Kiểm nghiệm cầu chủ động của xe kamaz

Ch­¬ng I GiíI THIÖU CHUNG VÒ XE KAMAZ Giíi thiÖu chung vÒ xe Kamaz: Kamaz lµ dßng xe t¶i h¹ng nÆng do nhà máy ôtô Kamaxki của Nga s¶n xuÊt tõ nh÷ng n¨m ®Çu cña thËp niªn 70 cña thÕ kû trø¬c.C¸c nhµ khao häc ®· rµy c«ng ngiªn cøu 1 dßng xe cã thÓ lµm viªc ë nh÷ng cã ®iÒu kiÖn lµm viÖc rÊt khã kh¨n vµ hä ®¨ thanh c«ng, ®­îc c¸c b¹n hµng trong n­¬c còng nh­ ngoµi n­íc rÊt tin dïng dßng xe nµy bëi kh¶ n¨ng th«ng qua nhiÒu ®×a h×ng kh¸c nhau vµ nhiÒu tÝnh n¨ng ­u viÖt kh¸c cña nã. Dßng xe nµy ®­îc chÕ t¹o nh»m môc ®Ých chuyªn chë c¸c lo¹i v©t liÖu, kho¸ng s¶n vµ c¸c lo¹i nguyªn liÖu kh¸c. Kamaz lµ dßng xe cã r©t nhiÒu lo¹i: Kamaz 5320(6×4), Kamaz 5321(6×4), Kamaz 5410 (4×4), Kamaz 54115(6×4)…. Víi khèi l­îng chë còng rÊt ®a d¹ng: cã lo¹i chë 5 tÊn, cã lo¹i chë 10 tÊn…. Hình 1.1 Hình dáng ngoài của ôtô KamAZ - 5320 Xe Kamaz - 5320 đặt động cơ diesel Kamaz 740 ở phía trước, trong buồng lái, vì vậy hệ số sử dụng chiều dài tăng lên, người lái nhìn thoáng hơn, tầm quan sát rộng hơn, động cơ được làm mát tốt hơn do tận dụng được dòng khí ngược và ca bin được thiết kế tự lật về đằng trước để thuận tiện trong bảo dưỡng sửa chữa, thay thế. Trên xe sử dụng dẫn động ly hợp thuỷ lực trợ lực khí nén, có bộ chia đặt trước hộp số chính với dẫn động khí nén, được trang bị vi sai giữa cầu giữa và cầu sau, hệ thống phanh nhiều dòng độc lập,…nhằm nâng cao độ tin cậy, khả năng thông qua của xe trong các điều kiện khai thác khác nhau . Động cơ : Xe Kamaz- 5320 sử dụng động cơ Diesel kiểu Kamaz – 740 bốn kỳ , 8 xi lanh, bố trí hình chữ V, công suất lớn nhất 210 mã lực ở số vòng quay trục khuỷu 2600 vg/ph. Mô men xoắn lớn nhất 65 KG.m ở số vòng quay trục khuỷu 1600 – 1800 vg/ph. Hệ thống truyền lực : Kiểu cơ khí, có cấp, bố trí theo sơ đồ thông qua gồm ly hợp, bộ chia ( hộp số phụ đặt trước hộp số chính ), hộp số chính, truyền động các đăng và cầu chủ động . - Ly hợp kiểu ma sát khô, hai đĩa, thường đóng. Đĩa bị động có giảm chấn xoắn, lò xo ép bố trí xung quanh, dẫn động mở ly hợp bằng thuỷ lực (thuỷ tĩnh ) có trợ lực khí nén . - Bộ chia hai cấp ( tỷ số truyền 1 và 0,815 ), bố trí trước hộp số chính dẫn động điều khiển bằng khí nén . - Hộp số chính cơ khí ba trục dọc, 5 số truyền, đồng tốc quán tính hoàn toàn ở số II –III và IV – V. Dẫn động bằng cơ khí. - Truyền động các đăng hở, khớp các đăng dùng ổ thanh lăn kim. - Xe có hai cầu chủ động bố trí theo sơ đồ thông qua. Cầu chủ động giữa và sau đều sử dụng truyền lực chính kép bố trí trung tâm gồm có một cặp bánh răng côn xoắn và một cặp bánh răng trụ răng nghiêng, tỷ số truyền là 5,43. Vi sai bánh răng côn có bốn bánh răng vệ tinh. Bán trục giảm tải hoàn toàn. Hệ thống treo : Treo trước kiểu nhíp và có giảm chấn ống. Treo sau là treo cân bằng có phần tử đàn hồi nhíp và 6 thanh giằng. Hệ thống chuyển động : gồm bánh xe và lốp. Lốp loai radial (hướng kính ) ký hiệu lốp là 260 – 508P, áp suất trong lốp là 4,3 KG/cm2. Các hệ thống điều khiển : - Hệ thống lái kiểu cơ khí có trợ lực thuỷ lực gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái . Cơ cấu lái kiểu vít - đai ốc – thanh răng – cung răng tỷ số truyền là 20, có bộ truyền bánh răng côn tỷ số truyền bằng 1. Dẫn động lái cơ khí gồm vành lái , cọc lái, trục lái, các đăng trục lái, đòn quay đứng, cam quay, thanh lái dọc, đòn quay ngang thanh lái ngang và các khớp nối ( rôtuyn ). - Hệ thống phanh nhiều dòng độc lập gồm phanh chính, phanh tay, phanh bổ trợ và phanh chậm dần. Phanh chính có cơ cấu phanh kiểu tang trống, 2 guốc phanh, dẫn động kiểu khí nén, 2 dòng độc lập ( cầu trước + cầu giữa và cầu sau ). Phanh rơmoóc kiểu hỗn hợp. Phanh tay có cơ cấu phanh guốc ở bánh xe và dẫn động khí nén. Phanh bổ trợ ( còn gọi là phanh động cơ ) cơ cấu phanh kiểu tiết lưu, dẫn động bằng khí nén và đặt ở ống xả của động cơ. Khung, ca bin, thùng xe : - Khung xe: kiểu hai dầm dọc, có sáu dầm ngang, phía trước có đòn chắn và phía sau có kết cấu kéo moóc. - Ca bin lật , kiểu kín, có 3 chỗ, ghế lái điều chỉnh được . - Thùng xe kim loại, thành bên và sau có thể lật. Chiều dài thùng xe là 5200mm, chiều cao thành kim loai là 500mm. Diện tích sàn trở hàng là 12,05m2. Các thông số kích thước cơ bản của xe được biểu diễn trên hình 1.2 . Hình 1.2 Các kích thước của ôtô KamAZ - 5320 1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe Kamaz – 5320: Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe Kamaz - 5320 đựơc chỉ ra trên bảng 1.1 Bảng 1.1 STT (1) Thông số kỹ thuật (2 ) Giá trị – kiểu (3 ) Đơn vị (4 ) 1 Thông số khối lượng Tải trọng trên đường tốt 8.440 Tấn Trọng lượng xe khi đầy tải 155000 KG Trọng lượng xe khi không tải 70600 KG Tải trọng phân bố ra cầu trước 45000 KG Tải trọng phân bố ra cầu giữa-sau 110000 KG Trọng lượng moóc kéo trên đường tốt 12 Tấn 2 Thông số kích thước Chiều dài cơ sở 3850 mm Khoảng cách cầu giữa và cầu sau 1320 mm Chiều rộng cơ sở cầu trước 2026 mm Chiều rộng cơ sở cầu giữa - sau 1856 mm Chiều dài toàn bộ 7435 mm Chiều rộng toàn bộ 2506 mm Chiều cao nóc cabin 2830 mm Chiều dài thùng xe 5200 mm Chiều rộng thùng xe 3200 mm Chiều cao thùng xe 500 mm Chiều cao sàn xe 1350 mm (1) Thông số chất lượng khai thác Vận tốc lớn nhất khi toàn tải 80 - 100 Km/h (2 ) (3 ) (4 ) 3 Tiêu hao nhiên liệu khi vận tốc V=60 km/h 26 lít /100Km Khoảng sáng gầm xe 295 mm Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo vết bánh xe 8.5 m Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo tai xe 9.3 m Dự trữ hành trình theo nhiên liệu 650 Km Nhiên liệu Diezel Góc vượt trước 26 độ Góc vượt sau 30 độ Góc vượt dốc lớn nhất 35 độ Quãng đường phanh khi đầy tải ở vận tốc V=40 Km/h 17.2 m Góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng ngoài 45 độ Góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng trong 25 độ 4 Động cơ đốt trong Loại động cơ Kamaz-740 Điesel, 4 kỳ 8 xi lanh Đường kính xylanh x hành trình 120 x 120 mm Dung tích công tác 10,85 lít Nemax/neN 210/2600 Mãlực/v.p-1 Memax/neM 6 65/1600-1800 Mã lực/v.p-1 Tỷ số nén 17 1.3.CÇu chñ ®éng xe kamaz H×nh 1.2: CÇu chñ ®éng xe kamaz CÇu chñ ®éng xe kamaz 5320 n»m ë cÇu gi÷a vµ cÇu sau. 2 cÇu nµy ®­îc liªn kÕt víi nhau b»ng vi sai c«n ®ãi xøng, cã kho¸ vi sai vµ ®­îc truyÒn m«men xo¾n chØ b»ng 1 ®­êng truyÒn. TruyÒn lùc chÝnh cña cÇu lµ TLC kÐp bè trÝ trung t©m. B¸nh r¨ng trô chñ ®éng ®ù¬c chÕ t¹o liÒn trôc víi trôc trung gian, bÊnh r¨ng trô bÞ ®éng lµ 1 vµnh r¨ng ®­îc ghÐp víi b¸nh r¨ng trªn vá sai b»ng mèi ghÐp bu l«ng Vi sai cÇu lµ vi sai c«n ®èi xøng, b¸n trôc lµ b¸n trôc gi¶m t¶I hoµn toµn, b¸nh r¨ng b¸n trôc liªn kÕt víi b¸nh r¨ng vi sai, dÇm cÇu lµ dÇm liÒn ®Ó t¨ng tÝnh chÞu lùc. Ch­¬ng II ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu cÇu xe kamaz 2.1 Yªu cÇu ®èi víi cÇu xe CÇu xe chñ ®éng lµ tæng thµnh cuèi cïng trong hÖ thèng truyÒn lùc. Nã cã chøc n¨ng lµ t¨ng m« men, truyÒn m« men vµ ph©n phèi m« men xo¾n tíi c¸c b¸nh xe chñ ®éng. MÆt kh¸c nã cßn nhËn ph¶n lùc tõ mÆt ®­êng t¸c dông lªn vµ ®ì toµn bé phÇn träng l­îng cña xe ph©n bè lªn cÇu. CÇu chñ ®éng cña « t« bao gåm c¸c côm tæng thµnh sau: - TruyÒn lùc chÝnh - C¬ cÊu vi sai - B¸n trôc - DÇm cÇu §Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng lµm viÖc cÇu xe ph¶i ®¹t ®­îc c¸c yªu cÇu sau : - B¶o ®¶m truyÒn lùc ®Òu, cã tû sè truyÒn hîp lý phï hîp víi chÊt l­îng kÐo vµ tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu. - HiÖu suÊt truyªn ®éng cao, lµm viÖc kh«ng ån. - KÝch th­íc nhá gän ®Ó t¨ng kho¶ng s¸ng gÇm xe. - Träng l­îng nhá ®Ó gi¶m t¶i träng ®éng. - §¶m b¶o ®éng häc ®óng c¸c b¸nh xe dÉn h­íng vµ toµn xe khi quay vßng. 2.2 TruyÒn lùc chÝnh TruyÒn lùc chÝnh lµ mét bé phËn rÊt quan träng trong cÇu xe, a. C«ng dông, yªu cÇu TruyÒn lùc chÝnh cã nh÷ng c«ng dông nh­ sau : - TruyÒn vµ thay ®æi m« men - Thay ®æi ph­¬ng truyÒn lùc §Ó b¶o ®¶m kh¶ n¨ng lµm viÖc truyÒn lùc chÝnh cÇn ®¹t c¸c yªu cÇu: - §¶m b¶o tû sè truyÒn cÇn thiÕt nh»m b¶o ®¶m hiÖu suÊt cao ngay c¶ khi nhiÖt ®é vµ sè vßng quay thay ®æi. - §¶m b¶o ®ñ bÒn, ®é cøng v÷ng cao, gèi ®ì lµm viÖc kh«ng ån, kÝch th­íc nhá gän. §èi víi cÇu chñ ®éng cña xe kamaz th× dïng truyÒn lùc chÝnh kÐp bè trÝ trung t©m. b.TruyÒn lùc chÝnh cña xe kamaz 5320. TLC cña xe Kamaz lµ TLC kÐp bè trÝ trung tam. TruyÒn lùc chÝnh nµy cã trôc chñ ®éng xuyªn th«ng ®Ó dÉn ®éng cÇu gi÷a vµ cÇu sau b»ng 1 ®­êng truyÒn. Gåm 2 côm CÊp thø nhÊt bao gåm cÆp b¸nh r¨ng c«n cã cÊu t¹o nh­ trong c¸c truyÒn lùc chÝnh mét cÊp b¸nh r¨ng c«n ®· tr×nh bµy. Trong kÕt cÊu nµy b¸nh r¨ng c«n bÞ ®éng kh«ng l¾p lªn vá vi sai mµ ®­îc chÕ t¹o liÒn víi mét b¸nh r¨ng trô nhá. Trôc mang b¸nh r¨ng c«n bÞ ®éng vµ b¸nh r¨ng trô nhá ®­îc gèi trªn vá cÇu b¨ng hai æ bi. CÊp thø hai bao gåm mét cÆp b¸nh r¨ng trô: b¸nh r¨ng trô chñ ®éng ®­îc chÕ t¹o liÒn trôc víi trôc b¸nh r¨ng c«n bÞ ®éng; b¸nh r¨ng trô bi déng lµ 1 vµnh r¨ng ®­îc l¾p víi vá vi sai b»ng c¸c bul«ng. H-2.1 TruyÒn lùc chÝnh kÐp TruyÒn lùc chÝnh kÐp lµ bé truyÒn sö dông 2 cÆp bé truyÒn ¨n khíp, so víi truyÒn lùc chÝnh ®¬n th× truyÒn lùc chÝnh kÐp cã tû sè truyÒn lín h¬n mµ vÉn ®¶m b¶o kho¶ng s¸ng gÇm xe tèt . æ ®ì bªn tr¸i cña trôc trung gian ®ùoc ®Æt trong hèc cña b¸nh r¨ng c«n bÞ ®éng lµ æ thanh l¨n kim. æ nµy dïng ®Ó ®ì. 2 æ bªn tr¸i cña trôc trung gian lµ æ thanh l¨n c«n lµm nhiÖm vô ®ì chÆn, ®iÒu chØnh khe hë 2 æ nµy lµ dïng ®Öm bªn trªn. §ång thêi nã còng dïng ®Ó ®iÒu chØnh sù ¨n khíp cña 2 b¸nh r¨ng c«n. 2.3 Vi sai Vi sai lµ bé phËn rÊt quan träng trong cÇu xe, a. C«ng dông, yªu cÇu Vi sai cã nh÷ng c«ng dông nh­ sau : §¶m b¶o cho c¸c b¸nh xe chñ ®éng quay ®­îc víi c¸c tèc ®é gãc kh¸c nhau, ®ång thêi dïng ®Ó ph©n chia m« men xo¾n cho c¸c b¸nh xe cña mét cÇu xe chñ ®éng hoÆc cho c¸c cÇu xe chñ ®éng cña mét xe. §Ó b¶o ®¶m kh¶ n¨ng lµm vi sai cÇn ®¹t c¸c yªu cÇu: - Ph©n phèi m« men cho c¸c b¸nh xe mét c¸ch hîp lý - B¶o ®¶m cho c¸c b¸nh xe quay víi c¸c vËn tèc gãc kh¸c nhau. Khi quay vßng c¸c hÖ sè c¶n trªn mét cÇu kh¸c nhau vµ hÖ sè b¸m kh¸c nhau - HiÖu suÊt lµm viÖc cao, ®é tin cËy lµm viÖc tèt, kÝch th­íc vµ träng l­îng nhá. b. Ph©n tÝch kÕt cÊu vi sai cña cÇu chu ®éng cña xe kamaz 5320 Vi sai cña cÇu chu ®éng cña xe kamaz lµ vi sai c«n ®èi xøng.®©y lµ lo¹i vi sai r©t phæ biÕn. C¸c b¸nh r¨ng hµnh tinh trong vi sai vµ vá vi sai cã the th¸o rêi Vi sai ®èi xøng thuéc lo¹i vi sai cã ma s¸t trong bÐ Vi sai ®èi xøng thuéc lo¹i vi sai cã ma s¸t trong bÐ. VÒ mÆt kÕt cÊu xe cã t¶i träng lín vµ xe cã t¶i träng bÐ vi sai nh­ nhau chØ kh¸c ë sè b¸nh r¨ng vi sai, ë kÕt cÊu vá vi sai vµ c¸c b¸nh r¨ng b¸n trôc. Sè b¸nh r¨ng hµnh tinh phô thuéc vµo m« men xo¾n ®Æt trªn vá vi sai vµ b¸nh r¨ng hµnh tinh víi vá vi sai cã thÓ th¸o rêi ®­îc hoÆc liÒn nhau. Tæng sè r¨ng cña b¸nh r¨ng b¸n trôc chän b»ng béi sè cña sè cña sè r¨ng b¸nh r¨ng hµnh tinh. MÆt th¸o rêi th­êng ®i qua trôc cña c¸c b¸nh r¨ng hµnh tinh, c¸c n÷a hép ®­îc l¾p ®ång t©m nhê c¸c gê. MÆt bÝch cña vá vi sai dïng l¾p ghÐp b¸nh r¨ng bÞ ®éng cña truyÒn lùc trung ­¬ng. Gi÷a c¸c mÆt tú cña b¸nh r¨ng hµnh tinh mÆt cÇu th­êng cã ®Üa ®ång ®Ó gi¶m ma s¸t vµ ®Ó dÔ ®Æt ®óng c¸c b¸nh r¨ng vi sai. Hinh 2.2: s¬ ®å nguyªn lý cña vi sai c«n ®«Ý xøng * ­u ®iÓm : - KÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh h¹ - ViÖc ph©n phèi m« men xo¾n cho c¸c b¸nh xe chñ ®éng thÝch hîp víi nh÷ng tr­êng hîp xe ch¹y trªn ®­êng tèt hoÆc ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng cña hai b¸nh xe nh­ nhau. - Gi¶m t¶i träng ®éng cho dÉn ®éng c¸c b¸nh xe, gi¶m mßn lèp, gi¶m suÊt tiªu hao nhiªn liÖu vµ ®iÒu khiÓn dÔ dµng. * Nh­îc ®iÓm : Ma s¸t cña bé vi sai bÐ nªn gi¶m kh¶ n¨ng th«ng qua cña xe khi mét b¸nh xe n»m ë ®­êng lÇy. Lo¹i nµy hiÖn nay ®­îc sö dông phæ biÕn vµ nhÊt lµ trªn c¸c loaÞ xe du lÞch vµ xe t¶i träng nhá. 2.4 B¸n trôc .a. C«ng dôngyªu cÇu B¸n trôc cã nh÷ng c«ng dông : - TruyÒn m« men xo¾n tõ truyÒn lùc chÝnh ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng - ChÞu mét phÇn t¶i träng tõ mÆt ®­êng truyÒn lªn qua b¸nh xe. §Ó b¶o ®¶m kh¶ n¨ng lµm b¸n cÇn ®¹t c¸c yªu cÇu: - Dï hÖ thèng treo n»m ë vÞ trÝ nµo truyÒn ®éng ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng còng ph¶i ®¶m b¶o truyÒn hÕt m« men xo¾n ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng. - Khi truyÒn m« men quay vËn tèc gãc cña c¸c b¸nh xe chñ ®éng còng nh­ b¸nh xe dÉn h­íng ®Òu kh«ng thay ®æi. b. Ph©n tÝch kÕt cÊu b¸n trôc trªn cÇu chñ ®énh xe kamaz B¸n trôc trªn cÇu chñ ®énh xe kamaz lµ lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn.æ ë ngoµi lµ 2 æ bi c«n Nh­ vËy b¸n trôc chØ chÞu t¸c dông cña m« men Mk hay Mp tõ phÝa vi sai (khi phanh b»ng phanh trung ­¬ng) vµ m« men Mk hay Mp tõ phÝa ®­êng t¸c dông lªn (khi h·m b»ng phanh trung ­¬ng) C¸c lùc Xk, Y, Zbx sÏ kh«ng truyÒn ®Õn trôc mµ chØ truyÒn ®Õn dÇm cÇu. H×nh-2.3 B¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn * ­u ®iÓm : - Nã chØ chÞu m« men xo¾n t¸c dông lªn b¸n trôc khi xe ho¹t ®éng. - KÝch th­íc cña b¸n trôc kh«ng yªu cÇu lín mµ vÉn b¶o ®¶m truyÒn tèt m« men xo¾n ®Õn c¸c b¸nh xe. - Khi b¸n trôc bÞ vì th× vÉn cã thÓ kÐo xe mµ kh«ng cÇn dïng thiÕt bÞ phô kh¸c. * Nh­îc ®iÓm : Do trôc cña moay¬ b¸nh xe vµ b¸nh r¨ng b¸n trôc cña bé vi sai ë cÇu xe kh«ng ®ång trôc nªn khã gi÷ b¸n trôc vu«ng gãc víi b¸nh xe. V× vËy khi xiÕt bu l«ng b¾t b¸n trôc víi moay¬ b¸nh xe sÏ ph¸t sinh biÕn d¹ng uèn ë b¸n trôc vµ ®Çu phÝa trong cña b¸n trôc tùa trªn thµnh lç cña b¸nh r¨ng b¸n trôc cña bé vi sai. Lo¹i nµy sö dông phæ biÕn trªn du lÞch, « t« chë kh¸ch, c¸c xe vËn t¶i trung b×nh vµ lín nh­: Gaz-53, Maz-200, Zil-150,… 2.5 DÇm cÇu a. C«ng dông, yªu cÇu DÇn cÇu cã nh÷ng c«ng dông sau : §Ó b¶o vÖ c¸c côm c¬ cÊu bªn trong (vi sai, truyÒn lùc chÝnh,…) tr¸nh ch¶y dÇu b¬i tr¬n ra ngoµi, tr¸nh lät bôi, lät n­íc,…vµo c¸c c¬ cÊu bªn trong vá cÇu. - Víi hÖ thèng treo phô thuéc cßn dïng ®Ó ®ì toµn bé träng l­îng cña phÇn ®­îc treo cña xe ph©n bè lªn cÇu ®ã. Nã cßn nhËn vµ truyÒn c¸c ph¶n lùc, c¸c m« men ph¸t sinh do t¸c ®éng t­¬ng hç gi÷a b¸nh xe víi mÆt ®­êng lªn khung xe hoÆc vá xe. 1.b. Ph©n tÝch kÕt cÊu dÇm cÇu: DÇm cÇu cña xe kamaz lµ dÇm cÇu liÒn DÇm cÇu chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p ®óc, nã cã träng l­îng lín, kÝch th­íc lín, ®é cøng v÷ng cao. V× lµ vá cÇu ghÐp nªn viÖc th¸o l¾p vá vi sai vµ truyÒn lùc chÝnh ra ®Ó ®iÒu chØnh vµ thay thÕ dÔ dµng h¬n so víi vá cÇu lo¹i liÒn. NÕu vá cÇu chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p dËp hµn th× träng l­îng vµ kÝch th­íc nhá gän h¬n vµ gi¸ thµnh h¹ h¬n chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p ®óc (träng l­îng gi¶m 30%) song nã cã nh­îc ®iÓm lµ ®é cøng v÷ng kh«ng cao, ®Ó kh¾c phôc ng­êi ta cã nh÷ng biÖn ph¸p kÕt cÊu vµ c«ng nghÖ t¨ng cøng. DÇm cÇu liÒn ®­îc ¸p dông phæ biÕn víi c¸c lo¹i xe t¶i träng võa vµ lín, hiÖn nay nã còng sö dông víi c¸c xe t¶i, xe kÐo nh­ng cã c¸c biÖn ph¸p kÕt cÊu ®Ó t¨ng cøng v÷ng cho vá. Ch­¬ng Iii tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm cÇu xe chñ ®éng 3.1 C¸c sè liÖu ban ®Çu §Ó lµm c¬ së cho tÝnh to¸n thiÕt kÕ theo ®Ò tµi sau ®©y t«i ®­a ra c¸c th«ng sè tham kh¶o cña xe UAZ-31512 : B¶ng3.1: STT Th«ng sè Gi¸ trÞ §¬n vÞ Ghi chó 1 C«ng thøc b¸nh xe 6 x 4 2 Träng l­îng xe kh«ng t¶i 15305 KG 3 T¶i träng 600 kg +2 ng­êi 4 ChiÒu dµi c¬ sá 3850 m 5 Ph©n bè lªn c¸c cÇu : CÇu tr­íc : CÇu sau : 4375 10930 KG KG 6 Tû sè cña truyÒn lùc chÝnh : CÇu tr­íc : CÇu sau : 7,22 7,22 7 §éng c¬ diezel 4 kú 8 Xy lanh 3.2 TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm c¸c chi tiÕt cña cÇu xe Trong phÇn nµy ta ®i tÝnh to¸n ®èi víi c¸c bé phËn sau : - TruyÒn lùc chÝnh kÐp - Vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng. - B¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn. - DÇm cÇu lµ lo¹i liÒn 3.2.1 TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm truyÒn lùc chÝnh B¶ng 3.2: C¸c th«ng sè cña TLC Th«ng sè B¸nh r¨ng Chñ ®éng BÞ ®éng Sè r¨ng Z1=12 Z2=50 Gãc nghiªng ®­êng xo¾n r¨ng β =190 ChiÒu dµi ®­êng sinh trung b×nh Lm= 120 mm ChiÒu réng vµnh r¨ng bc= 76 mm bc= 70 mm M« ®un ph¸p tuyÕn mÆt ®¸y r¨ng mn= 6 mm M« ®un ph¸p tuyÕn trung b×nh mntb= 4 mm HÖ sè dÞch chØnh r¨ng = 0,255 = - 0,250 Gãc ¨n khíp α=200 Nöa gãc c«n chia Q1 R2 P1 Q2 R2 P2 R1 H-3.1 X¸c ®Þnh c¸c lùc a X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông lªn bé truyÒn - Lùc vßng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : [3.1] Trong ®ã : rtb= Lm.sin = 25 [mm] tg= = 0,2162 suy ra =12,20 = - = 77,80 VËy ta cã : P = 34806,04 [N] - Lùc chiÒu trôc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : [3.2] ë ®©y cã dÊu (+) v× ta chän chiÒu quay cña b¸nh r»ng chñ ®éng lµ quay ph¶i cßn chiÒu xo¾n cña r¨ng lµ xo¾n tr¸i vµ khi x¸c ®Þnh lùc h­íng kÝnh R lÊy dÊu (-). Thay sè vµo vµ tÝnh cho b¸nh r¨ng chñ ®éng (v× nã chÞu t¶i nÆng h¬n) ta cã : Q = 27611,56 [N] - Lùc h­íng kÝnh x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau : [3.3] Thay sè vµo ta cã : R = 9138,57 [N] b. TÝnh to¸n kiÓm tra bÒn c¸c b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh - KiÓm tra b¸nh r¨ng theo øng suÊt uèn : σ [3.4] Trong ®ã : y- HÖ sè d¹ng r¨ng ®­îc x¸c ®Þnh theo sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng Zt® 9,53 [r¨ng] Ta chän Zt® = 9 suy ra y = 0,4 -øng suÊt uèn cho phÐp, =700 – 900 Mpa Thay sè vµo ta cã :σn=224,5.106 [N/m2] = 400,23 Mpa VËy ta thÊy b¸nh r¨ng b¶o ®¶m bÒn theo øng suÊt uèn - KiÓm tra b¸nh r¨ng theo øng suÊt tiÕp xóc : [3.5] Trong ®ã : E-M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu b¸nh r¨ng E = 2,15.105 MPa -B¸n kÝnh t­¬ng ®­¬ng i=1;2 [3.6] -B¸n kÝnh trung b×nh cña c¸c b¸nh r¨ng c«n 25 [mm] Ta cã : 39,39 [mm] 182,19 [mm] Thay sè vµo ta cã : 1766,97 [MPa] [MPa] VËy b¸nh r¨ng b¶o ®¶m bÒn theo øng suÊt tiÕp xóc. 3.2.2 kiÓm nghiÖm trôc vµ æ ®ì - TÝnh to¸n kiÓm nghiªm trôc ta tiÕn hµnh tÝnh bÒn uèn vµ bÒn mái. Do c¸c trôc nµy ng¾n vµ ®­îc ®ì kh¶ ch¾c ch¾n nªn c¸c trôc nµy b¶o ®¶m ®é bÒn lµm viÖc tèt. - Chän æ ®ì : Do sö dông truyÒn lùc chÝnh kÐp nªn ta chän trôc b¸nh r¨ng trung gian bè trÝ theo kiÓu bè trÝ æ ®ì hai phÝa. Dùa vµo kiÓu bè trÝ trôc b¸nh r¨ng vµ tra c¸c b¶ng trong s¸ch “TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ” t«i chän nh­ sau : + æ ®ì trô ng¾n kiÓu : 42202 – TCVN1502 - 74 + æ c«n kiÓu : 7306 – GOST 333 – 71 (TCVN-1509-74) - æ sau khi ®­îc chän ta ®i ph©n tÝch ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ tÝnh to¸n kiÓm bÒn cho æ. TÝnh to¸n kiÓm bÒn cho æ chñ yÕu lµ theo c¸c thuyÕt bÒn vµ tÝnh bÒn mái. Bè trÝ æ cña b¸nh r¨ng chñ ®éng cÇn ®­îc ph©n tÝch kØ c¸c lùc t¸c dông sao cho ®iÓm ®Æt c¸c lùc kh«ng tËp trung t¹i mét vÞ trÝ . H×nh 3.2: S¬ ®å æ ®ì trôc trung gian 3.2.3 kiÓm nghiÖm vi sai vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng cã s¬ ®å ®éng häc nh­ sau : H×nh 3.3: S¬ ®å ®éng häc vi sai c«n ®èi xøng B¶ng 3.3; Ta cã b¶ng th«ng sè bé truyÒn vi sai nh­ sau : Th«ng sè B¸nh r¨ng Vi sai B¸n trôc Sè r¨ng ZH=10 ZM=16 §­êng kÝnh chia ngoµi de1= 47,5mm de2= 76mm ChiÒu dµi ®­êng sinh trung b×nh L= 38 mm ChiÒu réng vµnh r¨ng b=13,44 mm M« ®un ph¸p tuyÕn trung b×nh mntb= 4 mm Nöa gãc c«n chia ChiÒu cao ch©n r¨ng hf1=3,38mm hf2=6,62mm ChiÒu cao ®Çu r¨ng trung b×nh ha1=5,62mm ha2=2,38mm Gãc ch©n r¨ng Gãc ®Çu r¨ng Gãc nghiªng Gãc ¨n khíp a. TÝnh to¸n bÒn c¸c chi tiÕt cña bé vi sai : - ChÕ ®é tÝnh to¸n nh­ truyÒn lùc chÝnh : M« men tÝnh to¸n t¸c dông lªn b¸nh r¨ng b¸n trôc ®­îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn b¸m : = .= 2041,2 [Nm] - Lùc vßng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : [3.7] Trong ®ã : rtb= L.sin = 20,18 [mm] Ta cã : P = 10114,9 [N] - KiÓm tra bÒn b¸nh r¨ng theo øng suÊt uèn : [3.8] Trong ®ã : y- HÖ sè d¹ng r¨ng x¸c ®Þnh theo sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng Zt® 21,45 [r¨ng] Ta chän Zt® = 22 suy ra y = 0,373 -øng suÊt uèn cho phÐp, =600 – 900 Mpa Thay sè vµo ta cã : = 593,44.106 [N/m2] = 593,44 Mpa VËy ta thÊy b¸nh r¨ng b¶o ®¶m bÒn theo øng suÊt uèn. - KiÓm tra b¸nh r¨ng theo øng suÊt tiÕp xóc : [3.9] Trong ®ã : E-M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu b¸nh r¨ng E = 2,15.105 MPa -B¸n kÝnh t­¬ng ®­¬ng i=1;2 -B¸n kÝnh trung b×nh cña c¸c b¸nh r¨ng c«n 20,18 [mm] Ta cã : 35,48 [mm] 56,75 [mm] Thay sè vµo ta cã : 1683,95 [MPa] [MPa] VËy b¸nh r¨ng b¶o ®¶m bÒn theo øng suÊt tiÕp xóc. - Chèt cña b¸nh r¨ng hµnh tinh ®­îc kiÓm tra theo øng suÊt chÌn dËp vµ øng suÊt c¾t : + øng suÊt chÌn dËp : [3.10] Thay sè vµo ta cã := 63,27.106 [N/m2] = 63,27 (MPa) Trong ®ã : r1 = 40 [mm] d1 = 15 [mm] + øng suÊt c¾t : [3.11] Thay sè vµo ta cã : = 72,23.106 [N/m2] = 72,23 [MPa] 3.2.4 kiÓm nghiÖm b¸n trôc H×nh-3.4 S¬ ®å b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn a. TÝnh bÒn b¸n trôc - Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn nµy chØ chÞu xo¾n, øng suÊt t¸c dông lªn b¸n trôc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau : [2.35] Trong ®ã : Wx – M« men chèng xo¾n cña tiÕt diÖn. = 5,3.10-6 [m3] Jp - M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn khi xo¾n [m4] = 7,95.10-8 [m4] d - ®­êng kÝnh b¸n trôc [30 mm] rk = 0,378 [m] Thay vµo ta cã : = 385,133.106 [N/m2] = 385,133 [MPa] VËy b¸n trôc b¶o ®¶m chÞu xo¾n. - Ngoµi øng suÊt uèn vµ xo¾n, c¸c b¸n trôc cßn ®­îc kiÓm tra theo gãc xo¾n cùc ®¹i (tÝnh theo ®é). [3.12] Trong ®ã : Mtt – M« men tÝnh to¸n t¸c dông lªn b¸n trôc [2041,2 Nm] l – ChiÒu dµi b¸n trôc [0,485 m] G – M« ®un ®µn håi lo¹i hai [G=8.1010 N/m2] Jx – M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn khi xo¾n [m4] = 7,95.10-8 [m4] Thay sè vµo ta cã : = 8,920 Gãc xo¾n cho phÐp cã thÓ ®¹t tíi 90 – 150 trªn 1m chiÒu dµi. VËy b¸n trôc xo¾n trong giíi h¹n cho phÐp. 3.2.5 kiÓm ngiÖm dÇm cÇu TÝnh bÒn dÇm cÇu chñ ®éng kh«ng dÉn h­íng. DÇm chÞu uèn vµ xo¾n do t¸c dông cña ngo¹i lùc, khi tÝnh to¸n coi träng l­îng cña phÇn treo ph©n bè ®Òu sang hai bªn b¸nh xe . DÇm cÇu ®­îc tÝnh to¸n theo c¸c chÕ ®é sau : - ChÕ ®é lùc kÐo cùc ®¹i . - ChÕ ®é lùc phanh cùc ®¹i . - chÕ ®é lùc ngang cùc ®¹i - ChÕ ®é lùc th¼ng ®øng cùc ®¹i a. ChÕ ®é lùc kÐo cùc ®¹i : M« men tÝnh to¸n còng ®­îc x¸c theo c¸c c«ng thøc nh­ ®èi víi b¸n trôc. - DÇm cÇu chÞu uèn trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng : [3.13] - DÇm cÇu chÞu uèn trong mÆt ph¼ng n»m ngang : [1.14] - DÇm cÇu chÞu xo¾n : [3.15] - MÆt c¾t nguy hiÓm cña dÇm cÇu t¹i vÞ trÝ ®Æt nhÝp víi m« men tæng hîp : [3.16] C¸c lùc t¸c dông lªn dÇm cÇu ®­îc thÓ hiÖn qua biÓu ®å m« men sau : H×nh3.5: Lùc t¸c dông lªn dÇm cÇu chñ ®éng khi lùc kÐo cùc ®¹i Thay sè vµo tÝnh to¸n cuèi cïng ta cã : Md = 4910,62 [Nm] Mn = 2619 [Nm] Mx = 2041,2 [Nm] =5927,88 [Nm] - øng suÊt cña dÇm cÇu t¹i mÆt c¾t nguy hiÓm : [3.17] Trong ®ã : Wu – M« men chèng uèn cña mÆt c¾t I – I [m3] vµ [3.18] D = 50 [mm] ; d = 30 [mm] Ta cã : Wu = 10676.10-9 [m3] VËy øng suÊt nguy hiÓm : = 292,68.106 [N/m2] = 292,68 [MPa] - øng suÊt cho phÐp cña dÇm cÇu : DÇm cÇu chÕ t¹o tõ gang rÌn : ; DÇm cÇu thÐp : ; b. ChÕ ®é lùc phanh cùc ®¹i : - DÇm cÇu chÞu uèn trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng : - DÇm cÇu chÞu uèn trong mÆt ph¼ng n»m ngang : - DÇm cÇu chÞu xo¾n (®o¹n dÇm bÞ xo¾n tÝnh tõ vÞ trÝ ®Æt m©m phanh ®Òn t©m diÖn tÝch b¾t nhÝp) : øng suÊt còng ®­îc x¸c ®Þnh t­¬ng tù nh­ tr­êng hîp lùc kÐo cùc ®¹i . C¸c lùc t¸c dông lªn dÇm cÇu ®­îc thÓ hiÖn qua biÓu ®å m« men sau : H×nh3.6: Lùc t¸c dông lªn dÇm cÇu chñ ®éng lùc khi phanh cùc ®¹i - MÆt c¾t nguy hiÓm cña dÇm cÇu t¹i vÞ trÝ ®Æt nhÝp víi m« men tæng hîp : - øng suÊt cña dÇm cÇu t¹i mÆt c¾t nguy hiÓm : Nh­ vËy sau khi kiÓm nghiÖm cÇu xe ®· d¶m b¶o c¸c chÕ ®é øng xuÊt vµ t¶i träng. c. ChÕ ®é lùc ngang cùc ®¹i : - Ph¶n lùc ph¸p tuyÕn cña ®­êng : [2.43] DÊu (+) ®èi víi b¸nh xe ngoµi vµ dÊu (-) ®èi víi b¸nh xe trong. Khi tÝnh to¸n ta lÊy = 1. Ta cã : Rk = 26843 [N] - Ph¶n lùc ngang cña ®­êng : [2.44] Ta cã : Ykmax = 26843 [N] Trªn biÓu ®å d­íi ®©y biÓu thÞ m« men M’® , M”® do Rk, Ykmax g©y nªn vµ m« men tæng hîp . Tõ biÓu ®å m« men thÊy mÆt c¾t nguy hiÓm lµ mÆt c¾t I – I (vÞ trÝ l¾p b¸nh xe) vµ mÆt c¾t II – II (vÞ trÝ l¾p nhÝp) . - M« men tæng hîp t¹i mÆt c¾t I – I : [2.45] Thay sè ta cã : = 10146,66 [Nm] - M« men tæng hîp t¹i mÆt c¾t II – II [2.46] Thay sè ta cã : = 11515 [Nm] M« men nµy mang dÊu ©m. - VËy øng suÊt t¹i mÆt c¾t nguy hiÓm nhÊt lµ mÆt c¾t II – II : = 382,45 [MPa] §¶m b¶o ®ñ bÒn v× : C¸c lùc t¸c dông lªn dÇm cÇu ®­îc thÓ hiÖn qua biÓu ®å m« men sau : H×nh 3.7 Lùc t¸c dông lªn dÇm cÇu chñ ®éng lùc khi ngang cùc ®¹i d. ChÕ ®é lùc th¼ng ®øng cùc ®¹i : - Ph¶n lùc th¼ng ®øng cña ®­êng : [2.47] Trong ®ã : kd – HÖ sè t¶i träng ®éng [1,5-1,75], chän kd = 1,70 Ta cã : Rkmax = 11475 [N] - M« men uèn trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng : (l=0,485 m) [2.48] Thay sè ta cã : Md = 5565,37 [Nm] - øng suÊt t¹i c¸c mÆt c¾t nguy hiÓm : [2.49] Thay sè vµo ta cã : 371,49 [MPa] §¶m b¶o ®ñ bÒn v× : Nh­ vËy sau khi kiÓm nghiÖm cÇu xe ®· d¶m b¶o c¸c chÕ ®é øng xuÊt vµ t¶i träng.