Đồ án thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén, thiết bị đo ghi của bệ thử phanh ô tô dạng quán tính(word+bả

Chơng 1 : Tổng quan về bệ thử phanh dạng quán tính.
Chuẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử quán tính:
Bệ thử quán tính đợc chia ra làm hai loại chủ yếu sau:
-Loại sử dụng lực bám giữa bánh xe với mặt tựa( Bệ tấm phẳng, Bệ
con lăn quán tính ) Phơng pháp chuẩn đoán của loại bệ thử này dựa trên cơ
sở đo lực quán tính xuất hiện trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với bề mặt tựa
trong quá trình phanh.
-Loại không sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa. loại này có
thể đo đợc mô men phanh cực đại ở cơ cấu phanh mà không chất tải lên ôtô.
1,Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính:
Nguyên tắc chuẩn đoán của bệ thử phanh tấm phẳng quán tính là
không sử dụng quán tính của bệ thử mà chỉ dùng khối lợng chuyển động tịnh
tiến và chuyển động quay của ôtô.
Hình
1- 6
Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính
1.Hộp thiết bị đo
2.Tấm phẳng.
3.Cảm biến đo độ dịch chuyển
Bao gồm bốn tấm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số bám. các
cảm biến 3 để đo độ dịch chuyển tấm phẳng2 khi phanh. Hộp đo 1 dùng để
biến đổi các tín hiệu nhận đợc từ cảm biến 3. Khi thử nghiệm ngời lái cho
ôtô đi vào bệ thử với tốc độ 6- 12 Km/h. Và dừng lại đột ngột trên tấm phẳng
khi phanh. Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với tấm phẳng xuất hiện
lực quán tính cân bằng với lực phanh làm các tấm dịch chuyển. Độ dịch
chuyển các tấm phẳng đựơc ghi bởi các cảm biến thuỷ lực, cơ khí, hay khí
nén.
Bệ thử tấm phẳng có u điểm cơ bản là có năng suất chẩn đoán cao,
công nghệ chuẩn đoán đơn giản. Nhng nó tồn tại một số nhợc điểm: độ ổn
định hệ số bám kém vì bệ thờng xuyên có bụi bẩn và ớt, chiếm diện tích nhà
xởng lớn vì phải có đoạn đờng tăng tốc, gây khí thải độc hại cho phân xởng

2,Bệ thử phanh con lăn quán tính:
Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử
dụng quán tính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi
phanh trên đờng. Nó gồm có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ôtô,
loại dẫn động từ động cơ điện. Cả hai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe
với bề mặt tựa.
A B C
Hình 1-7
Bệ thử con lăn (A,B) và băng tải (C) quán tính
1.Bánh xe
2.6.Con lăn
3.Hộp giảm tốc.
4.Động cơ.
5.Xích truyền động
7.Bánh đà
8.Băng tải.
Bệ thử con lăn dẫn động từ động cơ ôtô( Hình 1-7 A) Bao gồm các
cụm con lăn 2,6 có liên hệ động học với bánh đà 7 .Các con lăn đợc dẫn
động quay từ bánh xe chủ động của ôtô. Bệ thử này kiểm tra đợc tất cả các
hệ thống phanh trên các bánh xe trên các cầu. Nhợc điểm của loại này là hao
tốn nhiên liệu và khí thải làm ô nhiễm môi trờng không gian sản xuất.
A
Bệ thử phanh băng tải quán tính ô( Hình 1-7 C).Bao gồm các con lăn
trên đó trên đó đặt tấm vải bọc cao su. Bệ cũng đợc dẫn động từ động cơ ôtô,
bệ này chỉ dùng để thí nghiệm xe con.
Bệ thử phanh con lăn quán tính dẫn động bằng động cơ điện(Hình 1- 7
B). Gồm hai cụm bánh đà đặt riêng rẽ dới bánh xe của một trục, các con lăn
nhận truyền động từ động cơ điện và dẫn động quay các bánh xe ôtô. Bệ loại
này có khả năng kiểm tra lực phanh của từng cầu, các chi phí trong quá trình
thử nhỏ, không ô nhiễm môi trờng, do vậy nó đợc sử dụng khá phổ biến ở

các xí nghiệp.
Nguyên lý làm việc của tất cả các loại bệ thử quán tính có sử dụng lực
bám giữa bánh xe với bề mặt tựa về bản chất là nh nhau. Sau khi đa xe vào
bệ thử , tăng tốc ( bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ ôtô ). Để xe đạt đợc
tốc độ từ 50 70 Km/h rồi đạp phanh đột ngột đồng thời cắt côn( hoặc ngắt
động cơ điện). Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với con lăn( hoặc
băng tải) xuất hiện lực quán tính ngợc chiều lực phanh. Sau một thời gian
bánh xe ngừng quay. Trong trờng hợp này quãng đờng phanh có thể xác định
bằng máy đếm số vòng quay con lăn kể từ khi bắt đầu phanh, hoặc dùng
đồng hồ bấm giây đo thời gian quay của nó. Trên các loại bệ thử phanh con
lăn quán tính co thể đo mô men phanh theo mô men phản lực xuất hiện trên
trục của bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn. Do vậy khi thí nghiệm không
chất tải lên thùng xe thì phải có thiết bị khống chế lực bàn đạp ở một giá trị
nào đó. Sao cho lực phanh không lớn hơn lực bám.
Để đảm bảo đợc độ tin cậy của kết quả chẩn đoán thì các loại bệ thử
con lăn quán tính phải mô hình hoá đợc quá trình phanh thực tế của ôtô trên
đờng và trên bệ thử phải tơng đơng nhau. Đây là một nhợc điểm dẫn đến loại
bệ thử này không chẩn đoán đợc cho nhiều loại xe.
3,Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám:
Bệ thử quán tính không sử dụng lực bám cho phép đo trực tiếp mô
men phanh ở cơ cấu phanh, bệ kiểu này gồm hai loại:
-Loại bánh xe ôtô tựa trên con lăn( Hình 1- 8 A).Trong trờng hợp này
con lăn chỉ có tác dụng đỡ bánh xe mà không tham gia trong thành phần bệ
thử.
-Loại treo bánh xe lên bằng hệ thống kích nâng(Hình 1- 8 B).
Sơ đồ bệ thử quán tính để thử phanh không sử dụng lực bám
So với loại bệ thử con lăn kiểu quán tính thì loại bệ thử này có khả
năng loại trừ đợc sự trợt của bánh xe với con lăn. Khử đợc sự sai khác về cản
lăn trên đờng và trên bệ thử
A

B
Hình 1- 8
Nguyên lý làm việc chung của loại bệ thử: động cơ điệ kéo bánh xe
ôtô quay đến tốc độ 50 70 Km/h sau đó đạp phanh đột ngột sau đó ngắt
điện vào động cơ. Hiệu quả phanh có thể xác định theo thời gian quay của
các khối lợng quán tính kể từ khi phanh, gia tốc chậm dần đều hoặc quay
trơn.
Trên hình 1-9 Trình bầy sơ đồ bệ thử quán tính không sử dụng lực
bám, để đo mô men phanh cực đạicủa cơ
cấu phanh mà không cần chất tải lên thùng
xe.
Khi thí nghiệm bánh xe ôtô đợc
nâng khỏi mặt đờng và nối với bán trục 5
của hộp vi sai 4. Bán trục 6 đựơc hãm cứng
động cơ điện 1 qua bánh đà 2 sẽ dẫn động
toàn bộ hệ thống quay đến tốc độ 60-70
Km/h. Đạp phanh đồng thời cắt động cơ
điện 1.Lúc đó các nửa trục 5 và trục 6 bằng
nhau. Dùng cảm biến mô men đặt trên trục
6 ta có thể đo đựơc mô men phanh và
quãng đờng phanh ở chế độ mô men phanh cực đại ( ngời lái đạp phanh cực
đại) Hình ()
Cơ sở tính toán thiết kế bệ thử cũng dựa trên phơng trình cân bằng
động năng khi phanh ôtô trên bệ thử và trên đờng.
So với nhóm bệ thử dạng lực hệ thử phanh quán tính thử đợc ở tốc độ
cao hơn, tạo ra quá trình phanh trên bệ thử sát bới thực tế hơn ( về nhiệt độ
trống phanh, về sự thay đổi của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống, về
hệ số bám ).Do vậy khả năng phát hiện ra các h hỏng của hệ thống phanh
cũng lớn hơn. Nhng tính vạn năng của bệ quán tính không cao so khó thay
đổi đợc mô men quán tính của bánh đà, kết cấu của bệ phức tạp và độ ổn

định khi thí nghiệm kém.

Chơng 2 : Thiết kế thiết bị nâng hạ ra vào
Khi thiết kế truyền động, đồ án thiết kế loại bệ thử tự hãm, do đó phải
có thiết bị giúp xe đi ra khỏi bệ thử.
2.1.Lựa chọn phơng án thiết kế
Thiết bị nâng hạ trong thực tế rất đa dạng, gồm các loại phổ biến sau:
2.1.1.Thiết bị nâng hạ loại cơ khí:
Kết cấu của kích nâng cơ khí( Hình 2 - 1):
Trong đó:
1. Động cơ điện.
2. Bộ truyền đai.
3-7. Bộ truyền trục vít đai ốc.
4.Tấm nâng phẳng.
5. Cần nâng
6. Bộ truyền đai
Nguyên lý hoạt động kích
nâng cơ khí:
Mô men từ động cơ, đợc
truyền thông qua bộ truyền đai, đến
các trục vít 3,7.Trục vít chuyển
động quay làm đai ốc chuyển động
tịnh tiến thực hiện quá trình nâng
hay hạ tuỳ thuộc vào chiều quay của
động cơ, Trong chiều hạ bộ truyền
trục vít êcu thiết kế tự hãm, do đó
nâng đến một chiều cao cần thiết, tắt
động cơ, thiết bị nâng sẽ dừng lại.
Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, Hình
(2-1)

nâng hạ đợc tải trọng tơng đối lớn . Sơ đồ cấu tạo kích nâng
cơ khí
Nhợc điểm: Hiệu suất truyền động lớn, thiết bị cồng kềnh, dễ bị mòn,
chịu tác động của môi trờng.
2
1
3
4 5
7
6
B
h
2.1.1.Thiết bị nâng hạ loại thủy lực, khí nén:
Sơ đồ của hệ thống nâng hạ thuỷ
lực: máy nén khí hoặc bơm thủy lực, các
đờng ống dẫn dầu, xi lanh, tấm nâng
phẳng, các van điều kiển, cơ cấu phanh.
Nguyên lí làm việc của hệ thống
nâng hạ loại thuỷ lực, khí nén:
Khí nén đợc dẫn từ máy nén khí
hoặc dầu từ bơm thuỷ lực, áp suất của khí
nén hoặc của dầu tác dụng lên pittông
nâng pittông đi lên và tạo ra một lực
phanh tác dụng lên con lăn. Quá trình hạ
đợc thực hiện khi đờng dẫn khí nén đến Hình(2-2)
xi lanh đợc nối với khí trời ( dầu thuỷ lực Sơ đồ kết cấu của hệ thống
đợc đa về bình chứa). nâng hạ ra vào loại thuỷ lực,
khí nén
Ưu điểm : Chiếm ít diện tích, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, điều kiển dễ
dàng.

Nhợc điểm: phải đảm bảo đợc độ kín khít.
Qua sự phân tích u nhợc điểm của mỗi loại đồ án lựa chọn phơng án
thiết kế: thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén
2.2. Thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén:
2.2.1. Tính toán kích thớc bệ thử :
1. Bán kính con lăn:
Bán kính con lăn đợc xác định theo điều kiện
giảm cản lăn cho các bánh xe chủ động:
r
cl
= ( 0.4 ữ 0.6 ).r
bx
.
Trong đó :
r
cl
bán kính con lăn ( mm ).
r
bx
bán kính bánh xe ( mm ).
r
bx
= 0,935.r
0
( mm ).
r
0
- bán kính thiết kế . Hình (2-3)
Từ công thức bánh xe ta có :
r

0
= (
2
d
+ B ).25,4 = 354,33 ( mm ) .
G
áp lực khí nén từ
máy nén khí
hoặc áp lực dầu
từ bơm thuỷ lực
Pp1
Np1Np2
Pp2
r
bx
= 0,935 . 354,33 = 315 ( mm ).
r
cl
= 0,4. r
bx
= 0,4.315 = 10.395 ( mm ) .
Chọn r
cl
= 10( mm ) .
2. Chiều dài toàn bộ con lăn:
L
cl
= B + 2 a
Trong đó:
a- Hệ số tính đến loại xe, với xe con a =100 ( mm ).

B- Bề rộng của lốp .
L
cl
= 300 + 2.100 = 500 ( mm ).
Chọn L
cl
= 500 ( mm ).
3. Chiều rộng bệ thử:
Hình(2-4)
B
Bt
= K
nmax
+ 2a=1580 + 2.100 =1780( mm ) .
Trong đó :
K
nmax
- Khoảng cách max giữa 2 mép ngoài lốp
.
K
nmax
= H
max
(H
1
,H
2
)= 1780 ( mm ).
4. Khoảng cách giữa các trục con lăn:
Chọn loại bệ thử có 2 con lăn chủ động đối

xứng qua tâm bánh xe: 2 con lăn trên một bánh xe.
Khoảng cách giữa các trục con lăn nhằm đảm bảo
cho ôtô không bị chạy ra khỏi bệ thử trong quá trình thử.
A
=
+
+
2
1
) (2


clbx
rr
427( mm ) . Hình
(2-5)
Trong đó:
: Hệ số bám giữa bánh xe và con lăn. Chọn =
0.6
r
bx
= 315 ( mm ).
r
cl
= 100 ( mm ).
Vậy Chọn : A
cl
= 490 ( mm ).
5. Xác định góc lệch giữa con lăn với bánh xe:
Từ công thức: A

cl
= 2.( r
bx
+r
cl
).sin
Suy ra:
G
áp lực khí nén từ
máy nén khí
hoặc áp lực dầu
từ bơm thuỷ lực
Pp1
Np1Np2
Pp2
sin = A
cl
/ [2(r
bx
+r
cl
)] = 490 / [2( 315 + 100)] = 0.59
Vậy: Hình(2-6)
= arcsin 0.59 = 36
0
Suy ra: tg = 0,731 > = 0,6( Thoả mãn điều kiện ổn định trên con lăn).
2.2.2.Thiết kế hệ thống nâng hạ loại khí nén.
1.Thiết kế kích nâng hạ:
a.Phân tích trạng thái chịu lực của kích
nâng:

Khi kích nâng hoạt động, khí nén từ
máy nén khí đến kích nâng, tác dụng vào
pittông một áp lực, Khi lực tác động vào
pittông lớn hơn trọng lựơng G của cầu xe,
làm cho cầu xe đợc đẩy đi lên. Ngoài nhiệm
vụ đẩy cầu xe. Kích còn phải tạo ra một phản
lực đủ lớn G1, G2 để tạo ra lực phanh con
lăn.
Do kết cấu đối xứng cho nên hai phản
lực hớng tâm của hai con lăn bằng nhau G1 = G2, Hình(2-7)
dẫn đến hai phản lực tiếp tuyến
của cơ cấu phanh tác dụng lên con lăn là bằng Sơ đồ chịu lực của hệ thống
nâng hạ
nhau Pp1= Pp2 , tổng hai hợp lực của hai lực phanh theo phơng thẳng đứng
là bằng không, để đơn giản cho việc tính toán, ta coi cán pittông chỉ chịu tác
dụng nén của các lực và chọn kết cấu của hệ thống cần xi lanh nh hình vẽ.
Từ phân tích trên, nhận thấy để kích hoạt động bình thờng thì hệ thức
sau phải thoả mãn:
0
2
45cos1
4
GGp
D
t
+

(2-1)
Trong đó :
D

t
-Đờng kính trong của xi lanh
p-áp suất của khí nén p = 52.5 N/cm
2
G-Là trọng lợng của cầu ôtô G = 30000N.
G1-Phản lực tác dụng từ phanh lên con lăn. Theo hệ số kinh nghiệm
chọn
G1= 10000N .
b.Tính kích thớc của kích nâng:
*Hành trình của pittông kích nâng L:
L



cos1
+
clbx
rr
;
Trong đó
r
bx
-Bán kính bánh xe r
bx
= 315
r
cl
-Bán kính con lăn r
cl
= 100

- Góc lệch của đờng nối tâm bánh xe và con lăn so với phơng thẳng
đứng

=36
0
Thay số ta có L

80.3(mm)
L= 110 mm
*Tính đờng kính trong của xi lanh:
Từ công thức (2-1) ta có
p
GG
D

0
45cos.1.2)2/(
4
+

231

D
mm
Chọn D = 250 mm
*Tính đờng kính cán pittông
Theo điều kiện bền
n
d

p
D
ch
cpt
t




=
4
4
2
2

n
Dp
d
ch
t

2
.

Trong đó
d- Đờng kính của cán pittông
D
t
2
-Đờng kính trong của kích nâng D

t
= 250mm.
n- Hệ số an toàn n=1.5
ch

- Giới hạn chẩy
ch

= 24000 N/cm
2
p -áp suất máy nén khí p = 52.5 N/cm
2
3.14

d
mm
Chọn d= 60 mm
c. Tính bền
Để thuận lợi cho quá trình tính toán ta đa ra một số giả thiết sau:
* Coi lớp vỏ này là chi tiết loại ống tròn vỏ mỏng chịu áp lực phân bố
đều bên trong;
*Chọn vật liệu chế tạo:
Xi lanh nâng hạ đợc chế tạo từ thép CT
3
, dạng ống chịu lực, dày =5
mm.
Xác định [] và hệ số an toàn n:
Ta có với vật liệu chế tạo là thép CT
3
nó có giới hạn bền chảy là

ch
=24000
N/cm
2
, Xi làm việc trong điều kiện tải trọng động không lớn, chọn hệ số an toàn n = 1,5.
Nh vậy, ta tính đợc ứng suất cho phép của vỏ xi lanh là:
[]
16000
5.1
24000
===
n
ch

N/cm
2
Tính bền vỏ xi lanh :
Công thức tính bền cho ống tròn vỏ mỏng chịu áp lực phân bố đều bên
trong.
Theo kết cấu chịu lực của ống tròn vỏ mỏng thì các ứng suất đều có
giá trị lớn nhất ở mép trong của ống. Do vậy ta chỉ cần kiểm tra bền cho lớp
trong cùng của lớp vỏ.
Theo công suất tính ứng suất trong sức bền vật liệu ta có:
-ứng suất nén lớn nhất ở mép trong của xi lanh là:

r

=
2'
2
2'2
2
'
1
.
t
t
tt
t
R
R
RR
RP

-ứng suất kéo lớn nhất ở mép trong của xitéc là:S

t

+

=
2'
2
2'2
2
'
1
.
t
t
tt
t
R
R
RR
RP
Trong công thức này:
R
t
; R
t
'

Bán kính ngoài và trong của lớp vỏ chịu lực: R
t
=12.5(cm);
R
'
t
=13(cm);
P là áp suất phân bố đều trên bề mặt xi lanh;
P = P
Khi nén
P
Khí nén
là áp suất của khí nén trong xi lanh. Trong các trạm kiểm định
máy nén khí có áp suất nén lớn nhất P
max
=60 N/cm
3
để tạo áp suất cần thiết
trong Xi lanh nâng đợc bánh xe lên, áp suất trung bình trong quá trình nâng
là P = 52.5 N/cm
3
.
Thay các giá trị P, R
t
, R
'
t
vào 2 công thức tính
r
,

t
ta có:

r

2
2
2
22
2
/5.52
5.12
13
1
5.1213
5.12.5.52
cmdaN=










=
Dấu (-) chỉ ứng suất nén

t

2
2
2
22
2
/8899
5.12
13
1
5.1213
5.12.5.52
cmN=








+

=
áp dụng kiểm tra bền theo lý thuyết bền thứ 3 của sức bền vật liệu ta có:

tđ3
=
1

-
3
=
t
-
r
= 8899+52.5 = 8951.5N/cm
2
<[] =16000 N/cm
2
Vậy xi lanh thiết kế đã đảm bảo đủ bền.
2.Thiết kế tấm nâng:


H×nh(2-8)
§Ó ®¬n gi¶n trong viÖc thiÕt kÕ ta chän tÊm n©ng thõa bÒn víi kÝch thíc
nh h×nh vÏ
Chơng 3: Thiết kế thiết bị Đo ghi
3.1.Lựa chọn phơng án thiết kế
3.1.1. Phơng pháp đo lực mô men bằng hộp cân bằng:
Sơ đồ đo lực bằng hộp cân bằng:
Trong đó
1-Xi lanh thuỷ lực 4-Động cơ
2-Đồng hồ chỉ thị 5-Gối đỡ
3-Thanh cân bằng
Hình (3-1)
Nhuyên lý đo: Khi phanh, mô
men tơng tác giữa ro to và vỏ động
cơ đợc truyền ra ngoài, mô men
phản lực tác dụng từ thanh cân bằng,

tỷ lệ với mô men phanh, dẫn đến áp
lực của dầu trong cảm biến tỷ lệ với
mô men phản lực, mô me xuất hiện
trên khung cân bằng đợc chỉ trên
đồng hồ 2.
Ưu điểm: Giá thành thấp , thiết kế tơng đối
đơn giản.
Nhợc điểm: kết cấu lớn, phải đảm bảo đợc
độ kín khít, lực đo không ổn định.
3.1.2. Phơng pháp đo lực, mô men bằng cảm biến
lực phanh:
Sơ đồ đo lực bằng cảm biến lực phanh
Tron đó:
1- Nguồn điện
2- Đồng hồ chỉ thị
3- Bộ khuyếch đại
4- Cảm biến
5- Trục thép
6- Cổ góp
Nguyên lý hoạt động: Khi cha có mô men tác dụng thì R1, R2,R3, R4
đợc mắc thành cầu cân bằng, hiệu điện thế đầu ra bằng không. Dới tác dụng
mô men xoắn, dẫn đến làm biến đổi điện trở R1, làm cầu mất cân bằng, gây
ra một hiệu điện thế tại đầu ra và hiệu điện thế này đợc khuyếch đại qua bộ
khuyếch đại 3,hiệu điện Hình(3-2)
thế đó tỷ lệ với mô men, số đo của mô men đợc
chỉ ra trên đồng hồ 2
3.2.Thiết kế thiết bị đo ghi
3.2.2.Tính toán lực của bệ thử
1.Các lực tác dụng lên con lăn và bánh xe:
Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe và con lăn.

* Mômen phanh tác dụng lên trục con lăn :
M
1
= P
p1
.r
cl
, M
2
= P
p2
.r
cl
M

= M
1
+M
2
=(Pp1+Pp2)r
cl
=Pr
cl
(3-1)
Trong đó
M- Tổng mô men tác dụng lên hai con
lăn
P-lực phanh
2.Tính cảm biến lực phanh:
Cảm biến lực phanh thực chất là một điện trở có tiết diện nhỏ

(b*h=5*1), làm bằng đồng, có khả năng biến dạng theo biến dạng của mặt
mà biến trở gắn lên.
Gọi l là chiều dài biến trở, Điện trở của biến trở:
R =
s
l

(3-2)
Trong đó

-Điện trở suất của biến trở.
S- là diện tích tiết diện của biến trở.
a. Tính chiều dài của cảm biến đợc gắn trên trục chịu mô men xoắn :
*Tính chuyển vị góc giữa hai mặt cắt A,B vuông góc của một trục chịu
mô men xoắn M
1
Sơ đồ chịu lực của một trục chịu tác dụng
mô men xoắn và biểu đồ mô men .Hình ( 3-4 )

GI
zM
AB
1
=

(3-3)
Trong đó
M
1
- mô men xoắn tác dụng lên trục.

z chiều dài đoạn trục chịu tác dụng mô men xoắn.
-Tốc độ quay của trục chịu xoắn.
G-mô duyn đàn hồi trợt G = 8000 kN/cm
2
Hình
(3-4)
I- Đặc trng hình học cua trục
2
4
r
I

=
r- bán kính trục chịu xoắn.

4
1
2
Gr
zM
AB
=

(3-4)
*Tính chiều dài của đoạn trục có gắn cảm biến z.
Trên trục chịu xoắn để đo đợc biến dạng góc của
một đoạn trục, cảm biến đợc gắn nghiêng đi một góc
45
0
.là sơ đồ dán cảm biến đợc dải dài theo chu vi của trục: Hình

(3-5)
Trong đó
l-là chiều dài của điện trở khi trục không biến dạng
l-là chiều dài của điện trở khi trục biến dạng
z = lcos45
0
=
2
l
(3-5)
*Tính chiều dài của điện trở khi trục biến dạng
Từ công thức (3-5) ta có:
AB-AC =
AB
r =(l-l)/
2
(3-6)
Từ công thức (3-1),(3-5),(3-6) Ta có






+=
3
1
'
2
1

Gr
M
ll

(3-7)
b.Tính điện trở cảm biến:
Từ công thức (3-2),(3-7) ta có:






+=
3
1
1
'
1
2
1
Gr
M
RR

Đặt A =

+
3
1
2
1
Gr
M

R
1
=A.R
1
(3-8)
3.Tính mạch đo:
Sơ đồ mạch đo:
Trong đó:
1-Nguồn điện 1 chiều
2-Đồng hồ cảm biến
3-Bộ khuyếch đại
4-Điện trở
Hình(3-6)
5-Trục xoắn
6-Cổ góp
R
1
-Cảm biến lực phanh
R
2

, R
3
, R
4
- điện trở
Mạch đo đợc nối theo sơ đồ
mạch cầu Wattơn, Cảm biến R
1
đợc
dán nghiêng một góc 45
0
so với đờng
tâm của trục, có chiều hớng từ phải
xang trái cùng chiều với chiều quay của
trục. Điện trở R
4
,R
2
,R
3
đợc dán vuông
góc với đờng tâm của trục. Các chổi
than đợc tỳ vào các cổ góp dùng để lấy
điện ra hoặc đa điện vào.
Sơ đồ mạch đo tơng đơng Hình
(3-7):
*Khi cầu cân bằng
U
AD
= V

A
V
D
=U Hình (3-7)
Trong đó
U
AD
- Hiệu điện thế nguồn
V
A
- Điện thế tại A.
V
D
- Điện thế tại D.
Chọn V
D
= 0 (V)
I
1
=
21
RR
U
+
I
3
=
43
RR
U

+
U
CD
=I
3
R
3
=V
C
-V
D
=V
C
U
BD
=I
1
R
1
=V
B
-V
D
=V
B
Cầu cân bằng
V
C
=V
B

I
3
R
3
=I
1
R
1
21
1
RR
UR
+
=
43
3
RR
UR
+
2
1
R
R
=
4
3
R
R
(3-9)
*Khi cầu mất cân bằng, giá trị điện trở cảm biến R

1
biến đổi đến R
1

theo công thức (3-8), Ta có
I
1
=
2
'
1
RR
U
+
, I
3
=
43
RR
U
+
U
CD
=I
3
R
3
=V
C
-V

D
=V
C
;
U
BD
=I
1
R
1
'
=V
B
-V
D
=V
B
U
BC
=V
B
- V
C

= I
1
R
1
'
- I

3
R
3
=
43
3
2
'
1
'
1
RR
UR
RR
UR
+

+
Từ công thức (3-8),(3-9)
U
BC
=
21
1
21
1
RR
UR
RAR
UAR

+

+
U
BC
=
( )
( )
( )
2121
21
.
1
RRRRA
URRA
++

Thay A =






+
3
1
2
1
Gr

M

Ta có:
U
BC
=
( ) ( )
[ ]
11
3
2121
121
.2
.2
MRrGRRRR
MURR
+++

Chọn R
1
=R
2
=R
3
=R
4
U
BC
=
[ ]

1
3
1
*2
.
MrG
MU
+

(3-10)
Thay số G = 8000kN/cm
2
,r = 1.5 cm,
3
Gr

= 84780 kN.cm
M
1max
=
cl
r
Cos
G


*2
Trong đó
G- tải trọng tác dụng lên cầu ôtô. G = 3000 KG

- Hệ số bám giữa con lăn với mặt đờng

=0.6.
r
c l
-Bán kính con lăn r
cl
= 0.1 m
M
1max
= 223 KG.m=223 kN.cm
So sánh
3
Gr

= 84780 kN.cm>> M
1max
= 223 kN.cm
Do đó
3
Gr

+M
1max

3
Gr

Từ công thức (3-1),(3-10), và nhận xét trên suy ra:
U

BC
=
P
Gr
rU
cl
3
2
.

(3-11)
Đặt B =
3
2
.
Gr
rU
cl

U
BC
=
PB.
(3-11)
4.Tính mạch khuyếch đại:
Mạch khuyếch đại thực chất là một số các tran di to đợc mắc song
song với nhau. Trong đồ án mạch khuyếch đại không cần hệ số khuyếch đại
lớn, đo đó trong mạch khuyếch đại chỉ gồm có một trandito T, và điện trở tải
R
5

.
Nguyên lý hoạt động mạch khuyếch đại: khi xuất hiện một hiệu điện
thế có chiều từ cực bazơ đến cực êmitơ, thì xuất hiện dòng điện I
B
đi vào cực
bazơ, khi đó sẽ xuất hiện một dòng điện đi vào cực côlếctơ I
C
lớn gấp

lần
I
B
.
Cờng độ đòng điện đi vào mạch cực bazơ:
I
B
=
0
R
U
BC
Trong đó
R
0
-Điện trở cua mặt tiếp xúc giữa cực bazơ và êmitơ.
Cờng độ đòng điện đi vào mạch cực Côlếchtơ:
I
C
=
0

.
R
U
I
BC

=
B
Hiệu điện thế hai đầu R
5
U
R5
=R
5
.I
C
=
0
5
R
U
R
BC

Từ công thức (3-11) Ta có:
U
R5
=
P
R

BR
0
5


Đặt C =
0
5

R
BR

=
0
5

R
R

3
2
.
Gr
rU
cl

(3-12)
U
R5
=

PC.
(3-13)
5.Tính đồng hồ đo:
Chọn mua đồng hồ đo hiệu điện thế có đặc tính sau:
* Thang đo tuyến tính
* Hiệu điện thế cực đại đo đợc 30 V.
* Góc quay cực đại 90
0
.
Từ công thức (3-12) ta có
U
R5
=


max
max
.
U
PC =
const
CCC
UP
====
.3
1
.90
30
max.
max

(3-14)
Gía trị lực phanh lớn nhất cần đo là : Pmax =
2

G
Trong đó
G-Trọng lợng của một cầu ôtô G = 30000 N.

-Hệ số bám

= 0.6
Pmax =
N9000
2
6.0.30000
=
Từ công thức (3-13) ta có:
100
90
9000
max
max
===

PP
Để tỷ số truyền
100=

P

. Hằng số C phải thoả
mãn C =
300
1
Khắc vạch lại đồng hồ đo theo giá trị
lực phanh.
* Kể từ góc quay của kim bằng 0 ,
khắc các vạch đặm tại vị trí góc quay cách nhau
10
0
, ghi các giá trị lực phanh lên trên các vạch
đậm theo công thức
Giá trị lực phanh = 1000*Số vạch đậm kể
từ vị trí vạch đậm đầu tiên tại góc quay của kim
= 0 đến vạch đậm đang xét.
* Kể từ góc quay của kim bằng 0 , khắc các vạch nhạt tại vị trí góc
quay cách nhau 1
0
* Gía trị lực phanh đợc tính theo công thức sau:
Giá trị lực phanh = Gía trị ghi trê vach đậm về phía gốc của góc quay
+ 100*Số vạch nhạt kể từ vị trí vạch đậm nói trên đến vạch nhạt đang xét.
6.Tính các gía trị của mạch đo:
* Chọn nguồn điện có hiệu điện thế U
AD
= 48 V
* Chọn Tranzito có kí hiệu AD464 Có hệ số khuếch đại

= 20, giá trị điện
trở giữa hai mặt tiếp xúc R
0

= 1.5.10
3
* Kích thớc hình học của R
1
,R
2
,R
3
,R
4
Do theo cách tính, giá trị đo không phụ thuộc vào điện trở xuất của
điện trở, chỉ phụ thuộc vào kích thớc hình học của điện trở, để thoả mãn ta
chọn các thông số hình học của điện trở, chọn vật liệu chế tạo là đồng.
Tiết diện của điện trở: b.h=5.1
Chiều dài của điện trở: l = 3.14.r = 3.14*15 = 50 mm
* Giá trị của điện trở R
5
:
Đợc tính sao cho tỷ số truyền
100=

P
Khi đó hằng số C =1/300;
Từ công thức (3-12) ta có
C =
0
5

R
R

3
2
.
Gr
rU
cl

Ur
GrCR
R
cl


3
0
5
2
=
Thay số G = 8.10
6
N/cm
2
,C = 1/300,R
0
=1.5.10
3
,r = 1.5cm,r
cl
=10cm,U=48 V

Đợc R
5
= 26167