Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
LỜI NÓI ĐẦU
Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển và đạt
được nhiều thành tựu to lớn.
Ngày nay cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công
nghiệp ôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống treo có tính năng kỹ thuật rất
cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô.
Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài ”Tính toán thiết kế hệ
thống treo trên xe ô tô bus điện nội thành Đà Nẵng”. Nội dung của đề tài này giúp
em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô
nói chung và hệ thống treo dùng cho ôtô bus điện chạy trong nội thành Đà Nẵng nói
riêng, từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.
Trong quá trình làm việc về hệ thống treo không thể tránh khỏi những hư
hỏng, hao mòn các chi tiết. Vì vậy đề tài này còn đề cập đến vấn đề chẩn đoán hư
hỏng, sửa chữa.
Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo Lê Văn Tụy cùng các thầy giáo
trong khoa, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời gian và kiến thức có
hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy
em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn
thiện hơn.
Đà nẵng, ngày 13 tháng 6 năm 2010.
Sinh viên thực hiện.
Trần Cúc.
1
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ BUS ĐIỆN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ ĐIỆN
Ô tô điện sử dụng một động cơ điện cho lực kéo; acquy, pin nhiên liệu cung
cấp
nguồn năng lượng tương ứng cho động cơ điện.
Ô tô điện có nhiều ưu điểm hơn các loại phương tiện sử dụng động cơ đốt trong,
chẳng hạn như không phát thải khí ô nhiễm, hiệu suất cao, độc lập với nguồn
năng
lượng từ dầu mỏ, yên tĩnh và hoạt động trơn tru. Các nguyên tắt hoạt động cơ bản
giữa ô tô điện và phương tiện sử dụng động cơ đốt trong tương tự nhau.Tuy
nhiên, một số khác biệt giữa phương tiện sử dụng động cơ đốt trong và ô tô điện,
chẳng hạn như sử dụng một bồn chứa xăng so với nguồn pin, động cơ đốt trong
so với động cơ điện, và khác nhau về yêu cầu truyền dẫn.
1.2. NHU CẦU SỬ DỤNG Ô TÔ Ở VIỆT NAM
1.2.1. Ô tô du lịch
Xe ô tô điện : xe điện sử dụng nguồn điện acqui, dùng năng lượng mặt trời.
Các loại xe này được ứng dụng trên cả ô tô cá nhân, ô tô tải, ô tô tải phục vụ công
cộng. Xe máy điện và xe đạp điện: là loại phương tiện đang có xu hướng phát triển
mạnh. Nhược điểm lớn của ô tô này là khả năng cung cấp điện, thời gian nạp
lâu so với việc nạp nhiên liệu của ô tô truyền thống.
1.2.2. Các phương tiện công cộng
Tàu điện : tàu điện được ứng dụng từ rất lâu là loại phương tiện dùng chở khách
trong thành phố và khá phổ biến ở các nước trên thế giới cũng như
nước ta.
Mê trô : là loại phương tiện vận chuyển hành khách trong thành phố cũng
như đường dài, như các tuyến metro trong các thành phố lớn ở châu Âu, và
tuyến Metro đường dài từ Paris đến London.
1.2.3. Ô tô điện phụ vụ cho các khu vui chơi,giải trí,tham quan
Xe điện dùng trong công viên: là loại xe điện dung chuyên chở hành khách
trong công viên. Các loại tàu điện cao tốc, cảm giác mạnh trong công viên.
1.2.4. Ô tô điện phụ vụ cho sự đi lại của người dân trong nội thành thành phố
Xe ô tô bus điện dùng chở khách trong nội thành thành phố với tốc độ chuyển
động thấp với mục đích nhằm để giải quyết vấn đề đi lại cho người dân và tránh bị
kẹt xe giờ cao điểm gây ùn tắc giao thông.
2
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
Loại xe điện dùng trong lĩnh vực thể thao: phục vụ các mục đích khác nhau như
trong lĩnh vực golf, bóng đá…
1.3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA Ô TÔ ĐIỆN
a. Thời kì đầu
Ô tô điện không phải là một khái niệm mới mà trên thực tế đã có lịch sử lâu
đời. Từ đầu thế kỷ 19, xe chạy bằng nguồn năng lượng điện đã có vị thế cạnh
tranh tương đương với xe chạy bằng động cơ hơi nước. Vào khoảng những năm
1832 và 1839, Robert Anderson người Scotland đã phát minh ra loại xe điện
chuyên chở đầu tiên. Năm 1842, hai nhà phát minh người Mỹ là Thomas
Davenport và Scotsmen Robert Davidson trở thành những người đầu tiên đưa
pin vào sử dụng cho ô tô điện. Đến những năm 1865, Camille Faure đã thành
công trong việc nâng cao khả năng lưu trữ điện trong pin, giúp cho xe điện có
thể di chuyển một quãng đường dài hơn. Pháp và Anh là hai quốc gia đầu tiên
đưa ô tô điện vào phát triển trong hệ thống giao thông vào cuối thế kỷ 18.
b. Suy yếu và biến mất
Đến đầu thế kỷ 20, ô tô điện trở nên yếu thế so với ô tô sử dụng động cơ đốt trong
do những nguyên nhân chính sau:
Vào thời điểm này, người ta đã tìm ra những mỏ dầu lớn trên thế giới dẫn
đến việc hạ giá thành của dầu và các sản phẩm dẫn xuất trên toàn cầu. Vấn đề
nhiên liệu cho xe chạy động cơ đốt trong trở nên đơn giản.
Về giá thành, năm 1928, một chiếc xe chạy điện có giá khoảng 1750 USD,
trong khi đó một chiếc xe chạy xăng chỉ có giá khoảng 650 USD.
Về mặt kỹ thuật, công nghệ chế tạo động cơ đốt trong và công nghiệp ô tô
có những tiến bộ vượt bậc: Charles Kettering đã phát minh ra bộ khởi động cho
xe chạy xăng, Henry Ford đã phát minh ra các động cơ đốt trong có giá thành hạ,
v.v.
Kết quả là đến năm 1935, ô tô điện đã gần như biến mất do không thể
cạnh tranh được với xe chạy động cơ đốt trong.
c. Sự trở lại và phát triển
Bắt đầu từ thập niên 60,70 của thế kỷ trước, thế giới phải đối mặt với hai vấn đề
lớn mang tính toàn cầu:
- Vấn đề năng lượng: các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, than đá
không phải là vô tận, chúng có khả năng bị cạn kiệt và không thể tái tạo được.
Các phương tiện giao thông sử dụng trực tiếp nguồn năng lượng này (xăng,
dầu) chắc chắn sẽ không tồn tại trong tương lai. Trong khi đó, điện năng là loại
3
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
năng lượng rất linh hoạt, nó có thể được chuyển hóa từ nhiều nguồn năng lượng
khác, trong đó có các nguồn năng lượng tái tạo vô tận như năng lượng gió, mặt
trời, sóng biển, v.v. Do vậy, các phương tiện sử dụng điện là phương tiện của
tương lai.
- Vấn đề môi trường: không khó để nhận ra rằng môi trường hiện nay đang bị
ô nhiễm nghiêm trọng, mà một trong những nguyên nhân chính là khí thải từ các
phương tiện giao thông, đặc biệt là ô tô . Ô tô điện là lời giải triệt để cho vấn đề
này do nó hoàn toàn không có khí thải.
Như vậy, ta thấy rằng ô tô điện là giải pháp tối ưu cho cả hai vấn đề lớn, đó là lý
do khiến nó trở thành mối quan tâm đặc biệt từ nửa sau thế kỉ 20 trở lại đây, và
càng ngày càng trở thành mối quan tâm lớn của ngành công nghiệp ô tô và các nhà
khoa học trên toàn thế giới.
+ Hoa Kỳ
Năm 2009, trong chuyến thăm Trung tâm Nghiên cứu Ô tô điện Edison tại miền
Nam California, tổng thống Mỹ Barack Obama đã duyệt khoản chi 2,4 tỷ đô-la
cho việc nghiên cứu ô tô điện. Khoản chi từ ngân sách này được phân bổ như sau:
Hình 1-1. Phân bổ khoản chi cho nghiên cứu ô tô điện tại Hoa Kỳ từ năm 2009
Từ cơ cấu khoản chi trên, ta thấy rằng nguồn năng lượng và hệ truyền động là
những vấn đề then chốt trong nghiên cứu ô tô điện. Các vấn đề này sẽ được trình
bày chi tiết ở những bài sau của loạt bài này.
+ Châu Âu
Tại Châu Âu, xe plug-in hybrid và các bộ biến đổi điện tử công suất là những vấn
đề chính được quan tâm nghiên cứu. Ô tô điện lai (plug-in hybrid electric
vehicle) là loại xe sử dụng hỗn hợp cả năng lượng xăng và điện như tên gọi
“hybrid”. Thuật ngữ “plug-in” cho biết rằng xe có bộ nạp tích hợp sẵn, người
dùng chỉ cần cắm điện vào nguồn lưới dân dụng mà không cần một bộ nạp bên
4
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
ngoài Một số dòng xe hybrid đã được lưu hành tại Việt Nam như Toyota Prius,
Ford Escape Hybrid, Honda CivicHybrid.
Hình 1-2. Cấu hình xe plug-in hybrid.
+ Nhật Bản
Tại Nhật Bản, các hãng ô tô lớn đang lần lượt đưa các mẫu xe thuần điện
(pure Evs) ra thị trường. Nissan “trống giong cờ mở” với Nissan Leaf, tuy vậy
Mitsubishi mới là hãng đầu tiên tung ra xe điện thương phẩm với i-MiEV. Xe
i-MiEV đã được giới thiệu ở Việt Nam tại triển lãm Ô tô Vietnam Motor Show
2010. Để có thể đưa ra thị trường mẫu xe ô tô điện i-MiEV, hãng Mitsubishi
Motors đã mất hơn 40 năm nghiên cứu. Từ khi ấp ủ những ý tưởng đầu tiên về xe
ô tô điện, chính thức bắt đầu nghiên cứu từ năm 1966 cho đến nay, hãng
Mitsubishi Motors đã chế tạo ra 10 mẫu xe concept với hơn 500.000 km chạy
thử nghiệm trên toàn cầu.Lộ trình nghiên cứu được cho như sau:
Trong giới nghiên cứu, các trường đại học lớn ở Nhật đều có những phòng thí
nghiệm, trung tâm nghiên cứu về ô tô điện. Trung tâm nghiên cứu dưới sự lãnh
đạo của Giáo sư Yoichi Hori (sau đây gọi tắt là Hori-Lab) tại Viện Khoa học
Công nghiệp, Trường Đại học Tokyo là một trong những đơn vị tiên phong
nghiên cứu về xe điện tại Nhật Bản. Những nghiên cứu của Hori-Lab tập trung
vào 2 lĩnh vực chính: (i) Điều khiển chuyển động (Motion Control) và (ii) Hệ
thống năng lượng cho xe (Vehicle Power System). Lĩnh vực (i) điều khiển
chuyển động được thực hiện với những nhánh sau. Điều khiển chuyển động bám
mặt đường. Điều khiển ổn định động học thân xe trên cơ sở quan sát các biến
5
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
trạng thái và quan sát nhiễu điều khiển hệ thống lái. Lĩnh vực (ii) nghiên cứu hệ
thống năng lượng cho xe được tập trung vào hai nhánh chính: Sử dụng công
nghệ siêu tụ điện (Ultra-capacitor) tích trữ năng lượng. Sử dụng công nghệ
truyền tải điện không dây (Wireless Power Transmission). Các nghiên cứu của
Hori-Lab đều được thực nghiệm trên hệ thống xe điện thí nghiệm xây dựng tại
trung tâm gồm xe UOT Electric March I, II sử dụng nguồn ắc quy và hệ thống
xe điện nhỏ COMS 1, 2, 3 chạy hoàn toàn bằng siêu tụ điện.
+ Hàn Quốc và Trung Quốc
Công nghệ truyền tải điện không dây ứng dụng trong xe điện được khai
thác mạnh mẽ bởi các nhà nghiên cứu thuộc Viện Khoa học và Công nghệ tiên
tiến Hàn Quốc (KAIST) với dự án chế tạo xe điện nạp năng lượng từ dưới đất
trong suốt quá trình hoạt động (OnLine Electric Vehicle – OLEV). Các sản
phẩm xe bus điện thuộc dự án này đang chạy thử nghiệm rất tốt trong khuôn
viên của KAIST và Công viên GrandSeoul. Tại Thượng Hải, Trung Quốc, xe
bus điện sử dụng siêu tụ của hãng SINAUTEC đang gây tiếng vang mạnh mẽ.
Siêu tụ được nạp nhanh chóng tại mỗi điểm dừng của xe bus.
d. Xu thế phát triển của ô tô điện
Theo thời gian ta có một số mốc như sau:
Cuối năm 2010: Một số ô tô điện đã được giới thiệu và xuất hiện trên thị
trường.
Năm 2011: Rất nhiều hãng sẽ cho ra đời sản phẩm ô tô điện (theo các tuyên bố
trước đó).
Năm 2015: Châu Á – Thái Bình Dương sẽ là thị trường lớn nhất về ô tô
điện. Về cấu hình xe, các chuyên gia đều thống nhất rằng ô tô điện thuần (pure
EV) là điểm phát triển cao nhất của ô tô điện, các cấu hình xe lai (hybrid) chỉ là
bước đệm về công nghệ trong quá trình quá độ từ xe chạy động cơ đốt trong
lên xe điện.
1.4. THÀNH TỰU Ô TÔ ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI
Xe chạy điện không chỉ như một món đồ trang sức làm đẹp cho danh mục
sản phẩm của các nhà sản xuất ô tô, mà đã trở thành lĩnh vực cạnh tranh thực sự,
trước yêu cầu của thị trường do tác động của giá nhiên liệu và yêu cầu bảo vệ môi
trường.
Thách thức lớn nhất hiện nay trong lĩnh vực sản xuất ô tô chạy hoàn toàn bằng
điện là làm sao để duy trì khả năng hoạt động của xe. Cụ thể hơn là khả năng lưu
điện của hệ thống pin và giá thành sản xuất.
6
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
Hãy cùng tạp chí Business Week dạo một vòng quanh thế giới ô tô chạy điện
trên thế giới để cập nhật tình hình, trong đó có những xe đang chuẩn bị hoặc đã
chính thức có mặt trên thị trường, và có một số mẫu mới chỉ dưới dạng concept.
Reva
Công ty ô tô điện Reva
Tốc độ tối đa : 60 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 80 km/h
Sau hai mươi năm sản xuất, Reva âm thầm trở thành mẫu ô tô chạy điện có
doanh số lớn nhất thế giới, với gần 3.000 chiếc đã lăn bánh trên đường phố Ấn
Độ và châu Âu. Riêng tại London hiện có khoảng 1.000 chiếc đang được sử dụng.
Với giá bán 10.000 USD, xe Reva chạy bằng năng lượng lấy từ bộ 8 ắc quy axít
chì, thay vì loại pin lithium-ion sử dụng rộng rãi hiện nay. Chiếc xe có thể chạy
quãng đường 80km sau 8 tiếng sạc đầy bình ắc quy. Kế hoạch của công ty Reva
là sản xuất thêm khoảng 5.000-6.000 xe trong năm sau.
Tesla Roadster
Công ty ô tô Tesla
Tốc độ tối đa : 200 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 355 km/h
Hiện đã có mặt trên thị trường
Mới thành lập năm 2003, Tesla Motors tuyên bố mục tiêu của họ là vượt tốc độ,
quãng đường xe chạy sau mỗi lần sạc pin và thiết kế của các mẫu ô tô chạy điện
khác hiện có trên thị trường. Và trên thực thế, mẫu xe mui trần Tesla Roadster có
khả năng tăng tốc0-100km/h trong khoảng 4 giây, nhưng có giá bán khá đắt: hơn
100.000 USD.
I-MiEV
Công ty ô tô Mitsubishi
Tốc độ tối đa : 130 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 160 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: cuối năm 2009.
Với thiết kế đơn giản, lấy cảm hứng từ mẫu i-Car, xe chạy điện Mitsubishi
iMiEV đã trình làng tại Hội nghị thượng đỉnh G8 diễn ra ở Nhật Bản. Trong sự
kiện này, 10 chiếc iMiEV đã được sử dụng để phục vụ nhu cầu đi lại của lãnh đạo
các nước và giới truyền thông. Hiện tại, phần thiết kế và chạy thử đã hoàn tất,
Mitsubishi dự kiến sản xuất 10.000 xe iMiEV mỗi năm, bắt đầu từ năm 2012.
Smart ForTwo
Tập đoàn Daimler
Tốc độ tối đa : 120 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 110 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: từ năm 2010.
Tập đoàn Daimler đã quyết định sản xuất phiên bản chạy hoàn toàn bằng điện cho
7
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
mẫu xe Smart ForTwo, với hình thức bên ngoài giống như các phiên bản động cơ
đốt trong, tính năng vận hành cũng gần như không đổi. Daimler đang cho chạy
thử 100 chiếc Smart ForTwo động cơ điện tại London (Anh), và có kế hoạch
chính thức đưa sản phẩm ra thị trường vào năm 2010.
Nissan Pivo2
Tập đoàn Nissan
Tốc độ tối đa : 120 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 125 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: từ năm 2011.
Mẫu Pivo 2 của Nissan dự kiến chính thức ra mắt bản sản xuất thực tế vào năm
2011, sở hữu những tính năng chưa từng có ở bất kỳ mẫu xe concept chạy điện
nào, như bánh xe có thể quay 90 độ, cabin có thể xoay tròn 360 độ, robot giao tiếp
bằng giọng nói với người điều khiển xe . Đối tượng khách hàng mục tiêu của mẫu
xe này là nữ công chức trẻ sống ở thành thị.
Th!nk Ox
Công ty Th!nk của Na Uy
Tốc độ tối đa : 135 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 225 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: từ năm 2011.
Th!nk là nhà sản xuất ô tô chạy điện mới thành lập ở Na Uy, dự kiến đưa mẫu xe
Ox ra thị trường vào năm 2011. Mẫu xe chạy điện này có thể sạc đầy 80% ắc quy
trong chưa đến 1 tiếng và được trang bị tất cả những tính năng an toàn như một
chiếc xe ô tô thông thường. Các tấm hấp thu năng lượng mặt trời trên nóc xe sẽ
giúp cung cấp năng lượng cho hệ thống thiết bị điện trong cabin. Th!nk Ox cũng
sẽ được trang bị hệ thống định vị toàn cầu GPS, bộ kết nối Internet di động.
Subaru Stella
Công ty Subaru (Nhật Bản)
Tốc độ tối đa : 100 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 80 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: chưa công bố.
Mẫu xe 4 chỗ hình hộp này là loại ô tô có thể sạc bằng điện dân dụng. Phiên
bản concept của Stella đã ra mắt hồi tháng 7 vừa qua tại Hội nghị thượng đỉnh
G8 ở Nhật Bản. Chiếc xe đã được dùng để chở các quan chức chính phủ tham dự
hội nghị.
XS500
Công ty xe điện Myles (Mỹ)
Tốc độ tối đa : 130 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 200 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: chưa công bố.
Thành lập năm 2005, công ty Miles Electric Vehicles đã sản xuất 3 mẫu xe con và
8
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
một mẫu xe việt dã chạy bằng điện. XS500 là mẫu xe đầu tiên của hãng đủ tiêu
chuẩn vận hành trên đường cao tốc. Chiếc xe có nội thất do hãng Pininfarina
của Ý thiết kế, là loại xe 4 cửa 5 chỗ, ứng dụng công nghệ Bluetooth.
Nissan Mixim
Tập đoàn Nissan
Tốc độ tối đa : 180 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 250 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: chưa công bố.
Là sản phẩm sáng tạo của một nhóm thiết kế gồm các thành viên có độ tuổi trung
bình chỉ mới 25, cabin xe Nissan Mixim mang phong cách của nhưng trò chơi
điện tử và phim hoạt hình Nhật Bản. Đặc biệt, thay vì dùng gương chiếu hậu,
chiếc xe sử dụng các camera để truyền hình ảnh phía sau xe lên màn hình ở trong
xe.
Dodge Zeo
Hãng Dodge
Tốc độ tối đa : 210 km/h
Quảng đường xe chạy (sau mỗi lần sạc điện): 400 km/h
Thời gian có mặt trên thị trường: chưa công bố.
Dodge Zeo là mẫu xe concept chạy điện có tốc độ nhanh nhất thế giới, và theo
tuyên bố của Dodge cũng là mẫu xe có quãng đường chạy dài nhất sau mỗi lần
sạc đầy điện. Dodge cho biết mẫu xe chạy điện này của họ được thiết kế cho
những người thích công nghệ và tốc độ cao.
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
2.1. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
2.1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và kỹ thuật điện tử thì tất
cả các hệ thống trên ô tô nói chung và hệ thống treo nói riêng ngày được hoàn thiện
hơn, chất lượng hơn và tối ưu hơn.
Hiện nay, với lượng xe tham gia giao thông rất lớn nên ngoài việc đảm bảo
cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, thì cảm giác êm dịu thoải mái là vô cùng
cần thiết. Nó không chỉ đơn thuần an toàn cho ôtô mà còn cho cả người lái, hành
khách, hàng hóa, môi trường xung quanh ôtô chuyển động và cả về mặt kinh tế. Vì
thế,trên ôtô một trong những bộ phận có tính quyết định đến khả năng đó là hệ
thống treo.
9
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
Đối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về hệ
thống treo càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Bên cạnh đó cần phải khẳng định một ý
nghĩa tương đối trong thực tiễn, hiện tại, chẳng hạn như là: Giúp cho người thiết kế
chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ bản hơn để cải tạo. Giúp cho
người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thể khai thác tối đa
năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể. Giúp cho người sử
dụng có sự am hiểu nhất định để vận hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo
dưỡng, bảo trì ô tô. Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng
phát hiện, tìm ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp
khắc phục, bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống treo ô tô.
Vì vậy em chọn đề tài “ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO
XE Ô TÔ BUS ĐIỆN NỘI THÀNH ĐÀ NẴNG”.
Với đề tài TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO XE Ô TÔ BUS ĐIỆN
NỘI THÀNH ĐÀ NẴNG sẽ giúp cho em hiểu rõ được kết cấu và nguyên lý của các
bộ phận, cụm chi tiết, đến từng chi tiết cụ thể trong hệ thống treo. Từ đó, em có thể
xác định được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống treo thông qua từ phương
pháp tính toán hệ thống treo. Qua đó thấy được tại sao ô tô bus nên dùng hệ thống
treo như nào để phù hợp với từng điều khiện của xe.
Ðồng thời, được nghiên cứu sâu những vấn đề chưa thực sự ổn định, hiệu quả
làm việc chưa cao của một số chi tiết, từ cơ sở cơ bản mà phân tích đề xuất khắc
phục cải tiến phù hợp.
Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng
tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc
nhằm sử dụng và bảo dưỡng hệ thống treo một cách tốt nhất để tạo cảm giác êm dịu
thoải mái,đảm bảo an toàn cho người và tài sản.
2.1.2. Nhiệm vụ
Trên cơ sở tài liệu tham khảo và xe thực tế nhằm tìm hiểu khái quát hệ thống
treo.Qua đó lựa chọn phương án thiết kế phù hợp và phân tích, tính toán điều kiện
làm việc, tính ứng dụng của phương án thiết kế, nhằm cũng cố kiến thức đã học.
2.2. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ
Khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng, xe thường chịu tải trọng
dao động do bề mặt đường mấp mô sinh ra.Những dao động này ảnh hưởng xấu tới
tuổi thọ của xe và đặc biệt là gây cảm giác khó chịu đối với hành khách trong
xe.Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng dao động đối với con người điều đi tới kết
10
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
luận là con người phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc
bệnh về thần kinh và não.
Vì vậy tính êm dịu trong chuyển động của ô tô là một trong những chỉ tiêu
quan trọng của xe.Tính năng này phụ thuộc vào khá nhiều yếu tố trong đó hệ thống
treo đóng vai trò quyết định.Hệ thống treo của ô tô ngày nay sử dụng 2 kiểu chính:
hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.
Hai hệ thống treo này tuy khác nhau về kết cấu nhưng cùng mục đích chính
đều giảm rung sóc khi xe vận hành trên đường không bằng phẳng, tạo điều kiện cho
bánh xe dao động theo phương thẳng đứng, tránh dao động lắc ngang hay lắc dọc
đồng thời đảm bảo truyền lực và mômen ổn định.
Với hệ thống giảm chấn quá mềm hệ thống treo sẽ tạo ra nhiều rung động đàn
hồi khi làm việc.Ngược lại với hệ thống treo quá cứng sẽ làm cho xe bị xóc mạnh.
Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo xoắn,thanh xoắn…ra đời rất sớm nhưng
chưa thể đáp ứng đòi hỏi cao về độ êm dịu của xe, hệ thống treo khí nén cũng không
phải là phát minh mới, nó xuất hiện cùng với hệ thống treo Mc.Person.Hệ thống
treo khí nén sử dụng các gối cao su chứa khí nén thay vì dùng lò xo xoắn, nhíp lá
hay thanh xoắn.Nhưng ở thời kì này, ngành công nghiệp vật liệu chưa đáp ứng độ
bền cũng như yêu cầu kĩ thuật cho các chi tiết hệ thống treo nên vẫn phải dùng lò xo
xoắn, nhíp lá, thanh xoắn làm cơ cấu giảm chấn.
Ngày nay các nhà thiết kế ô tô đã ứng dụng thành tựu mới của công nghệ vật
liệu, kỹ thuật cơ-điện tử cho ra đời hệ thống treo có tính năng kỹ thuật tiên tiến, đó
là hệ thống treo khí nén-điện tử đang được sử dụng trên các dòng xe con cao cấp
như BMW, Luxus…
Tuy nhiên, đối với hệ thống treo dùng cho xe bus điện chạy trong nội thành
thành phố Đà Nẵng thì những vấn đề về độ êm dịu hay những hiện tượng chống lật
ngang do những mấp mô của mặt đường gây nên là không bị ảnh hưởng nhiều, vì
đường xá trong nội thành Đà Nẵng tương đối tốt, đồng thời tốc độ chuyển động của
xe thấp nên những vấn đề trên sẽ tự động được khắc phục.Đồng thời vì chi phí cho
động cơ điện là rất tốn kém nên nếu ta sử dụng hệ thống treo có nhiều ưu điểm thì
sẽ dẫn đến giá thành của xe tăng lên nhiều mà mục đích sử dụng của xe là phục vụ
sự đi lại của hành khách trong nội thành với một quảng đường tương đối ngắn nên
điều đó là không cần thiết.Vì vậy ta cần phải chọn phương án đơn giản nhưng đảm
bảo điều kiện đáp ứng yêu cầu của xe là tốt.
11
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
2.3. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
2.3.1. Công dụng của 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 đây:
- 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.
- 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.
12
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
- 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.
2.3.2. Yêu cầu của hệ thống treo
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 f t 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.
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.
13
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
2.3.3. Phân loại
Hiện nay có nhiều loại hệ thống treo khác nhau. Nếu phân loại theo sơ đồ bộ
phận dẫn hướng thì hệ thống treo được chia ra hai loại: hệ thống treo độc lập và hệ
thống treo phụ thuộc.
2.3.3.1. Hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo được đặc trưng cho dầm cầu cắt (không
liền) cho phép các bánh xe dịch chuyển độc lập
- Ưu điểm :
+ Nó cho phép tăng độ võng tỉnh, độ võng động, do đó tăng độ êm dịu chuyển
động của xe .
+ Nó cho phép giảm dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con
quay.
+ Tăng khả năng bám đường, cho nên tăng được tính ổn định và điều khiển.
-Nhược điểm : Có kết cấu phức tạp, đắt tiền đặc biệt với cầu chủ động.
Hình 2-1: Cơ cấu treo độc lập loại hai đòn.
1- Lò xo; 2- Tay đòn dưới; 3-Bản lề; 4- Trục; 5- Giảm xóc;
6- Cân bằng ngang; 7,9- Đệm cao su; 8- Trụ của bộ cân bằng;
10- Ngõng quay; 11- Trục của cơ cấu treo phía trước.
14
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
2.3.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc
Là hệ thống đặc trưng dùng với dầm cầu liền. Bởi vậy, dịch chuyển của các
bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẫn nhau. Việc truyền lực và mô men từ bánh xe lên
khung có thể thực hiện trực tiếp qua các phần tử đàn hồi dạng nhíp hay nhờ các
thanh đòn.
- Ưu điểm :
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ trong khi đảm bảo hầu hết các yêu cầu của hệ
thống treo khi tốc độ không lớn.
-Nhược điểm :
+ khi tốc độ lớn không đảm bảo tính ổn định và điều khiển so với hệ thống
treo độc lập.
Hình 2-2. Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá.
1- Nhíp lá; 2- Vòng kẹp; 3- Chốt nhíp; 4- Quang treo; 5- Giá đỡ;
6- Giảm chấn; 7- Ụ tỳ; 8- Khung xe; 9- Quang nhíp; 10- Dầm cầu.
Ngoài ra hệ thống treo còn phân loại theo phần tử đàn hồi và theo phương
pháp dập tắt dao động.
Theo loại phần tử đàn hồi, chia ra:
+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:
+Loại giảm chấn thuỷ lực: Tác dung một chiều và hai chiều
+Loại giảm chấn bằng ma sát cơ: Ma sát trong bộ phận đàn hồi và trong bộ
phận dẫn hướng.
15
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
2.3.3.3. Hệ thống treo khí nén
Hệ thống treo khí nén, thuỷ lực – khí nén được sử dụng như một khả năng
hoàn thiện kết cấu ôtô. Tuy vậy với các loại ôtô khác nhau: ôtô con, ôtô tải, ôtô buýt
cũng được ứng dụng với những mức độ khác nhau. Phổ biến nhất trong các kết cấu
là áp dụng cho ôtô buýt tiên tiến. Với hệ thống treo này cho phép giữ chiều cao thân
xe ổn định so với mặt đường với các chế độ tải trọng khác nhau.
Hệ thống treo khí nén dùng trên ôtô được hình thành trên cơ sở khả năng điều chỉnh
độ cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịch của thân xe. Sơ đồ
nguyên lý kết cấu của một hệ thống đơn giản được trình bày trên hình 2-3.
Sự hình thành bộ tự động điều chỉnh áp suất theo nguyên lý van trượt cơ khí.
Các ballon khí nén 2 được bố trí nằm giữa thân xe 3 và bánh xe 1 thông qua giá đỡ
bánh xe 4. Trên thân xe bố trí bộ van trượt cơ khí 5. Van trượt gắn liền với bộ chia
khí nén (block). Khí nén được cung cấp từ hệ thống cung cấp khí nén tới block và
cấp khí nén vào các ballon.
Khi tải trọng tăng lên, các ballon khí nén bị ép lại, dẫn tới thay đổi khoảng
cách giữa thân xe và bánh xe. Van trượt cơ khí thông qua đòn nối dịch chuyển vị trí
các con trượt chia khí trong block. Khí nén từ hệ thống cung cấp đi tới các ballon và
cấp thêm khí nén. Hiện tượng cấp thêm khí nén kéo dài cho tới khi chiều cao thân
xe với bánh xe trở về vị trí ban đầu.
Khi giảm tải trọng hiện tượng này xảy ra tương tự, và quá trình van trượt tạo
nên sự thoát bớt khí nén ra khỏi ballon.
Bộ tự động điều chỉnh áp suất nhờ hệ thống điện tử (hình 2-3b) bao gồm: cảm
biến xác định vị trí thân xe và bánh xe 6, bộ vi xử lý 7, block khí nén 8. Nguyên lý
hoạt động cũng gần giống với bộ điều chỉnh bằng van trượt cơ khí. Cảm biến điện
tử 6 đóng vai trò xác định vị trí của thân xe và bánh xe (hay giá đỡ bánh xe) bằng
tín hiệu điện (thông số đầu vào). Tín hiệu được chuyển về bộ vi xử lý 7. Các
chương trình trong bộ vi xử lý làm việc và thiết lập yêu cầu điều chỉnh bằng tín hiệu
điện (thông số đầu ra). Các tín hiệu đầu ra được chuyển tới các van điện từ trong
block chia khí nén, tiến hành điều chỉnh lượng cấp khí nén cho tới lúc hệ thống trở
lại vị trí ban đầu.
16
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
Hình 2-3. Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén.
1- Bánh xe; 2- Ballon khí; 3- Thân xe; 4- Giá đỡ; 5- Van trượt cơ khí; 6- Cảm biến
vị trí; 7- Bộ vi xử lý; 8- Bộ chia khí nén; 9- Bình chứa khí nén.
2.3.3.4. Hệ thống treo tích cực
Các bộ phận đàn hồi truyền thống: nhíp lá, lò xo xoắn ốc, thanh xoắn, giảm
chấn thuỷ lực có đặc tính tuyến tính và được coi là hệ thống đàn hồi “thụ động”.
Xuất phát từ các yêu cầu hoàn thiện hệ thống treo ngày nay đã và đang hình thành
các loại hệ thống treo có chất lượng cao hơn.
a. Hệ thống treo bán tích cực:
Hệ thống treo bán tích cực là hệ thống có khả năng dập tắt nhanh dao động
thẳng đứng trong khoảng làm việc rộng, được tạo nên bởi sự điều khiển thông qua
núm chọn hay nhờ điều khiển điện tử.
Trên hình 2-4 là sơ đồ hệ thống treo có giảm chấn làm việc theo vị trí núm điều
khiển của ôtô Porsche 959. Tính chất điều chỉnh của dao động khi xe hoạt động
được chọn theo các chế độ đường định trước theo ý đồ sử dụng của lái xe, có thể là:
thành phố, xa lộ, liên tỉnh; đường ngắn, đường trường, đường đua. Ba chương trình
hoạt động được thiết lập sẵn phụ thuộc vào trạng thái làm việc của giảm chấn thông
qua núm chọn trên bảng điều khiển của xe. Lực cản của giảm chấn có thể tăng hay
giảm tuỳ thuộc vào sự tăng hay giảm của tốc độ dịch chuyển piston giảm chấn
thông qua việc thay đổi các lỗ van tiết lưu để thay đổi dòng chảy chất lỏng bên
trong.
17
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
Hình 2-4. Sơ đồ hệ thống treo bán tích cực xe Porsche 959.
1- Đồng hồ tốc độ; 2- Núm chọn; 3- Bộ điều khiển điện tử;
4- Giảm chấn; 5- Block van điều khiển; 6- Cảm biến mặt đường;
Trên xe còn sử dụng ba chế độ điều chỉnh khoảng sáng gầm xe chọn sẵn bằng núm
chọn, bộ điều khiển điện tử 3 duy trì các khoảng làm việc trong vùng được thiết lập
(hình 2-4b). Mục đích của hệ thống thiết lập và điều chỉnh chiều cao thân xe nhằm
đảm bảo khả năng hoạt động ở tốc độ cao, duy trì ổn định góc nghiêng ngang bánh
xe, tối ưu hệ số cản không khí, áp lực không khí tác dụng lên đầu xe.
Hệ thống là bán tích cực vì không thực hiện hoàn thiện các chế độ tự động:
- Không có cảm biến xác định lực trong giảm chấn.
- Không có khả năng tự chuyển sang chế độ làm việc khác, khi tốc độ dịch
chuyển của các piston giảm chấn vượt quá giá trị cho phép.
- Không điều chỉnh chế độ làm việc theo các thông tin của trạng thái làm việc
tức thời.
b. Hệ thống treo tích cực:
Hệ thống treo tích cực là hệ thống treo có khả năng điều chỉnh theo từng biến
động của trạng thái nhấp nhô nền đường và trạng thái chiều cao thân xe bằng các
cảm biến và điều khiển nhạy bén các ảnh hưởng động xảy ra. Khi có các lực động
sinh ra, thông qua các van điều chỉnh sẽ đáp ứng liên hệ nhanh (với nguồn năng
lượng tương thích), các môđun đàn hồi tạo nên phản ứng đúng nhằm đảm bảo các
chế độ độ nghiêng thân xe theo yêu cầu. Các hệ thống treo tích cực cơ bản hiện
đang sử dụng trên ôtô được trình bày trên hình 2-5.
Hệ thống đòi hỏi nhiều năng lượng nhất là kết cấu theo hệ thống Lotus (hình
2-5a). Phần chính của thiết bị là bốn môđun thuỷ lực, bình tích năng bổ trợ, các
phần chính này luôn liên hệ với từng cảm biến tải trọng sinh ra giữa bánh xe và thân
18
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
xe. Cảm biến tải trọng cung cấp thông tin cho mạch điều khiển và đưa tải trọng đặt
lên bánh xe về giá trị tĩnh.
Nếu như một bánh xe vượt qua mô cao nằm trên mặt đường, tải trọng của
bánh xe tăng lên và bánh xe có xu bị hướng nâng cao lên gần thân xe. Trên hệ thống
treo tích cực khả năng tăng tải trọng cho bánh xe sẽ bị giảm bớt. Van tự động điều
chỉnh trong môđun sẽ tháo bớt chất lỏng ra khỏi xylanh nhờ đó bánh xe có khả năng
đảm bảo ở giá trị tải trọng tĩnh tức thời. Điều này có nghĩa là môđun đàn hồi của
bánh xe không tác động thêm tải trọng do ảnh hưởng của sự không bằng phẳng của
mặt đường. Như vậy có thể nói chỉ có bánh xe bị nâng cao để vượt qua mấp mô mà
thân xe không bị gây nên tác động xấu. Để thân xe không bị dịch chuyển khi vượt
qua chướng ngại tiếp theo cần thiết đưa thêm một mạch điều khiển phụ thuộc vào
chiều cao hành trình bánh xe để giữ cho thân xe ở vị trí thiết kế. Việc này đề ra yêu
cầu cho hệ thống treo tích cực phải có khả năng khắc phục chiều cao mấp mô bất kỳ
theo thiết kế, với thời gian vô cùng ngắn (vài miligiây). Thực hiện được điều đó cần
tiêu hao công suất chừng 10kW để nâng cao tính tiện nghi của ôtô con. Với ôtô tải
nhỏ và ôtô buýt năng lượng tiêu thụ cho tự động điều chỉnh còn cao hơn rất nhiều.
Hệ thống treo như thế có yêu cầu rất cao về quan hệ động học của thân xe với
bánh xe so với hệ thống treo thụ động truyền thống. Thân xe cần phải được giữ ổn
định trong khoảng làm việc rộng của bánh xe và bánh xe cần phải lăn theo hình
dạng hình học của mặt đường. Bởi vậy hành trình dịch chuyển của bánh xe đòi hỏi
lớn hơn nhiều so với hệ thống treo thụ động. Việc này còn liên quan tới sự thay đổi
rất lớn của độ chụm bánh xe xuất hiện ở hành trình nén và trả, đặc biệt là khi
chuyển động thẳng.
19
Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô bus điện nội thành Đà Nẵng
Hình 2-5. Sơ đồ nguyên lý các loại hệ thống treo tích cực.
a- Hệ thống lutus; b- Hệ thống Wiliams; c- Hệ thống điều chỉnh với môđun đàn hồi
thuỷ lực có điều chỉnh áp suất thuỷ lực bổ trợ và lò xo đàn hồi xoắn ốc; d- Hệ thống
Horvat; 1- Thân xe; 2- Cảm biến lực; 3- Cảm biến hành trình; 4- Bình tích năng; 5Bơm cấp; 6- Van điều khiển; 7- Xylanh dẫn hướng; 8- Cảm biến gia tốc; 9- Van tiết
lưu; 10- Van tỷ lệ; 11- Nguồn cấp khí; 12- Van phân phối khí; 13- Van điều hoà;
14- Bình chứa dầu; 15- Piston van giảm chấn; 16- Lò xo xoắn ốc; 17- Môđun đàn
hồi bổ sung.
Trên hình 2-5c là hệ thống tương tự hệ thống đàn hồi thuỷ khí nhưng chỉ điều
chỉnh chuyển dịch thân xe xuất hiện khi vượt mấp mô liên tục.
Hệ thống sử dụng ballon khí làm bộ phận đàn hồi, vì không đòi hỏi nhiều năng
lượng, được thể hiện trên hình 2-5d. Trên hệ thống đàn hồi thuỷ khí cần phải có
bình tích năng phụ để chứa chất lỏng có áp suất dư thừa, đảm bảo sự chuyển dịch
theo yêu cầu của thân xe. Lượng dầu này cũng nhận được từ bình tích năng chính
với áp suất lớn nhất. Sự khác nhau về áp lực giữa hai bình được thực hiện nhờ van
tiết lưu.
Trên hệ thống đàn hồi bằng khí nén. Khí nén được cung cấp vào môđun lấy từ
bình chứa trung tâm (đảm bảo cả về thể tích và áp suất). Trong ballon khí nén,
lượng khí tuy lớn nhưng áp suất thấp hơn bình chứa trung tâm, do vậy ở bình chứa
20
- Xem thêm -