Chương 1: Tổng quan Để tránh tăng ma sát giữa các vòng lò xo và vành định tâm, chiều cao của nó cần phải lấy bằng 1÷1,5 đường kính sợi dây lò xo và các vòng lò xo không được chạm nhau ở tải trọng bất kỳ. Thanh xoắn: Thanh xoắn được dùng ở một số ô tô du lịch và tải nhỏ. Nó có những ưu - nhược điểm sau: - Kết cấu đơn giản, khối lượng phần không được treo nhỏ. - Tải trọng phân bố lên khung tốt hơn (khi thanh xoắn bố trí dọc) vì mômen của các lực thẳng đứng tác dụng lên khung không nằm trong vùng chịu tải, nơi lắp các đòn dẫn hướng mà ở đầu kia của thanh xoắn.
- Chế tạo khó khăn hơn. - Bố trí lên xe khó hơn do thanh xoắn thường có chiều dài lớn. Đặc điểm kết cấu: thanh xoắn có thể có tiết diện tròn (hình1-4a,b) hay tấm (hình 1-4c), lắp đơn (hình 1-4e) hay ghép chùm (hình 1-4d). Phổ biến nhất là loại tròn vì chế tạo đơn giản, có khả năng tăng độ bóng bề mặt để tăng độ bền.
Loại tấm chế tạo cũng đơn giản và cho phép giảm độ cứng tuy khối lượng có tăng lên. Thanh xoắn ghép chùm thường sử dụng khi kết cấu bị hạn chế về chiều dài. Thanh xoắn được lắp nối lên khung và với bánh xe (qua các đòn dẫn hướng) bằng các đầu then hoa. Then hoa thường có dạng tam giác với góc giữa các mặt then bằng 90O.
Hình 1-: Các dạng kết cấu của thanh xoắn. Phần tử đàn hồi loại khí nén: Phần tử đàn hồi khí nén được dùng ở một số ô tô du lịch cao cấp hoặc trên các xe có trọng lượng phần được treo thay đổi lớn như các ô tô khách và tải cỡ lớn. Nó có những ưu - nhược điểm sau: SVTH: Đỗ Thanh Hải Mã SV: 1800274 9 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan - Bằng cách thay đổi áp suất khí, có thể tự động điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo sao cho độ võng và tần số dao động riêng của phần được treo là không đổi với các tải trọng tĩnh khác nhau (đặc tính phi tuyến). - Cho phép điều chỉnh vị trí của thùng xe đối với mặt đường.
Đối với hệ thống treo độc lập còn có thể điều chỉnh khoảng sáng gầm xe. - Khối lượng nhỏ, làm việc êm dịu. - Không có ma sát trong phần tử đàn hồi. - Tuổi thọ cao.
- Kết cấu phức tạp, đắt tiền. - Kích thước cồng kềnh. - Phải dùng bộ phận dẫn hướng và giảm chấn độc lập. Kết cấu: phần tử đàn hồi có thể có dạng bầu tròn (hình 1-5) hay dạng ống (hình 1-6).
Vỏ bầu cấu tạo gồm hai lớp sợi cao su (ni lông hay capron), mặt ngoài phủ một lớp cao su bảo vệ, mặt trong lót một lớp cao su làm kín. Thành vỏ dày từ 3÷5 mm. Loại bầu có thể có từ 1 đến 3 khoang phân cách bởi các đai xiết bằng thép. Vành bầu có các lõi thép tăng bền và được kẹp chặt đến các mặt bích hay piston bằng các vòng kẹp.
Hình 1-: Phần tử đàn hồi khí nén Hình 1- : Phần tử đàn hồi khí nén loại bầu. 1- Vỏ bầu; 2- Đai xiết; 3- Vòng kẹp; 1- Piston; 2- Ống lót; 3- Bulông; 4- Lõi thép tăng bền. 4,7- Bích kẹp; 5- Ụ cao su; 6- Vỏ bọc; 8- Đầu nối; 9- Nắp bầu. SVTH: Đỗ Thanh Hải Mã SV: 1800274 10 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Áp suất khí nén trong phần tử đàn hồi ứng với tải trọng tĩnh bằng (0,5÷0,6) MPa.
Áp suất này cần thấp hơn áp suất làm việc của hệ thống cung cấp từ (0,1÷0,2) MPa để đảm bảo áp suất dư trong trường hợp ô tô quá tải. Loại ống so với loại bầu tròn có ưu - nhược điểm: - Ứng với cùng một tải trọng thì nó có kích thước và khối lượng nhỏ hơn. - Cho phép nhận được đặc tính đàn hồi yêu cầu bằng cách tạo biên dạng piston thích hợp. - Cho phép độ nghiêng lệch lớn và không yêu cầu lắp đặt chính xác cao, vì có khả năng tự định tâm theo piston.
- Ma sát trong lớn hơn nên độ bền giảm. - Chịu tải lớn và điều kiện làm việc phức tạp hơn. Phần tử đàn hồi thuỷ khí: Phần tử đàn hồi thuỷ khí được sử dụng trên các xe có tải trọng lớn hoặc rất lớn. Ngoài các ưu điểm tương tự như phần tử đàn hồi khí nén, phần tử đàn hồi thuỷ khí còn có các ưu - nhược điểm: - Có đặc tính đàn hồi phi tuyến.
- Đồng thời làm được nhiệm vụ của bộ phận giảm chấn. - Kích thước nhỏ gọn hơn vì áp suất làm việc cao hơn (đến 20 MPa). - Kết cấu phức tạp, đắt tiền. - Yêu cầu độ chính xác chế tạo cao.
- Nhiều đệm làm kín. Kết cấu: do áp suất làm việc cao nên phần tử đàn hồi thuỷ khí có kết cấu kiểu xylanh kim loại và piston dịch chuyển trong đó. Xylanh được nạp dầu như thế nào để không khí không trực tiếp tiếp xúc với piston. Tức là áp suất được truyền giữa piston và khí nén thông qua môi trường trung gian là lớp dầu.
Dầu đồng thời có tác dụng giảm chấn khi tiết lưu qua các lỗ và van bố trí kết hợp trong kết cấu. Phần tử đàn hồi thuỷ khí có thể phân ra các loại: có khối lượng khí không đổi hay thay đổi. Có hay không có buồng đối áp. Không điều chỉnh hay điều chỉnh được.
Phần tử đàn hồi thuỷ khí không có buồng đối áp là loại có kết cấu đơn giản nhất (hình 1-7). SVTH: Đỗ Thanh Hải Mã SV: 1800274 11 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Hình 1-: Phần tử đàn hồi thuỷ khí loại không có buồng đối áp. Khoang chính I với khí trơ có thể bố trí trong xylanh (hình 1-7a), trong cần piston (hình 1-7b) hay trong bầu hình cầu (hình 1-7c và 1-7d). Phần tử đàn hồi thuỷ khí có buồng đối áp kết cấu như trên hình 2-8.
Buồng đối áp chứa khí trơ II được bố trí trên cần piston. Buồng đối áp cho phép thay đổi đặc tính của phần tử đàn hồi trong giới hạn rộng nhờ đảm bảo một tổ hợp xác định giữa thể tích và áp suất khí trong buồng khí chính và buồng đối áp. Hình 1-: Phần tử đàn hồi thuỷ khí loại có buồng đối áp. Các lỗ tiết lưu sử dụng để dập tắt dao động (giảm chấn) có thể bố trí trong piston, trên vách ngăn của khoang chính hay khoang đối áp.
Khí nén chỗ tiếp xúc với chất lỏng bị hoà trộn một phần vào nó khi áp suất cao và tách ra khỏi chất lỏng khi áp suất thấp. Vì thế đối với loại hệ thống treo điều chỉnh được, người ta sử dụng phần tử đàn hồi với piston hay vách ngăn mềm để tránh không cho khí nén thoát ra cùng với chất lỏng khi điều chỉnh. Áp suất ở hai phía vách ngăn xấp xỉ bằng nhau, vì thế tải trọng tác dụng lên nó trong thời gian làm việc không lớn. Bộ phận dẫn hướng: SVTH: Đỗ Thanh Hải Mã SV: 1800274 12 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Hệ thống treo cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng, ở mỗi vị trí của nó so với thân xe, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ, thực hiện nhiệm vụ “chuyển động bánh xe” của ôtô.
Bộ phận dẫn hướng phải làm tốt chức năng này. Với mỗi hệ thống treo, bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau và chúng tạo nên các quan hệ: động học (quy luật dịch chuyển vị trí bánh xe), động lực học (quy luật truyền lực và mômen ở các vị trí của bánh xe đối với khung xe). Ở hệ thống treo phụ thuộc nếu phần tử đàn hồi là nhíp lá thì nhíp sẽ đảm nhận luôn vai trò của bộ phận hướng (hình 1-9g). Nếu phần tử đàn hồi không thực hiện được chức năng của bộ phận hướng thì người ta dùng các cơ cấu đòn 4 thanh hay chữ V (hình 1-9e).
Do các bánh xe được nối với nhau bởi dầm cầu liền, nên khi một trong các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng sẽ làm cho mặt phẳng quay của các bánh xe thay đổi, nghiêng đi một góc λ, đồng thời vết bánh xe cũng thay đổi một lượng ΔB khá lớn (hình 1-10). Hình 1-: Sơ đồ bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc. Sự thay đổi góc nghiêng của mặt phẳng quay bánh xe sẽ làm xuất hiện các mômen con quay. Các mômen con quay này sẽ làm cho cầu bị xoay đi và các bánh xe dẫn hướng dao động xung quanh trụ quay đứng.
Đặc biệt ở tốc độ lớn, các bánh xe dẫn SVTH: Đỗ Thanh Hải Mã SV: 1800274 13 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan hướng dao động mạnh có thể làm xe mất tính điều khiển. Sự thay đổi vết bánh xe ΔB, gây trượt ngang bánh xe làm mòn lốp và giảm tính ổn định. Trong hệ thống treo độc lập, bộ phận đàn hồi và bộ phận hướng được làm riêng rẽ. Bộ phận đàn hồi thường là các lò xo trụ hay thanh xoắn, còn bộ phận hướng là các thanh đòn được làm theo một số sơ đồ như trên hình 1-11 dưới đây.
Hình 1- : Hiện tượng dao động bánh xe dẫn hướng do mômen con quay khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng. a-Bánh xe lên mấp mô; b- Mômen con quay; c- Dao động bánh xe dẫn hướng. Hình 1-: Sơ đồ bộ phận hướng hệ thống treo độc lập. I- Loại 1 đòn; II- Loại hai đòn chiều dài bằng nhau; IIIvà IV- Loại 2 đòn chiều dài khác nhau; Đối với loại một đòn (hình 1-11a), khi bánh xe dao động các hiện tượng xảy ra tương tự như ở hệ thống treo phụ thuộc tức là ΔB và λ lớn.
Vì thế nó thường sử dụng ở cầu sau không dẫn hướng mà không sử dụng ở cầu trước dẫn hướng. Muốn giảm ΔB và λ phải tăng chiều dài đòn dẫn đến khó bố trí. Loại hai đòn chiều dài bằng nhau (hình 1-11b), loại trừ được hoàn toàn sự thay đổi góc nghiêng của mặt phẳng quay bánh xe. Tuy vậy sự thay đổi chiều rộng vết ΔB vẫn khá lớn, gây mòn lốp và giảm tính ổn định ngang của xe.
SVTH: Đỗ Thanh Hải Mã SV: 1800274 14 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Loại hai đòn chiều dài khác nhau (hình 1-11c và 1-11d) là loại được sử dụng phổ biến nhất. Lúc này tuy góc nghiêng mặt phẳng quay vẫn thay đổi nhưng với giá trị nhỏ khoảng 5O÷6O, nên mômen con quay sinh ra không thắng được mômen ma sát trong hệ thống để làm dao động các bánh xe dẫn hướng.