Đồ án thiết kế hệ thống treo khí nén xe bus 2 tầng

Sau những thành công của hệ thống treo khí nén sử dụng cho xe buýt, hệthống treo khí nén cũng đợc nghiên cứu để ứng dụng cho xe tải và thu đợcnhững thành tựu đáng kể.Tiếp theo sau đó hệ

Lời nói đầu

Vào đầu những năm 1930, hệ thống treo khí nén đã ra đời và đợc nghiêncứu thử nghiệm nghiên cứu bởi hãng Firestone Tire and Rubber Cho đếnnhững năm cuối của thập kỷ 30 những chiếc xe có sử dụng hệ thống treo khínén bắt đầu đợc sản xuất và chạy thử tuy nhiên nó vẫn cha đợc ứng dụng rộngdãi nh hệ thống treo sử dụng bộ phận đàn hồi bằng kim loại bởi giá thành củachúng còn khá cao Cho đến năm 1944, những chiếc xe buýt đầu tiên sử dụng

hệ thống treo khí nén đã đợc sản xuất và đa vào sử dụng sau những nghiên cứuhoàn thiện Tuy nhiên, phải đến những năm đầu của thập kỉ 50, sau khoảngthời gian dài đợc nghiên cứu và hoàn thiện mạnh mẽ, xe buýt sử dụng hệthống treo khí nén mới chính thức trở thành dòng xe thơng mại và đợc đa ratrên thị trờng

Sau những thành công của hệ thống treo khí nén sử dụng cho xe buýt, hệthống treo khí nén cũng đợc nghiên cứu để ứng dụng cho xe tải và thu đợcnhững thành tựu đáng kể.Tiếp theo sau đó hệ thống điều khiển áp suất khí néncung cấp cho hệ thống treo cũng đợc nghiên cứu phát triển và hoàn thiện.Ngày nay, với những u điểm vợt trội của mình , hệ thống treo khí nén đợc ứngdụng rộng dãi trên tất cả các loại xe, cùng với đó là hệ thống điều khiển điện

tử cho loại hệ thóng treo này đã trở lên phổ biến trên toàn thế giới

Tại Việt Nam, trong vài năm trở lại đây, nền kinh tế phát triển mạnh mẽkéo theo nhu cầu về vận chuyển và giao thông cũng có những yêu cầu pháttriển mới Các nhà sản xuất xe buýt tại Việt Nam cũng đa ra các sản phẩm xebuýt hai tầng sử dụng hệ thống treo khí nén nhằm tăng năng suất vận chuyển

đồng thời đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tính tiện nghi của phơng tiệngiao thông vận tải Tuy nhiên, các nhà sản xuất xe buýt tại Việt Nam hầu hếtchỉ nhập xe cơ sở mà cha có một nghiên cứu nào về đặc tính làm việc, quytrình tính toán ,thiết kế cho hệ thống treo khí nén đợc đa ra tại Việt Nam Đề tài tốt nghiệp của em đợc hình thành nh một nhu cầu cần thiết nhằmcung cấp cho độc giả những kiến thức chung về đặc tính làm việc, quy trìnhtính toán thiết kế hệ thống treo khí nén cho xe buýt hai tầng nói riêng và trên

ô tô nói chung

Đề tài đã hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Võ Văn Hờng vànhân viên công ty ô tô 1-5 Tuy nhiên , do thời gian ngắn, kiến thức của ngờiviết còn hạn chế và nguồn tài liệu còn thiếu thốn lên đề tài không tránh khỏi

những thiếu sót Kính mong thầy duyệt cùng các thầy trong hội đồng bảo vệtốt nghiệp cùng độc giả đóng góp những ý kiến để em có đợc cái nhìn chínhxác hơn, toàn diện hơn về đề tài thiết kế của mình.

Cuối cùng em xin đợc gửi lời cảm ơn chân thành sự giúp đỡ nhiệt tình,những hớng dẫn quý báu của thầy Võ Văn Hờng, đồng thời em cũng xin đợcgửi lời cảm ơn tới các thầy trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng trang bị cho

em những kiến thức trong quá trình học tập giúp em hoàn thành đồ án tốtnghiệp của mình

Hà Nội ngày 5 tháng 6 năm 2010

Sinh viên

Chu Văn Huỳnh

Chơng I

Hệ thống treo và lựa chọn phơng án thiết kế

cho xe buýt hai tầng

Khi ôtô chuyển động trên đờng không bằng phẳng thờng chịu những tảitrọng dao động do bề mặt đờng mấp mô sinh ra Những dao động này ảnh h-ởng xấu đến ngời ngồi trên xe và độ bền của các chi tiết, các cụm và hệ thốngtrên xe Do đó cần phải hạn chế các dao động không mong muốn trên và đemlại cảm giác êm dịu khi xe chuyển động Tính êm dịu trong chuyển động phụthuộc trớc hết vào hệ thống treo của xe và các kết cấu của xe sau đó là cờng

độ kích động và kỹ thuật lái xe

“Hệ thống treo “là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ

xe Mối liên kết đó là mối liên kết đàn hồi, nhờ có các phần tử đàn hồi, nó cócác chức năng chính sau :

* Cho phép bánh xe chuyển động tơng đối theo phơng thẳng đứng đốivới khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế đến mức

cho phép những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (nh lắc ngang,lắc dọc ).

* Truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe : Gồm có lực thẳng

đứng ( tải trọng, phản lực ), lực dọc ( lực kéo, lực phanh, lực đẩy), lực bên (lực

ly tâm, lực gió bên, phản lực bên ) mômen chủ động, mômen phanh

Mối liên kết giữa bánh xe với khung, vỏ xe phải là mối liên kết mềmnhng cũng phải đảm bảo khả năng truyền lực Quan hệ này cần có những yêucầu sau :

- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹthuật của xe nh chạy trên đờng tốt hoặc đờng gồ ghề

- Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một giới hạn không gian hạnchế

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chínhcủa hệ thống treo đó là làm mềm theo phơng thẳng đứng nhng không phải pháhỏng các quan hệ động lực học và động học của chuyển động bánh xe Đặcbiệt là với bánh xe dẫn hớng

- Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ

- Có độ bền cao đối với các chế độ tải trọng

- Có độ tin cậy lớn, trong điều kiện sử dụng phải phù hợp với tính năng

kỹ thuật không gặp những h hỏng bất thờng

1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu

- Bộ phận dẫn hớng để truyền lực dọc, ngang và mômen từ đờng lêncác bánh xe Động học của bộ phận dẫn hớng xác định tính chất dịchchuyển tơng đối của bánh xe đối với khung

- Bộ phận giảm chấn để dập tắt các dao động của phần đợc treo vàkhông đợc treo của ôtô

1.1.2 Phân loại

Việc phân loại hệ thống treo dựa theo các căn cứ sau :

- Theo loại bộ phận đàn hồi chia ra :

+ Loại bằng kim loại ( gồm có nhíp lá, lò xo, thanh xoắn )+ Loại khí ( loại bọc bằng cao su - sợi, màng, loại ống )

+ Loại thuỷ lực (loại ống )

+ Loại cao su

- Theo sơ đồ bộ phận dẫn hớng chia ra :

+ Loại phụ thuộc với cầu liền

+ Loại độc lập

-Theo phơng pháp dập tắt dao động chia ra :

+Loại giảm chấn thuỷ lực ( loại tác dụng một chiều, loại tác dụng

vỏ xe, không gây cảm giác khó chịu cho ngời ngồi trên xe và độ võng động fđ

( độ võng sinh ra khi ôtô chuyển động ) phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển

động của ôtô trên mọi địa hình nằm trong giới hạn cho phép Độ võng tĩnhcàng lớn thì độ êm dịu chuyển động càng tăng Khi tính toán độ êm dịuchuyển động (các dao động ) tần số dao động riêng cần thiết n phải do độvõng tĩnh ft quyết định Để đảm bảo độ êm dịu chuyển động thì tỉ số độ võngtĩnh ftt của hệ treo trớc với fts của hệ treo sau phải nằm trong giới hạn chophép

- Động học của bánh xe dẫn hớng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn ớng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng

- Đảm bảo hệ số bám trung bình của bánh xe với nền đờng

- Dập tắt nhanh các dao động của vỏ xe và các bánh xe khi xe chuyển

động trên các địa hình khác nhau

- Giảm tải trọng động khi ô tô chuyển động trên nền đờng xấu

- Độ nghiêng ngang thùng xe của ôtô nhỏ: Với ôtô buýt chạy trong đờnggóc nghiêng ngang cho phép 40 ữ60

1.2 lựa chọn phơng án thiết kế

Một số yêu cầu đặt ra khi thiết kế hệ thống treo cho xe buýt đó là :

- Xe buýt đợc sử dụng để vận chuyển hành khách đi lại với các khoảngcách khác nhau do vậy ngời ngồi, đứng và nằm trên xe có thể phân bố không

đều dẫn đến việc phân tải cho các cầu của xe cũng khác nhau

- Trong quá trình hoạt động của xe, hành khách lên xuống tại các điểm

đỗ với các độ cao khác nhau do vậy phải có sự điều chỉnh của sàn xe để thuậnlợi cho việc lên xuống

- Nâng cao tính tiện nghi của xe đó là khả năng thay đổi chiều cao trọngtâm xe trong một dải rộng

- Hệ treo có độ tin cậy cao

- Xe buýt hai tầng đợc dùng trong vẩn chuyển khách đờng dài nên đòihỏi độ êm dịu cao,tránh gây mệt mỏi cho hành khách đi đờng đồng thời tần sốdao động riêng đợc quản lí chặt chẽ để không gây cảm giác khó chịu chokhách đi trên xe

Để đáp ứng đợc những yêu cầu đó, trên các xe buýt hiện nay ngời ta đã sửdụng rất nhiều chủng loại hệ treo nh:

1.2.1 Hệ treo cơ khí

Hệ treo cơ khí với phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn

a u điểm

- Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ bố trí

- Cho phép chịu đợc tải trọng lớn

b Nhợc điểm

- Sự thay đổi chiều cao lớn, trong quá trình làm việc sẽ ảnh hởng đến tần sốdao động của xe có thể gây khó chịu cho hành khách đi trên xe Hệ treo cơ khí

Hình 1.1: Hệ treo cơ khí

không tự động thay đổi đợc độ cao thân xe nên không đem lại cảm giác thoảimái và tiện nghi cho hành khách.

1.2.2 Hệ treo khí nén

Với phần tử đàn hồi là buồng khí

nén có tác dụng nhiều trong các ôtô

có trọng lợng phần đợc treo lớn và

thay đổi nhiều nh các loại xe : xe

buýt, xe tải, đoàn xe

a) u điểm

+ Có khả năng tự động thay

đổi độ cứng của hệ thông treo (bằng cách thay đổi áp suất khí nén bên trongphần tử đàn hồi hoặc diện tích làm việc hữu ích) để cho ứng với các chế độ tảitrọng khác nhau, độ võng tĩnh và tần số dao động riêng của phần đợc treo làkhông đổi

+ Giảm đợc độ cứng của hệ thông treo sẽ làm độ êm dịu chuyển độngtốt hơn Một là giảm đợc biên độ dịch chuyển của buồng lái trong vùng có tần

số thấp, hai là đẩy đợc sự cộng hởng xuống vùng có tần số thấp hơn, giảm giatốc thẳng đứng của buồng lái và giảm sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe

+ Đờng đặc tính của hệ thống treo khí nén là phi tuyến và tăng trong cảhành trình nén và trả, nên dù cho khối lợng phần đợc treo và phần không đợctreo bị giới hạn do các dịch chuyển tơng đối đi nữa thì độ êm dịu của hệ thốngtreo vẫn tốt

+ Hệ thống treo khí nén còn có một u điểm nữa đó là không có ma sáttrong các phần tử đàn hồi, trọng lợng của phần tử đàn hồi bé và giảm đợc chấn

động cũng nh giảm tiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái

+ Khi sử dụng hệ thống treo khí nén có thể thay đổi đợc vị trí của vỏ xe

đối với mặt đờng nghĩa là thay đổi chiều cao chất tải

+ Trọng lợng của hệ thống treo này chủ yếu là ở trọng lợng bộ phận dẫnhớng và trang bị để cung cấp khí còn chính trọng lợng của bản thân bộ phận

đàn hồi lại rất bé

b) Nhợc điểm

Hình 1.2: Hệ treo khí nén

Nhợc điểm lớn nhất đối với hệ treo khí nén đó là khả năng dẫn hớng.Phần tử đàn hồi là buồng khí nén không đóng vai trò vừa là đàn hồi vừa là bộphận dẫn hớng nh ở hệ treo cơ khí đối với nhíp lá Khả năng truyền lực dọc vàngang của hệ treo khí nén là rất kém Do vậy mà phải thiết kế cơ cấu dẫn hớngphù hợp và đảm bảo khả năng truyền lực tốt nhất

Việc điều khiển hệ thống treo khí nén có 2 loại cơ bản đó là :

- Điều khiển cơ khí : Tín hiệu điều khiển lấy từ 3 cảm biến xác định chiềucao thân xe Chiều cao thân xe thay đổi sẽ điều khiển cho van điều chỉnh hoạt

động ở loại này việc điều khiển thông qua van cơ khí nên có kết cấu kháphức tạp

- Điều khiển điện từ: ở loại điều khiển điện từ này sẽ có 3 cảm biến đặt ởcầu trớc và cầu sau dạng điện trở đo khoảng cách giữa cầu xe và thân xe Cáccảm biến này gửi thông tin tới bộ điều khiển trung tâm dới dạng xung tín hiệu,các tín hiệu đợc xử lí và điều khiển cho van điện từ cấp và xả khí nén Chiềucao thân xe luôn giữ ở một vị trí ban đầu tơng ứng với tải trọng tĩnh Đồngthời van còn có khả năng điều khiển chiều cao thân xe tự động để hành khách

đợc lên xuống thuận lợi

1.2.3 Hệ treo thuỷ khí

Hệ treo thuỷ khí có bộ phận đàn hồi khí làm theo loại ống Telêscốp ápsuất của khí nén truyền qua chất lỏng sẽ làm dập tắt dao động Bộ phận đànhồi thuỷ khí đồng thời làm luôn cả nhiệm vụ

giảm chấn Việc làm kín chất lỏng dễ hơn làm

kín đối với khí nén cho nên bộ phận đàn hồi

thuỷ khí dùng áp suất khá cao (đến

20MN/m2) Việc truyền lực từ bánh xe lên bộ

phận khí thông qua bộ phận thuỷ lực

Xe buýt hai tầng đã đợc sử dụng rộng

rãi ở các nớc phát triển do những u điểm riêng

trong vận tải và rất thuận tiện cho việc đi lại

đồng thời có tính tiện nghi cao Một hệ thống

đóng vai trò rất quan trọng đem lại tính

tiện nghi đó chính là hệ thống treo của xe

Hệ treo cơ khí có những u điểm riêng

tuy nhiên nhợc điểm đó là khó có thể thay đổi

Hình 1.3: Hệ treo thủy khí

đợc chiều cao trọng tâm của xe, không đem lại cảm giác thoải mái và tiệnnghi cho hành khách đi trên xe.

Hệ treo thuỷ khí đáp ứng đợc mọi yêu cầu của hệ treo cho xe buýt tuynhiên kết cấu phức tạp Trong quá trình làm việc cũng đảm bảo đợc khả năng

điều chỉnh độ cao của xe nhng khi điều khiển lu lợng dòng chất lỏng có tácdụng chậm

Hệ treo khí nén có kết cấu buồng đàn hồi khá đơn giản và đợc sản xuấthàng loạt theo tiêu chuẩn Với những u điểm trên nó có thể đáp ứng mọi yêucầu trong vận chuyển hành khách đối với xe buýt

Trong đồ án này em lựa chọn hệ treo khí nén để bố trí cho xe buýt haitầng Hệ treo khí nén thiết kế cho cả cầu trớc và cầu sau của xe với hệ thống

điều khiển điện từ

1.2.4 Lựa chọn sơ đồ treo

a Hệ treo độc lập

Hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái và phải không có quan hệ trực tiếpvới nhau Vì vậy trong khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang,bánh xe kia vẫn đứng nguyên Do đó động học của bánh xe dẫn hớng giữ đúnghơn Hệ thống treo độc lập có thể là treo đòn ngang, đòn dọc

Hệ treo độc lập với những u điểm riêng phù hợp cho cầu dẫn hớng ở xecon và xe du lịch Đặc biệt có thể bố trí ở các cầu

b Hệ thống treo phụ thuộc

Đặc trng của hệ thống treo phụ thuộc đó là dầm cầu cứng liên kết giữahai bánh xe Với cầu chủ động thì toàn bộ cụm truyền lực cầu xe nằm trongdầm cầu ở cầu dẫn hớng thì dầm cầu làm bằng thép định hình liên kết dịchchuyển của hai bánh xe dẫn hớng

*) Nhợc điểm của hệ thống treo phụ thuộc:

- Khối lợng phần không đợc treo lớn Tải trọng động xuất hiện sẽ gây nên

va đập mạnh giữa phần không đợc treo và phần đợc treo làm giảm độ êm dịukhi chuyển động của xe Ngoài ra các bánh xe sẽ mất đi khả năng bám haylàm giảm sự tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đờng

- Khoảng không gian dới gầm xe thấp nên có thể gây va đập

- Dầm cầu cứng nối liền hai bánh xe, trong quá trình chuyển động nếuphản lực tác dụng từ mặt đờng lên hai bánh xe là khác nhau sẽ gây nên các

chuyển vị phụ làm ảnh hởng đến tuổi thọ của cầu xe và động học chuyển độngcủa xe.

*) Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc :

- Dầm cầu cứng liên kết các bánh xe nên trong quá trình chuyển độngvết bánh xe đợc cố định do vậy mà giảm đợc độ mòn của lốp do trợt ngangcủa bánh xe so với hệ treo khác

- Dới tác dụng của các thành phần lực bên nh : lực ly tâm , lực gió bên,thành phần lực sinh ra khi xe chuyển động trên đờng nghiêng, các bánh xe đ-

ợc liên kết cứng với dầm cầu nên hạn chế rất lớn khả năng trợt ngang của bánhxe

- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành thấp.Với những u điểm nh vậy hệ treo phụ thuộc đợc sử dụng rộng rãi trên

xe tải, xe con, xe khách, xe buýt Xe buýt chạy trên đờng tốt thành phố, vậntốc chuyển động của ôtô không lớn nên bố trí hệ thống treo phụ thuộc là phùhợp

*) Kết cấu treo trớc phụ thuộc

- Sử dụng đòn Panhada : Đòn Panhada đợc sử dụng cho phép dịchchuyển cầu xe theo các phơng dọc và ngang là nhỏ nhất

- Hệ treo hỗn hợp kim loại và khí nén : Khi đó nhíp lá sẽ đảm nhận nhiệm vụ dẫn hớng Vấn đề điều chỉnh độ cao tĩnh phù hợp với mọi điều kiện hoạt độngcủa ôtô do phần tử đàn hồi khí nén đảm nhận

- Sử dụng cơ cấu dẫn hớng hình bình hành có đòn trên dạng chữ V để cókhả năng chịu lực ngang và lực dọc Ta sẽ lựa chọn phơng án bố trí này cho hệtreo phía trớc của xe

Hình 1.4 Treo trớc hỗn hợp

*) Kết cấu treo sau phụ thuộc

Dùng 2, 4 buồng đàn hồi dạng gấp và hai đòn dẫn hớng hình bình hành vớicác đòn ngang bố trí tam giác, đảm bảo khả năng truyền tốt lực bên Đối với

hệ treo sau là hệ treo cầu kép phụ thuộc ta cũng có thể bố trí theo kiểu sau :

Hình 1.8 Treo sau sáu buồng

Hình 1.9 Treo sau tám buồng

Hình 1.5 Treo trớc Panhada

Hình1.6 Treo sau bốn buồng

Số buồng phân bố cho mỗi cầu phụ thuộc vào tải trọng tính toán ứng vớitải trọng định mức cho phép của buồng đàn hồi và cách bố trí không gian gầmxe.

1.3 các thông số cơ bản của xe

- Chiều dài tổng thể của xe : 14,4 (m)

- Chiều rộng tổng thể của xe: 2,5 (m)

- Chiều cao tổng thể của xe : 4,2 (m)

- Chiều dài cơ sở của xe : 7,5 (m)

- Trọng lợng của xe khi đầy tải : G =25513 (Kg)

Chơng II Tính toán thiết kế hệ thống treo khí nén cho

xe buýt hai tầng 2.1 Cơ sở lí thuyết hệ thống treo khí nén

Hệ thống treo khí nén thực chất là hệ thống treo cơ bản với phần tử đànhồi là buồng đàn hồi khí nén, trong đó có môi chất là khí nén Hệ thống treokhí nén làm việc đảm bảo mọi yêu cầu nh đối với các hệ thống treo khác tuynhiên với việc bố trí hệ thống treo khí nén trên xe buýt ngoài những u điểmriêng nó còn có khả năng nâng cao tính tiện nghi cho xe Mặt khác do đặc thùcủa loại treo khí nén là buồng đàn hồi không đảm nhận thêm vai trò dẫn hớng

nh đối với hệ treo cơ khí nên không thể truyền đợc lực ngang, lực dọc của xe

Do vậy đối với hệ treo này phải có hệ thống các đòn dẫn hớng riêng biệt

2.1.1 Cơ sở lý thuyết của bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo khí nén có dạng buồng, bên trong cómôi chất là khí nén, áp lực khí nén đợc tạo ra

phụ thuộc vào tải trọng bên ngoài

Với :

- Fp : Tải trọng đặt lên buồng đàn hồi.

- pa : áp suất khí quyển

- p : áp suất khí nén trong buồng đàn hồi

- S : Diện tích làm việc buồng đàn hồi

Hình vẽ 2.1:

Fp = (p -pa)S (2.1)Hay là : Fp = pzS

Nếu nh dw thay đổi thì S cũng thay đổi, có thể viết: S = f(z)

ở trạng thái tĩnh tải trọng đặt nên buồng đàn hồi là:

Fs = (ps -pa)S (2.2)

Trong đó : ps là áp suất khí nén ở trạng thái tĩnh

Mối quan hệ của Fp và z đợc thể hiện qua đồ thị sau :

Với loại buồng gấp, trong khoảng làm việc nhất định, buồng đàn hồi khi bịnén lại có thể làm giảm diện tích làm việc, do đó cần thiết phải tạo dángpittong một cách thích hợp

Hình2.1 Sơ đồ tính toán

Hình 2.2 Quan hệ của F và z

Trên đờng đặc tính trên xác định tại z = 0, tơng ứng với chiều cao tĩnh củacủa buồng đàn hồi, quan hệ của áp suất pz là không thay đổi Trong thực tế các

đờng cong này còn xác định sao cho: áp suất pz đợc giữ cho không thay đổi(khoảng 0,5 Mpa) Nh vậy quan hệ giữa F và z ở trạng thái tĩnh cho với ápsuất không đổi

Sự biến đổi của S theo khoảng nhỏ dz gọi là hệ số biến đổi diện tích làmviệc U:

U = 0 – diện tích làm việc không thay đổi,

U < 0 – diện tích làm việc giảm đi

Giá trị U có thể biểu thị nhờ thể tích không gian bên trong Nếu nh thể tíchlàm việc giảm xuống, có quan hệ về sự biến đổi thể tích nhỏ của buồng khínén:

U = − ( gọi là hệ số biến đổi diện tích khi thay đổi chiều cao)

a Đặc tính tải của buồng đàn hồi

Quan hệ S = f(z), S = f(pP) hay V= f(z) đợc gọi là đặc tính hình học củabuồng đàn hồi

ở trạng thái tĩnh buồng đàn hồi đợc đặc trng bởi các thông số :

− Chiều cao tĩnh của buồng đàn hồi Hs (chiều cao cần đạt của buồng

đàn hồi)

− Tải trọng tĩnh của buồng đàn hồi Fs

− áp lực khí nén trong buồng đàn hồi pp

− Diện tích làm việc Ss hay là hệ số biến đổi diện tích làm việc Us Dới tác dụng của tải trọng đặt lên buồng đàn hồi chiều cao buồng đàn hồibiến đổi thờng xuyên, dẫn tới thay đổi giá trị diện tích làm việc và thể tích củabuồng đàn hồi Cả hai giá trị này chịu ảnh hởng của kết cấu buồng đàn hồi(dạng của pittông) Khi thay đổi thể tích dẫn tới thay đổi áp suất trong buồng

đàn hồi Coi khí nén trong buồng đàn hồi là khí lí tởng và biến đổi tuân theoquá trình đa biến Ta có phơng trình trạng thái biểu thị quan hệ của áp suất vàthể tích

p.Vn = const (2.4)Quan hệ của các trạng thái:

ps.Vsn = p.Vn (2.5)Trong đó :

- ps = pPs+ pa : áp suất tuyệt đối của khí nén ứng với chiều caotĩnh buồng đàn hồi

- p = pP + pa : áp suất tuyệt đối của khí nén ứng với chiều caothay đổi của buồng đàn hồi

Thay vào công thức (2.5) và biến đổi :

n

s ( p p ) p V

V

−+

- pa : áp suất khí quyển

- pps : áp suất buồng đàn hồi ở chiều cao tĩnh Hs

- pp : áp suất buồng đàn hồi ở chiều cao tức thời

- V : Thể tích buồng đàn hồi ở chiều cao tức thời

- Vs : Thể tích buồng đàn hồi ở chiều cao tĩnh

- n : Trị số mũ đa biến của phơng trình trạng thái khí lí tởng

Để giả thiết trên là đúng thì khí nén trong buồng đàn hồi phải thỏa mãn giảthiết sau : Khi biến dạng, lu lợng của buồng đàn hồi không thay đổi, tức là khilàm việc buồng đàn hồi không nạp và xả khí nén bằng van điều chỉnh.

Khi bị nén, piston di chuyển một đoạn z Thể tích buồng khí nén ở trạngthái tức thời : V= Vs – S.z

Ta có: pP =

n

s

s s

s

n s

z S V

V p

p V

V

S (2.7)

Trong công thức (2.7) V= f(z) (bỏ qua sự thay đổi nhỏ của S bởi sự thay đổicủa áp suất) Quan hệ này có thể biểu biễn bằng đồ thị đối với áp suất hay lựctác dụng (pp = f(z))

Quan hệ F= f(z) gọi là đặc tính tải của buồng đàn hồi

Hệ số mũ đa biến n phụ thuộc vào tốc độ thay đổi thể tích của buồng đànhồi, nhiệt độ môi trờng, tốc độ dòng khí của môi trờng

Ta có thể giả thiết nh sau :

- Khi xe chạy trên đờng không bằng phẳng, sự thay đổi thể tích nhanh

n = 1,38 (hay 1,40) ứng với trạng thái pVn = const

- Khi chạy vào đờng vòng hoặc quay vòng (có sự nghiêng ngang thânxe) sự thay đổi thể tích chậm n = 1 ứng với trạng thái pV = const

- Quan hệ F= f(z) khi n = 0 ứng

với trạng thái pp = const

Ta có ờng đặc tính tham khảo :

đ-Đờng cong khi n = 1,0 gọi là đặc tính tải tĩnh của buồng đàn hồi.

Đờng cong khi n = 1,4 gọi là đặc tính tải động của buồng đàn hồi

*) Buồng đàn hồi có thể tích phụ

Thể tích phụ có ảnh hởng lớn

đến đờng đặc tính tải phần tử đàn hồi Các thể tích phụ có thể là buồng dự trữ hay là hộp dự trữ

nh ở hình 2.4

Nếu tính cả buồng thể tích phụ

Vd này vào thì thể tích tại trạng thái tĩnh là: Vs+Vd, khi chiụ tải thay đổi

là V+Vd Nhu vậy:

F= p p S

V V

V V

a s n

d

d s

đàn hồi có bình khí phụ Cùng với sự tăng cuả

Vd tỷ lệ

d

d s

V V

V V

+

+ càng giảm, có nghĩa là giảm lực F

nếu Vd→∞ thì

d

d s

V V

V V

+

+ 1

≈ , hay là F= f(z) có quy luật giống quy luật khi n = 0

Hình 2.3.

Đặc tính tải của phần tử đàn hồi khí nén

Hình2 4 Buồng thể tích phụ

Buồng thể tích phụ

Đờng cong này biểu diễn trên hình 2.5

, với : C =

10

) 0 z ( F ) 10 z (

Nếu coi: F = S.pP , với sự thay đổi thể tích của buồng đàn hồi dẫn tới thay

đổi áp suất khí nén và diện tích truyền tải trọng thì:

s

2 n s s

) z S V (

S V p n dz

dF

+

−

= (2.10)

Từ (2.10) ta thấy độ cứng của phần tử đàn hồi C bao gồm hai thành phần:

Độ cứng do thay đổi thể tích V, độ cứng do thay đổi diện tích S

Độ cứng thể tích tạo nên bởi sự thay đổi thể tích và phụ thuộc vào áp suấttuyệt đối ps và áp suất khí nén pps

Hình 2.5 ảnh hởng của buồng thể tích phụ tới đặc tính tải

Hình 2.6 Xác định độ cứng của buồng đàn hồi

Độ cứng diện tích đợc tạo nên bởi sự thay đổi diện tích làm viêc hữu ích.

Sự giảm thấp độ cứng C trong thực tế đợc tiến hành bằng sự thay đổi diện tíchlàm việc của pittông

ở trạng thái tĩnh (z = 0) độ cứng của buồng đàn hồi đợc xác định:

Cs =

s

2 s V

S p n

(2.11)Trong đó:

- ps là áp suât tuyệt đối tơng ứng với chiều cao tĩnh của buồng đànhồi (Hs)

Với tải trọng tĩnh đặt nên buồng đàn hồi : F = Fs =p S ps. = (ps -pa)S

Độ cứng ở trạng thái tĩnh là:

Cs =

s

a s V

S ) S p F (

n z + a (2.13) Trong đó: Fz là tải trọng ở trạng thái làm việc đặt nên buồng đàn hồi

Khi tải trọng thay đổi thì áp lực của khí nén đợc xác định:

p =

S

S p

Trong trờng hợp khối lợng khí không đổi, tồn tại sự thay đổi thể tích khí

do sự thay đổi nhỏ của tải trọng thì :

V = s V s

p

a z

a

S p F

S p F

+ + Độ cứng của phần tử đàn hồi khi đó :

Cz =

V

S ) S p F (

c Tần số dao động riêng

Tần số dao động riêng của phần khối lợng đợc treo có thể xác định khi đãbiết độ cứng của phần tử đàn hồi :

ở trạng thái tĩnh tần số dao động riêng đợc đĩnh nghĩa :

s

− (2.14) Thay độ cứng tĩnh của phần tử đàn hối:

ωos =

s a

s p ) V p

(

S g p n

− (2.15)

Nh vậy muốn có tần số thấp thì cần có thể tích buồng đàn hồi lớn Tần sốdao động riêng ở tại một vị trí nhất định không phụ thuộc vào tải trọng đặt lênbuồng đàn hồi

Tần số dao động riêng ở trạng thái làm việc:

z s F C

F C

ωs =

s z

z s

F C

F C

d So sánh buồng khí nén và nhíp lá

Bộ đàn hồi khí nén thờng dùng trên xe buýt (có chiều cao ổn định thuận lợicho việc lên xuống ôtô và nâng cao tiện nghi cho hành khách) Sau này hệthống này còn dùng cho cả xe tải, đoàn xe Trên xe con không dùng phơngpháp này vì không có nguồn khí nén, ngoại trừ truờng hợp của xe RenaultVesta 2 So sánh chung thông qua đồ thị:

2.1.2 Một số dạng buồng khí nén tiêu chuẩn

Ngày nay tồn tại hai loại buồng đàn hồi (hình vẽ ):

Độ cứng theo chu vi của lớp cao su khá lớn Buồng đàn hồi dạng này chỉ

có khả năng biến dạng theo chiều cao

Buồng chứa khí dạng trụ gấp là dạng có pittông, còn đợc gọi là buồngdạng màng Pittông đợc dịch chuyển trong khi đàn hồi Đồng thời cũng tạo

Hình 3.8 So sánh độ cứng và tần số Hình3.9 So sánh sự đàn hồi

Hình 2.10 Các dạng buồng đàn hồi

nên khả năng biến dạng hớng kính lớn Bởi vậy tuổi thọ của vật liệu đòi hỏicao

Hình dáng của pittông cũng phải phù hợp với hình dáng của buồng chứakhí dạng trụ, hay côn Bên trong có thể có lò xo phụ Ngoài việc sử dụng cho

hệ thống treo buồng đàn hồi dạng nay còn thấy trong bộ treo buồng lái trên

ôtô tải hay trên đệm đỡ gối đỡ mâm xoay xe bán moóc Loại buồng này ngàynay đợc dùng rộng rãi vì khả năng thay đổi diện tích làm việc lớn

D max (mm)

f s (mm)

Nén (mm)

Trả

(Mm)

V (dm 3 )

p max/min Mpa F209 8,2 3,6 165 150 60 80 1,2 1,0/0,30 F210 18,6 8,6 250 210 80 80 3,8 1,0/0,15 F211 30,0 19,0 308 200 100 125 9,1 0,8/0,03

Hình 2.12 Các loại buồng gấp tiêu chuẩn Hình 2.11 Các loại buồng xếp tiêu chuẩn

a Chọn buồng khí nén cho hệ treo trớc

Buồng khí nén (balông) đợc sản xuất hàng loạt theo tiêu chuẩn Với phạm

vi của đồ án tốt nghiệp ta không thiết kế tính toán buồng khí nén mới mà tachọn loại buồng khí nén phù hợp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo

Ta có thể xác định độ võng tĩnh theo tần số dao động riêng n của hệ thốngtreo Với tần số dao động hạn chế đối với xe buýt chạy trong thành phố là :n=60ữ90 (lần /ph)

Ta có : n =

t

f

300(lần/ph)

2

2 300

n

f t =

⇒ = 11ữ25(cm) = 0,11ữ0,25 (m)

Nói chung ft không bé hơn 0,1- 0,2 (m) đối với xe buýt, lấy ft= 0,245(m) Để

đảm bảo tính êm dịu khi chuyển động thì tỉ số độ võng tĩnh ftscủa hệ thốngtreo sau và độ võng tĩnh ftt của hệ thống treo trớc phải nằm trong giới hạn (với

c Tính chọn giảm chấn cho hệ treo trớc

Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn tại bánh xe ở cầu trớc k

k=ψ C t.m

Trong đó:

- ψ : Hệ số dập tắt dao động Hệ số dập tắt dao động thể hiện mối tơng quangiữa hai đại lợng đặc trng cho hệ thống treo là hệ số cản của giảm chấn và hệ

số cứng của bộ phận đàn hồi Ta lấy ψ = 0,30

- m: Khối lợng phần treo trên một bánh xe:

m =Z t−m bx.9,81(N)

- g = 9,81(m/s2) : Gia tốc trọng trờng

Xác định hệ số cản khi trả và khi nén :

Ta có: kn + kt = 2kg/c

Trong đó:

- kt: Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén

- kn: Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả

Lấy kt=5kn

Vậy : kn=1

3 kg/c = 5223,03(Ns/m) ; kt= 26115,17 (Ns/m)Lực cản ở 0,524(m/s) với hành trình nén là:

Sơ đồ nh sau :

a Trờng hợp lực phanh cực đại

Trên sơ đồ phân tích lực, tồn tại lực Z,X nhng tính với giá trị cực đại(Vắng mặt Y) Trong đó :

- Z: Phản lực theo phơng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe

2

. 1

1G m Z

h J

.

1

1 = + Trong đó :

1 1 . 1 0,8.1,70 1,86

1,56

g p

h m

+ XPmax : Lực phanh lớn nhất tác dụng tại điểm tiếp xúc củabánh xe với mặt đờng

b Trờng hợp chịu lực ngang cực đại

Trong trờng hợp này tồn tại hai thành phần lực :

1

2 1 2

g Y

h G

1

2 1 2

g Y

h G

Khi xe chịu tác dụng của lực ngang thì phản lực từ mặt đờng lên bánh

xe ở bên trái và bên phải có giá trị khác nhau Khi tính toán ta lấy trờnghợp phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe là lớn nhất

1 1

1

2 1 2

g Y

h G

Tơng tự khi xác định thành phần lực ngang ta cũng tính trong trờng hợplực ngang đạt giá trị lớn nhất :

B

ϕϕ

c Trờng hợp chịu tác động của tải trọng động

Trong sơ đồ tính toán chỉ có lực Z, không xét đến sự ảnh hởng của thànhphần lực X và Y

Khi tính toán ta sử dụng công thức: Z =Z k t. d

- Phản lực thẳng đứng Z tác động lên bánh xe thông qua dầm cầu cứngtác dụng trực tiếp lên bộ phận đàn hồi Có thể coi bỏ qua tác động của tảitrọng thẳng đứng lên bộ phận giảm chấn Các đòn dẫn hớng phía trên và d-

ới bắt với dầm cầu cứng thông qua các khớp cầu, do vậy không chịu tácdụng của thành phần lực Z

- Thành phần lực dọc tác dụng lên bánh xe là lực phanh sinh ra tại cácbánh xe Thành phần lực này sẽ tác động lên đòn dẫn hớng phía trên và d-

= Trong đó:

- Y = 70000(N) : Lực ngang cực đại

- α = 600: Góc lệch bố trí thanhdẫn hớng phía trên với trục ngang của xe

2.3 Thiết kế tính toán hệ treo sau

2.3.1 Tính toán các thông số của sơ đồ hệ treo sau

a Chọn buồng khí nén cho hệ treo sau

Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải : Gs = 201730(N)

Căn cứ vào bảng chọn buồng khí nén tiêu chuẩn đã trình bày ở phầntrên ta chọn buồng khí nén sau :

Kí hiệu: B115 ( loại buồng gấp) với các thông số :

N = 60ữ90 (lần /ph) 30022

n

f t =

⇒ = 11ữ25(cm) = 0,011ữ0,025(m) Với balông đã chọn, độ võng tĩnh cho phép là ft = 0,026(m) ở áp suất tĩnh

là p = 0,5(Mpa) Nếu ta chọn giá trị đó sẽ ảnh hởng đến vùng dao động với tần

số thấp của xe sẽ gây cảm giác khó chịu cho khách đi trên xe Do vậy ta phải

điều chỉnh độ võng tĩnh của buồng khí nén đạt giá trị cho phép là ft = 0,25(m)ứng với tần số dao động cho phép là 60(lần/ph) bằng cách điều chỉnh giảm ápsuất ban đầu cấp vào buồng khí nén Sự điều khiển này thông qua các van điện

tử điều chỉnh áp suất khí nén cấp vào buồng

Tải trọng tĩnh tác dụng lên một đầu trục bánh xe Zs:

∑

f = ft+fđ = 0,325(m)

c Tính chọn giảm chấn cho hệ treo sau

Hệ số cản trung bình của giảm chấn tại bánh xe ở cầu sau đợc xác định

t-ơng tự nh đối với cầu trớc:

k = ψ C t.m Trong đó:

- ψ : Ta lấy ψ = 0,30 nh đối với hệ treo trớc

- m: Khối lợng phần treo trên một bánh xe:

m =Z s−m bx.9,81(N)

mbx= 380(Kg)

Với cầu sau:

m2= 50432,50 170.9,81 48764,80( )− = N

Vậy hệ số cản trung bình của giảm chấn tại bánh xe là:

k=ψ C m s. 2 =0,30 201732.48764,80 29750,10= (Ns/m)

kg/c= k = 29750,10(Ns/m)Hành trình của giảm chấn : fg/c= f∑ = 325(mm)

Xác định hệ số cản khi trả và khi nén : kt = 5kn

Vậy : kn=1

3 kg/c =9916,50(Ns/m) ; kt=49582,40 (Ns/m)Lực cản ở hành trình nén là: Fn= kn.v = 18930(N)

Lực cản ở hành trình trả: Ft = kt.v = 25980(N)

Căn cứ vào việc xác định đợc lực cản trung bình của giảm chấn ở hànhtrình nén, trả và hành trình làm việc của giảm chấn Căn cứ vào bảng chọngiảm chấn theo tiêu chuẩn ta chọn kiểu:

Kiểu T70 của hãng T&F với các thông số nh sau :

ở cầu sau có 2 cầu đều là cầu chủ động bố trí dạng cầu kép với các kếtcấu dẫn hớng nh nhau chỉ thay đổi phơng các kết cấu, không mất tính tổngquát khi tính toàn ta sẽ tính toán cho cầu 3

a Trờng hợp lực kéo cực đại

Các thành phần lực tác dụng gồm có :

-Z: phản lực theo phơng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe

1 3 2

k tt

Vậy 1, 6.100865

80690( )2

B

ϕϕ

2.3.3 TÝnh to¸n thiÕt kÕ bé phËn dÉn híng

a Chän vËt liÖu

§Ó thuËn lîi trong c«ng nghÖ chÕ t¹o chi tiÕt vµ t¨ng tÝnh kinh tÕ ta sÏthèng nhÊt dïng mét lo¹i vËt liÖu chÕ t¹o thanh dÉn híng cho c¶ hÖ thèng treotríc vµ sau

VËt liÖu lµ thÐp C35V

b T¶i träng t¸c dông lªn c¸c thanh dÉn híng cña hÖ treo sau

- Thµnh phÇn lùc däc lín nhÊt lóc nµy lµ lùc kÐo Xk, g©y nªn t¶i trängt¹i c¸c khíp trªn vµ díi : Xkt vµ Xkd (h×nh vÏ)

Thµnh phÇn lùc ngang t¸c dông däc trôc ë thanh phÝa trªn :

Bảng kết quả tải trọng tác dụng lên các cầu

Cầu xe

Chế độ tải trọng1.Lực phanh cực đại2.Lực kéo cực đại

Lực ngang cực đại Tải trọng động1.Cầu trớc Z = 49,66(kN)

dẫn hớng phía dới

Lực dọc, ngang(theo phơng dọc

đòn) tác dụng lên đòn phía trên.1.Cầu trớc XD = 137800(N) XT=113660(N);YT=140000(N)

*) Tính toán tiết diện cho đòn dới của cầu trớc và cầu sau:

Lực kéo lớn nhất tác dụng lên đòn phía dới:

F = 154,90.103 (N)

Ta tính toán tiết diện của đòn theo điều kiện bền kéo (nén)

ứng suất bền kéo cho phép (tính toán) của thép : k [ ]b

b

n

σ σ

N F

0,029( )3,14.700.10

*) Tính toán tiết diện cho đòn trên của cầu trớc và cầu sau:

Tính toán tơng tự cho đòn trên của cầu trớc và sau:

Lực kéo lớn nhất tác dụng lên đòn phía trên :

F = 297,96.103 (N)

Ta có:

3 6

.4 297,96.10 3,00.4

0,040( )3,14.700.10

k b

2.4 Thiết kế tính toán thanh ổn định ngang

2.4.1 Công dụng của thanh ổn định ngang

Thanh ổn định của hệ thống treo thiết kế trên cơ sở đảm bảo giảm khảnăng nghiêng ngang của thùng xe nhờ việc san đều tải trọng thẳng đứng tácdụng lên các bánh xe do vậy :

- Nâng cao ổn định chuyển động của ôtô

- Tăng độ bền cho hệ thống treo

Khi xe chuyển động trên nền đờng không bằng phẳng hoặc quay vòng, dớitác dụng của lực ly tâm hoặc độ nghiêng của thùng xe dẫn đến sự chênh lệchtải trọng thẳng đứng tác động lên khung sẽ làm xuất hiện sự nghiêng ngangcủa thùng xe Điều này dẫn đến xuất hiện mômen gây lật làm ảnh hởng đếntính ổn định chuyển động của xe

Thanh ổn định sẽ đảm nhận chức năng tăng độ cứng của hệ thống treo chỉkhi thân xe bị nghiêng

Trờng hợp xe quay vòng ( điều này xảy ra thờng xuyên với xe buýt) lực lytâm lớn nhất, sự cân bằng ngang sẽ tạo nên góc nghiêng ngang của thùng xe làlớn nhất ψmax Góc nghiêng này phải nằm trong giới hạn Với xe buýt hai tầngvận tải hành khách 0 0

2.4.2 Cơ sở tính toán thiết kế thanh ổn định ngang

Góc nghiêng thân xe ψ có ảnh hởng lớn tới tính ổn định quĩ đạo chuyển

động Sự gia tăng góc ψ dẫn tới sai lệch tải trọng thẳng đứng giữa các bánh xetrên cùng một cầu lớn Để giảm góc ψ thì độ cứng cho hệ treo trớc và sau phảilớn hợp lí vì nó có ảnh hởng đến độ êm dịu khi chuyển động, tính điều khiển,tính ổn định của ôtô

Từ lý thuyết ôtô về độ êm dịu : độ cứng của phần tử đàn hồi lớn gây nêngia tốc dao động thẳng đứng của thân xe sẽ cao, làm xấu tính tiện nghi của ôtôtrong sử dụng Bởi vậy phải có phần tử đàn hồi đảm nhận chức năng tăng độcứng chỉ khi thân xe bị nghiêng

Xe buýt hai tầng phục vụ trong thành phố thờng xuyên quay vòng nên khitính toán thiết kế hệ thống treo cho xe buýt hai tầng ta tiến hành tính toánthanh ổn định ngang

a Mômen gây lật trên một cầu xe

Sơ đồ hoá sự nghiêng ngang của thân xe Coi thân xe là tuyệt đối cứng ởcầu trớc có tâm nghiêng ngang là Oc1, ở 2 cầu sau là Oc2 và Oc3 đều đi qua tâmcầu (đối với hệ treo phụ thuộc ) Nối Oc1, Oc2 và Oc3 ta có trục nghiêng dọc củathân xe Khi thân xe bị nghiêng đi ta coi thân xe quay xung quanh trụcnghiêng này

Trên hình vẽ 3.1 thể hiện thân xe đợc thay thế bởi kết cấu thanh, thân xequay xung quanh trục nghiêng dọc Oc1, Oc2 và Oc3, các cầu xe đợc liên kết đàn

hồi với thân xe Lực ly tâm m'v2

R gây nên tại trọng tâm T’ với mômen gây lật

là m'v2 h g'

R Trọng tâm của phần quay nghiêng xung quanh trục nghiêng dọc và

tạo nên dịch chuyển ngang của trọng tâm T’ là: h'.sin ψ ≈h' ψ Sự dịch chuyểnnày làm xuất hiện mômen phụ gây lật là : m g h' '.g ψ

- C1: Độ cứng góc của hệ treo trớc (Nm/rad)

- ψ max: Góc nghiêng ngang lớn nhất cho phép

c Mômen chống lật do thanh ổn định

Khi thiết kế nếu C lớn ( độ cứng của phần tử đàn hồi ) thì mômen chốnglật lớn, sự sai khác tải trọng thẳng đứng lớn, làm xấu khả năng chuyển độngcủa xe Do vậy xu hớng hiện nay là thiết kế với C nhỏ và có thêm thanh ổn

Mômen ổn định này đợc dùng để tính toán thiết kế thanh ổn định Ta sẽxác định mômen ổn định do thanh ổn định đảm nhận trong trờng hợp nguyhiểm nhất ứng với sự sai khác lớn nhất về giá trị giữa mômen gây lật vàmômen chống lật

2.4.3 Tính toán thiết kế thanh ổn định ngang cho hệ treo trớc

+ ''

1

m : Khối lợng phần không treo của cầu trớc bao gồm : bánh

xe, cơ cấu phanh, các đòn dẫn động lái ; ''

1

m = 500(kg)

- y’’: Gia tốc bên lớn nhất có thể

Đối với xe buýt lấy y’’= 0,65.g = 6,36(m/s2 )

- hψ1: Chiều cao trọng tâm phần treo đối với tâm nghiêng ngang tức thời

Oc Với hệ treo trớc của xe là hệ treo phụ thuộc nên tâm nghiêng tức thời Oc

nằm tại chiều cao đi qua tâm cầu chiều cao hψ1 thay đổi theo tải trọng đặt lêncầu

- ψmax: Góc nghiêng lớn nhất của thùng xe, lấy theo yêu cầu của gócnghiêng lớn nhất ; ψmax= 40 ≈0,07(rad)

Trờng hợp nghiêng ngang nguy hiểm của xe có thể là khi xe chở với toàntải hoặc là khi xe có sự phân bố tải trọng không đồng đều ( khi hành kháchngồi trên xe ở các vị trí khác nhau) Ta sẽ tính toán thông qua sự thay đổi phân

bố tải trọng lên trên các cầu xe ứng với góc nghiêng ngang lớn nhất cho phép

là ψmax= 40 Từ đó tìm ra trạng thái nguy hiểm nhất của xe

*) Đối với cầu trớc

Quan hệ giữa tải trọng không đợc treo và mômen gây lật đối với cầu trớc

Tải trọng không đợc treo đặt lên cầu trớc (N)

gây lật

G1=36438

G2=42464

G3=32654

G4=43687

G5=40577

G6=35763

G7=49713

Mlt(N.m) 50748 60194 4493

4

72455 61740 54416 74044

Giá trị lớn nhất của mômen gây lật: Mlt=74044(N.m)

b Mômen chống lật của cầu trớc do phần tử đàn hồi khí nén

1

1 max

cl

Theo sơ đồ hệ treo ta có mối quan hệ sau C1= 0,5.t2.C

+ C: Độ cứng của bộ phận đàn hồi khí nén Khi có sự gia tăng góc lệchmax

ψ dẫn tới sai lệch tải trọng thẳng đứng các bánh xe trên một cầu lớn ở hệtreo khí nén độ cứng của buồng đàn hồi tại mỗi bên bánh xe sẽ thay đổi do sựthay đổi của áp suất Do vậy ta sẽ đi xác định độ cứng của mỗi bên bánh xetrong trờng hợp có sự nghiêng ngang thân xe Với giả thiết rằng khi có sựnghiêng ngang thân xe, van điện từ của hệ thống điêu khiển làm việc sẽ thay

đổi áp suất trong buồng đàn hồi ở mỗi bên bánh xe

áp suất thay đổi với giả thiết :

- Buồng bên trái giảm còn 0,3(Mpa) = 3(bar)

- Buồng bên phải tăng lên 0,65(Mpa) = 6,5(bar)

Độ cứng của buồng đàn hồi có thể

xác định từ đờng đặc tính thực nghiệm

bằng cách xác định tiếp tuyến của đờng

cong F = f(z) tại lân cận điểm