HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ

Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ I NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC: 1.1 Công dụng: Động đốt dùng ô tô có hệ số thích ứng thấp, với động xăng vào khoảng 1,1- 1,2 động Điesel vào khoảng 1,05-1,15 Do mô men xoắn động phát đáp ứng mô men yêu cầu để khắc phục lực cản chế độ chuyển động ô tô Hệ thống truyền lực tơ có khả đáp ứng u cầu khai thác vận hành ô tô Hệ thống truyền lực ô tô hệ thống bao gồm cụm tổng thành liên kết với từ động tới bánh xe chủ động thực nhiệm vụ sau: - Truyền cơng suất, số vịng quay từ động tới bánh xe chủ động phù hợp với chế độ làm việc ô tô - Có thể cho phép ngắt dịng truyền lực từ động tới bánh xe chủ động thời gian ngắn dài - Tạo khả chuyển động lùi cho tơ 1.2 Phân loại - Theo hình thức truyền lượng + HTTL khí: bao gồm truyền khí + HTTL Cơ khí thủy lực: truyền khí, thủy lực + HTTL điện từ: nguồn điện, động điện hệ thống điều khiển + HTTL thủy lực : truyền thủy lực hệ thống điều khiển + HTTL liên hợp: khí- thủy lực- điều khiển điện từ - Theo đặc điểm biến đổi tỷ số truyền + Truyền lực có cấp: có tỷ số truyền cố định thay đổi theo đường bậc thang + Truyền lực vơ cấp: có tỷ số truyền biến đổi liên tục phụ thuộc vào chế độ làm việc động sức cản mặt đường - Theo phương pháp điều khiển thay đổi số truyền + Điều khiển khí cần số + Điều khiển bán tự động + Điều khiển tự động - HTTL khí điều khiển cần số : Manual Transmission- MT - HTTL khí thủy lực điều khiển tự động: Automatic Transmission- AT 1.3 Các sơ đồ bố trí chung Việc bố trí chung HTTL tơ phụ thuộc nhiều vào việc bố trí động Để thống xem xét sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực có tổng thành động HTTL ô tô phổ biến bao gồm cụm tổng thành sau: - HTTL khí: + Ly hợp, hộp số chính, trục đăng, cầu chủ động, bánh xe chủ động + Ly hợp, hộp số chính, ( hộp số phụ có), hộp phân phối, trục đăng, khớp nối, cầu chủ động, bánh xe chủ động - HTTL khí thủy lực: Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực + Biến mô men thủy lực, hộp số khí hành tinh, ( hộp phân phối), trục đăng, ( khớp nối), cầu chủ động, bánh xe chủ động a) Một số sơ đồ phổ biến xe con: * Động bố trí phía trước- cầu sau chủ động: Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực loại động đặt dọc trước, cầu sau chủ nhỏ Đ L H C C C C Ưu điểm: - Tính điều khiển ổn định tốt xe chạy vào đường vòng - Tọa độ trọng tâm lệch nhiều phía trước nên khả nhạy cảm với gió bên - Kết cấu cầu trước đơn giản - Giảm nhẹ lực tác động lên vành lái quay vịng - Thuận lợi bố trí động gối đỡ nhằm chống rung, ồn, thoát nhiệt tốt, dễ bố trí đường xả - Tăng khả đồng hao mòn lốp bánh xe cầu dẫn hướng cầu chủ động - Khơng gian phía trước rộng tạo dịch chuyển cầu xe thuận lợi bố trí hệ thống treo, lái Nhược điểm: - Khả tận dụng trọng lượng bám cầu sau thấp trạng thái tải, dẫn đến giảm khả kéo đường có hệ số bám thấp - Khối lượng tập trung lớn cầu trước gây tải cho hệ thống phanh cầu trước - Trục đăng dài làm ảnh hưởng đến tuổi thọ, độ bền trục * Động bố trí phía trước- cầu trước chủ động: C Đ CL H C Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống truyền lực loại động đặt dọc trước, cầu trước chủ C Đ L C H C Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống truyền lực loại động đặt ngang trước, cầu trước chủ Ưu điểm: Hai dạng sử dụng rộng rãi loại xe đại ngày - Có khả ổn định quay vịng cao ( mơmen ổn định vành lái lớn) nhiên có khả xảy trượt bên cầu trước - Ít nhạy cảm với gió bên đặc biệt tốc độ cao - Có khả tận dụng trọng lượng bám đặc biệt đầy tải - Thuận lợi cho xe có khối lượng tự trọng nhỏ ( giảm đáng kể khối lượng trục truyền trung gian) Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực - Bố trí gọn cầu trước - Phù hợp với xe có chiều ngang lớn, giảm khả lật ngang xe tốc độ cao - Kết cấu cầu sau đơn giản - Gầm xe thống, hạ thấp trọng tâm xe nâng cao ổn định chuyển động - Thuận lợi cho việc bố trí hệ thống làm mát, xả khí thải Nhược điểm: - Khơng gian phía cầu trước trật hẹp, khó khăn cho cơng tác chăm sóc bảo dưỡng sửa chữa - Lực tác dụng lên vành lái lớn - Tăng mài mịn lốp xe cầu trước - Có khả gây tải cho hệ thống phanh cầu trước * Động đặt sau- cầu sau chủ động: C Đ L CH HC L Đ C Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống truyền lực loại động đặt dọc sau, cầu sau chủ động Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống truyền lực loại động đặt dọc sau, cầu sau chủ động Ưu điểm: - Cho khả kéo tốt chế độ tải trọng - Đơn giản hóa kết cấu cầu trước - Đơn giản hóa kết cấu hệ thống phanh ( không cần dùng điều hòa lực phanh) - Giảm đáng kể chi tiết đến bánh xe chủ động - Giảm lực tác động lên vành lái, điều khiển lái nhẹ nhàng - Có khả hạ thấp trọng tâm xe giúp ổn định chuyển động - Giảm tiếng ồn ảnh hưởng khí xả động Nhược điểm: - Khả ổn định quay vòng ( phân bố tải trọng làm thay đổi tọa độ trọng tâm tơ) - Độ nhạy cảm với gió bên lớn nên chuyển động không ổn định đường có gió bên - Khó bố trí khoang hành lý - Tải trọng phân bố lên cầu sau lớn gây mài mịn lốp nhiều - Khó bố trí hệ thống làm mát, khí xả cho động cơ, bố trí thùng nhiên liệu - Cơ cấu điều khiển xa người lái * Bố trí chung xe có hai cầu chủ động Ưu điểm: - Tận dụng tốt trọng lượng bám cho hai cầu xe nên cho khả kéo cao Bộ mơn khí ô tô- ĐHGTVT Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ô tô - Hệ thống truyền lực - Tạo khả thoát nước tốt đường trơn ướt C Đ LC C Đ L H Đ C L H H C V C P C K K C C C H L C Đ C C C C c b a d Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống truyền lực cho xe có hai cầu chủ động Động đặt trước, cầu sau chủ động Đặc điểm Không tải Đầy tải Chất lượng kéo Chất lượng điều khiển Chất lượng ổn định Động đặt trước, cầu trước chủ động Động đặt trước, hai cầu chủ động Động đặt trước, cầu sau chủ động Động đặt sau, hai cầu chủ động 55/45 50/50 Tốt 60/40 55/45 Tốt 55/45 45/55 Tốt 40/60 50/50 Tốt 45/55 50/50 Tốt BT Tốt BT Tốt BT BT Tốt BT BT BT b) Một số sơ đồ bố trí phổ biến xe tải Tổng số cầu xe xe tải phụ thuộc vào khối lượng toàn yêu cầu điều kiện sở đường cho phép Tăng tải trọng xe đòi hỏi tăng số cầu số lượng tỷ số truyền hệ thống truyền lực Có thể chia thành nhóm vận tải đa nhóm có tính động cao * Nhóm vận tải đa a) d) b) c) có tính động cao * Nhóm Có Hình cầu1.7 chủ Sơ động: đồ hệ thống truyền lực cho xe tải thông e) thường a Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT c Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống truyền lực cho xe tải có tính động cao Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực cầu chủ động: a c b Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống truyền lực cho xe tải có tính c) Trên xe chở người ( tô buýt, ô tôrất khách) động cao Sơ đồ a: Ưu điểm: a - Thuận lợi bố trí cấu điều khiển - Thuận lợi cho làm mát thoát khí xả cho động - Có khoang chứa hàng sàn xe, đuôi b xe lớn Nhược điểm: - Phân bố tải trọng lên cầu không hợp lý c - Gây ồn cho khoang hành khách - Chiều dài trục đăng lớn - Bố trí khoang động làm không gian tiện nghi cho khoang hành khách d Sơ đồ b: Ưu điểm: - Phân bố tải hợp lý cho cầu xe - Dễ dàng bố trí cửa lên xuống - Có khả hạ thấp trọng tâm xe e - Thuận lợi cho việc cách âm Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống truyền lực cho xe buýt - Chiều dài trục đăng nhỏ Nhược điểm: - Tiếng ồn, rung động từ hệ thống truyền lực truyền lên sàn xe - Sàn xe cao, nhiều bậc lên xuống gây bất tiện sử dụng - Không gian chứa hành lý giảm - Cơng tác bảo dưỡng sửa chữa khó khăn Sơ đồ c, d,e khắc phục số nhược điểm thường sử dụng rộng rãi xe chở người II LY HỢP 2.1 Công dụng: Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực Ly hợp cụm hệ thống truyền lực Ly hợp nằm động hộp số Ly hợp thực chức năng: - Truyền ngắt công suất động đến cụm khác hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động đảm bảo nhanh chóng, dứt khốt nhằm giảm tải trọng động - Khi chịu tải lớn thực chức cấu an toàn nhằm tránh tải cho hệ thống truyền lực cho động - Khi có cộng hưởng (sự rung động), Ly hợp phải thực chức dập tắt dao động cộng hưởng nhằm nâng cao chất lượng truyền lực 2.2 Phân loại: - Tuỳ theo cách truyền mômen xoắn từ trục khuỷu động đến hệ thống truyền lực mà chia ( Theo tính chất lực ma sát): + Ly hợp ma sát: Truyền mômen xoắn thông qua bề mặt ma sát Ly hợp ma sát khơ: trạng thái làm việc khơng có dầu Ly hợp ma sát ướt: làm việc mơi trường có dầu + Ly hợp thuỷ lực: Truyền mômen xoắn thông qua chất lỏng công tác + Ly hợp điện từ: Truyền mômen xoắn nhờ tác dụng từ trường nam châm điện + Ly hợp liên hợp: dạng kết hợp hình thức Trên loại xe phổ biến sử dụng loại ly hợp ma sát Trên loại xe đại có tính tiện nghi cao thường lắp đặt ly hợp thuỷ lực với ưu điểm giảm tải trọng va đập nên hệ thống truyền lực - Tuỳ theo số lượng đĩa bị động mà chia ly hợp ma sát thành : Ly hợp ma sát đĩa, nhiều đĩa Loại đĩa có ưu điểm mơmen qn tính bé, mở dứt khốt, kết cấu đơn giản, nhiệt tốt, rẻ, dễ sửa chữa bảo dưỡng Loại ly hợp nhiều đĩa thường bố trí xe có tải trọng lớn hay cần truyền mômen xoắn lớn - Tuỳ theo kết cấu phận phát sinh lực ép mà chia loại : lị xo màng, lò xo trụ, (lò xo nén biên,) - Tuỳ theo hình thức dẫn động điều khiển đóng, mở ly hợp mà chia : khí, thuỷ lực, khơng có có trợ lực 2.3 Cấu tạo phân tích cấu tạo ly hợp ( Loại phổ biến : Ly hợp ma sát) Ly hợp ma sát làm việc sở truyền mômen xoắn thông qua bề mặt ma sát Muốn tạo nên lực ma sát, cấu tạo ly hợp phải có phận tạo lực ép (áp lực thẳng đứng) lên bề mặt ma sát Mômen ma sát truyền từ phần chủ động sang phần bị động thông qua chi tiết ma sát Kết cấu ly hợp ma sát: phần chủ động, phần bị động, phận tạo lực ép, phận dẫn động điều khiển nối, ngắt ly hợp a) Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc loại ly hợp ma sát đĩa: Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát đĩa lò xo trụ ép nén biên 1: Vỏ ly hợp 2: Đĩa trung gian 3: Bánh đà 4: Đĩa ma sát 5: Bộ phận liên kết vỏ ly hợp với đĩa ép Lịcơ xokhí ép ơdạng trụ nén biên Bộ 6: mơn tơ- ĐHGTVT 7: Địn mở ly hợp 8: Ổ bi mở 9: Càng mở Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực Nguyên lý làm việc: - Ly hợp thuộc loại thường đóng, trạng thái làm việc đĩa ép (2) tác dụng lực đàn hồi lò xo ép (6) ép đĩa ma sát (4) vào bề mặt bánh đà Đĩa ma sát nằm bánh đà đĩa ép đồng thời nhờ phận liên kết đĩa ép với vỏ ly hợp tạo thành khối quay với bánh đà (3) Mô men xoắn truyền từ bánh đà thông qua đĩa ma sát truyền tới trục sơ cấp hộp số - Dưới tác động người lái lên bàn đạp ly hợp (10), thơng qua địn, chi tiết dẫn động, mở (9) đẩy ổ bi mở (8) tỳ sát vào đầu địn mở (7) Địn mở (7) có cấu tạo dạng đòn bẩy, lực tác động ngược chiều lực ép lò xo cho phép đĩa ép chuyển động sang phải, đĩa ma sát tách khỏi bề mặt ma sát với bánh đà đĩa ép Quá trình mở ly hợp cần nhanh chóng dứt khốt Khi nhả bàn đạp ly hợp, tác dụng lò xo hồi vị, thông qua phận dẫn động, ổ bi mở khơng ép vào địn mở, tác dụng lò xo ép, đĩa ma sát lại bị ép chặt vào bánh đà đĩa ép, thực truyền mômen xoắn từ bánh đà đến trục sơ cấp hộp số Q trình đóng ly hợp phải từ từ, tránh đóng dứt khốt gây tải trọng động Sơ đồ nguyên lý làm việc ly hợp ma sát khơ đĩa sử dụng lị xo màng Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khơ đĩa sử dụng lị xo màng 1: Trục khuỷu động 2: Đĩa ép 3: Vỏ ly hợp 4: Ổ bi tỳ 5: Trục sơ cấp hộp số 6: Càng mở 7: Lò xo màng 8: Đĩa ma sát b)Bánh Sơ đồđà cấu tạo loại ly hợp ma sát khô hai đĩa: 9: Nguyên lý làm việc: - Ở trạng thái làm việc thường đóng, tác dụng dãy lị xo trụ (7)bố trí nén biên xung quanh chu vi đĩa ép (6), đĩa ép (6) ép đĩa ma sát thứ tiếp xúc với đĩa ép trung gian (3) thông qua bề mặt ma sát tới đĩa ma sát thứ hai tiếp xúc với bánh đà Nhờ có kết cấu liên kết bánh đà (1), đĩa ép trung gian (3), đĩa ép (6) vỏ ly hợp (8) mà chi tiết quay khối, mô men xoắn truyền từ bánh đà qua đĩa ma sát truyền tới trục sơ cấp hộp số (9) - Khi người lái tác động vào bàn đạp ly hợp (10) thực mở ly hợp, thông qua phận dẫn động, mở (13) đẩy ổ bi mở (14) dịch chuyển dọc trục tỳ sát vào đầu đòn mở (15) Đòn mở (15) có kết cấu dạng địn bẩy, tác dụng lực ép từ Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực bàn đạp thắng lực ép lò xo ép (7), đĩa ma sát, đĩa ép giải phóng khỏi bề mặt tiếp xúc, trục sơ cấp quay tự theo đĩa ma sát đĩa ép trung gian, đĩa ép vỏ quay theo bánh đà Lò xo đàn hồi (2) có nhiệm vụ hỗ trợ tách bề mặt ma sát đia ma sát thứ hai với bề mặt đĩa ép trung gian Bu lơng hạn chế hành trình (5) có nhiệm vụ hạn chế hành trình dịch chuyển đĩa ép trung gian sau giải phóng khỏi bề mặt ma sát Việc có ý nghĩa quan trọng cho trình làm việc tiếp sau, đảm bảo hành trình đóng ly hợp Hình 2.3 : Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát hai đĩa lò xo trụ ép nén biên 1: Bánh đà 2: Lò xo 3: Đĩa ép trung gian 4: Đĩa ma sát 5: Bu lơng hạn chế hành trình 6: Đĩa ép 7: Lò xo ép 8: Vỏ ly hợp 9: Trục sơ cấp hộp số 10: Bàn đạp ly hợp 11: Lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp 12: Đòn dẫn động 13: Càng mở 14: Ổ bi mở 15: Đòn mở 16: Lò xo giảm chấn 17: Trục khuỷu động Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực c) Cấu tạo ly hợp ma sát khơ đĩa: Hình 2.4: Ly hợp ma sát khơ đĩa loại lị xo trụ ép nén biên 1: Đĩa ma sát 2: Đĩa ép 3: Đòn mở 4: Lò xo giảm chấn 5: Vỏ ly hợp 6: Ổ bi mở 7: Lò xo ép dạng trụ 8: Lá thép đàn hồi liên kết đĩa ép với vỏ ly hợp 9: Bu lông liên kết vỏ ly hợp với bánh đà 10: Bánh đà 11: Bộ phận tra mỡ ô bi trục sơ cấp hộp số 12: Trục sơ cấp hộp số 13: Ổ bi đầu trục sơ cấp hộp số 14: Bu lông bánh đà 15: Vỏ ngồi ly hợp 16: Vành bánh đà Hình 2.5 : Ly hợp ma sát khô đĩa loại lò xo màng 1: Vỏ đậy ly hợp 2: Vành bánh đà 3: Bu lông liên kết vỏ ly hợp với bánh đà 4: Đĩa ma sát 5: Đĩa ép 6: Lò xo ép dạng màng 7: Moay đĩa ma sát 8: Lò xo giảm chấn ly hợp 9: Ổ bi mở ly hợp 10: Trục sơ cấp hộp số 11: Tấm kẹp lò xo đĩa 12: Đinh tán 13: Đinh tán đĩa ma sát 14: Ổ bi đầu trục sơ cấp hộp số 15: Bu lông kết cấu bánh đà Phân tích đặcliên điểm tạo: với trục khuỷu Bánh đà: Bánh đà động chi tiết phận chủ động lắp trực tiếp với trục khuỷu nhờ bu lông định tâm (đảm bảo độ đồng tâm trục khuỷu bánh đà) Bề mặt gia công đảm bảo độ nhãn để tạo nên bề mặt ma sát với mặt đĩa ma sát Đa số vành bánh đà có lỗ định vị lỗ ren để lắp bu lông liên kết bánh đà với vỏ ly hợp đảm bảo khả truyền mômen xoắn Bánh đà thường làm gang có khả dẫn nhiệt cao Phía lõm bánh đà có gia cơng Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT Ks Nguyễn Hùng Mạnh Cấu tạo Ơ tơ - Hệ thống truyền lực lỗ khoan xiên để thoát dầu, mỡ, bụi ly hợp làm việc Trên vành bánh đà có vành để liên kết với bánh chủ động phận đề Xương đĩa ma sát (đĩa bị động): Xương đĩa ma sát phận để gắn ma sát lên đinh tán dán keo đặc biệt Để đảm bảo trình nối tách đĩa ma sát khỏi bề mặt ma sát cách êm dịu dứt khoát, đa số xương đĩa ma sát loại đàn hồi Độ đàn hồi xương đĩa ma sát tạo biện pháp công nghệ nhằm làm giảm độ cứng đĩa Để giảm độ cứng người ta : - Tạo đường xẻ rãnh hướng tâm, chia đĩa thành nhiều phần phần vênh phía khác Khi làm việc, độ vênh giảm xuống Nhược điểm khó đạt độ cứng phần xẻ - Có thể tạo gợn sóng nằm đĩa bị động Khi ảnh hưởng đến hành trình tác động bàn đạp ly hợp, tăng lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp - Ngoài người ta cịn làm xương đĩa ma sát có dạng hình cơn, đóng ly hợp, lực ép gia tăng từ từ nên làm tăng độ êm dịu đóng ly hợp Đĩa ma sát nối với trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số) nhờ moayơ Moayơ nối với đĩa bị động thông thường đinh tán (rất dùng bulơng) Moay có gia cơng rãnh then hoa để liên kết then hoa di trượt với trục ly hợp Moay có dạng hoa thị, phần trống có khơng gian để bố trí lị xo giảm chấn ly hợp Khi làm việc lò xo giảm chấn bị nén lại ô cửa sổ moayơ Tấm ma sát: - Một số yêu cầu: + Đảm bảo hệ số ma sát cần thiết hệ số ma sát bị ảnh hưởng có thay đổi nhiệt độ, tốc độ trượt áp suất bề mặt + Có khả chống mịn lớn nhiệt độ cao + Làm việc tốt nhiệt độ cao bị biến dạng ma sat, khơng có mùi khét, khơng bị xốp + Có tính chất học cao: độ bền, độ đàn hồi độ dẻo - Vật liệu ma sát: thường vật liệu phêrađô; phêradô đồng số kim loại Chiều dày từ 3-4mm Hoặc dùng kim loại sứ, cách ép bột kim loại áp suất cao thành vòng ma sát Các ma sát liên kết với đĩa thép ( xương đĩa) cách dán đinh tán Thường phương pháp tán có khả thay dễ dàng bị mòn mức cho phép Tuỳ theo bề rộng ma sát mà đinh tán xếp thành hàng so le hàng Khi tán mũ đinh tán phải thấp bề mặt ma sát từ 1-2 mm để đảm bảo không bị chạm vào bề mặt đĩa ép bánh đà Đinh tán làm vật liệu mềm để ma sát bị mài mịn q mức khơng gây xước bề mặt làm việc Trên bề mặt ma sát xẻ rãnh hướng tâm vòng tròn nhằm tăng khả tiếp xúc đồng thời tạo nên rãnh thoát bui, thoát nhiệt khỏi bề mặt ma sát Bộ phận giảm chấn: Bộ phận giảm chấn dùng kết cấu ly hợp để tránh cho hệ thống truyền lực khỏi dao động xoắn cộng hưởng sinh tần số dao động riêng hệ thống truyền lực với tần số dao động lực gây nên thay đổi mômen xoắn động Bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ làm giảm độ cứng xoắn hệ thống truyền lực, giảm tần số dao động riêng tránh khả cộng hưởng tần số cao Bộ mơn khí tơ- ĐHGTVT 10