Đề tài Thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên các loại xe tải nhỏ loại 2,5 tấn

Lời nói đầu === === Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lượng hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phương tiện chủ yếu để chuyên chở những hàng hoá và hành khách. Cùng với sự phát triển của ngành khoa học và kỹ thuật khác, ngành sản xuất chế tạo ôtô trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận chuyển, tốc độ, an toàn cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao. Chủng loại xe cũng ngày càng phong phú. Hyundai là một hãng xe lớn của Hàn Quốc họ cho ra đời rất nhiều chủng loại xe và xuất sang các nước khác trong đó có Việt Nam. Họ xuất sang ta chủ yếu là các loại xe tải nhỏ vừa và lớn. Các loại xe này có giá thành thấp và phù hợp với địa hình nước ta. Một số loại xe tải lớn đã có thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên các loại xe tải nhỏ như loại 2,5 tấn thì chưa có do vậy để giảm bớt nặng nhọc cho người lái thì yêu cầu đề ra là phải thiết kế bộ trợ lực lái cho các loại xe này và đó cũng chính là nội dung đồ án em được giao. Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe: Hyundai 2,5 tấn TT Tên danh nghĩa Ký hiệu Giá trị Đơn vị đo 1 Tải trọng xe G 25000 N 2 Trọng lượng bản thân xe G0 27500 N 3 Trọng lượng toàn bộ xe GT 54150 N 4 Phân cho cầu trước G1 13500 N 5 Phân cho cầu sau G2 39000 N 6 Ký hiệu lốp inch 7 Chiều dài cơ sở Lo 3350 mm 8 Chiều rộng cơ sở B 1450 mm 9 Chiều rộng vết trước BT 1630 mm 10 Chiều rộng vết sau BS 1435 mm 11 Chiều cao của xe H 2210 mm 12 Chiều dài toàn bộ SL 6183 mm 13 Chiều dài trục lái lTl 720 mm 14 Bán kính vành tay lái R1 200 mm 15 Đường kính trục lái 15 mm 16 Chiều rộng toàn bộ B 2010 mm 17 Ký hiệu lốp 406,4 mm 18 Bán kính quay vòng min 6500 mm 19 Vận tốc max Vmax 106 Km/h 20 Góc nghiêng trụ đứng 6 độ 21 Góc thoát sau xe 27 độ 22 Góc thoát trước xe 28 độ 23 Tỷ số truyền cơ cấu lái iw 20,5 Chương I Phân tích chọn phương án thiết kế hệ thống lái 1.1 Nhiệm vụ, thiết kế hệ thống lái cho xe tải 2,5 1.1.1. Nhiệm vụ Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết. 1.1.2. Yêu cầu Dựa vào yêu cầu tối thiểu về sự an toàn của xe và hàng thì hệ thống lái phải có các yêu cầu sau: Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái. Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khi quay vòng. Hệ thống trợ lực phải chính xác tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành lái và góc quay bánh xe dẫn hướng. Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái. Hệ thống lái phải bố trí sao cho thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa. Hệ thống cường hoá lái thuỷ lực 1.1.3. Sơ đồ nguyên lý: Xilanh lực. Thanh kéo dọc. Bánh xe dẫn hướng. Con trượt. Bơm dầu. Van đĩa. Loxo định tâm. Vành tay lái. Đường dầu hồi. 10,11- Đường dầu. Hình 1.7 Sơ đồ cường hoá hệ thống lái thuỷ lực Trong trường hợp này phần giữa của trụ phân phối 4 được giữ ở vị trí trung gian nhờ sự tuần hoàn tự do của dòng chất lỏng. ở bộ phận phân phối thường đặt loxo 15 cường hoá chỉ bắt đầu làm việc khi nào lực tác dụng lên vành tay lái 8 đủ thắng lực loxo 15. Khi tăng lực cản do quay vòng thì lực tác dụng lên bánh lái sẽ không thay đổi. Để đảm bảo sự nhạy cảm đối với mặt đường trong kết cấu có đặt van đĩa 6 và buồng phản ứng nằm ngay sau van. Khi dịch chuyển trụ phân phối 4 về phía này hoặc về phía khác tương đối với vỏ thì trụ phân phối phải thắng được lực loxo 7 và áp lực của chất lỏng ở buồng phản ứng nằm sau van đĩa số 6. Nguyên lý làm việc: Khi đi thẳng con trượt ở vị trí trung gian nhờ sự tuần hoàn tự do của dòng chất lỏng do vậy chất lỏng ở các khoang a và b thông nhau. Dầu từ bơm dầu 5 đi vào trong khoang a và b. Một đường dầu đi theo đường dầu 10, 11 đến các khoang A, B, áp suất trong các khoang và các đường ống dẫn bằng nhau do đó hệ thống không được cường hoá. Khi quay vòng sang phải con trượt 4 đi xuống, ở khoang a đường dầu nạp được mở, đường dầu hồi thì đóng lại. Còn trong khoang b thì đường ống nạp đóng lại, đường dầu hồi được mở ra. Khi đó dầu từ bơm dầu 5 đi khoang a theo 10 đến buồng A của xilanh sinh lực làm piston dịch chuyển sang phải, thông qua cơ cấu hình thang lái làm cho bánh xe dẫn hướng phía bên phải quay về phía bên phải. Piston đẩy dầu từ buồng B của cơ cấu xilanh sinh lực đi vào 11 vào khoang b trở về bơm dầu 5. Khi dừng đánh tay lái, con trượt 4 đứng yên nhưng khi đó dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng A, kéo bánh xe dẫn hướng 3 tiếp tục đi sang phải, thông qua đòn liên kết 2 làm cho vỏ cơ cấu phân phối đi xuống, con trượt trở về vị trí trung gian kết thúc quá trình cường hoá. Đây là nguyên lý tuỳ động của hệ thống cường hoá. Khi quay vòng sang trái, con trượt 4 đi lên, ở khoang a đường dầu ống nạp đóng lại còn đường dầu hồi được mở ra. Trong khoang b đường dầu nạp được mở ra còn đường dầu hồi được đóng lại. Dầu tờ bơm 5 đi vào khoang b theo 11 đi vào khoang B của xilanh sinh lực làm cho piston dịch chuyển sang trái đẩy bánh xe dẫn hướng 3 quay về bên trái, đồng thời thông qua hệ thống hình thang lái sẽ kéo bánh xe bên phải quay về phía bên trái. Piston đẩy dầu từ khoang A theo 10 trở về khoang a theo đường dầu hồi trở về bơm 5. Khi dừng đánh tay lái, con trượt 4 đứng yên nhưng khi đó dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng b, kéo bánh xe dẫn hướng 3 tiếp tục đi sang trái, thông qua đòn liên kết 2 làm cho vỏ cơ cấu phân phối đi lên, con trượt sẽ trở về vị trí trung gian kết thúc quá trình cường hoá. 2. Các phương án thiết kế Đối với loại xe đang thiết kế là loại xe tải trung bình vận tải hàng hoá trong điều kiện quãng đường ngắn. Tải trọng tác dụng lên các bánh xe dẫn hướng lớn do đó lực lái lớn nhất mà người lái phải đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng lớn. Nên cần phải bố trí cường hoá lái nhằm làm giảm bớt sức lao động cho người lái, đồng thời làm tăng tính ổn định cho xe khi ôtô quay vòng. 2.1. Một số phương án bố trí cường hoá hệ thống lái Trên xe ôtô bố trí trợ lực lái dạng thuỷ lực có kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái là một hệ thống tự điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: nguồn năng lượng, van phân phối và xilanh lực. Tuỳ thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra các phương án sau: Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái. Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái. Van phân phối, xilanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau. 2.1.1.Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái Phương án bố trí này giống như trên xe ZIN - 130, van phân phối, xilanh lực được bố trí chung với cơ cấu lái. ưu điểm của phương pháp bố trí này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra các đường ống là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự không ổn định động lực học do cường hoá gây nên. Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như toàn bộ các chi tiết của dẫn động hệ thống lái phải chịu tác dụng của mômen cản quay vòng toàn bộ của các bánh xe dẫn hướng. Điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và hậu quả làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng. Sử dụng phương pháp này là không có lợi do phải tăng khối lượng các chi tiết dẫn động lái và cơ cấu lái. 1 - Đòn quay đứng. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Cơ cấu xilanh lực, van phân phối + cơ cấu lái. 5 - Cầu dẫn hướng. 6, 9 ,10 - Cơ cấu hính thang lái. 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 - Trục quay. Hình 3.1 Bộ cường hoá lái bố trí cơ cấu lái van phân phối và xilanh lực thành một cụm. 2.1.2. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái Trong phương án này van phân phối và xilanh lực được bố trí chung thành một cụm trên thanh kéo dọc. Kiểu bố trí như thế này cho phép ta ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của các bánh xe dẫn hướng sẽ cao hơn so với kiểu bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực thành một cụm. Bố trí kiểu này khi tăng tải tức là khi tăng đường kính của xilanh lực thì không đảm bảo lái nhẹ bởi vì khi quay vòng những lực thành phần bên tác dụng lên đòn quay đứng từ thanh kéo dọc (lực thành phần hướng kính tác dụng lên vỏ van phân phối) sẽ cản trở chuyển dịch của con trượt và chính nguyên nhân này làm tăng đáng kể lực ở vành tay lái. 1 - Cơ cấu lái 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Cơ cấu xilanh lực và van phân phối. 5 - Cầu trước của bánh xe dẫn hướng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái. Hình 3.2 Bộ cường hóa bố trí cơ cấu lái riêng xilanh lực và van phân phối thành một cụm. 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 - Trục quay. 2.1.3. Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xilanh lực ở phương án này, van phân phối được bố trí chung trong cơ cấu lái, còn xilanh lực nằm riêng rẽ. Trong kiểu bố trí này đòi hỏi các đường ống dẫn phải dài nhưng ưu điểm chính của nó lại là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi tác động của cường hoá lái, công suất của cường hoá lái dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do cách bố trí. Trong trường hợp này ta bố trí xilanh lực trên hình thang lái để giảm thiểu lực tác dụng lên cơ cấu lái và lên dẫn động lái do vậy nó làm giảm kích thước của dẫn động lái và làm giảm dao động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vòng sinh ra. Hình 3.3 Bộ cường hóa bố trí van phân phối cơ cấu lái và xilanh lực đặt riêng rẽ. 1 - Van phân phối.. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Cơ cấu lái. 5 - Cầu trước của bánh xe dẫn hướng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái. 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 - Trục quay. 13 - Xilanh lực. 2.1.4. Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau Trong phương án này ta bố trí các cụm cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực nằm tách biệt với nhau. Nó cũng có đầy đủ những ưu điểm của các phương án bố trí trước như là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi lực tác động của cường hoá, công suất của cường hoá dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do cách bố trí. Tuy nhiên bố trí như phương án này tay lái vẫn không nhẹ và lực tác động lên van phân phối thay đổi do cánh tay đòn thay đổi. 1 - Cơ cấu lái. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Vân phân phối. 5 - Cầu trước của bánh xe dẫn hướng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái. 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn hướng. 12 - Trục quay. 13 - Xilanh lực. Hình 3.3 Bộ cường hóa bố trí van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, xi lanh lực nằm ở trên hình thang lái. Vì kết cấu các cụm chi tiết của xe nhỏ gọn, để phù hợp với hình dáng kích thước của xe ta phải lựa chọn phương án thiết kế cụm cường hóa đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo được tính năng cường hoá, nhưng vẫn phải tạo được “cảm giác” lực cản của mặt đường cho người lái. Cách bố trí của phương án phải phù hợp với xe thiết kế. Giá thành sản xuất, thay thế phải đảm bảo tính kinh tế. Dễ dàng tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa. Qua đánh giá và phân tích các ưu, nhược điểm của các phương án bố trí cường hoá. Ta thấy phương án 4 là phương án thích hợp nhất để tính toán và thiết kế. 3. Tính toán cường hóa lái 3.1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái Ta biết rằng khi chưa có cường hoá lái, muốn quay vòng ôtô thì người lái phải tác dụng một lực rất lớn lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng. Nếu sử dụng lực này trong một thời gian dài thì người lái sẽ bị mệt và không an toàn khi di chuyển. Do vậy ta phải xác định được lực lớn nhất mà người lái phải tác dụng lên vành tay lái. Theo như phần 2.4 ta đã xác định được lực cực đại tác dụng lên vành tay lái dựa vào lực cản của mặt đường. . 3.2. Xây dựng đặc tính cường hoá lái Theo giáo trình TKTT ôtô thì đặc tính của cường hoá chỉ rõ sự đặc trưng của quá trình làm việc của bộ cường hoá hệ thống lái. Nó biểu thị mối quan hệ giữa lực mà người lái đặt lên vành tay lái Pl và mômen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng Mc. . Qua đây ta thấy khi không có cường hoá thì lực đặt lên vành tay lái chỉ phụ thuộc vào mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng (vì R, iw, id, hth là những hằng số). Do đó đường đặc tính là những đường bậc nhất đi qua gốc toạ độ. Theo tính toán ở phần trước khi quay vòng ôtô tại chỗ mômen cản quay vòng là lớn nhất, toạ độ xác định điểm này trên đường đặc tính là B [47,68 ; 117,3]. Vậy đường đặc tính được xác định P1 = f(Mc) sẽ đi qua gốc toạ độ và đi qua điểm B [47,68 ; 117,3]. Khi hệ thống lái được lắp cường hoá đường đặc tính của của nó cũng biểu thị mối quan hệ giữa lực tác dụng lên vành tay lái và mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng Mc. Đây cũng là mối quan hệ bậc nhất. Khi con trượt của van phân phối ở vị trí trung gian thì lực cường hoá quy dẫn lên vành tay lái Pc = 0 nên mômen cản quay vòng Mc = 0. Do bộ cường hoá được thiết kế ở van phân phối có lò xo định tâm. Khi những va đập ở mặt đường truyền ngược lên vành tay lái nếu nằm trong giới hạn lực nén sơ bộ ban đầu của lò xo thì lực đó được truyền lên vành tay lái. Nếu như lực ngược đó mà vượt quá giới hạn đó thì lò xo sẽ được nén tiếp dẫn đến con trượt van phân phối bị lệch về một phía và bộ cường hoá bắt đầu làm việc. Cụ thể, để bộ cường hoá làm việc thì lực đặt lên vành tay lái phải lớn hơn 2,5 (KG). ở giai đoạn này đặc tính biểu thị sẽ trùng với đặc tính khi chưa có bộ cường hoá. Tại điểm A [2,5 ; 6,15] thì bộ cường hoá bắt đầu làm việc. Khi lực đặt lên vành tay lái lớn hơn 2,5 (KG) đường đặc tính đặc trưng cho hoạt động của cường hoá ở giai đoạn này cũng là đường bậc nhất nhưng có độ dốc thấp hơn so với đường đặc tính khi chưa có cường hoá (độ dốc này cần thiết phải có để đảm bảo cho người lái có cảm giác sức cản của mặt đường tác dụng lên vành tay lái). Khi mômen cản quay vòng lớn hơn Mc = 117,3 (KGm) thì hệ thống lái làm việc như hệ thống lái cơ khí ban đầu (cường hoá đã làm việc hết khả năng). Cụ thể là người lái muốn quay vòng ôtô thì phải tác dụng lên vành tay lái một lực Pl > Pc. Đồ thị các đường đặc tính khi chưa cường hoá Pl = f(Mc) và được lắp bộ cường hoá Pc = f(Mc) được thể hiện ở hình dưới đây. Ta thấy rằng: Đặc tính khi chưa có cường hoá là đường bậc nhất, đoạn OB. Đặc tính khi có cường hoá là đường bậc nhất gãy khúc và thấp hơn đường đặc tính khi chưa có cường hoá. Đoạn OA: Pl = Pc = f(Mc). Lực do người lái hoàn toàn đảm nhận. Đoạn AC: Pc = f(Mc). Biểu thị lực mà người lái cảm nhận về chất lượng mặt đường. Điểm C [15 ; 117,3], chọn Pc = 15 (KG). Từ C trở đi: Pc = f(Mc) song song với đường Pl = f(Mc). Hiệu số các toạ độ của hai đường Pc và Pl chính là lực tạo nên bởi bộ cường hoá. Lực này phải phụ thuộc vào áp suất môi trường làm việc và đường kính của xilanh. Lực cường hoá cực đại quy dẫn về vành tay lái: . Nếu chọn Pc lớn thì quay riêng các bánh xe dẫn hướng tại chỗ sẽ nặng hơn, còn nếu chon Pc quá nhỏ thì người lái sẽ không đủ cảm giác về chất lượng mặt đường. Hình 4.1 Đồ thị đặc tính của bộ cường hoá. Không có cường hoá Có cường hoá 3.3. Xác định lực tính toán Với ôtô tải để giảm cường độ lao động của người lái thì lực lái lớn nhất mà người lái phải sinh ra khi quay vòng xe là 15 (KG). Trong khi đó nếu không có cường hoá thì lực lớn nhất mà người lái phải sinh ra là 47,68 (KG) như đã tính ở trên. Khi quay vòng tại chỗ mômen cản quay vòng là lớn nhất . Lực thực tế mà xilanh lực phải sinh ra Ta có lực cường hoá cực đại quy dẫn về vành tay lái là: . Mômen cản quay vòng lớn nhất của xe sinh ra trên trụ quay đứng là: . Trong đó xilanh lực phải sinh ra mômen có độ lớn bằng: (4 – 1) ở đây: k – là phần trăm lực mà bộ cường hoá sinh ra trên vành tay lái. Khi quy dẫn lên vành tay lái thì: . Trong đó: Plmax – lực cực đại trên vành tay lái mà người lái phải sinh ra khi quay vòng ôtô tại chỗ khi chưa có cường hoá Plmax = 47,68 (KG). Pc – lực cực đại trên vành tay lái mà người lái phải sinh ra khi có bộ cường hoá làm việc Pc = 15 (KG). Lực mà xilanh phải sinh ra là: . (4 – 2) e – là khoảng cách từ đòn kéo ngang tới cầu dẫn hướng e = 130 (mm). 3.4. Tính toán xilanh lực Kích thước của xilanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh ra được lực cần thiết trong khi áp suất chất lỏng trong hệ thống trợ lực lái là có giới hạn. Nếu kích thước nhỏ thì áp suất dầu trợ lực phải lớn và ngược lại. áp suất dầu là do bơm dầu sinh ra, nó không thể quá lớn được. Còn kích thước xilanh phải vừa phải để có thể bố trí được trên xe. 3.4.1. Xác định đường kính trong của xilanh lực và đường kính cần piston Theo sách [5] đường kính trong của xilanh lực được tính theo công thức: (4 – 3) Trong đó: Dx – đường kính trong của xilanh lực. P0 – là áp suất cực đại trong hệ thống cường hoá. P0 = 65 (KG/cm2) theo sách [12]. d – là đường kính cần đẩy piston, chọn d = 20 (mm). Pxl – lực mà xilanh phải sinh ra Pxl = 618,44 (KG). Như vậy ta có: Lấy Dx = 4,0 (cm). 3.4.2. Chọn đường kính ngoài và kiểm bền xilanh lực Lấy chiều dày của thành xilanh là 8 (mm) thì đường kính ngoài của xilanh lực là: . ứng suất tác dụng lên thành xilanh: (4 – 4) Vật liệu làm xilanh là thép 40XH. . . Vậy: xilanh lực thoả mãn điều kiện bền. 3.4.3. Xác định hành trình và thể tích làm việc của xilanh lực Hình 4.2 Sơ đồ hành trình dịch ngang của thanh kéo khi xe quay vòng lớn nhất. Do kết cấu và bố trí cường hoá, vỏ xilanh lực được gắn trên dầm cầu, cần đẩy piston gắn với đòn kéo ngang thông qua các khớp. Hành trình của piston xilanh lực là chiều dài mà piston phải trượt khi ta quay vành tay lái từ vị trí tận cùng bên trái sang vị trí tận cùng bên phải. Quãng đường này của piston bằng hai lần quãng đường mà piston phải trượt từ vị trí trung gian sang tận cùng một phía. Theo như ta đã chọn thì góc quay của bánh xe khi hết lái là 370 so với vị trí trung gian. Hình minh hoạ trên thể hiện tay lái ở vị trí trung gian bằng nét liền, tay lái ở vị trí tận cùng bên trái bằng nét đứt. Theo hình vẽ thì hành trình piston gần bằng hành trình dịch ngang của thanh kéo ngang và được tính bằng biểu thức sau: (4 – 5) Vậy thể tích làm việc của xilanh lực là: . (4 – 6) Trong đó: Dx - đường kính trong của xilanh lực Dx = 4,0 (cm). h – hành trình làm việc của piston. Như vậy ta có: . 3.4.4. Xác định chỉ số hiệu quả tác dụng của cường hoá Theo giáo trình TKTT ôtô tập 2 – 1971 thì chỉ số hiệu dụng của cường hoá được xác định qua kệ số k: (4 – 7) Theo quy phạm thì hệ số k nằm trong phạm vi cho phép [k] = 2 á 6. ở đây k = 3,18 nằm trong khoảng cho phép. Vậy các thông số của bộ cường hoá mà ta đang tính toán thoả mãn điều kiện này. 3.5. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái Với bơm cung cấp dầu cho cường hoá thì đòi hỏi phải cung cấp đủ dầu cho cường hoá làm việc. Lưu lượng của bơm được xác định từ điều kiện là làm thế nào để xilanh lực của cường hoá phải kịp làm quay các bánh xe dẫn hướng nhanh hơn điều mà người lái có thể làm được. Nếu không đảm bảo được điều kiện này thì ứng với trường hợp quay vòng nhanh thì người lái sẽ phải tiêu hao một lực lớn không những để thắng được lực cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng mà còn để đẩy dầu di chuyển từ khoang bên này sang khoang bên kia của xilanh lực vì bơm không đủ lưu lượng. 3.5.1. Tính lưu lượng của bơm Lưu lượng của bơm được tính theo thời gian quay vòng và thể tích làm việc của xilanh lực: (4 – 8) Trong đó: Q – lưu lượng của bơm. Vlv – thể tích làm việc của xilanh Vlv = 215,03 (cm3). t – thời gian quay vòng của xe t = 2,61 (s). Ta có: . Thực tế lưu lượng của bơm còn phải lớn hơn như vậy để bù vào sự dò dỉ dầu ở van phân phối. Lưu lượng dò dỉ là DQ DQ = (0,05 á 0,1)Q. Lấy DQ = 0,08Q Tức là: Qtt = Q + DQ = 1,08Q = 1,08.82,39 = 89 (cm3/s). Năng suất tính toán của bơm ở đây phải đạt được ở số vòng quay của động cơ cao hơn số vòng quay không tải là 25% và áp suất đạt được là 0,5Pmax . 3.5.2. Chọn bơm cường hoá Bơm cường hoá là cụm phức tạp và chịu tải lớn nhất của hệ thống cường hoá thuỷ lực. Điều kiện làm việc của bơm gây nên bởi chế độ tải trọng thay đổi lớn, ứng suất nhiệt cao và sự ảnh hưởng cảu môi trường xung quanh. Bơm được sử dụng cho cường hoá có nhiều loại như bơm piston, bơm trục vít, bơm bánh răng, bơm cánh gạt. Hiện nay trên các xe hiện đại người ta sử dụng chủ yếu hai loại bơm là bơm bánh răng và bơm cánh gạt. Qua phân tích các yêu cầu và điều kiện làm việc của bơm cường hoá ta chọn loại bơm cánh gạt tác dụng kép vì loại bơm này có kết cấu nhỏ gọn, hiệu suất có thể đạt tới 0,7 á 0,8, áp suất có thể đạt 100 (KG/cm2), lưu lượng từ 5 á 200 (l/phút). Căn cứ vào lưu lượng thực tế của bơm ta đã tính toán ở phần trước ta chọn loại bơm cánh gạt tác dụng kép có lưu lượng riêng là 90 (cm3/s). 3.6. Tính toán các chi tiết của van phân phối 3.6.1. Đặc tính của van phân phối Van phân phối có ảnh hưởng rất lớn tới sự làm việc ổn định lâu dài của cường hoá lái. Việc thiết kế van phân phối thực chất là tính toán thiết kế con trượt của van. Độ nhạy cảm tác động và mức độ chậm tác dụng của hệ thống cường hoá là những nhân tố cơ bản để xác định sự làm việc của nó. Độ nhạy cảm tác động của bộ cường hoá ở một mức độ lớn phụ thuộc vào bề rộng tiết diện lưu thông của cặp con trượt và vỏ của van phân phối và được đặc trưng bằng bằng trị số hành trình của con trượt mà trong đó áp suất thay đối từ giá trị cực tiểu đến giá trị cực đại. Trên hình 4.3 biểu thị đường đặc tính của van phân phối có nghĩa là những đường cong thay đổi áp suất phụ thuộc vào sự di chuyển của con trượt của những kết cấu khác nhau và ứng với bề rộng khác nhau của tiết diện lưu thông. Nếu chọn đường đặc tính của van phân phối là đường cong 1 và 2 thì áp suất dầu trong hệ thống sẽ có sự thay đổi đột ngột gay nên tải trọng va đập trong hệ thống làm giảm tuổi thọ các chi tiết trong hệ thống cường hoá. Đường 4 và 5 thì áp suất thay đổi tương đối đều nhưng vẫn có độ chậm tác dụng vẫn gây nên sự mất linh hoạt của hệ thống. Đường cong 3 là tối ưu hơn cả, nó gần như không có độ chậm tác dụng, áp suất tăng ngay khi con trượt di chuyển và trong suốt quá trình di chuyển của con trượt áp suất dầu trong hệ thống thay đổi đều cho nên không có sóng áp suất sinh ra đảm bảo sự làm việc bền lâu của hệ thống. Muốn có được như vậy thì mép con trượt phải vê tròn. Hình 4.3 Các đường đặc tính của van phân phối. 3.6.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của van phân phối Hình 4.4 Kết cấu của van phân phối. 1 – Loxo định tâm của van phân phối. 2 – Con trượt van phân phối. 3 – Lỗ tiết lưu. 4 – Ngỗng con trượt. 5 – Đường dầu hồi. 6 – Đường cấp dầu. 7,8 – Đường dầu đến xilang lực. 9 – Êcu điều chỉnh. Nguyên lý: ở trạng thái bình thường khi cường hoá chưa làm việc con trượt van phân phối được giữ ở trạng thái trung gian nhờ lò xo định tâm, dầu từ bơm dầu qua cửa 6 vào trong van phân phối, lượng dầu thừa sẽ được hồi về bình chứa qua cửa số 5. Khi người lái muốn quay vòng trái hoặc quay vòng phải nhờ lực dọc trục của cần đẩy con trượt sẽ được đưa sang trái hoặc đưa sang phải, dầu từ đường cửa 6 sẽ đi vào trong cửa 7 hoặc cửa 8, và làm cho xilanh lực chuyển dịch sang bên trái hoặc sang bên phải. Van phân phối chỉ làm việc khi lực tác dụng lên vành tay lái lớn hơn 2,5 (KG) để đảm cho người lái có cảm giác mặt đường. Lực xiết của êcu 9 sẽ đảm bảo cho van phân phối chỉ làm việc khi lực ở tay lái lớn hơn 2,5 (KG). 3.6.3. Tính hành trình toàn bộ của con trượt Khi vành tay lái quay về một phía ứng với góc quay ngoặt nhất của bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian thì con trượt sẽ dịch chuyển về một phía tương ứng với hướng quay vòng của bánh xe, khoảng dịch chuyển đó là D. Nó được xác định như sau: (4 – 9) Trong đó: - - khe hở giữa mép con trượt và rãnh vỏ van trượt. - - là độ trùng khớp cực đại của mép con trượt và rãnh. được xác định từ điều kiện tổn thất áp suất trong con trượt và hành trình không tải . Khi đó được xác định theo công thức: (4 – 10) ở đây: Q – lưu lượng của bơm dầu cung cấp cho bộ cường hoá làm việc. theo kết quả của phần 4.5.1 ta có: Q = 89 (cm3/s). dt – đường kính ngõng con trượt, lấy dt = 2,5 (cm). g – gia tốc trọng trường lấy tròn g = 10 (m/s2). - tổn thất ở hành trình không tải . - trọng lượng riêng của dầu = 0,9 (g/cm3) = 0,009 (KG/cm3). - hệ số tổn thất cục bộ = 3,1. Như vậy: Khi tính đến sự tiết lưu trong các đường rãnh dầu lấy: . - độ trùng khớp cực đại của mép con trượt và rãnh. được xác định từ điều