Đồ án Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo và khảo sát dao động xe CAT777D

mục lục Trang Chương 1: Giới thiệu tổng quan xe mỏ CAT777D .................................. 3 1.1. Giới thiệu chung ..........................................................………….. 4 1.2. Hệ thống treo xe CAT777D .......................................................... 6 1.3. Yêu cầu đối với hệ treo CAT777D .............................................. 12 1.4. Đánh giá tình trạng sử dụng hiện nay........................................... 13 1.5. Mục tiêu đề tài ............................................................................. 14 Chương 2: Phân tích đặc điểm hệ thống treo và xác định các thông số của nó ..................................................................................... 15 2.1. Phân tích kết cấu hệ thống treo xe CAT777D ............................. 16 2.2. Các thông số kỹ thuật của hệ treo CAT777D .............................. 18 Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm hệ treo xe CAT777D ..................... 20 3.1. Xây dựng đặc tính đàn hồi của treo ............................................. 21 3.2. Xây dựng đặc tính giảm chấn ..................................................... 27 3.3. Tính bền một số chi tiết quan trọng trong hệ treo ....................... 32 Chương 4: Lập mô hình tính toán dao động xe CAT777D .................. 38 4.1. Đặt vấn đề .................................................................................... 39 4.2. Phân tích chọn chỉ tiêu đánh giá dao động .................................. 40 4.3. Xây dựng mô hình treo và mô hình lốp ....................................... 42 4.4. Xây dựng mô hình dao động cho xe CAT777D .......................... 46 4.5. Chương trình mô phỏng dao động xe CAT777D ......................... 51 4.6. Kết quả mô phỏng của mô hình .................................................. 57 Chương 5: Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình ..................................................................................................................... 67 5.1. Mục đích, yêu cầu của piston ...................................................... 68 5.2. Vật liệu làm piston ...................................................................... 68 5.3. Những yêu cầu kỹ thuật cơ bản gia công piston .......................... 69 5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết ..................... 69 5.5. Quy trình công nghệ gia công piston ........................................... 70 5.6. Xác định lượng dư và chế độ cắt cho nguyên công ..................... 71 Kết luận chung ……………………………………………….....……… 88 Tài liệu tham khảo…………………………………………........……… 90 Chương 1 Giới thiệu tổng quan xe mỏ cat777d Chương 1. giới thiệu tổng quan xe mỏ CAT777D 1.1. Giới thiệu chung Vận tải mỏ bằng ôtô là khâu không thể tách rời trong dây truyền khai thác khoáng sản. Nhiệm vụ của nó là chuyên chở đất đá từ tầng khai thác ra bãi thải; đưa đất đá đào lò lên mặt mỏ; chuyên chở khoáng sản từ nơi khai thác tới địa điểm tập trung. Vận tải mỏ đóng vai trò là cầu nối giữa sản xuất, chế biến và tiêu thụ. Ưu điểm của việc vận tải mỏ bằng ôtô là tính cơ động cao, vận tốc tương đối cao so với các loại vận tải khác nên cho năng suất lớn, vốn đầu tư cơ bản thấp hơn so với vận tải đường sắt từ lần. Tuy nhiên nhược điểm của nó là chi phí sản xuất lớn (lương công nhân, tiêu hao nhiên liệu, ...); sửa chữa bảo dưỡng phức tạp (chi phí sửa chữa chiếm % giá thành vận tải); giá ôtô và các phụ tùng thay thế đắt do phải nhập ngoại; đường chóng hỏng làm cho giá thành vận tải ôtô có thể tăng cao. Thực tiễn sản xuất cho thấy hiệu quả của vận tải bằng ôtô phụ thuộc rất nhiều vào sức chở và loại đường lưu thông. Vì thế lựa chọn đúng đắn loại ôtô vận tải mỏ với loại đường phù hợp, cần phải có một đánh giá tổng quan về các tác động của nó đối với các yếu tố khác. Đây là điều kiện tiên quyết, để đảm bảo nâng cao hiệu quả khai thác khoáng sản có ích và khẳ năng sử dụng thiết bị; là bài toán kinh tế-kỹ thuật phức tạp, cần giải quyết một cách đồng bộ. Su hướng phát triển của ôtô vận tải mỏ là tăng sức chở của ôtô, nhằm tăng năng suất. Nhưng bên cạnh đó lại phát sinh nhiều vấn đề cần giải quyết: Chi phí cho công việc bảo dưỡng sửa chữa những loại xe này rất đắt; do xe có tải trọng lớn lên khả năng phá đường mạnh (chi phí cho san lấp đường tăng lên). Đường xấu ảnh hưởng trực tiếp tới công suất của xe, tuổi bền các chi tiết trên xe giảm nhanh mà điển hình là một số loại xe: Volvo, Comatsu, CAT773E, CAT777D... Hình 1.1. ảnh xe mỏ cat777d CAT777D là một trong những dòng xe của hãng CATERPILAR chuyên sản xuất các loại xe phục vụ cho xây dựng. Xe có kích thước to và khối lượng chuyên chở rất lớn, có thể làm việc tốt trên địa hình xấu nên hoạt động rất hiệu quả tai vùng mỏ Quảng Ninh hiện nay. CAT777D được trang bị loại động cơ 35O8B-EUI có công suất cực đại là 746 kw, mômen xoắn lớn nhất 4713 Nm. Tốc độ tối đa của xe là 60,4 km/h. Hộp số tự động với 7 cấp số, cho phép truyền mômen xuống các bánh xe đều hơn trong các địa hình khác nhau. Trọng lượng toàn bộ của xe là 163293 kg, kích thước lớn nhất theo các chiều dài-rộng-cao là 10,3-6,1-5,18 m. Hệ thống treo của xe là thuỷ-khí. Hệ thống lái thuỷ lực có trợ lực lái hoàn toàn, được điều khiển bởi bơm chia lái giúp người lái có thể điều khiển nhẹ nhàng như điều khiển một chiếc xe con. Hệ thống phanh của xe được trang bị phanh đĩa ở cầu trước. Loại phanh lày thường dùng để hãm vận tốc của xe khi cần giảm tốc độ. Phanh sau của xe là phanh ly hợp thường đóng được đặt tại hai bên cầu sau của xe. Phanh chỉ được tách ra khi động cơ làm việc và được sử dụng khi ta cần phanh gấp hoặc khi xe dừng hẳn. 1.2. hệ thống treo xe CAT777D Xylanh lái Hình thang lái Bơm lái Thanh chằng dọc của hệ treo Hộp số Cầu sau Xylanh treo sau Xylanh lâng ben Thùng dầu Khung xe Xylanh treo trước Vô lăng Bót lái Hình 1.2. sơ đồ bố trí chung xe cat777d 1.2.1. Hệ thống treo trước Với cách bố trí như hình 1.3 thì cụm treo trước có những đặc điểm sau: Hệ thống treo trước của xe CAT777D được bố trí bán độc lập. Mỗi một bánh xe trước được liên kết bởi một xylanh treo. Xylanh treo là một xylanh thuỷ lực, gồm dầu và khí. Khí đóng vai trò là phần tử đàn hồi, dầu lưu thông qua lỗ tiết lưu có tác dụng giảm chấn. Xylanh treo trước là bộ phận chính cho liên kết lái. Xylanh Khung Trục trước Ti đẩy Hình 1.3. Hệ treo trước Các thành phần chính của xylanh treo trước, là một xylanh và một ti đẩy. Xylanh được bắt chặt vào thân xe. Khi bánh xe di chuyển lên trên hoặc xuống dưới, thì ti đẩy di chuyển tự do bên trong xylanh. Ti đẩy di chuyển cùng với bánh xe. Nguyên lý hoạt động của hệ treo trước được thể hiện trên hình 1.4 như sau: ở hành trình nén lỗ tiết lưu (4) và bi điều khiển (5) sẽ điều khiển tỉ số dòng chảy của dầu từ khoang (2) tới khoang (6). Khi có một kích động đập vào bánh trước, bánh xe trước sẽ di chuyển lên trên. Sự di chuyển này làm cho ti đẩy (3) di chuyển lên bên trong xlanh (1). Sự đi lên của ti đẩy (3) nén khí nitro trong khoang (2). Thân xylanh Khoang trong Ty đẩy Lỗ tiết lưu Bi điều khiển Khoang ngoài Hình 1.4. trụ treo trước Dầu chảy từ khoang (2) tới khoang (6) thông qua lỗ tiết lưu (4) và bi điều khiển (5). Sự nén của khí nitro trong khoang (2) có tác dụng như một phần tử đàn hồi. Do đó xylanh treo làm giảm bớt một lượng tải trọng đập vào khung xe. ở hành trình trả thì chuyển động của xylanh đổi chiều. Lúc này khối lượng của bánh xe và khối lượng trục trước, cùng với áp suất của khí nitro trong khoang (2) làm cho ti đẩy (3) di chuyển ra ngoài xylanh (1). Khi ti đẩy (3) di chuyển xuống dưới, lượng dầu trong khoang (6) giảm xuống và dầu được đặt ở trạng thái áp suất. Khi đó dòng dầu qua bi điều khiển (5) đóng lại. áp suất dầu trong khoang (6) làm cho bi điều khiển (5) đóng lại. cùng thời gian này, dầu chỉ có thể chảy tới khoang (2) thông qua lỗ tiết lưu (4). Khi ti đẩy (3) di chuyển xuống dưới, lỗ tiết lưu thấp hơn đóng lại và lưu lượng dầu chảy vào khoang (2) giảm xuống. Lỗ tiết lưu còn lại đóng chậm khi ti đẩy (3) tiếp tục đi xuống. Lại một lần nữa lượng dầu chảy tới khoang (2) giảm xuống. Bởi sự giảm chậm lượng dầu chảy tới khoang (2), mà xylanh thuỷ lực này giảm được tốc độ đi xuống của ti đẩy (3). điều này làm giảm được tải trọng động mà nó sinh ra khi ti đẩy (3) chạm tới mặt đáy của xylanh (1). 1.2.2. Hệ thống treo sau Đặc điểm của cụm treo sau được minh hoạ trên hình 1.5: Xylanh treo sau được bắt chặt giữa các điểm tựa phía sau của thân xe và vỏ trục sau. Xylanh treo sau là một xylanh thuỷ lực gồm dầu-khí. Xylanh treo sau được đặt vào đúng vị trí hai đường tâm thanh dọc sườn xe của khung. Một điểm tựa, được bắt chặt vào mặt trước của vỏ trục, đầu còn lại được nối liền với khung bởi các khớp cầu. Xylanh treo sau có tác dụng chống sóc giữa bánh sau và khung xe. Xylanh treo sau, đỡ toàn bộ phần sau của xe mà bao gồm cả tải trọng. Khung Cầu sau Xylanh Ti đẩy Hình 1.5. cụm treo sau Các phần tử chính của xylanh treo sau là một xylanh và một ti đẩy. Xylanh được bắt chặt vào vỏ trục sau với một khớp cầu. Ti đẩy được bắt vào thân sau của khung cũng bởi một khớp cầu. Khi bánh xe di chuyển lên trên hoặc di chuyển xuống dưới, xylanh sẽ di chuyển tự do phía ngoài của ti đẩy. Vỏ trục sau di chuyển cùng với bánh xe và xylanh thì di chuyển cùng với vỏ trục sau. Nguyên lý hoạt động được minh hoạ trên hình 1.6 Ty đẩy Khoang trong Khoang ngoài Bi điều khiển Lỗ tiết lưu Xylanh Hình 1.6. cụm treo sau ở hành trình nén lỗ tiết lưu (5) và bi điều khiển (4) sẽ điều khiển tỉ số dòng chảy của dầu từ khoang (2) tới khoang (3). Khi có một kích động đập vào bánh xe sau, vỏ trục sau sẽ di chuyển lên trên. Xylanh (6) sẽ đi lên xung quanh ti đẩy (1). Sự đi lên của xylanh (6) nén khí nitro trong khoang (2). Lúc này dầu chảy từ khoang (2) tới khoang (3) thông qua lỗ tiết lưu (5) và bi kiểm tra (4). Sự nén của khí nitro trong khoang (2) đóng vai trò là phần tử đàn hồi. Do đó xylanh treo làm tiêu hao một lượng tải trọng đập vào khung xe. ở hành trình trả thì chuyển động của xylanh đổi chiều. Lúc này khối lượng của bánh xe sau và khối lượng vỏ trục sau, cùng với áp suất của khí nitro trong khoang (2) làm cho xylanh (6) di chuyển xuống dưới ti đẩy (1). Khi xylanh (6) di chuyển xuống dưới, lượng dầu trong khoang (3) giảm xuống và dầu được đặt ở trạng thái áp suất. Khi đó dòng dầu qua bi điều khiển (4) đóng lại. áp suất dầu trong khoang (3) làm cho bi điều khiển (4) đóng lại. cùng thời gian này, dầu chỉ có thể chảy tới khoang (2) thông qua lỗ tiết lưu (5). Khi xylanh (6) di chuyển xuống dưới, lỗ tiết lưu thấp hơn đóng lại và lưu lượng dầu chảy vào khoang (2) giảm xuống. Lỗ tiết lưu còn lại đóng chậm khi xylanh (6) tiếp tục đi xuống. Lại một lần nữa lượng dầu chảy tới khoang (2) giảm xuống. Bởi sự giảm chậm lượng dầu chảy tới khoang (2), mà xylanh thuỷ lực này giảm được tốc độ đi xuống của xylanh (6). điều này, làm giảm được tải trọng động mà nó tạo ra khi xylanh(6) chạm tới mặt đáy của ti đẩy (1). 1.3. Yêu cầu đối với hệ treo CAT777D Độ võng tĩnh ft phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo được các tần số dao động riêng của thân xe và độ võng động fđ phải đảm bảo được vận tốc chuyển động của ôtô trên đường xấu, nằm trong giới hạn cho phép. ở giới hạn này không có sự va đập lên mặt đáy xylanh. Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn phải giữ đúng khi nó chuyển động trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là khoảng cách giữa hai vết bánh trước không thay đổi). Dập tắt nhanh các dao động của thân xe, vỏ trục sau và bánh xe. Giảm tải trọng động khi xe chạy trên địa hình không bằng phẳng. 1.4. đánh giá tình hình sử dụng hiện nay Hiện nay CAT777D đang bộc lộ một vấn đề rất đáng được quan tâm và cần phải có những xem xét đánh giá của các chuyên gia. Hệ thống treo, lốp hỏng rất nhanh. Trong khi đó giá thành của các phụ tùng thay thế này lại tương đối đắt ( từ 16000-18000 $ một trụ treo), thời gian chờ thay thế mất nhiều, dẫn đến chậm tiến độ khai thác (một xe nằm chờ lốp có thể mất hàng 2-3 tháng mà vẫn chưa có lốp). CAT777D đang trong thời gian khai thác thử nghiệm ở Việt Nam nhưng đã có tới 2 chiếc bị hỏng chờ sửa chữa trên tổng số 4 chiếc. Việc sửa chữa bảo dưỡng loại xe này phải do chính nhân viên hãng này thực hiện, khiến chi phí lại càng tăng cao (mỗi một lần gọi nhân viên của hãng tới kiểm tra, chỉ cần cắm máy chẩn đoán vào chi ra hỏng chỗ nào “chưa cần sửa” là phải mất từ 350-400$). Vì thế cần phải có sự khảo sát đánh giá hệ thống treo, nhằm nâng cao chất lượng độ bền cho các chi tiết. Hệ thống treo qua khảo sát, thấy thường bị tróc rỗ bề mặt thành xylanh treo và hỏng các phớt làm kín gây ra rỉ dầu và khí. 1.5. Mục tiêu của đề tài Để có thể phần nào tìm ra các nguyên nhân dẫn đến hư hỏng trong hệ thống treo xe CAT777D cho lên mục tiêu của đề tài là: Phân tích kết cấu của hệ thống treo Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo Lập mô hình khảo sát dao động của xe Đánh giá kiểm nghiệm kết cấu của hệ treo, nhằm tìm ra các vùng chi tiết kém bền, dễ có khả năng bị hỏng nhất. Từ đó có biện pháp can thiệp vào kết cấu. Đánh giá dao động của hệ treo CAT777D, nhằm tìm được độ võng tĩnh và độ võng động thích hợp với tần số dao động của các cụm chi tiết trên xe, hạn chế tải trọng động tác dụng vào thân xe. Chương 2 Phân tích Đặc điểm hệ thống treo và xác định các thông số của nó Chương 2. phân tích đặc điểm hệ thống treo và xác định các thông số của nó 2.1. Phân tích kết cấu hệ thống treo xe cat777d A Hệ thống treo xe CAT777D được bố trí như hình 2.1 Nhìn từ: A Nhìn từ: B B Hình 2.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ treo cat777d Đây là loại xe mỏ có trọng lượng lớn. Do đó không thể dùng các loại treo thông thường như lò xo, thanh xoắn được vì lí do hệ treo sẽ rất cồng kềnh, khó đảm bảo được các yêu cầu của hệ treo, động học lái. Việc lựa chọn treo thuỷ-khí cho xe là thích hợp. Loại treo này có kết cấu tương đối gọn mà lại đáp ứng được những xe có tải trọng lớn. Cụm treo trước của xe được bố trí hai xylanh thuỷ lực, bên trong chứa dầu và khí. Khí đóng vai trò là phần tử đàn hồi còn dầu lưu thông qua lỗ tiết lưu có tác dụng giảm chấn. Thân xylanh được bắt thẳng vào khung, còn ti đẩy được bắt vào trục trước của bánh xe. Vì thế cách bố trí này thuộc loại bán độc lập. Cụm treo sau của xe được bố trí phụ thuộc bao gồm hai xylanh thuỷ lực. Xylanh được bắt vào vỏ trục sau bằng khớp cầu còn ti đẩy thì bắt vào khung xe cũng bằng các khớp cầu. Hai xylanh treo sau đỡ toàn bộ phần sau của xe. Tuy nhiên loại treo này có hai nhược điểm lớn là khó làm kín và ma sát lớn, nên cần yêu cầu tính công nghệ cao. Đặc biệt khi phanh hoặc thân xe bị lắc ngang, thì trụ treo trước thường phải trịu các lực cắt ngang làm cho xéc măng dẫn hướng cọ sát mạnh vào thành xylanh gây ra hiện tượng tróc rỗ bề mặt. Đây cũng chính là nguyên nhân gây lên các hư hỏng của loại treo này. Khi xe chở đầy tải chịu kích động mạnh từ mặt đường làm áp suất trong xylanh tăng cao đột ngột, các van an toàn không kịp phản ứng rất dễ phá hỏng các phớt làm kín trong xylanh. 2.2. Các thông số kỹ thuật của hệ treo cat777d Các thông số xe STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Kích thước toàn bộ m Dài 10,3 m Rộng 6,1 m Cao 5,18 m 2 Chiều dài cơ sở 4,6 m 3 Vết bánh trước/sau 4,133 m 4 Khối lượng xe không tải 67297 kg Phân bố lên phần trước 41,75 % Phân bố lên phần sau 58,25 % 5 Khối lượng toàn bộ 163293 kg Phân bố lên phần trước 33 % Phân bố lên phần sau 67 % 6 KL không treo trước(một bên) 1835 kg KL không treo sau 8760 kg 7 Vận tốc tối đa 60,4 km/h Các thông số treo trước STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Đường kính trong xylanh 273,05+0,130,05 mm 2 Đường kính ngoài piston 271,780,13 mm 3 Đường kính ngoài ti đẩy 228,520,05 mm 4 Thể tích khí nitrogen (nạp) 13 dm3 5 áp suất nạp 1520 kpa 6 Đường kính lỗ tiết lưu trên 4 mm 7 Đường kính lỗ tiết lưu dưới 6 mm 8 Khoảng cách hai tâm lỗ 34 mm 9 Đường kính bi điều khiển 14 mm 10 Khoảng cách hai tâm trụ treo trước 3000 mm Các thông số treo sau STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Đường kính trong xylanh 266,7+0,130,05 mm 2 Đường kính ngoài piston 266,060,13 mm 3 Đường kính ngoài ti đẩy 228,520,05 mm 4 Đường kính trong ti đẩy 194,520,13 mm 5 Thể tích khí nitrogen (nạp) 6,7 dm3 6 áp suất nạp 3500 kpa 7 Đường kính lỗ tiết lưu 6 mm 8 Đường kính bi điều khiển 15 mm 9 Khoảng cách hai tâm trụ treo sau 1415 mm Các thông số khác STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Thanh chằng ngang mm Dài 854 mm Rộng 80 mm Cao 84 mm 2 Loại lốp 27 R 49 áp suất lốp 550 kpa Bề rộng lốp trước 680 mm Bề rộng lốp sau 1540 mm Đường kính lốp 2700 mm 3 Độ võng tĩnh lốp trước 49 mm Độ võng tĩnh lốp sau 50 mm Chương 3 tính toán kiểm nghiệm hệ treo xe cat777d Chương 3. tính toán kiểm nghiệm hệ treo xe cat777d 3.1. xây dựng đặc tính đàn hồi của hệ treo 3.1.1 Cụm treo trước 3.1.1.1. Các số liệu tham khảo (tài liệu của hãng V-trac) Khối lượng được treo khi đầy tải: 154000 (kg) Phân bổ tải trọng ra cầu trước: 33 (%) Đường kính ống xylanh: 0,27305 (m) ` Thể tích khí nitrogen nạp vào: 0,013 (m3) ở áp suất nạp: 1520000 (N/m2) 3.1.1.2. Thiết lập phương trình đặc tính treo Để xác định đặc tính của treo, ta áp dụng phương trình vander waals cho một khối khí thực bất kỳ: Phương trình: (3.1) Trong đó: pf: là áp suất khí (N/m2) vf: là thể tích khí (m3) Tf: là nhiệt độ khí (0K) : là khối lượng của một kmol khí (kg) mf: là khối lượng của khối khí (kg) R: là hằng số chất khí, R=8310(J/kmol.đô) [6] a, b: là hằng số vander waals, phụ thuộc vào loại khí. Với khí nitrogen: a=136000 (Jm3/kmol2) [6] b=0,04 (m3/kmol). [6] Nếu ta gọi: v0f (m3): là thể tích khí nạp vào xylanh treo trước f (m): là biến dạng tĩnh của hệ treo trước theo tải trọng A: là diện tích hiệu dụng của piston, (3.2) Với dfout: là đường kính ngoài của ty đẩy : là tỷ số gữa khối lượng thực của chất khí có trong xylanh treo trước và khối lượng của một kmol khí đó. Khi đó ở tải trọng bất kỳ thể tích khí nitrogen chiếm chỗ là: vf = vf0- Aff Thay vf vào (2.1) ta được phương trình: (3.3) Phương trình (2.3) là phương trình đặc tính treo trước của xe CAT777D, phương trình thể hiện quan hệ giữa áp suất và biến dạng của trụ treo trước. hình.3.1. đặc tính treo trước Mặt khác nếu gọi Cf, Ff là độ cứng của treo trước và diện tích đường kính trong xylanh, (3.4) Với: din; là đường kính đường kính trong xylanh Ta có: pf.Ff=Cff (3.5) Thay (3.3) vào (3.5) ta được: (3.6) Phương trình (3.6) thể hiện quan hệ giữa độ cứng và biến dạng của xylanh treo trước. hình.3.2. đồ thị quan hệ độ cứng và biến dạng treo trước 3.1.2. Xylanh treo treo sau. 3.1.2.1. Các số liệu tham khảo (tài liệu của hãng V-trac) Khối lượng được treo khi đầy tải: 154000 (kg) Phân bổ tải trọng ra cầu trước: 67 (%) Đường kính ống cylinder: 0,19452 (m) ` Thể tích khí nitrogen nạp vào: 0,0076 (m3) ở áp suất nạp: 3500000 (N/m2) 3.1.2.2. Thiết lập phương trình đặc tính treo sau Để xác định đặc tính của treo sau, tương tự như cách xác định đặc tính treo trước. Ta áp dụng phương trình vander waals cho một khối khí thực bất kỳ ( khối khí nitrogen nạp vào trng xylanh treo sau): Phương trình: (3.7) Trong đó: pr: là áp suất khí (N/m2) vr: là thể tích khí (m3) Tr: là nhiệt độ khí trong xylanh treo sau(0K) : là khối lượng của một kmol khí (kg) mr: là khối lượng của khối khí trong xylanh treo sau(kg) R: là hằng số chất khí, R=8310(J/kmol.đô) [6] a, b: là hằng số vander waals, phụ thuộc vào loại khí. Với khí nitrogen: a=136000 (Jm3/kmol2) [6] b=0,04 (m3/kmol). [6] Nếu ta gọi: vr0 (m3): là thể tích khí nạp vào xylanh treo sau f (m): là biến dạng tĩnh của hệ treo sau theo tải trọng Ar: là diện tích hiệu dụng của piston, (3.8) Với: drout; là đường kính ngoài của ty đẩy : là tỷ số gữa khối lượng thực của chất khí có trong xylanh treo và khối lượng của một kmol khí đó. Khi đó ở tải trọng bất kỳ thể tích khí nitrogen chiếm chỗ là: vr =vr0-Arf Thay vr vào (3.7) ta được phương trình: (3.9) Phương trình (3.9) là phương trình đặc tính treo sau của xe CAT777D, phương trình thể hiện quan hệ giữa áp suất và biến dạng của trụ treo sau. hình.3.3. đặc tính treo sau Mặt khác nếu gọi Cr, Fr là độ cứng của treo sau và diện tích đường kính trong xylanh, (3.10) Với: drin; là đường kính đường kính trong xylanh. Ta có: pr Fr = Crf (3.11) Thay (3.9) vào (3.11) ta được: (3.12) Phương trình (3.12) thể hiện quan hệ giữa độ cứng và biến dạng của xylanh treo sau. hình.3.4. đồ thị quan hệ độ cứng và biến dạng treo sau 3.2. Xây dựng đặc tính giảm chấn 3.2.1. Xây dựng đặc tính giảm chấn qua lỗ tiết lưu Dựa vào phương trình Bernoulli, ta có công thức xác định lưu lượng: (3.13) Nếu tính đến tổn hao thì (3.13) chở thành: (*) Trong đó: Q: là lưu lượng dòng chất lỏng qua các lỗ tiết lưu (m3/s) B: là diện tích mặt cắt ngang lỗ tiết lưu : là áp suất dòng chất lỏng : là hệ số tiêu tốn, =0,4 : là trọng lượng riêng của dầu, =9000 (N/m3) g: là gia tốc trọng trường, g=9,81 (m/s2) Mặt khác dựa vào phương trình liên tục ta có: Q=Av (**) Trong đó: A: là diện tích hiệu dụng của piston, v: là vận tốc piston Kết hợp (*) và (**) ta có công thức tính lực cản qua lỗ tiết lưu như sau: (2.14) 3.2.2. Xây dựng đặc tính giảm chấn có cản ma sát nhớt Do có khe hở giữa thành xylanh và piston. Piston chuyển động tương đối trong ống xylanh nên sinh ra ứng suất trượt. Theo biểu thức Newton: (a) với : là ứng suất trượt : là độ nhớt động học của dầu : là tốc độ dòng dầu qua khe hở : là gia số bề dày khe hẹp, (3.15) dx, dp theo thứ tự là đường kính trong ống xylanh và đường kính ngoài piston. Dòng dầu qua khe hở giữa piston và xylanh có thể coi là dòng chảy tầng qua hai vách song song có tiết diện hình chữ nhật (,) áp dụng phương trình Navier-Stokes dạng tổng quát: (3.16) Trong đó: là toán tử Laplace là toán tử Hamilton là gia tốc chuyển động của dòng dầu là độ nhớt động học là độ nhớt tĩnh của dầu là khối lượng riêng của dầu là các ngoại lực Giả thuyết vận tốc dòng chảy là đều và không có ngoại lực tác dụng. Khi đó ta có: , , , và phương trình (3.16) trở thành: (3.17) Hay ta có thể viết: (3.18) (3.19) Với điều kiện biên: (y=0, c=0) và (y=h, c=v) thay vào (3.19) ta được: khi đó: (3.20) Thay (3.20) vào (a) ta được: (3.21) Thông thường y lấy giá trị trung bình là: (3.22) Vậy lực cản nhớt giữa khe hở thành piston và xylanh, do có trênh lệch tốc độ là: , trong đó: S là diện tích bao ngoài đầu piston. , với: dout; là đường kính ngoài piston e; là chiều dài đầu piston. (3.23) Kết hợp (2.14) và (2.23) ta được lực cản giảm chấn như sau: (3.24) Các thông số cho giảm chấn trước STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Af 0,041 m2 2 4,0841e-5 m2 3 dfout 271,780,13 mm 4 dfin 273,05+0,130,05 mm 5 h 0,635 mm Phương trình: Hình 3.5. đồ thị đặc tính giảm chấn trước Các thông số cho giảm chấn sau STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Ar 0,041 m2 2 4,0841e-5 m2 3 drout 266,060,13 mm 4 drin 266,7+0,130,05 mm 5 h 0,635 mm Phương trình: Hình 3.6. đồ thị đặc tính giảm chấn sau 3.3.tính bền một số chi tiết quan trọng trong hệ treo 3.3.1. Kiểm bền khớp cầu trong xylanh treo sau Khớp cầu trong xylanh treo sau có vai trò liên kết hệ thống treo sau với thân xe; trụ treo sau với trục sau của xe. Truyền phản lực từ bánh xe vào hệ thống treo, sau đó truyền lên thân xe. Nên khớp cầu luôn làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu nhiều va đập. Do đó khi tính bền khớp cầu này cần phải kiểm bền theo hai khía cạnh sau: Kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc. Kiểm tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm. Hình 3.7. KHớP CầU và TREO SAU Với điều kiện làm việc chịu tải trọng động và va đập mạnh. Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 40XH, được nhiệt luyện bằng dòng điện cao tần, để đạt cơ tình là: (3.25) Hình 3.7. KHớP CầU và các kích thước a) Kiểm bền theo ứng suất chèn dập Lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực động lớn nhất trong trụ treo, trong quá trình xe hoạt động ở hành trình nén; Mặt khác: (3.26) Trong đó: S; là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rôtuyn. Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập, khi chịu tải trọng động lớn nhất. b) Kiểm bền theo ứng suất cắt Kiểm tra độ bền cắt của khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất. ứng suất cắt được tính theo công thức: (3.27) Trong đó: Sc; là tiết diện của cầu tại vị trí nguy hiểm nhất Vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm. 3.3.2. Tính nhiệt cho xylanh treo a) Xylanh treo trước Các thông số: Đường kính ngoài xylanh: D=348 (mm) Đường kính trong xylanh: d=273 (mm) Đường kính ngoài ti đẩy: dt=228,5 (mm) Đường kính lỗ tiết lưu trên (một lỗ) dvt=4 (mm) Đường kính lỗ tiết lưu dưới (một lỗ) dvd=6 (mm) Chiều dài ống (phần tiếp xúc dầu): l=300 (mm) Công suất do giảm chấn tiêu thụ là: (3.28) Trong đó các thông số đã biết ở chương 2. Vận tốc dịch chuyển đầu piston vf lấy giá trị trung bình là: vf=0,3 (m/s). Công do giảm chấn tiêu thụ trong thời gian một giờ là: (3.29) Công cho phép: (3.30) Trong đó: : là hệ số truyền nhiệt; (N/m.độ) tmax=1200: là nhiệt độ cực đại cho phép ở vỏ ngoài xylanh tmt=200: là nhiệt độ môi trường t: là thời gian hoạt động F: là diện tích của vỏ ngoài giảm chấn; Vậy giảm chấn phải thoả mãn điều kiện là: L<[L] Vậy ống xylanh treo trước đảm bảo thoát nhiệt tốt b) Xylanh treo sau Các thông số: Đường kính ngoài xylanh: D=318 (mm) Đường kính trong xylanh: d=267 (mm) Đường kính ngoài ti đẩy: dt=228,5 (mm) Đường kính lỗ tiết lưu (một lỗ) dvd=6 (mm) Chiều dài ống (phần tiếp xúc dầu): l=198 (mm) Tương tự như phần tính cho treo trước ta có: Trong đó: vr; là vận tốc đầu piston, cũng lấy giá trị trung bình là vr =0,3 (m/s). Thay số vào ta được: Vây ống xylanh treo sau cũng đảm bảo thoát nhiệt tốt. 3.3.3. Tính bền cho thành xylanh ở đây do thực tế kết cấu trụ treo sau chịu áp suất lớn hơn trụ treo trước, nhưng lại có bề dày thành xylanh mỏng hơn tru treo trước, trong khi vật liệu chế tạo xylanh là như nhau. Do đó ta chỉ cần kiểm bền cho trụ treo sau, nếu thoả mãn thì trụ treo trước cũng đảm bảo yêu cầu. Bề dày thành xylanh được tình theo thuyết bền ống mỏng trịu áp lực phân bố đều từ bên trong, với pmax có thể sinh ra trong xylanh treo sau. Theo tài liệu [7] tính toán độ bền của ống mỏng chịu áp lực phân bố đều từ bên trong như sau: Theo phương trình Laplaxo ta có: (3.31) Trong đó: : là ứng suất tương đương của xylanh : là ứng suất pháp a: là hệ số; a=0,035 h: là chiều dày thành xylanh; pmax: áp suất lớn nhất có thể sinh ra trong xylanh treo: Với: F- là diện tích mặt cắt ngang xylanh; : là lực động lớn nhất có thể sinh ra trong trụ treo. : là ứng suất cho phép: Thay các giá trị vào công thức (3.31) ta có: Vậy thành xylanh treo sau đủ bền. Do đó xylanh treo trước cũng đảm bảo yêu cầu. Chương 4 lập mô hình tính toán dao động xe cat777d Chương 4. lập mô hình tính toán dao động xe cat777d 4.1. đặt vấn đề Khoa học công nghệ ngày càng phát triển, những ứng dụng của khoa học công nghệ vào ôtô ngày càng nhiều. Ôtô ngày càng chạy nhanh hơn, các xe tải ngày càng có khối lượng lớn hơn. Những yếu tố phát triển đột biến đó đã đưa đến những áp lực mới cho xã hội như tai nạn giao thông, mức độ phá huỷ đường xá ngày càng nghiêm trọng. Nghiên cứu hoàn thiện các kết cấu của ôtô nhằm nâng cao an toàn chuyển động và giảm ảnh hưởng xấu của dao động với môi trường là một nhu cầu cấp thiết. CAT777D là loại xe mỏ, được đưa vào thử nghiệm ở Việt Nam từ tháng 8/2004. Xe có kích thước và khối lượng tương đối lớn (tải trọng toàn bộ 163293 kg), lại thường xuyên phải làm việc trong điều kiện vùng mỏ, nên các chi tiết trong hệ treo, lốp thường xuyên phải làm việc nặng nhọc. Thực tế cho thấy, ảnh hưởng của dao động tới tuổi bền của hệ treo-lốp là rất lớn. Các trụ treo và lốp hỏng rất nhanh so với các cụm chi tiết khác. Mức độ phá đường cũng rất ghê gớm. Do đó việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của dao động tới độ bền của các chi tiết và mức độ phá đường của xe là rất cần thiết và cấp bách, vì nó không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn mang ý nghĩa kinh tế thiết thực cho xã hội. Hình 4.1. ảnh xe đang làm việc 4.2. phân tích chọn chỉ tiêu đánh giá dao động 4.2.1. Phân tích mối quan hệ dao động để chọn hàm mục tiêu Hình 4.2. mối quan hệ dao động Từ mối quan hệ dao động ĐƯờNG – xe – người và tính năng làm việc cụ thể của dòng xe mỏ ta có nhận xét sau: Đối với xe mỏ cần phải quan tâm tới các chỉ tiêu sau: Độ êm dịu cho người lái Không gian hạn chế Độ bền chi tiết An toàn động lực học Mức độ ảnh hưởng tới cầu đường Trong năm chỉ tiêu trên, chỉ tiêu “Độ bền chi tiết” và “An toàn động lực học” là hai chỉ tiêu quan trọng nhất. Vì nó liên quan trực tiếp tới tuổi thọ của xe. Các chỉ tiêu khác cũng quan trọng nhưng có thể giải quyết bằng phương pháp khác. (Độ êm dịu cho người lái có thể dùng giải pháp treo ghế hoặc treo cabin) 4.2.2. Các chỉ tiêu so sánh a) Chỉ tiêu về độ êm dịu Đây là phương tiện chuyên dụng chở đất, than nên chỉ cần quan tâm tới độ êm dịu cho lái xe mà không cần quan tâm tới độ êm dịu hàng hoá. Trong đề tài lấy ngưỡng là cường độ KB theo ISO-2631 để khảo sát: KB =20 giới hạn êm dịu. KB =50 giới hạn điều khiển tốt. KB =125 giới hạn gây bệnh lý. Cường độ dao động KB là một hàm của gia tốc, như vậy để xác đinh KB đối với xe tải phải xác định gia tốc tại Cabine, trong tính toán sau này là , đây chính là gia tốc tại tâm khối lượng được treo ghế. b) Chỉ tiêu về an toàn chuyển động ở hành trình trả của hệ thống treo, bánh xe co xu hướng đi lên, do đó áp lực của bánh xe xuống đường sẽ giảm và bánh xe có thể tách khỏi mặt đường. Việc giảm tải trọng lên đường là một quá trình phức tạp, phụ thuộc kết cấu hệ treo, phụ thuộc vào tần số và biên độ mấp mô của đường. Để khảo sát vấn đề này ta sử dụng hệ số tải trọng động cực tiểu , được định nghĩa như sau: Theo Mitschke [31]: =+0,5 là giới hạn cảnh báo, tại đây phản lực từ đường lên bánh xe đã giảm đi một nửa, báo hiệu hệ thống đường đã xuống cấp, cần có kế hoạch sửa chữa. =0 là giới hạn can thiệp, tại đây tải trọng từ đường tác động lên bánh xe đã giảm hoàn toàn, bánh xe tách khỏi mặt đường không còn khẳ năng chuyền lực. Do vậy các nhà quản lý đường cần phải can thiệp nhanh. c) Chỉ tiêu về hệ số áp lực đường (w) d) Chỉ tiêu về tải trọng động cho độ bền chi tiết Để khảo sát vấn đề này ta sử dụng hệ số tải trọng động cực đại 4.3. xây dựng mô hình treo và mô hình lốp 4.3.1. Mô hình trụ treo Từ kết cấu cụ thể của trụ treo, cho phép ta xây dựng được mô hình tương đương như sau: Hình 4.3. mô hình treo a) Lực đàn hồi của hệ treo (4.1) Fc Với: Hành trình trả Hành trình nén Hình 4.4. Đặc tính đàn hồi b) Lực cản của giảm chấn (4.2) c) Lực cản ma sát nhớt (4.3) Trong đó: 4.3.2. Mô hình lốp và hiện tượng tách bánh Tương tự như hệ thống treo, lốp cũng là một phần tử đàn hồi, cũng có thể được miêu tả như một hệ thống treo, hình 4.5. Trong mô hình lốp, ta thấy lực FZ là lực tương tác bánh xe và đường, có thể gọi là lực khớp đặc biệt. x là chuyển vị lên xuống của cầu, h là chiều cao mấp mô đường, CL là độ cứng hướng kính của lốp. Trong hình 4.6 ta có sơ đồ lực, trong đó FC là lực cắt (nội lực), còn gọi là lực đàn hồi. Hình 4.5. mô hình lốp cat777d Hình 4.6. đặc tính hướng kính của lốp Phương trình cân bằng lực phía bánh xe là: Phương trình cân bằng lực phía nền đường: FZ = FC + CLft Trong đó: FC = C(h-x): lực đàn hồi G = CLft: tải trọng tĩnh FZ: phản lực bánh xe xuống đường FZ,dyn = FC: tải trọng động Khi dao động, bánh xe chuyển động lên xuống bởi hai quá trình nén và trả: Quá trình nén có hai giai đoạn: Giai đoạn cân bằng tĩnh: -ft Ê (h-x) Ê 0 -mg Ê FC Ê 0 Giai đoạn cân bằng động: (h-x) ³ 0 FC ³ 0 Quá trình trả, bắt đầu khi bánh xe tách khỏi mặt đường: (h-x) Ê - ft FC = 0 Tại thời điểm (h-x) = - ft xảy ra một quá trình gọi là "va chạm" hay tách bánh. Đây là thời điểm gián đoạn, làm cho hệ phương trình phi tuyến mạnh. Do đó, lực hướng kính của lốp sẽ là: (4.4) 4.4. Xây dựng mô hình dao động cho xe CAT777D Hình 4.7. mô hình dao động xe cat777d 4.4.1. Định nghĩa hệ toạ độ a) Hệ toạ độ cố định: Chọn điểm chiếu của trọng tâm phần khối lượng được treo (ở trạng thái tĩnh) xuống mặt đường làm hệ toạ độ cố định (O; X; Y; Z). b) Hệ toạ độ suy rộng: Chuyển động của các vật trong cơ hệ được xác định bởi các toạ độ suy rộng sau: ; ; ; ; . 4.4.2. Các quan hệ hình học Phần khối lượng được treo ta cần xác định toạ độ các điểm z1, z2, z3, z4. Do đó ta có quan hệ hình học sau: (4.5) (4.6) (4.7) (4.8) Phần không treo, ta cần xác đinh toạ độ các điểm , , , . Do đó ta có quan hệ hình học sau: , (4.9) (4.10) (4.11) 4.4.3. Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả mô hình dao động Mô hình cần thiết lập là một cơ hệ gồm 5 vật: phần khối lượng được treo ghế (mg), phần khối lượng được treo (M), phần khối lượng không treo trước bên trái (m), phần khối lượng không treo trước bên phải (m) và phần không treo sau (mA). Ta sử dụng phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật và phương pháp Newton – Euler để thành lập hệ phương trình vi phân dao động cho cơ hệ. Việc lập phương trình cho hệ con vừa tách là đơn giản. Khi đã có hệ con ta có thể tổ hợp cấu trúc để có hệ tổng hợp, nhờ phương pháp tách vật và ứng dụng nguyên lý đối ngẫu. Phương pháp tách vật và nguyên lý đối ngẫu có các bước sau: 1. Tách vật tại các điểm liên kết. Tại các điểm cắt đặt các lực đối ngẫu. Theo nguyên lý đối ngẫu, các lực đối ngẫu có trị số ngư nhau, cùng phương và hướng tác động ngược nhau. 2. Tại các khối tâm của vật vừa tách, ta chọn làm hệ toạ độ con. Nếu biết các ngoại lực (lực đối ngẫu coi như ngoại lực của hệ con), ta có thể dựa vào điều kiện để thành lập phương trình theo Newton-Euler. 3. Liên kết các hệ con với nhau. a) Hệ phương trình dao động thân xe và ghế Hình 4.8. Phần khối lượng được treo và ghế Phương trình: (1*) (2*) (3*) (4*) b) Hệ phương trình dao động phần không treo trước Hình 4.9. Phần khối lượng không treo trước Phương trình: (5*) (6*) c) Hệ phương trình dao động phần không treo sau Hình 4.10. Phần khối lượng không treo sau Phương trình: (7*) (8*) d) Các lực cắt trong hệ thống treo Các nội lực trong hệ thống treo được xác định theo các công thức (4.1), (4.2), (4.3). Nội lực tại các điểm cắt 1, 2, 3, 4 theo thứ tự được xác định như sau: (9*) (10*) (11*) (12*) e) Các lực đàn hồi hướng kính của lốp Các lực đàn hồi hướng kính của lốp và hiện tượng tách bánh của lốp được xác dịnh theo công thức (4.4), cụ thể như sau: (13*) (14*) (15*) (16*) 4.5. chương trình mô phỏng dao động xe CAT777d Trên cơ sở hệ phương trình vi phân toán học, mà ta vừa xây dựng được từ mô hình dao động xe CAT777D. Ta ứng dụng các thư viện tiện ích trong simulink của matlab. Để mô phỏng dao động của xe CAT777D. Hệ dao động xe CAT777D, bao gồm 8 phương trình vi phân và 8 phương trình lực. Mỗi phương trình được xây dựng thành một mô đun. Việc phân chia và mô tả hệ thống theo các mô đun cho phép thuận tiện trong việc lấy các tín hiệu vào, ra; có thể dễ dàng can thiệp vào các thông số, tuỳ theo từng mục đích nghiên cứu. Hình 4.11. mô đun tổng thể Trong mô đun tổng thể: Khối Machine Frame mô tả các phương trình (1*), (2*) và (3*) Khối Seat mô tả phương trình (4*) Khối Front Suspension mô tả các phương trình (9*) và (10*) Khối Rear Suspension mô tả các phương trình (11*) và (12*) Khối Front Wheel mô tả các phương trình (5*) và (6*) Khối Rear Wheel mô tả các phương trình (7*) và (8*) Khối Front Tyre mô tả các phương trình (13*) và (14*) Khối Rear Tyre mô tả các phương trình (15*) và (16*) Khối Front Road mô tả các kích động mặt đường lên lốp trước Khối Rear Road mô tả các kích động mặt đường lên lốp sau. Sau đây là mô đun cụ thể từng khối a) Khối “Machine Frame” mô tả dao động thân xe (hình 4.8) Hình 4.12. mô đun khối “Machine Frame” Khối “Machine Frame” lấy tín hiệu vào là các lực từ hệ thống treo trước và sau, các tín hiệu này được đưa đến các các khối chức năng con. Khối “Machine Frame” bao gồm cảc 3 phương trình (1*), (2*) và (3*). Các khối chức năng con là khối “z”, “fx” và “fy”. Hình 4.13. khối chức năng “z” Hình 4.14. khối chức năng “fx” Hình 4.15. khối chức năng “fy” b) Khối “Front Suspension” và “Rear Suspension” mô tả hệ thống treo Khối mô tả hệ thống treo Hình 4.16. khối “Front Suspension” & “Rear Suspension” c) Khối “Front Wheel” và “Rear Wheel” 4 phương trình (5*, 6*, 7*, 8*) Khối mô tả phần không treo Hình 4.17. khối “Front Wheel” & “Rear Wheel” d) Khối “Front Tyre” và “Rear Tyre” mô tả các phương trình (13*, 14*, 15*, 16*) Khối mô tả lực hướng kính lốp Hình 4.18. khối “Front Tyre” & “Rear Tyre” 4.6. kết quả mô phỏng của mô hình z (m) t(s) Hình 4.19. chuyển vị thân xe (m) t(s) Hình 4.20. chuyển vị ghế (m/s2) t(s) t(s) Hình 4.21. gia tốc thân xe (m/s2) t(s) Hình 4.22. gia tốc ghế (rad) Hình 4.23. chuyển vị lắc dọc thân xe t(s) (rad) t(s) Hình 4.24. chuyển vị lắc ngang thân xe (m) t(s) Hình 4.25. chuyển vị bánh xe trước bên trái (m) t(s) Hình 4.26. chuyển vị bánh xe trước bên phải (m) t(s) Hình 4.27. chuyển vị cầu sau (rad) t(s) Hình 4.28. chuyển vị lắc ngang cầu sau Ff1 (N) t(s) Hình 4.29. nội lực trong treo trước bên trái Ff2 (N) t(s) Hình 4.30. nội lực trong treo trước bên phải Fr4 (N) t(s) Hình 4.31. nội lực trong treo sau bên trái Fr3 (N) Hình 4.32. nội lực trong treo sau bên phải t(s) FL1 (N) Hình 4.33. phản lực lốp trước bên trái t(s) FL2 (N) t(s) Hình 4.34. phản lực lốp trước bên phải FL4 (N) t(s) Hình 4.35. phản lực lốp sau bên trái FL3 (N) Hình 4.36. phản lực lốp sau bên phải t(s) Nhận xét Đồ thị thu được trên hình 4.19,.. , hình 4.36 là các hàm phụ thuộc vào thời gian. Các đồ thị 4.19 tới 4.24 cho biết mức độ chuyển vị tương đối của phần khối lượng được treo, khi chịu kích động của mặt đường. Thực nghiệm cho thấy khi góc lắc thân xe vượt quá 80 thì xe bắt đầu mất ổn định. Các đồ thị từ hình 4.29 tới hình 4.32, cho thấy nội lực trong hệ thống treo phản ứng như thế nào, khi có kích động từ mặt đường. Từ đồ thị ta có được lực động lớn nhất sinh ra trong trụ treo, đây là cơ sở để kiểm bền các chi tiết trong hệ thống treo. Các đồ thị hình 4.33 tới hình 4.36 cho thấy áp suất lốp tác động lên mặt đường. Kết quả này sẽ trợ giúp các kỹ sư cầu đường, thiết kế đường phù hợp với tải trọng của xe hơn. Chương 5 thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình Chương 5. thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình 5.1. Mục đích, yêu cầu của piston Piston là một chi tiết quan trọng trong giảm chấn, nó làm nhiệm vụ ngăn cách giữa ngăn trên và ngăn dưới đồng thời làm nhiệm vụ tiết lưu dòng chất lỏng, đặc biệt piston trong treo thuỷ-khí còn đóng vai trò chính là bộ phận dẫn hướng. Piston trong treo thuỷ-khí làm việc trong điều kiện áp suất, nhiệt độ cao và độ mài mòn lớn. Vì vậy, vật liệu chế tạo piston phải có tính chịu nhiệt, chịu va đập và chịu ăn mòn cao. Piston thuộc họ chi tiết dạng hộp. Chi tiết có những bề mặt chính như mặt đáy, mặt lỗ. Độ chính xác của những mặt này yêu cầu khá cao. Ngoài những mặt chính trên chi tiết còn có những mặt phụ có độ chính xác không cao. Khi gia công piston phải đảm bảo yêu cầu sau: Phải đảm bảo độ song song giữa thành piston và đường trục tâm của nó. Phải đảm bảo độ vuông góc giữa mặt đáy và mặt bên của piston. ở đây piston đóng vai trò là bộ phận hướng, nên cần phải đảm bảo độ cứng bề mặt cao, chịu mài mòn tốt. 5.2. Vật liệu làm piston Piston làm việc trong điều kiện chịu tác động của tải trọng va đập lớn, chịu ứng suất đối xứng, hai chiều nên rất dễ bị hỏng mỏi. Trong khi sử dụng, đòi hỏi piston phải làm việc lâu dài, liên tục, trong điều kiện nhiệt độ lớn, áp suất cao, mài mòn lớn. Như vậy, ta dùng vật liệu thép hợp kim 45XHMF để chế tạo piston. 5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05 á 1(mm), Ra = 2,5 á 1,25. Các lỗ có CCX 6 á 8, Ra = 2,5 á 0,63. Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng dung sai đường kính lỗ nhỏ nhất. Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trong khoảng 0,01 á 0,05 trên 100mm bán kính. Sau khi gia công, piston cần phải được nhiệt luyện 'hoá bền bề mặt'. Đảm bảo không có hiện tượng rạn nứt trên toàn bộ bề mặt. Không xảy ra hiện tượng tập trung ứng suất ở các góc lượn. 5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Trên chi tiết có nhiều bề mặt phải gia công trong đó có nhiều bề mặt đòi hỏi độ chính xác CCX 6á8, trên chi tiết cũng có nhiều lỗ phải gia công. Chi tiết có đủ độ cứng vững đảm bảo khi gia công không bị biến dạng. Các bề mặt cần gia công không có vấu lồi thuận lợi cho việc thoát dao. Các lỗ có kết cấu đơn giản, không có rãnh, bề mặt lỗ không đứt quãng. Các lỗ đều là lỗ thông suốt và ngắn, đều có đường tâm song song hoặc vuông góc với mặt đầu. Không có lỗ xiên thuận lợi cho việc gia công. Khi gia công chi tiết ta tạo chuẩn thống nhất để thuận lợi cho việc gá đặt, không có sai số do chọn chuẩn do đó tăng được độ chính xác gia công. Tuy nhiên kết cấu có những nhược điểm sau: Khi gia công khó đảm bảo độ đồng tâm của các lỗ. Chi tiết có chiều dày nhỏ nên việc gá đặt rất phức tạp. Khi đúc chi tiết, trong quá trình đúc tránh để rỗ khí, phôi đúc phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và phải để lại lượng dư cho gia công cơ. 5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston Vì cấu tạo của chi tiết có dạng hộp có nhiều lỗ vậy để đảm bảo điều kiện kết cấu, làm việc cũng như thuận tiện cho việc gia công cơ với vật liệu là 45XHMF nên ta chọn phương pháp đúc phôi. Vì sản xuất loạt nhỏ nên ta dùng phương pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng máy. Sau khi đúc cần làm sạch và cắt ba via. 5.5.1. Xác định đường lối công nghệ Sau khi phân tích kết cấu của chi tiết, dạng sản xuất là loạt nhỏ và trong điều kiện sản xuất ở nước ta hiện nay, ta chọn phương án phân tán nguyên công, sử dụng nhiều đồ gá chuyên dùng để gia công trên các máy vạn năng thông dụng. 5.5.2. Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết Nguyên công tạo phôi: Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc. Hình 5.1. phôI chi tiết piston Đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng máy. Nguyên công ủ và làm sạch phôi. Sau khi đúc, phôi phải được ủ để khử ứng suất dư, sau đó phôi phải được làm sạch trước khi gia công cơ. Ta có thể có các nguyên công chủ yếu để gia công sau: Nguyên công 1: Tiện khỏa mặt đáy piston và tiện mặt trong piston. Nguyên công 2: Tiện khoả mặt đầu piston. Nguyên công 3: Khoan, doa lỗ f87,3. Nguyên công 4: Tiện rãnh xéc măng. Nguyên công 5: Khoan doa lỗ bắt bulôn. Nguyên công 6: Kiểm tra. 5.6. Xác định lượng dư và chế độ cắt cho nguyên công 5.6.1. Nguyên công 1. Tiện khỏa mặt đáy piston và tiện mặt trong piston Hình 5.2. nguyên công1 Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị trên mâm cặp ba chấu (tự định tâm) của máy tiện. Chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do, mặt phẳng đầu của piston hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngoài của piston hạn chế 2 bậc tự do. Khi gia công trên máy tiện ta chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Các chấu có tác dụng kẹp chặt chi tiết. Chuẩn thô là mặt phẳng đáy của piston. Vị trí của dao được xác định bằng cữ xo dao, nguyên công được thực hiện trên máy tiện bằng dao khoả mặt đầu, dao khoả mặt lỗ. Xác định lượng dư gia công: Tiện khoả mặt đầu: độ nhám bề mặt là Ra = 2,5 mm, CCX 6 (Bảng1.100_ STGCC). Nguyên công này được chia làm 2 bước: Tiện thô và tiện tinh. Theo Bảng1.65-STGCC: Tiện thô với lượng dư là Z =1,8(mm). Tiện tinh với lượng dư là Z = 0, 13(mm). Tiện mặt lỗ: Theo Bảng1.65-STGCC: Tiện mặt lỗ với lượng dư xác định như tiện khoả mặt đầu. Dụng cụ cắt và máy cắt Chọn máy: (B5.4_STGCC) Chọn máy T161: Máy tiện vạn năng của Việt Nam Công suất truyền động của trục chính: N=4,5 (kw) Hiệu suất máy: h=0,75 Chọn dao: (B4.2_STGCC): Chọn dao khoả mặt đầu j=45o gắn hợp kim cứng (BK8) phải kí hiệu: 2100_014 có B=25(mm); H=15(mm); l=200(mm). Chọn dao khoả mặt lỗ gắn hợp kim cứng (BK8) kí hiệu: 21524-001 có chiều rộng B=12(mm); chiều cao H=20(mm); chiều dài l=125(mm). Chế độ gia công: Khoả mặt đầu: Tiện thô: Chiều sâu cắt: t=1,8(mm) bằng cả lượng dư gia công thô Lượng chạy dao (B2.63_STGCC): S=0,8(mm) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=90(m/p). Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1 =1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2 =1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3 = 0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=90.0,85=76,5(m/p). Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=525(v/p) Tính lại vận tốc cắt: Tiện tinh: Chiều sâu cắt: t=0,13(mm) bằng cả lượng dư gia công tinh Lượng chạy dao (B2.63_STGCC): S=0,8(mm) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=100(m/p) Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 ịV=Vb.ki .k2 .k3=100.0,85=90(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=625(v/p) Tính lại vận tốc cắt: Tiện mặt lỗ: Chiều sâu cắt: t=2(mm) bằng cả lượng dư gia công Lượng chạy dao (B2.63_STGCC): S=0,8(mm) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=90(m/p) Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=90.0,85=76,5(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=1200(v/p) Tính lại vận tốc cắt: 5.6.2. Nguyên công 2. Tiện khoả mặt đầu piston Hình 5.3. nguyên công2 Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị trên mâm cặp ba chấu (tự định tâm) của máy tiện. Chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do, mặt phẳng đáy của piston là chuẩn tinh hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngoài của piston hạn chế 2 bậc tự do. Chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do. Các chấu có tác dụng kẹp chặt chi tiết. Vị trí của dao được xác định bằng cữ xo dao, nguyên công được thực hiện trên máy tiện bằng dao khoả mặt đầu. Xác định lượng dư gia công: Tiện khoả mặt đầu: Độ nhám bề mặt là Ra = 2,5 mm, CCX 6 (Bảng1.100_ STGCC). Nguyên công này được chia làm 2 bước: Tiện thô và tiện tinh Theo Bảng1.65-STGCC: Tiện thô với lượng dư là Z =1,8(mm) Tiện tinh với lượng dư là Z = 0, 13(mm) Dụng cụ cắt và máy cắt: Chọn máy: (B5.4_STGCC) Chọn máy T161: Máy tiện vạn năng của Việt Nam Công suất truyền động của trục chính: N=4,5(kw) Hiệu suất máy: h=0,75 Chọn dao: (B4.2_STGCC): Chọn dao khoả mặt đầu j=45o gắn hợp kim cứng (BK8) phải kí hiệu: 2100_014. Có chiều rộng B=25(mm); chiều cao H=15(mm); chiều dài l=200(mm) Chế độ cắt: Tiện khoả mặt đầu: Tiện thô: Chiều sâu cắt: t=1,8(mm) bằng cả lượng dư gia công thô Lượng chạy dao (B2.63_STGCC): S=0,8(mm) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=90(m/p) Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=90.0,85=76,5(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=525(v/p) Tính lại vận tốc cắt: Tiện tinh: Chiều sâu cắt: t=0,13(mm) bằng cả lượng dư gia công tinh Lượng chạy dao (B2.63_STGCC): S=0,8(mm) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=100(m/p) Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=100.0,85=90(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=625(v/p) Tính lại vận tốc cắt: 4.6.3. Nguyên công3. Khoan, doa lỗ f87,3 Hình 5.4. nguyên công3 Định vị và kẹp chặt: Mặt đầu của piston làm chuẩn chính, chi tiết được định vị trên phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do, khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do. Vì tâm lỗ trùng với tâm chi tiết nên khi gia công chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Chi tiết được kẹp chặt nhờ bàn kẹp. Nguyên công được thực hiện trên máy khoan cần. Khi khoan dùng bạc dẫn hướng lắp trên 1 phiến dẫn và phiến dẫn này lắp với thân đồ gá. Xác định lượng dư. Theo Bảng 1.64 STGCC, nguyên công này gồm 2 bước: Khoan: Doa: với lượng dư theo đường kính khi doa là Z= 0,3 (mm). Như vậy mũi khoan có kích thước: D=87,3 + 0,3 = 87,6 (mm) Dụng cụ cắt và máy cắt Chọn máy: (Bảng5.22_STGCC): Chọn máy khoan cần 2H125 của liên bang Nga Đường kính lớn nhất khoan được:25 (mm) Công xuất động cơ chính: N =2,8 (kW) Hiệu suất máy: h=0,8 Chọn dao: Chọn mũi khoan (Bảng4.51_STGCC): Chọn mũi khoan ruột gà hợp kim cứng đôi côn có thông số: D=87,6(mm); L=370(mm); lo=188(mm); j=300; Vật liệu mũi khoan thép gió P18 Chọn mũi doa: Số răng dao doa: z=1,5. +4ằ9(răng) Các thông số của dao: D=14(mm); L=170(mm); l0=88(mm); a=60á120; g=0; j=3á50 Vật liệu làm dao: BK8 Tính toán chế độ cắt : Khoan: Chọn chiều sâu cắt: t=13,6/2=6,8(mm) Lượng chạy dao S (theo Bảng2.101_STGCC): S=0,3(mm/v) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=17(m/p) Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1,2 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=17.1,2.0,85=16,23(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=325(v/p) Tính lại vận tốc cắt: Doa: Chọn chiều sâu cắt: t=0,4/2=0,2(mm) Lượng chạy dao S (theo Bảng2.101_STGCC): S=1,1(mm/v) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=112(m/p). Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1,2 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=1 V=Vb.ki .k2 .k3=12.1,2=14,4(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=325(v/p) Tính lại vận tốc cắt: 5.6.4. Nguyên công 4. Tiện tròn ngoài, tiện rãnh xécmăng Hình 5.5. nguyên công4 Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị trên mâm cặp ba chấu (tự định tâm) của máy tiện. Chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do, mặt phẳng đáy của piston hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngắn f87,3 hạn chế 2 bậc tự do. Khi gia công trên máy tiện ta chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Ta sử dụng đồ gá chuyên dùng khi tiện để định vị và kẹp chặt chi tiết .Chuẩn gia công trùng với chuẩn chính. Vị trí của dao được xác định bằng cữ xo dao, nguyên công được thực hiện trên máy tiện bằng dao tiện láng, dao cắt rãnh gắn hợp kim cứng. Xác định lượng dư gia công: Tiện láng: Độ nhám bề mặt là Ra = 2,5 mm,CCX 6(Bảng1.100_ STGCC) Nguyên công này được chia làm 2 bước: Tiện thô và tiện tinh Theo Bảng1.65-STGCC: Tiện thô với lượng dư là Z =1,8(mm) Tiện tinh với lượng dư là Z = 0, 13(mm) Dụng cụ cắt và máy cắt Chọn máy:(B5.4_STGCC) Chọn máy T161:Máy tiện vạn năng của Việt Nam Công suất truyền động của trục chính: N=4,5(kw) Hiệu suất máy: h=0,75 Chọn dao: (B4.17_STGCC): Chọn dao tiện láng gắn hợp kim cứng (BK8) phải kí hiệu: 21041-001 có B=16(mm); H=25(mm); l=200(mm) Chế độ gia công: Láng mặt đầu: Tiện thô: Chiều sâu cắt: t=1,8(mm) bằng cả lượng dư gia công thô Lượng chạy dao (B2.63_STGCC): S=0,8(mm) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=90(m/p) Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=90.0,85=76,5(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=525(v/p) Tính lại vận tốc cắt: Tiện tinh: Chiều sâu cắt: t=0,13(mm) bằng cả lượng dư gia công tinh. Lượng chạy dao (B2.63_STGCC): S=0,8(mm) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=100(m/p). Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ số hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=100.0,85=90(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=625(v/p) Tính lại vận tốc cắt: 5.6.5. Nguyên công 5. Khoan, doa các lỗ bắt bulon f8 Hình 5.6. nguyên công5 Định vị và kẹp chặt: Mặt đầu của piston làm chuẩn, chi tiết được định vị trên phiến tỳ hạn chế 3 bậc tự do, khối V ngắn hạn chế 2 bậc tự do. Nếu thực hiện việc gia công từng lỗ một, do tâm lỗ gia công không trùng với đường tâm của chi tiết nên chi tiết phải được hạn chế 6 bậc tự do, như vậy ta phải tạo thêm một chuẩn phụ. Nếu ta thực hiện việc gia công tất cả các lỗ bắt bulon cùng một lúc trên máy khoan cần nhiều dao thì chi tiết chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Em chọn phương án gia công các lỗ cùng một lúc trên máy khoan cần nhiều dao, như vậy chi tiết chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do. Chi tiết được kẹp chặt nhờ bàn kẹp. Nguyên công được thực hiện trên máy khoan cần nhiều dao. Khi khoan dùng bạc dẫn hướng lắp trên 1 phiến dẫn và phiến dẫn này lắp với thân đồ gá. Xác định lượng dư. Theo Bảng 1.64 STGCC, nguyên công này gồm 2 bước: Khoan: Doa: với lượng dư theo đường kính khi doa là Z= 0,2 (mm) Như vậy mũi khoan có kích thước: D=8 + 0,2 = 8,2(mm) Dụng cụ cắt và máy cắ :t Chọn máy(Bảng5.22_STGCC): Chọn máy khoan cần nhiều dao 2H120 của liên bang Nga Đường kính lớn nhất khoan được:15 (mm) Công xuất động cơ chính: N =1,8 (kW) Hiệu suất máy: h=0,8 Chọn dao: Chọn mũi khoan (Bảng4.51_STGCC): Chọn mũi khoan ruột gà hợp kim cứng đôi côn có thông số:D=8,2(mm); L=125(mm); lo=60(mm); j=300; Vật liệu mũi khoan thép gió P18 Chọn mũi doa: Số răng dao doa: z=1,5. +4ằ6(răng) Các thông số của dao: D=14(mm); L=70(mm); l0=50(mm); a=60á120; g=0; j= 3á50. Vật liệu làm dao: BK8 Tính toán chế độ cắt : Khoan: Chọn chiều sâu cắt: t= 8,2/2 = 4,1(mm) Lượng chạy dao S (theo Bảng2.101_STGCC): S=0,3(mm/v) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=7(m/p) Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1,2 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=0,85 V=Vb.ki .k2 .k3=7.1,2.0,85=7,14(m/p) Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=925(v/p) Tính lại vận tốc cắt: Doa: Chọn chiều sâu cắt:t= 0,2/2 = 0,1(mm) Lượng chạy dao S (theo Bảng2.101_STGCC): S=1,1(mm/v) Vận tốc cắt (B2.65_STGCC): Vb=7,2(m/p) Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.69): k1=1,2 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.72): k2=1 Hệ sô hiệu chỉnh vận tốc cắt (B2.73): k3=1 V=Vb.ki .k2 .k3=7,2.1,2=8,64(m/p). Tốc độ trục chính: Chọn lại tốc độ quay trục chính theo máy: n=1025(v/p) Tính lại vận tốc cắt: 5.6.6. Nguyên công 6. Kiểm tra Hình 5.7. nguyên công6 Kiểm tra độ vuông góc giữa mặt phẳng đỉnh piston và trục tâm lỗ f87,3. Có hai phương pháp để kiểm tra đó là phương pháp đo trực tiếp và phương pháp đo gián tiếp. Do kết cấu của chi tiết nên rất khó kiểm tra bằng phương pháp trực tiếp, vì vậy ta sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Đặt mặt phẳng đỉnh piston và đỉnh kim đồng hồ lên mặt bàn Máp (bàn đo chuẩn). Chỉnh kim đồng hồ về vị trí trung gian (điểm 0). Lấy trục lỗ làm trục tâm, quay đồng hồ một vòng. Kim đồng hồ sẽ chỉ độ không vuông góc tương đối giữa trục lỗ và mặt phẳng đầu piston. Thông số kiểm tra: Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trong khoảng 0,01 á 0,05 trên 100mm bán kính. Ngoài ra ta có thể kiểm tra độ tròn của mặt trụ ngoài piston bằng cách gá chi tiết lên máy tiện. Đặt kim đồng hồ vào vị trí cao nhất của mặt ngoài piston, sau đó chỉnh kim đồng hồ về vị trí trung gian (vị trí 0). Xác định độ lệch của kim tại một số vị trí nhất định (đánh dấu) ta sẽ nhận được độ méo tương đối của mặt ngoài piston. Kết luận Tính toán khảo sát dao động ôtô là một lĩnh vực rất quan trọng trong thiết kế ban đầu cũng như trong quá trình khai thác và sử dụng xe. Nó góp phần đảm bảo an toàn chuyển động, nâng cao tính tiện nghi và tăng tuổi bền cho các chi tiết trong hệ thống treo-lái nhất là đối với các ôtô có tải trọng lớn và hoạt động trong địa hình phức tạp thì vấn đề này phải được quan tâm nhiều hơn. CAT777D là loại xe mỏ có tải trọng rất lớn mới được đưa vào khai thác và sử dụng ở Việt Nam, song đã có những hư hỏng trong hệ thống treo; lốp. Các chuyên gia hiện nay cũng đang tim hiểu, đánh giá nhằm nâng cao chất lượng sử dụng xe. Việc lựa chọn đề tài “Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo và khảo sát dao động xe CAT777D” là một phần trong công việc này. Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp đề tài của em đã thu được những kết quả sau: Đã tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ treo thuỷ-khí dùng trên xe; phân tích tính toán các đặc tính phi tuyến trong hệ thống treo thuỷ-khí (đặc tính treo, đặc tính giảm chấn, đặc tính cản ma sát nhớt); kiểm bền cho một số chi tiết trong hệ thống treo này và đưa ra phương pháp công nghệ gia công chi tiết pitston trong xylanh treo. Xây dựng thành công mô hình dao động của xe CAT777D bằng phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật và mô phỏng theo mô đun bằng phần mềm Matlab Simulink. Trong mô hình có chứa các yếu tố phi tuyến mạnh, trong đó có va đập và hiện tượng vật lý phức tạp. Chương trình mô phỏng chạy ổn định. Trong mô hình đã mô tả đặc tính treo; đặc tính giảm chấn; đặc tính cản ma sát nhớt và hiện tượng tách bánh mà các yếu tố này đều mang tính phi tuyến rất mạnh. Tuy nhiên trong đề tài còn có nhiều hạn chế sau: Lốp là một vật đàn hồi giống như hệ thống treo. Trong mô hình chưa quan tâm đến cận trên của đặc tính lốp mà chỉ coi lốp như là một lò xo có độ cứng CL. Chưa mô phỏng được các lực ngang của lốp. Lốp có bán kính lớn mà giả thiết lốp tiếp xúc điểm lên không thể đánh giá một cách sát thực đặc tính của lốp được. Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài là phát triển mô hình đưa vào mô hình lốp sát thực hơn; phân tích đánh giá ảnh hưởng của lực cắt ngang khi phanh, tới độ bền các chi tiết trong hệ thống treo này; ảnh hưởng của góc lắc ngang thân xe; ảnh hưởng của chất lượng mặt đường tới độ bền các chi tiết và mức độ phá đường của xe. Đề tài được thực hiện tại bộ môn Ôtô dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Võ Văn Hường cùng toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô, bô môn Kỹ Thuật Tàu Thuỷ đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do khả năng cũng như khinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế. Kính mong các thầy đóng góp ý kiến để em tiếp tục phát triển đề tài của mình. tài liệu tham khảo Nguyễn Văn Chưởng, Phân tích hệ thống treo Ôtô con và phương pháp thiết kế, Luận án Ths khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1996. Trịnh Minh Hoàng, Khảo sát dao đọng xe tải hai cầu dưới kích động ngẫu nhiên mặt đường, Luận văn Ths khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002. Trần Văn Nghĩa, Tin học ứng dụng trong thiết kế cơ khí, NXB Giáo dục, Hà Nội 2004 Nguyễn Phùng Quang, Matlab và Simulink, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2005. Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo, Hà Nội 1987. Lương Duyên Bình, Bài tập vật lý đại cương tập 1 (cơ-nhiệt), NXBGD, Hà Nội 2001. Nguyễn Văn Vượng, Bùi Trọng Lựu, Bài tập sức bền vật liệu, Hà Nội 2004. Võ Văn Hường, Nghiên cứu hoàn thiện mô hình khảo sát dao động ôtô tải nhiều cầu, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội 2004. Hoàng Bá Chư, Thuỷ khí động lực ứng dụng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2003. An Hiệp – Trần Vĩnh Hưng. Dung sai và đo lường cơ khí, Hà Nội 1999. Nguyễn Văn Khang, Dao động kỹ thuật, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 1998. Matlab For Engineering Application, Arial Brial, Moshe Breiner; Addition – Wesley Publishing Company; 1995. Trần Văn Địch, Sổ tay công nghệ chế tạo máy, Trường ĐHBK Hà Nội, 2000.