Báo cáo Nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau của xe tải dưới 3 tấn nâng cao năng lực nội địa hoá phụ tùng ô tô

bộ công th−ơng công ty cổ phần cơ khí cổ loa Báo cáo khoa học đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ "Nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau của xe tải d−ới 3 tấn nâng cao năng lực nội địa ho áphụ tùng ô tô" M∙ số: 66.08 RD/HĐ-KHCN Đơn vị chủ trì đề tài: Công ty Cổ phần Cơ khí Cổ Loa - Bộ Công Th−ơng Địa chỉ: Thị trấn Đông Anh, Hà Nội Giám đốc Lê Trọng Căn Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thanh Quang 7071 20/01/2009 Hà nội, 12 - 2008 bộ công th−ơng công ty cổ phần cơ khí cổ loa Báo cáo khoa học đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ "Nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau của xe tải d−ới 3 tấn nâng cao năng lực nội địa ho áphụ tùng ô tô" M∙ số: 66.08 RD/HĐ-KHCN Đơn vị chủ trì đề tài: Công ty Cổ phần Cơ khí Cổ Loa - Bộ Công Th−ơng Địa chỉ: Thị trấn Đông Anh, Hà Nội Giám đốc Lê Trọng Căn Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thanh Quang Hà nội, 12 - 2008 1 Mục lục Trang Danh sá ch những ng−ời thực hiện 2 Mở đầu 3 Ch−ơng 1 Tổng quan thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau, khả năng nội địa hóa cụm chi tiết cầu sau xe tải nhẹ d−ới 3 tấn 1.1 Tình hình chế tạo phụ tùng ô tô trong và ngoài n−ớc 4 1.2 Nghiên cứu đánh giá khả năng nội địa hoá cụm cầu sau 6 Ch−ơng 2 Tính toán và thiết kế cụm cầu sau xe tải 3 tấn 2.1 Nghiên cứu tính toán cụm cầu sau 11 2.2 Nghiên cứu thiết kế 2D cụm cầu sau 32 2.3 Nghiên cứu thiết kế 3D cụm cầu sau 33 Ch−ơng 3 Công nghệ chế tạo một số chi tiết chính trong cụm cầu sau 3.1 Quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết chính 34 3.2 Chế tạo các chi tiết chính 40 3.3 Quy trình lắp ráp cụm cầu sau 41 3.4 Kiểm tra điều chỉnh 45 3.5 Một số yêu cầu kỹ thuật 47 Ch−ơng 4 Thử nghiệm xác định chất l−ợng cầu sau 4.1 Cơ sở của thử nghiệm 4.1.1 Các đơn vị chuyên môn tham gia 48 4.1.2 Ch−ơng trình thí nghiệm 48 4.2 Nội dung thí nghiệm 4.2.1 Thí nghiệm đo độ cứng bánh răng 50 4.2.2 Thí nghiệm đo khả năng quá tải của cầu sau 64 4.2.3 Thí nghiệm đo độ ồn cầu sau 70 Kết luận và đánh giá 87 Tài liệu tham khảo 88 Các Biên bản kiểm tra chỉ tiêu chất l−ợng của cầu sau 90 Một số bản vẽ các chi tiết chính trong cụm cầu sau xe ôtô tải Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện đề tài 2 Danh sách những ng−ời thực hiện STT Họ và tên, Học hàm học vị Cơ quan công tác 1 TS. Nguyễn Thanh Quang Cụng ty CP Cơ khớ Cổ Loa 2 ThS. Lờ Văn Anh Trường ĐH Cụng nghiệp Hà Nội 3 ThS. Cao Hựng Phi Trường CĐSP Kỹ thuật Vĩnh Long 4 ThS. Dư Tuấn Đạt Trường đại học Bỏch khoa Hà Nội 5 ThS. Đỗ Giao Tiến Nhà mỏy ụtụ Cổ Loa 6 KS. Đinh Mạnh Cường Nhà mỏy ụtụ Cổ Loa 7 KS. Nguyễn Mạnh Trường Nhà mỏy ụtụ Cổ Loa 8 KS. Vũ Trớ Thức Cụng ty CP Cơ khớ Cổ Loa 9 KS. Đinh Xuõn Khương Cụng ty CP Cơ khớ Cổ Loa 10 KS. Hoàng Hải Hà Cụng ty CP Cơ khớ Cổ Loa Danh sách các đơn vị tham gia phối hợp thực hiện STT Tên đơn vị Địa chỉ 1 Nhà máy ô tô Cổ Loa Đông Anh, Hà Nội 2 Công ty TNHHMTV Máy kéo và máy nông nghiệp Thị xã Hà Đông, Hà Nội 3 Tr−ờng Đại học Công nghiệp Hà Nội Huyện Từ Liêm, Hà Nội 3 Mở đầu Tr−ớc yêu cầu phải đẩy nhanh quá trình nội địa hóa Chính Phủ đã đề ra đối với ngành ôtô chúng ta phải đẩy mạnh các nghiên cứu trong lĩnh vực cơ khí chế tạo phụ tùng ôtô. Chỉ khi chúng ta có năng lực thiết kế và chế tạo chúng ta mới có thể làm chủ đ−ợc ngành ôtô trong n−ớc và mới có nền cho những b−ớc phát triển tiếp theo. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết của dòng xe ôtô tải thông dụng trong đó có các chi tiết cụm cầu sau là b−ớc đi phù hợp trong khả năng công nghệ hiện có của Việt Nam, tr−ớc hết phục vụ cho thay thế phụ tùng và tiến tới thay thế các sản phẩm nhập khẩu cùng loại. Thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2008 của Bộ Công Th−ơng, cụm cầu sau ôtô tải thông dụng đã đ−ợc nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm trong n−ớc. Do tính chất phức tạp về công nghệ nên nhiệm vụ thực hiện đ−ợc chia thành các giai đoạn chính, b−ớc đầu lập bộ thiết kế đồng bộ cụm sau và chế tạo cặp bánh răng côn xoắn, bộ bánh răng vi sai gồm các bánh răng hành tinh, bánh răng bán trục và các bán trục hai bên. B−ớc tiếp theo khi thử nghiệm, đánh giá qua thực tế sử dụng sẽ điều chỉnh hoàn thiện thiết kế, ổn định công nghệ chế tạo tiếp các chi tiết còn lại gồm cụm vỏ cầu, cụm vỏ vi sai và các chi tiết khác trên bộ cầu sau. 4 Ch−ơng I Tổng quan thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau, khả năng nội địa hóa cụm chi tiết cầu sau xe tải nhẹ d−ới 3 tấn 1.1 Tình hình công nghiệp chế tạo phụ tùng ôtô trong n−ớc và ngoài n−ớc Việt Nam hiện nay có trên 70 nhà cung cấp phụ tùng ô tô ở mức độ giản đơn, trong khi ở một số n−ớc trong khu vực Đông Nam á nh− Malaysia có gần 400, Thái Lan có trên 2500 nhà cung cấp. Theo bản quy hoạch đã đ−ợc Thủ t−ớng Chính phủ phê duyệt, đến năm 2010, tỷ lệ sản xuất trong n−ớc đối với hầu hết các chủng loại sản phẩm ô tô phải đạt trên 50%, phấn đấu xuất khẩu ô tô và phụ tùng đạt 5-10% tổng sản l−ợng của ngành. Có thể thấy rằng, bản thân sản xuất ôtô trong n−ớc đã đ−ợc bảo hộ trong nhiều năm tr−ớc nhằm tăng tỷ lệ nội địa hóa, song hầu hết doanh nghiệp mới chỉ tập trung ở khâu hàn, sơn, lắp ráp. Hiện cũng đã có một số các nhà chế tạo sản xuất các chi tiết nh− dây điện, kính, ghế ngồi, săm lốp, ắc quy, các chi tiết nhựa, nhíp, thùng và cabin xe tải nhẹ. Tuy nhiên trong số hơn 70 doanh nghiệp tham gia sản xuất, lắp ráp, sửa chữa và chế tạo phụ tùng ôtô, ch−a có nhà máy nào đầu t− hoàn chỉnh vào chế tạo các bộ phận quan trọng nh− động cơ, hộp số và hệ thống truyền động. Các doanh nghiệp đầu t− quy mô sản xuất nhỏ, sản phẩm chủ yếu là các linh kiện giản đơn, công kềnh, ít bí quyết công nghệ, có giá trị thấp trong cơ cấu nội địa hóa. Công nghệ sản xuất lạc hậu, hầu nh− ch−a đáp ứng đ−ợc yêu cầu của công nghiệp ôtô. Các doanh nghiệp FDI phần lớn các bộ linh kiện, phụ tùng lắp ráp vào xe đ−ợc cung cấp từ các công ty mẹ hoặc từ các công ty liên doanh ở các n−ớc trong khu vực. Thông th−ờng một chiếc xe ô tô có từ 20000 đến đến 30000 chi tiết và cần tới hàng trăm nhà cung cấp linh kiện, nh−ng hiện tại ở Việt Nam lại quá ít. Ngay cả những liên doanh ô tô lớn nhất tại Việt Nam nh− Toyota, Ford… có hệ thống nhà cung cấp linh kiện lớn cũng không lôi kéo đ−ợc nhiều doanh nghiệp đầu t− vào Việt Nam. 5 Theo các chuyên gia của Viện Nghiên cứu kinh tế Nhật Bản, để có ngành công nghiệp ôtô phải hình thành đ−ợc 5 cấp bậc sản xuất với hàng trăm các doanh nghiệp tham gia vào quá trình này. Trong đó nhiều nhất là các doanh nghiệp cung cấp nguyên vật liệu, tiếp đến là các doanh nghiệp vừa và lớn cung cấp linh kiện, cuối cùng là lắp ráp. Dễ nhận thấy những nền tảng đó ở Việt Nam đều thiếu. Hiện nay, các vật liệu nh− thép tấm, thép hình, thép đặc biệt… để làm phụ tùng nội địa hóa trong n−ớc ch−a chế tạo đ−ợc. Các vật liệu khác cũng t−ơng tự, đều không có nhà cung cấp. Bên cạnh đó là trang thiết bị, bí quyết công nghệ để sản xuất các linh kiện, Việt Nam cũng rất thiếu mà đặc biệt là ch−a có sự chuyển giao công nghệ sản xuất phụ tùng ôtô từ n−ớc ngoài vào. Khi ch−a có hệ thống nhà cung cấp nguyên vật liệu, sản xuất linh kiện thì công nghiệp ôtô khó tránh khỏi cảnh lắp ráp giản đơn. Nguyên nhân chính là do quy mô thị tr−ờng ô tô còn rất nhỏ. Mức sống của ng−ời dân còn thấp, ch−a tạo đ−ợc sức mua lớn. Bên cạnh đó cơ sở hạ tầng đ−ờng xá yếu kém, quy hoạch đô thị ch−a phù hợp nên không khuyến khích tiêu dùng ô tô. Theo tính toán, doanh số của một nhà sản xuất ô tô phải ở mức 300000 xe/năm mới đảm bảo đầu t− hiệu quả. Bên cạnh đó các chính sách th−ờng xuyên thay đổi nên hạn chế thu hút, khuyến khích các doanh nghiệp trong và ngoài n−ớc đầu t− vào sản xuất linh kiện ôtô. Tại Thái Lan, với những chính sách khuyến khích hỗ trợ thích hợp, trong những năm qua đã tạo ra một số l−ợng các nhà sản xuất linh kiện rất lớn, giúp cho ngành công nghiệp ôtô, xe máy phát triển mạnh mẽ với tỷ lệ nội địa hóa đạt tới 70-80%. Trong khi chúng ta lại thực hiện bảo hộ quá cao với các liên doanh ôtô, nh−ng không đi kèm những điều kiện ràng buộc cụ thể, đã tạo cơ hội lớn cho họ trong việc tăng giá bán, thu lãi cao và không muốn đẩy mạnh nội địa hóa. Một vài doanh nghiệp n−ớc ngoài đã đầu t− vào sản xuất linh kiện ôtô tại Việt Nam để xuất khẩu nh− công ty DENSO. Cho đến thời điểm này Viện Nghiên cứu Chiến l−ợc và Chính sách công nghiệp vẫn đang hoàn thiện xây dựng chính sách phát triển công nghiệp phụ trợ chung cho ngành công nghiệp ô tô trong n−ớc. 6 1.2 Nghiên cứu đánh giá khả năng nội địa hoá cụm cầu sau ôtô tải thông dụng tại Việt Nam 1.2.1 Cặp bánh răng côn cong của truyền lực chính (cặp bánh răng hypoid) Trong cụm chi tiết cầu sau, cặp bánh răng hypoid của truyền lực chính là một trong những chi tiết đòi hỏi công nghệ chế tạo cao. Hiện nay việc chế tạo cặp bánh răng trên đã đ−ợc thực hiện ở một số cơ sở sản xuất nh−ng chỉ dừng lại ở gia công một số loại bánh răng côn cong có môđun và đ−ờng kính xác định. Việc chế tạo ra các loại bánh răng mới đòi hỏi công nghệ đo đạc rất chính xác, thiết kế đồ gá chuẩn để gia công đ−ợc bộ bánh răng côn cong mới. Qua điều tra khảo sát thực tế, tại Việt Nam một số cơ sở thiết kế, chế tạo bánh răng côn cong nh− sau: - Trung tâm Kỹ thuật Cơ khí Chính xác, Khoa Cơ khí, Đại học Bách Khoa Hà Nội – chế tạo trong phạm vi đào tạo. - Xí nghiệp cơ khí Z29, nhà máy cơ khí Chính xác 11, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng – Bộ Quốc phòng, chế tạo dịch vụ; - Công ty Cổ phần Cơ khí Hồng Lĩnh, Đại Mỗ, Hà Nội, chế tạo dịch vụ; - Công ty TNHH MTV Máy kéo và máy nông nghiệp, chế tạo dịch vụ; - Cơ khí Trung tâm Cẩm Phả, chế tạo dịch vụ; Tại các cơ sở trên hiện nay trong quá trình nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo ch−a thực sự hoàn chỉnh, quy trình công nghệ chế tạo, việc tính toán các thông số, đặc biệt các thông số hình học (cho dao cắt và bánh răng) và tính độ bền ch−a đ−ợc quan tâm đúng mức, ch−a xây dựng phần mềm cho tính toán, thiết kế, ph−ơng pháp kiểm tra đánh giá chất l−ợng còn ch−a hoàn chỉnh và ch−a phù hợp với tiêu chuẩn; các thiết bị nhiệt luyện tại các cơ sở ch−a đầy đủ và đồng bộ; ch−a có thiết bị kiểm tra đánh giá chất l−ợng còn ch−a hoàn chỉnh và ch−a phù hợp với với tiêu chuẩn; bánh răng chế tạo ra có độ chính xác và độ ổn định ch−a cao. Xí nghiệp cơ khí chính xác Z29, thuộc nhà máy Z111, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng là đơn vị chuyên sản xuất các mặt hàng cơ khí cho ngành Quốc phòng và cho nền kinh tế, trong đó có thiết kế, chế tạo các bánh răng côn 7 cong, đ−ợc đầu t− các thiết bị gia công của Liên Xô (cũ), công nghệ gia công cắt thô, cắt tinh và chạy rà từng đôi một. Đặc biệt cơ sở này còn đ−ợc trang bị dây chuyền nhiệt luyện (thấm than thể khí, tôi trung tần, ủ,...) bánh răng sau khi gia công cơ khí. Các cặp bánh răng chế tạo của công ty này đ−ợc dùng để thay thế cho các cặp bánh răng côn cong có môđun và số răng khá lớn, dùng cho ôtô mỏ và các thiết bị trong công nghiệp khai thác than và khoáng sản. Vật liệu chế tạo các cặp bánh răng này của xí nghiệp đ−ợc nhập chủ yếu từ Nga, Nhật Bản và Trung Quốc. Xí nghiệp không có thiết bị kiểm tra độ chính xác chế tạo bánh răng. Trung tâm Kỹ thuật cơ khí chính xác - Đại học Bách Khoa Hà Nội đ−ợc trang bị gia công bánh răng côn cong của Nga đã đ−ợc tin học và CNC hoá, chế tạo các cặp bánh răng thay thế phụ tùng cho các máy móc công nghiệp trong ngành ôtô, thiết bị hoá chất, thực phẩm, công nghiệp chế biến nông sản… Máy cắt bánh răng côn cong ZFTKKR250 X5 của Cộng hoà Dân chủ Đức (cũ), dùng cho các máy móc thiết bị chịu tải và công suất không lớn, hệ Gleason của Mỹ. Cặp bánh răng đ−ợc gia công này có môđun và số răng bé hơn, song độ chính xác gia công cao hơn, làm việc êm, truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc với nhau có độ chính xác động học khá lớn. Trung tâm đ−ợc trang bị các thiết bị nhiệt luyện bánh răng nh−: Tôi thể tích, thấm C-N và ram. Trung tâm ch−a đ−ợc trang bị các thiết bị kiểm tra bánh răng có độ chính xác cao. Công ty TNHH Nhà n−ớc một thành viên Máy kéo và máy nông nghiệp thuộc Tổng Công ty máy Động lực và máy nông nghiệp là nhà máy cơ khí nông nghiệp truyền thống. Ngay từ đầu những năm 70 của thế kỷ tr−ớc, cùng với các thiết bị gia công chế tạo các sản phẩm cơ khí nông nghiệp, công ty còn đ−ợc trang bị một số máy 525, 528 và máy chạy rà 5PKM của Liên Xô cũ gia công bánh răng côn cong. Các sản phẩm này chủ yếu dùng để thay thế các chi tiết cho đầu máy Diezel công suất nhỏ, một số hộp số tốc độ trong máy công cụ… với sản l−ợng độ 150 bộ/năm. Các bánh răng chế tạo trên các thiết bị của Công ty này có môđun max đến 14 mm và đ−ờng kính ngoài lớn nhất đến 400 mm. Công ty không có thiết bị nhiệt luyện sau gia công cơ khí và kiểm tra độ chính xác. 8 Nhà máy Cơ khí Trung tâm Cẩm Phả là một các trung tâm chế tạo cơ khí lớn nhất không chỉ ở vùng Đông Bắc mà còn của cả n−ớc. Công ty đ−ợc trang bị các máy móc thiết bị cơ khí gia công các chi tiết lớn, siêu tr−ờng, siêu trọng nh−: Máy cắt, lốc uốn, rèn dập, gia công bánh răng thẳng và côn có đ−ờng kính 4 đến 5 mét… Ngoài ra, nhà máy còn đ−ợc trang bị một số máy gia công bánh răng côn cong của Liên Xô cũ, nh− máy 525, 528 và máy chạy rà cặp bánh răng côn cong có thể gia công bánh răng có đ−ờng kính ngoài lớn nhất đến 800 mm. 1.2.2 Cặp bánh răng hành tinh và bánh răng vi sai Đây là các bánh răng dạng bánh răng côn thẳng, kết cấu không phức tạp, hoàn toàn có khả năng chế tạo đ−ợc tại các nhà máy cơ khí vừa và nhỏ. Qua khảo sát có thể đánh giá một số công ty sản xuất và chế tạo bánh răng tại Việt Nam nh− sau: - Công ty TNHH MTV phụ tùng máy số 1, Thị xã Sông Công, Thái Nguyên: Đáp ứng nhu cầu về phụ tùng trong những năm tháng chiến tranh chống đế quốc Mỹ, theo quyết định số 72/KP2 của Bộ Công Nghiệp nặng, ngày 25/3/1968, phân x−ởng đ−ợc nâng cấp thành Nhà máy phụ tùng ôtô số 1. Năm 1975, nhà máy đ−ợc chuyển về khu công nghiệp Gò Đầm, này thuộc thị xã Sông Công tỉnh Thái Nguyên. Trải qua 40 năm xây dựng, Nhà máy không ngừng phát triển, trở thành doanh nghiệp hàng đầu trong ngành máy động lực và máy nông nghiệp. Những năm gần đây, FUTU 1 còn đ−ợc biết đến là một trong những doanh nghiệp hàng đầu trong thực hiện nội địa hoá xe máy. FUTU1 đã mạnh dạn đầu t− mở rộng sản xuất linh kiện xe máy, mỗi năm sản xuất hàng triệu loại linh kiện cung cấp cho các hãng nổi tiếng nh− Suzuki, Yamaha, Atsumitec, Sumitomo và Honda. Đây là một b−ớc tiến dài khẳng định chiến l−ợc đúng đắn của FUTU1 khi đất n−ớc đang b−ớc vào hội nhập toàn diện với thế giới. Chiến l−ợc của FUTU1 trong giai đoạn này là đa dạng hoá sản phẩm, mở rộng thị tr−ờng và chiếm lĩnh khách hàng tiềm năng. Đón tr−ớc xu thế hội nhập kinh tế thế giới, FUTU1 đã mạnh dạng đầu t− mới nhiều dây chuyền công nghệ hiện đại, với 9 hàng chục máy các loại, trên 100 máy NC- CNC nhập từ các n−ớc tiên tiến trên thế giới. Do đó, sản l−ợng sản phẩm từ khâu tạo phôi đúc, phôi rèn, đến gia công cơ khí nhiệt luyện, kiểm định chất l−ợng, bao gói sản phẩm... đều đạt các tiêu chuẩn tốt theo yêu cầu quốc tế. Nhờ mạnh dạn đầu t− hàng trăm tỷ đồng vào trang bị các dây chuyền, thiết bị hiện đại cho sản xuất. Công ty có khả năng gia công hoàn thiện nhiều loại sản phẩm khác nhau, đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của thị tr−ờng, đem lại sự tăng tr−ởng liên tục và ổn định. 5 năm gần đây, FUTU1 đã tạo ra những b−ớc đột phá với nhịp độ tăng tr−ởng đạt gần 42% năm. Có lợi nhuận, Công ty đầu t− lại thiết bị cho sản xuất, không ngừng nâng cao năng lực và sự phát triển của mình. Ngoài ra còn có một số công ty khác cũng có khả năng chế tạo các bánh răng côn thẳng với chất l−ợng cao, gồm : - Công ty TNHH MTV Máy kéo và máy nông nghiệp. - Công ty cổ phần cơ khí cổ loa. - Trung tâm cơ khí chính xác, Tr−ờng đại học Bách Khoa Hà Nội. Các cơ sở trên đều có khả năng gia công đ−ợc các loại bánh răng bán trục và bánh răng vi sai trong cụm cầu sau ôtô tải thông dụng. 1.2.3 Trục láp Đây là dạng chi tiết trục dài, chịu lực uốn. Khó khăn khi chế tạo dạng chi tiết này là phải tạo đ−ợc phôi đạt yêu cầu về tổ chức kim loại để có thể chịu lực động lớn khi xe vận hành. Các chi tiết này th−ờng đ−ợc rèn trên các máy rèn lớn sau đó gia công chính xác và nhiệt luyện. Nếu đ−ợc trang bị các loại máy rèn cỡ lớn thì các nhà máy cơ khí trong n−ớc đủ sức gia công đ−ợc các loại trục láp này. 1.2.4 Các chi tiết dạng đúc: vỏ cầu, tăm bua… Với chi tiết đúc cỡ lớn nh− vỏ cầu, vỏ vi sai, tăm bua đòi hỏi khuôn đúc cỡ lớn, sử dụng các máy ép thủy lực tải trọng lớn. Bên cạnh đó việc gia công chi tiết này cũng yêu cầu phải trang bị các máy gia công cơ khí cỡ lớn với các đồ gá chuyên dụng, có độ chính xác cao. Với một số các chi tiết đúc khác trong cụm cầu sau ôtô tải thông dụng thì hoàn toàn có khả năng chế tạo trong n−ớc. 10 Một số công ty cơ khí có khả năng đúc các chi tiết ôtô nh− : - Công ty đúc số 1, 220 Bình Thới, ph−ờng 14, Quận 11, TP HCM. - Công ty liên doanh đúc - cơ khí VIDPOL, km 22 đ−ờng 10, Xã An Hồng, An D−ơng, Hải Phòng. - Công ty HHCN Đúc Chính xác Việt Nam, Khu công nghiệp Đồng Nai. - Công ty đúc Phú Đăng, Dong Thach Commune, Hoc Mon Dist. - Công ty đúc luyện kim Nam Hà, 57, Lam, ý Yên, Nam Định. - Xí nghiệp Cơ khí đúc Thái Nguyên, 241 Phan Đình Phùng, TP Thái Nguyên. - Công ty TNHH cơ khí đúc Thành Công, Xã Yên Xá, Huyện ý Yên, Nam Định. - Công ty TNHH cơ khí Việt Nhật, Đ−ờng Quan Toan, Hồng Bàng, Hải Phòng. - Xí nghiệp 19-5, Kinh Giang, Thuỷ Nguyên, Hải Phòng. - Công ty Gang thép Thái Nguyên, Quốc lộ 3, Cẩm Gia, Thái Nguyên. Hiện các công ty trên đ−ợc đầu t− rất nhiều về các trang thiết bị phục vụ cho ngành đúc và hoàn toàn có khả năng đúc đ−ợc các chi tiết linh kiện của ngành ôtô. 1.2.5 ổ bi Đây là các chi tiết tiêu chuẩn, trong n−ớc cũng đã có nhiều nhà máy chế tạo vòng bi nh−ng chủ yếu cho các máy nông nghiệp, máy công nghiệp không yêu cầu độ bền và độ chính xác cao. Đối với vòng bi ôtô hiện chúng ta chủ yếu đang nhập khẩu từ n−ớc ngoài từ các công ty phân phối của các nhà sản xuất từ nhiều n−ớc nh− Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Mỹ, Đức… Hiện nay có công ty Cổ phần cơ khí Phổ Yên đầu t− công nghệ chế tạo vòng bi hầu hết tập trung cho sản phẩm xe máy chị tải trọng nhỏ. Nhìn chung hiện tại chúng ta hoàn toàn có thể nội địa hóa tới từ 60-70 %. Trong t−ơng lai, với b−ớc đi thích hợp chúng ta hoàn toàn có khả năng nội địa hóa hoàn toàn cụm cầu sau xe ôtô tải thông dụng cũng nh− sác cụm chi tiết khác trên ôtô có chất l−ợng t−ơng đ−ơng sản phẩm cùng loại tr−ớc tiên ngang bằng với Trung Quốc, dần làm chủ đ−ợc công nghệ và phát triển cao hơn. 11 Ch−ơng ii tính toán và thiết kế cụm cầu sau của xe ôtô tải thông dụng d−ới 3 tấn 2.1 Nghiên cứu tính toán cụm cầu sau xe ôtô tải thông dụng Sơ đồ tính toán cụm cầu sau nêu trên hình 2.1 Hình 2.1 Sơ đồ tính toán cụm cầu sau ô tô tải thông dụng Ph−ơng pháp tính trên cơ sở mẫu điển hình của xe ô tô tải thông dụng có tải trọng 2,98 tấn hiệu Lifan LF3070G1. Các thông số cho tr−ớc trong tính toán gồm: Mômen xoắn cực đại của động cơ Mmax = 300 N.m; Tỉ số truyền của hộp số ở tay số thấp nhất ih1 = 6,71; Tỉ số truyền của truyền lực chính (TLC) i0 = 6,57; Các nội dung tính toán chính gồm: - Tính toán lựa chọn kích th−ớc của các chi tiết trong cụm cầu sau, gồm: Cặp bánh răng hypoid, bánh răng vi sai, bánh răng bán trục, bán trục... - Tính toán kiểm nghiệm bền các bánh răng, bán trục... 1. Bỏnh răng vành chậu 2. Bỏnh răng quả dứa 3. Bỏnh răng vi sai 4. Vỏ vi sai 5. Bỏnh răng bỏn trục 6. Bỏn trục 7. Bỏnh xe 12 2.1.1 Tính toán cặp bánh răng Hypoid a) Kiểm tra kiểu truyền lực chính. Khi thiết kế, kiểu truyền lực chính chủ yếu phụ thuộc vào kích th−ớc. ở ôtô tải sau khi chọn lốp và khoảng sáng gầm xe chọn kiểu truyền lực chính phụ thuộc vào đ−ờng kính của bánh răng bị động. Muốn giảm đ−ờng kính bánh răng bị động phải giảm bớt số răng (đã cho sẵn môđuyn). Số răng các bánh răng nón răng xoắn và hypoid có thể giảm đến 5 răng. Muốn khỏi bị cắt chân răng phải điều chỉnh chiều cao răng theo mặt bên. Trong ôtô còn để đảm bảo làm việc, không ồn, số răng bánh chủ động không nên chọn ít hơn 9 răng. b) Kiểm tra kích th−ớc của truyền lực chính Các kích th−ớc của truyền lực chính gồm có: Chọn môđuyn pháp tuyến mn ở đáy răng, chọn số răng Z1, Z2, chọn chiều xoắn và góc xoắn. Khi chọn sơ bộ môđuyn pháp tuyến mn ta chọn tr−ớc chiều dài L của đ−ờng sinh, hình 2.2. Hình 2.2 Sơ đồ tính toán bánh răng nón của truyền lực chính Tính L: tính giá trị Memax.ih1(*) (Trong đó Memax – Mômen xoắn cực đại của động cơ; ih1- tỷ số truyền hộp số ở số truyền một). Có giá trị Memax.ih1 ta chọn L theo giản đồ hình 2.3. 13 Hình 2.3 Giản đồ chọn sơ bộ môđuyn pháp tuyến ở đáy mn của truyền lực chính Trong giản đồ có hai đ−ờng: đ−ờng 1 đối với loại truyền lực chính đơn, đ−ờng 2 đối với loại truyền lực chính kép. Vì các bán kính vòng trong cơ bản của các bánh răng chủ động và bị động ở đây là: . cos2 ; cos2 . 2 2 1 1 ββ nn mzrmzr == Theo kích th−ớc hình học của bánh răng ta có: mn = 2 2 2 15,0 cos zz L + β Trong đó: z1, z2 – Số răng của bánh răng chủ động và bị động của truyền lực chính. β- góc nghiêng đ−ờng xoắn của răng. Tính mn : Chọn β, z1, z2. Chọn z1, z2 theo tỷ số truyền i0 ta đã biết khi chọn tỷ số truyền chung của ôtô và tỷ số truyền của hộp số. Chỉ chú ý là khi chọn z1 và z2 nh− thế nào để z2 không chia chẵn cho z1. Chọn góc nghiêng β của đ−ờng xoắn ở tiết diện trung bình (tức là góc giữa đ−ờng sinh của hình nón cơ sở và tiếp tuyến của răng ở giao điểm của răng với đ−ờng sinh này trên cơ sở đảm bảo sự trùng khớp cần thiết của răng. 14 Hình 2.4 Sơ đồ lực tác dụng lên răng xoắn của bánh răng nón a) Hình chiếu bánh răng trong mặt phẳng thẳng đứng b) Bánh răng đặt trong mặt phẳng nằm ngang c) Sơ đồ lực tác dụng lên bánh răng nón răng xoắn. d) Cặp bánh răng của truyền động Hypoid Chiều xoắn của các bánh răng nón đ−ợc chọn thế nào để lực chiều trục của bánh răng chủ động h−ớng từ đỉnh xuống đáy nón để đẩy bánh răng nón chủ động ra khỏi bánh răng bị động (chống kẹt răng), hình 2.4. Muốn vậy khi ôtô chuyển tiến bánh răng nón chủ động quay theo chiều kim đồng hồ nếu đứng từ phía động cơ hay từ phía đáy lớn của bánh răng nón chủ động thì chiều xoắn phải là xoắn trái (nghĩa là răng càng đi xa ta khi về phía tay trái) nghĩa là chiều quay và chiều xoắn phải ng−ợc nhau. Vật liệu bánh răng của cặp bánh răng truyền lực chính cũng giống nh− vật liệu bánh răng ở hộp số. Đối với các bánh răng nón ở truyền lực chính ôtô tải góc ăn khớp tiết diện pháp tuyến α th−ờng lấy bằng 200. 15 Các thông số của răng nh− chiều cao răng bánh răng chủ động (th−ờng là bánh răng nhỏ) và bánh răng bị động (th−ờng là bánh răng lớn), chiều cao đỉnh răng và chân răng, hệ số dạng răng y và các thông số khác ta tra trong bảng ở sách chi tiết máy. Chiều rộng răng b đối với ôtô tải (0,3 ữ 0,4)L. Đối với bánh răng bị động, chiều rộng cũng chọn nh− bánh răng chủ động hoặc ngắn hơn 3 ữ 4mm. Các thông số của cặp bánh răng Hypoid nêu trên bảng 2.1 Bảng 2.1 Các thông số của cặp bánh răng Hypoid TT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Trị số 1 Tỷ số truyền cặp bánh răng Hypoid ic 6,83 2 Góc ăn khớp α độ 20 3 Góc nghiêng đ−ờng răng bánh răng chủ động β1 độ 50 4 Góc nghiêng đ−ờng răng bánh răng bị động β2 độ 30 5 Nửa góc đỉnh nón bánh răng chủ động ϕ1 độ 11,5 6 Nửa góc đỉnh nón bánh răng bị động ϕ2 độ 78,8 7 Bán kính trung bình bánh răng chủ động rtb1 mm 26,362 Các kết quả tính toán cặp bánh răng Hypoid nêu trong bảng 2.2 16 c) Tính toán cặp bánh răng của truyền lực chính (cặp bánh răng hypoid) Bảng 2.2 Các kết quả tính toán với cặp bánh răng hypoid TT Công thức tính toán Chú giải Tính toán Đơn vị 1 Chiều dài đ−ờng sinh: L = 3 1max .14 he iM Memax- Mômen xoắn cực đại của động cơ (Nm). ih1- Tỷ số truyền hộp số ở số truyền một. L= 93,2104,11.300143 = mm 2 Môđuyn pháp tuyến mn = 2 2 2 15,0 cos zz L + β - z2/z1 = ic = 6,57 Chọn z1 = 6 → z2 = 41 z1, z2 – Số răng của bánh răng chủ động và bị động của truyền lực chính. β- góc nghiêng đ−ờng xoắn của răng. β = 500 mn = 22 4165,0 50cos.93,210 + = 6,5 Chọn mn = 7 mm 3 Môđuyn pháp tuyến trung bình mnTB = mn. L bL 5,0− b =(0,3 ữ0,4)L b – Chiều rộng bánh răng chủ động. Chọn b = 0,3L mnTB= 7. 93,210 93,210.3,0.5,093,210 − = 5,95 mm 4 Tính toán lực vòng đối với bánh răng chủ động P1 = 1TBr M M – Mômen xoắn tác dụng lên bánh răng (Nm) rTB1- Bán kính vòng tròn lăn trung bình của bánh răng chủ động (mm). 89,1385 83,6 464,0.8,0.25500 ==M 1TBr = 50cos2 7.6 - 5,11sin. 2 21093,0.3,0 = 26,363 17 Trong đó: - M = ci Mϕ = c K i rG .. maxϕϕ - 1TBr = r1 - 1sin.2 ϕ b = βcos2 .1 nmz - 1sin.2 ϕb Mϕ - Mômen bám trên cầu Gϕ- Trọng l−ợng bám lên cầu (N) maxϕ - Hệ số bám rK – Bán kính tính toán bánh xe (m). 1ϕ - Nửa góc đỉnh của bánh răng chủ động. (Chọn theo mẫu 1ϕ = 11,50). ic – tỷ số truyền của cặp bánh răng Hypoid (ic = 6,83) → P1 = 57,52363,26 89,1385 = KN 5 Lực chiều trục đối với bánh răng chủ động: )cos.sinsin( cos 1111 1 1 ϕβϕαβ += tg PQ α - Góc ăn khớp của bánh răng (th−ờng chọn α = 200) β1 – góc nghiêng răng của bánh răng chủ động 1ϕ - Nửa góc đỉnh của bánh răng β1- góc nghiêng đ−ờng xoắn của răng. β = 500 )5,11cos.50sin5,11sin20( 50cos 57,52 1 += tgQ = 67,327 KN 6 Lực h−ớng kính đối với bánh răng chủ động )sin.sincos.( cos 1111 1 1 ϕβϕαβ −= tg PR )5,11sin.50sin5,11cos.20( 50cos 57,52 1 −= tgR = 16,68 KN 18 7 Lực vòng đối với bánh răng bị động 1 2 12 cos cos β βPP = β2- Góc nghiêng răng của bánh răng bị động (chọn β2 = 300) 83,70 50cos 30cos57,522 ==P KN 8 Lực chiều trục đối với bánh răng bị động )cos.sinsin( cos 2221 1 1 ϕβϕαβ −= tg PQ ϕ2 – nửa góc đỉnh của bánh răng bị động (chọn theo mẫu ϕ2 = 78,80) )8,78cos.30sin8,78sin20( 50cos 57,52 1 −= tgQ Q1 = 21,26 KN 9 Lực h−ớng kính đối với bánh răng bị động )sin.sincos.( cos 2221 1 1 ϕβϕαβ += tg PR )8,78sin.30sin8,78cos.20( 50cos 57,52 1 += tgR = 45,9 KN 10 Kiểm tra ứng suất uốn [ ]u nTB u ymb P σσ ≤= 1 1 ...85,0 [ ]uσ = 0,7ữ0,9GN/m2 = 0,7 ữ0,9 KN/mm2 + mnTB – môđun pháp tuyến ở tiết diện trung bình đ−ợc tính ở trên. + y1 – hệ số dạng răng đ−ợc tra bảng theo số răng t−ơng đ−ơng Đối với bánh răng nón chủ động βϕ 21 1 1 coscos zz td = Đối với bánh răng nón bị động 50cos5,11cos 6 21 =tdz = 14,815 88,511 50cos8,78cos 41 22 ==tdz itd = 34,55 → y = 0,452 3633,0 452,0.95,5.3,63.85,0 57,52 ==uσ Nh− vậy σu ≤ [ ]uσ KN/mm 2 19 βϕ 22 2 2 coscos zz td = Thoả mãn điều kiện uốn 11 Kiểm tra ứng suất tiếp xúc [ ]tx tdtd tx rrb EP σαασ ≤⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += 21 11. sin.cos . [ ]txσ = 1,5 ữ 2,5 GN/m2 = 1,5 ữ 2,5 KN/mm2. Trong đó: 11 2 1 1 cos.cos ϕβ tb tb td rr = (mm) 22 2 2 2 cos.cos ϕβ tb tb td rr = (mm) E = 1,25.105MN/m2 – Môđuyn đàn hồi của vật liệu bánh răng α - góc ăn khớp. * r1td - Bán kính vòng tròn nguyên của bánh răng chủ động. βtb1 – góc đ−ờng cong tại tiết diện trung bình (độ). * r2td - Bán kính vòng tròn nguyên của bánh răng bị động. βtb2 – góc đ−ờng cong tại tiết diện trung bình (độ). * 111 sin2 ϕbrrtb −= Với: βcos2 .1 1 nmzr = = 50cos.2 7.6 =32,67 (mm) 362,265,11sin 2 3,6367,321 =−=tbr → 11,65 5,11cos.50cos 362,26 21 ==tdr (mm) * 65,1348,78sin 2 3,63 30cos.2 7.41 2 =−=tbr → 26,922 8,78cos.30cos 65,134 22 ==tdr Vậy ta có: 66,1 65,134 1 26,922 1. 20sin.20cos3,63 10.25,1.57,52 2 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=txσ Nh− vậy: αtx < [ ]txσ Thoả mãn điều kiện tiếp xúc. KN/mm 2 20 2.1.2 Tính toán bán trục Loại bán trục trên xe thuộc loại giảm tải hoàn toàn, các vòng bi trong đặt lên vỏ vi sai, còn vòng bi ở bên ngoài gồm có hai vòng đặt gần nhau (cả hai vòng bi đều là côn). Chúng đ−ợc đặt lên dầm cầu và lồng vào trong moay ơ của bánh xe, hình 2.5. Hình 2.5 Sơ đồ tính toán bán trục giảm tải hoàn toàn a) Xác định các lực tác dụng lên bán trục Để tính toán các bán trục, tr−ớc hết phải xác định độ lớn của các lực tác dụng lên bán trục. Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu sau chủ động ở trên hình 2.6 trong đó : Z1, Z2 – Phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trái và phải. Y1, Y2 – Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái và phải. X1, X2 – Phản lực của lực vòng truyền qua các bánh xe chủ động. Lực X1, X2 sẽ thay đổi chiều phụ thuộc vào bánh xe đang chịu lực kéo hay lực phanh (XK hay XP). Lực X = Xmax ứng với lúc xe chạy thẳng. m2G2 – Lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau. Hình 2.6 Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu sau chủ động 21 G2 – Phần trọng l−ợng của cầu xe tác dụng lên cầu sau khi xe đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang. m2 – Hệ số thay đổi trọng l−ợng tác dụng lên cầu sau phụ thuộc vào điều kiện chuyển động. * Tr−ờng hợp đang truyền lực kéo: m2 = m2K và có thể lấy theo giá trị trung bình sau: - Cho xe tải: m2K = 1,1 ữ 1,2 * Tr−ờng hợp xe đang phanh: m2 = m2P và có thể lấy theo giá trị trung bình sau: - Cho xe tải: m2P = 0,9 ữ 0,95 Y – Lực quán tính phát sinh khi xe chuyển động trên đ−ờng nghiêng hoặc đang quay vòng. Lực này đặt ở độ cao của trọng tâm xe. ở trạng thái cân bằng ta có: Y = Y1 + Y2 Ngoài các lực kể trên, nửa trục còn chịu uốn bởi lực sinh ra do má phanh ép lên trống phanh. Khi lực ép ở trống phanh bên trái và bên phải không đều nhau sẽ sinh ra lực phụ làm tăng thêm (hoặc giảm) mômen uốn phụ lên nửa trục. Khi tính toán ta bỏ qua lực này vì giá trị nhỏ. B – chiều rộng cở sở của xe (m) gbx– trọng l−ợng của bánh xe (N) hg – chiều cao trọng tâm xe (m) rbx – bán kính bánh xe có tính cả độ biến dạng (m) Khi xe chuyển động trên đ−ờng thẳng, mặt đ−ờng không nghiêng và với giả thiết hàng hóa trên xe chất đều cả bên trái và phải, ta có: 2 22 21 GmZZ == (2.1) Khi xe chuyển động trên đ−ờng cong hoặc mặt đ−ờng nghiêng, lập tức xuất hiện lực Y và lúc này 21 ZZ ≠ . Theo hình 2.6, nếu viết ph−ơng trình cân bằng mômen tại F và E ta có: 22 B h YGmZ g+= 2 22 1 (2.2) B h YGmZ g−= 2 22 2 Nửa trục bên trái tại E’ chỉ chịu lực: bxt gZZ −= 11 Nửa trục bên trái tại F’ chỉ chịu lực: bxt gZZ −= 22 Trong đó: B – chiều rộng cơ sở của xe. Nếu bánh xe là bánh đôi ở một bên thì B sẽ là khoảng cách giữa hai bánh xe ngoài Để tăng dự trữ bền có thể tính gần đúng: 11 ZZ t = ; 22 ZZ t = (2.3) Z1 đạt giá trị cực đại khi Y đạt giá trị Ymax, tức là khi xe bị tr−ợt ngang: 122max ϕGmY = (2.4) Trong đó: 1ϕ – hệ số bám ngang giữa lốp và đ−ờng, có thể lấy 11 =ϕ khi tính toán. Thay (9.4) vào (9.2) ta có: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += B hGmZ g 1221 2 1 2 ϕ (2.5) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= B hGmZ g 1222 2 1 2 ϕ Khi xuất hiện lực Y, đặc biệt khi Y = Ymax (xe tr−ợt ngang) thì các bánh xe không thể truyền đ−ợc lực vòng X lớn. Sự phân bố lại trọng l−ợng xe lên các cầu theo hệ số m2 ≠ 1 sẽ xảy ra khi bánh xe có lực vòng khá lớn. Cho nên khi Y →Ymaxchúng ta có thể thừa nhận m2 =1 để tính 1Z và 2Z : ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += B hGZ g 121 2 1 2 ϕ (2.6) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= B hGZ g 122 2 1 2 ϕ 23 Các lực Y1, Y2 tỉ lệ thuận với 1Z , 2Z và hệ số bám ngang 1ϕ : Y1 = Z1. 1ϕ = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +• B hG g 112 21 2 ϕϕ (2.7) Y2 = Z2. 1ϕ = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −• B hG g 112 21 2 ϕϕ Các lực vòng X1, X2 chỉ đạt giá trị cực đại khi Y = 0. Các lực vòng X1, X2 đạt giá trị X1max, X2max khi cầu đang truyền lực kéo hoặc đang phanh. Khi đang truyền lực kéo ta có: bx he kk r iiMXX 2 0max max2max1 ••== (2.8) Khi đang truyền lực phanh: 2 22 max2max1 ϕ••== GmXX ppp (2.9) Các giá trị Ximax ở (2.8) và (2.9) đ−ợc tính trong tr−ờng hợp xe chuyển động thẳng và trọng l−ợng phân bố đều trên hai bánh xe. ứng suất cực đại trong các bán trục của cầu chủ động sinh ra do các lực vòng trên các bánh xe khi truyền lực kéo hoặc khi phanh. Khi phanh xe các phản lực x1p và x2p rất lớn. Khi phanh đột ngột bánh xe có thể bị siết cứng và tr−ợt lết trên đ−ờng (lúc này hệ số bám dọc ϕ có thể coi gần bằng 1). Khi truyền lực kéo, cả khi truyền ở số truyền thấp nhất của hộp số chính và phụ lực x1k và x2k vẫn nhỏ hơn x1p và x2p. khi tính bán trục khi phanh chỉ tính với X1, X2, Z1, Z2. Sau cùng ứng suất trong bán trục sẽ tăng lên khi xe đi qua các ổ gà và khi mặt đ−ờng lồi, lõm không bằng phẳng. Khi đó Z1, Z2 sẽ đạt giá trị Z1max, Z2max. Nh− vậy, khi xe chuyển động, các bán trục, dầm cầu và vỏ cầu có thể gặp 1 trong 3 chế độ tải trọng đặc biệt sau. Đó là cơ sở để tính toán các bán trục, dầm cầu và vỏ cầu: ắ Tr−ờng hợp 1 : Xi = Ximax ; Y=0, Z1 = Z2 24 Khi truyền lực kéo cực đại: bx he r iiMXX 2 0max 21 == Y1 =Y2 = 0 (2.10) 2 22 21 GmZZ k== Khi đang phanh với lực phanh cực đại: 2 22 21 ϕGm XX p== Y1 =Y2 = 0 (2.11) 2 22 21 Gm ZZ p== ở đây: ϕ – hệ số bám dọc : ϕ 8.07,0 ữ≈ ih –tỷ số truyền của hộp số Nếu xe chỉ có hộp số chính thì : ih = ih1 Nếu xe vừa có hộp số chính vừa có hộp số phụ thì ih=ih1.ip1 ắ Tr−ờng hợp 2 : 0=iX , Y = 122max ϕGmY = ; 021 == XX ; 21 ZZ ≠ (xe bị tr−ợt ngang) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += B hGZ g 121 2 1 2 ϕ ; ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= B hGZ g 122 2 1 2 ϕ (2.12) ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += B hGY g 1121 2 1 2 ϕϕ ; ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= B hGY g 1122 2 1 2 ϕϕ (2.13) ở đây: 1ϕ – hệ số bám ngang, có thể lấy 1ϕ 1≈ ; 12 =m khi xe bị tr−ợt ngang. ắ Tr−ờng hợp 3 : ,0=iX 0=Y , maxii ZZ = 02 == XX i ; 02 == YYi == max2max1 ZZ kđ 2 2G (2.14) Trong đó: 25 kđ –hệ số động khi xe chuyển động trên đ−ờng lồi lõm và xe bị xóc mạnh : Với xe du lịch và xe buýt: kđ 2≈ ; Với xe tải: kđ 43ữ≈ Tất cả các lực đã nêu ở trên sẽ gây ra ứng suất uốn, xoắn, nén, và cắt trong các bán trục. Do ứng suất nén và cắt khá nhỏ nên chúng ta bỏ qua khi tính toán. Bán trục giảm tải hoàn toàn chỉ chịu mômen xoắn Mđ = X.rbx. Bán trục giảm tải hoàn toàn đ−ợc tính bền theo tải tĩnh và bền mỏi. Điều kiện bền đ−ợc kiểm tra theo ứng suất xoắn τ và góc xoắn θ: ứng suất xoắn: 3 max 2,0 . d M W rX jbx == τ τ , (MN/m2) (2.15) Bán trục còn lại đ−ợc kiểm tra theo góc xoắn. πθ 180max ⋅= GJ M j l (2.16) Wτ - Mômen chống xoắn của tiết diện bán trục Mjmax –mômen động cực đại mà nửa trục phải chịu (MNm) ; l – chiều dài nửa trục (m) ; G – môđuyn đàn hồi khi xoắn (MN/m2) ; 32 4dJ π= – mômen quán tính xoắn (m) Trong khi tính toán có thể lấy Mjmax = Mϕ = m2.G2.ϕ.rbx ứng suất uốn của các kết cấu có sẵn hiện nay khi tải trọng cực đại gồm: Khi chịu uốn và xoắn tổng hợp σ = 600 –750 MN/m2; Khi chỉ chịu xoắn τ= 500–650 MN/m2. Góc xoắn trên 1m chiều dài là θ = 90–150. Các thông số của bán trục nêu trong bảng 2.2 Các tính toán bền bán trục nêu trong bảng 2.3 26 Hình 2.6 Kết cấu bán trục tính toán Bảng 2.2 Bảng thông số của bán trục giảm tải hoàn toàn TT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Trị số 1 Số răng Z 20 2 Môđun m mm 2,5 3 Góc profin răng α độ 30 4 Đ−ờng kính đỉnh răng da mm 0 04,06,52 + − 5 Đ−ờng kính vòng chia d mm 50 6 Đ−ờng kính chân răng dt mm 46,2 7 Chiều cao răng h mm 3,2 8 Số răng đo n 3 9 Pháp tuyến chung L 19,13 10 L−ợng dịch chỉnh profin gốc Xm -0,175 11 Hệ số thay đổi trọng l−ợng tác dụng lên cầu sau, khi đ−ợc truyền lực phanh m2 m2=0,9ữ0,95 chọn m2=0,95 12 Trọng l−ợng ôtô phân bố trên cầu sau G2 kG 2550 27 b) Tính toán kiểm nghiệm bền cho bán trục Các kết quả tính toán kiểm nghiệm bền bán trục nêu trên bảng 2.3 Bảng 2.3 Các kết quả tính toán kiểm nghiệm bền bán trục TT Kiểm tra bền Chú giải Tính toán Đơn vị 1 * ứng suất xoắn: 3 0maxmax 4,0 d iiM he=τ τ = 500 ữ 650MN/m2 Memax – Mômen cực đại động cơ (Nm). ihmax – tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1. i0 – tỷ số truyền của cầu sau. * 467,0 50.4,0 83,6.4,11.300 3 ==τ Nm/mm3 τ = 467MN/m2 Nh− vậy: Nửa trục thoả mãn điều kiện xoắn. MN/m2 2 * θ = JG M . l . π 180 M = Mϕ = Gϕ.ϕmax.rbx Góc xoắn trên 1m chiều dài là θ = 90 ữ 150 J = 32 4dπ M – Mômen cực đại mà trục phải chịu. l - Chiều dài trục. G – Môđuyn đàn hồi khi xoắn (MN/m2) J - mômen quán tính khi xoắn (m4) d - đ−ờng kính vòng chia. * θ = = 1249 10.50.14,3.10.1,8 32.945,0.464,0.8,0.2500 − . π 180 = 10,320 Nh− vậy nửa trục còn lại thoả mãn điều kiện góc xoắn trên 1m chiều dài độ 2.1.3 Tính toán các chi tiết vi sai Để tính toán kiểm nghiệm bền cho các chi tiết vi sai ta phải thực hiện kiểm nghiệm: * Theo chèn dập * Theo cắt Trục bánh răng hành tinh * Tính theo chèn dập: hqdr iiiM hqdr M tlphe 1 011max 1 0 1 ' .... ' ησ == ; [σ] = (50 ữ 80)MN/m2 28 Trong đó: - M0 – Mômen đặt trên vỏ vi sai; - Memax – Mômen xoắn cực đại của động cơ; - ih1 – Tỷ số truyền hộp số ở tay số 1 - ip1 – Tỷ số truyền hộp số phân phối ở tay số 1; - i0 – Tỷ số truyền của truyền lực chính; - ηtl– Hiệu suất của hệ thống truyền lực; - d1h– diện tích tiết diện bị chèn dập - q – số bánh răng hành tinh trong vi sai * Tính theo cắt: qdr M 2 1 0 ' 4 πτ = ; [τ] = (60 ữ100)MN/m 2. Mặt đáy của bánh răng hành tinh * Tính theo chèn dập d−ới tác dụng của lực Q: )( 4.2 2 1 2 2 2 dd Q −= πσ [σ] = (30 ữ60)MN/m2. Trong đó: Q - là lực chiều trục δαδαδ sin. 2 sinsin 0 tg qr MPtgNQ === α - góc ăn khớp (α = 200) δ - góc nửa trục của bánh răng hành tinh. Hình 2.7 Kết cấu bánh răng hành tinh 29 Thông số tính toán bánh răng hành tinh nêu trên bảng 2.4 Bảng 2.4 Thông số của bánh răng hành tinh TT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Trị số 1 Môđun ngang mn mm 6,5 2 Số răng Z1 11 3 Kiểu răng Thẳng 4 Hệ số dịch chỉnh ξ1 0 5 Hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến τ 0,08 6 Chiều dày răng theo dây cung cố định Sx mm 10,2 7 Chiều cao để đo chiều dày răng hx mm 6,86 8 Sai số tích luỹ b−ớc răng δtw 0,05 9 Sai lệch giới hạn b−ớc vòng ∆te 0,08 10 Vết tiếp xúc theo chiều cao % ≤50 11 Vết tiếp xúc theo chiều dài % ≤50 12 Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp ZM MPa 3 274 Mặt đáy bánh răng bán trục Hình 2.8 Kết cấu bánh răng bán trục 30 Thông số tính toán bánh răng bán trục nêu trong bảng 2.5 Bảng 2.5 Thông số bánh răng bán trục TT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Môđun ngang mn mm 6,5 2 Số răng Z2 20 3 Kiểu răng Thẳng 4 Hệ số dịch chỉnh ξ1 0 5 Hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến τ 0,08 6 Chiều dày răng theo dây cung cố định Sx mm 10,2 7 Chiều cao để đo chiều dày răng hx mm 6,86 8 Sai số tích luỹ b−ớc răng δtw 0,075 9 Sai lệch giới hạn b−ớc vòng ∆te 0,08 10 Vết tiếp xúc theo chiều cao % ≤50 11 Vết tiếp xúc theo chiều dài % ≤50 Các kết quả tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết vi sai nêu trong bảng 2.6 Bảng 2.6 Kết quả tính kiểm nghiệm bền cho các chi tiết vi sai TT Công thức tính toán Chú giải Tính toán Đơn vị Trục bánh răng hành tinh 1 Tính theo chèn dập: hqdr iiiM hqdr M tlphe 1 011max 1 0 1 ' .... ' ησ == [σ] = (50 ữ 80)MN/m2 56,1;31,7 11 == ph ii 1. . 0,98.0,98.0,97 0,93 tl HS p TLCη η η η= = = 4.10.20.28.84 97,0.98,0.83,6.4,11.300 ' 9 2 1 0 1 −== hqdr Mσ 581 =σ Nh− vậy: Trục bánh răng hành tinh thỏa mãn điều kiện bền tính theo chèn dập MN/ m2 2 Tính theo cắt - M0 – Mômen đặt trên vỏ vi sai; - Memax – Mômen xoắn cực đại của động cơ; - ih1 – Tỷ số truyền hộp số ở tay số 1 - ip1 – Tỷ số truyền hộp số 4.10.28.14,3.84 97,0.98,0.83,6.4,11.300.4 92 2 −=τ MN/ 31 qdr M 2 1 0 ' 4 πτ = [τ] = (60 ữ100)MN/m2. phân phối ở tay số 1; - i0 – Tỷ số truyền của truyền lực chính; - ηtl– Hiệu suất của hệ thống truyền lực; - d1h– diện tích tiết diện bị chèn dập - q – số bánh răng hành tinh trong vi sai 25,26=τ Nh− vậy: Trục bánh răng hành tinh thỏa mãn điều kiện bền tính theo cắt m2 Mặt đáy bánh răng hành tinh 1 Tính theo chèn dập d−ới tác dụng của lực Q. )( 4.2 2 1 2 2 2 dd Q −= πσ [σ] = (30 ữ60) MN/m2. 0 sin sin . sin 2 Q N Ptg M tg qr δ α δ α δ = = = Q - là lực chiều trục α - góc ăn khớp (α = 200) δ - góc nửa trục của bánh răng hành tinh. 33 10.162,61sin20.10. 54.4.2 6,21760 == tgQ Suy ra: 6 22 6 2 10.2,18)2855.(14,3 10.16000.4.2 =−=σ Nh− vậy: Mặt đáy bánh răng hành tinh thỏa mãn điều kiện bền tính theo ứng suất chèn dập. N N/m 2 Mặt đáy bánh răng nửa trục 1 Tính theo chèn dập d−ới tác dụng của lực R. )( . 2 1 2 2 3 rr Rq −= πσ [σ] = (4 ữ20)MN/m2 0 cos .cos . cos 2 R N Ptg M tg qr δ α δ α δ = = = R- Lực h−ớng kính 33 10.8,82,61cos.20.10. 54.4.2 6,21760 == tgR Suy ra: 6 22 63 3 10.7,5)3657(14,3 10.10.8,8.4 =−=σ Nh− vậy: Mặt đáy bánh răng nửa trục thỏa mãn điều kiện bền tính theo ứng suất chèn dập d−ới tác dụng của lực R. N N/m 2 32 2.2 Nghiên cứu thiết kế 2D các chi tiết cụm cầu sau xe ôtô tải thông dụng Toàn bộ các chi tiết của cụm cầu sau với hơn 180 chi tiết đ−ợc thiết kế 2D bằng phần mềm thiết kế cơ khí AutoCad. Các chi tiết đ−ợc thiết kế dựa theo kết quả tính toán các chi tiết cụm cầu sau và dựa theo mẫu các chi tiết trong cụm cầu sau xe ôtô tải 3 tấn do Trung Quốc chế tạo, hiện đang đ−ợc lắp ráp tại Việt Nam. (a) Bánh răng quả dứa (b) Bánh răng vành chậu (c) Trục láp Hình 2.9 Một số thiết kế 2D các chi tiết trong cụm cầu xe ôtô tải M 27 x1 ,5 22.0+ 0,1 134.0±0,1 34.0 8.0 63.5 62.060.5- 0,06 71.0- 0.06 92.0±0.1 257.0±0,2 ỉ 35 .0 +0 ,0 18 +0 ,0 02 ỉ 46 .0 ±0 ,1 ỉ 65 .0 -0 ,0 5 ỉ 93 .6 - 0 ,0 6 ỉ 55 .0 +0 ,0 21 +0 ,0 02 ỉ 54 .0 42.0° ỉ48.5 ỉ 64 .0 201.8 ỉ41.5 ỉ45.0 11.5° ±5' 2 lỗỉ5.0 13.7°8.8° ỉ 37 9. 0- 0 ,0 8 ỉ 28 3. 0+ 0. 15 ỉ 23 4. 0+ 0, 04 6 16.0 29.0 45.5-0,035 52.5- 0,1 18.0 40.5 46.5 ỉ 28 5. 0+ 0. 2 4.6 2.9 78°48' ±5' 193.2 ỉ 33 1. 0 R3.0 80 .3° 77 .1° 33 2.3 Nghiên cứu thiết kế 3D các chi tiết cụm cầu sau xe ôtô tải thông dụng Các chi tiết ngoài thiết kế 2D cũng đ−ợc thiết kế 3D trên phần mềm thiết SolidWorks. Các thiết kế dạng 3D cho phép tính bền từng chi tiết đơn lẻ hoặc tính bền cả hệ thống một cách thuận lợi trên các phần mềm phân tích phần tử hữu hạn, đồng thời có thể lắp ráp các chi tiết theo mô hình thực tế của cầu sau mô tả quá trình hoạt động của các cặp bánh răng ăn khớp. Sử dụng các phần mềm CAD, CAM kết nối với các máy gia công CNC để sản xuất loạt lớn các chi tiết có độ chính xác cao, chất l−ợng đồng đều và có giá thành hạ. (a) Tổng thể cụm cầu sau (b) Cặp bánh răng của truyền lực chính (c) Bánh răng vi sai (d) Bánh răng bán trục (e) Cụm moay ơ (f) Bán trục (h) Nửa d−ới vỏ vi sai (k) Nửa trên vỏ vi sai Hình 2.10 Một số hình ảnh thiết kế 3D các chi tiết cụm cầu sau xe ôtô tải 34 Ch−ơng 3 Công nghệ chế tạo một số chi tiết chính trong cụm cầu sau xe ôtô tải thông dụng 3.1 Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết chính cụm cầu sau 3.1.1 Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng quả dứa 1- Chuẩn bị: Thép 20XM, Φ100 x L145 2- Rèn: Rèn trên máy búa, đạt kích th−ớc theo bản vẽ rèn Máy búa MB412 của Liên xô, công suất 10 Kw 3- Tiện 1: Tiện hoàn chỉnh đạt kích th−ớc bản vẽ (để l−ợng d− cho gia công sau nhiệt luyện các kích th−ớc Φ35k6, Φ55k6 và kích th−ớc Φ48.5 đỉnh then hoa. Phần ren M27x1.5 để Φ29 ). + Máy: Máy tiện 1K62 Liên xô, công suất 7.5 Kw + Dao cắt: Dao tiện cong, dao tiện vai, dao tiện lỗ, mũi khoan tâm Φ4 + Gá: Mâm cặp 3 vấu vạn năng 4- Phay răng: + Máy phay răng chuyên dùng 525 Liên xô, công suất 7 Kw + Gá chuyên dùng có sẵn + Dao phay chuyên dùng m 8 5- Phay then hoa: Phay then hoa D47.5 M2.5 Z 20 (Để l−ợng d− cho mài then 0.5 các bề mặt then) + Máy: Máy phay bán tự động 5350 của Liên xô, công suất 7 K w + Dao: Dao phay chuyên dụng M 2.5 + Gá: Gá chuyên dùng có sẵn 6- Nhiệt luyện 1: + Thấm các bon thể khí đạt chiều sâu thấm 0.8-1.3 mm + Máy: Lò thấm điện trở chuyên dùng + Gá: Gá thấm chuyên dùng 7- Tiện 2: Tiện ren M27x 1.5 35 + Máy: Máy tiện 1K62 Liên xô, công suất 7.5 Kw + Dao: Dao tiện ren + Gá: Mâm cặp 3 vấu vạn năng 8- Nguội: Khoan 2 lỗ Φ5 + Máy: Máy khoan bàn K12 Việt nam, công suất 0.6 Kw + Dao: Mũi khoan Φ5 + Gá: Gá vạn năng 9- Nhiệt luyện 2: + Tôi thể tích đạt độ cứng 32-35 HRC Máy: Lò tôi điện trở chuyên dùng, công suất 20Kw + Tôi cao tần và ram vành răng đạt độ cứng 58-62 HRC Máy: Lò tôi cao tần BчW-1000, công suất 1000 Kw Lò ram điện trở chuyên dùng 10- Mài tròn: + Mài tròn ngoài kích th−ớc Φ35k6, Φ55k6, mài tròn đỉnh then hoa + Máy: Máy mài SU 200-800 của Đức, công suất 9.5 Kw + Gá: Gá chuyên dụng 11- Mài then hoa + Máy: Máy mài then hoa 3451Б của Liên xô, công suất 3Kw + Gá: Gá mài then chuyên dụng Làm sạch phần răng chi tiết sau nhiệt luyện 3.1.2 Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng vành chậu 1- Chuẩn bị: Thép 20XM, Φ200 X 150 2- Tiện 1: Khoan lỗ mồi Φ 20 cho rèn + Máy 1K62, công suất 7.5 Kw + Gá: Mâm cặp 3 vấu vạn năng + Dao: Mũi khoan Φ20 36 3- Rèn: Rèn trên máy ép và máy búa nong lỗ đạt kích th−ớc Φ228, vo tròn ngoài đạt kích th−ớc Φ386 x L 58 + Máy: Máy ép Φ1232 của Liên xô, công suất 14 Kw Máy búa MB412 của Liên xô, công suất 10 Kw + Chày nong: Dùng các chày nong côn 4- Tiện: Tiện hoàn chỉnh đạt kích th−ớc bản vẽ + Máy: Máy tiện 1K62 Liên xô, công suất 7.5 Kw + Dao cắt gồm: Dao tiện cong, dao tiện vai, dao tiện lỗ 5- Phay răng: + Máy: Máy phay răng chuyên dùng + Gá chuyên dùng có sẵn + Dao: Dao phay răng chuyên dùng 6- Nguội: Khoan 12 lỗ Φ14.5 + Máy: Máy khoan cần ngang 2M55 của Liên xô, công suất 8.2 kW + Dao: Mũi khoan Φ14.5 + Gá: Gá chuyên dùng 7- Nhiệt luyện: + Thấm cácbon thể khí đạt chiều sâu thấm 0.8-1.2 mm Máy: Lò thấm chuyên dùng, công suất 50 kW + Gá: Gá thấm chuyên dùng + Tôi thể tích đạt độ cứng 32-35 HRC Máy: Lò tôi điện trở chuyên dùng, công suất 50 kW + Gá: Gá tôi chuyên dùng + Tôi cao tần và ram vành răng đạt độ cứng 58-63 HRC Máy: Lò tôi cao tần BчW-1000, công suất 1000 kW Lò ram điện trở chuyên dùng 8- Gia công sau nhiệt luyện: Làm sạch chi tiết sau nhiệt luyện 37 3.1.3 Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng hành tinh 1- Chuẩn bị: Thép 20XM, Φ70 X 37 2- Rèn: Rèn trên máy ép theo khuôn có sẵn Máy ép Φ1232 của Liên xô Công suất 14 Kw 3- Tiện: Tiện hoàn chỉnh đạt kích th−ớc bản vẽ + Máy: Máytiện 1K62 Liên xô, công suất 7.5 kW + Dao cắt gồm: Dao tiện cong, dao tiện vai, dao tiện lỗ, mũi khoan Φ26, mũi doa Φ28 4- Bào răng: + Máy: Bào răng côn 5A-250 Liên xô, công suất 12 kW + Gá: Gá chuyên dùng có sẵn + Dao: Dao bào răng m 8 5- Nguội: Khoan 2 lỗ Φ4 + Máy: Máy khoan bàn K12 Công suất 0.6 kW + Dao: Mũi khoan Φ4 + Gá: Gá khoan chuyên dùng 6- Nhiệt luyện: + Thấm cácbon thể khí đạt chiều sâu thấm 0.8-1.3 mm Máy: Lò thấm điện trở chuyên dùng, công suất 25 kW + Gá: Gá thấm chuyên dùng + Tôi thể tích đạt độ cứng 32-35 HRC Máy: Lò tôi điện trở chuyên dùng, công suất 20 kW + Tôi cao tần và ram vành răng đạt độ cứng 58-63 HRC Máy: Lò tôi cao tần BчW-1000, công suất 1000 kW Lò ram điện trở chuyên dùng 7- Gia công sau nhiệt luyện: Làm sạch chi tiết sau nhiệt luyện 38 3.1.4 Quy trình công nghệ chế tạo bánh răng bán trục 1- Chuẩn bị: Thép 20XM, Φ80 X 120 2- Rèn: Rèn trên máy ép theo khuôn có sẵn Máy ép Φ1232 của Liên xô, công suất 14 kW 3- Tiện: Tiện hoàn chỉnh đạt kích th−ớc bản vẽ (Để l−ợng d− cho mài sau nhiệt luyện kích th−ớc Φ72g6 là 0.6) + Máy: Máytiện 1K62 Liên xô, công suất 7.5 kW + Dao cắt: Dao tiện cong, dao tiện vai, dao tiện lỗ, mũi khoan Φ26, mũi khoan Φ45 4- Chuốt then hoa + Máy chuốt 7Б520, công suất 20.5 kW + Dao chuốt then hoa chuyên dụng (m2.5 ,Z20, D50) 5- Bào răng: + Máy: Bào răng côn 5A-250 Liên xô, công suất 12 kW + Gá chuyên dùng có sẵn + Dao: Dao bào răng m 8 6- Nguội: Khoan 2 lỗ Φ4 + Máy: Máy khoan bàn K12, công suất 0.6 kW + Dao: Mũi khoan Φ4 + Gá: Gá khoan chuyên dùng 7- Nhiệt luyện: + Thấm các bon thể khí đạt chiều sâu thấm 0.8-1.3 mm Máy: Lò thấm điện trở chuyên dùng, công suất 25 kW Gá: Gá thấm chuyên dùng + Tôi thể tích đạt độ cứng 32-35 HRC Máy: Lò tôi điện trở chuyên dùng, công suất 20 Kw + Tôi cao tần và ram vành răng đạt độ cứng 58-63 HRC Máy: Lò tôi cao tần BчW-1000, công suất 1000 kW 39 Lò ram điện trở chuyên dùng 8- Mài: Mài tròn Φ72g6 + Máy: Máy mài SU 200-800 của Đức, công suất 9.5 kW + Gá: Dùng trục gá chuyên dụng định vị vào lỗ then hoa mài đạt kích th−ớc Φ72g6 Làm sạch chi tiết sau nhiệt luyện. 3.1.5 Quy trình công nghệ chế tạo bán trục 1- Chuẩn bị: Thép 20XM, Φ100 2- Rèn: Rèn đạt kích th−ớc theo bản vẽ rèn + Máy: Máy rèn ngang chuyên dùng Công suất + Gá: Khuôn rèn chuyên dùng + ủ khử ứng suất sau khi rèn 3- Tiện: Tiện hoàn chỉnh đạt kích th−ớc bản vẽ (Để l−ợng d− các bề mặt cho tiện 2 là 2 mm) + Máy: Máytiện 1K62 Liên xô, công suất 7.5 kW + Dao: Dao tiện cong, dao tiện vai, mũi khoan tâm Φ5 + Gá: Mâm cặp 3 vấu vạn năng tốc truyền lực 4- Nhiệt luyện 1: Tôi cải thiện ram cao đạt độ cứng 28-32 HRC + Máy: Lò tôi điện trở, công suất 40 kW Lò ram điện trở chuyên dụng + Gá chuyên dùng có sẵn 5- Tiện 2: Tiện hoàn chỉnh đạt kích th−ớc bản vẽ để l−ơng d− cho mài kích th−ớc Φ52.6 là 0.6 + Máy: Máytiện 1K62 Liên xô, công suất 7.5 kW + Dao: Dao tiện cong , dao tiện vai, dao tiện định hình. + Gá: Mâm cặp 3 vấu vạn năng tốc truyền lực 6- Nguội: Khoan các lỗ Φ12 doa các lỗ côn Φ12-17, khoan ren hai lỗ M10 + Máy: Máy khoan cần 2M 55 của Liên xô, công suất 8.2 kW 40 + Gá: Gá khoan chuyên dụng + Dao: Mũi khoan Φ12, Φ8.5, mũi doa côn Φ12-17 , ta rô M10 7- Phay: Phay then hoa m2.5, d 52.6, Z 20 + Máy: Máy phay chuyên dụng 5350A, công suất 7 kW + Gá: Gá phay chuyên dùng + Dao: Dao phay then hoa chuyên dùng m2.5 8- Nhiệt luyện 2: Tôi cao tần phần then hoa đạt 56-60 HRC + Máy: Lò tôi cao tần, công suất 1000 kW + Gá: Gá tôi chuyên dùng 9- Mài tròn: mài tròn đ−ờng kính đỉnh then Φ52.6 + Máy: Máy mài 3A130 của Liên xô, công suất 4 kW + Gá: Gá mài chuyên dùng 10- Mài then hoa + Máy: Máy mài then hoa 3451Б của Liên xô, công suất 3 kW + Gá: Gá mài chuyên dụng 3.2 Chế tạo một số chi tiết chính trong cụm cầu sau xe tải thông dụng Chế tạo 02 bộ các chi tiết trong cụm cầu sau xe ô tô tải 3 tấn, mỗi bộ gồm các chi tiết sau: STT Tên chi tiết Số l−ợng 1 Bánh răng quả dứa 01 2 Bánh răng vành chậu 01 3 Bánh răng vi sai 04 4 Bánh răng bán trục 02 5 Bán trục 02 41 3.3 Lập quy trình công nghệ lắp ráp cụm cầu sau Quy trình lắp ráp cầu sau đ−ợc thực hiện theo quy trình sau : A. Lắp ráp cụm nắp tr−ớc Hình 3.1 Sơ đồ lắp ráp cụm nắp tr−ớc Ký hiệu Tên chi tiết Ký hiệu Tên chi tiết CS_050 Đai ốc điều chỉnh bánh răng vành chậu CS_049 Gối đỡ ổ bi vành chậu CS_051_01 Vòng bi đỡ bánh răng vành chậu CS_058 Bánh răng vi sai + đệm CS_055_02 Đai ốc dài bắt vi sai CS_059 Nửa vỏ vi sai ngoài CS_056 Bulông ngắn + phanh hãm bắt vi sai CS_055 Bulông dài bắt vi sai CS_057 Bánh răng bán trục+ đệm CS_062 Vỏ cầu chính CT_046 Đệm giữ bulông M8 CS_066 Bánh răng vành chậu CS_047 Phanh giữ CS_055_01 Bulông bắt bánh răng vành chậu vào vi sai 42 B. Lắp ráp cụm bánh răng quả dứa Hình 3.2 Sơ đồ lắp ráp cụm bánh răng quả dứa Ký hiệu Tên chi tiết Ký hiệu Tên chi tiết CS_038_1 Phớt chắn dầu CS_043 Căn đệm nhỏ đi kèm ống căn CS_038 Mặt bích chặn vòng bi cầu CS_041 ống căn giữa hai vòng bi CS_040 Vòng bi ngoài CS_053_1 Vòng bi trong CS_069 Thớt giữa CS_053 Bánh răng quả dứa C. Lắp cụm chính giữa Hình 3.3 Sơ đồ lắp ráp cụm chính giữa 43 Ký hiệu Tên chi tiết Ký hiệu Tên chi tiết CS_034 Đai ốc hãm CS_044 Bulông + đệm vênh của nắp tr−ớc cầu xe CS_035 Vòng đệm CS_062 Cụm visai CS_036 Mặt bích bắt các đăng CS_067 Thân cầu CS_037 Bu lông + đệm vênh của mặt bích chặn vòng bi CS_063 Vỏ cầu sau CS_038 Cụm quả dứa CS_064 Bulông + đệm vênh vỏ cầu sau D. Lắp ráp cụm moay ơ Hình 3.4 Sơ đồ lắp ráp cụm tăm bua Ký hiệu Tên chi tiết Ký hiệu Tên chi tiết CS_006_T Bulông tắc kê CS_014_01_T Tăm bua trên CS_008_T Gu rông đai ốc tắc kê CS_015_T Vòng căn bi (nằm phía trong) CS_007_T Gu rông đầu bán trục CS_014_02_T Tăm bua d−ới CS_013_T Vòng căn bi (nằm phía ngoài) CS_014_03_T Đai ốc 44 E. Lắp ráp cụm trống phanh - phanh Hình 3.5 Sơ đồ lắp ráp cụm moay ơ Ký hiệu Tên chi tiết Ký hiệu Tên chi tiết CS_009_T Phớt moay ơ ngoài đầu bán trục CS_014_T Moay ơ CS_010_T Đai ốc ngoài CS_067 Thân cầu CS_011_T Phanh hãm CS_019_T Má phanh + Guốc phanh CS_012_T Đai ốc trong CS_022_T Trục quả đào F. Lắp ráp bán trục Hình 3.6 Sơ đồ lắp ráp phần bán trục Ký hiệu Tên chi tiết Ký hiệu Tên chi tiết CS_005_T Đai ốc lốp ngoài CS_003_T Côn hãm CS_002_T Đệm vênh + đai ốc bulông bán trục CS_004_T Bán trục 45 3.4 Kiểm tra, điều chỉnh Để cụm cầu sau xe ôtô hoạt động tốt và ổn định, hạn chế tiếng ồn thì cần tiến hành một số kiểm tra và điều chỉnh trong và sau quá trình lắp ráp: - Điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bánh răng quả dứa - Điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bán trục - Điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa bánh răng quả dứa, bánh răng vành chậu - Điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa bánh răng bán trục và bánh răng vi sai. - Kiểm tra và điều chỉnh sự ăn khớp các răng của bánh răng vành chậu ™ Điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bánh răng quả dứa Khi lắp bánh răng quả dứa vào vỏ đỡ vi sai, nếu đã đặt tải lên bánh răng quả dứa mà không đặt tải ban đầu lên vòng bi phía tr−ớc và phía sau mà thì đầu vòng bi đối diện với h−ớng đặt tải có thể bị rơ. Độ rơ nh− trên th−ờng xảy ra ở vòng bi mới vì độ mòn ban đầu của phụ tùng và bánh răng sẽ quay không ổn định, nếu không ngăn chặn nó bằng cách đặt tải ban đầu lên các vòng bi bánh răng quả dứa. Tải trọng ban đầu của các vòng bi của các bánh răng quả dứa th−ờng đ−ợc điều chỉnh bởi sự thay đổi khoảng cách của các vòng trong phía tr−ớc và phía sau của vòng bi trong khi vòng ngoài đ−ợc cố định vào vỏ đỡ vi sai. Vì vậy điều chỉnh bằng cách thay đổi độ dày tổng cộng của các đệm điều chỉnh. ™ Điều chỉnh vòng bi và bánh răng quả dứa Vì các bánh răng của bộ TLC và cụm vi sai truyền mômen xoắn lớn, chúng th−ờng là nguyên nhân gây ra tiếng kêu. Vì vậy cần phải duy trì luôn ăn khớp đúng để đảm bảo hoạt động đúng chức năng. Điều đó đ−ợc thực hiện bằng việc kiểm tra và điều chỉnh nh− sau: - Điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bánh răng quả dứa - Điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bán trục - Điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa bánh răng bán trục và bánh răng vi sai. 46 ™ Điều chỉnh khe hở giữa bán răng quả dứa và bánh răng vành chậu - Khe hở cạnh răng là khe hở theo chiều quay giữa bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa. Khe hở này đ−ợc thiết kế để tạo ra khe hở ban đầu giữa các răng và cho phép tạo một lớp dầu bôi trơn dễ hơn nhằm bảo vệ bề mặt răng của bánh răng, do vậy bánh răng sẽ không bị hỏng do lực quá lớn tác dụng lên bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa. Nếu khe hở ăn khớp quá lớn thì bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa sẽ phải chịu va chạm mạnh khi xe bắt đầu chuyển động hoặc khi xe chuyển giữa chế độ chạy bằng lực động cơ và lực quán tính. - Khe hở ăn khớp có thể đ−ợc kiểm tra qua việc đo khe hở theo tiêu chuẩn chiều quay của bánh răng vành chậu khi bánh răng quả dứa đ−ợc giữ bằng tay. Nếu vết ăn khớp các răng giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu không đ−ợc điều chỉnh đúng thì tiếng nghiến răng, mòn không đều có thể xảy ra, thậm chí khi tải trọng ban đầu và khe hở ăn khớp đã đ−ợc điều chỉnh bình th−ờng. Vết ăn khớp giữa các răng phải đ−ợc điều chỉnh đúng để ngăn chặn các vấn đề này. Bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa sau chế tạo đ−ợc cho ăn khớp với nhau, sau đó mài rà để bề mặt của các bánh răng ăn khớp chính xác. Do vậy, cặp bánh răng này khi hỏng hóc thì đ−ợc thay thế cả hai và vết ăn khớp giữa chúng phải đ−ợc điều chỉnh sữa chữa. ™ Điều chỉnh khe hở giữa bánh răng vi sai và bánh răng bán trục Khe hở ăn khớp giữa bánh răng vi sai và bánh răng bán trục là cần thiết với lý do giống nh− khe hở ăn khớp giữa bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa. Tuy nhiên khác với bánh răng vành chậu là bánh răng vi sai quay rất chậm. Vì bánh răng vi sai và bánh răng bán trục quay thống nhất trong mọi tr−ờng hợp nên tiếng kêu không bình th−ờng hiếm khi gây ra bởi chuyển động quay của bánh răng vi sai. Tuy nhiên khe hở ăn khớp nhỏ (từ 0,05 - 0,20 mm) vẫn rất cần thiết. Khe hở ăn khớp giữa bánh răng vi sai và bánh răng bán trục có thể đ−ợc điều chỉnh bằng sự thay đổi chiều dày tổng thể của các bạc chặn đ−ợc đặt phía sau bánh răng bán trục và bánh răng vi sai. 47 3.5 Một số yêu cầu kỹ thuật Sau khi lắp ráp hoàn chỉnh, quá trình vận hành thử nghiệm có thể xảy ra một số triệu chứng lạ, một số triệu chứng th−ờng gặp nh− sau: ™ Triệu chứng của sự cố tiếng ồn, gõ hoặc rung động: (a) Độ rơ của bánh răng quả dứa (b) Hỏng các vòng bi bánh răng quả dứa (c) Kiểm tra độ đảo của bích nối - Độ đảo h−ớng trục lớn nhất là 0.10 mm - Độ đảo h−ớng kính lớn nhất là 0,10 mm ™ Tiếng kêu không bình th−ờng và các triệu chứng h− hỏng khác: (a) Độ đảo bánh răng vành chậu: Nếu độ đảo bánh răng vành chậu lớn hơn độ đảo lớn nhất thì thay bánh răng vành chậu mới. Độ đảo lớn nhất là 0,10 mm. (b) Khe hở ăn khớp của bánh răng vành chậu: Nếu khe hở ăn khớp không đúng tiêu chuẩn thì điều chỉnh tải trọng ban đầu của vòng bi bán trục hay sửa chữa nếu cần. Khe hở ăn khớp 0,13 – 0,18 mm. (c) Kiểm tra vết ăn khớp của các răng giữa bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa. (d) Kiểm tra độ rơ của các vòng bi bán trục và tiếng kêu không bình th−ờng. (e) Kiểm tra khe hở ăn khớp tiêu chuẩn 0,05 - 0,2 mm. Nếu khe hở ăn khớp không đúng tiêu chuẩn thì lắp các đệm chặn đúng kích th−ớc. (f) Đo tải trọng ban đầu của bánh răng quả dứa: Dùng đồng hồ đo mômen xoắn, đo tải trọng ban đầu của khe hở ăn khớp giữa bánh răng quả dứa và bánh răng vành chậu. Tải trọng ban đầu 9 - 13 kg.cm. (g) Kiểm tra tải trọng ban đầu tổng cộng: Dùng đồng hồ đo mômen xoắn, đo tải trọng ban đầu tổng cộng. Tải trọng ban đầu tổng cộng = Tải trọng ban đầu bánh răng quả dứa + Tải trọng ban đầu của vòng bi bán trục (4-6 kg.cm). 48 Ch−ơng 4 Thử nghiệm xác định chất l−ợng cầu sau 4.I Cơ sở của thử nghiệm 4.I.1 Các đơn vị chuyên môn tham gia TT Tên đơn vị Phụ trách thí nghiệm 1 Phòng kỹ thuật công ty CP Cơ khí Cổ Loa KS. Đinh Xuân Kh−ơng/ Tr−ởng phòng 2 Phòng kỹ thuật nhà máy ôtô Cổ Loa ThS. Đinh Mạnh C−ờng/ Tr−ởng phòng kỹ thuật 3 Khoa Công nghệ Ô tô tr−ờng Đại học Công nghiệp Hà Nội ThS. Thân Quốc Việt/ Tr−ởng bộ môn ôtô 4 Công ty TNHH Th−ơng mại điện tử và công nghệ Việt Nam (Vecomtech Co., Ltd.) KS. Lê Tuấn Anh/ Giám đốc 5 Công ty LMS International/ DSS Dynamics System & Solution (Asia) Co., Ltd, Thái Lan KS. Sataporn/ Expert of Technical 4.I.2 Ch−ơng trình thí nghiệm 4.I.2.1 Thí nghiệm đo chỉ tiêu độ cứng trên bánh răng và trục − Phụ trách chung: KS. Đinh Xuân Kh−ơng – TP Kỹ thuật Cty CPCK Cổ loa − Mục đích và nội dung thí nghiệm: Đo xác định độ cứng các chi tiết nguyên bản và các chi tiết sau khi chế tạo, so sánh chất l−ợng t−ơng đ−ơng. − Đối t−ợng kiểm tra: Các chi tiết đề tài chế tạo/ nguyên bản của Trung Quốc Bánh răng vành chậu: 02/ 01 Bánh răng quả dứa: 02/ 01 Bánh răng bán trục: 04/ 01 Bánh răng hành tinh: 08/ 01 Trục láp : 04/ 01 − Đơn vị thực hiện và chịu trách nhiệm thí nghiệm: Phòng Kỹ thuật Công ty Cổ phần Cơ khí Cổ Loa. − Địa điểm thí nghiệm: Phòng KCS 49 4.I.2.2 Thí nghiệm đo chỉ tiêu độ ồn bộ cầu sau trên xe − Phụ trách chung: ThS. Đỗ Giao Tiến – Phó phòng Kỹ thuật NM Ôtô Cổ loa − Mục đích và nội dung thí nghiệm: Đo xác định độ ồn bộ cầu sau nguyên bản trên xe và bộ cầu sau do đề tài chế tạo lắp trên xe tải cùng loại. − Đối t−ợng kiểm tra: Cầu sau nguyên bản lắp trên xe tải 3 tấn: 01 xe Cầu sau do đề tài chế tạo lắp trên xe 3 tấn cùng loại: 01 xe − Đơn vị thực hiện và chịu trách nhiệm thí nghiệm: Phòng Kỹ thuật nhà máy ôtô Cổ Loa; Công ty Vecomtech Việt Nam; Công ty LMS International/ DSS Dynamics System & Solution Co., Ltd. − Địa điểm thí nghiệm: Nhà máy ôtô Cổ Loa − Thành phần thí nghiệm: Các cán bộ thuộc các đơn vị trên. 4.I.2.3 Thí nghiệm đo khả năng quá tải của cầu sau trên xe thực − Phụ trách chung: ThS Đinh Mạnh C−ờng/Tr−ởng phòng kỹ thuật NM ôtô Cổ Loa. − Đối t−ợng kiểm tra: Cầu sau do đề tài chế tạo lắp trên xe tải 3 tấn LF3070G1. − Đơn vị thực hiện và chịu trách nhiệm thí nghiệm: ƒ Phòng kiểm tra chất l−ợng xe xuất x−ởng, nhà máy ôtô Cổloa ƒ Phòng Kỹ thuật Cty Cổ phần Cơ khí Cổ Loa. − Địa điểm thí nghiệm: Đ−ờng thử xe tiêu chuẩn khu công nghiệp ôtô Nguyên Khê, TCty Vinamotor, Đông Anh, Hà Nội. − Điều kiện và nội dung thí nghiệm: ƒ Xe đ−ợc kiểm tra tr−ớc khi chạy thực tế trên dây chuyền Inspection line theo tiêu chuẩn xuất xởng của nhà chế tạo, có phiếu KCS đính kèm. ƒ Chất tải lên xe theo chỉ tiêu kỹ thuật đã đăng ký trong đề tài: 180% tải. ƒ Chạy xe kiểm tra theo kết quả tính toán động học, động lực học của xe (tăng tốc, tốc độ tối đa, v−ợt dốc và chạy nhiều lần trên mặt đ−ờng địa hình của đ−ờng thử) theo quy định thử xe mẫu của Cục Đăng kiểm VN. ƒ Lập biên bản hồ sơ các thông số đo đ−ợc theo mẫu. 50 4.II Nội dung thí nghiệm 4.II.1 Thí nghiệm đo độ cứng bánh răng 4.II.1.1 Các tiêu chuẩn hiện hành Ph−ơng pháp đo bánh răng phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành, bảng 4.1.1. Bảng 4.1.1 Danh sách các tiêu chuẩn đo cấp chính xác bánh răng. TT Số tiêu chuẩn Tên Ghi chú 1 TCVN 1067-84 Sai lệch hình dạng và vị trí bề mặt. Yêu cầu chung về ph−ơng pháp đo 2 TCVN 5121-90 Sai lệch hình dạng và vị trí bề mặt. Yêu cầu chung về ph−ơng pháp đo 3 TCVN 2244-99 Hệ thống ISO về dung sai và lắp ghép. Cơ sở của dung sai, sai lệch và lắp ghép 4 TCVN 2245-99 Hệ thống ISO về dung sai và lắp ghép. Bảng cấp dung sai tiêu chuẩn và sai lệch giới hạn của lỗ và trục 5 TCVN 2511-95 Nhám bề mặt- Thông số cơ bản và trị số 6 JIS B 1702-1-98 (ISO 1328-1: 1995) Cylindrical gears- ISO system of accuracy - Part 1: Definitions and allowable values of accuracy 7 JIS B 1702-2-98 (ISO 1328-2: 1997) Cylindrical gears- ISO system of accuracy - Part 2: Definitions and allowable values of deviations relevant to radial composite deviations and runout information 8 GOST 1643-72 Tiêu chuẩn cấp chính xác bánh răng - Kiểm tra sai số chu kỳ bánh răng nghiêng 9 GOST 8137-74 Tiêu chuẩn cấp chính xác bánh răng – Kiểm tra độ đảo h−ớng tâm của vành răng 10 GOST 9178-72 Tiêu chuẩn cấp chính xác bánh răng – Kiểm tra độ chính xác bánh răng 51 4.II.1.2 Các bộ chỉ tiêu dùng để đánh giá chất l−ợng bánh răng Các bộ chỉ tiêu mức chính xác bánh răng gồm: − Mức chính xác động học: Là sự phù hợp về góc quay của bánh răng chủ động và bánh răng bị động. Mức chính xác động học đ−ợc đặc tr−ng bằng giá trị sai số động học của truyền động, là hiệu số giữa góc quay thực và góc quay danh nghĩa của bánh răng bị động, biểu thị bằng độ dài cung trên vòng chia (theo dơn vị dài). Tiêu chuẩn quy định sai số động học lớn nhất của truyền động F’ior và của bánh răng F’ir là hiệu đại số lớn nhất của sai số động học sau một vòng quay của bánh răng. − Mức chính xác làm việc êm: Là sự hạn chế các sai số chu kỳ lặp lại nhiều lần trong một vòng quay bánh răng (là sự thay đổi cục bộ đáng kể của sai lệch góc quay của bánh răng). Mức chính xác làm việc êm đ−ợc đặc tr−ng bằng trị số của sai số động học cục bộ f’ir và sai số chu kỳ của truyền động fzkor và đối với bánh răng fzkr. − Mức tiếp xúc: Là sự đảm bảo mức tiếp xúc các răng theo chiều dài và chiều cao răng đủ đảm bảo độ bền của răng khi truềyn tải trọng từ bánh răng này sang bánh răng kia. Mức tiếp xúc các răng đ−ợc đặc tr−ng bằng kích th−ớc t−ơng đối với chiều dài và chiều cao răng của vết tiếp xúc tổng của cặp răng ăn khớp trong truyền động. − Mức khe hở cạnh răng: Là sự khắc phục hiện t−ợng kẹt răng khi làm việc và hạn chế hành trình chết của truyền động, đồng thời đảm bảo hình thành màng dầu bôi trơn bề mặt làm việc của răng. Mức khe hở cạnh răng đ−ợc xác định trong tiết diện vuông góc ph−ơng răng và trong mặt phẳng tiếp xúc với mặt trụ cơ bản. Khe hở cạnh răng là cần thiết để dịch chuyển màng dầu bôi trơn bề mặt răng để bù lại các sai số về dãn nở nhiệt, sai số chế tạo và sai số lắp ráp. Để truyền động làm việc bình th−ờng thì khe hở cạnh răng phải lớn hơn khe hở cạnh răng cần thiết jnmin nh−ng không lớn hơn khe hở cho phép lớn nhất [jnmax] [jnmax] > jn > jnmin 52 4.II.1.3 Tiêu chuẩn TCVN 1067-71 TT Tên gọi Ký hiệu Định nghĩa 1 Sai số động học của bánh răng Sai số lớn nhất của góc quay bánh răng sau một vòng quay khi cho răng ăn khớp một bên răng với bánh răng mẫu 2 Sai số tích luỹ của b−ớc vòng Sai số lớn nhất về sự phân bố của hai prophin răng cùng phía nào đó trên một đ−ờng tròn của bánh răng 3 Độ đảo h−ớng tâm của vành răng Độ dao động lớn nhất của khoảng cách từ trục quay của bánh răng tới một dây cung cố định của răng (hoặc đáy răng). 4 Độ dao động khoảng pháp tuyến chung Hiệu giữa các khoảng pháp tuyến chung lớn nhất Lmax và nhỏ nhất Lmin trên một bánh răng 5 Sai số lăn Thành phần của sai số động học của bánh răng đ−ợc xác định khi không xét tới ảnh h−ởng của độ đảo h−ớng tâm của vành răng, 53 còn đối với bánh răng thẳng khi không xét tới ảnh h−ởng của sai số b−ớc cơ sở. 6 Khoảng cách trục đo danh nghĩa Khoảng cách trục khi cho bánh răng đ−ợc đo với độ dịch chuyển nhỏ nhất của prophin gốc đối tiếp khít với bánh răng mẫu. 7 Sai số chu kì Thành phần của sai số động học bánh răng đ−ợc lặp lại nhiều lần, có chu kỳ sau một vòng quay của bánh răng. Trị số của sai số chu kỳ bằng trung bình cộng của các biên độ dao động của sai số động học bánh răng tại tất cả các chu kỳ sau một vòng quay của bánh răng. 8 Sai số b−ớc vòng Hiệu giữa hai b−ớc vòng nào đó trên một đ−ờng tròn của bánh răng 9 Sai lệch b−ớc cơ sở Hiệu giữa các khoảng cách thực tế và khoảng cách danh nghĩa của hai tiếp tuyến song song với nhau và tiếp xúc với hai prophin lân cận cùng phía của răng bánh răng. 54 10 Sai số prophin Khoảng cách giữa hai prôphin lý thuyết bao prôphin thực tế trong phạm vi của đoạn làm việc của prôphin răng bánh răng. Sai số prôphin đ−ợc xác định trong mặt phẳng thẳng góc với trục quay của bánh răng. 11 Vết tiếp xúc Phần mặt răng trên đó có vết dính của nó với các răng của bánh răng đối tiếp sau khi quay các bánh răng và có sự hãm nhẹ. Vết tiếp xúc đ−ợc tính theo phần trăm của chiều dài hoặc chiều cao răng. Vết tiếp xúc theo chiều dài răng bằng tỷ số khoảng cách giữa các điểm cực của vết dính (không kể chỗ đứt quãng v−ợtquá trị số trên môđun toàn bộ chiều dài răng). %100* B căa =VTXchiềudài Vết tiếp xúc theo chiều cao răng bằng tỷ số giữa chiều cao trung bình của vết dính với chiều cao làm việc của răng. %100* h h =VTX p tb chiềucao 55 12 Sai lệch b−ớc dọc Σ∆B Hiệu giữa các khoảng cách thực tế và danh nghĩa của hai mặt răng cùng phía nào đó trên một đ−ờng sinh của mặt trụ đồng trục với trục quay của bánh răng và đi qua điểm giữa của chiều cao răng. Sai lệch pháp b−ớc dọc đ−ợc tính theo ph−ơng pháp tuyến với đ−ờng vít của răng và dùng cho bánh răng nghiên có chiều rộng vành răng lớn hơn đối với bánh răng chữ V là một nửa chiều rộng vành răng fΣB mβsin 4 =∆ 13 Sai số hình dáng và vị trí đ−ờng tiếp xúc Khoảng cách giữa hai đ−ờng thẳng nằm trong mặt phẳng tiếp xúc với mặt trụ cơ sở, song song với đ−ờng tiếp xúc danh nghĩa và bao đ−ờng tiếp xúc thực tế. Sai số này dùng cho bánh răng nghiêng có chiều dày vành răng lớn (xem định nghĩa mục 12). 14 Độ không thẳng của đ−ờng tiếp xúc Khoảng cách giữa hai đ−ờng thẳng song song gần nhau nhất nằm trong mặt phẳng tiếp xúc với mặt trục cơ sở và bao đ−ờng tiếp xúc thực tế. Sai số này dùng cho bánh răng nghiêng có chiều dày 56 vành răng lớn (xem định nghĩa mục 12). 15 Sai số h−ớng răng Bo∆ Khoảng cách giữa hai đ−ờng thẳng hoặc đ−ờng xoắn vít của h−ớng răng danh nghĩa nằm trên mặt trụ đi qua điểm giữa của chiều cao răng và bao h−ớng răng thực tế trên toàn chiều dài răng. Sai số này dùng cho bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng có chiều dày vành răng nhỏ hơn. fBo msin 4 = β ∆ 16 Độ không song song của các trục Độ không song song của hình chiếu các trục quay của bánh răng t−ơng ứng với chiều dày vành răng (với bánh răng chữ V là một nửa chiều rộng vành răng) trên mặt phẳng lý thuyết chung của các bánh răng. Độ không song song của các trục đ−ợc đo bằng đơn vị dài. 17 Độ xiên của các trục Độ không song song của hình chiếu các trục quay của bánh răng t−ơng ứng với chiều rộng vành răng (với bánh răng chữ V là một nửa chiều rộng vành răng) trên mặt phẳng góc với mặt phẳng lý thuyết và đ−ờng nối các 57 trục của các bánh răng. 18 Sai lệch của khoảng cách trục Hiệu giữa các khoảng cách trục thực tế và danh nghĩa trong mặt phẳng trung bình của truyền động. 19 Vị trí danh nghĩa prôphin gốc Vị trí quy −ớc của prôphin gốc đối với trục quay của bánh răng ứng với sự ăn khớp khít của truyền động khi bánh răng thứ hai có prôphin gốc ở vị trí danh nghĩa và truyền động có khoảng cách trục danh nghĩa. 20 Độ hở mặt răng Độ hở mặt răng của các bánh răng đối tiếp trong truyền động bảo đảm sự quay tự do của một bánh răng khi bánh răng kia cố định. Độ hở mặt răng đ−ợc xác định trong mặt cắt thẳng góc với h−ớng răng và mặt phẳng tiếp xúc với mặt trụ cơ sở. 58 4.II.1.4 Tiêu chuẩn TCVN 1067-84 Tuỳ theo tính năng làm việc của bộ truyền ta sẽ −u tiên chọn bộ chỉ tiêu mức chính xác nào có cấp chính xác cao hơn để làm tiêu trí chế tạo, kiểm tra và đánh giá cho phù hợp. − Nếu mức chính xác động học của các bánh răng so với đ−ờng trục làm việc của bánh răng phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn và không có yêu cầu về lắp chọn thì không nhất sthiết phải kiểm tra mức chính xác động học của bộ truyền và ng−ợc lại khi mức chính xác động học của bộ truyền phù hợp với các yêu cầu của tiêu chuẩn thì không cần thiết phải kiểm tra mức chính xác động học của các bánh răng. − Nếu độ chính xác của các bánh răng theo mức làm việc êm phù hợp với các yêu cầu đề ra theo tiêu chuẩn thì không cần thiết phải kiểm tra mức làm việc êm của bộ truyền và ng−ớc lại. − Nếu độ chính xác của bánh răng theo mức tiếp xúc các răng và các trị số thực tế fxrvà fyr phù hợp với yêu cầu đề ra theo tiêu chuẩn thì không cần phải kiểm tra vết tiếp xúc trong bộ truyền. Ng−ợc lại khi vết tiếp xúc tổng tức thời của bộ truyền phù hợp với yêu cầu đề ra theo tiêu chuẩn thì không cần thiết phải kiểm tra các chỉ tiêu khác để đánh giá mức tiếp xúc của các răng. Chọn bộ chỉ tiêu để đánh giá các mức chính xác và khe hở cạnh răng cần thiết là do ng−ời chế tạo, quyết định tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất và kiểm tra ở từng cơ sở sản xuất. Chọn bộ chỉ tiêu sao cho công việc kiểm tra là đơn giản và thuận tiện nhất. Đối với các truyền động tốc độ cao trong hộp số ôtô th−ờng chọn mức chính xác làm việc êm là mức chính xác cao hơn cấp của các mức chính xác còn lại, cấp 6. Các mức chính xác động học, mức tiếp xúc và khe hở cạnh răng có cấp chính xác thấp hơn 1 cấp: cấp 7. Căn cứ các tiêu trí trên ta chọn những chỉ tiêu phù hợp với điều kiện chế tạo và điều kiện kiểm tra của nhà máy. 59 4.II.1.5 Kiểm tra độ cứng bánh răng 4.II.1.5.1 Bánh răng vành chậu Bánh răng vành chậu làm bằng thép 20XM thấm C - N chiều dày 0.8-1.1 mm, bề mặt đạt độ cứng 56 – 60 HRC; lõi 40 – 46 HRC. Bánh răng đ−ợc kiểm tra gồm bánh răng vành chậu của Trung Quốc và bánh răng vành chậu của đề tài chế tạo. + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng mặt răng Điểm đo (*) Số BR Tên gọi Đơn vị đo 1 2 3 Giá trị trung bình 1 Bánh răng vành chậu chế tạo HRC 56-58 56-59 56-57 57 2 Bánh răng vành chậu chế tạo HRC 57-58 57-59 58-60 58 3 Bánh răng vành chậu Trung Quốc nguyên bản HRC 58-60 58-60 59-61 59,3 + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng phần lõi răng Điểm đo Số BR Tên gọi Đơn vị đo 1 2 3 Giá trị trung bình 1 Bánh răng vành chậu chế tạo HRC 42-45 41-43 42-44 42,8 2 Bánh răng vành chậu chế tạo HRC 41-44 42-45 43-45 43,3 3 Bánh răng vành chậu Trung Quốc nguyên bản HRC 40-43 41-43 41-43 41,8 Ghi chú: (*) Cho phép đo theo kinh nghiệm bằng ph−ơng pháp dũa rồi so sánh với các bánh răng đã đo đ−ợc độ cứng. 1 2 3 (a) Sản phẩm chế tạo B A C (c) Vị trí kiểm tra độ cứng mặt răng (c) Vị trí kiểm tra độ cứng phần lõi (b) Máy đo độ cứng 60 4.II.1.5.2 Bánh răng quả dứa Bánh răng quả dứa làm bằng thép 20XM thấm C - N chiều dày 0.8-1.0 mm, bề mặt đạt độ cứng 58 – 62 HRC; lõi 44 – 46 HRC. Hai bánh răng đ−ợc kiểm tra gồm bánh răng quả dứa của Trung Quốc nguyên bản và bánh răng quả dứa của đề tài chế tạo. + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng mặt răng Điểm đo Số BR Tên gọi Đơn vị đo 1 2 3 Giá trị trung bình 1 Bánh răng quả dứa chế tạo HRC 58-60 59-61 59-60 59,5 2 Bánh răng quả dứa chế tạo HRC 57-60 58-60 58-61 59 3 Bánh răng quả dứa Trung Quốc nguyên bản HRC 58-62 58-60 59-61 59,7 + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng phần lõi răng Điểm đo Số BR Tên gọi Đơn vị đo 1 2 3 Giá trị trung bình 1 Bánh răng quả dứa chế tạo HRC 44-45 43-45 44-46 44,5 2 Bánh răng quả dứa chế tạo HRC 45-46 44-46 45-46 45,3 3 Bánh răng quả dứa Trung Quốc nguyên bản HRC 44-45 44-45 44-46 44,7 1 2 3 (a) Sản phẩm chế tạo B A C (c) Vị trí kiểm tra độ cứng mặt răng (c) Vị trí kiểm tra độ cứng phần lõi (b) Máy đo độ cứng 61 4.II.1.5.3 Bánh răng hành tinh Bánh răng hành tinh làm bằng thép 20XM thấm C - N chiều dày 0.8-1.0 mm, bề mặt đạt độ cứng 56 – 58 HRC; lõi 40 – 44 HRC. Hai bánh răng đ−ợc kiểm tra gồm bánh răng hành tinh của Trung Quốc nguyên bản và bánh răng hành tinh của đề tài chế tạo. + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng mặt răng Điểm đo Số BR Tên gọi Đơn vị đo 1 2 3 Giá trị trung bình 1 Bánh răng hành tinh chế tạo (**) HRC 55-58 56-58 57-59 57,2 2 Bánh răng hành tinh Trung Quốc nguyên bản HRC 55-58 56-59 55-58 56,8 + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng phần lõi răng Điểm đo Số BR Tên gọi Đơn vị đo A B C Giá trị trung bình 1 Bánh răng hành tinh chế tạo (**) HRC 40-44 41-46 41-44 42,8 2 Bánh răng hành tinh Trung Quốc nguyên bản HRC 42-44 42-44 41-44 42,8 Ghi chú: (**) Các bánh răng hành tinh còn lại cho phép dùng ph−ơng pháp kinh nghiệm dũa rồi so sánh với các bánh răng đã đo đ−ợc độ cứng. 1 2 3 (a) Sản phẩm chế tạo bánh răng hành tinh B A C (c) Vị trí kiểm tra độ cứng mặt răng (c) Vị trí kiểm tra độ cứng phần lõi (b) Máy đo độ cứng 62 4.II.1.5.4 Bánh răng bán trục Bánh răng bán trục làm bằng thép 20XM thấm C - N chiều dày 0.8-1.0 mm, bề mặt đạt độ cứng 58 – 60 HRC; lõi 40 – 46 HRC. Hai bánh răng đ−ợc kiểm tra gồm bánh răng bán trục của Trung Quốc nguyên bản và bánh răng bán trục của đề tài chế tạo. + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng mặt răng Điểm đo Số BR Tên gọi Đơn vị đo 1 2 3 Giá trị trung bình 1 Bánh răng bán trục chế tạo (***) HRC 58-60 59-60 58-60 59,2 2 Bánh răng bán trục Trung Quốc nguyên bản HRC 60-62 60-62 61-63 61,3 + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng phần lõi răng Điểm đo Số BR Tên gọi Đơn vị đo A B C Giá trị trung bình 1 Bánh răng bán trục chế tạo (***) HRC 40-44 41-46 41-44 42,8 2 Bánh răng bán trục Trung Quốc nguyên bản HRC 42-44 42-44 41-44 42,8 Ghi chú: (***) Các bánh răng bán trục còn lại cho phép dùng ph−ơng pháp kinh nghiệm dũa rồi so sánh với các bánh răng đã đo đ−ợc độ cứng. 1 2 3 (a) Sản phẩm chế tạo B A C (c) Vị trí kiểm tra độ cứng mặt răng (c) Vị trí kiểm tra độ cứng phần lõi (b) Máy đo độ cứng 63 4.II.1.5.5 Trục láp Trục láp làm bằng thép 20XM thấm C - N chiều dày 0.8-1.0 mm, bề mặt đạt độ cứng 52 – 56 HRC; lõi 38 – 42 HRC. Hai trục láp đ−ợc kiểm tra gồm trục láp của Trung Quốc nguyên bản và trục láp của đề tài chế tạo. + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng mặt răng Điểm đo Số Tr. Tên gọi Đơn vị đo 1 2 3 Giá trị trung bình 1 Trục láp chế tạo (****) HRC 53-55 52-55 53-54 53,7 2 Trục láp Trung Quốc nguyên bản HRC 55-57 56-57 56-57 56,3 + Bảng kết quả kiểm tra độ cứng phần lõi răng Điểm đo Số Tr. Tên gọi Đơn vị đo A B Giá trị trung bình 1 Trục láp chế tạo (****) HRC 38-40 38-42 - 39,5 2 Trục láp Trung Quốc nguyên bản HRC 40-42 41-42 - 41,3 Ghi chú: (****) Các bán trục còn lại cho phép dùng ph−ơng pháp kinh nghiệm dũa rồi so sánh với các trục láp đã đo đ−ợc độ cứng. 1 2 3 (c) Vị trí kiểm tra độ cứng mặt răng (c) Vị trí kiểm tra độ cứng phần lõi (b) Máy đo độ cứng (a) Sản phẩm trục láp chế tạo A B 64 4.II.2 Thí nghiệm đo khả năng quá tải của cầu sau 4.II.2.1 Mở đầu Tính toán kiểm tra khả năng quá tải của cầu sau đ−ợc Đề tài đăng ký 180% tải trọng định mức của ôtô và đ−ợc đo trên xe thực khi chất các cụm nhíp xe ôtô, cho xe vận hành trên đ−ờng địa hình để gây ra các tải trọng động và tải trọng chu kỳ tác dụng lên hệ thống truyền lực của ôtô. Khi xe chạy trên đ−ờng thử nghiệm đồng thời cũng kiểm tra sự vận hành của cầu sau, khả năng phù hợp của cầu chế tạo với xe thử nghiệm. Nh− vậy ngoài việc đo đạc kiểm tra khả năng quá tải của cầu sau ta còn có thể kiểm tra đ−ợc sự đồng bộ của hệ thống bằng cách kiểm tra các thông số động học, động lực học của xe gồm: thời gian tăng tốc, khả năng tăng tốc, khả năng v−ợt dốc, sức bền cầu sau khi phanh xe là lúc tải trọng lớn nhất. Các thông số động học, động lực học của xe đã đ−ợc tính toán ở phần “tính toán sức kéo của ôtô”. Các tiêu chuẩn kiểm tra sức bền Hiện nay ch−a có tiêu chuẩn kiểm tra cầu sau, về độ bền ta có thể áp dụng các tiêu chuẩn t−ơng tự để xác định gần đúng: TCVN 4364 – 86: Truyền động bánh răng trụ thân khai - tính toán sức bền ISO 9085: 2002 Calculation of load capacity of spur ang helical gears – Application for Industrial gears. Các ph−ơng pháp kiểm tra sức bền bánh răng Kiểm tra phá huỷ trên thiết bị với từng cặp bánh răng: là ph−ơng pháp kiểm tra trực tiếp trên các thiết bị chuyên dùng, có thể đánh giá riêng biệt đối với từng bánh răng hoặc từng răng nên sai số lớn trên toàn thể hộp số. Kiểm tra không phá huỷ bằng cách đo gián tiếp trên các mẫu t−ơng đ−ơng, khi sản xuất chế tạo chi tiết cần làm thêm một số mẫu kèm theo với điều kiện giống hệt điều kiện kỹ thuật của chi tiết nên kết quả đánh giá không trực quan do không đánh giá trực tiết trên chi tiết chế tạo nên sai số lớn hơn. Kiểm tra tổng thể: lắp cầu sau trên xe ôtô và gây tải gồm mômen truyền động vào từ động cơ, mômen cản từ mặt đ−ờng khi xe chạy trên các mặt đ−ờng địa 65 hình khác nhau để tạo ra các tải trọng động khi xe đầy tải hoặc quá tải. Đồng thời cũng kiểm tra sự đồng bộ khi cầu sau lắp trên xe. Điều kiện vận hành của xe có thể tạo ra theo hai cách: - Vận hành xe theo điều kiện tính toán - Vận hành xe theo tiêu chuẩn an toàn chung: Bộ Giao thông vận tải – Tiêu chuẩn ngành : 22 TCN 307-06 Ph−ơng tiện giao thông cơ giới đ−ờng bộ - Ôtô - Yêu cầu an toàn chung, Hà Nội 2006. Trong điều kiện đặt ra của Đề tài đã đăng ký khả năng quá tải của cầu sau nên ta kiểm tra trên xe thực khi vận hành xe ở chế độ 180% tải là ph−ơng pháp kiểm tra tổng thể. + Đ−ờng thí nghiệm: Đây là đ−ờng tiêu chuẩn của khu công nghiệm ôtô Nguyên Khê, thuộc Tổng công ty công nghiệp ôtô Việt Nam, Đông Anh, Hà Nội. Chiều dài một làn đ−ờng là 1000m, tổng cộng đ−ờng kiểm tra gồm cả đ−ờng vòng 2500m trong đó có 50 mét đ−ờng địa hình nhấp nhô tạo tải trọng động, phù hợp cho bất kỳ loại xe nào đều đạt tốc độ tối đa và vận hành đủ mọi tay số. Mộ số hình ảnh thí nghiệm nêu trên các hình 2.2.1. (a) (b) Hình 4.2.2.1 Xe thí nghiệm và đ−ờng thí nghiệm (a) Khi đang chất tải lên xe (b) đ−ờng thử tiêu chuẩn Tải trọng đ−ợc chất tải dàn đều lên sàn xe tải tránh tải trọng tập trung. Thông số kỹ thuật của xe thí nghiệm LF 3070G1 đ−ợc nêu trong bảng sau đây 66 Thông số xe Đơn vị Khi xe không tải Khi tải 180% Kiểu loại LF3070G1 - Kích th−ớc toàn bộ (D x R x C) mm 5990 x 2190 x 2540 - Kích th−ớc lòng thùng mm 3700 x 2000 x 600 - Chiều dài cơ sở mm 3350 - Vết bánh tr−ớc mm 1640 - Vết bánh sau mm 1630 - Số chỗ ngồi Ng−ời 3 - Tự trọng của xe Kg 4230 - Tải trọng của xe Kg 2980 5800 Trọng l−ợng toàn bộ Kg 7405 10230 Vận tốc lớn nhất km/h 75 - Khoảng sáng gầm xe mm 215 - Góc v−ợt dốc lớn nhất % 20 - Bán kính quay vòng nhỏ nhất m 6 - Góc tiếp cận/góc thoát (0) 25/20 - Kiểu lốp 8.25 -16, 8.25-20 - Model động cơ 4102qbz - Đ−ờng kính xy lanh mm 102 - Hành trình piston mm 115 - Dung tích buồng đốt Lít 3.76 - Công suất max./số vòng quay w/rpm 81/3000 - Mô men xoắn max/vòng quay N.m/rp m 320/2000-2200 - Hệ thống ly hợp Một đĩa, loại khô - Hộp số 5 số tiến, 1 số lùi - Tỷ số truyền các tay số i-7.31; II-4.31; III-2.45; IV-1.54;V-1.00; R-7.66 - Tỷ số truyền cầu sau 6.337 - Treo tr−ớc, nhíp lá Lá 9 - Treo sau, nhíp lá Lá 11+8 - 67 4.II.2.2 Nội dung thí nghiệm 4.II.2.2.1 Các chế độ vận hành khi thử nghiệm Nhằm đảm bảo sự an toàn cao tr−ớc khi thử nghiệm ta cần vận hành xe để kiểm tra khả năng làm việc của cầu sau, phát hiện những tiếng gõ lạ hoặc những hiện t−ợng đặc biệt khác. Bảng giá trị vận tốc trên các tay số tính trên xe tải V1 3,2 3,9 4,7 5,4 6,1 7,1 7,9 8,66 9,4 10,1 10,6 V2 5,4 6,6 7,9 9,2 10,4 12,1 13,3 14,6 15,9 17,1 18,0 V3 9,5 11,7 13,9 16,1 18,3 21,3 23,5 25,7 27,9 30,1 31,6 V4 15,1 18,6 22,1 25,6 29,1 33,8 37,3 40,9 44,4 47,9 50,2 V5 23,2 28,6 34,0 39,5 44,9 52,1 57,5 62,9 68,3 73,7 77,4 Bảng giá trị thời gian và quãng đuờng tăng tốc tính trên xe tải V1 3,6 4,3 4,9 5,7 6,4 7,1 7,8 8,5 9,2 9,9 10,6 T1 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1.4 S1 0,2 0,3 0,5 0,6 0,7 0,9 1,1 1,3 1,6 1,8 2,1 V2 10,3 11,0 11,8 12,6 13,3 14,1 14,9 15,6 16,4 17,2 17,9 T2 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,3 3,4 3,5 S2 5.0 5,3 5,6 5,9 6,3 6,6 7,1 7,5 8.0 8,5 9,1 V3 17,6 19,0 20,4 21,8 23,2 24,6 26,0 27,4 28,8 30,2 31,6 T3 4,5 4,7 4,9 5,2 5,4 5,7 5,9 6,2 6,4 6,7 7,0 S3 14,0 15,2 16,4 17,8 19,2 20,9 22,6 24,5 26,5 28,8 31,2 V4 31,2 33,1 35,0 36,9 38,8 40,7 42,6 44,5 46,4 48,3 50,2 T4 7,9 8,4 8,9 9,4 9,9 10,4 10,9 11,4 11,9 12,6 13,2 S4 39,8 44,0 48,6 53,4 58,6 64,1 70,2 76,6 83,5 91,0 99,2 V5 49,9 52,3 54,6 56,9 59,3 61,7 64,1 66,4 68,8 71,1 73,5 T5 14,2 15,1 16,1 17,1 18,1 19,1 20,2 21,3 22,4 23,6 24,8 S5 113 126 141 156 173 190 209 228 249 272 296 68 Kết quả thí nghiệm cho thấy xe tải với bộ cầu sau chế tạo đều vận hành tốt, không có sự phá huỷ, không có những tiếng gõ lạ, tốc độ xe ở các tay số đều đạt yêu cầu, quãng đ−ờng tăng tốc, thời gian tăng tốc yêu cầu theo số liệu trong các bảng tính toán. 4.II.2.2.2 Tr−ờng hợp khi xe không tải Không chất tải lên xe, kiểm tra vận hành xe teo tiêu chuẩn 22 TCN 307 – 06 Ph−ơng tiện giao thông cơ giới đ−ờng bộ/ Ôtô. Ph−ơng pháp vận hành xe có kể đến các thành phần lực cản trên đ−ờng thử, hệ số tải trọng của xe thì thời gian tăng tốc của xe tính từ khi khởi hành đến hết quãng đ−ờng 200 mét thoả mãn điều kiện sau: t ≤ 20 + 0,4G = 20 + 0.4*4,23 = 21,692 (s) Trong đó t – thời gian tăng tốc tính từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đ−òng 200 mét (giây). G – Khối l−ợng toàn bộ ôtô (tấn). Gxe tải = 4,23 + 0 = 4,23 tấn Trong điều kiện kiểm tra đòi hỏi hệ thống truyền lực của xe phải đảm bảo kỹ thuật, nếu không sẽ xảy ra các hỏng hóc của xe và cầu sau. Kết quả đo đ−ợc thực tế khi xa chạy trên đ−ờng thử với các điều kiện vận hành của thí nghiệm không có xảy ra hỏng hóc hoặc có tiếng kêu lạ đối với hệ thống truyền lực và cầu sau. tXT = 21.5 ≤ 21,692 (s) Kết luận: Cầu sau đủ bền khi xe vận hành ở chế độ không tải 4.II.2.2.3 Tr−ờng hợp khi xe đầy tải 100% Khi chất 100% tải lên xe (60 bao cát * 50 kg = 3000 kg), kiểm tra vận hành xe theo tiêu chuẩn 22 TCN 307 – 06 Ph−ơng tiện giao thông cơ giới đ−ờng bộ/ Ôtô/ Yêu cầu an toàn chung (điều 4.2.2) Ph−ơng pháp vận hành xe quá tải cũng giống nh− vận hành xe khi không tải nh−ng để kể đến các thành phần lực cản trên đ−ờng thử, hệ số tải trọng của xe 69 thì thời gian tăng tốc của xe tính từ khi khởi hành đến hết quãng đ−ờng 200 mét thoả mãn điều kiện sau: t ≤ 20 + 0,4G = 20 + 0.4*7,23 = 22,892 (s) Trong đó t – thời gian tăng tốc tính từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đ−òng 200 mét (giây). G – Khối l−ợng toàn bộ ôtô (tấn). Gxe tải = 4,23 + 3 = 7,23 tấn Trong điều kiện kiểm tra đòi hỏi hệ thống truyền lực của xe phải đảm bảo kỹ thuật, nếu không sẽ xảy ra các hỏng hóc của xe và cầu sau. Kết quả đo đ−ợc thực tế khi xe chạy trên đ−ờng thử với các điều kiện vận hành của thí nghiệm không xảy ra hỏng hóc hoặc có tiếng kêu lạ đối với hộp số. tXT = 21.7 ≤ 22,892 (s) Kết luận: Cầu sau đủ bền khi xe vận hành ở chế độ 100% tải II.2.2.4 Tr−ờng hợp khi xe quá tải 180% Khi chất 180% tải lên xe Ph−ơng pháp vận hành xe quá tải cũng giống nh− vận hành xe ở các tr−ờng hợp trên. t ≤ 20 + 0,4G = 20 + 0.4*10,03 = 24,012 (s) Trong đó t – thời gian tăng tốc tính từ lúc khởi hành đến khi đi hết quãng đ−òng 200 mét (giây). G – Khối l−ợng toàn bộ ôtô (tấn). Gxe tải = 4,23 + 5,8 = 10,03 tấn Trong điều kiện kiểm tra đòi hỏi hệ thống truyền lực của xe phải đảm bảo kỹ thuật, nếu không sẽ xảy ra các hỏng hóc của xe và cầu sau. Kết quả đo đ−ợc thực tế khi xa chạy trên đ−ờng thử với các điều kiện vận hành của thí nghiệm không có xảy ra hỏng hóc hoặc có tiếng kêu lạ đối với cụm cầu sau. tXT = 24 ≤ 24,012 (s) Kết luận: Cầu sau đủ bền khi xe vận hành ở chế độ 180% tải 70 4.II.3 Thí nghiệm đo độ ồn cầu sau 4.II.3.1 Các tiêu chuẩn hiện hành Ph−ơng pháp đo ồn rung phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành, bảng 4.2.1. Bảng 4.2.1 Các tiêu chuẩn đo độ ồn cầu sau trên xe TT Số chỉ tiêu Tên Ghi chú 1 TCVN 4922-89 Tiếng ồn. Xác định các đặc tính ồn của máy trong tr−ờng âm tự do trên mặt phẳng phản xạ âm. Ph−ơng pháp đo kỹ thuật 2 TCVN 3151-79 Các ph−ơng pháp xác định các đặc tính ồn của máy 3 TCVN 5136-90 Tiếng ồn – Các ph−ơngpháp đo – Yêu cầu chung 4 TCVN 6775 :2000 Âm học – Máy đo mức âm 5 TCVN 6435 :98 Âm học – Tiến ồn do ph−ơng tiện giao thông đ−ờng bộ phát ra khi đỗ ISO – 5130-82 6 TCVN 6436 :1998(E) Âm học – Tiến ồn do ph−ơng tiện giao thông đ−ờng bộ phát ra khi tăng tốc. Mức ồn tối đa cho phép 7 TCVN 5948-99 Âm học – Tiến ồn do ph−ơng tiện giao thông đ−ờng bộ phát ra khi tăng tốc độ. Mức ồn tối đa cho phép 8 ISO 3746-95(E) Acoustics – Determination of sound power levels of noise sourses using sound pressure – Survey method using an enveloping measurement surface over a reflecting plane 9 ISO 5128 :1999 Acoustics – Measurement of noise inside motor vehicles Tuỳ theo yêu cầu cụ thể sẽ chọn ph−ơng pháp đo cho phù hợp. Tại đây đề tài chọn ph−ơng pháp đo phù hợp với các tiêu chuẩn TCVN 5136 – 90 và TCVN 5948-99, TCVN 6435, TCVN 6436. 71 4.II.3.2 Ph−ơng pháp đo theo TCVN 5136 - 90: Tiếng ồn - Các ph−ơng pháp đo - Yêu cầu chung. Tiêu chuẩn này phù hợp ST SEV 541-77. a) Một số đại l−ợng độ ồn cần xác định. a.1) Mức âm LA, dBa, đ−ợc tính theo công thức LA = 10 lg∑ = −n KL A11 )(1.0 1110 (1) Trong đó L1 - mức áp suất âm trong dải tần số, thứ, 1, dB; KA1 - độ hiểu chính theo đặc tính A của máy đo mực âm ứng với dải tần số thứ 1 đó, dB (xem phụ lục 2); n- Số l−ợng các dải tần số. a.2) Mức công suất âm hiệu chỉnh LPA, dBA, đ−ợc tính theo công thức LPA = 10lg∑ = −n KL AP11 )(1.0 1110 (2) Trong đó LP1 - Mức công suất âm trong dải tần số thứ 1, dB; KA1- độ hiệu chỉnh theo đặc tính A của máy đo mức âm (xem phụ lục1),dB; n- số l−ợng các dải tần số. a.3) Mức âm t−ơng đ−ơng LAtd, dBA, đ−ợc tính theo công thức LAtđ = 10lg ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ∑∑ == m L m Af f 11 1.0 1 11 1 110.. 1 (3) Trong đó f1- tần suất số lần đọc các mức âm thuộc khoảng thứ1 trong khi đo (f1 đ−ợc biểu thị bằng phần trăm (%), hoặc bằng thời gian (S), hoặc số đếm); L1A- mức âm trung bình của khoảng mức âm thứ 1, dBA; n- số l−ợng khoảng mức âm. Để đơn giản tính toán, có thể tính mức âm t−ơng đ−ơng theo các công thức thích hợp khác, hoặc sử dụng máy đo mức âm t−ơng đ−ơng. 72 b) Các đặc tính ồn của máy và ph−ơng pháp xác định b.1) Các đặc tính ồn của máy Khi đo đặc tính ồn của một máy riêng biệt với các điều kiện sử dụng cho tr−ớc, cần xác định các thông số sau: Mức công suất âm hiệu chỉnh, LPA Mức âm đạt chỗ làm việc LA(đối với các máy có chỗ làm việc cố định); Mức công suất âm trong mỗi dải tần số, LP1; Mức áp suất âm trong mỗi dải tần số, L (đối với các máy có chỗ làm việc cố định); Chỉ số định h−ớng, G (khi cần thiết); Mức áp suất âm trong mỗi dải tần số và mức âm tại các điểm định tr−ớc (Ví dụ: khi không thể xác định mức công suất âm). b.2) Các ph−ơng pháp đo để xác định đặc tính ồn của máy. Tuỳ thuộc các điều kiện âm học,ph−ơng pháp đo đ−ợc phân chia theo 3 cấp đo sau: cấp chính xác, cấp kỹ thuật và cấp gần đúng. Có các ph−ơng pháp đo sau: 1- Ph−ơng pháp đo chính xác trong phòng vang. 2- Ph−ơng pháp đo chính xác trong phòng câm (có sàn hút âm hoặc có sàn phản xạ âm). 3- Ph−ơng pháp đo kỹ thuật trong phòng có độ phản xạ âm lớn. 4- Ph−ơng pháp đo kỹ thuật trong tr−ờng âm tự do trên mặt phẳng phản xạ âm. 5- Ph−ơng pháp đo gần đúng trong điều kiện sử dụng. 6- Các ph−ơng pháp đo chuyên dụng. Để đo đặc tính ồn, cần chọn ph−ơng pháp đo thích hợp nhất căn cứ theo độ chính xác tối đa cần đạt, yêu cầu về loại và kích th−ớc của không gian đo, yêu cầu về kích cỡ, cách lắp đặt máy cần đo và các điều kiện sử dụng máy. 73 Sai số của mỗi ph−ơng pháp đo trên (đ−ợc đánh giá bằng cáo trị số cực đại của bộ lệnh trung bình bình th−ờng các mức công suất âm) đ−ợc trình bày trong bảng 1 của tiêu chuẩn. b.3) Các điều kiện vận hành máy cần đo (cầu sau) Khi lựa chọn ph−ơng pháp đo đối với mỗi loại máy cụ thể, cần tính đến những yếu tố có thể ảnh h−ởng đến kết quả đo nh−: cấu tạo, tình trạng kỹ thuật, cách sử dụng, các phụ tùng, thiết bị phụ của máy và ph−ơng pháp gia cỗ máy trên móng. + Cách đặt máy khi đo phải giống cách đặt máy trong máy trong sử dụng thực tế. Lúc đặt máy để đo, cần chú ý đến các yếu tố: khoảng cách từ máy đến mặt phẳng phản xạ âm, cách thức treo, máy nằm giữa nhà hoặc trong góc. + Cách gia cố máy trên móng khi đo phải thoả mãn yêu cầu: tiếng ồn chỉ đ−ợc phát ra chính từ bề mặt của máy. Để tránh sai số đo do việc rung động truyền từ máy qua sàn đến các vật xung quanh, cần lắp đặt trên các đệm đàn hồi với mực độ cho phép. + Khi lập kế hoạch đo, cần lựa chọn thiết bị dẫn động và các phụ tùng cần thiết( dẫn động hỗ trợ, thiết bị hãm, thiết bị làm mát,... ) để vận hành máy một cách hợp l ý và không ảnh h−ởng đến kết quả đo. + Chế độ làm việc của máy trong lúc đó phải đặc tr−ng cho các điều kiện làm việc điển hình của nó. Cần chọn một trong các chế độ làm việc sau: Chế độ tải và tốc độ bình th−ờng (ví dụ, ở các trị số tải và tốc độ danh định); Chế độ tải toàn phần; Chế độ không tải; Các chế độ làm việc khác nhau t−ơng ứng với các mức công suất âm lớn nhất; Các thao tác khác nhau của qúa trình công nghệ. Cách đặt máy cần đo (máy đặt trên mặt phẳng phản xạ âm hoặc đ−ợc treo, khoảng cách từ tâm máy đến mặt phẳng đó và đến các mặt giới hạn khác); 74 Cách gia cố máy cần đo trên sóng( trên cáo đệm giảm rung, trên móng riêng biệt, trên bàn hoặc trên giá đỡ...); Các chế độ làm việc của máy cần đo trong lúc đo(công suất, số vòng quay, quá trình công nghệ, vật liệu gia công) Các dữ kiện về không gian đo(loại, kích th−ớc, thể tích, việc xử l ý các bề mặt, các kết cấu hút âm, điều kiện khí quyển lúc đo); Thiết bị đo (loại, kiểu, nhà máy chế tạo, số xuất x−ởng, các đặc tính đã sử dụng, các dải tần số, ngàykiểm định lần cuối, k ý hiệu tiêu chuẩn về thiết bị đo); Loại và kích th−ớc mặt đo, sự phân bố và số l−ợng điểm đo, sơ đồ phân bố điểm đo; Ph−ơng pháp kiểm tra tr−ờng âm, kết quả kiểm tra; Mức t−ơng đ−ơng của nhiễu ồn đo (trong các dải tần số ốc ta hay mức âm(sự thay đổi của nhiễu ồn theo thời gian và việc sử dụng các số hiệu chỉnh); Các mức áp suất âm ốc ta và mức âm trung bình trên mặt đo; Kết quả tính toán mức công suất âm hiệu chỉnh, mức công suất âm ốc ta, chỉ số định h−ớng cực đại, sai số đo); Các ghi chú và bổ sung (các dữ kiện về tính chất tiếng ồn, mức ồn tại chỗ làm việc của máy...) Cần trình bày kết quả cuối cùng d−ới dạng bảng và đồ thị với tỷ xích: 10 dB t−ơng ứng 20mm theo trục tung; 1 ốc ta t−ơng ứng 15mm theo trục hoành. c) Đo tiếng ồn ở những chỗ có ng−ời c.1) Phạm vi áp dụng các ph−ơng pháp đo Các ph−ơng pháp đo ở phần này dùng để đo tiếng ồn ở những chỗ có ng−ời sau: Chỗ làm việc trong sản xuất, trong các ph−ơng tiện giao thông, ... Các điểm trong nhà, các chỗ ngồi của hành khách hàng trong các ph−ơng tiện giao thông, … Các điểm ngoài trời, ở các sân nghỉ ngơi, … 75 d) Danh mục các thông số cần xác định và phân loại ph−ơng pháp đo. d.1) Khi đo tiếng ồn ở những chỗ có ng−ời, cần xác định các thông số và các dữ kiện sau; Mức âm LA,dBA; Mức áp suất âm L, dB, trong mỗi dải ốc ta có tần số trung bình nhân từ 63, 8.000 Hz, hoặc trong mỗi dải 1/3 ốc ta có tần số trung bình nhân từ 50, 10.000Hz Mức âm t−ơng đ−ờng LA,dBA, đối với tiếng ồn biết đổi ; Mức âm xung LAI, dBA, đối với tiếng ồn xung; Các dữ kiện về tính chất của tiếng ồn( loại phổ của tiếng ồn, sự thay đổi của tiếng ồn theo thời gian và không gian). Các kết qủa cuối cùng phải đặc tr−ng cho khoảng thời gian đủ dài, ví dụ: 8 giờ của ngày làm việc, 8 giờ ban ngày (hoặc 1 giờ ban đêm) trong các nhà ở. d.2) Mục đích đo: Tuỳ thuộc các thiết, các ph−ơng pháp đo đ−ợc phân loại nh− sau: Ph−ơng pháp đo gần đúng; Ph−ơng pháp đo kiểm tra; Ph−ơng pháp đo chuyên dụng. Các ph−ơng pháp đo gần đúng dùng để đạt đ−ợc số liệu sơ bộ về tiếng ồn ở những chỗ có ng−ời, khi đó sử dụng thiết bị đo tiêu chuẩn, không cần tính toán phức tạp. Ví dụ: sử dụng máy đo mức âm với bộ lọc tấn số một ốc ta để đo mức âm và các mức áp suất âm ốc ta đối với tiếng ồn không đổi, các mức âm cực đại và cực tiểu đối với tiếng ồn biến đổi. Các ph−ơng pháp đo kiểm tra dùng để đạt đ−ợc các số liệu chính xác hơn về tiếng ồn (ví dụ: đối với tiếng ồn biến đổi) để so sánh với mức ồn cho phép. Lúc đó, nếu có theo, máy ghi, máy đo mức âm t−ơng đ−ơng. Các ph−ơng pháp đo chuyên dụng dùng trong các tr−ờng hợp đặc biệt để xác định các số liệu bổ sung của tiếng ồn trong vùng tần số hạ âm hoặc siêu âm, để đánh giá các xung khi đó sử dụng các thiết bị đo đặc chủng. 76 e) Điều kiện đo Cần đo trong các chế độ vận hành đặc tr−ng của nguồn và trong điều kiện bình th−ờng ở những chỗ có ng−ời. Nếu mục đích đo là xác định nguồn ồn hay nhóm nguồn ồn mạnh nhất, cần mô tả thật cặn kẽ loại, cách đặt và chế độ làm việc của chúng. Chỉ đo tiếng ồn ngoài trời khi có điều kiện thời tiết thuận lợi : không có m−a và gió (nếu không có chỉ dẫn gì khác). f) Đo và tính các thông số của tiếng ồn Tiến hành đo (các điểm đo, đo mức nhiễu, các số hiệu chỉnh cần thiết) và tính các thông số theo các quy định của tiêu chuẩn hiện hành đối với chỗ có ng−ời cụ thể. g) Phụ lục Tóm tắt các ph−ơng pháp đo riêng biệt để xác định các đặc tính ồn của máy: Khi chọn ph−ơng pháp đo để xác định các đặc tính ồn của máy, có thể dựa vào thông tin về các ph−ơng pháp đo sau đây: g.1) Đo mức công suất âm trong phòng vang. Ph−ơng pháp đo chính xác. - Không gian thử nghiệm: phòng vang có thể tích 100 + 300 m3. - Nguồn ồn: máy, công cụ, cụm chi tiết máy. - Kích th−ớc nguồn ồn: thể tích nguồn ồn nhỏ hơn 1% thể tích phòng đo. - Loại tiếng ồn có thể đo: tiếng ồn không đổi, tiếng ồn không có không có thành phần xung. - Độ chính xác: cao. - Các giá trị cần đo: mức áp suất âm trong mỗi dải tần số. - Các giá trị cần đo: mức áp suất âm hiệu chỉnh theo đặc tính A, mức công suất âm trong mỗi dải tần số. Không thể xác định chỉ số định h−ớng của nguồn ồn. g.2) Đo mức công suất âm trong phòng câm. Ph−ơng pháp đo chính xác. - Không gian thử nghiệm: phòng câm (có sản phẩm xạ âm hoặc sàn hút âm). 77 - Nguồn ồn: máy, công cụ, cụm chi tiết máy. - Kích th−ớc nguồn ồn: thể tích nguồn ồn nhỏ hơn 0,5% thể tích phòng đo. - Loại tiếng ồn có thể đo: mọi loại tiếng ồn. - Độ chính xác: cao. - Các giá trị cần đo: mức âm, mức áp suất âm trong mỗi dải tần sôa. - Các giá trị cần tính: mức công suất âm hiệu chỉnh theo đặc tính A, mức công suất âm trong mỗi dải tần số. Chỉ số định h−ớng, nếu cần. g.3) Đo mức công suất âm trong phòng có độ phản xạ âm lớn. Ph−ơng pháp đo kỹ thuật. - Không gian thử nghiệm: phòng có thể tích 70+ 50m3, nên dùng các phòng có thể tích 100+300m3 và thời gian vang đã đ−ợc điều tiết riêng. - Loại tiếng ồn có thể đo: tiếng ồn không đổi. - Độ chính xác: đủ cho mục đích kỹ thuật. - Các giá trị cần đo: mức áp suất âm trong mỗi dải tần số, và cả mức âm nếu phòng đo có thời gian vang đã đ−ợc điều tiết theo các dải tần số. - Chú ý: không thể xác định đ−ợc chỉ số định h−ớng. g.4) Đo mức công suất âm trong tr−ờng âm tự do trên mặt phẳng phản xạ âm (ngoài trời, trong phòng có thể tích lớn hơn 300 m3) - Nguồn ồn: máy, thiết bị công nghệ, cụm chi tiết máy. - Thể tích nguồn ồn: giới hạn tuỳ thuộc vào kích th−ớc không gian thử nghiệm. - Loại tiếng ồn có thể đo: tất cả các loại tiếng ồn. - Độ chính xác: đủ cho mục đích kỹ thụât. - Các giá trị cần đo: mức âm, mức áp suất âm trong dải tần số. - Các giá trị cần tính: mức công suất âm theo đặc tính A, mức công suất âm trong mỗi dải 1. - Chỉ số định h−ớng, nếu cần. 78 g.5) Đo mức công suất âm trong điều dụng . Ph−ơng pháp đo gần định. - Không gian thử nghiệm: nơi sử dụng máy nhà hoặc trên mặt bằng ngoài trời. Các giới hạn cầu của tiêu chuẩn quy định. - Nguồn ồn: máy, thiết bị công nghệ. - Kích th−ớc nguồn ồn: không hạn chế. - Độ chính xác: thấp hơn của ph−ơng pháp thuật. - Các giá trị cần đo: mức âm, mức áp suất mỗi dải tần số. - Các giá trị cần tính: mức công suất âm theo đặc tính A, mức công suất âm trong dải tần cần. 4.II.3.3 Ph−ơng pháp đo theo TCVN 5948 : 1995 và TCVN 6435: 1998 Các tiêu chuẩn TCVN đo độ ồn chung trên xe, đánh giá cụm tổng thành gián tiếp khi xe hoạt động gồm: − TCVN 6962: 2001 - Rung động và chấn động. Rung động do các hoạt động xây dựng và sản xuất công nghiệp. Mức tối đa cho phép đối vơi môi tr−ờng khu công cộng và khu dân c−. − TCVN 5948 : 1995 Âm học. Tiếng ồn phát do ph−ơng tiện giao thông đ−ờng bộ phát ra khi tăng tốc - mức ồn tối đa cho phép Mức ồn tối đa cho phép đối với một số xe tải có giá trị nh− sau 85 dB(A) - đối với ôtô tải, G ≤ 3500kG; 87B(A) - đối với ôtô tải, G >