Đề tài Phân tích khai thác hệ thống lái trên các xe ôtô tải

MỤC LỤC PHẦN I – ĐẶT VẤN ĐỀ 4 PHẦNII - PHÂN TÍCH KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN CÁC ÔTÔ A.NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ I. Công dụng, Phân loại, Yêu cầu hệ thống lái trên ôtô 5 Công dụng 5 Phân loại 5 Yêu cầu 6 II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống lái đơn giản 7 III.Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái 8 Tỉ số truyền 8 Độ rơ vành tay lái 8 Hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch 9 B. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI CHƯƠNG I - CƠ CẤU LÁI 10 Đặc điểm chung 10 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng 10 Cơ cấu lái trục vít con lăn 13 Đặc điểm chung 13 Cơ cấu lái trục vít con lăn trên xe tải Kraz – 608 14 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng 15 Đặc điểm chung 15 Cấu tạo 15 Nguyên lý làm việc 16 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trêm xe tải Kraz – 250 17 Cấu tạo 17 Nguyên lý làm việc 18 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trên xe Maz – 500 18 Cấu tạo 18 Nguyên lý làm việc 18 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Kamaz 19 Cấu tạo 20 Nguyên lý làm việc 20 Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng trên xe tải Landrover 21 Cấu tạo 21 Nguyên lý làm việc 22 V. Trục lái và vành tay lái 23 Giới thiệu chung 23 Trục lái và vành tay lái xe Landrover 24 CHƯƠNG II - DẪN ĐỘNG LÁI 25 Đặc điểm chung 25 Các phương án bố trí dẫn động lái trên ôtô 26 Trường hợp bố trí đòn ngang bên và đòn ngang trước cầu trước 26 1.1.1 Dẫn động lái trên xe Yaz – 451M 26 .Trường hợp đòn ngang bên và đòn ngang đặt sau cầu xe 27 Sơ đồ chung 27 Dẫn động lái trên xe Kamaz 5320 27 Dẫn động lái trên xe tải Landrôver có bộ giảm chấn 28 Dẫn động lái trên cơ cấu lái trục răng - thanh răng 29 Trường hợp cơ cấu lái và dẫn động lái đặt sau cầu trước 29 Dẫn động lái trên xe Gaz – 3102 30 Dẫn động lái trên cơ cáu lái dạng đòn quay dùng với hệ thống treo độc lập 31 CHƯƠNG IV –TRỢ LỰC LÁI Các vấn đề tổng quan về trợ lực lái 33 Các yêu cầu của trợ lực lái 33 Các bộ phận chủ yếu của trợ lực lái 33 Nguồn cung cấp (bơm) 33 Bộ phận phân phối (van phân phối) 34 Cơ cấu chấp hành (xi lanh lực) 34 Các phương án bố trí hệ thống trợ lực 34 Nguồn cung cấp (Bơm) 38 Bơm cánh gạt 38 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm cánh gạt 38 Bơm trợ lực kiểu cánh gạt trên xe Kraz – 250 39 a.Cấu tạo 40 b.Nguyên lý hoạt động 41 Bơm trợ lực xe tải Kamaz 45 Cấu tạo 45 Nguyên lý hoạt động 46 Bơm trợ lực xe Z130 49 Cấu tạo 49 Nguyên lý hoạt động 50 Bơm bánh răng 51 Đặc điểm chung 51 Cấu tạo 51 Nguyên lý hoạt động 51 Bơm bánh răng sử dụng trên xe Maz – 6422 52 Cấu tạo 52 Nguyên lý hoạt động 53 Bộ phận phân phối của trợ lực lái 55 Van phân phối 55 Cấu tạo 55 Nguyên lý hoạt động 55 Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Z130 56 Cấu tạo 56 Nguyên lý hoạt động 58 Trợ lực trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Maz – 6422 61 Cấu tạo hệ thống lái xe Maz – 6422 61 Kết cấu của van phân phối 62 Nguyên lý hoạt động của hệ thống trợ lực 63 Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu – bi trên xe Kamaz 66 Cấu tạo 66 Nguyên lý hoạt động 67 PHẦN III - THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THUỶ LỰC. I. Đặt vấn đề 73 II. Thiết kế mô hình 73 PHẦN IV - KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHẦN I - ĐẶT VẤN ĐỀ. Ngày nay khoa học kỹ thuật đang có những bước phát triển rất nhanh nhằm nâng cao chất lượng đời sống của con người. Cùng với sự phát triển đó nghành công nghiệp ôtô đã có những bước phát triển lớn tạo nên chất lượng trong việc phục vụ của ôtô. Trên ôtô, hệ thống lái là một trong hai hệ thống điều khiển, với tính năng đó hệ thống lái có những yêu cầu riêng. Qua quá trình phát triển, hệ thống này ngày càng được cải thiện cũng như có những phát minh mới đảm bảo được các yêu cầu, nâng cao tính năng sử dụng, góp phần vào sự thuận lợi và an toàn trong việc sử dụng ôtô. Trong sự phát triển đó việc hiểu rõ các vấn đề về hệ thống lái là rất cần thiết nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng, sửa chữa bảo dưỡng và cải tiến hệ thống lái. Với mục đích đó, trong giới hạn thời gian, đề tài này chỉ giới hạn trong việc “Phân tích khai thác hệ thống lái trên các xe ôtô tải”. Thông qua việc tổng hợp những kiến thức đã học và việc tìm hiểu những cái mới, mong rằng đề tài sẽ đem tại một cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống lái trên xe ô tô tải. Cùng với việc “thiết kế mô phỏng hệ thống lái trợ lực thuỷ lực” sẽ đem lại kiến thức thực tế và góp phần vào việc tạo ra hệ thống học cụ giúp cho việc giảng dạy trong nhà trường được trực quan hơn. PHẦN II: PHÂN TÍCH KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TẢI CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI YÊU CẦU 1. Công dụng Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết. 2.Phân loại Theo bố trí bánh lái: Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường theo phía phải. Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên trái dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường theo phía bên trái Theo số lượng bánh dẫn hướng: Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở hai cầu Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra: Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục răng thanh răng Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít con lăn Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi – thanh răng. Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá chia ra: Hệ thống lái với bộ cường hoá thuỷ lực hệ thống lái với bộ cường hoá khí nén hệ thống lái với bộ cường hoá bằng điện Theo kết cấu của bộ phận thuỷ lực: Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van xoay Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van trượt 3. Yêu cầu Hệ thống lái sử dụng trên ô tô cần phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu về sự an toàn của xe và hàng hoá trong quá trình sử dụng và vận chuyển. do đó hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngoặt trong một thời gian ngẳn trên một diện tích rất bé. Lực tác động lên vành tay lái nhe, vành tay lái phải nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái để tạo cảm giác thoải mái cho người lái trong quá trình điều khiển. Đảm bảo động học quay vòng đúng để trong quá trình quay vòng bánh xe không bị trượt lết. Hệ thống trợ lực phải đảm bảo chính xác, tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ của sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của các bánh xe dẫn hướng. Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành tay lái và góc quay vòng của các bánh xe dẫn hướng. Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ánh hướng đến tính động học của cơ cấu lái. Hệ thống lái phải được bô trí sao cho thuận tiện cho quá trình bảo dưỡng, sữa chữa Cấu tạo chung và hoạt động của hệ thống lái đơn giản. Hình 1. Hệ thống lái đơn giản. 01-Vành tay lái; 02-Trục lái; 03-Trục vít; 04-Bánh vít; 05-Cam quay bên trái; 06,11,10-Hình thang lái; 07-Đòn quay ngang; 09-Cam quay bên phải; 13-Đòn quay đứng. Cấu tạo chung một hệ thống lái điển hình bao gồm các bộ phận chính sau: Vành lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng. Cấu tạo của hệ thống lái được chia ra hai phần chính: cơ cấu lái và dẫn động lái. Trên các hệ thống lái có trợ lực được bố trí thêm thiết bị trợ lực lái. Cơ cấu lái được xác định bao gồm: các chi tiết từ vành lái tới hộp giảm tốc của hệ thống lái. Dấn động lái bao gồm các kết cấu dẫn động nối từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng và các liên kết giữa hai bánh xe dẫn hướng. Thiết bị trợ lực lái bao gồm: nguồn năng lượng, van điều khiển, bộ phận chấp hành, các đường dẫn. Theo sơ đồ của hệ thống lái đơn giản như trên, vành tay lái 1 được gắn trên một đầu trục lái 2. Đầu kia có đặt trục vít 3. trục vít 3 ăn khớp bánh vít 4 (bánh vít nằm trên trục 14). Bộ trục vít bánh vít 3, 4 và vỏ chứa bộ trục vít bánh vít là cơ cấu lái. Truyền động lái gồm đòn quay đứng 13, thanh kéo dọc 12, đòn quay ngang 7, hình thang lái gồm ba thanh 6, 10, 11 và các cam quay bên trái và bên phải 5, 9. Trục lái có nhiệm vụ truyền mômen lái từ vành lái xuống cơ cấu lái, kết cấu trục lái đảm bảo tính an toàn khi xe bị đâm trực diện. Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn thành chuyển động góc trong mặt phẳng thẳng đứng của đòn quay đứng và giảm tỷ số truyền theo yêu cầu cần thiết. Dẩn động lái gồm các chức năng: nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướng trong và ngoài sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe( hạn chế khả năng gây ra mài mòn lốp nhanh), đồng thời tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn hướng. Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái. Tỷ số truyền: Tỷ số truyền hệ thống lái liên quan tới việc giảm nhẹ lực trên vành lái và góc quay vành lái lớn nhất tính từ vị trí ô tô đi thẳng tới vị trí ô tô quay vòng gấp. Nếu tỷ số truyền hệ thống lái lớn thì khả năng giảm nhẹ lực vành tay lái sẽ nhiều nhưng góc quay vành tay lái sẽ lớn và ngược lại. Quy định của quốc tế về lực trên vành lái phải nằm dưới giá trị 700N, góc quay vánh lái lớn nhất không vượt quá 5 vòng quay vành lái, tính theo các mép biên cuối cùng ở cả hai bên. Độ rơ vành lái: Độ rơ vành lái là chỉ tiêu an toàn quan trọng. Độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốt tuy nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống còn mới. Sau thời gian sử dụng các mặt lắp ghép bị mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa cần được điều chỉnh hợp lý. Quy định về độ rơ vành lái như sau: Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 18°. Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 25-100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 27°. Với ô tô có tốc độ lớn nhất dưới 25km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 36°. Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc nhiều vào sự mòn của các chi tiết, nhất là độ mòn của cơ cấu lái. Quy luật mòn của cơ cấu lái thể hiện ở hình sau: Theo hình trên, khu vực giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vực mòn nhiều nhất. Do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác định độ rơ tại trạng thái xe đứng yên, hướng đi thẳng. Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch. Hiệu suất thuận được tính theo khả năng truyền công suất từ vành lái xuống bánh xe, ngược lại là hiệu suất nghịch. Kết cấu của hệ thống lái cho phép hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghịch. Một số kết cấu bố trí hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch nhằm đảm bảo khả năng điều khiển bánh xe từ vành lái được nhẹ nhàng, nhưng các va đập từ bánh xe ít bị truyền mạnh lên vành lái. Hiệu suất của hệ thống lái phụ thuộc chủ yếu vào hiệu suất truyền của cơ cấu lái. Để nâng cao hiệu suất trên ô tô ngày nay sử dụng các kết cấu có tổn hao ma sát trong cơ cấu nhỏ. Hiệu suất cơ khí đạt 85%-90%. B. PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỤ THỂ Chương I: CƠ CẤU LÁI I. Đặc điểm chung Cơ cấu lái là một bộ giảm tốc đảm bảo tăng mômen tác động của người lái đến các bánh xe. Do đó cơ cấu lái cần đảm bảo các yêu cầu sau: Có thể quay cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết ổn định của ôtô. Có một hiệu suất cao để lái nhẹ trong đó cần có hiệu suất theo chiều thuận lớn hơn hiệu suất theo chiều nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại ở cơ cấu lái một phàn lớn. đảm bảo giá trị thay đổi của tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết khi thiết kế. Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp của cơ cấu lái là dễ dàng nhất. II . Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ biến trên các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ, xe SUV. Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại. Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng. Bánh răng tròn được nối với trục tay lái. Khi bạn xoay vành tay lái, bánh răng quay làm chuyển động thanh răng. Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn với một cánh tay đòn trên một trục xoay (hình 1.1). Hình 1.1: cơ cấu lái bánh răng – thanh răng Cặp bánh răng – thanh răng làm hai nhiệm vụ: - Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần thiết để làm đổi hướng bánh xe. - Nó cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và chính xác hơn. Cơ cấu gồm hai bộ phận chính là trục răng – thanh răng. Thanh răng là một thanh trụ tròn trên đó có bố trí các răng trên mặt tru. thanh răng có vai trà như đòn lái ngang. Trong quá trình hoạt động thanh răng sẽ chuyển động tịnh tiến trong vỏ thanh răng và truyền chuyển động tịnh tiến này đến đồn ngang bên. Có hai cách bố trí đòn ngang bên: Đòn ngang bên liên kết với thanh răng qua ổ bắt bulông. Đòn ngang bên liên kết với thanh răng ở hai đầu thanh răng. Trục răng được nối với trục lái thông qua khớp then hoa và có các răng ăn khớp với các răng trên thanh răng.. trục răng thường được bố trí sao cho trục răng nghiêng ngược chiều nghiêng của răng trên thanh răng nhờ vậy hệ số trùng khớp của bộ truyền lớn làm việc êm. Hệ số trùng khớp nói trên là: tỉ số giữa hai cung trên đường lăn (hoặc vòng lăn) ứng với đoạn ăn khớp thực và bước ăn khớp được gọi là hệ số trùng khớp của cơ cấu. Dẫn hướng thanh răng là một chi tiết được bố trí có đường tâm trùng với đường tâm của thanh răng. Bộ phận này có nhiệm vụ đảm bảo khe hở ăn khớp của trục răng và thanh răng và cũng là bạc trượt để thanh răng chuyển động tịnh tiến. trong quá trình trục răng – thanh răng hoạt động thì các răng sẽ bị mòn chính vì thế để tự động điều chỉnh khe hở này người ta bố trí lò xo ép dẫn hướng thanh răng vào trục răng và được giữ cố định nhờ một ecu gọi là ecu điều chỉnh, việc xiết chặt hay nới lỏng ecu này sẽ làm tăng hoặc giảm lực ép lò xo lên dẫn hướng thanh răng. Để chánh trường hợp ecu tự nới lỏng, bên ngoài ecu có ốc khóa chặt, sau khi đã xác định lực xiết ecu phù hợp cho lực ép lò xo người ta xiết chặt ốc khóa. Nguyên lý làm việc: khi người lái quay vòng vành tay lái để chuyển hướng, thông qua trục lái mômen quay vòng được truyền xuống khớp then hoa của trục răng làm quay trục răng. Thông qua sự ăn khớp của trục răng và thanh răng sẽ biến chuyển động quay của trục răng thành chuyển động tịnh tiến của trục thanh răng qua trái hoặc qua phải tùy theo chiều quay của trục răng. Chuyển động tịnh tiến này sẽ làm đòn bên tịnh tiến theo kéo cam quay quay theo các góc nhất định làm bánh xe dẫn hướng quay và xe được chuyển hướng. Kết cấu loại này đơn giản, gọn nhẹ vì cơ cấu lái nhỏ và thanh răng kết hợp với đòn ngang lái. Việc lắp ráp và sữa chửa cũng dễ dàng. Trục răng và thanh răng ăn khớp với nhau trực tiếp nên độ nhạy cao, đồng thời trong quá trình ăn khớp ma sát lớn nên khả năng truyền lực tốt nên khả năng điều khiển được dễ dàng hơn. Cơ cấu lái loại này được bao kín nên chống bụi bặm và ít phải bảo dưỡng. Nhờ có êcu điều chỉnh khe hở ăn khớp nên đảm bảo được khe hở ăn khớp. Tỉ số truyền của bộ truyền luôn đảm bảo không thay đổi. Với cơ cấu loại này thì hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghịch. Tuy nhiên cơ cấu trục răng – thanh răng hiện nay chủ yếu sử dụng trên các loại ô tô du lịch và ô tô con là chủ yếu. Còn trên các loại xe tải thì thường không sủ dụng. hoặc nếu có sử dụng thì thường có bộ phận trợ lực bằng điện. II. Cơ cấu lái trục vít con lăn Đặc điểm chung Hình1.2: cơ cấu lái trục vít – con lăn trục vít lõm; 2- con lăn; 3- trục lái; 4- trục con lăn; 5- trục bị động; 6- vỏ cơ cấu lái Trước đây cơ cấu lái trục vít – con lăn được sử dụng rất rộng rãi trên ô tô vì dễ dàng hơn trong việc chế tạo bộ truyền với tỉ số truyền lớn hơn 24. Tuy nhiên ngày nay ít dược sử dụng do việc bố trí trợ lực lái phức tạp hơn các loại cơ cấu lái khác. Cơ cấu lái trục vít glôbôit có độ bền cao hơn so với cơ cấu lái trục vít trụ thẳng. Đặc diểm cơ bản của cơ cấu lái loại này là sử dụng trục vít glôbôit lõm và con lăn ăn khớp có số lượng it. Trục lái sẽ tiếp chủ động tiếp nhận lực từ vành tay lái và truyền xuống trục vít glôbôit, trục vít glôbôit được quay trên các ổ bi côn và có thể điều chỉnh được độ rơ ổ bi. Trục vit glôbốit ăn khớp với con lăn 2 có 3 ren để có thể xoay đi một góc tương ứng. Con lăn 2 được bố trí sao cho có thể quay trơn trên trục con lăn nhờ các ổ bi kim. Trục con lăn mang theo con lăn quay trên trục bị động 5 của cơ cấu lái (được gọi là trục dẻ quạt) đầu ngoại của trục bị động được bố trí then hoa để liên kết với đòn quay đứng của dẫn động lái. Toàn bộ cơ cấu đặt trong vỏ cơ cấu 6, toàn bộ cơ cấu được bôi trơn bằng dầu bôi trơn bánh răng, vỏ cơ cấu đồng thời là giá bắt chặt cơ cấu lái với khung ô tô, đồng thời có tác dụng che chắn bụi bẩn không chui vào tron cơ cấu cũng như ngăn không cho dầu bôi trơn từ bên trong bị dò dỉ ra bên ngoài. Khi trục vít quay, trục vít vô tận cố định trên trục láí, con lăn bị dịch chuyển quay xung quanh trục bị động, thực hiện quay đòn quay đứng. Như vậy chuyển động quay vành tay lái đã tạo nên chuyển động quay với góc quay nhỏ của đòn quay đứng. có thể hiểu: con lăn đã thay thế một số răng của cung răng và tạo nên tỉ số truyền cho cơ cấu lái. về mặt cơ cấu có thể coi đây là của cơ cấu lái trục vít bánh vít biến dạng. Nhờ con lăn, ma sát của cơ cấu giảm nhỏ, tuy vậy sau một thời gian làm việc sự mài mòn thường xảy ra ở khu vực ăn khớp giữa trục vít và con lăn, do đó mà phải điều chỉnh khe hở này. Ưu điểm của cơ cấu trục vít con lăn là kết cấu gọn, độ bền và độ chống mòn của các trục vít và con lăn cao và có hiệu suất cao. Do diện tích tiếp xúc ăn khớp của trục vít glôbôit lớn hơn loại trục vít trụ. lực tác dụng được phân đều lên 3 ren của con lăn chư không tập trung tại một điểm như vậy khả năng mài mòn đều hơn, trong cơ cấu này thì ma sát trượt được thay thế bằng ma sát lăn. Con lăn có thể có một, hai hoặc ba tầng ăn khớp với răng của trục vít và lăn tự do trên trục con lăn. Việc gia tăng các tầng của con lăn có thể làm giảm áp suất riêng tác dụng lên bề mặt tiếp xúc kể cả khi cơ cấu làm việc ở trạng thái biên. thường thì các loại xe tải hiện nay chủ yếu sử dụng con lăn loại một tầng. Một ưu điểm nữa của cơ cấu lái loại này là hiệu suất nghịch thấp (0.35-0.5) hơn hiệu suất thuận cho phép cơ cấu lái hấp thụ tốt các va đập từ bánh xe lên vành tay lái. Dưới đây trình bày cơ cấu lái loại trục vít – con lăn sử dụng trên một số xe tải. Cơ cấu lái trục vít con lăn trên xe tải Kaz – 608 Cơ cấu lái trục vít con lăn trên xe tải Kraz – 608 được trình bày trên hình 1.3 Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít con lăn đai ốc chặn có ren; 2- lông đền chống xoay; 3- đòn kéo ngang; 4- bulông chặn có ren; 5- ống điều chỉnh trục bị động; 6- nắp cơ cấu; 7- lông đền cong; 8- bulông định vị chốt; 9- ổ bi ngoài; 10- trục bị động; 11- vòng đệm vỏ cơ cấu; 12- ổ bi chặn trên và chặn dưới trục vít; 13- trục vít; 14- đệm nắp ổ dưới;15- nắp dưới; 16- lông đền; 17- bulông giữ; 18- bulông nắp dưới trục vít; 19- bulông giữ nắp trên; 20- nút tra dầu; 21- lỗ bắt nắp trên; 22- đai ốc bắt con lăn; 23- con lăn;24- t; 25-trục con lăn;26- bạc đỡ chặn Trục vít 13 có dạng glôbôit lõm, được đặt tực lên vỏ cơ cấu bằng cách tựu lên hai ổ bi đỡ chặn 12. Trục vít được nối với trục lái thông qua ống then hoa. Khi trục vít bắt vào vỏ cơ cấu lái một đầu được chặn bằng vòng chặn và vòng chắn dầu để dầu trong ổ bi không bị bẩn và tràn ra ngoài. Đầu còn lại được chặn bởi nắp dưới 15 có tấm đệm 16 gồm có thể là hai hay nhiều tấm có tác dụng là khi ổ bi bị mòn nhiều thì người ta sẽ tháo bớt một hoặc vài tấm tuỳ vào độ mòn của ổ bi để chỉnh lại độ dơ của ổ. Nhờ đó nắp dưới sẽ được ép chặt vào ổ bi hơn và khử được độ dơ.nắp dưới được bắt chặt với vỏ cơ cấu bằng bu lông 17 có lông đền 16. trục bị động 10 có giá đỡ con lăn. Một đầu trục 10 có then hoa và ren để lắp đòn quay đứng và có bu lông để xiết chặt, đầu còn lại có ren để lắp chi tiết 5 để điều chỉnh trục bị động và đai ốc chặn số 4. Đai ốc khoá 1 được bắt lên chi tiết 5. Trong quá trình hoạt động thì giữa 2 chi tiết tiếp xúc sẽ có độ rơ do đó để điều chỉnh độ rơ giữa trục vít và con lăn người ta sẽ điều chỉnh trục bị động 10 nhờ vặn ống điều chỉnh 5 khi đó trục bị động 10 sẽ dịch chuyển tịnh tiến dọc trục và như vậy ta sẽ điều chỉnh được độ dơ giữa trục vít13 và con lăn 23, khi đã đạt được độ rơ hợp lý người ta sẽ vặn chặt đai ốc khoá số 1 lại. Ở đây trục vít. trục vít 1 nằm trong vỏ cơ cấu lái và được gối lên ổ 12 và 9 tại 3 vị trí. nắp trên 6 được bắt với vỏ cơ cấu lái tại 4 vị trí nhờ bulông 19, ở giữa có vòng đệm để chắn dầu. trên nắo trên có bố trí lỗ tra dầu vào cơ cấu 20,lỗ này được đóng kín bằng bulông. III.Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng: 1. Đặc điểm chung Cơ cấu trục vít êcu bi – thanh răng cung răng là loại được dùng rộng rãi trên các loại ô tô tải trọng lượng lớn, còn các loại xe tải trọng nhỏ thường ít dùng loại cơ cấu láí loại này. Cơ cấu lái trục vít êcu- bi cung răng còn có một tên gọi khác là cơ cấu lái liên hợp. trên hình 1.4 trình bày kết cấu chung của cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi – thanh răng. Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trục vít (trục chủ động); 2- êcu – thanh răng; 3- bi; 4- đòn quay đứng (trục bị động); 5- cung răng; 6- ốc điều chỉnh; 7- vỏ cơ cấu a. Cấu tạo Cơ cấu loại này bao gồm các bộ phận chính sau (hình 1.4): Trục vít vô tận 1 là phần chủ động gắn liền với trục lái và vành tay lái. Là loại trục vít dạng trụ có các rãnh vít vô tận bố trí với góc nghiêng nhỏ (góc nâng ren). Profin của ren có dạng tròn lõm, thanh hoặc tam giác, các viên bi 3 chạy trong rãnh lõm. trục vít được quay trơn trong các ổ bi đỡ, các ổ bi này không cho phép trục vít di chuyển dọc trục. Liên kết với trục vít vô tận là êcu thanh răng 2 thông qua các viên bi. Các viên bi được bố trí nằm trong nữa rãnh ren của trục vít và nữa rãnh ren êcu. chiều nghiêng của rãnh ren êcu cùng chiều nghiêng của rãnh ren trục vít để các viên bi có thể di chuyển được dễ dàng hơn. Êcu ăn khớp với cung răng 5 nên không quay được mà chỉ dịch chuyển tịnh tiến theo chiều dọc trục. Sự ăn khớp giữa trục vít và êcu thông qua các viên bi cầu 3. Các viên bi được chứa đầy trong các rãnh của êcu và có thể di chuyển tuần hoàn thành một vòng kín trên phần thânh của êcu 2. Số lượng các viên bi phụ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái. mặt ngoài của êcu là thanh răng 2. Dạng răng của thanh răng có tiết diện thay đổi từ tiết diện lớn dần ra phía ngoài. Êcu có thể di chuyển dọc theo trục vít và mang theo các răng di chuyển. các răng của thanh răng ăn khớp với bánh vít chỉ có một phần của cung răng nên gọi là êcu bi cung răng. Cung răng 5 là phần bị động của cơ cấu lái, trục của cung răng gọi là trục “dẻ quạt”. răng của cung răng có tiết diện thay đổi : Từ tiết diện lớn đến bé, ngược chiều với thanh răng. Khi làm việc các răng ăn khớp chuyển động sẽ làm cho trục bị động của cung răng quay quanh tâm trục của nó. b. Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng lực vào vành tay lái sẽ làm cho trục lái quay tạo nên chuyển động quay theo của trục vít vô tận. Trục vít không di chuyển dọc trục nên êcu bên ngoài sẽ dịch chuyển, tức là đẩy thanh răng chuyển động tịnh tiến. Sự dịch chuyển của thanh răng sẽ làm quay cung răng và trục bị động. do đòn quay đứng được nối với trục bị động bằng theo hoa nên khi trục bị động quay sẽ làm cho đòn quay đứng xoay đi một góc tương thích với lực mà người lái dùng quay vành tay lái. Nếu như trục vít và êcu ăn khớp trục tiếp (không thông qua các viên bi trung gian) thì sẽ phát sinh ra lực ma sát trượt lớn sẽ gây ra sự mài mòn chi tiết rất lớn. Việc dùng các viên bi nằm giữa (Truyền lực từ trục vít sang êcu) sẽ làm giảm lực ma sát đi nhiều lần. Do vậy kết cấu cho phép các chi tiết có độ bền cao hơn nhiều lần. Trong quá trình làm việc quá trình ăn khớp của êcu thanh răng và cung răng thường xuyên chịu tải trọng nên việc sử dụng cung răng có dạng tiết diện thay đổi sẽ có tác động tự động điều chỉnh khe hở ăn khớp. Khi bọ mòn, chúng ta điều chỉnh khe hở ăn khớp bằng cách đẩy sâu ốc điều chỉnh 6 như vậy cung răng sẽ đi sâu vào thanh răng. Như vậy khe hở ăn khớp sẽ giảm. Cơ cấu có tỉ số truyền lớn. 2.Cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng trên xe tải Kraz – 250 Kết cấu của cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trên xe tải Kraz – 250 được trình bày trên hình 1.5. Hình 1.5: Cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng xe tải Kraz - 250 1- chốt nắp dưới trục bị động; 2- nắp chắn dầu; 3- phớt chắn dầu; 4- đai ốc; 5- lông đền; 6- ống dẫn hướng; 7- đòn kéo ngang; 8- ổ bi trước; 9- ốc tháo dầu; 10- vỏ cơ cấu lái; 11- trục vít; 12- ốc đổ dầu; 13- ổ bi trong; 14- ổ bi trên; 15- vòng đệm; 16- phớt chắn dầu; 17- êcu điều chỉnh; 18- nắp đậy trên; 19- vòng đệm; 20- nắp đệm dưới; 21- bulông bắt nắp đệm dưới; 22- đai ốc bắt trong; 23- bulông bắt nắp trên; 24- lỗ bắt nắp; 25- cung răng; 26- lông đền cong; 27,28- bulông; 29- vít điều chỉnh; 30 - ốc khoá ; 31- nắp ; 32 – vòng đệm ; 33 - trục bị động a.Cấu tạo. Cơ cấu này gồm có 2 phần : phần thứ nhất là một khối kim loại có một đường ren rỗng trong đó. Bên ngoài khối kim loại này có một cung răng ăn khớp với một vành răng ( có thể dịch chuyển một cánh tay đòn). Vành tay lái được nối với một trục có ren giống như một ecu và ăn khớp với rãnh ren trên khối kim loại nhờ các viên bi (hình vẽ). b. Nguyên lý làm việc Khi xoay vành tay lái 1 sẽ làm cho Ecu-cung răng 2 quay theo chiều quay của trục lái. thực ra khi chúng ta vặn ecu này, nó phải đi sâu vào khối kim loại đúng theo nguyên tắc ren nhưng ở đây êcu đã bị giữ lại nên khối kim loại phải di chuyển ngược lại, chính sự di chuyển của trục vít làm cho thanh răng quay và làm cho vành răng ăn khớp với thanh răng quay và làm di chuyển đòn kéo dọc đi một góc nào đó và làm cho các bánh xe chuyển hướng đi một góc tuỳ thuộc vào lực mà người lái tác dụng vào vành tay lái. Như trên hình vẽ đã thể hiện, chiếc êcu ăn khớp với khối kim loại nhờ các viên bi tròn. Các bi này có hai tác dụng: một là nó giảm ma sát giữa các chi tiết. Thứ hai, nó làm giảm độ rơ của cơ cấu. Độ rơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái, nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trong chốc lát gây nên độ dơ của tay lái. Hệ thống trợ lực của cơ cấu lái này cũng tương tự như của cơ cấu lái bánh răng – thanh răng. Việc hỗ trợ cũng được thực hiện bằng cách đưa dòng chất lỏng áp suất cao vào một phía của khối kim loại. 3. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe tải MAZ 500. Kết cấu cua cơ cấu lái trên xe tải MAZ 500 được trình bày trên hình 1.6 Hình 1.6 :Hệ thống lái xe maz3-500 1 - trục bị động; 2 - đệm làm kín; 3 - ổ bi kim; 4 - nắp đậy vít điều chỉnh; 5 – bulông nắp dưới; 6 - đệm điều chỉnh; 7 - ổ bi đỡ chặn; 8 - vỏ cơ cấu lái; 9 – êcu thanh răng; 10 – bi cầu; 11 - trục vít; 12 – bulông; 13- ổ bi đỡ chặn trên; a. Cấu tạo Trục vit 11 được nối với trục lái bằng then hoa tại đầu trục và được tựa lên vỏ của cơ cấu lái bằng các ổ bi đở chặn. Trên trục vít có nữa rãnh hình tròn để các viên bi có thể trượt trên nữa rãnh của trục vít và nữa rãnh của ecu thanh răng. Ecu thanh răng 8 có các thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục bị động 1. Trục bị động gối tựa lên vỏ bằng các ổ bi kim 3. trên trục bị động được nối với đòn quay đứng. b. Nguyên lý làm việc Khi quay vành tay lái truyền động quay của vành tay lái thông qua trụclái sẽ làm cho trục vít 11 quay. Khi trục vít quay sẽ làm cho ecu chuyển động tịnh tiến trên trục vít theo chiều dọc trục. khi ecu thanh răng chuyển động sẽ làm cho cung răng trên trục bị động quay và làm cho trục bị động quay. Khi trục bị động quay thông qua đòn quay đứng và hình thang lái làm quay cũng như một số cơ cấu khác làm cho bánh se quay theo chiều người lái cần đánh tay lái. Ở đây để người lái có thể quay vành tay lái một cách nhẹ nhàng thì người ta bố trí thêm hệ thống trợ lực trên xe. Phần này chỉ tìm hiểu hoạt động phần cơ khí còn hệ thống trợ lực chúng ta sẽ tìm hiểu ở phần sau. Giữa cơ cấu lái xe tải Kraz – 250 và xe tải Max 500 đó là cơ cấu lái sử dụng trên xe 5.Cơ cấu lái trục vít êcu bi thanh răng xe KAMAZ 5320: Sơ đồ hệ thống lái được trình bày như trên hình vẽ. Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe KAMAZ ##ô#c the# hie#n treân hình 1.6: Hình 1.6: sơ đồ hệ thống lái xe KAMAZ5320 b.Cấu tạo: Hệ thống gồm có 3 phần: Bộ phận cung cấp A Bộ phận Phân phối B Bộ phận chấp hành C Cấu tạo của cơ cấu lái loại này có một đặc điểm đó là: cơ cấu lái đặt chung với bộ phận phân phối và bộ phận chấp hành. đồng thời do cơ cấu lái nằm ngang nên trục lái không được nối thăng với trục vít mà ở đây trục lái được nối với trục vít thong qua sự ăn khớp bới một cặp bánh răng côn. Đó cũng là sự khác biệt của cơ cấu lái xe KAMAZ với các xe đã nêu ở trên. c. Nguyên Lý Hoạt Động.(kèm theo bản vẽ) Hoạt động phần cơ khí Xét trường hợp quay vòng bên phải: Khi người điều khiển tác dụng lực để quay vành tay lái sang phải sẽ tạo ra mô men quay truyền qua trục 29 qua các đăng thứ nhất đến trục 27. Trục 27 nghiêng một góc so với trục 29 nhằm tạo tư thế cho người lái đồng thời đảm bảo khi tai nạn đâm trực diện trục lái không đâm thẳng vô buồn lái. Qua trục 27 mô men được truyền đến cacđăng thứ 2 sau đó đến trục của bánh răng côn, qua cặp bánh răng côn mô men được thay đổi hướng. Bánh răng côn bị động được nối với trục vít bằng then hoa và được liên kết với vỏ 24 bởi hai ổ lăn. Bánh răng côn quay làm quay trục vít, thông qua các viên bi trong rãnh vít và rãnh của ecu 14 chuyển chuyển động quay của trục vít thành chuyển động tịnh tiến sang phải của êcu 14 và pittong 8, việc sử dụng ê cu bi sẽ chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn, do đó giảm mòn cho các chi tiết. Pittong 8 có răng ăn khớp các răng của cung răng 6 nhằm chuyển chuyển động tịnh tiến của pittông 8 thành chuyển động quay của cung răng 6 do đó khi pittông 8 tịnh tiến sang phải thì cung răng 6 quay ngược chiều kim đồng hồ. Cung răng 6 có liên kết với thanh 9 thuộc hệ thống dẩn động lái, nhờ đó chuyển động được truyền đến bánh xe dẩn hướng. làm bánh dẩn hướng quay sang trái Xét trương hợp quay vòng bên trái: Khi người điều khiển tác dụng lực để quay vành tay lái sang trái sẽ tạo ra mô men quay truyền qua trục 29 qua các đăng thứ nhất đến trục 27. Qua trục 27 mô men được truyền đến cacđăng thứ 2 sau đó đến trục của bánh răng côn, qua cặp bánh răng côn mô men được thay đổi hướng. Bánh răng côn quay làm quay trục vít, thông qua các viên bi trong rãnh vít và rãnh của ecu 14 chuyển chuyển động quay của trục vít thành chuyển động tịnh tiến sang trái của êcu 14 và pittong 8. Pittong 8 có răng ăn khớp các răng của cung răng 6 nhằm chuyển chuyển động tịnh tiến của pittông 8 thành chuyển động quay của cung răng 6 do đó khi pittông 8 tịnh tiến sang trái thì cung răng 6 quay theo chiều kim đồng hồ. cung răng 6 có liên kết với thanh 9 thuộc hệ thống dẩn động lái, nhờ đó chuyển động được truyền đến bánh xe dẩn hướng. làm bánh dẩn hướng quay sang trái. 6.Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng xe tải Landrover Hình 1.7:Sơ đồ hệ thống lái xe tải landrover 1 - hộp cơ cấu lái; 2 - bạc trượt; 3 - trục vít êcu bi; 4 – bi cầu; 5 - vỏ trục lái; 6 – vòng đệm; 7,8 – ổ bi; 9 – bi; 10 - nắp ổ bi; 11 - trục bị động; 12 - phớt chắn dầu; 13 - lỗ bắt bulông; 14 – vít điều chỉnh; 15 - nắp bịt dầu; 16 – lông đền chống xoay; 17 – bulông; 18 – bulông bắt tấm chắn;19 – bulông bắt nắp bên; 20 – bulông bắt vỏ trục lái với vỏ cơ cấu lái; 21 – đòn kéo ngang; 22 – bulông giữ nắp dưới; 23 – lông đền; 24 – vành tay lái; 25 – vòng hãm; 26 - ống tròn có then hoa; 27 – lông đền ba cạnh; 28 – lông đền cong; 29 – đai ốc giữ vành tay lái; 30 – đòn kéo dọc; 31- khớp nối đòn kéo dọc với hình thang lái; 32 - khớp cầu nối đòn kéo dọc với đòn kéo ngang; 33 - ổ bi côn; 34 - đệm ổ bi; 35 - đệm nối với đòn kéo đứng; 36 - ống lót khớp cầu; 37 – đai ốc dưới; 38 – đai ốc trên; 39 - bạc lót; 40 – đai ốc có lỗ gài chốt; 41 - chốt Loại cơ cấu trục vit bi cung răng của loại xe tải land rover này có vài khác biệt so với các cơ cấu trên đó là loại này không có thanh răng – cung răng. a. Cấu tạo: Trục vít 3 được gắn liền với trục lái và được bao ngoài bằng vỏ trục lái, vỏ trục lái 5 có mặt bích để lắp với vỏ cơ cấu lái bằng 4 bulông. Ở giữa vỏ trục lái và vỏ cơ cấu người ta lót nhiều hơn 2 miếng đệm. Các miếng đệm này có tác dụng điều chỉnh độ dơ của trục lái với vành tay lái để giảm độ dơ khi làm việc. Trục lái được bắt chặt với vành tay lái bằng đai ốc 29 và ống có then hoa 26 nhằm chống khả năng quay trơn của trục lái khi người lái quay vành tay lái. Trục vít có rãnh profin dạng tròn, rãnh này cùng với rãnh trên êcu sẽ tạo thành đường tròn lăn để các viên bi có thể lăn trên rãnh này, khi đó các bi sẽ lăn tuần hoàn theo rãnh này khi cơ cấu làm việc. Khi đó trục vít và êcu sẽ lien kết với nhau thông qua các viên bi cầu. Ở đây êcu không có dạng thanh răng và trục bị động cũng không có dạng cung răng. Trên mặt êcu có đỉnh dạng côn và trên đỉnh có đoạn dạng trụ để lắp vòng chặn. trục bị động được lắp trên vỏ cơ cấu lái và quay trơn trên bạc trượt số 2 b. Nguyên lý hoạt động: Khi trục vít quay sẽ làm êcu chuyển động tịnh tiến mang theo đỉnh côn di chuyển vì đỉnh côn ăn khớp với ngàm của trục bị động nên chuyển động tịnh tiến này sẽ đẩy ngàm của trục bị động quay và làm cho trục bị động quay theo và khi đó mômen sẽ được truyền đến đòn quay đứng . Sự ăn khớp của ngàm trục bị động và mặt côn được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh số 14, khi chúng ta điều chỉnh vít này sẽ làm cho trục bị động tịnh tiến theo chiều dọc trục và do đó điều chỉnh độ rơ ăn khớp của ngàm và mặt côn, sau khi điều chỉnh người ta dung đai ốc khoá để cố định tránh trường hợp vít tự nhả. IV. TRỤC LÁI VÀ VÀNH LÁI 1. Giới thiệu chung : Trục lái và vành lái đặt trên buồng lái và là bộ phận cần thiết để điều khiển chuyển động của xe. trục lái và vành lái truyền lực điều khiển từ vành lái tới cơ cấu lái. Như vậy trục lái cần phải đủ cứng để truyền mômen điều khiển, nhưng lại phải đảm bảo giảm rung động trong hệ thống lái, tránh gây rung ồn trong buồng điều khiển. cơ cấu điều khiển hệ thống lái có kết cấu nhỏ gọn, bố trí hợp lý đồng thời có khả năng đàn hồi tốt theo phương dọc xe để hạn chế tổn thương có thể xảy ra khi gặp tai nạn. với các yêu cầu cơ bản như trên, kết cấu trục lái và vành lái rất đa dạng, ngoài ra trên vỏ trục lái còn có thêm nhiều cơ cấu điều khiển liên quan như: cần điều khiển hộp số, tín hiệu đèn, gạt mưa, còi… Càng làm tăng sự phức tạp của chúng. Để đáp ứng tính an toàn, đa số các xe sử dụng trục “gẫy” được cấu tạo từ các trục đặc được lồng vào nhau và có khớp các đăng nối trục tạo ra các trục không trùng đường tâm, nên khi bị xô ngang theo hương dọc (đâm xe) cơ cấu lái bị đẩy lùi về phía sau do đó vành lái không ép mạnh vào người lái nhờ đó nâng cao khả năng an toàn, đồng thời với kết cấu đó sẽ tạo điều kiện cho việc tháo lắp trục lái được dễ dàng. Dưới đây chung ta sẽ giới thiều một vài trục lái của các xe tải 2. Trục lái và vành tay lái xe tải Landrover Trên hình 3.43 trình bày sơ đồ kết cấu các bộ phận chính của trục lái và vành tay lái xe tải Landrover Hình 3.43 kết cấu các bộ phận của xe tải Landrover 1 - trục vít; 2 – bi ; 3 - ổ bi đỡ trục vít ; 4 - đệm điều chỉnh; 5 – bulông bắt vỏ trục lái với vỏ cơ cấu lái; 6 - vỏ trục lái; 7 - ống có ren; 8 –lông đền cong; 9 – vành tay lái ; 10 – phe chặn; 11 - nắp đậy trục lái; 12 – đai ốc; 13 – lông đền ba cạnh; 14 - trục lái Trục lái và trục vít được nối cứng với nhau. Vỏ của trục lái được bắt với vỏ của cơ cấu lái thông qua bốn bulông số 5. Ở giữa vỏ trục lái và vỏ cơ cấu lái có các tấm đệm số 4. Đầu dưới của trục lái 14 có ổ đỡ số 3. Đầu trên có then để bắt với vành tay lái và đỡ trên ống có ren số 7. Đầu trên cùng của trục lái có ren để bắt cố định trục lái với vành tay lái bằng bulông số 13 có vòng hãm và lông đền ba cạnh chống xoay tương đối giữa hai chi tiết. Phía trên vành tay lái có bắt ống có ren trong nhằm che không cho bụi lọt vào trục lái, đồng thời có nắp đậy trên 11.Gây tác động xấu khi xoay vành tay lái nhằm đảm bảo các chi tiết hoạt động thật tốt. Chương II. DẪN ĐỘNG LÁI 1. Đặc điểm chung: Dẫn động lái bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đền ngỗng quay của các bánh xe. phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo thành bởi cầu trước, đòn kéo ngang và các đòn bên. nhờ hình thang lái nên khi quay vành tay lái một góc thì các bánh dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố trí ra trước hoặc ra sau cầu dẫn hướng tuỳ theo bố trí chung. Đòn kéo ngang của hình thang lái có thể được chế tạo liền hoặc có thể được chế tạo rời. Mối ghép quan trọng nhất cuả dẫn động lái chính là các khớp cầu. khớp cầu này phải đảm bảo không có khe hở. 2 . Các phương án bố trí dẫn động lái Trường hợp đòn ngang bên và đòn ngang đặt trước cầu xe. Hình 2.1. Dẫn động lái loại đòn ngang bên và đòn ngang đặt trước cầu xe Với dẫn động lái loại này có một số xe sử dụng dẫn động lái trên xe YAZ – 451M Hình 2.2 dẫn động lái xe YAZ – 451M 1 - trục lái; 2 – thanh kéo đứng; 3 – cam quay bêm trái; 4 - lỗ bên trái bắt bu lông và chốt chẻ; 5 – đòn kéo ngang; 6 – cam quay bên phải; 7 - lỗ bên phải bắt bulông và chốt chẻ. Đòn kéo ngang được bắt với cam quay bánh xe bằng bulông và chốt chẻ thông qua lỗ bắt bulông số 4. còn đòn quay đứng nối giữa cơ cấu lái và cam quay. Kết cáu loại dẫn động này còn được sử dụng trên xeYAZ – 452. Trường hợp đòn ngang bên và đòn ngang đặt sau cầu xe 1.2.1 sơ đồ chung Với dẫn động lái loại này có một số xe sử dụng dẫn động lái trên xe YAZ – 451M Hình 2.2 dẫn động lái xe YAZ – 451M 1 - trục lái; 2 – thanh kéo đứng; 3 – cam quay bêm trái; 4 - lỗ bên trái bắt bu lông và chốt chẻ; 5 – đòn kéo ngang; 6 – cam quay bên phải; 7 - lỗ bên phải bắt bulông và chốt chẻ. Đòn kéo ngang được bắt với cam quay bánh xe bằng bulông và chốt chẻ thông qua lỗ bắt bulông số 4. còn đòn quay đứng nối giữa cơ cấu lái và cam quay. Kết cáu loại dẫn động này còn được sử dụng trên xeYAZ – 452. Trường hợp đòn ngang bên và đòn ngang đặt sau cầu xe 1.2.1 sơ đồ chung Hình 2.3. Dẫn động lái loại đòn ngang bên và đòn ngang đặt sau cầu xe Với dẫn động kiểu này trhường sử dụng trên các loại xe Z130, Kraz – 250… 1.2.2 Dẫn động lái trên xe Kamaz 5320: Sơ đồ được thể hiện trên hình vẽ Hình 2.4 sơ đồ kết cấu của dẫn động lái xe Kamaz 1 – thanh kéo bên; 2,14 - ống bên ; 3; bulông bắt; 4 -đệm làm kín ; 5 - chốt ; 6 - nắp khớp cầu;7- lò xo; 8 – bulông ; 9 - chụp cao su; 10 – vòng lò xo; 11 - chốt cầu; 12 - bạc tựa trên; 13 - bạc tựa dứới. Dẫn động lái loại này còn được dung trên xe Z130, Kraz - 250 1.2.3 Dẫn động lái xe tải landrover có bộ giảm chấn Hệ thống lái trên xe Land rover bố trí bộ giảm chấn hệ thống lái gắn vào đòn ngang liên kết. Hình 2.5 Hệ thống lái trên xe Land rover. 01-Cơ cấu lái; 02-Đòn kéo dọc; 03-Bộ chuyển; 04-ĐoØn kéo ngang; 05-Bộ giảm chấn; 06-Đòn ngang liên kết. Cơ cấu lái chuyển đổi mômen từ vành lái và truyền lực kéo dọc cho đòn kéo dọc 2, qua bộ chuyển 3, lực dọc được chuyển thành lực kéo ngang trên đòn 4, lực này kéo cam quay quay bên phải, khi đó nhờ đòn ngang liên kết 6 sẽ truyền lực kéo cho cam quay bên trái làm bánh xe chuyển hướng. Bộ giảm chấn 5 một đầu liên kết với thân xe, đầu còn lại liên kết với đòn ngang liên kết, ở vị trí này bộ giảm chấn sẽ hạn chế rung động từ bánh xe lên dẫn động lái và cơ cấu lái cấu tạo cụ thể như hình 2.24: Hình 2.6. Bộ giảm chấn. 1-2 - Đai ốc; 3-5 -Vòng đệm và đệm cau su; 4- Thân giảm chấn. Bộ chuyển đổi lắp xuyên qua phần khung xe, đầu trên lắp với đòn quay trên qua then hoa và được cài chặt bằng bulông, phần dưới lắp với đòn quay dưới và được xiết chặt bằng bulông. Hình 2.7. Bộ chuyển đổi. 01. Cần nối đòn kéo dọc; 02. Cần nối đòn kéo ngang; 03. Thân xe; 04. Vỏ bộ chuyển đôi; 05. Bạc côn; 06. Lò xo. Bộ chuyển đổi lắp trong vỏ và tựa lên bạc côn có chiều ngược nhau được tự động điều chỉnh bằng lò xo. Bên trong được tra dầu bôi trơn, tại mặt tiếp xúc của trục trong và vỏ có vòng chắn dầu. Để điều chỉnh góc bánh xe người ta thay đổi chiều dài đòn ngang liên kết. Khớp cầu của đòn ngang bên có cấu tạo như hình 2.26. Hình 2.8. Khớp cầu đòn ngang bên. 01.Vòng lò xo; 02.Chụp cau su; 03.Vỏ khớp cầu; 04.Đĩa giữ; 05.Bạc tựa; 06.Chốt cầu;07.Bạc tựa; 08.Lò xo; 09.Vòng chữ O; 10.Nắp; 11.Phe chặn nắp; Bạc tựa 5 đỡ mặt cầu, bạc tựa 7 được đẩy tỳ sát vào mặt cầu nhờ lò xo 8, lò xo này được ép bởi nắp 10, nắp này lắp vào vỏ khớp cầu và được giữ bằng phe chặn 11. Chụp cau su chặn bụi bám vào mặt làm việc của khớp cầu, chụp này bao kín chốt cầu bằng vòng lò xo 1. 1.3.Dẫn động lái trên cơ cấu trục răng – thanh răng: Đặc điểm của hệ thống lái có cơ cấu lái trục răng – thanh răng là thanh răng đóng vai trò đòn lái ngang, các đòn ngang bên có thể bố trí liên kết ở hai đầu thanh răng hoặc ở giữa thanh răng. Cơ cấu lái có thể đặt trước hoặc sau trục cầu trước. Việc bố trí này có thể theo các sơ đồ sau. 1.3.1Trường hợp cơ cấu lái và đòn dẫn động đặt sau cầu trước. Vai trò của thanh răng chỉ đảm nhận chuyển động tịnh tiến, các đòn ngang bên dài, góc lắc trong quá trình chuyển động theo phương thẳng đứng của bánh xe gây nên ở đòn ngang bên nhỏ vì vậy xe bị lắc do góc tự điều khiển. Hình 2.9: sơ đồ dẫn động lái Kiểu này dùng trên các xe: 1.3.2 Dẫn động lái trên xe gaz- 3102: trên hìn vẽ trình bày dẫn động lái trên xe gaz- 3102 Hình 2.10: Dẫn động lái xe gaz – 3102 1 – vành tay lái; 2 - trục răng ; 3 – thanh răng; 4 – giá bắt; 5 – đòn ngang bên; 6 - vỏ hộp cơ cấu lái; 7 - nắp đậy; 8 - trục lái; 9 – vòng đệm; 10 - ổ bi đỡ trên trục răng; 11 - trục bị động; 12 – vít điều chỉnh; 13 - nắp dưới cơ cấu lái; 14 - ổ bi đỡ dưới trục răng Vỏ cơ cấu lái được bắt lên thân xe thông qua 2 bu lông tại 2 vị trí trên hình vẽ.. Hai đòn ngang bên 5 được bắt vào trục thanh răng thông qua các bu lông và liên kết với nhau bằng một tấm kim loại.. Đòn ngang bên có các khớp cầu để lắp với cam quay. Đòn ngang bên có thể điều chỉnh được chiều dài bằng đai ốc có hai nữa ren trái ngược nhau liên kết giữa đòn ngang bên và khớp cầu. Khi quay vành tay lái trục lái sẽ quay làm cho trục răng quay. Khi đó chuyển động quay của trục răng làm cho các răng chuyển động và chuyển động quay của trục răng sẽ được chuyển thành chuyển động tịnh tiến của trục thanh răng.khi trục thanh răng chuyển động tịnh tiến dọc trục sẽ kéo theo sự tịnh tiến của đòn ngang bên. Chuyển động này làm cho các bánh xe quay vòng thông qua một số cơ cấu trung gian. 1.4 Dẩn động lái ở cơ cấu lái dạng đòn quay Đòn quay của cơ cấu dẫn động đòn 1 quay, đòn 1,2 tạo nên chuyển động tịnh tiến cho đòn 4. Các đòn 3 có thể điều chỉnh chiều dài đòn để tạo điều kiện điều chỉnh độ chụm bánh xe dẫn hướng, vì vậy các đòn 3 phải có chiều dài bằng nhau. Hình 2.11: Sơ đồ dẫn động lái trên hệ thống treo độc lập 1- đòn quay chính; 2 – đòn quay phụ; 3 – đòn ngang bên; 4 – đòn ngang liên kết; Loại dẫn động lái này dùng trên xe có hệ thống treo độc lập như ở hình 2.12 Đòn quay chính 1 lấy mômen quay từ vành tay lái thông qua cơ cấu lái xuống đòn quay chính thông qua đầu nối then hoa với cơ cấu lái, đòn ngang liên kết 8 tựa trên đòn quay chính 6 và đòn quay phụ 5 thông qua 2 khớp quay là các khớp cầu. nhờ đó mà chuyển động quay của của đòn quay 1 được chuyển động tịnh tiến dọc trục của đòn liên kết 8. Trên đòn liên kết 8 có hai vị trí liên kết với đòn ngang bên trái 4 và đòn ngang bên phải 9, khi đó chuyển động tịnh tiến của đòn ngang liên kết này sẽ làm cho đòn ngang bên phải 9, đòn ngang bên trái 4 chuyển động thông qua tay biên 3 (tay biên 3 liên kết với dòn ngang bên trái và bên phải thông qua hai khớp cầu) đẩy cam quay 2. khi đó chuyển động của cam quay làm quay bánh xe dẫn hướng. giá đỡ 1 có một đầu bắt với cơ cấu dưới và một đầu dược bắt lên thân hoặc khung xe. Trong kết cấu này đòn ngang bên 4,9 không thể thay đổi được chiều dài. Hình 2.12: dẫn động lái xe có hệ thống treo độc lập 1- giá đỡ ; 2 – cam quay ; 3 – tay biên ; 4 – đòn ngang bên; 5 – đòn quay phụ; 6 – đòn quay chính; 7 – cơ cấu lái; 8 – đòn ngang liên kết; 9 – đòn ngang bên Giữa các chi tiết quay liên kết với nhau bằng khớp cầu có kết cấu như hình vẽ 3.13 Kết cấu của khớp cầu liên kết các chi tiết được thể hiện ở hình vẽ sau: Hình 2.13: mặt cắt khớp cầu xe 1 - chốt cầu; 2 - chụp cao su; 3 - bạc tựa; 4 - miếng đệm; 5 - vỏ khớp cầu; 6 - nắp đậy; 7 – lò xo Bạc tựa 3 có tác dụng ôm lấy mặt trụ của chốt cầu, động thời phía dưới lò xo 7 cũng có tác dụng tỳ các miếng đệm sát vào bề mặt hìn cầu của khớp cầu. Lò xo 7 được ép nhờ nắp 6 nắp này có ren để lắp ghép với vỏ cầu 5. Giữa vỏ cầu 5 và bạc tựa 3 có một miếng đệm trung gian để ép các chi tiết sát với nhau. Chụp cao su 2 có tác dụng che chắn bui cho khớp cầu trong quá trình làm việc không bị bụi bẩn lọt vào làm giảm tác dụng của khớp cầu trong quá trình làm việc. Phía dưới khớp cầu có nắp để kiểm tra dầu mỡ. Chương III. TRỢ LỰC LÁI I. Các vấn đề tổng quan về trợ lực hệ thống lái Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng làm giảm cường độ lao động của người lái, giảm mệt mỏi cho người lái xe khi xe hoạt động trên đường dài , điều này có ý nghĩa rất lớn với các xe tải có trọng lượng lớn. đối với các xe du lịch và xe tải trọng nhỏ, ý nghĩa của hệ thống trợ lực lái chủ yếu là làm êm quá trình va đập của bánh xe trên nền, hạn chế dung động lên vành tay lái và giúp cho quá trình chuyển động của bánh xe trên đường xấu thuận lợi hơn. đồng thời nhờ có trợ lực lái mà tính năng an toàn được nâng cao hơn khi có sự cố bất ngờ xảy ra. tạo điều kiện cho xe có thể chuyển động an toàn. 1.Các yêu cầu của trợ lực lái. Khi xem xét đánh giá hệ thống lái có trợ lực cần quan tâm tới các yêu cầu chính sau: phải đảm bảo sao cho khi trợ lực lái hư hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường tuy có hơi nặng một chút. người lái chỉ gái bộ trợ lực khi lực cản quay vòng lớn, còn khi lực cản quay vòng bé thì hệ thống lái làm viêc như bình thường. hiệu quả trợ lực: thông qua việc giảm nhẹ lực trên vành tay lái và khả năng gây cảm nhận sự biển đổi lực điều khiển với các bán kính quay vòng khác nhau. bộ trợ lực lái phải đảm bảo cho người lái có cảm giác sức cản trên mặt đường khi quay vòng và cảm giác về trạng thái của mặt đường. không gia tăng quá lớn độ rơ vành lái, đảm bảo các tiêu chuẩn do nhà chế tạo đưa ra. Đảm bảo tỉ lệ giữa góc quay của vành tay lái và bánh dẫn hướng. Không xảy ra hiện tượng tự cường hoá. Có độ nhạy trợ lực cao, làm việc ổn định. kết cấu đơn giản, hợp lý, giá thành chế tạo và sữa chữa hợp lý. 2. Các bộ phận chủ yếu của trợ lực lái Trợ lực lái trên ô tô hiện nay bao gồm có 3 bộ phận chính: Nguồn cung cấp(nguồn năng lượng): là nơi cung cấp năng lượng cho bộ phận chấp hành trọ lực. Theo nguồn cung cấp có thể chia ra: Trợ lực thuỷ lực:trong trợ lực thuỷ lực nguồn cung cấp là bơm thuỷ lực do động cơ dẫn động. Trợ lực khí nén: trong bộ trợ lực khí nén là máy nén khí và bình chứa khí nén Trợ lực điện: trong bộ trợ lực điện là acquy và máy phát điện (chủ yếu là máy phát điện). Hầu hết trên các xe ôtô ngày này đều sử dụng hệ thống lái trợ lực thuỷ lực, trong giới hạn của đề tài cũng chỉ đề cập đến hệ thống lái trợ lực thuỷ lực, vấn đề này sẽ được đề cập cụ thể trong các phần sau. Bộ phận phân phối (vpp): vpp với cơ cấu tự chọn để điều chỉnh năng lượng cung cấp đến cơ cấu thực hiện với lực vòng đặt lên vành tay lái. bộ phận này có nhiều kiểu, trong đó có 2 loại thường dung nhiều nhất là: + Bộ phận phân phối kiểu van trượt + bộ phận phân phối kiểu van xoay Ngoài ra còn có một số loại ít được dùng như: van con trượt kép, van phân phối kiểu cánh… Cơ cấu chấp hành (xi lanh lực): Xi lanh lưc để truyền lực lên dẫn động lái. Đây là bộ phận tiếp nhận và biến năng lượng được cung cấp bằng chất lỏng thành cơ năng tác dụng lên truyền động lái. Các bộ phận trên tạo thành hệ thống truyền động thuỷ lực thể tích, mắc vào hệ thống cơ khí tạo thành hệ thốn lái có trợ lực. Tuỳ thuộc vào cách sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái người ta có các phương án bố trí dưới đây thường hay sử dụng trên các ô tô hiện nay. Các phương án bố trí hệ thống trợ lực Phương án I: Van phân phối, xi lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái Sơ đồ bố trí theo phương án này được trình bày như hình 3.1 Hình 3.1 sơ đồ bố trí theo phương án I 1- đòn quay đứng; 2 – thanh kéo dọc; 3 – đòn kéo ngang; 4 – van phân phối, xi lanh lực, cơ cấu lái; 5 - cầu dẫn hướng; 6,9,10 – hình thang lái; 7 - trục tay lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng Phương án bố trí này giống như trên xe zil130. ở đây van phân phối và xi lanh lực được bố trí chung với cơ cấu lái, Ưu điểm của phương án này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra viêc bố trí các đường ống dẫn dầu là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự không ổn định động lực học do cường hoá gây nên. Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như toàn bộ các chi tiết của của dẫn động lái phải chịu tác dụng của mô men cản quay vòng toàn bộ của các bánh xe dẫn hướng. điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và hậu quả làm tăng khả năng phát sinh phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng. sử dụng phương pháp này là không có lợi do phải tăng khối lượng các chi tiết dẫn động lái và cơ cấu lái. Ngoài ra việc bố trí chung 3 cụm này là rất khó khăn. Phương án II: Van phân phối và xi lanh lực đặt thành một cụm, riêng biệt với cơ cấu lái Sơ đồ bố trí được thể hiện trên hình 3.2 Hình 3.2. sơ đồ bố trí theo phương án thứ II 1 – cơ cấu lái; 2 – thanh kéo dọc; 3 – đòn quay ngang; 4 - cụm van phân phối,xi lanh lực ; 5 - cầu dẫn hướng; 6,9,10 – các cơ cấu hình thang lái; 7 - trục tay lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng; 12 - trục bánh xe dẫn hướng; 13 – bơm trợ lực Trong phương án này van phân phối và xi lanh lực được bố trí thành một cụm trên thanh kéo dọc. Ưu điểm: kiểu bố trí như thế này cho phép ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của các bánh xe dẫn hướng sẽ cao hơn so với phương án bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xi lanh lực thành một cụm Nhược điểm:bố trí kiểu này khi tăng tải tức là khi tăng đường kính của xi lanh lực thì không đảm bảo lái nhẹ vì khi quay vòng thì những thành phần lực bên tác dụng lên đòn quay đứng từ thanh kéo dọc (lực thành phần hướng kính tác dụng lên vỏ van phân phối) sẽ cản trở chuyển dịch của con trượt và chính nguyên nhân này làm tăng đáng kể lực lên vành tay lái. Phương án III: Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, xi lanh lực đặt riêng rẽ. Sơ đồ bố trí kiểu này được trình bày trên hình 3.3 Hình 3.3 sơ đồ cách bố trí theo kiểu thứ III 1 – van phân phối; 2 – thanh kéo dọc; 3 – đòn kéo ngang; 4 – cơ cấu lái; 5 - cầu dẫn hướng; 6, 9, 10 – cơ cấu hình thang lái; 7 - trục lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng; 12 - trục quay bánh xe; 13 – cơ cấu chấp hành Ở phương án này, van phân phối được bố trí chung trong cơ cấu lái, còn xi lanh lực đặt riêng biệt. Ưu điểm của phương án này là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi tác dụng của cường hoá, và xi lanh lực có thể tự do bố trí tại các vị trí khác nhau. Người ta bố trí xi lanh lực trên hình thang lái để giảm tải lực tác động lên cơ cấu lái và dẫn động lái. Do đó làm giảm kích thước của dẫn động lái và làm giảm dao động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vòng do lực cản quay vòng của các bánh xe sinh ra. Nhược điểm của phương án bố trí này là đòi hỏi đường ống phải dài. Phương án IV: Van phân phối , xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau sở đồ bố trí được thể hiện trên hình 3.4 Hình 3.4 sơ đồ bố trí hệ thống trợ lực theo phương án IV 1 – van phân phối; 2 – thanh kéo dọc; 3 – đòn kéo ngang; 4 – cơ cấu lái; 5 - cầu dẫn hướng; 6,9,10 – cơ cấu hình thang lái; 7 - trục lái; 8 – vành tay lái; 11 – bánh xe dẫn hướng; 12 - trục bánh xe dẫn hướng; 13 – xi lanh lực; 14 - bộ phận phân phối Trong trường hợp này van phân phối, cơ cấu lái và xi lanh lực đặt riêng biệt với nhau. Sơ đồ bố trí được thể hiện ở hình vẽ bên dưới, ở phương án bố trí này thì nó cũng có đầy đủ các ưu điểm như các phương án bố trí trên như là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi lực tác động của cường hoá, công suất của cường lực hoá dễ dàng thay đổi do xi lanh lực có thể tự do thay đổi cách bố trí các vị trí. Tuy nhiên cách bố trí này cũng không làm giảm nhẹ lực của người lái tác động lên vành tay lái, đồng thời lực tác động lên van phân phối cũng thay đổi do cánh tay đòn thay đổi Các phương án trên được bố trí trên xe tuỳ thuộc vào kết cấu của từng loại xe và từng loại cơ cấu lái mà người ta sẽ lựa chọn phương án bố trí cho phù hợp với hình dáng kết cấu của từng loại xe để sao cho khả năng bố trí là gọn gang nhất, giá thành các cụm chi tiết là rẻ nhất, dễ sữa chữa và bảo dưỡng. Dưới đây chúng ta sẽ nghiên cứu từng bộ phận của hệ thống trợ lực II. NGUỒN CUNG CẤP (BƠM) Như đã nói ở trên, là nơi cung cấp năng lượng chất lỏng cho bộ phận chấp hành trợ lực. Trên các xe ôtô thường sử dụng các loại bơm trợ lực sau: + Bơm cánh gạt + Bơm con lăn + Bơm bánh răng Bơm cánh gạt bơm cánh gạt hiện nay vấn được sử dụng rất rộng rãi trên các loại ô tô tải và ô tô du lịch như Z130, Z131, KAMAX… Cấu tạo và nguyên lý của bơm cánh gạt cơ bản Bơm cánh gạt là một trong các loại máy thuỷ lực rôto có kết cấu đơn giản nhất. Bơm gồm có một vỏ hình trụ 1 trong đó có rôto 2. Tâm của vỏ và rôto lệch nhau một khoảng e. Trên rôto có các phiển gạt 3. Khi rôto quay, các phiến gạt trượt trong các rãnh của rôto và gạt chất lỏng, nên gọi là bơm cánh gạt. Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và rôto gọi là thể tích làm việc. Hình 3.5 bơm cánh gạt loại đơn giản nhất 1 - Vo# bôm; 2 - . Rotor;3 - . Cánh ga#t; 4 - Lo# xo. Hình 3.5 trên là sơ đồ kết cấu bơm cánh gạt loại đơn giản nhất (có hai cánh gạt). Nhờ lực đẩy của lò xo , các cánh gạt luôn tì sát vào thành vỏ bơm. Giả sử khi bơm làm việc, rôto quay theo chiều mũi tên. Thể tích chứa chất lỏng từ A đến mặt cắt C-C tăng, áp suất chất lỏng bị giảm, do đó chất lỏng bị hút vào bơm. Khi cánh gạt di chuyển từ mặt cắt C-C đến B nó làm giảm thể tích chứa chất lỏng, do đó làm tăng áp suất và đẩy chất lỏng vào ống đẩy. Để chất lỏng không chảy ngược từ khoang đẩy về khoang hút và không bị “chẹt” trong các thể tích làm việc thì vị trí của cánh gạt và rôto phải bố trí sao cho khi cánh gạt này bắt đầu gạt chất lỏng (ở vị trí I) thì cánh gạt kia cũng vừa thôi không gạt chất lỏng nữa (ở vị trí II). Như vậy ta thấy lưu lượng của bơm không đều nhở nhất khi cánh gạt bắt đầu vào vị trí làm việc I, lớn nhất ở vị trí C-C. Để cho bơm có lưu lượng đều (ít bị dao động) hơn, người ta tăng số cánh gạt có trong bơm. Thường thì số lượng cánh gạt lắp vào bơm từ 8 đến 12.( trên xe Kamax là 8 cánh, xe Z130 là 10 cánh và một số xe khác..) Dưới đây chung ta sẽ tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của một số loại bơm trợ lực kiểu cánh gạt. Bơm trợ lực kiểu cánh gạt xe tải Kar250: Sơ đồ bơm cánh gạt xe tải Kraz- 250 được thể hiện trên hình 3.6 Hình 3.6 bơm trợ lực kiểu cánh gạt trên xe Kaz - 250 1 – đai; 2 – rãnh puly; 3 – lông đền; 4 – đai ốc bắt puly; 5 – puly dẫn động; 6 - phớt cao su; 7 – vòng đệm ngoài;8 – lò xo; 9 – vòng đệm trong; 10 - chốt; 11 – rãnh trong; 12 – đĩa phân phối;13 - phớt chắn dầu ; 14 - chốt định vị ; 15 – đĩa tỳ ; 16 – van lưu lượng; 17 - vỏ bơm sau ; 18 – lò xo van lưu lượng ; 19 – bi van an toàn ; 20 – lò xo van an toàn; 21 – lông đền ; 22 – bulông; 23 – ren;24 - nắp đậy trên bơm ; 25 – lông đền nắp đậy trên ; 26 – bulông ; 27 - ống lắp trục bơm ; 28 – rôto ; 29 – cánh gạt ; 30 - trục bơm ; 31 – then bán nghuyệt ; 32 – vòng đệm ; 33 - phớt chắn dầu ; 34,36 – vòng đệm cao su ; 35 - ổ bi đỡ a.Cấu tạo Cấu tạo của bơm gồm 2 phần chính: phần chuyển động quay và phần cố định Phần chuyển động quay có trục bơm 30 được dẫn động bởi puly 5 được lắp vào trục qua then hoa ở ở đầu trục và cố định nhờ đai ốc 4, trục bơm 30 có một đầu đặt trong dầu trợ lực và đầu không tiếp xúc với dầu trợ lực. đầu không tiếp xúc với dầu trợ lực được đỡ bởi ổ bi đỡ 35, ổ đỡ này được lắp chặt với trục và được cố định chuyển động tịnh tiến so với vỏ bơm bằng phe chặn 36. Đầu trục nằm trong dầu được gối lên ổ bi kim, trên phần thân có then hoa để lắp rôto, trên mặt rôto có xẻ mười rãnh tương ứng là mười phiến gạt được đặt vào các rãnh này. Phần chuyển động và phần cố định được lắp với nhau như sau: Phiến gạt sau khi lắp vào rôto thì được luồn cả vào đĩa phân phối 12, đĩa này có dạng trụ rỗng bên trong dạng ô van và phần trụ bên ngoài có dạng tròn có rãnh là nữa hình trụ được cố định với vỏ thông qua bulông 23. Phần trụ bên trong dạng ô van được các phiến gạt tì lên. Đĩa phân phối này được ép hai mặt bởi các đĩa tì bên trong 15 và đĩa tỳ bên ngoài 13. Ở đây đĩa phân phối, đĩa tỳ ngoài, đĩa tỳ trong được cố định với nhau bằng chốt định vị 14 và được cố định với vỏ bơm. Sau đó nắp vỏ được lắp với vỏ thông qua 4 bu lông. ở các mặt lắp ghép đều có vòng đệm để chắn dầu. Trên vỏ có bố trí van phụ và van lưu lượng. Cửa nạp nằm bên cạnh van lưu lượng còn cửa hồi dầu nằm cạnh van phụ. Bơm được lắp lên thân xe bởi hai bulông. b. Nguyên lý hoạt động: Đai dẫn động làm quay puly và làm rôto quay. Khi rôto quay, dầu từ thùng chứa nhờ ống dẫn dầu qua cửa nạp vào buồng bơm được tạo nên bởi cánh gạt, mặt ngoài rôto và mặt trong thân bơm. mặt trong thân bơm có dạng ô van, ở đây cánh gạt có thể trượt trong rãnh rôto. Trong quá trình hoạt động sẽ có dầu áp suất cao đi vào rãnh rôto, áp suất này cùng với lực ly tâm sẽ đẩy cánh gạt đi ra vì thế khi rôto quay sẽ làm các cánh gạt tì sát vào bề mặt ô van bằng cách trượt trong rãnh rôto. Quá trình rôto quay sẽ làm thay đổi thể tích dầu trong các buồng giữa các cánh gạt, do đó làm thay đổi áp suất thuỷ lực trong các buồng. ở đây chất lỏng nạp ở thể tích lớn và bị đẩy ra ở thể tích nhỏ nên được tăng áp. mỗi cánh thực hiện hai lần nạp/xả trong một vòng quay của rôto. với cách này sẽ làm giảm dao động áp suất ở cửa ra. Cánh gạt được đẩy tỳ sát mặt ôvan. Thể tích các buồng giữa cánh gạt tăng nên chất lỏng được hút vào. Chất lỏng được hút vào sẽ di chuyển theo chiều quay các cánh gạt. Cánh gạt di chuyển trong rãnh làm giảm thể tích các buồng tạo áp suất cao cho chất lỏng và được đẩy ra ngoài cửa thoát. Hình 3.7 các giai đoạn hợt động của bơm Nhận xét: để tăng lưu lượng chất lỏng tới bơm thì nguời ta bố trí số nhiều cánh gạt (thường 10 cánh), đồng thời bố trí hái cửa hút và hai cửa đẩy nhằm làm cho lưu lượng chất lỏng qua bơm được đều hơn. Vì sau một vòng quay chất lỏng sẽ được hút vào bơm hai lần và đẩy ra khỏi bơm hai lần. Van lưu lượng và van giảm áp: Ở đây van lưu lượng và van giảm áp nằm trong bơm thực hiện việc điều khiển lưu lượng và áp suất chất lỏng sao cho áp suất và lưu lượng đến van phân phối trợ lực không đổi khi tốc độ động cơ thay đổi. Dưới đây là sơ đồ biểu diển đặc tính lưu lượng Q phụ thuộc vào vận tốc góc ω Hình 3.8. Sơ đồ đặc tính lưu lượng phụ thuộc vào vận tốc góc. Đối với các xe tải thì người ta chủ yếu bố trí van lưu lượng và van giảm áp là chủ yếu. còn đối với các loại xe du lịch thì ngoài bố trí van lưu lượng và van giảm áp thì người ta còn bố trí thêm van phụ tại cửa ra của bơm. Chúng ta sẽ nghiên cứu hoạt động của bơm khi có thêm van phụ. Đặc điểm các trạng thái hoạt động của bơm dùng trên các một số xe du lịch khi có thêm van phụ: Khi động cơ khởi động, chất lỏng được thoát ra từ cửa thoát bắt đầu đi qua đường dầu A đến lỗ cố định và lỗ có tiết diện thay đổi (lúc này đang mở hoàn toàn) để đến van phân phối trợ lực. Khi tốc độ động cơ ở mức thấp, lỗ dầu hồi được đóng bằng van lưu lượng. Hình 3.10. Giai đoạn 1 01-Đến van phân phối; 02-Lỗ có tiết diện cố định; 03-Đỉnh van phụ; 04-Van phụ; 05-Lò xo; 06-Van có tiết diện thay đổi (trạng thái mở hoàn toàn); 07-Cửa ra; 08-Bơm; 09-Van lưu lượng; 10-Đường dầu hồi ( trạng thái đóng); 11-Đường dầu A. Chất lỏng được đưa ra từ cửa thoát sẽ có tác dụng lên đỉnh van phụ, theo xu hướng đẩy van phụ xuống đóng bớt lỗ có tiết diện thay đổi, tuy nhiên ở thời điểm này điều này chưa xảy ra được vì lực tác dụng lên đỉnh van phụ quá nhỏ và không thể vượt qua lực lò xo và lỗ có tiết diện thay đổi vẫn mở hoàn toàn khi động cơ ở tốc độ thấp. Sau khi đi qua lỗ cố định và lỗ có tiết diện thay đổi áp suất chất lỏng sẽ thay đổi so với trước đó, sự thay đổi này tương ứng với tốc độ động cơ. Mặt khác sau khi qua lỗ cố định sẽ có một lượng chất lỏng đi đến đáy van lưu lượng, do đó sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất ở đỉnh và đáy van lưu lượng. Vì thế sẽ đẩy van lưu lượng đi xuống và mở đường dầu hồi. Kết quả là một phần chất lỏng sẽ theo đường dầu hồi trở về buồng cánh gạt, nhờ thế sẽ giữ mức dầu đến van phân phối không đổi.Trong điều kiện này, van phụ không di chuyển, lỗ có tiết diện không đổi vẫn mở hoàn toàn. Hình 3.11. Giai đoạn 2. 01-Đáy van lưu lượng; 02-Đỉnh van lưu lượng; 03-cửa đường dầu hồi (trạng thái mở). Lưu lượng chất lỏng đi qua đường dầu A tăng và áp suất tác dụng lên van phụ tăng lên tương ứng với tốc độ động cơ. Khi đó lực tác động lên van phụ đủ thắng lực lò xo thì van phụ bắt đầu đi xuống và đóng nhỏ lỗ có tiết diện thay đổi để điều chỉnh lượng chất lỏng. Khi điều này xảy ra, lượng chất lỏng đến van phân phối giảm khi tốc độ động cơ tăng. Lúc đó, van lưu lượng tiếp tục điều khiển lượng chất lỏng theo đường hồi. Hình 3.12. Giai đoạn 3. 01-Van có tiết diện thay đổi (trạng thái đóng một phần); 02-Đường dầu hồi (trạng thái mở hoàn toàn). Khi tốc độ động cơ tăng cao, lực tác dụng lên van phụ tăng theo. Van phụ lúc này sẽ di chuyển xuống thêm và đóng hoàn toàn lỗ có tiết diện thay đổi. khi đó, lượng chất lỏng từ bơm đến van phân phối được điều chỉnh và duy trì mức đó cho đến khi động cơ tăng tốc đến giới hạn. Van lưu lượng tiếp tục điều khiển lượng chất lỏng qua đường hồi. Hình 3.13. Giai đoạn 4. 01-Van có tiết diện thay đổi (trạng thái đóng hoàn toàn); 02-Đường dầu hồi (trạng thái mở hoàn toàn). Van giảm áp Áp suất tại cửa ra của lỗ có tiết diện cố định được đưa đến đáy của van lưu lượng. Khi đó áp lực được tạo nên ở mặt đáy van lưu lượng tác dụng lên van giảm áp nằm trong van lưu lượng, đến mức giới hạn van giảm áp này mở. Điều này cho phép van lưu lượng tiếp tục đi xuống và mở rộng cửa đường dầu hồi, làm cho lượng dầu hồi về tăng. Hình 3.14 . Giai đoạn 5. 01-Van tiết lưu giảm dao động; 02-Van giảm áp; 03-Van lưu lượng; 04-Cửa dầu hồi. 1.3 Bơm trợ lực xe tải Kamaz sơ đồ bơm như hình vẽ 3.15 a. Cấu tạo: Hình 3.15 bơm cánh gạt trên xe tải Kamaz 5320 1 – bánh răng dẫn động; 2 – đai ốc kẹp chặt; 3 - chốt chẻ; 4 - đệm; 5 - trục bơm; 6 – then bán nghuyệt; 7 – vòng đệm; 8 – viên bi cầu; 9 – vòng đệm cầu; 10 – vòng đệm; 11 - phớt cao su; 12 - ổ bi kim; 13 – nắp đổ dầu; 14 - phiến lọc thô; 15 - đệm; 16 – bulông; 17 – vòng đệm làm kín; 18 - đường ống phiến lọc; 19 – van thông khí trời; 20 nắp bình có lò xo; 21 - đẹm làm kín; 22- bình dầu của bơm; 23 – các phần tử lọc; 24 – culetto; 25 - đường ống; 26 - đầu nối; 27 - đệm culetto; 28 - đệm làm kín; 29 - nắp bơm; 30 – lò xo van một chiều; 31 - miệng van an toàn; 32 - đệm điều chỉnh; 33 - cụm van lưu lượng; 34 – đĩa phân phối; 35 – cánh gạt bơm; 36 – vòng đệm làm kín; 37 – stato; 38 – rôto; 39 – vòng đệm làm kín; 40 – thân bơm. Bộ phận cung cấp sử dụng trên xe tải Kamaz có một số điểm khác biệt so với bộ phận cung cấp sử dụng trên xe tải Kraz – 250 đó là: + Nếu nhu trên xe Kraz – 250 sử dụng các đường ống dẫn dầu từ bình chứa tới bơm, do đó mà phải sử dụng nắp đậy trên có các lỗ dẫn dầu vào bơm. Còn trên xe Kamaz thì bình dàu được đặt trực tiếp với bơm nên không sử dụng ống dẫn dầu tới bơm. Mà ở đây bình chứa được đặt lên trên bơm và giữa chung có một lớp đệm để làm kín không cho dầu được dò dỉ ra ngoài. + Một sự khác biệt nữa giữa bơm sử dụng trên xe Kraz – 250 và xe Kamaz đó là ở bộ phận dẫn động bơm. Trên xe Kraz – 250 sử dụng puly dẫn động bởi bộ truyền đai. Còn trên xe Kamaz sử dụng dân động bơm chính là bộ truyền bánh răng. b.Nguyên lý hoạt động của bộ phận cung cấp: Bộ phận cung cấp gồm có bình dầu và bơm dầu. Bình dầu đượcđặt ở trên, dưới tác dụng của trọng lượng bản thân dầu chảy xuống bơm dầu đặt ở dưới để tạo áp suất cao ở đây và được đưa vào bộ phận phân phối. Cụ thể như sau: Hình 3.16 sơ đồ hoạt động bơm Ban đầu dầu được đổ vào bình dầu qua lọc thô 30 sau đó đường dầu dẩn dầu đến máy bơm cánh gạt ở cửa I và I’. (hình 3.16) Bơm cánh gạt lấy mômen từ động cơ qua bánh răng 36 qua then bán nguyệt truyền mômen đến trục làm các cánh gạt quay. Các cánh gạt quay và luôn tỳ lên Stato có biên dạng không tròn do đó các cánh gạt sẽ phải tịnh tiến hướng kính roto. việc tỳ vào Stato của cánh gạt được thực hiện nhờ vào dầu áp suất cao được lấy ở đầu ra và đưa vào phía trong rôto. Các cánh gạt quay dồn dầu về khu vực có thể tích nhỏ hơn làm áp suất dầu tăng cao và được đẩy ra cửa II và II’ đến vùng thể tích có tiết diện tròn ở bên có đường dầu dẩn đến bộ phân phối. Hình 3.17 sơ đồ hoạt động của bơm Yêu cầu đảm bảo an toàn cho hệ thống là phải phải đảm bảo lưu lượng đến bộ phân phối phù hợp và có áp suất nằm trong khoãng 8,3-8,8 MPa để làm được điều đó người ta bố trí cụm van lưu lượng ở bơm như sau: Hình 3.18 hoạt động của cụm van khi lưu lượng lớn Ở chính giữa vùng thể tích dầu sau khi dầu ra khỏi bơm có van lưu lượng 35 được giữ nhờ lò xo 33. Nếu lưu lượng qua bơm dầu lớn đủ để thắng lực đẩy của lò xo 33 thì dầu sẽ đẩy mở van 35 và hồi về theo đường c. Trong cụm van an toàn còn có van 34 nhằm đảm bảo áp suất ra khỏi bơm của dầu. Van 34 được giữ nhờ một lò xo, dầu luôn có áp lực tác dụng lên bi, khi áp lực này đủ lớn để thắng lực đẩy lò xo thì bi mở ra để đưa dầu hồi về phía đường cung cấp nhờ đó áp suất ra khỏi bơm được đảm bảo. Sau khi qua cơ cấu lái, dầu được hồi về qua đường 19. Qua bộ tản nhiệt 28 để giảm nhiệt cho dầu và dầu được hồi về đường 32, sau đó dầu được đưa lên phiến lọc 3 để lọc bẩn và trở lại bình dầu để chuần bị đưa vào bơm dầu. Trường hợp do bụi bẩn quá nhiều hoặc lý do nào đó làm cho các phiến lọc 3 bị tắc dầu không thể qua phiến lọc để về bình dầu khi đó sẽ không có dầu cung cấp cho trợ lực, để giải quyết vần đề này người ta bố trí phiên lọc có thể được giữ bởi lò xo 2, khi phiến lọc bị tắc dầu sẽ tạo ra lực thắng lực lò xo 2 để nâng phiến lọc lên tạo khe hở cho dầu đi ra mà không cần qua phiến lọc. Như vậy dầu sau khi hồi về không được lọc mà vẫn tiếp tục đưa vào bơm để đi cung cấp. Do đó khi sảy ra trường hợp này cần vệ sinh phiến lọc, để phiến lọc có thể thực hiện chức năng tránh trường hợp để quá lâu làm bụi bẩn không được lọc mà đưa xuống cơ cấu lái gây ra mài mòn chi tiết di trượt và gây tắc đường dầu Trường hợp khi rẽ qua phải hay qua trái, dầu đi từ đường cao áp qua van chia dầu đến khoang 25 hoặc khoang 7 đồng thời luôn có dầu tạo áp lực lên van an toàn cơ cấu 18 có lò xo giữ kín không cho dầu qua van nhằm đảm bảo áp suất dầu ~7,3-8 MPa, khi áp suất dầu lớn hơn sẽ đẩy thắng lực lò xo để đưa dầu qua đường dầu hồi, giảm áp suất dầu. 1.4 Bơm trợ lực Z130, Z131, GAZ Kết cấu của bơm trợ lực sử dụng trên xe Z130 được thể hiện trên hình vẽ 3.19. Bao gồm các bộ phận: Hình 3. 19 bơm trợ lực kiểu cánh gạt trên xe Z130 1- puly dẫn động bơm; 2- phần tử lọc dầu; 3 – đai ốc có tai; 4 - nắp thùng chứa; 5 - nắp đổ dầu; 6 - đệm làm kín; 7 - lưới lọc; 8 – đàu nối đường ống; 9 – thùng chứa; 10 - ống nối; 11 - đường dầu tới cụm van; 12 – lò xo van lưu lượng; 13 - cụm van lưu lượng; 14 – nắp bơm; 15 – đĩa tỳ ; 16 – đĩa phân phối; 17 – rôto; 18 - trục bơm; 19 – thân bơm ; 20 - phiến gạt; 21 - chốt định vị. a. Cấu tạo C ấu tạo của bơm gồm 2 phần chính: phần chuyển động quay và phần cố định Phần chuyển động quay có trục bơm 18 được dẫn động bởi puly 1 được lắp vào trục qua then qua then bán nguyệt ở đầu trục và cố định nhờ đai ốc , trục bơm 18 có một đầu đặt trong dầu trợ lực và đầu không tiếp xúc với dầu trợ lực. đầu không tiếp xúc với dầu trợ lực được đỡ bởi ổ bi đỡ , ổ đỡ này một đầu tựa lên trục bơm 18 và đầu còn lại tựa lên vỏ bơm. Ổ bi này được cố định chuyển động tịnh tiến so với vỏ bơm bằng phe chặn . Đầu trục nằm trong dầu được gối lên ổ bi kim, trên phần thân có then hoa để lắp rôto, trên mặt rôto có xẻ mười rãnh tương ứng là mười phiến gạt được đặt vào các rãnh này. Phần chuyển động và phần cố định được lắp với nhau như sau: Phiến gạt sau khi lắp vào rôto thì được luồn cả vào đĩa phân phối 16, đĩa này có dạng trụ rỗng bên trong dạng ô van và phần trụ bên ngoài có dạng tròn có rãnh là nữa hình trụ được cố định với vỏ thông qua 4 bulông ở bốn góc. Phần trụ bên trong dạng ô van được các phiến gạt tì lên. Đĩa phân phối này được ép hai mặt bởi các đĩa tì bên trong và bên ngoài 15. Ở đây đĩa phân phối, đĩa tỳ ngoài, đĩa tỳ trong được cố định với nhau bằng chốt định vị 21 và được cố định với vỏ bơm. Sau đó nắp vỏ được lắp với vỏ thông qua 4 bu lông. ở các mặt lắp ghép đều có vòng đệm để chắn dầu. Trong bơm có bố trí van lưu lượng và van giảm áp. Bơm được lắp lên thân xe bởi hai bulông. Bơm cánh gạt sử dụng trên xe Z130 có cấu tạo tương tự như trên xe Kamaz. Nhưng loại bơm sử dụng trên xe Z130 có sự khác biệt so vơi xe Kamaz về mặt kết cấu đó chính là ở bộ phận dẫn động bơm. nếu như trên xe Kamaz dẫn động bơm bằng việc sử dụng cặp bánh răng ăn khớp thì ở xe Z130 lại sử dụng truyền động đai để dẫn động. Một sự khác biệt nữa đó là bình lọc sử dụng ở đây nằm ngang và dầu hồi về ở trên thân thùng. Còn trên xe Kamaz đường dầu hồi về nằm ở đáy thùng dầu. Sự khác biệt này là do sự bố trí các bộ trên xe. Ngoài ra bơm xe Kamaz sử dụng 8 cánh gạt còn trên bơm xe Z130 sử dụng 10 cánh gạt. Thùng dầu được đặt ở phía trên của bơm nhằm tạo ra dầu có áp suất cao khi tới bơm. b. Nguyên lý hoạt động: Ban đầu dầu được đổ vào bình dầu qua nắp dầu 5, qua lọc thô 7 và qua lọc tinh. Và chảy xuống bơm tại 2 cửa G. Bơm cánh gạt lấy mô men từ động cơ truyền tới trục bơm thông qua hệ thống truyền động đai. Làm cho trục bơm 18 quay. Khi trục bơm quay làm ro to quay khi đó do các cánh gạt được đặt vào các rãnh của rô to nên khi ro to quay sẽ làm cho các cánh gạt quay theo và luôn tỳ vào stato có dạng ô van để các cánh gạt vừa quay vừa chuyền động tịnh tiến hướng kính rôto. Trong quá trình làm việc các cánh gạt có thể luôn luôn tỳ vào thành rôto là nhờ vào dầu có áp suất cao được lấy ở đầu ra của bơm và đưa vào trong rô to. Các cánh gạt quay sẽ dồn dầu về nơi có thể tích nhỏ hơn trong bơm. Do đó dầu sẽ được đẩy ra ở của ra III. Nhận xét: Khi nghiên cứu bơm trợ lực xe Kraz – 250, Kamaz, Z130 chúng ta rút được ra: nếu như bộ phận cung cấp sử dụng trên xe Kraz – 250 sử dụng bình dầu đặt ở xa bơm do đó phải sử dụng các đường óng dẫn dầu. Còn trên xe Kamaz và Z130 thì sử dụng bình dầu đặt ngày trên vỏ bơm. Ngoài ra xe Kraz thì hoạt động của bơm chỉ có một lần hút và một lần đẩy thông qua một cửa nạp và một của hút, trong khi xe Kamaz và Z130 thì chất lỏng được đưa vào bơm thông qua hai lần hút và hai lần đẩy thông qua hai cửa nạp và hai cửa hút. Ở chính giữa vùng thể tích dầu sau khi dầu ra khỏi bơm có van lưu lượng 13 được giữ nhờ lò xo 12. Nếu lưu lượng qua bơm dầu lớn đủ để thắng lực đẩy của lò xo 12 thì dầu sẽ đẩy mở van 13 và hồi về đường cung cấp. Trong cụm van lưu lượng còn có van giảm áp nhằm đảm bảo áp suất ra khỏi bơm của dầu. Van giảm áp được giữ nhờ một lò xo, dầu luôn có áp lực tác dụng lên viên bi cầu van giảm áp, khi áp lực này đủ lớn để thắng lực đẩy lò xo thì bi mở ra để đưa dầu hồi về phía đường cung cấp nhờ đó áp suất ra khỏi bơm được đảm bảo. Bơm bánh răng 2.1 đặc điểm chung Ngoài hai loại bơm đã nói, trên một số xe còn sử dụng loại bơm bánh răng. Bơm bánh răng không sử dụng cánh gạt để chuyển dịch khối chất lỏng mà sử dụng khoảng không gian giữa các răng của bánh răng để dịch chuyển khối chất lỏng. Trong bơm cánh gạt chất lỏng nằm giữa các cánh gạt vừa di chuyển vừa thay đổi dần áp suất, khác với bơm trên trong bơm bánh răng thể tích giữa các răng (khoảng không gian chứa chất lỏng) không đổi trong quá trình dịch chuyển do đó trong quá trình dịch chuyển chất lỏng không bị thay đổi áp suất. Sơ đồ thể hiện hoạt động của bơm bánh răng được thể hiện trên hình 3.20 cấu tạo: như hình vẽ 3.20 Hình 3.20. A: Khoang hút ( áp suất thấp). B: Khoang đẩy ( áp suất cao). b. nguyên lý hoạt động: Bánh răng chủ động gắn liền với trục bơm ăn khớp với bánh răng bị động. Khi bơm làm việc, bánh răng chủ động quay kéo theo bánh răng bị động quay theo. Vì thể tích chứa dầu trợ lực trong bọng đẩy B giảm khi các răng vào ăn khớp nên dầu trợ lực bị chèn ép và tăng áp suất, dồn vào ống đẩy với áp suất cao. Quá trình này gọi là quá trình đẩy của bơm. Đồng thời ở trong bọng hút A xảy quá trình hút: Thể tích chứa chất lỏng tăng khi các răng ra khớp, áp suất giảm thấp hơn áp suất trên mặt thoáng bình chứa làm cho dầu trợ lực qua ống hút vào bơm. Hai quá trình này xảy ra đồng thời và liên tục, theo đó dầu trợ lực được hút lên và tăng áp. 2.2 Bơm trợ lực sử dụng trên xe Maz - 6422 Kết cấu của bơm bánh răng sử dụng trê xe Maz – 6422 được thể hiện trên hình 3.21 a. cấu tạo cấu tạo của bơm được thể hiện trên hình 3.21 Hình 3.21 bơm bánh răng trên xe Maz - 6422 1 – vòng chặn; 2 - đệm chắn dầu ổ đỡ; 3 - ổ bi đỡ ; 4 - đệm chắn dầu; 5 - đệm chắn dầu bạc trượt; 6 - vỏ bơm dưới; 7 - khoang chứa dầu; 8 - bạc trượt; 9 - bạc trượt; 10 – đai ốc bắt vỏ bơm dưới và vỏ bơm trên; 11 - chốt định vị; 12 - vỏ bơm trên; 13 - trục dẫn động bơm. Trên xe maz 6422 sử dụng loại bơm bánh răng gồm một bánh răng chủ động và một bánh răng bị động (hình 3.21) có cấu tạo như sau: Bánh răng chủ động dẩn động bánh răng bị động , hai bánh răng gối lên bạc trượt 8 và 9, tất cả được lắp vào vỏ dưới 6 và được nắp kínphía trên bằng vỏ trên 12, giữa nắp trên 12 và bạc trượt có đệm chắn dầu. Vỏ trên được định vị với nắp và vỏ dưới bởi các chốt định vị 11, giữa các mặt lắp ghép có gioăng làm kín và được xiết chặt bằng các bulông 11. Bánh răng chủ động 16 được lắp chặt với puly qua then bán nguyệt và xiết chặt bằng bulông . Puly được dẩn động bằng động cơ bởi đai. b. nguyên lý hoạt động Trên cửa đẩy của bơm trợ lực người ta bố trí van lưu lượng và van giảm áp. Có cấu tạo như trên hình 3.22. Cấu tạo van lưu lượng và van giảm áp như hình dưới: Hình 3.22 kết cấu van lưu lượng Để đảm bảo áp suất và lưu lượng của bơm trong mức giới hạn trong bơm bố trí van lưu lượng và van giảm áp. Van lưu lượng Dầu trợ lực sau khi ra khỏi bơm sẽ chia ra hai đường, một đường đi qua lỗ tiết lưu đến van phân phối; đường còn lại đến đỉnh van lưu lượng, lúc này van lưu lượng được giữ ở trạng thái đóng nhờ lò xo ở dứoi. Trong quá trình hoạt động có thời điềm lưu lượng của bơm tăng lên đột ngột, tạo áp lực lớn lên đỉnh van lưu lượng, đến khi áp lực này lớn hơn lò xo giữ van lưu lượng, khi đó lò xo này bị nén, van lưu lượng đi xuống, mở đường dầu thoát một phần về cửa nạp của bơm. Việc này đảm bảo lưu lượng cung cấp cho bơm ở một mức nhất định. Hình 4.23. Hoạt động van lưu lượng . 01-Van tiết lưu; 02-Bơm; 03-Van lưu lượng; 04-Đến van phân phối. Van giảm áp Dầu trợ lực sau khi qua van tiết lưu thứ nhất được đưa đến van phân phối đồng thời có một nhánh từ đó đi đến đáy của van lưu lượng. Khi đó áp lực được tạo nên ở mặt đáy van lưu lượng, áp suất tạo ra từ bơm tăng cao sẽ làm tăng áp lực này và tác động đến viên bi nằm dưới đáy van lưu lượng được giữ đóng kín nhờ lò xo đây chính là van giảm áp nằm trong van lưu lượng, van này mở để làm giảm bớt áp lực tác dụng lên đáy van lưu lượng, và cho dầu đến đường dầu hồi về cửa nạp của bơm. Điều này cho phép van lưu lượng tiếp tục đi xuống và mở rộng cửa đường dầu hồi, làm cho lượng dầu hồi về tăng. Nhờ đó áp suất đến van phân phối được duy trì. Hình 4.24. Hoạt động van giảm áp . 01-Van tiết lưu; 02-Bơm; 03-Van giảm áp; 04-Đến van phân phối. III.BỘ PHẬN PHÂN PHỐI CỦA TRỢ LỰC LÁI Trên ôtô chủ yếu sử dụng chủ yếu hai loại bộ phận phân phối: Bộ phận phân phối loại van phân phối xoay và bộ phận phân phối loại van phân phối trượt. Nói chung, cả hai loại này đều sử dụng hiệu ứng hồi tiếp âm để phân bố dầu có áp lực cao đến cơ cấu chấp hành. Chúng ta sẽ xét các kết cấu cụ thể để hiểu rõ nguyên lý và kết cấu của từng loại. 1. Van phân phối Sơ đồ van phân phối của hệ thống trợ lực được trình bày trên hình vẽ 3.25 a. Cấu tạo Hình 3.25 Sơ hệ thống trợ lực sử dụng van trượt 1 – lò xo định tâm; 2 - vỏ van phân phối; 3 – con trượt van phân phối; 4 - đường dầu hồi; 5 - đường dầu tới van phân phan phối; 6 – bơm trợ lực ; 7 – vành tay lái; 8 – cơ cấu lái; 9 - lỗ tiết lưu; 10,11 - đường dầu tới xi lanh lực; 12 – xi lanh lực b. Nguyên lý làm việc: ở trạng thái bình thường khi cường hoá chưa làm việc con trượt van phân phối được giữ ở trạng thái trung gian nhờ lò xo định tâm, dầu từ bơm dầu 6 qua cửa 5 vào trong van phân phối, lượng dầu thừa sẽ được hồi về bình chứa qua cửa số 4. Khi người lái muốn quay vòng trái hoặc quay vòng phải nhờ lực dọc trục của cần đẩy con trượt sẽ được đưa sang trái hoặc đưa sang phải, dầu từ đường cửa 5 sẽ đi vào trong cửa 10 hoặc cửa 11, và làm cho xilanh lực chuyển dịch sang bên trái hoặc sang bên phải. Van phân phối chỉ làm việc khi lực tác dụng lên vành tay lái lớn hơn 2,5 (KG) Dưới đây trình bày một số loại xe sử dụng bộ phận trợ lực kiểu van trượt. 2. Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trên xe Z130: Sơ đồ bố trí van phân phối chung với cơ cấu lái được trình bày trên hình 3.26 Hình 3.26: sơ đồ bố trí các chi tiết trợ lực lái xe Z130 1 - nắp đậy sau; 2 - phớt chắn dầu; 3 - nắp trục vít; 4 - vỏ cơ cấu lái; 5 – piston thanh răng; 6 - đầu trục vít; 7 - trục vít; 8 – êcu bi; -hộp chứa bi; 10 – bi; 11 – rãnh phớt chắn dầu; 12 - vỏ cơ cấu lái; 13 - ổ bi chặn; 14 - đệm cao su; 15 – bi van hình cầu; 16 – con trượt van phân phối; 17 - vỏ van phân phối; 18 – vòng đệm; 19 – đai ốc hãm; 20 - vỏ nối trục lái; 21 – vit điều chỉnh; 22 - ốc tháo dầu; 23 - bạc ; 24 – phơt chắn dầu; 25 – cơ cấu gạt dầu; 26 – vòng đệm; 27 – đai ốc bắt đòn kéo ngang ; 28 – lò xo; 29 – viên bi hình trụ; 30 – vít bắt chặt a. Cấu tạo: Ở đây xi lanh lực của bộ trợ lực đặt chung một vỏ với cơ cấu lái. Các buồng bên trái và buồng bên phải của xi lanh lực được nối với các đường dầu của bộ phận phân phối (van phân phối). Bộ phận phân phối được đặt ngay trên trục lái. Bộ phận phân phối bao gồm có vỏ 17, trụ 7 và van hình cầu 15. Trong vỏ đặt những trụ phản ứng 29 (bi hình trụ) được phân cách nhờ các lò xo bị nén sơ bộ 28, lò so được nén và xiết bằng ecu điều chỉnh. lực xiết này sẽ xác định lực đóng mở của bộ thuỷ lực. Hai đầu con trượt có bố trí hai ổ bi, hai ổ bi này có một khoảng hở #S so với vỏ van phân phối 17. Trục lái được nối với trục vít thông qua cacđăng có chốt giữ không cho sự chuyển động tương đối giữa hai chi tiết. Đai ốc hãm 18 cho phép dịch chuyển phần trên của trục vít trong giới hoạn khoảng hở #S. Khi lực tác dụng của người lái lên vành tay lái bé. bộ trợ lực không làm việc, ô tô quay vòng do lực của bản thân người lái. Lúc đó cả 2 buồng trước và sau của xi lanh thông nhau, áp suất trong các đường ống bằng nhau. Khi sức cản quay vòng tăng thì trợ lực sẽ tự động và sẽ bắt đầu làm việc, khi đó người lái sẽ đánh tay lái sang trái hay sang phải. Và trục lái sẽ quay làm cho trục vít sẽ được vặn vào hay vặn ra trong ecu đẩy trụ của van phân phối dịch chuyển trong giới hạn khoảng hở #S. Một trong các khoang trái và phải của xi lanh lực được nối với đường dầu của van phân phối. Đồng thời áp suất chất lỏng tăng sẽ làm cho piston bắt đầu dịch chuyển và qua một số chi tiết sẽ làm quay đòn quay đứng Nhận xét : việc bố trí cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực chung thành một cụm như vậy sẽ có các ưu nhược điểm Ưu điểm: việc bố trí như vậy sẽ làm cho hệ thống gọn hơn, dễ bố trí trên xedo việc bố trí sẽ làm giảm số đường ống cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự không ổn định động lực học do cường hoá gây ra. Nhược điểm: nhược điểm chủ yêu của phương án này chính là hàu như toàn bộ các chi tiết của dẫn động lái phải chịu tác dụng của mômen cản quay vòng toàn bộ của bánh xe dẫn hướng. Đồng thời việc phục hồi sửa chũa các chi tiết trong hệ thống cũng khó khăn. Do đó khi một cụm chi tiết trong hệ thống bị hư hỏng thì phải thay thế toàn bộ. Dưới đây trình bày sơ đồ làm việc của bộ trợ lực thuỷ lực được trình bày trên hình 3.27: Hình 3.27: Sơ đồ các trạng thái hoạt động của trợ lực lái 1 - nắp đổ dầu ; 2 - lưới lọc; 3 – các phần tử lọc dầu; 4 - nắp đậy ống lọc; 5 - đệm culetto; 6 – bơm cánh gạt; 7 – van lưu lượng; 8 – bi van an toàn; 9 – van an toàn; 10 - lỗ tiết lưu; 11 - đường dầu tới van phân phối; 12 – bi van phụ; 13 – viên bi trụ; 14 – con trượt; 15 - trụ van phân phối; 16 – két làm mát; 17 – cung răng rẽ quạt; 18 - vỏ cơ cấu lái; 19 - đường dầu hồi; 20 – lò xo lưới lọc; b. Nguyên lý hoạt động: Trạng thái trung gian (ứng với trạng thái I trên hình 3.27): sơ đồ hoạt động của bộ phân phân phối ứng với trạng thái trung gian được trình bày trên hình 3.28 Hình 3.28 trạng thái trung gian của van phân phối Ở trạng thái trung gian dầu có áp suất cao sẽ được dẫn trục tiếp qua đường ống 11 mà không qua van lưu lượng để đến van phân phối. Khi đó dầu sẽ qua hai đường dầu bên trái và bên phải của van phân phối để đến buồng bên trái và buồng bên phải của piston thanh răng. Khi đó áp suất dầu ở hai buồng 2 bên piston là bằng nhau tạo nên sự cân bằng. Đồng thời thông với bình chứa và trở về bình chứa dầu. Do không có sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của piston nên thanh răng không bị dịch chuyển mà giữ nguyên vị trí với hướng dịch chuyển của xe. Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe bánh xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở áp suất cao trong xi lanh lực. Trường hợp khi quay vòng sang phải (ứng với trạng thái II): Sơ đồ hoạt động của bộ phận phân phối khi quay vòng sang phải đuợc trình bày trên hình 3.29 Hình 3.29 trạng thái khi quay vòng sang phải của van phân phối Khi quay vòng sang phải người lái sẽ đánh vành tay lái sang phải. khi đó bộ trợ lực sẽ bắt đầu làm việc. Khi đó mômen quay từ vành tay lái sẽ làm chuyển động êcu và piston thanh răng sang ph như hình vẽ. Tuy nhiên ban đầu trước khi đẩy êcu chuyển động thì cung răng 17 bị cản trở chuyển động quay, do truyền động lái bị cản trở bở lực ma sát mặt đường và trong các khớp của truyền động lái do đó cung răng 17 không cho piston 5 dịch chuyển sang phải. Do sự cản trở này sẽ làm bản thân trục vít không thể đẩy êcu 8 sang phải được mà vấn tồn tại chuyển động quay tương đối của trục vít trong êcu 8 nên bản thân trục vít tự bị đẩy sang phải còn êcu tại thời điểm này vẫn đứng yên. Việc dịch chuyển sang phải của trục vít làm cho con trượt 16 dịch sang phải. Khi đó đương dầu tới khoang phải bị đóng lại đồng thời đường dầu tới khoang trái được mở thông. Dầu từ van phân phối được đưa dầu vào khoang phải tạo áp suất lên bề mặt pittong có xu hướng đẩy pittong 5 sang bên trái. Sau khi lực đẩy pittong thắng được lực cản ban đầu thì pittong 5 bắt đầu dịch chuyển sang trái. Như vậy tại thời điểm này lực đẩy pittong bao gồm lực của hệ thống cơ khí ( chuyển động tịnh tiến do trục vít gây ra) và lực đẩy thuỷ lực ( lực do dầu có áp suất tác động lên mặt trái pittong ). Thông qua sự ăn khớp các răng của cung răng 17 và răng trên pittong làm cho cung răng quay thông qua dẫn động lái làm quay bánh xe dẫn hướng sang phải. Sau khi người lái đánh tay lái một góc quay nhất định và giữ ở vị trí đó thì bánh dẩn hướng cần quay đi một góc nhất định và dừng lại để thực hiện quay vòng. Để không xảy ra hiện tượng dầu trợ lực tiếp tục bơm vào khoang phải làm bánh dẩn hướng vẩn tiếp tục quay khi người lái dừng đánh tay lái thì sau khi mở đường dầu trợ lực cho bánh xe chuyển hướng con trượt 16 tự động trở về vị trí cân bằng nhằm cân bằng áp lực dầu lên hai phía của pittong 5, việc trợ lực được ngừng. Để làm được điều này là nhờ: Sự tác động của lò xo cân bằng 28 lên van phân phối nhằm tạo ra xu hướng trở về vị trí cân bằng của van chia dầu Khi ngừng quay vòng thì trục vít không quay, áp lực dầu tác dụng lên mặt bên phải của pittông 5 làm pittong kéo trục vít sang trái khắc phục lại hành trình tự đẩy sang ph lúc trước của trục vít . Kéo theo con trượt dịch chuyển về vị trí trung gian. Trường hợp khi quay vòng sang bên trái (ứng với trạng thái III) Sơ đồ ứng với trạng thái quay vòng bên trái được thể hiện trên hình 3.30 . Hình 3 .30 Trạng thái khi quay vòng sang trái của van phân phối Trường hợp khi quay vòng sang trái tương tự như trường hợp quay vòng sang trái nhưng có chiều ngược lại. Việc sử dụng hệ thống có trợ lực sẽ giúp dập tắt các dao động từ đường tác dụng lên vành tay lái. Ngoài ra, việc bố trí cơ cấu lái ,bộ phân phối , bộ phận chấp hành trong một cụm sẽ tạo ra sự gọn nhẹ, chỉ cần bố trí hai đường dầu: Một đường dầu áp suất cao và một đường dầu hồi. Tuy nhiên điều đó có mặt không thuận lợi là khó khăn cho việc chế tạo, việc sửa chữa các bộ phận trong cụm do kết cấu phức tạp. 3. Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng Xe MAZ-6422: Sơ đồ hệ thống trợ lực của xe MAZ – 6422 được bố trí theo phương án IV của sơ đồ hệ thống trợ lực nên có những ưu nhựơc điểm tương tự như đã nêu trên phương án bố trí IV. Hình vẽ 3.31 trình bày sơ đồ hệ thống lái xe MAZ-6422 Hình 3.31 sơ đồ bố trí hệ thống lái của xe MAZ – 6422 1 – vành tay lái; 2 - trục lái; 3 – bơm bánh răng; 4 – bình chứa dầu; 5 - cầu dẫn hướng; 6 – thanh kéo ngang; 7 – thanh nối hình thang lái; 8 – bánh xe; 9 – cam quay; 10 – thanh nối; 11- thanh kéo dọc; 12 – xi lanh; 13 – đòn quay đứng; 14 – cơ cấu lái a. Cấu tạo: Hệ thống lái này sử dụng loại bơm trợ lực là bơm bán răng, hệ thống trợ lực với cơ cấu lái đặt chung với van phân phối, xi lanh lực đặt riêng. Cơ câu lái sử dụng loại trục vít êcu bi thanh răng. cấu tạo của hệ thống lái loại này so với xe Z130, KAMAZ: Cơ cấu lái loại này giống như cơ cấu lái trục vít êcu bị thanh răng dạng cơ khí bình thường (như MAZ – 500), xi lanh lực đặt riêng rẽ với bộ phận phân phối và cơ cấu lái. Trong khi xe Z130, KAMAZ thì ba cụm này đặt chung thành một cụm. Bộ phận phân phối của xe MAZ – 6422 cũng có khác so với Z130, Kamaz là ở đây có một trục xoắn được liên kết với trục lái và trục vít, do đó bộ phận phản ứng của bộ phận phân phối cũng có điểm khác (sẽ được trình bày ở phần nguyên lý hoạt động) Bộ phận cung cấp: nếu như trên xe Z130, Kamaz sử dụng bơm cánh gạt để cung cấp chất lỏng (dầu trợ lực) cho bộ phận phân phối, thì trên xe Maz – 6422 lại sử dụng bơm bánh răng để cung cấp chất lỏng cho bộ phận phân phối b. Kết cấu van phân phối xe Maz 6422: (hình 3.32) Hình 3.32 kết cấu của van phân phối 1 – thân van trong; 2 – thanh xoắn; 3 – than van ngoài; 4 - ổ bi đỡ ; 5 – con trượt; 6 – viên bi trụ; 7 - trục vít; 8