đặt vấn đề “Nghiên cứu khảo sát hệ thống treo xe con” là một hướng nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn và cần thiết ở Việt Nam hiện nay. Giới thiệu chung về hệ thống treo ô tô con 1. Công dụng, yêu cầu a, Công dụng Khái niệm hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi nó 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 và mô men giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ), lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên ), mô men chủ động, mô men phanh. b, Yêu cầu 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 : - Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau). - 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. - Không gây nên tải trọng tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ. - Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường. Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau : - Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.
10 - Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ 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.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo xe con. Hệ thống treo xe con gồm các bộ phận chính sau đây : - Bộ phận đàn hồi: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người. 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. Trên xe con bộ phận đàn hồi thường gặp là loại: - Nhíp lá - Lò xo trụ - Lò xo côn hoặc lò xo xếp - Thanh xoắn - Khí nén - Thuỷ lực 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.
Hiện nay 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. - Bộ phận dẫn hướng: cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ.
Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chức năng này. Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau. 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 11 lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo.
Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là : sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng. Mối quan hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau. - Bộ phận giảm chấn: đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học giữa bánh xe và thân xe. Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động.
Trên các xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén. Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung xe. - Thanh ổn định: trên xe con 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 cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường.
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. Các đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với dầm đỡ nhờ các ổ đỡ cao su. - Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình: trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn.
Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe. - Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe : Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe. Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau.3 Xu hướng phát triển của các hệ thống treo (HTT) Hiện nay thế giới đang sử dụng nhiều loại HTT rất đa dạng và phong phú , với đủ kiểu mẫu và chủng loại. Nhưng đối với ô tô con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập như: 12 - HTT hai đòn ngang - HTT Mc.Pherson - HTT đòn dọc - HTT đòn dọc có thanh liên kết Một số ít các ô tô khác có sử dụng HTT đòn chéo hoặc HTT nhiều khâu.
Kết hợp với việc sử dụng HTT độc lập là sử dụng loại lốp có bề rộng lớn và có áp suất thấp. Điều này có lợi cho việc biến dạng lốp, và làm tăng độ êm dịu chuyển động của ô tô. Tăng khả năng bám đường của lốp và do đó nâng cao được tốc độ chuyển động của ô tô, tăng khả năng ổn định khi quay vòng. Các HTT của ô tô con hiện nay thường dùng loại có cấu tạo đơn giản, giảm số chi tiết, giảm trọng lượng HTT, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng.
Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô. Dựa trên tài của nước ngoài kết hợp với các tài liệu vủa Viện khoa học kỹ thuật bảo hệ lao động Việt Nam, ta có thể liệt kê một số chỉ tiêu (xem là quan trọng đầu tiên) như sau: 1. Chỉ tiêu về tần số Tần số dao động của ô tô trong giới hạn sau: n = 60 - 90 lần/phút đối với xe con n = 100 - 120 lần/phút đối với xe vận tải. Giá trị này được lấy theo tần số trung bình của người đi bộ, tương ứng với 1 - 1,5Hz.
Chỉ tiêu về gia tốc dao động Xác định dựa trên cơ sở trị số của bình phương trung bình của các gia tốc theo các phương X,Y,Z là: Zc, Xc,Yc. Cụ thể: m Zc < 2.0 2 s Các số liệu trên có thể xem là gần đúng để đanh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô, bởi vì nó dựa trên cơ sở số liệu thống kê. Mặt khác, điều quan trọng hơn là 13 dao động ô tô truyền cho con người thực chất là tác động ngẫu nhiên với dải tần số rộng và phức tạp cả theo hướng tác dụng. Chỉ tiêu dựa trên số liệu cảm giác theo gia tốc và vận tốc dao động Chỉ tiêu này được dựa ra do tập thể các kỹ sư của Đức (VDI).
Người ta đánh giá trên cơ sở cho rằng cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số độ êm dịu chuyển động K. Nếu K = const thì cảm giác khi dao động sẽ không thay đổi. Hệ số K phụ thuộc vào tần số giao động, gia tốc giao động hoặc vận tốc dao động và phụ thuộc vào hướng dao động đối với trục thân con người (theo phương thẳng đứng và phương ngang) và phụ thuộc vào thời gian tác động của chúng lên cơ thể con người.1: Chỉ tiêu cảm giác theo gia tốc Hệ số K càng nhỏ thì càng dễ chịu đựng dao động và độ êm dịu của ô tô càng cao. Giá trị K = 0,1 tương ứng với ngưỡng kích thích.
Khi đi lâu trên xe, cho phép K = 10 ÷25, còn khi đi ngắn hoặc trên xe tự hành K = 25 ÷63 Trên đây là đưa ra các số liệu ứng với tác động lên con người là hàm điều hoà. Giá trị K có thể xác định bằng tính toán hoặc xác định bằng thực nghiệm.1 đưa ra sơ đồ xác định hệ số K bằng thực nghiệm. Đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và thời gian tác động theo ISO Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hoá ISO đưa ra năm 1969 cho phép đánh giá theo ba mức: thoải mái, mệt mỏi cho phép, mệt mỏi ở giới hạn cho phép. Sự khác nhau của tiêu chuẩn ISO so với các tiêu chuẩn khác là ở chỗ có tính đến thời gian 14 tác động của dao động.
Để đánh giá cảm giác, người ta sử dụng dao động thẳng đứng điều hoà tác động lên người ngồi và người đứng trong vòng 8 giờ.