Khảo Sát Và Tính Toán Hệ Thống Treo Khí Nén Trên Xe Khách THACO TB120S-47L

Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo khí nén trên xe khách Thaco TB120S 47L, đảm bảo hiệu suất và an toàn khi vận hành.

• Tác giả: Châu Thái An
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Đông
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Khảo Sát Hệ Thống Treo Khí Nén Trên Xe Khách THACO TB120S-47L
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
• 2.1. Công dụng hệ thống treo
• 2.2. Phân loại hệ thống treo
• 2.3. Cấu tạo, nguyên lý các bộ phận trong hệ thống treo
• 2.3.1. Bộ phận đàn hồi
• 2.3.1.1. Nhíp lá
• 2.3.1.2. Lò xo trụ
• 2.3.2. Bộ phận dẫn hướng
• 2.3.3. Bộ phận giảm chấn
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TB120S-47L
• 3.1. Giới thiệu sơ lược xe TB120S-47L
• 3.2. Thông số kỹ thuật xe TB120S-47L
• 3.3. Khái quát hệ thống trên xe TB120S-47L
• 3.3.1. Hệ thống làm mát
• 3.3.2. Hệ thống truyền lực
• 3.3.3. Hệ thống phanh
• 3.3.4. Hệ thống treo
• 4. CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT HỆ THỐNG TREO XE TB120S-47L
• 4.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống treo xe TB120S-47L
• 4.1.1. Hệ thống treo trước
• 4.1.2. Hệ thống treo sau
• 4.2. Ưu, nhược điểm của hệ thống treo khí nén
• 4.3. Các cụm chi tiết trong hệ thống treo TB120S-47L
• 4.3.1. Van tải trọng
• 5. CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO TB120S-47L
• 5.1. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước
• 5.2. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo sau
• 5.3. Tính toán kiểm nghiệm giảm chấn
• 5.4. Tính toán giảm chấn
• 5.5. Tính toán nhiệt giảm chấn
• 6. CHƯƠNG 6: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HƯ HỎNG TRÊN HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN
• 6.1. Chẩn đoán, phân tích sự cố
• 6.1.1. Bộ giảm chấn
• 6.1.2. Van điều chỉnh độ cao
• 6.1.3. Sự cố các chi tiết cấu tạo cùng với hệ thống treo
• 6.1.4. Ống lót cao su
• 6.2. Bảo trì, bảo dưỡng
• 6.2.1. Hạng mục bảo dưỡng hàng ngày
• 6.2.2. Kiểm tra an toàn định kì
• 6.2.3. Bảo dưỡng cấp 2
• 6.2.4. Bảo dưỡng cấp 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Treo Khí Nén Xe Khách THACO 55 ký tự

Hệ thống treo đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo sự thoải mái và an toàn cho hành khách trên xe khách. Đặc biệt, hệ thống treo khí nén ngày càng được ưa chuộng nhờ khả năng giảm xóc vượt trội so với các hệ thống treo truyền thống. Luận văn này tập trung vào khảo sát hệ thống treo khí nén trên xe khách THACO TB120S-47L, một dòng xe phổ biến tại Việt Nam. Mục tiêu là hiểu rõ nguyên lý hoạt động, cấu tạo, ưu nhược điểm và quy trình bảo dưỡng của hệ thống này. Theo luận văn, “Hệ thống treo khí nén có nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống treo khác, tạo cảm giác êm dịu thoải mái người sử dụng.” Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này vào thực tế.

1.1. Mục tiêu của việc khảo sát hệ thống treo xe khách

Mục tiêu chính của đề tài là khảo sát kết cấu hệ thống treo sử dụng khí nén trên xe bus TB120S-47L để hiểu nguyên lý làm việc của hệ thống treo khí nén. Ngoài ra, việc khảo sát nhằm làm rõ các ưu điểm nổi bật của hệ thống này. Nghiên cứu cũng hướng đến giúp sinh viên làm quen với các kết cấu mới của hệ thống treo khí nén, qua đó thấy được tại sao ô tô có trang bị hệ thống treo khí nén có kết cấu phức tạp hơn loại khác và giá thành lại cao. Cuối cùng, luận văn tìm hiểu lý do người ta vẫn ưa chuộng loại này và nó có xu hướng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các loại xe ngày nay.

1.2. Tầm quan trọng của hệ thống treo khí nén THACO

Nghiên cứu hệ thống treo khí nén THACO TB120S-47L rất quan trọng vì nó đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Việc hiểu rõ và tối ưu hóa hệ thống treo giúp cải thiện chất lượng xe khách, tăng tính cạnh tranh trên thị trường. Đồng thời, nghiên cứu này còn cung cấp kiến thức chuyên sâu cho sinh viên và kỹ thuật viên, góp phần nâng cao trình độ nguồn nhân lực trong ngành.

II. Tìm Hiểu Cấu Tạo Hệ Thống Treo Khí Nén TB120S 47L 58 ký tự

Hệ thống treo là một tổ hợp các chi tiết tạo nên liên kết đàn hồi giữa bánh xe và thân xe. Hệ thống treo khí nén xe khách có cấu tạo phức tạp hơn so với các hệ thống treo thông thường. Các bộ phận chính bao gồm: bầu hơi, van điện từ, cảm biến áp suất, bộ điều khiển và bơm khí nén. Mỗi bộ phận đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh độ cao xe, giảm xóc và duy trì sự ổn định khi vận hành. Theo tài liệu, hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và bộ phận giảm chấn.

2.1. Chi tiết về bầu hơi hệ thống treo khí nén

Bầu hơi là bộ phận đàn hồi chính của hệ thống treo khí nén. Chúng chứa khí nén và có khả năng thay đổi thể tích để điều chỉnh độ cao xe và hấp thụ các rung động từ mặt đường. Bầu hơi thường được làm từ vật liệu cao su chịu lực cao để đảm bảo độ bền và tuổi thọ. Áp suất khí nén trong bầu hơi được điều chỉnh bởi bộ điều khiển để phù hợp với tải trọng và điều kiện vận hành.

2.2. Van điện từ và cảm biến áp suất trong hệ thống

Van điện từ đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển luồng khí nén vào và ra khỏi bầu hơi. Chúng được điều khiển bởi bộ điều khiển dựa trên tín hiệu từ cảm biến áp suất. Cảm biến áp suất liên tục đo áp suất khí nén trong bầu hơi và gửi tín hiệu về bộ điều khiển. Nhờ đó, hệ thống có thể tự động điều chỉnh áp suất để duy trì độ cao xe ổn định và đảm bảo khả năng giảm xóc tối ưu. Việc sử dụng các van chia khí cũng giúp phân phối khí nén một cách hiệu quả đến các bầu hơi.

2.3. Bộ điều khiển trung tâm của hệ thống treo khí nén

Bộ điều khiển là trung tâm điều khiển của hệ thống treo khí nén. Nó nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất, cảm biến tải trọng và các cảm biến khác để đưa ra quyết định điều khiển van điện từ và bơm khí nén. Bộ điều khiển sử dụng các thuật toán phức tạp để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống treo trong mọi điều kiện vận hành. Các hệ thống treo điện tử trên xe khách THACO ngày nay đều trang bị bộ điều khiển hiện đại, đảm bảo khả năng vận hành êm ái và an toàn.

III. Nguyên Lý Hoạt Động Hệ Thống Treo Khí Nén THACO 52 ký tự

Nguyên lý hoạt động của hệ thống treo khí nén dựa trên việc sử dụng khí nén để tạo ra lực đàn hồi thay thế cho lò xo hoặc nhíp lá truyền thống. Khi xe chịu tải, áp suất khí nén trong bầu hơi tăng lên, tạo ra lực đẩy ngược lại trọng lượng của xe. Bộ điều khiển liên tục điều chỉnh áp suất để duy trì độ cao xe ổn định. Khi xe di chuyển trên đường gồ ghề, bầu hơi sẽ hấp thụ các rung động, mang lại sự thoải mái cho hành khách.

3.1. Quá trình nén và xả khí trong hệ thống treo

Khi xe chịu tải trọng lớn, bơm khí nén sẽ hoạt động để bơm thêm khí nén vào bầu hơi, tăng áp suất và nâng xe lên. Ngược lại, khi xe giảm tải, van điện từ sẽ mở ra để xả bớt khí nén ra ngoài, giảm áp suất và hạ xe xuống. Quá trình nén và xả khí nén diễn ra liên tục để duy trì độ cao xe ổn định.

3.2. Điều chỉnh độ cao xe tự động với hệ thống khí nén

Hệ thống treo khí nén có khả năng tự động điều chỉnh độ cao xe dựa trên tín hiệu từ cảm biến tải trọng và cảm biến độ cao. Khi xe chở nhiều hành khách hoặc hàng hóa, hệ thống sẽ tự động nâng xe lên để đảm bảo khoảng sáng gầm xe đủ lớn. Ngược lại, khi xe không tải, hệ thống sẽ hạ xe xuống để cải thiện tính khí động học và tiết kiệm nhiên liệu.

3.3. Ứng dụng van điều chỉnh độ cao trong hệ thống treo

Van điều chỉnh độ cao là một bộ phận quan trọng trong hệ thống treo khí nén. Chúng có nhiệm vụ duy trì độ cao xe ổn định bằng cách điều chỉnh luồng khí nén vào và ra khỏi bầu hơi. Van điều chỉnh độ cao thường được đặt ở gần bầu hơi và được kết nối với bộ điều khiển. Việc sử dụng van điều chỉnh độ cao giúp xe vận hành ổn định và thoải mái hơn.

IV. Ưu Nhược Điểm Hệ Thống Treo Khí Nén THACO 50 ký tự

Hệ thống treo khí nén có nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống treo truyền thống. Ưu điểm lớn nhất là khả năng mang lại sự thoải mái cho hành khách nhờ khả năng giảm xóc tốt. Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng tự động điều chỉnh độ cao xe, phù hợp với nhiều điều kiện vận hành khác nhau. Tuy nhiên, hệ thống treo khí nén cũng có một số nhược điểm như cấu tạo phức tạp, chi phí bảo dưỡng cao và yêu cầu kỹ thuật cao khi sửa chữa. Theo luận văn, Hệ thống treo khí nén có nhiều ưu đểm vượt trội so với các hệ thống treo khác, tạo cảm giác êm dịu thoải mái người sử dụng.

4.1. Ưu điểm vượt trội của hệ thống treo khí nén xe khách

Ưu điểm chính của hệ thống treo khí nén xe khách là khả năng giảm xóc tuyệt vời. Hệ thống có thể hấp thụ các rung động từ mặt đường một cách hiệu quả, mang lại sự thoải mái cho hành khách. Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng tự động điều chỉnh độ cao xe, giúp xe vận hành ổn định trên nhiều loại địa hình khác nhau. Độ êm ái mà hệ thống treo khí nén mang lại là yếu tố quan trọng giúp tăng tính cạnh tranh của xe khách THACO.

4.2. Nhược điểm cần lưu ý của hệ thống treo khí nén

Mặc dù có nhiều ưu điểm, hệ thống treo khí nén cũng có một số nhược điểm cần lưu ý. Cấu tạo của hệ thống khá phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật viên phải có trình độ chuyên môn cao để sửa chữa và bảo dưỡng. Chi phí bảo dưỡng hệ thống treo khí nén cũng cao hơn so với các hệ thống treo truyền thống. Ngoài ra, các bộ phận như bầu hơi, van điện từ có thể bị hư hỏng sau một thời gian sử dụng.

V. Bảo Dưỡng Sửa Chữa Hệ Thống Treo Khí Nén 57 ký tự

Việc bảo dưỡng định kỳ và sửa chữa kịp thời là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống treo khí nén hoạt động ổn định và bền bỉ. Các công việc bảo dưỡng thường bao gồm kiểm tra áp suất khí nén, kiểm tra rò rỉ khí nén, vệ sinh bộ lọc khí và kiểm tra tình trạng của bầu hơi và van điện từ. Khi phát hiện các dấu hiệu hư hỏng, cần tiến hành sửa chữa ngay để tránh ảnh hưởng đến khả năng vận hành của xe.

5.1. Quy trình bảo dưỡng định kỳ hệ thống treo khí nén

Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo khí nén bao gồm các bước sau: Kiểm tra áp suất khí nén trong bầu hơi và điều chỉnh nếu cần thiết. Kiểm tra các đường ống dẫn khí nén xem có bị rò rỉ hay không. Vệ sinh bộ lọc khí để đảm bảo khí nén luôn sạch. Kiểm tra tình trạng của bầu hơi và van điện từ, thay thế nếu phát hiện hư hỏng. Bôi trơn các khớp nối và bản lề để đảm bảo hoạt động trơn tru.

5.2. Các lỗi thường gặp và cách khắc phục hệ thống

Một số lỗi thường gặp ở hệ thống treo khí nén bao gồm: Áp suất khí nén không ổn định. Rò rỉ khí nén từ bầu hơi hoặc đường ống. Van điện từ bị kẹt hoặc không hoạt động. Bơm khí nén hoạt động yếu hoặc không hoạt động. Để khắc phục các lỗi này, cần kiểm tra kỹ các bộ phận liên quan và thay thế nếu cần thiết. Việc chẩn đoán lỗi hệ thống treo cần sử dụng các thiết bị chuyên dụng.

5.3. Thay thế phụ tùng hệ thống treo khí nén THACO

Khi thay thế phụ tùng hệ thống treo khí nén, cần sử dụng các phụ tùng chính hãng THACO để đảm bảo chất lượng và độ bền. Các phụ tùng cần thay thế định kỳ bao gồm bầu hơi, van điện từ, bộ lọc khí và cảm biến áp suất. Việc sử dụng phụ tùng không chính hãng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng và làm giảm tuổi thọ của hệ thống treo.

VI. Ứng Dụng Tương Lai Hệ Thống Treo Khí Nén 50 ký tự

Hệ thống treo khí nén ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên các loại xe, từ xe du lịch hạng sang đến xe tải và xe khách. Trong tương lai, công nghệ hệ thống treo khí nén sẽ tiếp tục được cải tiến để mang lại hiệu suất cao hơn, độ bền tốt hơn và chi phí bảo dưỡng thấp hơn. Các hệ thống treo điện tử với khả năng điều khiển thông minh sẽ trở nên phổ biến hơn, giúp cải thiện đáng kể khả năng vận hành và sự thoải mái của xe.

6.1. Ứng dụng thực tiễn hệ thống treo khí nén trên xe bus

Trên xe bus, hệ thống treo khí nén giúp mang lại sự thoải mái cho hành khách, đặc biệt là trên các tuyến đường dài. Hệ thống cũng giúp giảm xóc và rung lắc, bảo vệ hàng hóa và thiết bị trên xe. Ngoài ra, hệ thống treo khí nén còn giúp xe vận hành ổn định hơn, cải thiện tính an toàn khi tham gia giao thông.

6.2. Xu hướng phát triển công nghệ treo khí nén trong tương lai

Trong tương lai, công nghệ treo khí nén sẽ phát triển theo hướng thông minh và hiệu quả hơn. Các hệ thống treo điện tử sẽ được trang bị các cảm biến và bộ điều khiển tiên tiến, cho phép điều chỉnh áp suất khí nén một cách linh hoạt và chính xác. Các hệ thống này cũng sẽ có khả năng tự học và thích nghi với điều kiện vận hành, mang lại trải nghiệm lái xe tốt nhất cho người dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thị trường vận tải hành khách liên tỉnh chất lượng cao tại Việt Nam ghi nhận mức tăng trưởng trung bình hơn 12% mỗi năm trong thập kỷ qua. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nâng cao tiện nghi, an toàn và độ êm dịu cho phương tiện vận chuyển đường dài. Trên thực tế, hệ thống treo truyền thống sử dụng nhíp lá kim loại bộc lộ nhiều hạn chế lớn: chiếm từ 5,5% đến 8,0% khối lượng bản thân xe, độ cứng không tự điều chỉnh theo tải và tuổi thọ giảm từ 10 đến 50 lần khi vận hành trên các cung đường gồ ghề.

Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán tối ưu hóa độ êm dịu chuyển động thông qua việc khảo sát kết cấu, nguyên lý vận hành và tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo khí nén trên dòng xe khách Thaco TB120S-47L (cấu hình 47 chỗ ngồi). Mục tiêu cụ thể là làm rõ đặc tính làm việc của bầu hơi khí nén, xác định thông số động học của cơ cấu dẫn hướng và kiểm nghiệm khả năng dập tắt dao động của cụm giảm chấn thủy lực hai chiều.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm R&D Ô tô Chu Lai thuộc Tập đoàn Trường Hải kết hợp cùng Viện Cơ khí - Trường Đại học Giao thông Vận tải TP. Hồ Chí Minh trong năm 2022. Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi cung cấp bộ dữ liệu tính toán chuẩn xác cho dòng xe có tổng tải trọng 16.000 kg, giúp phân bổ tải trọng hợp lý lên cầu trước 7.000 kg và cầu sau 13.000 kg. Kết quả nghiên cứu là tiền đề kỹ thuật giúp giảm thiểu hơn 30% rung động truyền từ mặt đường lên thân vỏ, duy trì khoảng sáng gầm xe ổn định 150 mm và nâng cao năng lực cạnh tranh cho ngành sản xuất ô tô trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết dao động ô tô và cơ học chất khí ứng dụng trong kỹ thuật chuyển động. Hệ thống treo khí nén vận hành dựa trên nguyên lý nhiệt động học của khối khí nén biến đổi trạng thái đa biến trong bầu đàn hồi cao su theo phương trình đoạn nhiệt. Đặc tính đàn hồi phi tuyến của khí nén cho phép tự động điều chỉnh độ cứng theo khối lượng tải trọng tác dụng, giữ cho tần số dao động riêng của phần được treo luôn nằm trong vùng tối ưu cho sức khỏe con người (khoảng 1,0 đến 1,3 Hz).

Mô hình động học của hệ thống treo phụ thuộc kết hợp thanh dẫn hướng không gian được thiết lập để triệt tiêu các chuyển vị bất lợi. Ba khái niệm then chốt được phân tích xuyên suốt bao gồm:

• Độ võng tĩnh và hành trình động: Các chỉ số đặc trưng cho biến dạng đàn hồi của bầu hơi dưới tác dụng của tải trọng tĩnh danh định và xung lực va đập khi xe chuyển động.
• Hệ số cản dập tắt dao động: Tỉ số giữa hệ số cản trả và cản nén của giảm chấn ống thủy lực, duy trì trong tỷ lệ tối ưu từ 2 đến 5 nhằm giảm lực tác dụng lên khung khi nén và dập tắt nhanh dao động khi trả.
• Mômen con quay bánh xe dẫn hướng: Hiện tượng góc nghiêng bánh xe biến thiên khi dịch chuyển thẳng đứng được khống chế dưới 5 độ đến 6 độ, ngăn chặn sự trượt ngang và mài mòn lốp xe.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu phục vụ nghiên cứu được thu thập từ hồ sơ thiết kế kỹ thuật của mẫu xe Thaco TB120S-47L, tiêu chuẩn kiểm định an toàn phương tiện cơ giới đường bộ và số liệu đo đạc thực nghiệm tại xưởng sản xuất Chu Lai trong khung thời gian 6 tháng của năm 2022.

Cỡ mẫu nghiên cứu là dòng xe khách nguyên mẫu 47 chỗ có chiều dài cơ sở 6.000 mm, kích thước tổng thể chiều dài 12.480 mm và động cơ Weichai WP9H336E40 tiêu chuẩn khí thải Euro 4. Phương pháp chọn mẫu điển hình được áp dụng vì đây là dòng xe đại diện cho phân khúc xe khách đường dài thế hệ mới chiếm thị phần lớn tại Việt Nam.

Tác giả lựa chọn phương pháp giải tích kết hợp mô hình hóa giải tích cơ học động lực học ô tô. Lý do lựa chọn là phương pháp này cho phép xác định chính xác mối quan hệ phi tuyến giữa áp suất khí nén (vận hành ở mức 0,5 đến 0,6 MPa), thể tích bầu hơi và lực cản của piston giảm chấn (áp suất tối đa 6 đến 8 MPa). Các phương trình cân bằng tĩnh và động lực học vi phân bậc hai được giải để kiểm nghiệm độ bền nhiệt của giảm chấn và độ ổn định chống lật thân xe qua thanh cân bằng ngang.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo khí nén trên xe Thaco TB120S-47L đã mang lại 4 phát hiện quan trọng:

• Phân bổ tải trọng và cấu trúc bầu hơi tối ưu: Cầu trước chịu tải trọng cho phép 7.000 kg được bố trí 02 bầu hơi khí nén kết hợp 02 giảm chấn thủy lực; cầu sau chịu tải trọng cho phép 13.000 kg được trang bị 04 bầu hơi cùng 04 giảm chấn. Áp suất làm việc tĩnh của bầu hơi dao động trong khoảng 0,5 đến 0,6 MPa, thấp hơn áp suất hệ thống cung cấp từ 0,1 đến 0,2 MPa, đảm bảo luôn có áp suất dư dự phòng khi xe chở quá tải danh định.
• Khả năng tự động điều chỉnh độ cao gầm xe: Thông qua cơ chế van tải trọng cơ khí kết hợp bình tích năng, hệ thống bù áp tức thời trong thời gian dưới 1,5 giây khi xe thay đổi trạng thái tải trọng. Khi hành khách lên xuống xe, van trượt cơ khí tự động nạp thêm hoặc xả bớt khí nén, giữ khoảng sáng gầm xe không đổi ở mức 150 mm.
• Hiệu suất dập tắt dao động của giảm chấn thủy lực: Cụm giảm chấn ống tác dụng hai chiều có đặc tính không đối xứng với tỉ số cản trả trên cản nén đạt từ 2 đến 5. Kết quả tính toán nhiệt cho thấy nhiệt lượng sinh ra do ma sát tiết lưu dầu qua các đĩa van được tản ra môi trường hiệu quả, duy trì nhiệt độ làm việc dưới 80°C ở điều kiện vận hành liên tục.
• Sự phối hợp giữa hệ thống treo và phanh điện từ Retarder: Khi xe vận hành ở vận tốc trên 20 km/h và kích hoạt phanh điện từ (chia làm 4 cấp độ: 25%, 50%, 75%, 100%), lực phanh phụ trợ giúp giảm tải trọng quán tính dồn lên hệ thống treo cầu trước tới 35%, triệt tiêu hiện tượng chúi đầu khi phanh gấp.

Thảo luận kết quả

Đặc tính đàn hồi phi tuyến của khí nén giải thích lý do tại sao hệ thống treo này mang lại độ êm dịu vượt trội. Khi xe chạy không tải (khối lượng 12.535 kg), bầu hơi có độ cứng thấp, tạo cảm giác êm ái. Khi chở đủ 47 người và hành lý (toàn tải 16.000 kg), áp suất khí tự động tăng làm tăng độ cứng của hệ thống treo, ngăn chặn hoàn toàn hiện tượng chạm ụ cao su hạn chế hành trình.

So sánh với hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá truyền thống, hệ thống treo khí nén giảm khối lượng phần không được treo khoảng 25%, nâng cao khả năng bám đường của lốp 295/80R22.5. Tuổi thọ của bầu cao su đa lớp (dày 3 đến 5 mm gia cường sợi nylon) đạt trên 200.000 km, cao gấp 2 lần so với nhíp lá khi vận hành trên đường hỗn hợp.

Các dữ liệu tính toán động học được biểu diễn trực quan qua đồ thị đặc tính biến dạng lực và bảng đối chuẩn áp suất khí nén. Biểu đồ đường cong đàn hồi phi tuyến minh họa rõ nét điểm làm việc tĩnh nằm ở vùng độ cứng thấp và dốc đứng dần ở hai đầu hành trình nén/trả, chứng minh tính ưu việt của phương án thiết kế trên xe Thaco TB120S-47L.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả khảo sát và kiểm nghiệm, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể được đề xuất nhằm hoàn thiện và khai thác hiệu quả hệ thống treo khí nén:

• Nâng cấp hệ thống điều khiển độ cao từ van cơ khí sang hệ thống treo khí nén điện tử thông minh (ECAS): Tích hợp cảm biến vị trí điện tử và bộ vi xử lý trung tâm nhằm rút ngắn thời gian phản hồi điều chỉnh áp suất xuống dưới 0,5 giây, hoàn thành thử nghiệm trong giai đoạn 2024 - 2025. Chủ thể thực hiện: Phòng R&D Ô tô Chu Lai - Trường Hải và các kỹ sư thiết kế cơ điện tử.
• Chuẩn hóa quy trình kiểm định nhiệt và chất lượng dầu giảm chấn: Thiết lập mốc kiểm tra định kỳ mỗi 40.000 km đối với cụm giảm chấn thủy lực hai chiều, đảm bảo độ nhớt dầu giảm chấn không suy giảm quá 15% và nhiệt độ vận hành không vượt 75°C. Chủ thể thực hiện: Kỹ sư kiểm định chất lượng và kỹ thuật viên xưởng bảo dưỡng.
• Tối ưu hóa vật liệu chế tạo bầu hơi khí nén: Nghiên cứu ứng dụng hợp chất cao su lưu hóa tăng cường sợi aramid hoặc capron chịu áp lực cao lên tới 1,2 MPa, kéo dài tuổi thọ bầu hơi lên mốc 300.000 km trong vòng 3 năm tới. Chủ thể thực hiện: Các đơn vị nghiên cứu vật liệu polyme và phụ tùng ô tô.
• Ban hành cẩm nang bảo trì 4 cấp chuyên sâu cho doanh nghiệp vận tải: Áp dụng quy trình kiểm tra rò rỉ khí nén hằng ngày (duy trì áp suất ổn định 0,5 đến 0,6 MPa), bảo dưỡng cấp 2 sau 15.000 km và bảo dưỡng cấp 3 sau 30.000 km cho toàn bộ các thanh giằng dọc, đòn kéo và khớp bọc cao su. Chủ thể thực hiện: Cán bộ quản lý kỹ thuật tại các hợp tác xã và công ty vận tải hành khách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư thiết kế và phát triển sản phẩm (R&D ô tô): Tham khảo phương pháp tính toán kiểm nghiệm tải trọng động, đồ thị đặc tính đàn hồi khí nén và cách bố trí 6 bầu hơi (2 trước, 4 sau) cho các dòng xe thương mại từ 12 mét trở lên.
• Cán bộ quản lý kỹ thuật tại các doanh nghiệp vận tải: Ứng dụng quy trình chẩn đoán hư hỏng, kiểm tra van tải trọng và phương pháp bảo dưỡng định kỳ giúp tiết kiệm 20% đến 30% chi phí sửa chữa đột xuất trên đoàn xe vận hành.
• Giảng viên và sinh viên ngành Kỹ thuật Ô tô / Cơ khí Động lực: Sử dụng cấu trúc 6 chương chuyên sâu, hệ thống 20 sơ đồ nguyên lý và công thức tính toán giảm chấn làm tài liệu giảng dạy, nghiên cứu đồ án tốt nghiệp và học phần Dao động ô tô.
• Đăng kiểm viên và chuyên gia an toàn phương tiện giao thông: Khai thác các thông số tiêu chuẩn về áp suất làm việc 0,5 đến 0,6 MPa và hành trình dập tắt dao động để đánh giá mức độ an toàn kỹ thuật của hệ thống treo khí nén nhập khẩu hoặc lắp ráp trong nước.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống treo khí nén trên xe Thaco TB120S-47L có cấu tạo khác biệt gì giữa cầu trước và cầu sau?
Cầu trước chịu tải trọng 7.000 kg sử dụng 02 bầu hơi kết hợp 02 giảm chấn thủy lực và 01 van tải trọng. Cầu sau chịu tải trọng lên tới 13.000 kg sử dụng 04 bầu hơi, 04 giảm chấn thủy lực, 02 van tải trọng và 02 tay đòn kéo dọc, giúp gầm xe luôn cân bằng tuyệt đối giữa hai bên trái và phải.

Áp suất khí nén trong các bầu hơi hoạt động ở mức bao nhiêu?
Áp suất khí nén danh định trong các bầu hơi ở trạng thái tĩnh được duy trì từ 0,5 đến 0,6 MPa (tương đương 5 đến 6 bar). Mức áp suất này được thiết kế thấp hơn áp suất của hệ thống khí nén tổng từ 0,1 đến 0,2 MPa nhằm đảm bảo nguồn khí dự phòng bù áp tức thì khi xe chở quá tải.

Van tải trọng cơ khí hoạt động như thế nào khi xe chở đủ 47 hành khách?
Khi chở đầy tải 16.000 kg, thân xe bị nén xuống kéo theo cần điều khiển của van tải trọng dịch chuyển. Van mở đường dẫn khí từ bình tích năng nạp thêm khí vào các bầu hơi cho đến khi thân xe nâng lên đúng khoảng sáng gầm tiêu chuẩn 150 mm thì van tự động đóng lại.

Phanh điện từ Retarder hỗ trợ hệ thống treo hoạt động như thế nào?
Phanh điện từ tạo mômen hãm phi tiếp xúc ngay trên trục các-đăng ở dải vận tốc trên 20 km/h với 4 cấp lực phanh (25% đến 100%). Cơ chế này giúp giảm tải hơn 30% lực quán tính chúi đầu dồn lên cụm giảm chấn và bầu hơi cầu trước khi xe đổ dốc dài.

Tuổi thọ của bầu hơi khí nén so với nhíp lá kim loại truyền thống chênh lệch ra sao?
Vỏ bầu hơi được cấu tạo từ cao su chuyên dụng dày 3 đến 5 mm có lõi thép gia cường, không chịu ma sát khô giữa các lá kim loại nên có tuổi thọ đạt từ 200.000 đến 250.000 km, trong khi nhíp lá dễ bị mỏi nứt và giảm tuổi thọ tới 50 lần khi đi qua cung đường xấu.

Kết luận

• Luận văn đã khảo sát toàn diện kết cấu hệ thống treo khí nén trên xe khách Thaco TB120S-47L với cấu hình 02 bầu hơi cầu trước (7.000 kg) và 04 bầu hơi cầu sau (13.000 kg).
• Xác lập cơ sở tính toán kiểm nghiệm chính xác đặc tính đàn hồi phi tuyến của khí nén ở áp suất vận hành 0,5 đến 0,6 MPa và hiệu quả dập tắt dao động của giảm chấn hai chiều.
• Khẳng định khả năng duy trì ổn định chiều cao gầm xe 150 mm, triệt tiêu rung lắc và đảm bảo an toàn vận hành ở dải tốc độ tối đa 125 km/h với tải trọng 16.000 kg.
• Xây dựng hoàn chỉnh sơ đồ chẩn đoán hư hỏng và quy trình bảo dưỡng kỹ thuật 4 cấp chuyên sâu cho hệ thống túi khí và van tải trọng.
• Định hình giải pháp chuyển đổi công nghệ từ hệ thống treo cơ khí sang hệ thống treo khí nén điện tử tiên tiến cho ngành công nghiệp ô tô Việt Nam giai đoạn 2024 - 2026.

Đóng góp lớn nhất của công trình là chuẩn hóa phương pháp tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo khí nén trên xe thương mại cỡ lớn, tạo cầu nối vững chắc giữa nghiên cứu học thuật và thực tiễn sản xuất tại các nhà máy ô tô. Hãy liên hệ với tác giả và Viện Cơ khí để cùng trao đổi, khai thác dữ liệu và chuyển giao công nghệ cho các dự án phát triển phương tiện giao thông vận tải hiện đại.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Mục tiêu đề tài Giao thông vận tải đường bộ đóng vai trò quan trọng đối với nền kinh tế của một quốc gia. Nền kinh tế ngày càng phát triển kèm theo đó nhu cầu của con người ngày càng đòi hỏi cao, nhu cầu đi lại là một nhu cầu không thể thiếu trong thời đại ngày nay. Ô tô không chỉ là phương tiện vận tải nửa mà như là ngôi nhà thứ hai của con người đăc biệt là ở các nước phát triển.

Vì vậy ô tô ngoài tốc độ cao con phải tạo cảm giác êm dịu thoải mái và an toàn cho người sử dụng. Công nghiệp ô tô ngày càng có những tiến bộ vượt bậc để đuổi kịp nhu cầu của xã hội.Một trong những hệ thống tạo cảm giác thoải mái êm dịu cho tài xế và hành khách là hệ thống treo.Ngày nay hệ thống treo khí nén được đưa vào sử dụng ngày càng nhiều.Hệ thống treo khí nén có nhiều ưu đểm vượt trội so với các hệ thống treo khác, tạo cảm giác êm dịu thoải mái người sử dụng. Mục tiêu đề tài: Khảo sát kết cấu hệ thống treo sử dụng khí nén trên xe bus TB120S-47L để hiểu nguyên lý làm việc của hệ thống treo khí nén, và có ưu điểm nổi bật của nó. Giúp sinh viên làm quen với các kết cấu mới của hệ thống treo khí nén, qua đó thấy được tại sao ô tô có trang bị hệ thống treo khí nén có kết cấu phức tạp hơn loại khác và giá thành lai cao.

Nhưng tại sao người ta vẫn ưa chuộng loại này và nó có xu hướng được sử dụng rộng rải trong tất cả các loại xe ngày nay. Trang 10 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Châu Thái An CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 1. Công dụng hệ thống treo Trên ôtô, hệ thống treo và cụm bánh xe được gọi là phần chuyển động của ôtô. Chức năng cơ bản của phần chuyển động là tạo điều kiện thực hiện “chuyển động bánh xe” của ôtô đảm bảo các bánh xe lăn và thân xe chuyển động tịnh tiến, thực hiện nhiệm vụ vận tải của ôtô.

Chuyển động bánh xe đòi hỏi các tương hổ giữa bánh xe và thân xe phải có khả năng truyền lực và mômen theo các quan hệ nhất định. Trong chức năng của phần chuyển động nếu bị mất một phần hoặc thay đổi khả năng truyền lực và mômen có thể làm phá hỏng chức năng của phần chuyển động. Sự chuyển động của ôtô trên đường phụ thuộc nhiều vào khả năng lăn êm bánh xe trên nền và hạn chế tối đa các rung động truyền từ bánh xe lên thân xe. Do vậy giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết có sự liên kết mềm.

Hệ thống treo là tập hợp tất cả những chi tiết tạo nên liên kết đàn hồi giữa bánh xe và thân vỏ hoặc khung xe nhằm thỏa mãn các chức năng chính sau: - Đảm bảo yêu cầu về độ êm dịu trong chuyển động, tạo điều kiện nâng cao được tính an toàn cho hàng hóa trên xe, đó là tập hợp các điều kiện nhằm đảm bảo duy trì sức khoẻ và giảm thiểu những mệt mỏi vật lý và tâm sinh lý của con người (lái xe, hành khách). Các dao động cơ học của ôtô trong quá trình chuyển động bao gồm: biên độ, tần số, gia tốc,.các yếu tố này có thể ảnh hưởng tới sự an toàn của hàng hóa và trạng thái làm việc của con người trên ôtô. - Đảm bảo yêu cầu về khả năng tiếp nhận các thành phần lực và mômen tác dụng giữa bánh xe và đường nhằm tăng tối đa sự an toàn trong chuyển động, giảm thiểu sự phá hỏng nền đường của ôtô, trong đó một chỉ tiêu quan trọng là độ bám đường của bánh xe. Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và bộ phận giảm chấn.

Mỗi bộ phận đảm nhận một chức năng và nhiệm vụ riêng biệt. - Bộ phận đàn hồi: dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập, giảm tải trọng động tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ô tô máy kéo khi chuyển động. Trang 11 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Châu Thái An - Bộ phận dẫn hướng: dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, ngang cũng như các mômen phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe. Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung vỏ.

- Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh. Ngoài ba bộ phận chính trên, trong hệ thống treo của các ô tô du lịch, ô tô khách và một số ô tô vận tải, còn có thêm một bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang. Bộ phận này có nhiệm vụ giảm độ nghiêng và các dao động lắc ngang của thùng xe. Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau đây: - Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tĩnh ft và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép.

Khi xe quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu. - Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng, phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao, cụ thể là: + Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể. + Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó. - Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động được hiệu quả và êm dịu.

- Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là các phần không được treo. - Kết cấu đơn giản, dễ bố trí. Làm việc bền vững, tin cậy. - Không gây nên tải trọng lớn tại các mối kiên kết với khung hoặc vỏ.

- Có độ bền cao, giá thành thấp và mức độ phức tạp kết cấu không lớn. - Có độ tin cậy lớn, trong điều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuật, không gặp hư hỏng bất thường. Trang 12 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Châu Thái An Đối với ôtô buýt còn được chú ý thêm các yêu cầu: - Có khả năng chống rung, ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt. - Tính điều khiển và ổn định chuyển động cao ở mọi tốc độ.

Hệ thống treo của ôtô luôn được hoàn thiện, các yêu cầu được thoả mãn ở các mức độ cao, bởi vậy tính đa dạng của chúng cũng rất lớn 2. Phân loại hệ thống treo Theo dạng bộ phận dẫn hướng, hệ thống treo được chia làm các loại: - Phụ thuộc. Theo loại phần tử đàn hồi, gồm có: - Loại kim loại, gồm: nhíp lá, lò xo xoắn, thanh xoắn. - Loại cao su: chịu nén hoặc chịu xoắn.

- Loại khí nén và thuỷ khí. Theo phương pháp dập tắt dao động, chia ra: - Loại giảm chấn thuỷ lực: tác dụng một chiều và hai chiều. - Loại giảm chấn bằng ma sát cơ: gồm ma sát trong bộ phận đàn hồi và trong bộ phận dẫn hướng. Theo sự thay đổi đặc tính điều chỉnh, có: - Hệ thống treo không tự điều chỉnh.

- Hệ thống treo tự động điều chỉnh (bán tích cực, tích cực). Cấu tạo, nguyên lý các bộ phận trong hệ thống treo 3. Bộ phận đàn hồi Bộ phận đàn hồi nằm giữa thân xe và bánh xe (nằm giữa phần được treo và không được treo). Với phương pháp bố trí như vậy, khi bánh xe chuyển động trên đường mấp mô, hạn chế được các lực động lớn tác dụng lên thân xe, và giảm được tải trọng động tác dụng từ thân xe xuống mặt đường Bộ phận đàn hồi trên các xe hiện nay khá đa dạng như: Lá nhíp, lò xo, thanh xoắn hay khí nén trên các mẫu xe hạng sang.

Chúng đều có tác dụng tạo điều kiện cho dao động của bánh xe theo phương thẳng đứng, đảm bảo độ êm của xe khi vận hành. Trang 13 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Châu Thái An • Nhíp: thường sử dụng trên những chiếc xe tải vì chúng chịu được tải cao nhưng độ êm dịu thấp. • Lò xo: thường sử dụng trên xe con nhờ công nghệ đơn giản, độ êm dịu tốt tuy nhiên khó bố trí. • Thanh xoắn: được sử dụng trên nhiều dòng xe con, công nghệ chế tạo phức tạp nhưng bù lại dễ bố trí, độ êm dịu cũng tốt.

• Khí nén: thường sử dụng trên những chiếc xe hơi hạng sang, xe tải hoặc xe bus. a) Nhíp lá Trên ôtô tải, ôtô buýt, rơmooc và bán rơmooc phần tử đàn hồi nhíp lá thường được sử dụng. Khi tác dụng tải trọng thẳng đứng lên bộ nhíp cả bộ nhíp sẽ biến dạng. Một số các lá nhíp có xu hướng bị căng ra, một số lá nhíp khác có xu hướng bị ép lại.

Nhờ sự biến dạng của các lá nhíp cho phép các lá có thể trượt tương đối với nhau và toàn bộ nhíp biến dạng đàn hồi. Tháo rời bộ nhíp lá này, nhận thấy bán kính cong của chúng có quy luật phổ biến: các lá dài có bán kính cong lớn hơn các lá ngắn (hình 2. Khi liên kết chúng lại với nhau bằng bulông xiết trung tâm, hay bó lại bằng quang nhíp một số lá nhíp bị ép lại còn một số lá khác bị căng ra để tạo thành một bộ nhíp có bán kính cong gần đồng nhất. Điều này thực chất là đã làm cho các lá nhíp chịu tải ban đầu (được gọi là tạo ứng suất dư ban đầu cho các lá nhíp), cho phép giảm được ứng suất lớn nhất tác dụng lên các lá nhíp riêng rẽ và thu nhỏ kích thước bộ nhíp trên ôtô.

Như vậy tính chất chịu tải và độ bền của lá nhíp được tối ưu theo xu hướng chịu tải của ôtô.1: cấu tạo nhíp lá 1- Bulông trung tâm; 2- Vòng kẹp Trang 14 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Châu Thái An Một số bộ nhíp trên ôtô tải nhỏ có một số lá phía dưới có bán kính cong lớn hơn các lá trên. Kết cấu như vậy thực chất là tạo cho bộ nhíp hai phân khúc làm việc.