Tiểu luận thiết kế bệ thử nghiệm chẩn đoán kéo cho xe tải có tự trọng 3,5 tấn

Bệ thử bao gồm các con lăn được nối với nhau bằng xích, Các con lăn được dẫn động quay từ động cơ điện qua bộ truyền bánh vít trục vít và hai cặp bánh răng trụ.. 1.2: Chuẩn đoán chất lượ

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

”

THIẾT KẾ MÔN HỌC

CHAN ĐOÁN KỸ THUẬT ÔTÔ

DE TAI: THIET KE BE THUNGHIEM CHAN DOAN KEO CHO XE TAI CO

TỰ TRỌNG 3,5 TẤN

CHƯƠNG I:LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

L CÁC PHƯƠNG ÁN THỨ CHẤT LƯƠNG KÉO:

B- Bệ thử lực với tấm phẳng không chuyển động

C- Bệ thử lực với các con lăn

D- Bé thử lực với thiết bị tác dụng mô men xoắn tới bánh xe

1- Lực tác dụng do áp lực chất lỏng hoặc khí nén từ bệ thử truyền đến

bệ thửcho đến khi bánh xe hãm bắt đầu quay( lực đẩy cân bằng với lực hãm) , lúc đó đồng hồ đo 4 sẽ chỉ giá trị lực hãm của bánh xe thí nghiệm

Nhược điểm của các loại bệ thử này là kết quả đo không chính xác vì nó không mô phỏng được quá trình phanh thực tế trên đường khi thử nghiệm Do vậy nó được ít sử dụng trong sản xuất

1.3.2.Bệ thứ luc do ở trạng thái động:

Dé do duoc luc kéo ở trạng thái động bệ lực với các con lăn được sử dụng

phổ biến Bệ kiểu này bao gồm động cơ điện, các con lăn và thiết bị đo Bệ thử

cho phép đo lực kéo trong quá trình quay bánh xe ở vận tốc V=2- 10 Km/h Lực kéo được xác định theo giá trị mô men xoắn xuất hiện khi phanh bánh xe

Bệ thử con lăn dạng lực cũng có nhiều loại: loại đo hiệu quả hãm

bằng cảm biến lực, loại đo bằng đồng hồ so kiểu lực kế

1 Bộ truyền động xích hoặc đai

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

”

Nguyên lý một cụm của bệ thử kéo con lăn dạng lực đo bằng đồng hồ so kiểu lực kế Bệ thử bao gồm các con lăn được nối với nhau bằng xích, Các con lăn được dẫn động quay từ động cơ điện qua bộ truyền bánh vít trục vít và hai cặp bánh răng trụ Các cặp bánh răng này được đặt trong khung cân bằng Đòn 4

để truyền lực từ khung cân bằng đến đồng hồ so kiểu lực kế 5 Khi kéo các bánh

xe ôtô, do tác dụng mô men phản lực khung cân bằng sẽ quay với cường độ tỷ lệ

với mô men phanh Lực quay của khung cân bằng được chỉ ra trên đồng hồ 5

Trong trường hợp này mô men kéo đựơc xác định bởi công thức

Z¡,Za.Z4,z„- Số răng của các bánh răng trụ trong khung cân bằng

Bệ thử kéo con lăn dạng lực đo trực tiếp mô men hãm nhờ cảm biến mô men kéo là loại bệ thử hiện nay được sử dụng rộng dãi nhất Phần tử chủ yếu của

bệ là hai cụm con lăn đặt dưới hai cụm bánh xe của một trục Mỗi cụm con lăn

bao gồm : khung, các con lăn, động cơ điện và thiết bị đo

Sơ đồ bệ thứ lực với thiết bị ảo là cảm biến lực kéo

trọng lượng bám, giảm được sự trượt khi thí nghiệm Hộp giảm tốc 4 có vai trò như khung cân bằng trên tay gạt của nó đặt cảm biến lực phanh 1 Tấm đỡ 9 giúp ôtô đi ra khỏi bệ thử dễ dàng Giá trị lực hãm đo được lớn nhất phụ thuộc vào lực bám giữa bánh xe với con lăn

1.2: Chuẩn đoán chất lượng kéo trên bệ thử quán tính:

Bé thu quan tinh được chia ra làm hai loại chủ yếu sau:

-Loại sử dụng lực bám giữa bánh xe với mặt tựa( Bệ tấm phẳng, Bệ con

lăn quán tính ) Phương pháp chuẩn đoán của loại bệ thử 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

3.Cảm biến đo độ dịch chuyển

Bao gồm bốn tấm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số bám các

cảm biến 3 để đo độ dịch chuyển tấm phẳng 2 khi kéo Hộp đo 1 dùng để biến

đổi các tín hiệu nhận được từ cảm biến 3 Khi thử nghiệm người lái cho ôtô đi

vào bệ thử với tốc độ 6- 12 Km/h Và dừng lại đột ngột trên tấm phẳng khi phanh Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với tấm phẳng xuất hiện lực quán tính cân bằng với lực phanh làm các tấm dịch chuyển Độ dịch chuyển các

tấm phẳng đựơc ghi bởi các cảm biến thuỷ lực, cơ khí, hay khí nén.

TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

b,Bệ thử kéo con lăn quán tính:

Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử dụng

quán tính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi kéo trên

đường Nó gồm có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ôtô, loại dẫn động

từ động cơ điện Cả hai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa

3.Hộp giảm tốc

4.Động cơ

5.Xích truyền động

7.Bánh đà 8.Băng tải

Bệ thử con lăn dẫn động từ động cơ ôtô( Hình 1-5 A) Bao gồm các cụm con lăn 2,6 có liên hệ động học với bánh đà 7 Các con lăn được dẫn động quay

từ bánh xe chủ động của ôtô Nhược điểm của loại này là hao tốn nhiên liệu và

khí thải làm ô nhiễm môi trường không gian sản xuất

Bệ thử kéo băng tải quán tính ô( Hình 1-5 C).Bao gồm các con lăn trên đó

trên đó đặt tấm vải bọc cao su Bệ cũng được dẫn động từ động cơ ôtô, bệ này

chỉ dùng để thí nghiệm xe con

Bệ thử kéo con lăn quán tính dẫn động bằng động cơ điện(Hình 1- 5 Bì

Gồm hai cụm bánh đà đặt riêng rế dưới bánh xe của một trục, các con lăn nhận truyền động từ động cơ điện và dẫn động quay các bánh xe ôtô Bệ loại này có khả năng kiểm tra lực kéo của từng cầu, các chi phí trong quá trình thử nhỏ,

không ô nhiễm môi trường, do vậy nó được sử dụng khá phổ biến ở các xí

nghiệp

Nguyên lý làm việc của tất cả các loại bệ thử quán tính có sử dụng lực

bám giữa bánh xe với bề mặt tựa về bản chất là như nhau Trên các loại bệ thử

kéo con lăn quán tính co thể đo mô men kéo theo mô men phản lực xuất hiện trên trục của bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn

Để đảm bảo được độ tin cậy của kết quả chẩn đoán thì các loại bệ thử con

lăn quán tính phải mô hình hoá được quá trình chuyển động thực tế của ôtô trên đường và trên bệ thử phải tương đương nhau Đây là một nhược điểm dẫn đến loại bệ thử này không chẩn đoán được cho nhiều loại xe

c, Bệ thứ kéo quán tính không sử dụng lực bám:

Bệ thử quán tính không sử dụng lực bám cho phép đo trực tiếp mô men

phanh ở cơ cấu phanh, bệ kiểu này gồm hai loại:

-Loại bánh xe ôtô tựa trên con lăn( Hình 1- § A).Trong trường hợp này

con lăn chỉ có tác dụng đỡ bánh xe mà không tham gia trong thành phần bệ thử

-Loại treo bánh xe lên bằng hệ thống kích nâng(Hình 1- 8 B)

So với loại bệ thử con lăn kiểu quán tính thì loại bệ thử này có khả năng

loại trừ được sự trượt của bánh xe với con lăn Khử được sự sai khác về cản lăn

trên đường và trên bệ thử

Sơ đồ bệ thử quán tính để thử lực kéo không sử dụng lực

Nguyên lý làm việc chung của loại bệ thử: động cơ điệ kéo bánh xe ôtô quay đến tốc độ 50 -70 Km/h sau đó đạp phanh đột ngột sau đó ngắt điện vào động cơ.Dựa vào thời gian quay của các khối lượng quán tính ta co thể xác định được lực kéo trên các bánh xe chủ động

Trên hình 1-9 Trình bây sơ đồ bệ thử quán tính không sử dụng lực bám, để

đo mô men kéo trên các bánh xe chủ động mà không cần chất tải lên thùng xe

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

”

5 của hộp vi sai 4 Bán trục 6 đựơc hãm cứng động cơ điện 1 qua bánh đà 2 sẽ

dẫn động toàn bộ hệ thống quay đến tốc độ 60-70 Km/h Đạp phanh đồng thời cắt động cơ điện 1.Lúc đó các nửa trục 5 và trục 6 bằng nhau Dùng cảm biến

mô men đặt trên trục 6 ta có thể đo đựơc mô men phanh và quãng đường phanh ở chế độ mô men phanh cực đại ( người lái đạp phanh cực đại)

Cơ sở tính toán thiết kế bệ thử cũng dựa trên phương trình cân bằng động năng khi phanh ôtô trên bệ thử và trên đường

So với nhóm bệ thử dạng lực hẹ thử phanh quán thnhs thử được ở tốc độ cao hơn, tạo ra quá trình phanh trên bệ thử sát bới thực tế hơn ( về nhiệt độ trống

phanh, về sự thay đổi của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống, về hệ số

bám ).Do vậy khả năng phát hiện ra các hư hỏng của hệ thống phanh cũng lớn hơn Nhưng tính vạn năng của bệ quán tính không cao so khó thay đổi được mô men quán tính của bánh đà, kết cấu của bệ phức tạp và độ ổn định khi thí nghiệm kém

ILLƯA CHON PHUONG AN THIET KE:

Dựa vào đặc tính kỹ thuật, ưu nhược điểm của các loại bệ thử trên kết hợp

với tình hình thực tế ở Việt nam ta có thể đưa ra một loại bệ thử có các điều kiện về kinh tế, kỹ thuật có thể đáp ứng được với công tác thử nghiệm cho các

loại xe không đồng đều về chủng loại, hình dáng, kích thước đang được sử dụng

ở Việt nam Bệ thử này phải đáp ứng được các nhu cầu sau:

+ Chi phí sản xuất, lắp ráp sử dụng nhỏ

+ Chiếm diện tích nhỏ

+ Độ ổn định cao, đồi hỏi trình độ vận hành sử dụng không cao lắm

+ Tính vạn năng cao

Từ các thực tế yêu cầu trên ta chọn phương án thiết kế bệ thử lực, đo lực kéo ở trạng thái động, bệ thử dạng con lăn, thiết bị chất tải là phanh điện Đo lực kéo ở chế độ tốc độ ứng với mô menn xoắn cực đại của động cơ, vận tốc ôtô

khi thử khoảng ( 2- 10) km/h ở tay số 1 Máy điện làm việc ở chế độ hãm tái

Công suất cực đại(m])/số vòng quay(v/ph): 105/3600

M6 men cuc dai (KGm)/s6 vong quay (v/ph): 28/2000

Kích thước lốp: 7,5-16

Kích thước bao: 7000 x 2175 x 2400 Chiều dài cơ sở: 3770

Kích thước thùng xe: 4600 x 2025 x 400

Tải trọng tác dụng lên cầu trước: 1050(kg)

Tải trọng tác dụng lên cầu sau : 2450(kg)

Trong đó : r,=À rạ

Với lốp có áp suất cao thì (À=0,945-+0,95), chọn À, = 0,945

t= [14 + a5 = 393,7 (mm)

Vay: r, =A =0,945 393,7 = 372 (mm)

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô

CHUONG II: TINH TOAN ĐỘNG HỌC VÀ

DONG LUC HOC

I TINH TOAN KICH THUGC BE THU

Sơ đồ cấu tao chung của bê thử:

7 May ham điện

8 Đồng hồ đo mô men

9, Trụ dẫn hướng cho thiết bị nâng

- Cơ cấu nâng hạ được dẫn động bằng thuỷ lực giúp xe ra vào bệ dễ dàng

2 Khoảng cách giữa các con lăn và góc lệch giữa các con lăn với bánh xe

- Tính Lc theo điều kiện bám

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

Vậy œ = 48°35’ thoa man diéu kién 6n dinh cua 6 t6 trén bé thir

3 Chiéu dai con lan

=> sina = 0,75

af 1 E #

Lị= Km- Ki +a=2.B+a=2.190,5 +150 = 531(mm)

Trong đó a là hệ số lấy = 150 với xe tải Lil

4 Chiều rộng của bệ thử Bzr = Knmax + 2.a

Knmax : khoảng cách lớn nhất giữa hai mép ngoài lốp

=> Bor = (190,5.2 + 2175) + 2.150 = 2856(mm)

ILTÍNH TOÁN ĐÔNG LƯC HOC

-Tốc độ thử của bánh xe: Được tính theo công thức

I Cac luc tac dung lén con lan va banh xe: N

So đồ các lực tác dụng lên con lăn và bánh xe

` N3

2 Phân tích lực nơi tiếp xúc bánh xe

* Phan lực tác dung từ con lăn lên bánh xe

H,=H,=_“2-._ 22 -o2ssgs(KG) 2.cosa 2.co0s48°35'

*Tinh cac luc phanh cuc dai: Theo hinh vé ta có

Pu pimax + Promax =P imax P,

Tính công suất của con lăn cực đại

Trong đó : r\,- Hiệu suất truyền động của xich , n, = 0,95

rị; — Hiệu suất truyền của khớp nối, r\; = Í n; - Hiệu suất truyền của cặp banh rang , 1, = 0,97

r\ụ- Hiệu suất truyền động của cặp ổ lăn, rị¿= 0,995

=> Noe = 0,95’ 1 0,97 0,995? = 0,87 Nên công xuất cần thiết của động cơ

4 Phân phối tỷ số truyền

Ta có tỉ số truyền động chung của bệ thử :

Nie

lit=

Ny

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

lụạ- tỉ số truyền của cặp bánh răng trong hộp giảm tốc

1,- tỉ số truyền của bộ truyền xích

Chọn trước 1.= 1

=> lụ=0,8

_ CHUONG I THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐO GHI

Trên bệ thử này thì các đại lượng cần đo là tốc độ quay của con lăn và mômen

xoắn trên trục con lăn Để đo tốc độ con lăn ta dùng cảm biến tốc độ, để đo mômen xoắn ta ding cơ cấu đo kiểu cơ khí

Thiết bị đo phải thoả mãn các yêu cầu sau:

-_ Có độ nhạy cao, không có các vùng chết

- Không phụ thuộc vào môi trường xung quanh

- Có đặc tính tuyến tính

- Cấu tạo đơn giản, làm việc tin cậy và có tuổi thọ cao

-_ Chịu được tải trọng rung động và bụi bẩn

Thiết bỉ đo mômen:

- Sơ đồ cấu tạo :

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

”

a = 200 mm = 0,2 m

Q=100N

- Nguyén ly lam viéc :

Dé đo mômen xoắn của động cơ người ta đo lực trên cánh tay đồn ở vỏ

phanh Lực P ở vỏ phanh đặt vào tay đòn r, còn đối trọng Q treo trên cánh tay

don 1 như hình vẽ Do tác dụng của lực P, con lắc Q lệch đi một góc œ và giữ

Như vậy mômen phanh ở vỏ phanh cân bằng với mômen xoắn ở động cơ va

duoc tinh nhu sau: M, = PL (Nim)

1]

Với:

rị : Là hiệu suất truyền động của hộp giảm tốc giữa động cơ và thiết bị

phanh (do không có hộp giảm tốc nên 1| = l )

L: Là chiều đài cánh tay đồn ở vỏ phanh ( L =716 mm )

M, : Là mômen trên trục của động cơ điện và được tính như sau :

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

”

B'D | rx 15+ cosa —cos? a _ 15+ cosa —cos? a

Để chia vạch trên mặt đồng hồ đo ta làm như sau:

Khi kim quay đi một góc ơ độ thì vỏ phanh quay một góc B độ, và

B= mo 7 kinz —4+ v15+cosø - cos” a)

Và mômen phanh sẽ được tính theo công thức : 1; = OLS og cos 8

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

Trong đó œ là góc léch cua truc khuyu ( ciing 14 géc lệch của kim chỉ )

Tính đường kính trục tại mặt cắt nguy hiểm

TKMHI: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Bộ môn: Cơ khí

có [o] = 450 N/mm’ ,va cé mat

cat hinh tron

—=>=Ø=———„,+d— „=

zx10? 01.10) 9.2502)

Ta thấy ơ< [ơ] = 450 ( N/mm? );

Vậy d = 10 mm là đảm bảo thoả mãn điều kiện bền