Chương 8 hệ thống treo

• Khi b/x lăn trên đường không bằng phẳng, dưới tác dụng Ga lên b/x, phần tử đàn hồi 10 bị nén lại, hấp thụ năng lượng truyền từ b/x lên thùng xe làm giảm đi đáng kể va đập từ b/x lên t

Chương VIII

HỆ THỐNG TREO

8.1- Khái niệm.(2)

8.2- Công dụng, yêu cầu, phân loại.(4)

8.3- Các kiểu kết cấu phần tử đàn hồi.(7)

8.4-Các kiểu kết cấu của treo.(34)

8.1- Khái niệm.

• Hệ thống treo là tổ hợp các bộ phận, chi tiết liên kết vỏ hoặc thùng xe với bánh xe

• Khi b/x lăn trên đường không bằng phẳng, dưới tác dụng Ga lên b/x, phần tử đàn hồi 10 bị nén lại, hấp thụ năng lượng truyền từ b/x lên thùng xe làm giảm đi đáng kể

va đập từ b/x lên thùng xe

• Khi dãn, phần tử đàn hồi truyền dao động cho thùng xe

• Nếu lựa chọn được đặc tính hợp

lý của phần tử đàn hồi sẽ tạo

được dao động thùng xe như mong muốn *

=> phần tử đàn hồi để:

- Truyền tải trọng theo phương thẳng đứng;

- Giảm tải trọng động phát sinh khi ô tô chuyển động trên đường

không bằng phẳng;

- Đảm bảo độ êm dịu chuyển động cần thiết của thùng xe.

Bộ phận hướng dùng để:

- Truyền lực và mô men giữa bánh xe và thùng xe cho khung xe;

- Xác định đặc tính chuyển vị tương đối của bánh xe với khung xe

Bộ phận giảm chấn (và ma sát trong hệ thống treo):

để dập tắt dao động của thùng xe và bánh xe

T.l: để biến cơ năng ( do các khối lượng dao động ) thành nhiệt năng ( ma sát trong dầu khi lưu thông qua các van_lỗ tiết lưu ) tỏa ra môi trường khi dao

động.

Phần tử đàn hồi

Phần tử hướng

Phần tử giảm chấn

8.2-Công dụng, yêu cầu, phân loaị

8.2.1-Công dụng

Hệ thống treo là tổng hợp các cụm, chi tiết nhằm:

- nối đàn hồi giữa khung xe với cầu xe (hoặc với bánh xe);

- giảm tải trọng động trên các hệ thống mang tải (phần treo) và bánh

xe, đồng thời đảm bảo dập tắt dao động của thùng xe và bánh xe;

- đảm bảo việc điều chỉnh vị trí của thùng xe khi chuyển động *

8.2.2- Yêu cầu đối với hệ thống treo

Yêu cầu đối vơi hệ thống treo là hết sức phức tạp

Nguyên nhân: kết cấu và đặc tính của nó ảnh hưởng rất lớn đến các

thông số cơ bản của ô tô như khả năng linh hoạt, khả năng cơ động và khả năng thông qua.

- Có độ êm dịu cao; không xảy ra va đập cứng; không bị lắc ngang khi quay vòng, không xảy ra dao động góc dọc khi phanh hoặc khi

- Dập tắt nhanh các dao động của thùng xe và bánh xe;

- Đảm bảo độ tin cậy trong việc truyền lực dọc và ngang xe, truyền

mô men từ bánh xe đến khung xe; Khối lượng cáccụm chi tiết của

hệ thống treo là nhỏ, đặc biệt là khối lượng phần không treo;

- Có độ bền và tuổi thọ làm việc cao, đặc biệt là bộ phận đàn hồi_

một trong những bộ phận chịu tải nặng nhất của ô tô

Là treo mà các khâu chỉ có liên quan động học Không có bộ phận

giảm chấn Lốp là bộ phận đàn hồi duy nhất

2-Treo đàn hồi :

b- Theo kiểu của bộ phận đàn hồi:

+ Phần tử đàn hồi bằng kim loại;

+ Phần tử đàn hồi là khí nén;

+ Phần tử đàn hồi là thủy lực;

+ Phần tử đàn hồi là thủy – khí;

+ Phần tử đàn hồi là cao su

Hiện nay, sử dụng rộng rãi trên xe tải là treo phụ thuộc vì có kết cấu đơn giản; treo độc lập_ô tô du lịch vì có độ êm dịu chuyển động cao.Thường dùng phần tử đàn hồi bằng kim loaị, và các vấu cao su kết

hợp *

8.3- Các kiểu kết cấu của phần tử đàn hồi

• Phần tử đàn hồi gồm 1 hoặc một số phần tử đàn hồi bằng kim loại hoặc phi kim loại gộp lại

• Trên ô tô sử dụng phổ biến là phần tử đàn hồi bằng kim loại: nhíp,

lò xo, trục xoắn(*)

• Phần tử đàn hồi phi kim loại: cao su, khí nén, dầu

Đặc tính đàn hồi của treo loại này được đảm bảo nhờ tính chất đàn hồi

của cao su, khí nén và dầu

Trên các ô tô hiện đại ngày càng sử dụng nhiều kết cấu đàn hồi hỗn hợp: gộp lại từ 2 hoặc một số phần tử đàn hồi (kim loại và phi kim loaị ).

8.3.1-Yêu cầu đối với phần tử đàn hồi.

Các thông số đặc trưng của hệ thống treo:

- Độ võng tĩnh ft;

- Độ võng động fđ;

- Hệ số động lực học kđ (kđ =Pzmax/ Pzt)

Với phần tử đàn hồi, cần có các yêu cầu sau:

1) Có đường đặc tính đàn hồi hợp lý, đảm bảo độ êm dịu cao.

Vậy, thế nào là đường đặc tính đàn hồi?

Là mối quan hệ giữa tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe với

biến dạng ( treo ) của treo, đo trực tiếp tại tâm trục bánh xe.

hoặc mà

Thế nào là đường đặc tính đàn hồi hợp lý?

Một mặt,

- Để có độ êm dịu cao,  phải nhỏ  C tr phải nhỏ ( );

- Nhưng, nếu  C tr => biến dạng tĩnh ( t => treo quá mềm );

treo

G P f

C



• Mà  Ctr ( t) sẽ làm giảm thể tích thế năng của treo (  công cần thiết sinh ra của treo để biến dạng hoàn toàn

bộ phận đàn hồi-tính đến điểm chạm vấu hạn chế hành trình).

• => t phải  giới hạn nhất định.

• Mặt khác, đ cũng cần  giới hạn nhất định trong khi khả năng chịu tải của

treo vẫn đạt giá trị lớn nhất (Pzmax).

• Nếu (t+ đ) lớn sẽ làm thay đổi đáng

kể chiều cao của xe khi dao động, ứng

với Pz thay đổi =>

ảnh hưởng đến khoảng sáng gầm xe và làm xấu đi đặc tính của dẫn động lái!

Vì vậy, treo cần có đường đặc tính đàn hồi

hợp lý: phải là đường phi tuyến

• Đặc tính đàn hồi của treo không thể là tuyến tính vì:

+ Để có t lớn (nhằm  êm dịu ), Pzt cũng sẽ lớn (không mong muốn);

+ mà khi tải trọng (Pzt) lớn, đ cũng sẽ tăng theo

• Nếu là phi tuyến:

+ ở lân cận với tmax (khoảng 60%) sẽ có t là nhỏ;

+ với Pztmax, vẫn có tmax nhỏ;

khi  Rz , Ctr lớn (để chống va đập) nhưng vẫn có đ nhỏ)

=> không xẩy ra va đập cứng

• Để có đặc tính đàn hồi hợp lý ?

- Sử dụng phần tử đàn hồi bằng khí nén hoặc thủy lực.

- Phần tử đàn hồi bằng cao su, kim loại ?

(vẫn được sử dụng phổ biến vì có kết cấu đơn giản).

=> Giải pháp khắc phục:

+ sử dụng phần tử đàn hồi phụ để  Cđh khi  tải trọng lên cầu xe;+ sử dụng nhíp có chiều dài làm việc thay đổi bằng các giải pháp kết cấu gối đỡ nhíp *

Một số giải pháp khắc phục để thay đổi độ cứng của nhíp.

 >0 => biến dạng  C t



Một số giải pháp

<0 => biến dạng nhíp   C t



Một số giải pháp

Sử dụng phần tử đàn hồi phụ

Một số giải pháp

Gối có ℓ thay đổi,  ℓ nhíp khi  tải để  C

2) Vật liệu phải có tính đàn hồi cao.

Các phần tử đàn hồi làm việc trong điều kiện biến dạng lớn => đòi

hỏi vật liệu chế tạo ngoài độ bền cao, còn cần có tính đàn hồi lớn

(Nếu là kim loại, thường có thêm thành phần silic (1 – 2)% như 55C2; 60C; 60CГ; 50ХГА Các loại hợp kim này dùng để chế tạo nhíp hoặc thanh xoắn Với thanh

xoắn chịu tải lớn, người ta sử dụng thép hợp kim phức tạp: 45 ХНМФА Г-mangan; С-silic; Ф- ).

0

m

f

U    f df

a) Kết cấu đơn giản;

Chiều dài (l) và chiều dày (h) mỗi lá nhíp của bộ nhíp khác nhau

b) Tiết diện khác nhau, thay đổi đường trung hòa

=>  k và  n c) Kiểu “c” tăng được độ bền mỏi của nhíp _do giới hạn bền mỏi kéo < giới hạn bền mỏi nén (k< n ) 20  30% ; nhưng sẽ dẫn đến tăng ứng suất tập trung

Tiết diện các lá nhíp

8.3.2- Các kiểu kết cấu chính của phần tử đàn hồi

a- Bộ nhíp Gồm nhiều lá nhíp cong ghép lại với nhau

Các lá nhíp thường có tiết diện hình chữ nhật, chiều ngang bằng nhau

và khác nhau về chiều dài (l)

Bán kính cong các lá nhíp khác nhau, phụ thuộc vào chiều dài:

bán kính cong giảm (R) khi giảm chiều dài Kết cấu đó nhằm:

- khi lắp ghép thành bộ, các lá nhíp ôm sát vào nhau;

- do có độ cong khác nhau nên lá nhíp cái (1) được giảm tải (và tạo ứng suất sơ bộ, ngược với chiều ưs khi làm biến dạng)

Để định vị các lá nhíp với nhau, thường sử dụng các kết cấu :

+ bu lông bắt xuyên qua ở phần giữa các lá nhíp (hay áp dụng nhất);+ dập ngay giữa các lá nhíp 1 hoặc 2 vấu định vị

Sử dụng đai kẹp (3) để các lá nhíp không bị xô lệch ngang và để

truyền tải trọng từ lá nhíp cái (1) cho các lá nhíp khác khi nhíp bị

uốn cong xuống (hoặc giảm tải cho nó khi bị uốn ngược lại)

Lá nhíp cái thường có chiều dài lớn nhất (và cũng dày nhất)

Bộ nhíp được bắt vào khung xe nhờ 2 đầu uốn cong của lá nhíp cái

1.nhíp cái;

2.bu lông định vị; 3.đai kẹp;

4.đệm chống ma sát.

Hình dạng 2 đầu nhíp cái phụ thuộc cách gá kẹp bộ nhíp:

- nó có thể là phẳng, uốn cong góc 900;

- guộn theo hình dạng tai bắt bộ nhíp vào khung xe

Trước khi lắp ráp thành bộ: bôi lên trên bề mặt các lá nhíp một lớp

mỡ chì để chống rỉ và để giảm ma sát giữa các lá nhíp khi làmviệc

Với các bộ nhíp ô tô du lịch, để  ma sát giữa các lá nhíp:

đặt các miếng đệm (4) bằng vật liệu phi kim loại chống ma sát, (chất dẻo, gỗ lát mỏng, các miếng phíp) theo suốt chiều dài nhíp, hoặc ở 2 đầu

Để giữ mỡ bôi trơn trong các lá nhíp và để chống bụi bẩn, đôi khicòn sử dụng cách bao bọc cả bộ nhíp

Hai đầu bộ nhíp nối bản lề với khung xe Đầu trước thường dùng

chốt; đầu phía sau_ là gối tựa di trượt (phù hợp với cách bố trí cơ cấu lái)

Với cách lắp ghép như vậy, chiều dài các lá nhíp có thể thay đổi

trong quá trình làm việc

- gối tựa phẳng;

- gối tựa có ren,

- gối tựa cao su-kim loại hoặc gối cao su

Ưu điểm chính của nhíp: đồng thời đảm nhận được 2 chức năng

vừa là phần tử đàn hồi vừa là phần tử hướng của treo

Nhíp thường sử dụng ở treo phụ thuộc và đặt dọc xe

b- Lò xo xoắn.

Lò xo xoắn thường có dạng hình trụ, làm bằng các sợi l/x tiết diện tròn

Lò xo chỉ tiếp nhận được tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng (Pz) và không thể truyền được lực dọc và lực ngang Px, Py (và cảcác mô men do Px, Py ) từ bánh xe tác dụng lên khung xe =>

=>nếu dùng lò xo làm phần tử đàn hồi thì phải có thêm phần tử hướng.Khi sử dụng lò xo cũng cần có thêm phần tử dập tắt dao động vì trong

lò xo xoắn không có ma sát *.*

c- Trục xoắn Là thanh thép đàn hồi chịu tác dụng của mô men xoắn.

Độ đàn hồi của liên kết bánh xe – khung xe nhờ trục xoắn

Cũng giống như lò xo xoắn, trục xoắn cần có thêm phần tử hướng và phần tử dập tắt dao động

d- Phần tử đàn hồi bằng cao su.

Phần tử đàn hồi bằng cao su được sử dụng rất phổ biến ở hệ thống treo các ô tô hiện đại với vai trò là 1 phần tử đàn hồi phụ:

các gối cao su giảm chấn hoặc vấu hạn chế hành trình

Thường thường trong các gối cao su giảm chấn có “cốt” bằng kim loại

để tăng tuổi thọ; và để gá kẹp

Gối đỡ cao su có 2 loại: loại nén và loại trả

+ Loại nén để hạn chế hành trình bánh xe đi lên;

+ loại trả_ hạn chế hành trình bánh xe đi xuống

Gối chịu nén còn để hạn chế biến dạng của phần tử đàn hồi chínhcủa treo và làm tăng độ cứng của treo

Gối cao su giảm chấn dạng nén và trả thường được phối hợp sử dụng

ở treo độc lập Treo phụ thuộc dùng chủ yếu gối dạng nén

Gối cao su dạng nén (5 ) và trả (12)

Tạo ứng suất

dư ban đầu



Kiểu gối tựa cao su-kim loại

e-Phần tử đàn hồi khí nén. Tính chất đàn hồi của hệ thống

treo được đảm bảo nhờ nénkhông khí

Trong các hệ thống treo ô tô hiện

đại hay sử dụng nhất là loại

bình tròn kép làm phần tửđàn hồi

Bình gồm thân 8 , các đai 6, 7 và

bu lông kẹp chặt 5;

Phần thân thường bằng vải cao

su 2 lớp Lớp cốt vải có thểbằng sợi caprông, sợi ni lông;

Bề mặt phía trong bình phủ lớpcao su chống lọt khí Mặt ngoàiphủ lớp cao su chịu xăng-dầu-mỡ;

Để tăng độ cứng vững cho bình, bên trong nó còn đặt các sợikim loại (“tanh”) như ở lốp;

khi pkk trong bình là 0,3-0,5 Mpa;

Sử dụng phổ biến ở treo ô tô tải,

xe buýt, rơmoóc và bán rơmoóc

.

Sơ đồ hệ thống treo khí nén

Thường, treo trước _2 bình; treo sau_ 4 bình

Khí nén từ máy nén khí 1bầu lọc và bộ tách cặnbẩn 10, bộ điều chỉnh ápsuất 9  bình chứa 8

Từ bình 8 khí nén được nạpvào bộ điều chỉnh chiềucao thùng xe 3

Bộ lọc khí 2 và 7 để ngănngừa bụi bẩn lọt vào bộđiều chỉnh 3

Bình 5 nối với 6 để khi bình 5

bị nén, p5, => khí nén sẽ

nạp vào bình 6  treođược mềm hơn

(3) để duy trì h với Gt bất kỳ *

1.MNK; 2,7.Bộ lọc khí; 3.Bộ đ/c chiều cao;

4.Thanh kéo; 5.Bình đàn hồi; 6.Bình khí nén phụ;

8.Bình chứa; 9.Bộ đ/c áp suất; 10.Bộ tách cặn

Bộ đ/chỉnh chiều cao thùng xe 3 để:

- Duy trì chiều cao thùng xe luôn ổn định với bất kỳ Gt(có ích) nào;

và với bất kỳ khoảng cách nào giữa cầu xe và khung xe

Khi tăng tải trọng => thùng xe bị hạ thấp xuống, =>  khoảng cách

giữa thùng xe với cầu xe;

Thanh 4 sẽ kéo piston của bộ điều chỉnh 3 đi xuống;

=> khí nén từ bình 8 nạp vào bình 6 và vào phần tử đàn hồi

Áp suất khí nén (pkn) trong phần tử đàn hồi  , => phục hồi được

khoảng cách giữa thùng xe và cầu xe

Khi giảm tải trọng có ích Gt , vị trí thùng xe cũng không bị thay đổi do 

pkn trong phần tử đàn hồi

Bộ điều chỉnh duy trì chiều cao thùng xe có 1 kết cấu đặc biệt để làm

chậm quá trình điều chỉnh Vì vậy nó chỉ làm việc khi thay đổi tải

trọng tĩnh và không chịu tác động với dao động của ô tô khi đi trên

đường không bằng phẳng

Van 1 chiều ở bộ lọc khí 2 để chống rò rỉ khí nén từ phần tử đàn hồi rangoài khi MNK bị hư hỏng hoặc khi pkk trong bình 8 bị suy giảm

Phần tử đàn hồi khí nén đảm bảo tốt tính êm dịu cho xe.

Do chiều cao thùng xe không bị thay đổi nên:

- Việc xếp – dỡ tải ở ô tô vận tải cũng nhẹ nhàng hơn;

- Thuận tiện cho hành khách lên xuống với xe buýt do chiều cao bậc lên xuống không bị thay đổi;

- Khi xe đỗ, thùng xe ở tư thế nằm ngang và không bị chao đảo sang ngang hoặc nghiêng dọc khi xắp xếp hàng hóa hoặc hành khách vào vị trí bất kỳ trong xe;

- Phần tử đàn hồi khí nén cũng vẫn cần có thêm phần tử hướng và kết cấu dập tắt dao động

Phần tử đàn hồi khí nén sử dụng chủ yếu trong hệ thống treo các ô tô

mà tải trọng có ích thay đổi trong phạm vi rộng (thí dụ: ở xe tải, xe buýt )

f- Phần tử đàn hồi hỗn hợp. Gồm từ 2 hoặc một số phần tử đàn

hồi kim loại và phi kim loại

Dầu từ 1 được bơm 2 tăng áp đưa đến bình tích năng 3

Trong bình tích năng, dầu được nạp vào khoang dưới màng ngăn Khoang trên màng ngăn là khí nén (không khí hoặc nitơ, có pkn).

pkn trong 3 được duy trì ở 1 giới hạn xác định: khi pkn> [pđm], dầu sẽ hồi về bình 1 qua van giảm áp

Từ 3, dầu bộ điều chỉnh 4 của các bánh xe bên phải và bên trái

để duy trì ổn định chiều cao thùng xe

Từ 4,dầu nạp vào 5 (_bộ phận ghép phần tử đàn hồi và cơ cấu dập tắt dao động của hệ thống treo)

1.Bình chứa dầu; 2.Bóm dầu;

3.Bình tích năng; 4.Bộ điều chỉnh;

5,6.Phần tử đàn hồi và dập tắt dao động;

8.Hệ thống van.

Hệ thống treo thủy - khí

Trong phần tử này:

- Phần không gian giữa piston 6 và màng ngăn 7 chứa đầy dầu,

- Không gian trên màng ngăn là khí nén

( khí nén là chất để đảm bảo tính chất đàn hồi của hệ thống treo;

dầu để truyền tải trọng pháp tuyến)

Khi thay đổi pdầu nạp vào dưới màng, pkn sẽ bị thay đổi, => sẽ làm thay đổi độ cứng của hệ thống treo

Vỏ phần tử đàn hồi bắt chặt vào khung xe;

Piston nối với tay đòn của treo

Khi dao động, dầu sẽ lưu thông qua hệ thống van 8 và bị cản trở, sinh công masát để triệt tiêu năng lượng dao động giữa thùng - khung xe.*

8.3.3- Phân tích đặc điểm kết cấu phần tử đàn hồi.

Bộ nhíp được bắt vào dầm cầu bằng 2 quang nhíp 8, bắt vào khung

xe bằng giá đỡ 1, 4 qua 2 ụ cao su;

Nắp gối tựa 6 để tháo lắp nhíp và thay các ụ cao su;

Sử dụng bu lông định tâm để ép các lá nhíp lại;

Đầu 2 lá nhíp cái (nhíp gốc) uốn 900 thành điểm tựa mặt đầu;

Có 2 cốc định hình 5 và10 để làm tăng diện tích tiếp xúc giữa nhíp và ụ cao su

Đầu nhíp trước cố định, gối lên ụ cao su phía trên 2, dưới 11 và tỳ vào tấm đệm cao su 12;

Đầu nhíp sau di trượt, chỉ gối lên 2 ụ cao su

Khi nhíp bị uốn, đầu nhíp sau sẽ có chuyển vị do biến dạng của gối tựa

Ụ đỡ cao su 9 (kẹp bằng 2 bulông quang nhíp 8) để hạn chế chuyển vị của nhíp

Hai đầu lá nhíp cái phẳng

Trên khung xe, đối diện với 2 đầu nhíp phụ có các gối đỡ định hình.Khi ô tô chưa đủ tải thì chỉ có bộ nhíp chính làm việc

Nhíp phụ chỉ bắt đầu làm việc khi ứng với 1 tải trọng xác định

Nhờ vậy, độ cứng của treo  đột ngột (nhằm đạt đặc tính đàn hồi lý tưởng)

Ví dụ: bộ nhíp sau xe tải ЗиЛ -130