TỔNG QUAN VỀ LY HỢP
Công dụng phân loại và yêu cầu
+ Ly hợp dùng để nối ngắt động cơ với hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn, chẳng hạn khi phanh hoặc chuyển số
+ Là bộ phận an toàn để bảo vệ cho chi tiết trong hệ thống truyền lực khi bị quá tải. + Dập tắt dao động cộng hưởng và nâng cao chất lượng của hệ thống truyền lực.
1.1.2 Phân loại: a) Theo phương pháp truyền mô men chia ra:
+ Ly hợp ma sát: Mô men truyền động nhờ các mặt ma sát.
+ Ly hợp thủy lực: Mô men truyền nhờ chất lỏng.
+ Ly hợp nam châm điện: Mô men truyền nhờ tác dụng của trường nam châm điện. + Loại liên hợp: Mô men truyền nhờ các loại trên kết hợp. b) Tùy theo hình dạng của chi tiết ma sát chia ra:
+ Ly hợp đĩa: Phần bị động gồm một, hai hoặc nhiều đĩa.
+ Ly hợp nón: Đĩa bị động có dạng hình nón.
+ Ly hợp hình trống: Phần bị động làm theo kiểu má phanh và tang trống.
Loại ly hợp hình nón và tang trống ngày nay không dùng trên ô tô nữa vì mô men quán tính của chi tiết bị động của chúng lớn gây nên tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp. Đối với ô tô loại ly hợp ma sát được dùng nhiều nhất. c) Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa chia ra:
+ Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa): lực ép sinh ra do lò xo + Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối ép thêm vào.
+ Loại ly tâm: ly hợp ly tâm thường sử dụng khi điều khiển tự động Ở ly hợp này lực ly tâm sử dụng để đóng và mở ly hợp, còn áp lực ở trên đĩa ép được tạo ra bởi lò xo Ít khi lực ly tâm sử dụng để tạo ra áp lực trên đĩa ép. d) Theo kết cấu cơ cấu đĩa ép chia ra:
+ Ly hợp không thường đóng.
Một số loại ly hợp điển hình trên ô tô
+ Đóng ly hợp phải êm dịu để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi động ô tô và khi sang số lúc ô tô chuyển động.
+ Mở dứt khoát và nhanh, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn Vì mở không dứt khoát và nhanh sẽ làm cho khó gài số được êm dịu
1.2 Một số loại ly hợp điển hình trên ô tô:
1.2.1 Ly hợp ma sát một đĩa dẫn động cơ khí :
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa dẫn động cơ khí.
- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản rẻ tiền, mô men quán tính phần bị động nhỏ, thoát nhiệt nhanh và mở dứt khoát, thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa - Nhược điểm: Áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát không đều
- Phạm vi sử dụng: Loại này sử dụng phổ biến trên xe tải, xe con.
1.2.2 Ly hợp ma sát 2 đĩa:
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát hai đĩa.
1 Bánh đà 2 Đĩa bị động 3 Đĩa ép 4 Vỏ ly hợp 5 Lò xo ép 6 Bạc mở.
7 Bàn đạp li hợp 8 Lò xo hồi vị 9 Đòn kéo 10 Càng mở 11 Bi ‘T’.
12 Đòn mở 13 Lò xo giảm chấn. Ưu điểm:Ly hợp loại hai đĩa này đảm bảo truyền được mômen xoắn lớn hơn và ly hợp đóng êm dịu hơn so với loại ly hợp ma sát một đĩa.
Nhược điểm: Giá thành cao, kết cấu phức tạp.
Phạm vi ứng dụng: Dùng trên xe có tải trọng lớn.
1.2.3 Ly hợp ma sát một đĩa lò xo đĩa
Hình 1.3: Cấu tạo ly hợp có lò xo ép loại đĩa.
- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, rẻ tiền mômen quán tính phần động nhỏ thoát nhiệt nhanh và mở dứt khoát, có độ tin cậy cao và thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa.
- Nhược điểm: Áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát không đều.
- Phạm vi sử dụng: Được dùng chủ yếu trên xe tải, máy kéo, xe con.
Kết cấu một số loại dẫn động ly hợp
Hình 1.4.Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí. Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động cơ khí:
Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động cơ khí:
- Dễ sử dụng, điều chỉnh và sửa chữa.
- Mở ly hợp nhanh, dứt khoát.
- Lực cần thiết để mở ly hợp lớn.
- Đóng ly hợp không êm dịu.
1.3.2 Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén.
Hình 1.5: Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén. Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén.
- Lực tác dụng lên bàn đạp nhẹ.
- Nếu trợ lực hỏng thì hệ thống vẫn làm việc.
- Cần phải có máy nén khí và bình chứa khí nén nên khó bố trí.
- Khi mất trợ lực thì lực tác dụng lên bàn đạp rất lớn.
Hình 1.6: Dẫn động thuỷ lực Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động thuỷ lực
- Lực bàn đạp tương đối lớn
- Hiệu suất dẫn động không cao.
1.3.4 Dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không.
Hình 1.7 Dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không. Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không
- Lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.
- Khi có hư hỏng ở bộ phận trợ lực thì hệ thống vẫn làm việc được
- Phải tăng kích thước màng sinh lực dẫn tới kết cấu cồng kềnh, khó bố trí trên xe.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN CƠ SỞ XE
Các thông số kỹ thuật của ô tô Fortuner 2018
Công suất cực đại (hp/rpm) 158/5,200
Momen xoắn cực đại (kg.m/rpm) 24,5/3,800
Tỉ số truyền lực chính và tay số 1 (i0, iht, if) 4,6.5,3.1
Hệ thống treo phía trước Độc lập,tay đòn kéo,lò xo cuộn,thanh cân bằng
Hệ thống treo phía sau Liên kết 4 điểm
Trước Dạng ống 2 chiều tác dụng
Tỉ số truyền tổng thể 16,5
Bán kính vòng quay nhỏ nhất 5,9
Chiều dài cơ sở (mm) 2,750
Trọng lượng không tải (kg) 1,840-1,850
Trọng lượng toàn tải (kg) 2,450
Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp
2.3.1.1.Phương án 1: Ly hợp ma sát khô.
Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản:
- Dẫn động điều khiển a Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa.
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
1 Bánh đà; 2 Đĩa ma sát; 3 Đĩa ép; 4 Lò xo ép; 5 Vỏ ly hợp
6 Bạc mở; 7 Bi "T"; 8 Đòn mở ; 9 Lò xo giảm chấn
10 Càng mở 11 Trục ly hợp
Bao gồm vỏ ly hợp (5) được bắt cố định với bánh đà (1) bằng các bu lông, đĩa ép
(3) cùng các chi tiết trên vỏ ly hợp (lò xo ép, đòn mở ) đĩa ép (3) nối với vỏ ly hợp bằng thanh mỏng đàn hồi, đảm bảo truyền được mômen từ vỏ lên đĩa ép và dịch chuyển dọc trục khi đóng, ngắt ly hợp Lực ép lò xo ép truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹp chặt đĩa bị động với bánh đà.
Phần bị động. Đĩa bị động (2) gồm cả chi tiết xương đĩa bị động, các tấm ma sát, may ơ, bộ phận giảm chấn (9) và trục ly hợp (11).
Sự làm việc của ly hợp được chia thành hai trạng thái cơ bản là : Đóng và Mở
Bàn đạp ly hợp ở trạng thái ban đầu Dưới tác dụng của các lò xo (4) bố trí trên ly hợp, đĩa bị động (2) được ép giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) bằng lực của lò xo (4).Mômen ma sát được tạo lên giữa chúng Mômen xoắn truyền từ phần chủ động tới phần bị động qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động (2) với bánh đà và đĩa ép tới trục bị động của ly hợp sang hộp số
Khi làm việc, do một số nguyên nhân nào đó, mômen hệ thống truyền lực lớn hơn giá trị mômen ma sát ly hợp, ly hợp sẽ trượt và đóng vai trò là cơ cấu an toàn trành quá tải cho hệ thông truyền lực.
Trạng thái mở ly hợp.
Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp, bàn đạp dịch chuyển→đòn kéo dịch chuyển→ càng mở (10) tác động lên bi ‘T’ (7) dịch sang trái khắc phục khe hở ‘δ’’
→tác động đòn mở (8) ép lò xo (4) kéo đĩa ép (3) dịch chuyển sang phải tách các bề mặt ma sát của đĩa bị động ra khỏi bánh đà và đĩa ép Mômen ma sát giảm dần và triệt tiêu Ly hợp được mở thực hiện ngắt mômen truyền từ động cơ tới hệ thống truyền lực. b Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại ma sát khô 2 đĩa.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 2 đĩa ma sát khô tương tự như ly hợp ma sát khô một đĩa Điểm khác biệt của ly hợp ma sát 2 đĩa là có 2 đĩa bị động và đĩa ép trung gian Cấu tạo theo sơ đồ hình 2.2
Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa
1 - bánh đà; 2 - lò xo đĩa ép trung gian; 3 - đĩa ép trung gian; 4 - đĩa ma sát;
5 - đĩa ép ngoài; 6 - bulông hạn chế; 7 - lò xo ép; 8 - vỏ ly hợp; 9 - bạc mở 10- trục ly hợp; 11- càng mở; 12- bi "T"; 13- đòn mở ; 14- lò xo giảm chấn Phần chủ động.
Bao gồm bánh đà (1), đĩa ép trung gian (3), đĩa ép ngoài (5) và vỏ ly hợp (8) Bánh đà có dạng cốc trụ bên trong chứa các đĩa ép và đĩa bị động của cụm ly hợp Mômen từ động cơ được truyền từ trục khuỷa tới bánh đà sang đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài nhờ các rãnh trên bánh đà và các vấu của đĩa (3) và (5) Như vậy các đĩa (3) và (5) có thể di chuyển dọc trục so với bánh đà và các vấu có thể trượt dọc theo các rãnh để hạn chế dịch chuyển của đĩa trung gian (3), kết cấu sử dụng bu lông hạn chế (6) Các chi tiết đòn mở (13), các lò xo ép (7) (một dãy, hai dãy , hoặc lò xo đĩa ) bố trí liên kết với đĩa ép ngoài nằm trong vỏ ly hợp (8)
Gồm có hai đĩa ma sát bị động (4) cùng với bộ giảm chấn (14) dập tắt dao động xoắn Đĩa bị động bên trong nằm giữa bánh đà và đĩa ép trung gian Đĩa bị động bên ngoài nằm giữa đĩa ép trung gian và đĩa ngoài Các đĩa bị động (4) liên kết với các trục bị động của ly hợp bằng mối ghép then hoa di trượt trên moay ơ
Trạng thái đóng ly hợp.
Lực ép của các lò xo (7) ép chặt các đĩa ép ngoài, đĩa bị động ngoài ,đĩa ép trung gian, đĩa bị động trong, trên bánh đà thành một khối mômen xoắn được truyền từ động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phận giảm chấn, mayer tới trục bị động ly hợp.
Trạng thái ly hợp mở.
Khi tác động lực điều khiển lên bàn đạp thông qua các thanh kéo, bạc mở (9) dịch sang trái khắc phục khe hở ở giữa ô bi ‘T’ (12) và đầu đòn mở (13) ổ bị ‘T’ tiếp tục ép lên đầu đòn mở, đầy đầu trong sang trái, đầu ngoài đòn mở dịch chuyển sang phải. Kéo đĩ ép ngoài (5) tách khỏi đĩa bị động ngoài, lò xo định vị (2) đẩy đĩa ép trong tiến sát đến đầu bu lông hạn chế (6), tách đĩa bị động trong ra khỏi bánh đà Lực ép của lò xo ép không truyền tới đĩa bị động phần bị động và phần chủ động được tách ra. Mômen từ động cơ được truyền sang hệ thống truyền lực bị ngắt.
So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa.
Nếu cùng một kích thước bao ngoài và lực ép như nhau Ly hợp 2 đĩa (với 2 đôi bề mặt ma sát) truyền được mômen lớn hơn, do vậy được dùng trên xe ô tô có tải trọng lớn hoặc ô tô kéo rơmoc hay bán rơmoc nặng.
Nếu cùng truyền mô men như nhau dẫn tới kích thước của ly hợp 2 đĩa nhỏ hơn
Ly hợp ma sát khô 2 đĩa đóng êm dịu hơn ly hợp ma sát khô 1 đĩa
Nhược điểm của ly hợp ma sát 2 đĩa so với 1 đĩa đó là ly hợp 2 đĩa có kết cấu phức tạp, quá trình mở kém dứt khoát
2.3.1.2 Phương án 2: Ly hợp thủy lực
Cấu tạo theo sơ đồ hình 2.3
Ly hợp thủy lực truyền mô men thông qua chất lỏng.
-Phần chủ động : là phần bánh bơm, bánh đà
-Phần bị động : là phần bánh tuabin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc.
Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác Bánh bơm ly tâm và bánh tuabin hướng tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác Trục của bánh bơm được nối với động cớ và trục của bánh tuabin được nối với hộp số.
Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng công tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánh bơm Khi ra khỏi cánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các bánh tuabin quay theo Nhờ đó năng lượng được truyền từ bánh bơm sang bánh tuabin nhờ dòng chảy chất lỏng.
Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen, nó chỉ làm việc như một khớp nối thuần túy nên nó còn gọi là khớp nối thủy lực.
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý ly hợp thủy lực Ưu điểm.
Có thể thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục, có khả năng truyền tải mômen lớn, cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp.
Không có khả năng biến đổi mômen nên đã hạn chế phạm vi sử dụng của nó trên ô tô, hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỷ số truyền nhỏ độ nhạy cao làm ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợp với động cơ đốt trong.
2.3.1.3 Phương án 3: Ly hợp điện từ.
Ly hợp điện từ hình thành với 2 dạng kết cấu:
- Ly hợp ma sát sử dụng lực ép điện từ
- Ly hợp điện tử làm việc theo nguyên lý nam châm điện bột.
Tính toán thiết kế ly hợp trên cơ sở xe Toyota Fortuner 2018
2.4.1 Xác định các thông số của ly hợp.
2.4.1.1 Xác định mô men ma sát của ly hợp.
Mô men ma sát của ly hợp được tính theo công thức:
Ml: mô men ma sát của ly hợp.
Memax: mô men xoắn cực đại của động cơ Memax = 245 Nm.
: hệ số dự trữ của ly hợp.
Hệ số phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mô men của động cơ trong mọi trường hợp Tuy nhiên cũng không được chọn lớn hơn để tránh tăng kích thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải Hệ số được chọn theo thực nghiệm tra trong Bảng 1.’’ Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế hệ thống ly hợp của ô tô-máy kéo’’, Lê Thị Vàng với xe du lịch: = 1,3 ÷ 1,75, ta chọn = 1,3.
- Vậy mô men ma sát của ly hợp:
2.4.1.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp.
Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:
Trong đó: i: Số đôi bề mặt ma sát
Rtb: Bán kính ma sát trung bình (bán kính của điểm đặt lực ép tổng hợp)
Khi thiết kế có thể chọn sơ bộ đường kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức kinh nghiệm:
Memax: mômen cực đại của động cơ, Memax= 245 (N.m)
D2: Đường kính ngoài của đĩa ma sát (cm)
C: Hệ số kinh nghiệm, lấy theo loại ôtô; với ôtô con C = 4,7
Hình 2.17 Sơ đồ tính toán bán kính trung bình
Chọn sơ bộ đường kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức kinh nghiệm
Chọn D2 = 23 (cm) hay R2= 23 2 = 11,5 (cm) R2= 115 (mm)
Bán kính trong của đĩa ma sát được chọn theo công thức:
Rtb được tính theo công thức
R2: Bán kính ngoài của đĩa ma sát.
R1: Bán kính trong của đĩa ma sát.
Giới hạn dưới dùng cho loại động cơ có số vòng quay không lớn Ở trị số này sự khác nhau giữa bán kính R1 và R2 lớn, gây nên sự chênh lêch tốc độ trượt tiếp tuyến lớn, gây nên sự hao mòn tấm ma sát sẽ không đều từ trong ra ngoài Để tránh tình trạng đó thì giới hạn dưới chỉ dùng cho động cơ có số vòng quay thấp, còn động cơ có số vòng quay cao hơn ta chọn trị số R1 theo giới hạn trên.
Bán kính trong của đĩa ma sát bằng:
2.4.1.3 Chọn số lượng đĩa bị động
Số đôi bề mặt ma sát được chọn sơ bộ theo công thức:
+ b-Bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động. b = R2 – R1 = 115 – 75 = 40 (mm) = 0,04 (m)
+ [q] - áp lực riêng cho phép trên bề mặt ma sát.
Chọn [q] = 250KN/m 2 (chọn theo bảng III-1 sách thiết kế ôtô máy kéo)
+ - Hệ số ma sát Chọn μ=0,3 (chọn theo bảng III-1 sách thiết kế ôtô máy kéo) Từ đó ta tính được: i = 3 2
1,3.245 2.3,14 0,04.0,3.250.10 0,0964 = 1,82 Khi tính i ta phải làm tròn theo giá trị nguyên chẵn gần nhất.
Chọn i=2 => Vậy số lượng đĩa bị động là: n=i/2=2/2=1.
2.4.2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp
2.4.2.1 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
Khi đóng ly hợp có thể xảy ra một trong hai trường hợp:
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp Trường này không tốt nên phải tránh.
- Đóng ly hợp một cách êm dịu Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởi động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp Trong sử dụng thường dùng phương pháp này nên ta tính công trượt sinh ra trong trường hợp này a Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ:
Phương pháp này sử dụng công thức theo kinh nghiệm của viện HAHM.
L –công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (Nm).
G - trọng lượng toàn bộ của ôtô G = 2450 (Kg)
Me max – mômen xoắn cực đại của động cơ Me max = 245 Nm no - số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ. chọn no = 0,75 ne max = 0,75 4000 = 3000 vg/ph với ne max là số vòng quay cực đại của động cơ. rb : bán kính làm việc của lốp : với cỡ lốp 265/65R17
Tỉ lệ chiều cao của lốp H= 0,65B= 0,65.265= 172,25 (mm). d: đường kính vành xe d inch d 25,4C1,8 (mm) r0: bán kính thiết kế của bánh xe, r0 được tính theo công thức: r0 = ( H +d/2)
: hệ số biến dạng của lốp , chọn loại lốp áp suất thấp;=0,935
= 0,935.(172,25+431,8/2) = 363 (mm) = 0,363 (m) i0, ih, if, lần lượt là tỷ số truyền của truyền lực chính, của hộp số. i0 = 4,6 (là tỷ số truyền của truyền lực chính) ih = 5,3 (là tỷ số truyền của tay số 1) if=1 (là tỷ số truyền của truyền ở tay số thấp)
- hệ số cản tổng cộng của đường ( = f + tg ) f - hệ số cản lăn
Khi tính toán có thể chọn = f = 0.03
Vậy công trượt sinh ra khi khởi động tại chỗ là:
= 53295 (J) b) Xác định công trượt riêng
Xác định công trượt riêng theo công thức sau : o L l o l F.i (J/cm 2 ) (2-7) Trong đó: lo- Công trượt riêng
L- Công trượt của ly hợp
F- Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động(cm 2 ). i-Số đôi bề mặt ma sát
Tra tra bảng 4 sách ‘ hướng dẫn thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô’ ta xác định công trượt riêng cho phép :
Theo 1 với ô tô du lịch: [lo] 0÷120 J/ cm 2
Vậy công trượt thoả mãn cho phép.
2.4.2.2 Kiểm tra theo nhiệt độ chi tiết
Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, lò xo…
Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết, bằng cách xác định độ tăng nhiệt độ theo công thức.
L- công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt (J) c - tỉ nhiệt chi tiết bị nung nóng c = 481,5 J/kg 0 C mt - khối lượng chi tiết bị nung nóng.
Tra bảng ta chọn mt = 6,2 (kg)
- hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính Đối với đĩa ép ngoài 2 1 n =0,5. n- số lượng đĩa bị động n=1
T = 0,5.53295 481,5.6, 2 = 8,9 ( 0 C) Vậy độ tăng nhiệt độ thoả mãn giới hạn cho phép, [ T ] =8 0 – 10 0 C.
Khi đĩa ép ngoài bị nung nóng thì lò xo ép cũng bị nung nóng nhưng độ tăng nhiệt độ này nhỏ hơn độ tăng nhiệt độ của đĩa ép ngoài ( do có đệm cách nhiệt ) Do vậy ta không cần kiểm tra nhiệt độ của lò xo ép.
2.4.3 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp.
2.4.3.1 Tính sức bền đĩa bị động: Để giảm kích thước của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô thì chọn vật liệu có hệ số ma sát cao Vật liệu của tấm ma sát thường chọn là loại phêrađô Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa Xương đĩa thường chế tạo bằng thép cacbon trung bình và cao Với thiết kế ta chọn thép 50.
Chiều dày xương đĩa thường chọn từ (1,5 2,0) mm Ta chọn x = 1,8mm
Chiều dày tấm ma sát thường chọn từ (3 5) mm Ta chọn = 4 mm
Hình 2.18 Cấu tạo đĩa bị động của xe
Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán Vật liệu của đinh tán được chế tạo bằng đồng Đinh tán được bố trí trên đĩa theo hai dãy tương ứng với các bán kính như sau:
Hình 2.19: Sơ đồ phân bố lực trên đinh tán
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức:
Dãy đinh tán phía trong F1 = 2 ( 2 )
Dãy đinh tán phía ngoài F2 = 2 ( 2 )
245.100.10,5 2.(9 10,5 ) = 672,5 (N) Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập.
Trong đó : c - ứng suất cắt của đinh tán ở từng dãy.
cd - ứng suất chèn dập của đinh tán ở từng dãy.
F - lực tác dụng lên đinh tán ở từng dãy. n - số lượng đinh tán ở mỗi dãy.
Vòng ngoài n2 = 14 đinh. d - đường kính đinh tán d = 6 (mm) = 0,6 (cm) l - chiều dài bị chèn dập của đinh tán. l = 2
1 chiều dày tấm ma sát Ta có l 2
[c] - ứng suất cắt cho phép của đinh tán [c] = 1000 N/cm 2
[cd] - ứng suất chèn dập cho phép của đinh tán.[cd] %00 N/cm 2 Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong :
Vậy cd1 = 320,3 N/cm 2 < [cd] %00 N/cm 2
Vậy các đinh tán đảm bảo độ bền cho phép. Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở vòng ngoài :
Vậy các đinh tán đảm bảo độ bền cho phép l d
Hình 2.20: Đinh tán của đĩa ma sát 2.4.3.1 Moayơ đĩa bị động
Chiều dài của moayơ đĩa bị động được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động Moayơ được ghép với xương đĩa bị động bằng đinh tán và lắp với trục ly hợp bằng then hoa.
Chiều dài moayơ thường chọn bằng đường kính ngoài của then hoa trục ly hợp. Khi điều kiện làm việc nặng nhọc thì chọn L = 1,4 D (D là đường kính ngoài của then hoa trục ly hợp)
Khi làm việc then hoa của moayơ chịu ứng suất chèn dập và ứng suất cắt được xác định theo công thức:
Trong đó : Me max - mômen cực đại của động cơ Me max = 245 Nm z - số then hoa của một moayơ z = 12
D - đường kính ngoài của then hoa D = 3,8 cm d - đường kính trong của then hoa d = 3,2 cm b - bề rộng của một then hoa b = 6 mm = 0,6 cm
Các thông số trên được chọn theo xe tham khảo
Hình 2.21: Sơ đồ moayơ bị động
Với vật liệu chế tạo moayơ là thép 40X thì ứng suất cho phép của moayơ là.
Vậy moayơ đảm bảo độ bền cho phép. Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập
F - lực tác dụng lên đinh tán. r - bán kính đặt đinh tán r = 6 cm = 60 mm n - số lượng đinh tán ở một moayơ n = 4 đinh d - đường kính đinh tán d = 8 mm = 0,8 cm l - chiều dài bị chèn dập của đinh tán l = 0,5 cm Vật liệu chế tạo đinh tán là thép 30 thì ứng suất cho phép của đinh tán là
2.6 = 2041,67 (N) Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở moayơ :
Vậy đinh tán đảm bảo điều kiện bền.
2.4.3.3 Tính bền lò xo đĩa. a) Lựa chọn và tính toán các thông số của lò xo
Hình 2.22: Quan hệ biến dạng và lực ép của lò xo đĩa
Khi tác dụng lực vào lò xo màng thì ban đầu cần 1 lực lớn hơn lực tác dụng vào lò xo trụ cho cùng 1 biến dạng, sau đó khi biến dạng tăng lên thì lò xo màng đảm bảo cho lực điều khiển người lái nhẹ đi
Hình 2.23: Hình ảnh cụ thể của 1 ly hợp dùng lò xo màng
Ta tính toán lò xo :
Hình 2.24: Sơ đồ lò xo đĩa
De - Đường kính ngoài của lò xo đĩa
Di - Đường kính trong của lò xo đĩa
Da - Đường kính tại điểm nguy hiểm của lò xo.
Dc - Đường kính tại vòng lăn của lò xo.
- chiều dày của lò xo đĩa. h - là độ cao nguy hiểm so với măt phẳng ngang. l1- độ dich chuyển của lò xo ở vị trí đặt lực.
Lực ép cần sinh ra để ép đĩa ép khi đóng ly hợp :
Dựa trên cơ sở xe tham khảo và các yêu cầu trong việc lựa chọn,thiết kế lò xo đĩa ta chọn các kích thước cơ bản sau:
De: Đường kính ngoài lò xo đĩa De = 210 mm
Di: Đường kính trong Di= 75 mm
Chiều dày lò xo đĩa = 2,7 mm
Số thanh phân bố đều lên đĩa Z= 12
Lực tổng hợp F được thể hiện thông qua số kết cấu như sau:
(hệ số 2,2 đảm bảo vùng lực ép không đổi rộng và không lật lò xo).
Thông số h/ xác định tỉ tuyến của lò xo.
Khi h/ 1,6 sẽ có một vùng rộng giá trị của lực đàn hồi giảm khi biến dạng tăng.
Khi h/ 2,8 thì sẽ có khả năng gây xoắn lò xo.
Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép l1= 1,8 mm
: là hệ số poát –xông (= 0,26)
Vậy lò xo đĩa với các thông số trên đảm bảo tạo ra lực ép cần thiết tác dụng lên đĩa ép khi đóng li hợp.
= 2318,7 N b) Tính toán sức bền lò xo
Lò xo đĩa được kiểm tra bền tại điểm nguy hiểm là điểm B theo ứng suất uốn:
a độ biểu diễn của lò xo đĩa, a = 4% = 4%.2,7 = 0,108 (mm)
: là hệ số poát –xông ( = 0,26)
Vật liệu chế tạo lò xo đĩa là thép 60T ứng suất giới hạn
Vậy lò xo đĩa đảm bảo điều kiện bền.
Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh hiện tượng cộng hưởng ở tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ thống truyền lực Đồng thời đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moayơ trục ly hợp.
Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được xác định sau:
Gb - trọng lượng bám của ôtô (N). Đối với xe thiết kế là 1 cầu chủ động.
- hệ số bám của đường, với đường tốt lấy = 0,8 rb - bán kính làm việc của bánh xe rb = 0,363 m io - tỉ số truyền của truyền lực chính io = 4,52 ih - tỉ số truyền của hộp số ở số truyền 1 ih = 5,218 if - tỉ số truyền ở số truyền thấp if = 1
4,6.5,3.1 = 143 Nm Mômen quay mà giảm chấn có thể truyền được bằng tổng mômen quay của các lực lò xo giảm chấn và mômen ma sát.
M1 - Mômen quay của các lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số cao.
M2 - Mômen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp.
R1 - bán kính đặt lò xo giảm chấn Ta chọn R1 = 35 mm
Z1 - số lượng lò xo giảm chấn đặt trên moayơ Ta chọn Z1 = 4
R2 - bán kính trung bình đặt các vòng ma sát Ta chọn R2 = 30 mm
Z2 - số lượng vòng ma sát (số đôi cặp ma sát) Ta chọn Z2 = 4
- hệ số ma sát giữa vòng ma sát và đĩa bị động.
P1 - lực ép của một lò xo giảm chấn. P1 1 1
P2 - lực tác dụng lên vòng ma sát P2 2 2
36 30.4.10 = 300 (N) Khi chưa truyền mômen quay, thanh tựa nối các đĩa sẽ có khe hở 1 , 2 tới các thành bên của moayơ.
Theo sơ đồ hình 2.25 ta có :
1 - khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền mômen từ động cơ
2 - khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền mômen bám từ bánh xe Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn
(hay gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa bị động để xoay đĩa đi 1 o so với moay ơ) 1 d 2 Độ cứng được xác định theo công thức:
Trong đó: K - độ cứng của một lò xo (kG/cm) : Hình 2.25 Với: K = 1,25 KG/cm ,2625 N/cm
Z1 = 4 - số lượng lò xo giảm chấn đặt trên một moayơ.
SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG CỤM LY HỢP
Lắp cơ cấu điều khiển và điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp ly hợp
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ 1.bánh đà, 2.khung từ, 3.cuộn dây,
4.Bột kim loại, 5.lõi thép bị động nối với hộp sô 6.trục ly hợp Ưu điểm.
Khả năng chống quá tải tốt, bố trí dẫn động dễ dàng
Chế tạo phức tạp, bảo dưỡng và sửa chữa khó khăn, giá thành đắt.
