Tài liệu Mô phỏng và phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su của ô tô tải hạng nặng đến khả năng thân thiện mặt đường (Luận văn thạc sĩ)

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP DƯƠNG ĐỨC MINH MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ HỆ THỐNG TREO CAO SU CỦA Ô TÔ TẢI HẠNG NẶNG ĐẾN KHẢ NĂNG THÂN THIỆN MẶT ĐƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Thái Nguyên – 2018 ii LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: Dương Đức Minh Học viên: Lớp cao học K19- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệpĐại học Thái Nguyên. Nơi công tác: Công ty cổ phần đăng kiểm xe cơ giới giao thông Lào Cai - 2401D Tên đề tài luận văn thạc sĩ: Mô phỏng và phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su của ô tô tải hạng nặng đến khả năng thân thiện mặt đường. Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số: 60520116 Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp: Mô phỏng và phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su của ô tô tải hạng nặng đến khả năng thân thiện mặt đường. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh, ThS. Lê Xuân Long, ThS. Bùi Văn Cường và sự nổ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành đáp được nội dung đề tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực. Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả. Thái Nguyên, ngày….. tháng….. năm 2018 HỌC VIÊN Dương Đức Minh iii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đã tiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý thầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viên Nhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo Sau đại học -Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến các thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh, ThS. Lê Xuân Long, ThS. Bùi Văn Cường và tập thể cán bộ giáo viên khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, hội đồng bảo vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và nội dung đề ra. Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên chắc chắn luận văn còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! HỌC VIÊN iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. iii MỤC LỤC ........................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ................................................ vii LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1....................................................................................................... 3 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU..................................................... 3 1.1.Tổng quan về hệ thống treo ô tô tải .......................................................... 3 1.1.1 Hệ thống treo ........................................................................................ 3 1.1.2. Giới thiệu một số kết cấu hệ thống treo xe tải[5,6] ............................ 4 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước và nước ngoài ................................... 11 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước...................................................... 11 1.2.2. Tình hình nghiên cứu nước ngoài ..................................................... 15 1.3. Các chỉ tiêu đánh giá khả năng thân thiện mặt đường quốc lộ .............. 16 1.3.1. Chỉ số đánh giá tải trọng động bánh xe............................................. 16 1.3.2. Chỉ tiêu về tải trọng theo tiêu chuẩn Đức[34,35] ............................. 17 1.4.Mục tiêu, phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận văn ....................... 18 1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu.......................................................................... 18 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu .................................. 19 1.4.3. Phương pháp nghiên cứu................................................................... 19 1.4.4. Nội dung nghiên cứu ......................................................................... 19 1.5. Kết luận chương ..................................................................................... 19 CHƯƠNG 2..................................................................................................... 20 XÂY DỰNG MÔ HÌNH DAO ĐỘNG XE TẢI ............................................ 20 2.1. Các phương pháp xây dựng và mô phỏng dao động.............................. 20 2.2. Xây dựng mô hình dao động của xe tải ................................................. 21 2.2.1. Các giả thiết mô hình dao động tương đương................................... 21 v 2.2.2. Mô hình dao động xe tải hạng nặng .................................................. 23 2.2.3. Thiết lập phương trình vi phân mô tả dao động................................ 24 2.2.4. Mô hình và xác định lực của hệ thống treo ....................................... 36 2.2.5. Phân tích và lựa chọn kích thích dao động ....................................... 39 2.3. Kết luận: ................................................................................................. 46 CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ HỆ THỐNG TREO CAO SU .......................................................................................................... 47 3.1. Mô phỏng ............................................................................................... 47 3.1.1. Mô phỏng dao động của ô tô............................................................. 47 3.1.2 Chọn thông số xe mô phỏng .............................................................. 48 3.1.3 Mô phỏng ........................................................................................... 50 3.2. Đánh giá hiệu quả hệ thống treo cao su ................................................. 53 3.2.1. Đánh giá hiệu quả hệ thống treo cao su khi xe chuyển động trên các mặt đường khác nhau ...................................................................................... 53 3.2.2. Đánh giá hiệu quả hệ thống treo cao su với vận tốc chuyển động thay đổi .................................................................................................................... 54 3.2.3. Đánh giá hiệu quả hệ thống treo cao su với tải trọng thay đổi thay đổi ......................................................................................................................... 56 3.3. Kết luận ................................................................................................ 57 KẾT LUẬN VÀ NHỮNG KIẾN NGHỊ ......................................................... 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 60 PHỤ LỤC 1 ..................................................................................................... 64 CHƯƠNG TRÌNH MIÊU TẢ MẤP MÔ MẶT ĐƯỜNG QUỐC LỘ THEO TIÊU CHUẨN ISO 8068 ................................................................................ 64 PHỤ LỤC 2 ..................................................................................................... 66 KHỐI CHƯƠNG TRÌNH CON TRONG SIMULINK-MATLAB ................ 66 PHỤC LỤC 3 .................................................................................................. 72 BÀI BÁO QUỐC GIA .................................................................................... 72 vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Các lớp mấp mô mặt đường phân loại theo tiêu chuẩn ISO 8068[15] ......................................................................................................................... 45 Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của xe tải 3 cầu[38,39]................................ 48 Bảng 3.2. Thông số hệ thống treo phần tử khí ................................................ 50 vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1-1. Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá. .............................................. 4 Hình 1-2. Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén. ........................ 7 Hình 1-3. Hệ thống treo khí nén đơn ................................................................ 7 Hình 1-4. Hệ thống treo khí nén kép................................................................. 8 Hình 1-5. Hệ thống treo khí nén ba cầu sau. ..................................................... 8 Hình 1-6. Hình dáng bề ngoài của xe tải AD250 của Trung Quốc................... 9 Hình 1-7. Hệ thống treo cao su ......................................................................... 9 Hình 1-8. Hệ thống treo kết hợp giữa khí nén và nhíp ................................... 10 Hình 1-9. Túi hơi đạt trên nhíp và chính giữa................................................. 10 Hình 1-10. Túi hơi đạt trên nhíp và lệch qua một bên .................................... 10 Hình 1-11. Túi hơi không đặt trên nhíp. ......................................................... 11 Hình 2-1. Sơ đồ xây dựng mô hình và phân tích dao động phương pháp 1 ... 20 Hình 2-2. Sơ đồ xây dựng mô hình và phân tích dao động phương pháp 2 ... 21 Hình 2-3 Mô hình dao động của ô tô tải hạng nặng 3 cầu .............................. 24 Hình 2-4. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cabin ........................................ 25 Hình 2-5. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên thân xe ..................................... 28 Hình 2-6. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu 1 ........................................ 32 Hình 2-7. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu 2 ........................................ 33 Hình 2-8. Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên cầu 3 ........................................ 35 Hình 2-9. Mô hình hệ thống treo khí nén ........................................................ 36 Hình 2-10. Mô hình hệ thống treo khí nén mới .............................................. 38 Hình 2-11. Hàm điều hoà của mấp mô ........................................................... 40 Hình 2-12. Sơ đồ đo mấp mô mặt đường và xử lý kết quả đo[15] ................. 41 Hình 2-13. Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội Lạng Sơn (đoạn 1) ........................................................................................... 42 Hình 2-14. Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội Lạng Sơn đã qua xử lý (đoạn 1) ...................................................................... 42 viii Hình 2-15. Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội Lạng Sơn (đoạn 2) ........................................................................................... 43 Hình 2-16. Kết quả đo mấp mô mặt đường quốc lộ 1A đoạn đường Hà Nội Lạng Sơn đã qua xử lý (đoạn 2) ...................................................................... 43 Hình 2-17. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO A (mặt đường có chất lượng rất tốt) ....................................................................................... 45 Hình 2-18. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO C (mặt đường có chất lượng trung bình) ................................................................................ 46 Hình 2-19. Chiều cao mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO E (mặt đường có chất lượng rất xấu)...................................................................................... 46 Hình 3-1. Sơ đồ mô phỏng tổng thể dao động bằng Matlab-Simulink 7.04... 48 Hình 3-2. So sánh lực động của bánh xe bên trái cầu thứ 3 với 2 hệ thống treo khi xe chuyển động trên các mặt đường ISO cấp B với vận tốc v=40 km/h .. 51 Hình 3-3. So sánh lực động của bánh xe bên trái cầu thứ 3 với 2 hệ thống treo khi xe chuyển động trên các mặt đường ISO cấp C với vận tốc v=40 km/h. . 51 Hình 3-4. So sánh lực động của bánh xe bên trái cầu thứ 3 với 2 hệ thống treo khi xe chuyển động trên các mặt đường ISO cấp D với vận tốc v=40 km/h .. 52 Hình 3-5. So sánh lực động của bánh xe bên trái cầu thứ 3 với 2 hệ thống treo khi xe chuyển động trên các mặt đường ISO cấp E với vận tốc v=40 km/h. . 52 Hình 3-6. So sánh hiệu quả hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su và phần tử đàn hồi khí nén khi xe chuyển động trên các mặt đường khác nhau với vận tốc v=60 km/h ....................................................................................................... 53 Hình 3-7. So sánh hiệu quả hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su và phần tử đàn hồi khí nén khi xe chuyển động trên các mặt đường khác nhau với vận tốc v=60 km/h ....................................................................................................... 54 Hình 3-8. So sánh hiệu quả hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su và phân tử đàn hồi khí nén khi xe chuyển động trên mặt đường quốc lộ ISO cấp C với các vận tốc chuyển động khác nhau ................................................................ 55 ix Hình 3-9. So sánh hiệu quả hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su và phân tử đàn hồi khí nén khi xe chuyển động trên mặt đường quốc lộ ISO cấp E với các vận tốc chuyển động khác nhau ................................................................ 55 Hình 3-10. So sánh hiệu quả hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su và phân tử đàn hồi khí nén khi xe chuyển động với vận tốc v=40km/h trên mặt đường quốc lộ ISO cấp C với các tải trọng khác nhau ............................................... 56 Hình 3-11. So sánh hiệu quả hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su và phân tử đàn hồi khí nén khi xe chuyển động với vận tốc v=60km/h trên mặt đường quốc lộ ISO cấp C với các tải trọng khác nhau ............................................... 57 x DANH MỤC CÁC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị m1 kg Khối lượng không được treo cầu 1 m3 kg Khối lượng không được treo cầu 2 m5 kg Khối lượng không được treo cầu 3 m7 kg Khối lượng thân xe m13 kg Khối lượng cabin lct m Khoảng cách tâm hai bánh xe và tâm xe l10 m lc1 m l06 m l04 m l42 m lr1 m k41 N/m Độ cứng của HTT cầu trước k51 N/m Độ cứng của HTT cầu thứ 2 k61 N/m Độ cứng của HTT cầu thứ 3 k7 N/m Độ cứng của đệm cách dao động cabin trước k8 N/m Độ cứng của đệm cách dao động cabin sau k1 N/m Độ cứng của lốp xe cầu 1 k2 N/m Độ cứng của lốp xe cầu 2 Thông số Khoảng cách tâm cabin đến đệm cách dao động cabin theo phương x Khoảng cách tâm cabin đến đệm cách dao động cabin theo phương y Khoảng cách từ đệm cách dao động sau cabin đến trọng tâm thân xe Khoảng cách từ tâm gối đỡ cầu 2, 3 đến trọng tâm thân xe Khoảng cách từ cầu 2,3 đến tâm gối đỡ cầu 2,3 theo phương x Khoảng cách từ cầu 2,3 đến tâm gối đỡ cầu 2,3 theo phương y xi Độ cứng của lốp xe cầu 3 k3 N/m c4 N.s/m Hệ số cản giảm chấn HTT cầu 1 c5 N.s/m Hệ số cản giảm chấn HTTcầu 2 c6 N.s/m Hệ số cản giảm chấn HTT cầu 3 c7 N.s/m c8 N.s/m c1 N.s/m Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 1 c2 N.s/m Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 2 c3 N.s/m Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 3 V0 m3 Thể tích bình khí pa N/m2 Áp suất khí trời Hệ số cản giảm chấn đệm cách dao động cabin trước Hệ số cản giảm chấn đệm cách dao động cabin sau Hệ số đoạn nhiệt n A0 m2 Diện tích ban đầu phần tử p0 Bar Áp suất ban đầu F N Lực theo phương đứng kdyn Hệ số tải trọng động DLC Hệ số tải trọng động bánh xe M N.m Mô men 1 LỜI NÓI ĐẦU Hiệu quả hệ thống treo của ô tô phụ thuộc vào lựa chọn tối ưu các thông số hệ thống treo đặc biệt là sự phối hợp lý độ cứng và hệ số cản của hệ thống treo. Chọn tối ưu các thông số đó nhằm nâng cao tuổi thọ hệ thống treo, lốp và giảm sự phá huỷ đường. Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo cao su được sử dụng phổ biến ngày từ khi hệ thống treo hình thành cho đến nay, hiện được ứng dụng làm đệm cách dao động động cơ đốt trong, đệm cách dao động cabin xe công trình với hiệu quả tốt giảm kích thích dao động ở tần số lớn. Trong luận văn này đặc tính hệ thống treo cao su trang bị xe tải hạng nặng được đề cấp nghiên cứu và phân tích hiệu quả hệ thống cao su trang bị trên các xe tải hạng nặng. Xuất phát từ ý tưởng nghiên cứu em đã chọn đề tài “Phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su của ô tô tải hạng nặng đến khả năng thân thiện mặt đường” dưới sự hướng dẫn khoa học thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh. Mục tiêu nghiên cứu: mục tiêu xây dựng mô hình dao động không gian phi tuyến xe tải hạng nặng 3 cầu với 15 bậc tự do. Phần mềm Matlab/Simulink được ứng dụng để mô phỏng và phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su theo hướng giảm các tác động xấu đến mặt đường. Hệ số tải trọng động bánh xe DLC được chọn hàm mục tiêu để phân tích đánh giá hiệu quả hệ thống treo cao su so với hệ thống treo thủy khí. Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng mô hình dao động không gian với 15 bậc tự do với kích thích ngẫu nhiên của mặt đường quốc lộ để phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su theo hướng thân thiện với mặt đường quốc lộ. Đối tượng: xe tải và hệ thống treo thống treo cao su. Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết: mô phỏng, phân tích và đánh giá hiệu quả hệ thống treo cao su theo hướng thân thiện với mặt đường quốc lộ. 2 Nội dung nghiên cứu: Nội dung chính của luận văn như sau: Chương 1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu; Chương 2. Xây dựng và mô phỏng mô hình dao động xe tải hạng nặng; Chương 3. Phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su. Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Luận văn đã xây dựng được mô hình toán hệ thống treo cao su và mô hình dao động xe tải hạng năng với 15 bậc tự do; Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động của xe ô tô tải hạng nặng; Mô phỏng, phân tích hiệu quả hệ thống treo cao su xe tải hạng nặng dựa vào hệ số tải trọng động bánh xe DLC. Qua đây cho phép tôi được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo PGS.TS. Lê Văn Quỳnh người hướng dẫn khoa học trực tiếp tôi trong suốt thời gian làm luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới thầy ThS. Lê Xuân Long, ThS. Bùi Văn Cường và các thầy trong khoa Kỹ thuật Ô tô-MĐL, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp- Đại học Thái Nguyên. Do điều kiện vừa nghiên cứu vừa công tác cũng như hạn chế về mặt thời gian cũng như mặt kiến thức chắc chắn luận văn không tránh khỏi sự thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý bổ sung thêm của quý thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. ! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 HỌC VIÊN Dương Đức Minh 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan về hệ thống treo ô tô tải 1.1.1 Hệ thống treo Hệ thống treo là bộ phận đàn hồi để liên kết bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Do vậy, nó có nhiệm vụ, yêu cầu phân loại dưới đây: a. Nhiệm vụ: chủ yếu của hệ thống là giảm các va đạp làm cho ô tô chuyển động êm dịu khi ô tô chuyển động trên các mặt đường không bằng phẳng. Mặt khác hệ thống treo là bộ phận truyền lực và momen giữa bánh xe và vỏ xe bao gồm lực kéo, lực bên, momen chủ động và momen phanh khi phanh. b.Yêu cầu: sự liên kết giữa bánh xe và vỏ không những phải đảm bảo được độ êm dịu của xe mà còn phải đủ khả năng để truyền lực. Để đảm bảo được các vấn này hệ thống treo có các yêu cầu chính như sau: - Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe khi xe chạy trên đường xấu hay đường tốt; - 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 giảm dao động theo phương thẳng đứng, nhưng không phá hỏng quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe; - Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với vỏ; - Hệ thống treo phải đảm độ bền cao và độ tin cậy lớn, không gặp những hư hỏng bất thường. - Giảm được tiếng ồn bên trong và bên ngoài thùng xe; - Hệ thống treo phải đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động với các tốc độ khác nhau và đặc biệt là khi ô tô chuyển động ở tốc độ cao; - Giá thành hệ thống rẻ, dễ thay thế và sửa chữa. c, Phân loại: hệ thống treo được phân loại chính như sau: 4 - Phân loại theo mối liên kết hệ bánh xe bên trái và bên phải: hệ thống treo độ lập và phụ thuộc. - Phân loại phân tử đàn hồi: hệ thống treo lá nhíp, lò xo, khí, thủy khí, điện tử, cao su. - Phân loại theo bộ phận dập tắt dao động: ma sát, thủy lực, điện từ. - Phân loại điều khiển: điều khiển bán chủ động và điều khiển chủ động. 1.1.2. Giới thiệu một số kết cấu hệ thống treo xe tải[5,6] a). Hệ thống treo bộ phận đàn hồi nhíp Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá bao gồm: dầm cầu, nhíp lá, giảm chấn, thanh ổn định. Trong hệ thống treo này có dầm cầu liền nối giữa hai bánh xe. Hai đầu nhíp lá nối với khung xe thông qua khớp quay và quang treo, tạo điều kiện cho sự biến dạng của nhíp lá ở các tải trọng khác nhau. Phần giữa nhíp lá gắn với cầu xe. Nhíp lá vừa tạo khả năng nối mềm với thân xe vừa có khả năng cố định vị trí của cầu với thân xe. Như vậy, nhíp lá vừa là bộ phận đàn hồi và vừa là bộ phận dẫn hướng. 8 7 9 10 6 5 1 2 3 4 Hình 1-1. 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. Dầm cầu 10 được nối với nhíp nhờ các quang nhíp. Nhíp lá 1 bao gồm các lá nhíp ghép lại, lá nhíp chính được cuốn tròn ở hai đầu tạo nên các ổ 5 quay khớp trụ. Đầu trước của nhíp lá cố định trên khung xe và có thể quay tương đối nhờ các ổ cao su, đồng thời có thể truyền lực dọc từ bánh xe lên khung và ngược lại. Đầu sau là khớp trụ di động theo kết cấu quang treo 4. Quang treo bố trí giữa khung xe và đầu sau của bộ nhíp. Các lực bên có thể truyền từ khung xe qua khớp trụ, nhíp lá, quang nhíp, dầm cầu tới bánh xe. Giảm chấn 6 bắt giữa dầm cầu và khung xe được đặt nghiêng theo chiều dọc thân xe. Hệ thống treo không sử dụng thanh ổn định ngang. Ưu, nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc: - Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ trong khi vẫn đảm bảo được các yêu cầu cần thiết, nhất là đối với những xe có tốc độ chuyển động không lớn. - Khi tổng ngoại lực theo phương ngang tác dụng lên ôtô lớn hơn tổng khả năng bám bên của cả hai bánh xe, sẽ xảy ra hiện tượng trượt ngang. Nếu dầm cầu liền, khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe được liên kết cứng sẽ hạn chế được hiện tượng trượt bên bánh xe. - Dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành thấp. - Khối lượng phần không được treo lớn, đặc biệt trên cầu chủ động. Khi xe đi trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập mạnh giữa phần không treo và phần treo (thùng xe), làm giảm độ êm dịu chuyển động của ôtô. Mặt khác, bánh xe va đập mạnh trên nền đường làm xấu sự tiếp xúc bánh xe với đường. - Khoảng không gian phía dưới gầm xe phải lớn, đủ đảm bảo cho dầm cầu thay đổi vị trí, do vậy: hoặc chiều cao trọng tâm phải lớn, hoặc phải giảm bớt thể tích khoang chứa hàng của xe. Với các ưu, nhược điểm trên, hệ thống treo phụ thuộc được dùng nhiều cho ôtô tải và ôtô buýt. b). 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 6 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 1-2. 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 1.3) 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 7 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. Hình 1-2. 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. *) Các phương pháp bố trí hệ thống treo khí nén Hệ thống treo khí nén đơn: Hình 1-3. Hệ thống treo khí nén đơn 8 Hệ thống treo khí nén đơn được sử dụng trên các xe Bus cao cấp, hoặc xe có tải trọng trung bình. Hệ thống treo khí nén kép. Hình 1-4. Hệ thống treo khí nén kép. Hệ thống treo khí nén kép sử dụng trên các xe có hai cầu sau, tải trọng lớn, xe đầu kéo. Hệ thống treo khí nén 3 trục: Hình 1-5. Hệ thống treo khí nén ba cầu sau. Hệ thống treo sử dụng trên xe co 3 cầu sau, tải trọng lớn và rất lơn, trên đầu kéo hay các xe vận chuyển siêu trường siêu trọng. Ta co thể sử dụng phương pháp bố trí nay để lắp trên các xe có 4 cầu sau hoặc nhiều hơn, các xe có tải trọng cực lớn. 9 c). Hệ thống treo cao su[38, 39] Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi cao su được trang bị trên các loại xe tải hạng nặng. Kết cấu treo trước hình 1-7(a) và kết cấu treo hình 1-7(b). Hình 1-6. Hình dáng bề ngoài của xe tải AD250 của Trung Quốc (a) Hệ thống treo cầu trước (b) Hệ thống treo cầu sau Hình 1-7. Hệ thống treo cao su