Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cải tiến bộ phận treo của xe UAZ để nâng cao độ êm dịu chuyển động trên đường lâm nghiệp

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xây dựng được mô hình và hệ phương trình vi phân dao động của xe UAZ. Đề xuất các giải pháp cải tiến bộ phận treo để nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe UAZ khi chạy trên đường lâm nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu cải tiến bộ phận treo của xe UAZ để nâng cao độ êm dịu chuyển động trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ------------------------ DƯƠNG ĐÌNH PHÚ NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN BỘ PHẬN TREO CỦA XE UAZ ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, Năm 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------------- DƯƠNG ĐÌNH PHÚ NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN BỘ PHẬN TREO CỦA XE UAZ ĐỂ NÂNG CAO ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆP Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị Cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội, Năm 2011
1 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự đổi mới và phát triển toàn diện của đất nước,ngành lâm nghiệp đã có những hướng phát triển mang tính chiến lược lâu dài, trong đó chú trọng đến điều kiện, trang thiết bị phục vụ cho lực lượng kiểm lâm. Trong những năm gần đây các cơ sở kiểm lâm đã được trang bị các thiết bị cũng như các loại xe tương đối hiện đại. Nhưng không phải cơ sở kiểm lâm nào cũng được trang bị các loại xe hiện đại mà phổ biến vẫn đang sử dụng loại xe UAZ do Liên Xô sản xuất. Ưu điểm của loại xe này là gầm cao, hai cầu chủ động, cơ động trong điều kiện đường lâm nghiệp và giá thành tương đối hợp lý. Hạn chế lớn nhất của loại xe này là độ êm dịu kém khi chuyển động với tốc độ cao trên đường lâm nghiệp. Đối với lực lượng kiểm lâm khi đi làm nhiệm vụ, đặc biệt là khi truy đuổi lâm tặc thì xe cần chạy với tốc độ rất cao, khi đó xe UAZ không đáp ứng được các yêu cầu về độ êm dịu chuyển động. Đặc biệt khi xe chạy với tốc độ cao thì người lái rất khó điều khiển, điều này không những ảnh hưởng xấu đến tính cơ động và sức khoẻ con người mà còn rất nguy hiểm vì rất dễ xảy ra tai nạn. Xe UAZ đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở kiểm lâm. Để xe hoạt động hiệu quả trong khi làm nhiệm vụ kiểm lâm cần nâng cao độ êm dịu khi chuyển động trên đường lâm nghiệp. Tính êm dịu chuyển động của ô tô được đánh giá bằng nhiều chỉ tiêu như: tần số dao động, gia tốc dao động, công suất dao động, hệ số êm dịu..., trong đó gia tốc dao động thẳng đứng là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng khi chuyển động trên đường không bằng phẳng. Để góp phần nâng cao độ êm dịu chuyển động và đảm bảo an toàn khi chạy ở tốc độ cao trên đường lâm nghiệp cần cải tiến bộ phận treo và cải tiến ghế ngồi người lái của xe UAZ.
2 Đã có nhiều công trình nghiên cứu để nâng cao độ êm dịu chuyển động của ôtô nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu cải tiến bộ phận treo của xe UAZ. Với lý do trên, tác giả thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cải tiến bộ phận treo của xe UAZ để nâng cao độ êm dịu chuyển động trên đường lâm nghiệp” *Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xây dựng được mô hình, lập và giải hệ phương trình vi phân dao động của xe UAZ làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp cải tiến bộ phận treo và ghế ngồi của người lái để nâng cao độ êm dịu chuyển động và đảm bảo an toàn khi xe chạy với tốc độ cao trên đường lâm nghiệp. *Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở hoàn thiện kết cấu hệ thống treo và ghế ngồi người lái của xe UAZ.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về hệ thống treo của ôtô Hệ thống treo trên ôtô có nhiều dạng kết cấu khác nhau.Nhưng thông thường trên các loại xe con hệ thống treo được bố trí chung như hình 1.1. Hình1.1-Hệ thống treo và bố trí chung trên xe 1.1.1. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây: + Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắc ngang, lắc dọc. + Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên. Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây:
4 + Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe . + Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định. + Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe. + Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường. + Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn. + Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt. + Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng. 1.1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo Hệ thống treo gồm rất nhiều chi tiết nhưng có thể chia thành hai bộ phận chính là bộ phận đàn hồi và bộ phận giảm chấn. 1.1.2.1. Bộ phận đàn hồi Là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, làm giảm nhẹ các tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung, đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi di chuyển nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (khoảng 60 – 80 lần/ph). Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng. Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là: a. Nhíp lá Nhíp lá thường được sử dụng trên hệ thống treo phụ thuộc. Bó nhíp được làm từ các lá thép cong, gọi là lá nhíp, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài.Các lá nhíp liên kết với nhau bằng các bu lông xương tan hoặc các vấu định vị và ốp nhíp. Là nhíp dài nhất đước gọi là lá nhíp chính, lá
5 nhíp chính chịu tải trọng lớn nhất. Ở các loại xe tải do đặc điểm trọng tải khi xe có hàng và khi không có hàng có độ chênh lệch lớn nên để đảm bảo độ êm dịu thường có bộ nhíp phụ. Đặc tính làm việc của nhíp là khi tải trọng tác dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến tính. Cơ cấu treo phụ thuộc dùng lá nhíp và các bó nhíp được thể hiện như hình 1.2. Hình 1.2- Cơ cấu treo phụ thuộc dùng nhíp lá Trong hệ thống treo nó không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động mà còn đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và ma sát giữa các lá nhíp góp phần làm tắt dao động. Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền, dễ chăm sóc bảo dưỡng. Tuy vậy nhược điểm là khối lượng lớn, thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một bánh bị nâng lên làm phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ bị trượt ngang. b. Thanh xoắn Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo. Một đầu thanh xoắn được ngàm vào khung hay một dầm nào đó của xe, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn của hệ thống treo. Trên một số ô tô để dành chỗ cho việc lắp bán trục
6 cầu chủ động người ta dùng thanh xoắn thường được gây tải trước (có ứng suất dư) do đó nó chỉ thích hợp cho một chiều làm việc. Trên các thanh xoắn ở hai phía đều phải đánh dấu để tránh nhầm lẫn khi lắp ráp. Sử dụng thanh xoắn có các đặc điểm sau: + Chiếm ít không gian, có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe. + Trọng lượng nhỏ, Đơn giản, gọn, giá thành rẻ và dễ chế tạo. + Thanh xoắn không có nội ma sát nên thường phải lắp kèm giảm chấn để dập tắt nhanh dao động. c. Lò xo Bao gồm các dạng là lò xo xoắn ốc, lò xo côn và lò xo trụ. Do lò xo trụ có đường kính vòng ngoài không đổi nên biến dạng của nó sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với lực tác dụng, còn đối với lò côn hay lò xo xoắn ốc thì khi tải nhẹ đầu lò xo sẽ bị nén lại và hấp thụ năng lượng va đập, còn phần giữa lò xo có độ cứng lớn hơn sẽ đủ cứng để chịu tải lớn.Các loại lò xo và đường đặc tính được thể hiện trên hình 1.3. Hình 1.3 - Lò xo và đường đặc tính của lò xo. Lò xo có các đặc điểm chính sau:
7 - Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn. - Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nên tiết kiệm không gian và cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ.Tuy nhiên khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt dao động. d. Phần tử đàn hồi loại khí Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có tính đàn hồi khi bị nén.Cấu tạo các bộ phận đàn hồi loại khí được thể hiện trên hình 1.4. Hình 1.4- Bộ phận đàn hồi loại khí Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các ôtô có trọng lượng phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe. Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi. Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn. Hệ thống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe truyền lên buồng lái và hành khách. Nhưng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì phải có bộ phận dẫn hướng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều chỉnh
8 áp suất, lọc, các van v...v...điều chỉnh độ cứng một cách chủ động.Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi loại túi khí cao su được thể hiện trên hình 1.5. Hình 1.5-Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi loại túi khí cao su Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mềm mại” hơn nhằm tạo điều kiện cho bánh xe lăn “êm” trên mặt đường. Đồng thời người ta dùng các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi độ cứng trong một giới hạn rộng. Khi xe chạy ít tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, khi tăng tải thì độ cứng cần phải có giá trị lớn. Chính vì vậy mà cần phải có thêm các bộ phận đàn hồi phụ như: nhíp phụ, vấu tỳ bằng cao su biến dạng, đặc biệt là các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết hợp với các bộ phận thay đổi chiều cao trọng tâm của xe. 1.1.2.2. Bộ phận giảm chấn Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với các mục đích sau: + Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng. + Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tính năng lái và tăng tốc.
9 + Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả năng an toàn khi chuyển động. Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu. Giảm chấn thuỷ lực gồm có hai loại là loại một lớp vỏ và hai lớp vỏ.Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp. a. Giảm chấn hai lớp vỏ Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn quen thuộc và được dùng phổ biến cho đến nay.Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh chứa dầu, chia không gian trong thành hai buồng A và B, ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù. Bộ giảm chấn thuỷ lực loại hai lớp vỏ được thể hiện trên hình 1.6. Hình 1.6- Giảm chần thuỷ lực loại hai lớp vỏ Bao ngoài vỏ trong là một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III, IV). Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa bên trong là chất lỏng, không gian còn lại chứa không khí có áp suất bằng áp suất khí quyển.
10 Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các van (II) và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn. Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như hình 1.7. 1- Khoang vỏ trong; 2- Phớt làm kín; 3- Bạc dẫn hướng; 4- Vỏ chắn bụi; 5- Cần piston; 6- Piston; 7- Van cố định; 8- Vỏ ngoài. Hình 1.7- Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ. + Nguyên lý làm việc Ở hành trình nén bánh xe tiến lại gần khung xe, lúc đó thể tích buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang A và sang khoang C ép không khí ở buồng bù lại. Trên nắp của giảm chấn có phớt che bụi, phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trình làm việc. Ở hành trình trả bánh xe đi xa khung xe, thể tích buồng B tăng do đó áp suất giảm, chất lỏng qua van (II, III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B. Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ cũng có các lỗ van lưu thông thường xuyên. Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát làm cho nóng giảm chấn lên. Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) và truyền vào không khí để cân bằng năng lượng. Ưu điểm của giảm chấn hai lớp vỏ là có độ bền cao, giá thành hạ làm việc tin cậy ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.Tuy nhiên nhược điểm của
11 loại giảm chấn này là khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng không khí lẫn vào chất lỏng làm giảm hiệu quả của giảm chấn. b. Giảm chấn một lớp vỏ Giảm chấn một lớp vỏ có cấu tạo như sau (hình 1.8) 1- Van một chiều; 2- Cần piston; 8 3- Cụm làm kín; 2 5 1 6 4- Xy lanh; 7 5- Buồng chứa dầu; 6- Piston; 3 7- Van một chiều; 2 8- Khoang chứa khí. Hình 1.8- Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn một lớp vỏ. Nguyên lý làm việc: Trong giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế chức năng của nó là buồng 8 chứa khí nén có P = 2-3 kG/cm2 đây là sự khác nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ. Quá trình nén và quá trình giãn nở của giảm chấn loại một vỏ được thể hiện trên hình vẽ 1.9. Hình 1.9- Quá trình nén và quá trình giãn nở của giảm chấn một vỏ
12 Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp, dẫn đến mở van 1, chất lỏng chảy lên phía trên của piston. Khi piston đi lên làm mở van 7, chất lỏng chảy xuống khoang dưới piston, áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn và dao động xung quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, là một trạng thái không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn. Trong quá trình làm việc do áp lực dầu chỉ có thể nén lên khí mà piston ngăn cách 4 di chuyển để tạo nên sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy hiểm. Giảm chấn này có độ nhạy cao kể cả khi piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh được hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay đổi. e. Giảm chấn Vario Với một kết cấu có nét tương tự như giảm chấn loại hai ống, giảm chấn Vario nổi lên đặc điểm là thích nghi được với tình trạng dằng xóc khác nhau để có thể thay đổi đặc tính giảm chấn. Trên hình 1.10 thể hiện đặc điểm của giảm chấn Vario ở hai trường hợp là tải nhẹ, giảm chấn mức thấp và tải nặng giảm chấn tăng cường. Hình 1.10- Giảm chấn Vario
13 Khi xe có tải trọng nhẹ, vị trí của Piston nằm ở vùng trên của ống dầu, nơi đó được thiết kế những khe nhỏ bên vách để tạo điều kiện cho dầu di chuyển xuống vùng dưới một cách tương đối dễ dàng, trở lực trên Piston giảm nhỏ, hiệu ứng giảm chấn vì vậy cũng thấp. Khi xe chở nặng, vị trí cân bằng của Piston chìm xuống thấp, khi đó dầu từ ngăn trên không dễ dàng tràn xuống ngăn dưới và ngược lại như trường hợp trên, chúng bắt buộc phải chạy qua van tiết lưu trên piston chứ không có khe hở bên hông piston để lưu thông nữa. Trở lực chuyển động trên làm tăng khả năng dập tắt dao động của giảm chấn, phần dầu dư do áp lực cao cũng được dẫn qua van dưới đáy để vô khoang bù trừ như các truờng hợp trên. f. Giảm chấn khí- thủy lực Đây là tổng hợp của lò xo đàn hồi có giảm chấn cùng với lò xo khí thủy lực, trong hệ thống này, piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó đồng thời là trục của bộ giảm chấn. Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu bao bọc bởi một màng cao su đặc biệt. Phần tích trữ khí cùng với không gian mặt trên của Piston được nối với nhau bởi 1 đường ống thủy lực. Cấu tạo giảm chấn khí- thuỷ lực được thể hiện trên hình 1.11. Hình 1.11- Giảm chấn khí-thủy lực
14 Khi giảm chấn và lò xo bị đè xuống, dầu bị ép chạy theo ống nối chạy sang buồng khí nén, khí bị nén mạnh, tăng áp suất làm tăng thêm sức đàn hồi của lò xo khí, lò xo này cùng với lò xo kim loại tác động trực tiếp lên khung xe, tạo sức đàn hồi tổng hợp thay đổi được theo tải trọng. Không những thế, trên đường ống dẫn dầu và khí về để ép túi khí, người ta còn bố trí thêm van điều khiển nhằm chủ động thay đổi mức tác động của dầu và khí nén lên túi khí, đưa đến việc thay đổi độ cứng đàn hồi tổng hợp của cả hệ thống nhún. Cũng nhờ cơ chế hồi tiếp như vậy, mà khoảng cách giữa trục bánh xe và khung xe gần như được giữ nguyên bất chấp tải trọng, khi xe nặng dầu ép mạnh làm túi khí đội lên mạnh hơn, khi xe nhẹ áp lực dầu giảm túi khí mềm đi giảm bớt tác động lên khung xe. Tài xế có thể tự điều chỉnh van điều khiển cho phù hợp tình trạng tải trọng và đường sá. Loại giảm chấn trên đây giá thành cao, vận hành phức tạp, lại thêm hệ thống nén khí cao áp rất đắt, nên hầu như không được phổ biến. 1.1.2.3. Thanh ổn định và các đòn dẫn hướng Trên các loại xe con ngày nay thanh ổn định hầu như đều có. Trong trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường. Thanh ổn định và các đòn dẫn hướng được thể hiện trên hình1.12. Hình 1.12- Thanh ổn định trong cơ cấu treo
15 Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U, một đầu chữ U được nối với phần không được treo, còn đâu kia được nối với thân vỏ xe, các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su. Bộ phận dẫn hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các mô men từ bánh xe lên khung hoặc thân xe. Nó có thể có những chi tiết khác nhau tùy thuộc hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học. Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo. 1.1.2.4. Các chi tiết phụ Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của piston nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe. Ngoài ra còn có đệm cao su cũng có tác dụng giảm chấn. Các đệm cao su có cấu tạo được thể hiện trên hình 1.13. Hình 1.13- Các đệm cao su Vấu cao su có ưu điểm là có thể được làm dưới mọi hình dạng khác nhau và không có tiếng ồn khi làm việc, không phải bôi trơn. 1.1.3. Phân loại hệ thống treo Có nhiều cách phân loại hệ thông treo như: - Phân loại theo bộ phận đàn hồi chia ra: loại sử dụng bộ phận đàn hồi bằng kim loại (nhíp lá, lò xo xoắn…); loại khí; loại thủy lực; cao su…
16 - Phân loại theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra: cơ cấu treo phụ thuộc với cầu liền; loại độc lập với cầu cắt. - Phân loại theo phương pháp dập tắt chấn động: loại dùng giảm chấn thủy lực; loại giảm chấn nhờ ma sát cơ. Nhưng khi phân loại người ta chủ yếu dựa vào sơ đồ bộ phận dẫn hướng và chia ra 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc(hình 1.14). a) Hệ thống treo phụ thuộc; b) Hệ thống treo độc lập. Hình 1.14- Sơ đồ hệ thống treo 1.1.3.1. Hệ thống treo phụ thuộc Trong hệ thống treo phụ thuộc hình 1.14-a, các bánh xe được đặt trên một dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền đó. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia. Hệ thống treo phụ thuộc được thể hiện trên hình 1.15. ( a) (b) Hình 1.15- Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo lá(a) và lò xo trụ(b)
17 Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực. Trong hệ treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó vừa là phần tử đàn hồi đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng. Vì vậy trong hệ treo này sẽ không cần đến các thanh giằng để truyền lực dọc hay lực ngang nữa. Hệ thống treo phụ thuộc đang được sử dụng khá phổ biến vì có các ưu điểm sau: + Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập. + Có khả năng tải lớn, tăng độ cứng vững cao cho xe và phù hợp với địa hình xấu, cho xe tải, xe việt dã… + Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành hạ. Tuy vậy hệ thống treo phụ thuộc vẫn còn có một số tồn tại sau: + Khối lượng phần không được treo lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động nên khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập mạnh giữa phần không được treo và phần được treo làm giảm độ êm dịu chuyển động. + Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm lớn. + Khi một bánh bị nâng lên, vết bánh thay đổi làm phát sinh lực ngang làm tính chất bám đường kém đi, dễ bị trượt ngang, xe bị nghiêng… 1.1.3.2. Hệ thống treo độc lập Đặc điểm của hệ thống treo này là: - Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sự chuyển dịch của 2 bánh xe độc lập tương đối với nhau.
18 - Khối lượng phần không được treo nhỏ nên mô men quán tính nhỏ, do đó xe chuyển động êm dịu, khả năng bám đường cao. - Hệ treo này không cần dầm ngang (với kết cấu thân vỏ kiểu unibody) nên khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn xe như vậy sẽ hạ thấp được trọng tâm của xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe. 1.2. Tổng quan về các công trình nghiên cứu dao động của ôtô và máy kéo 1.2.1. Tình hình nghiên cứu về dao động ôtô và máy kéo trên thế giới Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô và máy kéo, có thể kể ra một số công trình tiêu biểu sau: Trong công trình [39], Muller đã đưa ra mô hình không gian mô tả tất cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi, tác giả đã bỏ qua các tác động của tải trọng kéo và các yếu tố ảnh hưởng khác. Tác giả Volgel [40], đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp máy cày, khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi, cả của hệ truyền lực và bánh xe. Công trình cho phép đánh giá một cách khái quát tác động của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy khi cày đất, tuy nhiên chưa có thực nghiệm để chứng minh các giả thiết đưa ra. Trong công trình của Wendebon [41], bằng lý thuyết và thực nghiệm, tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao động thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các chuyển động khác. Năm 1973 Barski I.B [1], nghiên cứu động lực học máy kéo. Tác giả đã nghiên cứu đầy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích và độ êm dịu chuyển động của máy kéo.