TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG CÔNG SUẤT Đề tài Đánh giá so sánh Cơ cấu hành tinh kiểu Willson độc lập và cơ cấu hành tinh ki[.]
Khái quát
Trên xe sử dụng hộp số thường, thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp.
Khi sử dụng hộp số tự động, lái xe không cần phải nhận biết các thông số như khi lái xe bằng hộp số tay Việc chuyển đổi giữa các số sẽ tự động diễn ra dựa trên tải động cơ và tốc độ của xe.
Với xe hộp số tự động, người lái không cần lo lắng về việc chuyển số, vì hệ thống tự động điều chỉnh bánh răng dựa trên tốc độ và độ nhấn ga.
Hình 1.1: Sự phát triển từ hộp số thường tới hộp số tự động
Hộp số điều khiển điện tử (ECT) là loại hộp số mà việc chuyển số được điều khiển bởi bộ điều khiển điện tử (ECU), trong khi hộp số tự động thuần thuỷ lực không sử dụng ECU Hiện nay, hầu hết các xe đều áp dụng công nghệ ECT Một số kiểu xe cho phép lái xe chọn phương thức chuyển số theo ý muốn và điều kiện đường xá, giúp tiết kiệm nhiên liệu và cải thiện tính năng cũng như vận hành của xe.
Lịch sử phát triển
Từ những năm 1990, các kỹ sư hàng hải Đức đã nghiên cứu ý tưởng về hộp số tự động, và đến năm 1938, GM giới thiệu chiếc Oldsmobile đầu tiên trang bị hộp số tự động, giúp đơn giản hóa việc điều khiển ô tô mà không cần bàn đạp ly hợp Tuy nhiên, do tính phức tạp trong chế tạo và bảo trì, hộp số tự động ban đầu ít được sử dụng Đến những năm 70, hộp số tự động hồi sinh khi nhiều hãng ô tô cho ra mắt xe mới với loại hộp số này Kể từ đó, hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thế hộp số thường Hộp số tự động đầu tiên có cấp và được điều khiển bằng thủy lực, sau đó đã ra đời hộp số có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) để cải thiện độ chính xác trong việc chuyển số và tăng tính an toàn khi sử dụng.
Các nhà sản xuất ô tô đã không ngừng cải tiến công nghệ hộp số, dẫn đến việc phát triển thành công hộp số tự động vô cấp vào cuối thế kỷ XX, với nhiều cấp tỷ số truyền đa dạng nhằm nâng cao hiệu suất và trải nghiệm lái xe.
Hộp số tự động (HSTĐ) ra đời vào năm 1934 tại hãng Chrysler, theo thông tin từ tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức Ban đầu, HSTĐ sử dụng ly hợp thủy lực và hộp số hành tinh, điều khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực Qua thời gian, công nghệ này đã chuyển sang sử dụng biến momen thủy lực, và hiện nay được gọi là hộp số tự động (AT).
Sau khi hãng Zil (Liên Xô cũ, 1949), nhiều hãng Tây Âu như Đức, Pháp và Thụy Sĩ cũng tham gia vào lĩnh vực sản xuất hệ thống truyền động Trong giai đoạn này, phần lớn các hệ thống truyền động đều sử dụng hộp số hành tinh với 3 hoặc 4 cấp, dựa trên bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Wilson và có kết cấu tự động.
Sau những năm 1960, HSTĐ dùng trên ô tô tải, ô tô bus với momen thủy lực và hộp số cơ khí có cặp bánh răng ăn khớp ngoài, kết cấu AT.
Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTĐ kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng.
Một loại hộp số tự động khác là hộp số vô cấp (CVT), sử dụng bộ truyền đai kim loại và được điều khiển bằng hệ thống thủy lực điện tử, cũng thuộc dạng hộp số tự động.
Hình 1.2 Lịch sử phát triển của hộp số tự động
Ngày nay, công nghệ truyền động thông minh đang phát triển mạnh mẽ, cho phép chuyển số dựa trên thói quen lái xe và tình huống mặt đường Hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, với 9-10 cấp số, là một ứng dụng nổi bật của kỹ thuật cao Gần đây, hộp số mới xuất hiện cho phép người dùng lựa chọn giữa hai phương pháp chuyển số: bằng tay hoặc tự động, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người lái.
Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và nâng cao tính an toàn, các nhà sản xuất đã phát triển hộp số điều khiển điện tử với chức năng sang số bằng cần giống như hộp số truyền thống Tại Việt Nam, hộp số tự động đã xuất hiện từ những năm 1990 trên các xe nhập khẩu.
Mỹ và châu Âu đã phát triển công nghệ chế tạo hộp số tự động, nhưng trước đây, việc bảo dưỡng và sửa chữa gặp nhiều khó khăn do công nghệ còn hạn chế Hiện nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, hộp số tự động đã khẳng định tính ưu việt và đang dần thay thế hộp số thường.
Hình 1.3: Hộp số tự động ngày nay
Phân loại hộp số tự động
Phân loại theo tỉ số truyền
Hộp số tự động vô cấp là một hệ thống truyền động có khả năng thay đổi tỉ số truyền một cách tự động và liên tục Điều này được thực hiện thông qua việc điều chỉnh bán kính quay của các puly, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của xe.
Hình 1.4: Hộp số tự động vô cấp
Hộp số tự động có cấp khác biệt với hộp số vô cấp ở chỗ nó cho phép thay đổi tỉ số truyền thông qua các cấp số nhờ vào hệ thống bộ truyền bánh răng.
Hình 1.5 Hộp số ly hợp kép
Phân loại theo cách điều khiển
Hệ thống truyền động tự động (HSTĐ) được chia thành hai loại chính dựa trên cách điều khiển: điều khiển thủy lực hoàn toàn và điều khiển điện tử (ECT) Loại điều khiển thủy lực sử dụng hệ thống cơ học để chuyển số, trong khi ECT không chỉ điều khiển chuyển số mà còn tích hợp dữ liệu từ ECU, cung cấp thêm chức năng chẩn đoán và dự phòng.
Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực sử dụng cơ chế biến đổi tốc độ xe thành áp suất ly tâm và độ mở bướm ga thành áp suất bướm ga Các áp suất thủy lực này được dùng để điều khiển hoạt động của ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh, từ đó xác định thời điểm lên xuống số Phương pháp này được gọi là điều khiển thủy lực.
Hộp số điều khiển điện tử ECT sử dụng các cảm biến để phát hiện tốc độ xe và độ mở bướm ga, chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện gửi về bộ điều khiển điện tử (ECU) ECU sau đó điều khiển hoạt động của các ly hợp và phanh dựa trên những tín hiệu này thông qua hệ thống van và thủy lực, từ đó xác định thời điểm chuyển số Loại điều khiển điện tử kết hợp thủy lực này cho phép ECU – ECT quản lý hộp số hiệu quả thông qua các tín hiệu điều khiển điện tử.
Sơ đồ tín hiệu điều khiển bao gồm tín hiệu điện từ các cảm biến như cảm biến tốc độ và cảm biến vị trí chân ga, cùng với tín hiệu thủy lực từ bàn đạp ga Tín hiệu này được truyền qua cáp chân ga đến bướm ga và cảm biến vị trí bướm ga, sau đó đến ECU động cơ và ECT – ECU, cuối cùng điều khiển van điện từ.
các cần sang số bộ bánh răng hành tinh và bộ biến mô.
Hộp số tự động Toyota loại điều khiển hoàn toàn thủy lực sử dụng cáp bướm ga kết hợp với các tín hiệu điện tử để điều khiển hoạt động của hộp số.
Sơ đồ tín hiệu điều khiển trong hệ thống động cơ bao gồm các bước: Bàn đạp ga truyền tín hiệu qua cáp dây ga, tiếp theo là cáp bướm ga dẫn đến van bướm ga và van ly tâm Sau đó, tín hiệu được chuyển tiếp đến van sang số, cuối cùng là bộ truyền bánh răng hành tinh và bộ biến mô.
Hộp số tự động được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, trong khi hộp số điều khiển bằng điện tử sử dụng áp suất thủy lực để tự động chuyển số theo tín hiệu từ ECU ECU điều khiển các van điện từ dựa trên tình trạng của động cơ và xe, được xác định bởi các bộ cảm biến, từ đó điều chỉnh áp suất dầu thủy lực.
Sơ đồ tín hiệu điều khiển: Tín hiệu từ các cảm biến và từ bộ điều khiển thủy lực
ECU động cơ và ECT tín hiệu điện đến các van điện từ bộ biến mô và các bánh răng hành tinh.
Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động điều khiển bằng điện tử
Phân loại theo cấp số truyền
Có nhiều loại hộp số tự động, hiện nay thông dụng nhất là loại 4, 5, 6 cấp số, một số loại xe được trang bị hộp số tự động 8, 9 cấp.
Phân loại theo cách bố trí trên xe
Loại FF (Front – Front: động cơ đặt trước – cầu trước chủ động): Loại này được thiết kế gọn do chúng được bố trí ở khoang động cơ.
Loại ER (Front – Rear: động cơ đặt trước – cầu sau chủ động): Loại này có bộ truyền lực cuối cùng (vi sai) lắp ở bên ngoài nên nó dài hơn.
Chức năng của hộp số tự động
Hộp số tự động hoạt động tương tự như hộp số truyền thống nhưng mang lại nhiều lợi ích vượt trội Nó giúp đơn giản hóa việc điều khiển, cho phép chuyển số êm ái mà không cần ngắt kết nối công suất từ động cơ Hệ thống này tự động chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện hoạt động của xe, tối ưu hóa công suất động cơ một cách hiệu quả.
Hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau:
Tạo ra các cấp tỉ số truyền phù hợp giúp điều chỉnh momen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động, đồng thời thích ứng với momen cản luôn thay đổi Điều này nhằm tối ưu hóa công suất của động cơ, đảm bảo hiệu suất vận hành tốt nhất cho phương tiện.
Giúp xe thay đổi chiều chuyển động.
Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp.
Hộp số tự động điều khiển điện tử (ECT) không chỉ cải thiện hiệu suất lái xe mà còn tích hợp các chức năng an toàn Trong trường hợp xảy ra hư hỏng hệ thống khi đang di chuyển, ECT sẽ chuyển sang chế độ dự phòng, cho phép xe hoạt động theo chế độ đã được lập trình trước trong một khoảng thời gian ngắn, giúp giảm thiểu nguy cơ tai nạn.
Ưu , nhược điểm của hộp số tự động
Ưu điểm
- Thực hiện việc chyển số chính xác hơn.
- Giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số.
Hệ thống chuyển số tự động hoạt động êm ái và linh hoạt, giúp người lái dễ dàng điều khiển xe mà không cần phải thành thạo các kỹ thuật lái xe phức tạp như vận hành ly hợp.
Việc kết nối động cơ và dòng dẫn động bằng thủy lực thông qua biến mô giúp tránh tình trạng quá tải hiệu quả hơn so với kết nối bằng cơ khí.
Hộp số tự động hoạt động dựa trên ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực, cho phép tách nối công suất từ động cơ đến hộp số mà không cần cơ cấu cơ khí Điều này giúp dòng công suất được truyền liên tục mà không bị ngắt quãng, đạt hiệu suất cao lên đến 98%.
- Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh.
- Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc
Nhược điểm
- Kết cấu phức tạp hơn hộp số cơ khí
- Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí
Biến mô kết nối động cơ với hệ thống truyền động thông qua việc chuyển dòng chất lỏng từ mặt này sang mặt khác trong hộp biến mô Khi vận hành, hiện tượng "trượt" có thể xảy ra, dẫn đến hiệu suất sử dụng năng lượng bị giảm, đặc biệt là ở tốc độ thấp.
Các bộ phận chính và chức năng cơ bản
Biến mô thủy lực
Biến mô thủy lực được lắp đặt giữa trục và hộp số, kết nối với trục khủy qua tấm truyền động bằng bulông Bộ biến mô hoạt động giống như bánh đà của động cơ, giúp ổn định và điều chỉnh công suất Chức năng chính của bộ biến mô là truyền động hiệu quả và cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống truyền lực.
- Tăng momen do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hay không truyền mômen động cơ đến hộp số.
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống thủy lực.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
Bộ bánh răng hành tinh
Bộ bánh răng bao gồm các bánh răng hành tinh giúp điều chỉnh tốc độ đầu ra, cùng với ly hợp và phanh hãm hoạt động bằng áp suất dầu thủy lực để kiểm soát bánh răng hành tinh Hệ thống còn có các trục truyền công suất động cơ và vòng bi hỗ trợ cho việc quay của trục được mượt mà.
Chức năng của bộ bánh răng hành tinh như sau:
Để đạt được mômen và tốc độ quay phù hợp với các chế độ chạy xe và điều khiển của lái xe, cần cung cấp một số tỷ số truyền bánh răng thích hợp.
- Cung cấp bánh răng đảo chiều để chạy lùi.
- Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi xe đỗ.
Hệ thống điều khiển thủy lực
Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm các thành phần chính như te dầu, bơm dầu, và các loại van với chức năng đa dạng Ngoài ra, hệ thống còn có các khoang và ống dẫn dầu, phanh, cùng với các bộ phận khác, tất cả đều đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và vận hành hiệu quả của hệ thống thủy lực.
Chức năng của hệ thống điều khiển thủy lực như sau:
- Cung cấp dầu thủy lực đến bộ biến mô.
- Điều chỉnh áp suất thủy lực do bơm dầu tạo ra.
- Chuyển hóa tải trọng động cơ và tốc độ xe thành “tín hiệu” thủy lực.
- Cung cấp áp suất thủy lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển hoạt động của bánh răng hành tinh.
- Bôi trơn các chi tiết chuyển động quay bằng dầu.
- Làm mát biến mô và hộp số bằng dầu.
Liên kết điều khiển bằng tay
Hộp số tự động có khả năng chuyển số cao và thấp một cách tự động, nhưng cũng cung cấp hai liên kết cho phép người lái kiểm soát hộp số bằng tay Hai liên kết này bao gồm cần và cáp chọn số cùng với cáp chân ga và bướm ga.
Khi lái xe, việc chọn số là rất quan trọng, bao gồm chế độ tiến, lùi, số trung gian hoặc đỗ xe Lượng nhấn bàn đạp ga, phản ánh độ mở của bướm ga, được truyền chính xác đến hộp số thông qua cáp Hộp số tự động điều chỉnh tốc độ dựa trên tải động cơ, và người lái có thể ảnh hưởng đến điều này thông qua việc điều chỉnh lượng nhấn bàn đạp ga.
Bộ truyền động cuối cùng
Hộp số tự động với vi sai nằm ngang tích hợp cả hộp số và bộ truyền động cuối trong cùng một vỏ Bộ truyền động cuối bao gồm cặp bánh răng giảm tốc và các bánh răng vi sai, hoạt động tương tự như trên xe có cầu sau chủ động, nhưng sử dụng bánh răng xoắn cho quá trình giảm tốc cuối.
Dầu hộp số tự động
Dầu hộp số tự động( viết tắt là ATF) để phân biệt với các loại dầu khác Chức năng của dầu hộp số tự động:
- Truyền mômen trong bộ biến mô.
- Điều khiển hệ thống điều khiển thủy lực, cũng như hoạt động của ly hợp và phanh trong phần hộp số.
- Bôi trơn các bánh răng hành tinh và các chi tiết chuyển động khác.
- Làm mát các chi tiết chuyển động.
Vỏ hộp số
Bộ vỏ hộp số bao gồm vỏ hộp số chứa biến mô, truyền động bánh răng và hệ thống điều khiển thủy lực Đuôi hộp số chứa trục thứ cấp, trong khi hộp số tự động có vi sai không có phần đuôi và truyền động cuối cùng được đặt trong vỏ hộp số phía có vi sai Để ngăn áp suất trong vỏ tăng quá cao, một ống thông hơi được lắp ở phía trên hộp số.
Cấu tạo, sơ đồ, nguyên lý làm việc, của hộp số hành tinh
Cấu tạo
Bộ truyền bánh răng hành tinh bao gồm ba loại bánh răng chính: bánh răng bao (N), bánh răng hành tinh (H) và bánh răng mặt trời (M), cùng với cần dẫn (Giá đỡ G).
Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson độc lập :
- Là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và ngoài ,ba trục
Bánh răng mặt trời có vành răng bên ngoài gắn trên một trục quay, trong khi bánh răng ngoại luân với vành răng bên trong được đặt trên một trục khác cùng đường tâm Các bánh răng hành tinh tương tác với bánh răng mặt trời từ bên ngoài và với bánh răng ngoại luân từ bên trong, đồng thời các bánh răng hành tinh được kết nối cứng với nhau trên giá hành tinh.
Hình 2.1 Cấu tạo và sơ đồ CCHT kiểu Willson
Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson:
Cơ cấu hành tinh này được cấu tạo từ hai cơ cấu hành tinh kiểu Wilson, bao gồm hai bánh răng mặt trời, hai bánh răng ngoại luân và hai giá hành tinh Đặc biệt, số lượng bánh răng hành tinh trong cấu trúc này gấp đôi so với cơ cấu hành tinh Wilson truyền thống.
Hai bánh răng mặt trời thứ nhất và thứ hai được gắn trên cùng một trục, tạo thành một liên kết cứng Giá hành tinh thứ hai cũng được kết nối cứng với bánh răng ngoại luân thứ nhất.
Hình 2.2 Cơ Cấu hành Tinh Kiểu Simpson
Hình 2.3 Cấu tạo CCHT Wilson và chuyển động trong cơ cấu
Bánh răng hành tinh cần được kết nối với trục trung tâm để chúng có thể xoay quanh nhau Với cấu trúc này, các bánh răng hành tinh hoạt động tương tự như các hành tinh quay quanh mặt trời, do đó chúng được gọi là bánh răng hành tinh.
- Thông thường nhiều bánh răng hành tinh được phối hợp với nhau trong bộ truyền bánh răng hành tinh.
Các khả năng làm việc của hộp số hành tinh
Các khả năng làm việc của hộp số hành tinh kiểu wilson độc lập
3.1.1 Khả năng làm việc của cơ cấu hành tinh
Cơ cấu hành tinh Wilson bao gồm ba thành phần chính: M (bánh răng mặt trời), N (bánh răng ngoại luân) và G (cần dẫn) Bánh răng hành tinh H hoạt động như một khâu liên kết giữa M và N Phân tích động học của hộp số cho thấy cần có một phần tử chủ động và một phần tử bị động để đạt được tỷ số truyền xác định, dẫn đến hai khả năng hoạt động cho cơ cấu này.
- Khoá một phần tử với vỏ hộp số
- Khoá hai phần tử với nhau.
Cả hai khả năng đều cho phép: nếu trục vào có tốc độ quay ổn định thì tốc độ góc của trục ra sẽ ổn định.
M - Bánh răng mặt trời; N - Bánh răng ngoại luân; H - Bánh răng hành tinh;
Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson có khả năng sử dụng được thể hiện qua sơ đồ trạng thái trong bảng, trong đó tỉ số giữa số vòng quay trên trục chủ động và số vòng quay trên trục bị động chính là tỉ số truyền của cơ cấu hành tinh trong trạng thái đang xét.
Cơ cấu Wilson có thể có 7 trạng thái, trong đó phần tử liên kết là yếu tố kết nối giữa vỏ và các phần tử khác Tỉ số truyền được xác định theo công thức: i = n cd / n bd = M bd.
M bđ , M cđ : Mô men bánh bị động, chủ động. n cđ ,n bđ : Số vòng quay của bánh chủ động và bị động
Nguyên lý làm việc tóm tắt trong Bảng 3-1.
Bảng 3-1.Sơ đồ các khả năng làm việc và ứng dụng của CCHT kiểu Wilson.
Trạng thái khâu Công thức tính tỉ số truyền
Sử Vào Ra Khoá i= n n vao dụng ra
7 Khoá hai khâu với nhau 1 1
Khả năng sử dụng tỉ số truyền của cơ cấu hành tinh trong hộp số ôtô phụ thuộc vào điều kiện kết cấu và giới hạn làm việc của động cơ Mặc dù hộp số ôtô đã áp dụng kết cấu trục lồng, việc thay đổi trục chủ động và bị động không thể thực hiện thường xuyên Do đó, trong 7 trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh Wilson, chỉ một số trạng thái có thể được sử dụng.
1 Trạng thái 1 có thể là số 1 với i = 2,5 ÷ 5,0 (số truyền rất chậm)
2 Trạng thái 6 có thể là số 2 với i = 1,0÷2,0 (số truyền chậm)
3 Trạng thái 7 có thể là số 3 với i = 1 (số truyền thẳng)
4 Trạng thái 5 (hình 3-4) có thể là số 4 với i = 0,6÷0,8 (số truyền tăng OD)
5 Trạng thái 3 (hình 3-5) có thể là số lùi i = -(4,0÷1,5) (số lùi)
Trạng thái 0 (M0) là trạng thái trong đó có phần tử chủ động và bị động, nhưng các phần tử khác chỉ quay mà không tải Trong trạng thái này, bánh răng hành tinh điều chỉnh tốc độ quay giữa các phần tử, với một khâu khác quay tự do Do đó, trạng thái M0 được sử dụng để chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hộp số trong quá trình vận hành.
Hộp số hành tinh Wilson mang đến sự đa dạng trong khả năng hoạt động, cho phép giảm tốc, tăng tốc và tạo ra đầu ra quay ngược chiều với trục đầu vào Tuy nhiên, hộp số này cũng có những hạn chế về tỷ số truyền.
3.1.2 Phân tích các trạng thái của hộp số hành tinh kiểu Wilson
• Trạng thái 1 có thể là số 1 (hình 3.2) với i = 2.5 ÷ 5.0 (số truyền rất chậm)
Bánh răng mặt trời M là thành phần chủ động trong cơ cấu hành tinh, trong khi cần dẫn G là phần bị động và bánh răng bao được cố định Tỉ số truyền của hệ thống đạt từ 2.5 đến 5.0, cho phép cơ cấu hoạt động ở chế độ giảm tốc với tỉ số truyền lớn.
Trong hệ thống này, bánh răng mặt trời nhận công suất từ động cơ, trong khi bánh răng hành tinh H kết hợp với bánh răng mặt trời M để quay cần dẫn G Điều này dẫn đến việc trục sơ cấp và trục thứ cấp cùng chiều nhau, với tỉ số truyền dao động từ 2.5 đến 5 Mặc dù tốc độ chậm, hệ thống này cung cấp công suất lớn, rất phù hợp cho việc khởi động máy, khi mà yêu cầu công suất cao là rất cần thiết.
• Trạng thái 6 (hình 3.3) có thể là số 2 với i = 1.0 ÷ 2.0 (số truyền chậm)
Hình 3.3 Sơ đồ gài số 2.
Bánh răng bao N là thành phần chủ động trong cơ cấu hành tinh, trong khi cần dẫn G là thành phần bị động Bánh răng mặt trời M đóng vai trò là khoá liên kết Tỉ số truyền của hệ thống này là 1 ÷ 2, cho phép cơ cấu hoạt động ở chế độ giảm tốc với tỉ số truyền nhỏ.
Bánh răng bao N nhận công suất từ động cơ, trong khi bánh răng hành tinh H kết hợp với bánh răng bao N để quay cần dẫn.
Chiều của trục sơ cấp và trục thứ cấp cùng chiều nhau, với tỉ số truyền của bộ truyền nằm trong khoảng 1 ÷ 2 Trong trường hợp này, tốc độ cao hơn số 1 nhưng công suất lại nhỏ hơn, điều này phù hợp cho khả năng leo dốc hoặc tải trọng nặng.
• Trạng thái 7 có thể là số 3 với i = 1 (số truyền thẳng)
Trong chế độ làm việc của sơ đồ gài số 3, có 2 trong 3 khâu bị khoá Đầu vào bao gồm bánh răng mặt trời M và bánh răng bao N, trong khi đầu ra là cần dẫn G Mômen và tốc độ được truyền thẳng từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp với tỷ số truyền là 1.
Trong hệ thống này, bánh răng mặt trời M và bánh răng bao N nhận công suất từ động cơ, trong khi bánh răng hành tinh H ăn khớp với bánh răng mặt trời Cả bánh răng bao N và bánh răng mặt trời M đều quay cùng tốc độ và chiều, dẫn đến việc cần dẫn G cũng quay với tốc độ tương tự, đạt tỉ số truyền 1÷1.
• Trạng thái 5 (hình 3.5) có thể là số 4 với i = 0,6÷0,8 (số truyền tăng OD)
Tăng tốc độ đầu ra vượt qua tốc độ đầu vào là một quá trình trái ngược với tính chất của hộp giảm tốc Trong hệ thống này, bộ phận chủ động là cần dẫn G, trong khi bánh răng ngoại luân N đóng vai trò bị động, và bánh răng mặt trời M là khoá liên kết Tỉ số truyền được xác định trong khoảng i = 0.6 ÷ 0.8.
Bánh răng nhận công suất từ động cơ là cần dẫn G, trong khi bánh răng hành tinh H ăn khớp với bánh răng bao N và bánh răng mặt trời bị khóa cứng Điều này dẫn đến chiều của trục sơ cấp và trục thứ cấp cùng chiều nhau, với tỷ số truyền của bộ truyền nằm trong khoảng 0.6 ÷ 0.8 Mặc dù tốc độ cao, công suất lại nhỏ, cấp tốc độ này thường phù hợp với khả năng di chuyển trên đường bằng.
Hình 3.5 Sơ đồ gài số 4.
• Trạng thái 3 (hình 3.6) có thể là số lùi i = -(4.0÷1.5) (số lùi R)
Các khả năng làm việc của hộp số hành tinh kiểu simpson
3.2.1 Khả năng làm việc của hộp số hành tinh
CCHT kiểu Simpson gồm hai CCHT Wilson Các phần tử:M_1, N_1, H_1, G_1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất, M_2, N_2, H_2, G_2 thuộc dãy hành tinh thứ hai. Chúng đã được ghép nối như sau:
Hai bánh răng mặt trời M_1 và M_2 đặt trên cùng một trục quay (liên kết cứng). Giá hành tinh G_2 liên kết cứng với bánh răng ngoại luân N_1.
Sơ đồ cấu tạo đươc trình bày trên Hình 3.7, và nguyên lý làm việc tóm tắt trong Bảng 3-2.
Bảng 3-2 Nguyên lý làm việc CCHT tổ hợp Simpson.
Phần tử chạy không Công thức tính i
Khả năng chế tạo i ứngdụng trong hộp số
Hộp số hành tinh kiểu Simpson nổi bật với tỉ số truyền không bị giới hạn, cho phép xác định rõ ràng các trạng thái hoạt động Điều này mang lại hiệu suất tối ưu hơn so với hộp số hành tinh dạng Wilson.
Hộp số hành tinh kiểu Simpson chỉ phù hợp cho việc giảm tốc, không thể sử dụng để tăng tốc như hộp số hành tinh Wilson.
3.2.2 Phân tích các trạng thái của hộp số hành tinh kiểu Simpson
● Trạng thái 1 ( số truyền rất chậm )
Bánh răng ngoại luân (bao) N2 là thành phần chủ động, trong khi bánh răng ngoại luân (bao) N1 là phần bị động Cần dẫn G1 được cố định và không có phần tử chạy không Tỉ số truyền đạt được nằm trong khoảng từ 1 đến vô hạn, cho phép cơ cấu hành tinh hoạt động ở chế độ giảm tốc với tỉ số truyền lớn.
Trong hệ thống này, bánh răng ngoại luân N2 nhận công suất từ động cơ, trong khi bánh răng hành tinh H2 kết hợp với bánh răng bao N2 để quay cần dẫn G2, khiến bánh răng bao N1 cũng quay Lúc này, cần dẫn G1 bị khóa cứng, dẫn đến chiều quay của trục sơ cấp và trục thứ cấp là giống nhau, với tỷ số truyền của bộ truyền là 1 ÷ ∞ Điều này cho phép hệ thống hoạt động với công suất rất lớn mà không có giới hạn.
● Trạng thái 2 ( số truyền chậm )
Bánh răng ngoại luân (bao) N2 là thành phần chủ động, trong khi bánh răng ngoại luân (bao) N1 là phần bị động Hai bánh răng mặt trời M1 và M2 được cố định, và bánh răng hành tinh H1 cùng cần dẫn G1 là phần tử chạy không Tỉ số truyền đạt được từ 1 < i.