) khi bớm ga mở hoàn toàn trong phạm vi tốc độ đã cho ở tay số truyền thẳng

-Bệ thử liên hợp :Hiện nay rất ít dùng

+Bệ thử phanh :Có 2 loại :

-Bệ thử dạng lực : Loạ bệ thử này có thể đo trực tiếp lực phanh trên các bánh xe ô tô Nó gồm 2 loại

Loại đo lực phanh ở trạng thái tĩnh :Các bánh xe hãm đứng yên nhợc

đIểm của loại này là kết quả không đợc chính xác vì nó không mô phỏng đợcquá trình phanh thực tế trên đờng khi thử nghiệm.Do vậy nó ít đợc sử dụng trong thực tế

Loại đo lực phanh ở trạng thai động :Các bánh xe hãm quay ở một tốc độ nào đó Ưu điểm là giá thành của bệ thử , diện tích nó chiếm chỗ và tiêu hao năng lợng điện đều không quá lớn ,đồng thời nó kết hợp với các công việc của chẩn đoán sâu và điều chỉnh Do vậy bệ thử dạng con lăn đợc sử dụng rộng rãi Nhng nó có nhợc diểm là không thử đợc ở vận tốc lớn nên khó phát hiện những h hỏng của hệ thống phanh

-Bệ thử quán tính :Có 2 loại chủ yếu :

Loại sự dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa (bệ tấm phẳng ,bệ con lăn quán tính ) Phơng pháp chẩn đoán của loại này dựa trên cơ sở đo lực

quán tính xuất hiện trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với bề mặt tựa trong quá trình phanh

Loại không sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa :Loại này có thể

đo đợc mô men phanh cực đại ở cơ cấu phanh mà không cần chất tải lên ô tô

+Bệ thử tổng hợp :Để tiết kiệm vốn đầu t và diện tích gian chẩn đoán thờng thờng dùng bệ thử phanh kéo tổng hợp để kiểm tra chất lợng phanh và tình trạng kỹ thuật các tổng thành của ô tô

II -đánh giá chung

Hiện nay trên thế giới đã và đang sử dụng tất cả các loại băng thử trên Tuy nhiên tuỳ thuộc vào diều kiện kinh tế ,kỹ thuật mà sử dụng các loại băng thử khác nhau ,có thể là loại con lăn ,loại băng tải ,loại tấm phẳng hoặc loại không sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa Nhng xu hớng chung của các bệ thử là dùng loại bệ thử con lăn dạng lực hoặc quán tính ,đồng thời

áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại để đa ra các kết quả

đo ,kiểm tra chính xác hơn

ở nớc ta đã và đang thừa kế những thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại trên thế giới Do đó các bệ thử con lăn dạng lực hay dạng quán tính cũng

đang đợc sử dụng phổ biến ở các trạm kiểm định ,trạm BDSC ,viện nghiên cứu …) Mỗi

phần ii lựa chọn phơng án thiết kế

i.các phơng án thử chất lợng phanh kéo đang đ–kéo đang đ

-ợc sử dụng

1.Khái niệm chung

Chất lợng phanh và kéo ảnh hởng trực tiếp đến khả năng vận hành và tính

an toàn của ô tô.Chúng đặc trng cho tình trạng kỹ thuật của nhiều tổng thànhtrên ô tô Trong quá trình sử dụng tình trạng kỹ thuật của chúng bị biến xấu

có thể dẫn tới h hỏng và ảnh hởng tới hiệu quả sử dụng của ô tô

Chất lợng kéo giảm tức là giảm công suất và tăng tiêu hao nhiên liệu Khi đókhả năng vợt dốc và khả năng vợt đờng lầy lội là khó khăn

Chất lợng phanh giảm là làm giảm độ an toàn cho phơng tiện hàng hoá và tính mạng của con ngời Theo thống kê về tai nạn ô tô do nguyên nhân kỹ thuật thì tai nạn xảy ra do chất lợng của hệ thống phanh chiếm khoảng

4050

Để hạn chế tốc độ biến xấu tình trạng kỹ thuật của toàn bộ ô tô nói chung

và của các tổng thành mà chất lợng của hệ thống phanh ,kéo liên quan đến nói riêng ngời ta thờng sử dụng các bệ thử để chẩn đoán đIều chỉnh chúng theo định kỳ Chẩn đoán chất lợng phanh &kéo thờng đợc tiến hành trên bệ thử động lực học Mục đích sử dụng bệ thử là tạo ra chế độ tải trọng và đạt tính tốc độ của ô tô tơng tự nh khi nó chuyển động trên đờng nhng chi phí vềkinh tế và thời gian ít hơn

2.Các loại bệ thử

Để mô hình hoá quá trình chuyển động thực tế của ô tô trên bệ thử ngời ta thờng sử dụng biện pháp chất tải Theo hình thức chất tải ta có :

a)Bệ thử dạng lực :

Thiết bị chất tải thờng là phanh điện ,cơ khí hay thuỷ lực Bệ thử này thờng

chẩn đoán ô tô ở chế độ chuyển động đều và đo lực phanh ở các bánh

xe ,lực kéo ở ác bánh xe chủ động ,do hiệu suất truyền lực ,suất tiêu hao nhiên liệu ở tay số truyền thẳng ứng với Memax , Nemax

Kết cấu của bệ thử gồm các con lăn ,thiết bị chất tải , thiết bị đo ghi, và quạt gió để làm mát động cơ trong quá trình thử nghiệm Số lợng con lăn trênmột bánh có thể là 1 hoặc 2 Do một số hạn chế của loại 1 con lăn mà ngày nay loại 2 con lăn đợc dùng phổ biến Các con lăn đợc đặt song song đối xứng hoặc không đối xứng qua mặt phẳng thẳng đứng song song với trục và

đi qua trục bánh xe

Để giảm sự trợt các con lăn đợc nối với nhau bằng truyền động xích ,trên mặt con lăn có tạo gân để đảm bảo hệ số bám  = 0,60,7

Thiết bị chất tải để tạo ra chế độ tải trọng cho ô tô trên bệ thử dới dạng phanh con lăn Con lăn đợc làm bằng phanh điện thuỷ lực hay cơ khí

*Phanh thuỷ lực :Quá trình hãm trục con lăn đợc tạo ra do công chi phí việc dịch chuyển chất lỏng (nớc) giữa stato &roto và do ma sát giữa roto với chất lỏng và do nội ma sát của chất lỏng

Rô to chính là một trong các con lăn còn stato là xi lanh treo cân bằng đặt trên nó.Thay đổi tải trọng đợc tạo ra bằng cách cung cấp nớc nhiều hay ít vàophanh thuỷ lực Roto truyền năng lợng nhận đợc qua chất lỏng đến stato và tạo ra mô men xoắn tren đó Mô men xoắn trên stato cân bằng tơng ứng với mô men kéo lên bánh xe và đợc đo bằng cảm biến áp lực

Phanh thuỷ lực có u điểm là khả năng quá tải tốt nhng nhợc điểm là thiết bịcồng cềnh và khả năng tự đIều chỉnh kém ,không đo đợc hiệu quả hệ thống

Trong phanh diện lại có phanh điện một chiều và phanh điện xoay chiều :

- Phanh điện một chiều :Có thể thay đổi chế độ tốc độ bằng cách thay đổi dòng kích thích tạo ra mô men , phanh điện từ cân bằng với mô men xoắn trên bánh xe

-Phanh điện xoay chiều : Dùng động cơ không đồng bộ dây cuốn loại phanh này có kết cấu đơn giản ,kích thớc nhỏ gọn Nhợc điểm là không đảmbảo điều chỉnh tốc độ quay trong phạm vi rộng nên phải có hộp số kèm theo Khi sử dụng loại phanh điện làm thiết bị chất tải thì tuỳ thuộc vào các hãm con lăn mà phân ra :

-Hãm máy phát : Động cơ nổ kéo con lăn quay và quay roto của máy đIện cùng chiều với chiều quay của từ trờng stato (n1) và tốc độ n >n1 Khi đó roto quay trong từ trờng của stato nên trong roto xuất hiện dòng điện cảm ứng đồng thời sinh ra lực điện từ Lực điện từ tác dụng nên roto ngợc chiềuvới chiều quay của nó nên gây ra mô men hãm cân bằng với mô men xoắn trên bánh xe ô tô

Để điều chỉnh mô men hãm có thể thay đổi giá trị của điện trở roto , điện trở stato hoặc giá trị đIện trở của phụ tải Để đo mô men này có thể bằng 2cách:

+ Đo trực tiếp:Thông qua các giá trị hiệu điện thế (U) , cờng độ dòng

đIện ra (I) và góc lệch pha giữa U & I (cos)

+Đo gián tiếp: Thông qua máy điện cân bằng với cơ cấu đo ghi có thể là thuỷ lực hay cơ khí

Nhợc điểm của phơng pháp hãm máy phát :

* Không sử dụng đợc dòng điện phát ra của máy phát khi thí nghiệm Muốn hoà đợc lên lới điện phải có máy hoà đồng bộ

*Phải sử dụng phụ tải có điện trở rất lớn

*Đặc tính làm việc không phù hợp với đặc tính của ô tô thử nghiệm *Giới hạn đo hẹp

-Hãm động cơ : Khi dòng điện 3 pha ,tần số f vào dây cuốn stato (n1=

+ Hãm động cơ năng: Động cơ kéo con lăn và động cơ điện quay ,toàn

bộ cơ năng của động cơ ô tô cung cấp cho máy đIện biến thành nhiệt năng nung nóng các động cơ trong máy phát ( Tổn hao do dòng Fucô)

+Hãm ngợc : Vừa nối máy với nguồn làm cho roto quay vừa cho động cơ

ô tô nổ làm quay roto theo chiều ngợc lại làm sinh ra năng lợng trong máy

điện là rất lớn Năng lợng này chủ yếu biến thành nhiệt năng nung nóng máy điện

Hai phơng pháp trên ít đợc sử dụng do chúng có những những nhợc điểmsau:

*Nhiệt năng tạo ra trong máy điện là rất lớn có thể dẫn tới cháy các cuộn dây

*Đặc tính làm việc không phù hợp với đặc tính của ô tô thử nghiệm *Giới hạn đo hẹp

+Hãm tái sinh:Cung cấp điện năng cho máy điện từ lới điện đồng thời cung cấp cơ năng cho máy điện từ động cơ ô tô Hãm tái sinh xuất hiện khi cơ năng do động cơ ô tô cung cấp lớn hơn năng lợng điện năng do lới điện cung cấp lúc đó tốc độ quay của roto lớn hơn tốc độ quay của từ trờng quay stato và động cơ điện trở thành máy phát điện Thay đổi giá trị mô men hãm bằng cách thay đổi giá trị điện trở stato.Ưu điểm của phơng pháp này là : *Có lợi về năng lợng :Có thể sử dụng năng lợng điện phát ra của máy điệntrong quá trình thử nghiệm hoà lên mạng điện

*Giới hạn đo rộng

*Đặc tính làm việc phù hợp với đặc tính của ô tô thử nghiệm

*Khả năng quá tải tốt :Có thể hãm đợc động cơ ô tô có công suất lớn hơn công suất bản thân máy điện từ 5 7 lần

Để chẩn đoán chất lợng kéo hoặc phanh ngời ta có thể sử dụng một trong các phơng án trên Giá trị lực kéo lực phanh đợc xác định nhờ cảm biến áp lực hoặc cơ cấu gắn với vỏ động cơ điện (Máy điện cân bằng ).có thể chẩn

đoán ô tô trên bệ thử ở trạng thái tĩnh và trạng thái động nhng do đặc thù củatừng chế độ và phơng pháp thử ngời ta có thể chẩn đoán chất lợng kéo ở trạng thái động

Tuy nhiên những nhợc điểm của phơng pháp chẩn đoán tĩnh mà nó đợc sử dụng Dó là do nó không mô phỏng đợc quá trình phanh thực tế trên đ-

ờng ,không thử đợc ở vận tốc lớn và khó xác định đợc h hỏng của hệ thống phanh

b/Bệ thử dạng quán tính

Thiết bị chất tải là các bánh đà và ô tô chẩn đoán ở chế độ chuyển động không đều Khi đó công suất ,lực kéo ,lực phanh đợc xác định thông qua các giá trị của các đại lợng gia tốc góc ,thời gian và quãng đờng tăng tốc hay thờigian và quãng đờng phanh

Để chuẩn đoán chất lựơng phanh trên bệ thử quán tính ngời ta có thể đo lực bám hoặc không.Loại không sử dụng lực bám có u điểm là không phải chất tải lên xe,cho phép đo trực tiếp giá trị mômen phanh ở cơ cấu phanh nh-

ng tính ổn định không cao và phải có thiết bị nâng kích bánh xe lên khỏi mặt

đất

Ngoài ra còn có chẩn đoán phanh trên bệ thử dạng tấm phẳng quán tính và băng thử quán tính nhng do chúng không mô phỏng đợc quá trình phanh thực tế trên đờng và tính vạn năng kém nên ít đợc sử dụng

Nguyên lý chuẩn đoán chung chất lợng phanh ,kéo trên bệ thử quán tính là

do quãng đờng và thời gian tăng tốc, quãng đờng và thời gian phanh tron khoảng tốc độ (v1-v2)nhờ các dụg cụ đo chuyên dùng (máy đếm số vòng quay,đồng hồ bấm giây ,gia tốc kế…) Mỗi ) Đặc tính phanh kéo đợc xây dựng nhờ

việc ghi lại giá trị các số vòng quay ,mô men quán tính của con lăn (hay bánh đà )khi tăng tốc phanh

*Ưu điểm của các loại bệ thử dạng quán tính :

+ Có thể chuẩn đoán đợc ô tô ở tốc độ cao do đó mô phỏng đợc sát với thực tế nên hay dùng cho các phòng thí nghiệm ,viện nghiên cứu

+ kết cấu đơn giản, dễ vận hành

II lựa chọn phơng án thiết kế

Dựa vào đặc tính kỹ thuật ,u nhựoc điểm của loại bệ thử trên kết hợp với tình hình thực tế ở Việt Nam ta có thể đa ra một loại bệ thử có các điều kiện

về kinh tế kỹ thuật có thể đáp ứng đợc với công tác thử nghiệm cho các loại

xe không đồng đều về chủng loại ,hình dáng ,kích thớc đang đợc sử dụng tại Việt Nam Bệ thử này phảio đáp ứng đợc các nhu cầu sau :

+Chi phí sản xuất ,lắp ráp sử dụng nhỏ

động cơ Đo lực phanh ứng với giá trị lực phanh trung bình (Không chở khách ),vận tốc ô tô khi thử phanh khoảng (2 –10) km/h ở tay số 1.Máy

điện làm việc ở chế độ hãm tái sinh

Các thông số của ô tô thử nghiệm : Xe GAZ 3201

6 5

1-Động cơ 2- Hộp giảm tốc 3- Bộ truyền xích 4-Khớp nối 5-Li hợp

điện từ 6-Cảm biến phanh 7-Thanh nâng hạ 8-Cảm biến tốc độ

9-Trụ chống trợt ngang 10-phanh con lăn 11-Con lăn

PHầN IIITíNH TOáN Động họci-tính toán bệ thử :

4-Khoảng cách giữa các trục con lăn:

Chọn loại bệ thử hai con lăn song song đối xứng qua tâm bánh xe.Dựa vào

điều kiện ổn định của ôtô

 chọn A=504 (mm)

5-Góc lệch giữa con lăn với bánh xe:

) (

2 cl  bx 

CL

r r

* ở tốc độ min:

-tốc độ bánh xe chủ động :

33 , 0 3600

30000 30

r

bx cl

40000 30

để chọn động cơ diện ta tiến hành theo chế độ thử phanh

10 3 , 501 1 736 , 0

75 6 , 3

736 , 0

ii-các lực tác dụng lên con lăn:

Pf1

Từ hình vẽ: (H1+H2).cos =Gc

mặt khác: H1=H2=H 2H.cos=787,5  H = 167,86 KG

-Mômen tác dụng lên trục bánh xe ôtô: Mp.h.b.x=PP.rbx=60 KG.m.

-Mômen phanh tác dụng lên trục máy điện :Mphđc=MPHCL:ih=5,7 KG.m

Từ bảng trên ta thấy tốc độ của động cơ điện là 2880 hơn tốc độ quay do

động cơ điện phát ra Nh vậy hoàn toàn phù hợp với trờng hợp hãm tái sinh.Vậy công suất cần thiết của đông cơ là:

)(7,1610

.55,9

1000.2880.7,510.55

*Chọn động cơ điện: Để chọn động cơ điện ta tiến hành chọn theo cả hai

chế độ thử phanhvà kéo, công suất thử ở chế độ nào lớn hơn thì t chọn động cơ điện theo chế độ đó

_ Khi thử kéo: Ndc  Nkmax/ nbt với Nk : công suất đặt tại bánh xe chủ

động ứng với Memax ở tay số 1

Nkmax=Pkmax.Vkmax=

t

3600

39 , 3 1000 36 33 , 0

85 , 0 4 , 11

.

max 0



, 0 75 6 , 3

10 75 , 178 1 736 , 0

75 6

,

3

736

,

0

Kw v

K K

bt

t p dc

Vậy ta chọn động cơ có công suất Nđc  13 , 13 (Kw),nhng do đặc thù ccủa

ph-ơng pháp hãm tái sinh làm việc đợc với công suất đầu vào lớn hơn 5 tới 7 lần công suất phát ra của động cơ Do đó để tiết kiệm ta chọn động cơ có ký hiệu A02-41-4 có n=2880(v/p), N=4(Kw), hiệu suất 85,5 0

phần v:thiết kế bộ truyền động

Do kết cấu của bệ thử nh đã trình bầy ở trên,đồng thời do tốc độ từ động cơ đến con lăn lớn nên ta chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng một câp

Từ động cơ vào Ra trục con lăn

Ta chọn truyền động từ động cơ điện ra hộp giảm tốc và t hộp giảm tốc đếncon lăn là khớp nối dẫn động giữa các con lăn là bộ truyền xích.

Phân phối tỉ số truyền và công suất:

I-thiết kế bộ truyền bánh răng nghiêng một cấp:

N

ch

2-Xác định ứng suất cho phép:

6 , 2

572 220

6 ,

mm N txl

tx

mm N

-2,6 hệ số ứng suất cho phép khi bánh răng làm việc ở chế độ lâu dài

b-ứng suất uốn cho phép:

 

n K

K n

- B¸nh lín:

) (

6 , 223 520 43 , 0

) (

258 600 43 , 0

2 1

2 1

mm N

mm N

1 6 , 223 5 , 1

) (

3 , 143 5

, 1 8 , 1

1 258 5 , 1

2 2

2 1

mm N mm N

.

.

10 05 , 1 1

A

tx n

N K i

  139 ( ).

8 , 3 442

10 05 , 1 382 3 , 0

5 , 5 3 , 1 1 8

,

3 3

2 6

) 1 (

1000 60

.

140 2

13 , 1 18 , 1

2

985 , 0 140 2 ) 1 (

Z2=i.28 =110 (r¨ng).

-tÝnh chÝnh x¸c gãc nghiªng:

140 2

2 110 28

5 , 2