Thiết kế tính toán và kiểm nghiệm trên máy tính trục các đăng cho xe mỏ

Bộ Giáo dục và Đào tạo
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
------------------------------------

NGUYỄN ANH TÚ

Thiết kế tính tốn và kiểm nghiệm
trên máy tính trục các đăng cho xe mỏ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. HỒNG THĂNG BÌNH

Hà Nội Năm 2013


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn
của TS. Hồng Thăng Bình. Đề tài được thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là độc lập, hồn tồn trung
thực và chưa từng cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào.

Hà Nội, ngày 05 tháng 01 năm 2013

Tác giả

Nguyễn Anh Tú

1


DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU

TT Tên hình vẽ, bảng biểu

Trang

1

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo và bố trí các bộ phận chính của ơtơ

11

2

Hình 2.2 Xe ơtơ vận tải nặng CAT 769

15

3

Hình 2.3 Mặt trước của xe

16

4

Hình 2.4 Mặt sau của xe

16

5

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí cụm các đăng trên xe

16

6

Hình 2.6 Cấu tạo cụm các đăng trước và sau của xe CAT

18

7

Hình 2.7 Sơ đồ truyền động các đăng thơng dụng trên ơtơ

19

8

Hình 2.8 Sơ đồ ngun lý cấu tạo truyền lực các đăng

20

9

Hình 2.9 Hai vị trí của cơ cấu các đăng

21

10

Hình 2.10 Cấu tạo truyền động các đăng ơtơ tải có ổ đỡ trung gian.

23

11

Hình 2.11 Hai vị trí đặc trưng của chữ thập

25

12

Hình 2.12 Truyền động các đăng có hai khớp chữ thập

27

13

Hình 2.13 Truyền động các đăng có 3 khớp chữ thập

29

14

Hình 2.14 Truyền động các đăng có 4 khớp chữ thập

29

15

Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý làm việc của khớp các đăng đồng tốc dạng bi.

31

16

Hình 2.16 Khớp các đăng bi với các rãnh chia

32

17

Hình 2.17 Khớp các đăng bi với rãnh thẳng

33

18

Hình 2.18 Khớp các đăng bi với các rãnh có tiết diện thay đổi

34

2

19

Hình 2.19 Sơ đồ động học các đăng loại bi.

35

20

Hình 2.20 Cách bố trí cụm các đăng trước và sau trên xe CAT 769

37

21

Hình 2.21 Cụm các đăng trước xe CAT 769

37

22

Hình 2.22 Cụm các đăng sau xe CAT 769

38

23

Hình 3.1 Sách tham khảo

42

24

Hình 3.2 Hộp thoại tạo dữ liệu mới

45

25

Hình 3.3 Cửa sổ thiết kế chính của phần mềm SolidWorks

45

26

Hình 3.4 Thanh cơng cụ Sketch

46

27

Hình 3.5 Mặt bích trục các đăng trước

47

28

Hình 3.6 Ống ghép của các đăng trước

47

29

Hình 3.7 Mặt bích của các đăng sau

48

30

Hình 3.8 Ĩng ghép các đăng sau

48

31

Hình 3.9 Ống ghép then hoa các đăng sau

49

32

Hình 3.10 Trục then hoa các đăng sau

49

33

Hình 3.11 Trục các đăng trước

50

34

Hình 3.12 Trục các đăng sau

51

35

Hình 3.13 Chọn vật liệu cho trục các đăng.

53

36

Hình 3.14 Điều kiện ràng buộc khi tính kiểm nghiệm

53

37

Hình 3.15 Đặt ngoại lực tác dụng lên trục

55

38

Hình 3.16 Chia lưới mơ hinh tính tốn các đăng trước

55

3


39

Hình 3.17 Chia lưới mơ hinh tính tốn các đăng sau

56

40

Hình 3.18 Kết quả tính tốn kiểm nghiệm trục các đăng trước

57

41

Hình 3.19 Kết quả tính tốn kiểm nghiệm trục các đăng sau

58

42

Hình 4.1 Thay đổi bán kính góc lượn của mặt bích trục các đăng

60

43

Hình 4.2 Kết quả cải tiến khi tăng bán kính góc lượn

62

44

Hình 4.3 Kết quả cải tiến khi thay đổi vật liệu

61

45

Hình 4.4 Kết quả cải tiến tổng hợp

61

46

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe CAT 769

14

47

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà chế tạo

17

4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TT

Chữ viết tắt

Ý nghĩa

1

HT

Hệ thống

2

ĐHTĐ

Hệ thống truyền động

5


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU .......................................................................2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...............................................5
MỤC LỤC ...................................................................................................................6
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................8
Chương 1 TỔNG QUAN ...........................................................................................9

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN PHẨM TRONG VÀ
NGỒI NƯỚC LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN ĐỀ TÀI.....................................9
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................10
1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................10
1.4. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ NGHIÊN CỨU. .......................................10
1.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. ..........................................................................10
Chương 2 TỔNG QUAN VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG XE MỎ ....................................11
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TƠ VẬN TẢI MỎ ..........................................11
2.1.1 Giới thiệu chung về ơtơ .............................................................................11
2.1.2 Giới thiệu ôtô vận tải hạng nặng CAT 769 ............. Error! Bookmark not
defined.
2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN XE MỎ. ....................19
2.2.1 Giới thiệu truyền động các đăng. ..............................................................19
2.3 CÁC BỘ PHẬN CỦA TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN XE MỎ. .........................36
2.3.1 Giới thiệu cách bố trí cụm các đăng trước và sau trên xe CAT 769 .........36
2.3.2. Cụm các đăng trước xe CAT 769 .............................................................37
2.3.3. Cụm các đăng sau xe CAT 769 ................................................................37
2.4 CÁC DẠNG HƯ HỎNG CỦA TRỤC CÁC ĐĂNG XE MỎ. .......................38
2.4.1 Cụm các đăng trước bị vặn hoặc cong vênh..............................................38
2.4.2 Mặt bích của cụm các đăng bị nứt, rạn ở phần góc lượn dễ gây đứt trong
q trình làm việc ...............................................................................................38
2.4.3 Mặt bích của cụm các đăng sau (phần nối cầu sau) bị nứt, rạn ở phần cổ
phải hàn lại để sử dụng. ......................................................................................39
2.4.4 Chi tiết phần ống then hoa của cụm các đăng sau trong quá trình làm việc
bị va đập, lõm, sinh ra các vết nứt trên thân. ......................................................39
2.4.5 Trục bị đảo rung động khi làm việc ..........................................................40

6

2.4.6 Có tiếng kêu khi làm việc ..........................................................................40
Chương 3 THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM TRỤC CÁC ĐĂNG NGUYÊN BẢN
CỦA XE MỎ CAT 769 BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS ..............................41
3.1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SOLIDWORKS. ................................................41
3.1.1 Tính năng ...................................................................................................41
3.1.2 Nguyên tắc thiết kế chi tiết 3D trong SolidWorks ....................................43
3.2 ỨNG DỤNG SOLIDWORKS VÀO THIẾT KẾ CỤM CÁC CHI TIẾT CỦA
TRỤC CÁC ĐĂNG TRỨƠC VÀ SAU CỦA XE MỎ CAT 769 .........................45
3.2.1. Thiết kế trục các đăng trước .....................................................................46
3.2.2. Thiết kế trục các đăng sau ........................................................................47
3.2.3 Mơ hình thiết kế cụm các đăng trước và sau xe ô tô tải nặng CAT 769 ...49
3.3. TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM BỀN TRỤC CÁC ĐĂNG XE MỎ BẰNG
SOLIDWORKS SIMULATION ...........................................................................50
3.3.1 Tính tốn moment xoắn tác dụng lên cụm các đăng trước và sau ............50
3.3.2 Đưa điều kiện tính tốn kiểm nghiệm vào SolidWorks Simulation..........50
3.3.3 Kết quả tính tốn và đánh giá ....................................................................55
Chương 4 THIẾT KẾ CẢI TIẾN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ................................58
4.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG HƯỚNG CẢI TIẾN TRỤC CÁC ĐĂNG XE MỎ CAT
...............................................................................................................................58
4.2 CẢI TIẾN BẰNG CÁCH THAY ĐỔI KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC ............58
4.3 CẢI TIẾN BẰNG CÁCH THAY VẬT LIỆU THIẾT KẾ .............................59
4.4 CẢI TIẾN TỔNG HỢP ...................................................................................62
Chương 5 KẾT LUẬN .............................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO. ........................................................................................65
PHỤ LỤC. .................................................................................................................66

7


LỜI MỞ ĐẦU

Xe mỏ là một phương tiện vận tải đường bộ hữu ích trong cơng trường khai
thác. Ở nước ta, theo thực tế khai thác khoáng sản và vận chuyển thì số lượng xe mỏ
sử dụng trên những cơng trường ngày một tăng nhanh. Do điều kiện làm việc cũng
như thời gian làm việc có phần khắc nghiệt hơn những loại phương tiện khác nên
việc hư hại và ảnh hưởng tới thiết kế của xe là không thể tránh khỏi. Cho nên việc
nghiên cứu chế tạo để thay thế các phụ tùng đáp ứng kịp thời yêu cầu vận tải của
mỏ là rất cần thiết. Trục các đăng xe mỏ là một trong những chi tiết rất dễ hỏng và
việc nghiên cứu chế tạo cũng gặp khơng ít khó khăn.
Trên thế giới, việc nghiên cứu chế tạo trục các đăng xe mỏ đã được tiến hành từ
lâu. Tuy nhiên, thực tế việc tiếp cận và sử dụng các nghiên cứu đó cịn khó khăn
như ít có tài liệu, cần nhiều thiết bị nghiên cứu và thử nghiệm hiện đại. Việc nhập
sản phẩm vừa phải chịu chi phí cao vừa phải chờ lâu làm ảnh hưởng tới tiến độ sản
xuất. Việc nghiên cứu thiết kế, tính tốn, kiểm nghiệm và chế tạo trục các đăng
phục vụ cho vận tải mỏ là một công việc thiết thực, đem lại hiệu quả kinh tế mà vẫn
đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật.
Đề tài “Thiết kế tính tốn và kiểm nghiệm trên máy tính trục các đăng xe mỏ.”
đã được tác giả chọn làm đề tài nghiên cứu. Để kết quả cơng trình được ứng dụng
và đưa vào sử dụng rộng rãi trong thực tế, tác giả rất mong nhận được nhiều ý kiến
đánh giá từ các chuyên gia chuyên nghành và các đồng nghiệp. Qua đây tác giả
cũng bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo TS. Hồng Thăng Bình cùng tồn
thể các thầy trong Bộ mơn Ơ tơ - Viện Cơ khí động lực cũng như KS. Dương Đình
Hùng – Viện Cơ khí năng lượng và mỏ - VINACOMIN đã hướng dẫn và giúp đỡ
tác giả hoàn thành đề tài này.
Xin trân trọng cảm ơn!

8


Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN PHẨM TRONG VÀ
NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN ĐỀ TÀI
Hiện nay tính tốn kiểm nghiệm trước khi đi vào sản xuất là vấn đề đang được
các nhà sản xuất nỗ lực đầu tư và khai thác nhằm đạt được sản phẩm như ý muốn
trong thời gian ngắn nhất, cắt giảm phần lớn thời gian chế tạo và thử nghiệm trước
khi đưa vào sản xuất chính thức. Việc đánh giá tính năng hoạt động của trục các
đăng theo các thông số kỹ thuật đủ bền, chống xoắn, cong ... đang được đặt ra.
Nhu cầu tính tốn, kiểm nghiệm trên máy tính trục các đăng trên ơtơ vận tải nói
chung và xe mỏ nói riêng là nhu cầu cấp thiết cho thực tế. Thực tế hiện nay, việc
kiểm tra và đánh giá hiệu quả hoạt động của trục các đăng thường dựa vào kinh
nghiệm của người thợ. Vì vậy, việc nghiên cứu tính tốn, kiểm nghiệm trên máy
tính sẽ rút ngắn thời gian, nâng cao độ tin cậy... của quá trình thiết kế kiểm nghiệm
trục các đăng.
Tại Việt Nam hiện nay có nhiều đơn vị đang sử dụng xe mỏ, tuy nhiên khi trục
các đăng của xe gặp hỏng hóc, sự cố thì thường chỉ tiến hành sửa chữa nhỏ hoặc
mua phụ tùng mới về thay thế chứ chưa có đơn vị nào trong nước chế tạo cụm chi
tiết này.
Hiện nay nhiều nước trên thế giới sử dụng rất nhiều loại xe tải nặng khác nhau
để phục vụ các ngành cơng nghiệp như xây dựng và khai thác khống sản. Với ưu
điểm nổi trội về tuổi thọ và hiệu quả sử dụng, xe tải nặng của hãng CAT ngày càng
được sử dụng rộng rãi trong đó có Việt Nam. Do điều kiện đường xá, tần xuất sử
dụng cao cũng như thói quen chở quá tải nên trục các đăng của các xe này hay bị
hỏng. Việc tìm hiểu kết cấu để sửa chữa trung và đại tu là cần thiết, nhưng trên cơ
sở đó cần nghiên cứu để cải tiến sao cho có thể tận dụng khả năng chế tạo trong
nước, sản xuất được sản phẩm có giá thành thấp hơn, đáp ứng kịp thời nhu cầu vận
tải mỏ, tiết kiệm chi phí khơng phải mua phụ tùng của chính hãng mà vẫn phù hợp
với điều kiện sử dụng và vận hành trong nước.

9

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Từ những vấn đề đặt ra như trên, mục tiêu của đề tài là nghiên cứu tính tốn và
kiểm nghiệm thơng số kỹ thuật trục các đăng trên xe mỏ bằng máy tính, từ đó đưa
ra phương án cải tiến thiết kế, đánh giá kiểm nghiệm lại để từ đó xây dựng bộ bản
vẽ và chế tạo được trục các đăng trên xe mỏ.
1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là trục các đăng trên xe mỏ. Nhưng vì xe mỏ
có rất nhiều chủng loại nên tác giả giới hạn phạm vi nghiên cứu trên xe ô tô tải nặng
CAT 769 là xe được sử dụng khá phổ biến tại vùng mỏ.
1.4. PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ NGHIÊN CỨU.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài trục các đăng trên xe mỏ, do đó phương pháp
lựa chọn là tiếp cận sản phẩm của các nhà cung cấp xe mỏ trên thế giới, biết được
cấu tạo, các thông số kỹ thuật của chúng, đồng thời học tập phương pháp tư duy của
các công ty này trong việc xây dựng phương pháp tính tốn, kiểm nghiệm đối tượng
nghiên cứu.
Tìm hiểu các thông số kỹ thuật của trục các đăng thông qua các tài liệu sửa
chữa của hãng để có thể lựa chọn phương án thiết kế phù hợp.
Nghiên cứu các phương pháp đánh giá trực tiếp trên xe mỏ tình trạng của các
đăng trên xe mỏ. Từ các phương pháp này có thể đưa ra được phương pháp kiểm tra
khi trục các đăng bị hỏng.
1.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
- Nghiên cứu tìm hiểu trục các đăng trên xe mỏ, xe ơ tơ tải nặng CAT 769.
- Nghiên cứu, tìm hiểu các chủng loại trục các đăng trên xe tải nặng.
- Thiết kế 3D và kiểm nghiệm trên máy tính trục các đăng nguyên bản.
- Đề xuất phương án cải tiến và kiểm nghiệm các phương án này.

10

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG XE MỎ
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ Ô TÔ VẬN TẢI MỎ
2.1.1 Giới thiệu chung về ơtơ
Ơ tơ là một phương tiện vận tải đường bộ dùng để chở người, hàng hoá, vật liệu
…
Nhìn chung ơ tơ có các bộ phận chủ yếu như: Động cơ, hệ thống truyền lực, hệ
thống treo, hệ thống di chuyển, hệ thống điều khiển và các thiết bị làm việc khác
như trên Hình 1.1.

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo và bố trí các bộ phận chính của ôtô
1.Động cơ;

8. Nhíp sau

2. Ly hợp;

9. Khung bệ

3.Hộp số;

10. Thân

4. Truyền lực các đăng;

11. Cơ cấu lái

5. Truyền lực chính;

12. Lò xo

6. Cơ cấu vi sai;

13. Bánh xe

7. Bánh xe chủ động;

14. Cần số

* Động cơ.

11


Động cơ thường dùng là động cơ xăng hoặc diezen. Là nguồn động lực của
ơtơ, có tác dụng biến năng lượng nhiệt do nhiên liệu bị đốt cháy sinh ra (xăng,
dầu) thành cơ năng.
* Hệ thống truyền lực.
Hệ thống truyền lực của ơtơ có tác dụng truyền mơmen quay từ động cơ tới
bánh xe chủ động.
Hệ thống truyền lực gồm có: Li hợp, hộp số, bộ truyền động các đăng, truyền
lực chính, cơ cấu vi sai và bán trục.
* Hệ thống treo.
Hệ thống treo có tác dụng nối đàn hồi giữa khung hay thân xe với hệ thống di
chuyển.
Hệ thống treo gồm có: Bộ phận đàn hồi (nhíp, lị xo), bộ phận hướng và bộ
phận giảm chấn.
* Hệ thống di chuyển.
Hệ thống di chuyển bảo đảm sự chuyển động hoặc tạo ra lực kéo cần thiết
cho mooc kéo của ôtô.

* Hệ thống điều khiển.
Hệ thống điều khiển (Bánh lái, phanh) có tác dụng thay đổi hướng chuyển
động hoặc giảm tốc độ của ơ tơ.
Theo quan điểm động lực học thì cấu tạo ô tô gồm các phần sau:
+ Động cơ: Là nguồn cung cấp năng lượng cơ học. Phần lớn sử dụng động cơ
đốt trong, động cơ điện kèm theo nguồn điện hoặc động cơ hơi nước nhưng ít được
sử dụng.
+ Thân vỏ: Là phần cơng tác hữu ích của ô tô dùng để chở khách hoặc hàng
hoá. Đối với xe tải thì thân vỏ gồm có buồng lái và thùng xe.
+ Gầm bệ: Bao gồm hệ thống truyền lực, bộ phận vận hành và hệ thống điều khiển.
* Hệ thống truyền lực: bao gồm các cơ cấu và tổng thành làm nhiệm vụ
truyền mômen xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động. Hệ thống truyền lực bao gồm
các cơ cấu và tổng thành sau:

12


- Bộ ly hợp
- Hộp số
- Hộp phân phối
- Truyền lực các đăng
- Truyền lực chính
- Bộ vi sai
- Bán trục
* Bộ phận vận hành gồm có:
- Khung xe
- Dầm cầu
- Hệ thống treo
- Bánh xe
* Hệ thống điều khiển có tác dụng điều khiển phương hướng chuyển động

của ơ tơ, điều khiển làm chậm dần tốc độ, gồm có:
- Cơ cấu lái
- Hệ thống phanh
2.1.2 Giới thiệu ôtô vận tải hạng nặng CAT 769
* Giới thiệu ôtô vận tải nặng CAT 769 và các thông số kỹ thuật cơ bản:
Xe tải hạng năng CAT 769 chuyên dùng cho vận tải mỏ, xe có kích thước lớn
chở được nhiều than, khống sản. Hình ảnh, các kích thước bao ngồi và các thông
số cơ bản của xe được thể hiện trong Hình 2.3, 2.3, 2.4 và Bảng 2.1

13


Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe CAT 769
TT
1

2

3

4

5

THÔNG SỐ KỸ THUẬT
ĐƠN VỊ TRỊ SỐ
GHI CHÚ
Các kích thước cơ bản
- Chiều dài lớn nhất
mm

8239
- Chiều rộng lớn nhất
mm
5069
- Chiều cao khi chưa nâng ben
mm
4072
- Chiều cao khi nâng hết ben
mm
7751
- Khoảng cách giữa tâm 2 lốp trước
mm
3102
- Khoảng cách giữa 2 tâm lốp
mm
3713
trước,sau
- Chiều rộng mép 2 lốp trước
mm
3665
- Khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất
mm
615
- Thể tích thùng xe (SAE 2:1)
m3
24,2
Động cơ: CAT 3408 E - Động cơ điện tử - thủy lực HEUI, 8 xilanh, bố trí chữ V
- Cơng suất động cơ lớn nhất
kW/HP
386/518

- Cơng suất bánh đà
kW/HP
363/487
- Mơmen xoắn lớn nhất
Nm
2194
- Đường kính x hành trình
mm
137,2 x 152,4
- Tổng dung tích
Lít
18
- Tiêu hao nhiên liệu
g/HP.giờ (152,2  163,3)
Hộp số: kiểu bánh răng hành tinh, điều khiển bằng điện tử
- Hộp số: Có 7 số tiến và 1 số lùi
- Tốc độ di chuyển số tiến 1
km/h
12,6
- Tốc độ di chuyển số tiến 2
km/h
17,2
- Tốc độ di chuyển số tiến 3
km/h
23,3
- Tốc độ di chuyển số tiến 4
km/h
31,4
- Tốc độ di chuyển số tiến 5
km/h

42,5
- Tốc độ di chuyển số tiến 6
km/h
57,3
- Tốc độ di chuyển số tiến 7
km/h
77,7
- Tốc độ di chuyển số lùi 8
km/h
16,6
- Vận tốc MAX
km/h
65,8
- Vận tốc MIN
km/h
10
Tự trọng xe
kg
31620
Tải trọng định mức
kg
39780
Phân phối tải trọng
K
%
49,8
hông tải: Cầu trước
Cầu sau
%
50,2

Đ
ầy tải:
Cầu trước
Cầu sau
Lốp xe: loại 1800R-33 (E4)
Chiếc
6
2
Áp suất lốp
Kg/cm
7,2

14


Hình 2.2 Xe ơtơ vận tải nặng CAT 769

15


Hình 2.3 Mặt trước của xe

Hình 2.4 Mặt sau của xe

16


* Khi sửa chữa lớn lắp ráp theo tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà chế tạo (hãng CATUSA) và kiểm tra trên băng thử phải đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật sau:

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà chế tạo

1

Áp lực dầu bôi trơn ở nhiệt độ nước làm mát 800 C
Tốc độ Min 800 v/p: áp suất đạt 38 PSI

trở lên

Tốc độ 1400 v/p trở lên: áp suất đạt 76

PSI trở lên
2

Tốc độ vịng quay chạy khơng tải:
Min đạt 810  30 v/p
Max đạt 2280  50 v/p

3

Công suất ở 2000  10 v/p đạt (75  80)% công suất định mức 518 HP

4

Các yêu cầu khác
- Động cơ dễ khởi động, nổ êm đều ở các tốc độ quay, khơng có hiện
tượng rung, giật
- Khi nhiệt độ đạt tới 70oC khí thải có hết đen
- Chênh lệch nhiệt độ dầu và nước từ (10  15)0 C

* Bố trí cụm các đăng trước và sau trên xe được thể hiện trên Hình 2.5.
* Cấu tạo cụm các đăng trước và sau được trình bày trên Hình 2.6. Đây là kết cấu

trục các đăng nguyên bản của nhà sản xuất. Trong điều kiện chế tạo của Việt nam,
nếu làm đúng hình dạng như vậy thì chi tiết phải đi qua các công đoạn rèn dập cần
nhiều khuôn mẫu đắt tiền.

17


1. Cụm các đăng trước

2,3 Hộp số và hộp số phụ

4. Cụm các đăng sau

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí các cụm các đăng trên xe

Hình 2.6 Cấu tạo cụm các đăng trước và sau của xe CAT

18


2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN XE MỎ.
2.2.1 Giới thiệu truyền động các đăng.
Khi muốn truyền chuyển động từ một trục này sang một trục khác mà góc tạo
bởi đường tâm của hai trục đó thay đổi trong q trình ơtơ chuyển động thì dùng
khớp nối trục các đăng. Khớp nối trục các đăng liên kết với trục thành một tổ hợp
gọi là truyền động các đăng.

2.1.1.1. Công dụng.
Các đăng là khớp nối trục bản lề, dùng để truyền mômen quay giữa các trục đặt
thẳng hàng (cùng nằm trên một đường tâm) hay cắt nhau (lệch tâm) tức là truyền

chuyển động từ động cơ qua hộp số, đến những cụm hay bộ phận di động tương đối
so với khung xe như cầu chủ động trước và sau của ơ tơ.
Hay nói một cách khác, truyền động các đăng dùng để truyền mơmen quay giữa
các trục có đường tâm không nằm trên một đường thẳng mà thường cắt nhau dưới
một góc  nào đó, hệ số của  có thể thay đổi trong q trình làm việc.
Đối với ôtô, truyền động các đăng dùng để truyền mô men quay từ những cụm
đặt cố định trên khung (như hộp số, hộp phân phối) tới những cụm di động tương
đối với khung như các cầu chủ động. Thường góc nghiêng của trục các đăng là

 = 150  200 . Truyền động các đăng còn được dùng để truyền mô men đến các
bánh chủ động là bánh dẫn hướng (góc nghiêng có thể tới 400) hoặc đến các cụm
riêng của ô tô (như các tời trang bị phụ và các cơ cấu khác). Ngoài ra, truyền động
các đăng cũng cịn dùng để truyền mơ men giữa các cụm đặt cố định trên khung có
0
0
độ dịch chuyển góc tương đối bé (  min = 3  5 ).

19


2.1.1.2. Yêu cầu truyền động các đăng.
Truyền động các đăng cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:
+ Ở bất kỳ tốc độ quay nào, truyền lực các đăng phải đảm bảo khơng có những
dao động, va đập và khơng có tải trọng động lớn do mơmen qn tính gây nên.
+ Các trục các đăng phải đảm bảo quay đều và không sinh ra tải trọng động.
+ Hiệu suất truyền động cao kể cả khi góc  giữa hai trục lớn.
+ Quay êm, độ rung và ồn trong làm việc là tối thiểu.
+ Kết cấu đơn giản, nhẹ, dễ chế tạo và có độ bền cao.

2.1.1.3 Phân loại.

a) Theo công dụng.
+ Loại truyền mô men từ hộp số hay hộp phân phối đến các cầu chủ động
0
0
(  max = 15  20 ).

+ Loại truyền mô men quay đến các bánh chủ động là bánh dẫn hướng
0
0
(  max = 30  40 ).

+ Loại truyền mô men quay giữa các cụm đặt cố định trên khung và có độ dịch
0
0
chuyển tương đối bé (  max = 3  5 ).

0
0
+ Loại truyền mô men quay đến các cụm phụ tùng ít dùng (  max = 15  20 ).

b) Theo tính chất động học.
+ Loại các đăng khác tốc gồm có loại cứng và loại mềm (tốc độ góc của hai
trục khác nhau).
+ Loại các đăng đồng tốc gồm có loại kép, loại bi, loại đĩa … (tốc độ góc của
hai trục bằng nhau). Loại này chỉ được dùng ở các cầu chủ động làm nhiệm vụ dẫn
hướng.

20

a,

b,

c,

d,

Hình 2.7 Sơ đồ truyền động các đăng thơng dụng trên ơtơ
a) Loại ơtơ có cầu sau chủ động
c) Ơtơ có 3 cầu chủ động

b) Ơtơ có 2 cầu chủ động

d) Ơtơ có cầu giữa là cầu thơng qua cho phép truyền

chuyển động qua nó đến cầu sau
1. Hộp số

7. Trục giữa

2. Trục

8. Trục

3. Ổ đỡ trung gian

9. Trục

4. Trục

10. Trục

5. Cầu chủ động

11. Cầu chủ động trước

6. Hộp phân phối

12. Cầu giữa

2.2.2 Lý thuyết cơ bản về truyền động các đăng.
2.2.2.1 Khớp nối các đăng đơn giản.
a. Nguyên lý cấu tạo.
Cơ cấu các đăng đơn giản bao gồm: chốt chữ thập, nạng các đăng chủ động nối
liền với trục chủ động, nạng các đăng bị động nối liền với trục bị động.
Trục chủ động 1 quay tròn và kéo theo chốt chữ thập 2. Vận động lúc lắc của
chốt chữ thập sẽ làm cho trục bị động quay tròn. Phạm vi lúc lắc của chốt chữ thập
là góc α.

21


Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo truyền lực các đăng
1. Trục và nạng các đăng chủ động
2. Chốt chữ thập
3. Trục và nạng các đăng bị động
b. Động học của cơ cấu các đăng đơn giản.
Xét tốc độ tiếp tuyến của điểm C (Hình 2.3), vận động của nó chịu sự chi phối
của cả hai trục cho nên:

VC = r1.1 = r2 .2
Trong đó:
r1, r2 - Khoảng cách của điểm C đến đường trung tâm của các trục.

1 , 2 - Tốc độ góc của các trục.
Điều kiện cần thiết để cho 1 = 2 là r1 = r2 có nghĩa là AC. Sin1 =
BC. Sin 2 . Về mặt kết cấu có thể đảm bảo điều kiện AO = OB, cho nên muốn thoả
mãn yêu cầu đồng tốc thì điểm C phải ln ln nằm trong mặt phẳng phân giác


OO của góc giao nhau giữa hai trục AOB .
Trên thực tế, vận động của cơ cấu các đăng đơn giản thì sau mỗi lần quay 900





điểm C từ vị trí 2 bên này mặt phân giác chuyển sang vị trí 2 bên kia

22


Hình 2.9 Hai vị trí của cơ cấu các đăng
a) Vị trí 00.
b) Vị trí 900.
Giáo trình ngun lý máy đã chứng minh công thức biểu thị mối quan hệ động
học của cơ cấu các đăng đơn giản.

tg1 = tg2 .cos

Trong đó:

1 , 2 - Góc quay của trục chủ động và trục bị động.



- Góc giao nhau giữa hai trục.

c. Ưu, nhược điểm.
* Ưu điểm:
Truyền mô men giữa các cụm có vị trí dịch chuyển tương đối (khơng nằm
chung một vỏ) và ở xa nhau.
* Nhược điểm:
Nếu xét một vịng quay của trục chủ động 1 thì có hai lần trục bị động 2 quay
chậm hơn và hai lần quay nhanh hơn, có nghĩa là trục bị động 2 quay khơng ổn định.
Nếu 1 = const thì xuất hiện gia tốc góc gây ra tải trọng động.
Khơng đảm bảo vấn đề đồng tốc.
23


2.2.2.2 Lý thuyết về truyền động các đăng khác tốc.
a. Nguyên lý cấu tạo.
Trong HTTL của các ô tô hiện đại có cầu sau chủ động thường sử dụng
truyền động các đăng có dạng như trên Hình 2.4, bao gồm các khớp các đăng dạng
chữ thập, trục trung gian, trục chính và ổ đỡ.
Khớp các đăng gồm có hai nạng 12, 13 và chữ thập 27 nối các nạng này lại
với nhau thông qua các ổ bi kim. Các nạng 1, 13 được chế tạo liền với các mặt bích
dùng để nối truyền động các đăng với các bộ phận khác (hộp số và cầu chủ động).
Nạng 2 của khớp các đăng bên trái được hàn liền với trục trung gian 3, còn nạng 10
của khớp giữa và nạng 12 của khớp bên phải được hàn liền với trục chính 11. Nạng

9 của khớp giữa được nối bằng then hoa 17 với trục trung gian 3. Mối ghép then
dạng trượt cho phép thay đổi chiều dài trục để bù vào sự thay đổi khoảng cách giữa
hộp số và cầu chủ động khi hệ thống treo biến dạng.
Khớp chữ thập được chế tạo từ thép hợp kim 20, 15, 12 và tôi thấm nitơ với độ
sâu tới 1,2 mm hoặc bằng thép các bon 55 tơi bề mặt bằng dịng điện cao tần. Độ
cứng bề mặt sau khi gia công xong phải đạt 61  64 HRC tại các vị trí lắp ổ bi.
Tại các đầu của chữ thập có lắp các cốc 22 cùng với các viên bi kim 23, các
viên bi được chặn bởi vòng hãm 24 và ổ bi được làm kín nhờ vịng đệm 25. Để chặn
các ổ theo chiều dọc trục có các nắp đậy 19, chúng được bắt chặt vào nạng 12 bằng
các bu lông

24