Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 4 1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp 4 1.1.1 Công dụng ly hợp 4 1.1.2 Yêu cầu ly hợp 4 1.1.3 Phân loại ly hợp 4 1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp 9 1.2.1 Ly hợp ma sát khô 9 1.3.1 Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát 15 1.4 Lựa chọn phương án dẫn động 20 1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí 20 1.4.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực 23 1.4.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén 24 1.3.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén 26 1.3.5 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không 27 1.5 Giới thiệu xe tham khảo Hyundai Elantra. 30 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP 32 2.1. Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp trên xe Hyundai Elantra 32 2.1.1. Tính chọn các kích thước và các thông số cơ bản của ly hợp 32 2.1.2. Xác định mô men ma sát mà ly hợp cần truyền 32 2.1.3. Xác định các thông số và các kích thước cơ bản 32 2.1.4. Xác định các thông số của giảm chấn. 34 2.1.5. Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 37 2.1.6. Tính bền các chi tiết của ly hợp 39 2.1.7. Tính trục ly hợp: 44 2.2.1 Xác định lực và hành trình bàn đạp 50 2.2.2 Xác định kích thước xi lanh công tác 51 2.2.3 Xác định kích thước xi lanh chính 53 CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỮA CHỮA LY HỢP TRÊN XE HYUNDAI ELANTRA 54 3.1. Các phương pháp chẩn đoán hư hỏng của ly hợp 54 3.2. Quy trình tháo lắp ly hợp: 56 3.2.1. Quy trình tháo ly hợp: 56 3.2.2. Quy trình lắp ly hợp: 57 3.3. Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ly hợp: 57 3.3.1. Kiểm tra, sửa chữa: 57 3.3.2. Kiểm tra, điều chỉnh ly hợp 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ
Lựa chọn phương án dẫn động
Dẫn động điều khiển ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lài từ bàn đạp ly hợp tới đòn mở để thực hiện ngắt ly hợp Dẫn động điều khiển cần phải đảm bảo kết cấu đơn giản, dễ xử dụng, điều khiển nhẹ nhàng bằng lực bàn đạp của người lái.
1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các đòn, khớp nối và được lắp theo nguyên lý đòn bẩy Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao Hệ thống dẫn động này được sử dụng phổ biến ở các ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN-131.
Sơ đồ cấu tạo như hình 1.14.
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (7) sẽ làm cho cần của trục bàn đạp ly hợp quay quanh tâm O1 kéo đòn dẫn động của ly hợp (9) dịch chuyển sang phải (theo chiều mũi tên) Làm cho càng mở ly hợp (6) quay quanh O2 Càng mở gạt bạc mở
(4) sang trái (theo chiều mũi tên) tác động vào đầu đòn mở của ly hợp, kéo đĩa ép tách ra khỏi đĩa ma sát.
Khi người lái nhả bàn đạp (7) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (8), bàn đạp trở về vị trí ban đầu duy trì khe hở giữa bạc mở với đầu đòn mở Nhờ có các lò xo ép để ép đĩa ép tiếp xúc với đĩa ma sát, ly hợp được đóng lại.
Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp thường từ 130 180 mm Trong quá trình làm việc, do hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, nên đĩa ma sát thường bị mòn, do đó hành trình tự do của bàn đạp ly hợp bị giảm xuống Khi các bề mặt ma sát mòn tới mức nào đó thì hành trình tự do của ly hợp giảm tới mức tối đa, sẽ không tạo được cảm giác cho người lái nữa, đồng thời gây hiện tượng tự ngắt ly hợp Trong trường hợp khác, khi hành trình tự do của bàn đạp ly hợp quá lớn, làm cho người lái đạp bàn đạp hết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫn chưa mở hoàn toàn, cũng tạo hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽ gây mòn các bề mặt ma sát một cách nhanh chóng.
Trong cả hai trường hợp nêu trên đều không có lợi, vì vậy phải điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp trong một miền cho phép. Ưu điểm
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ tin cậy làm việc cao, dễ tháo lắp và sửa chữa.
Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp Yêu cầu lực của người lái tác dụng lên bàn đạp lớn Hiệu suất truyền lực không cao.
Hình 1.14 Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí
Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực
9 Càng mở 10.Xy lanh công tác
1.4.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cách dùng áp lực của chất lỏng (dầu) trong các xy lanh chính và công tác
Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.15.
Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.16.
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (8), nhờ thanh đẩy, đẩy piston của xilanh chính (6) sang trái, bịt lỗ bù dầu b (h 1.15), làm dầu trong khoang D bị nén lại. Khi áp lực dầu trong khoang D thắng lực ép của lò xo van một chiều (17) ở van một chiều (16) thì van một chiều mở ra Lúc này dầu từ khoang D theo đường ống dẫn dầu
(11) (h 1.16) vào xilanh công tác (10) đẩy piston sang phải, làm cho càng mở ly hợp (9) quay quanh O, đồng thời đẩy bạc mở (4) sang trái (theo chiều mũi tên) Bạc mở tác động nên đầu dưới của đòn mở ly hợp tách đĩa ép ra khỏi bề mặt ma sát Ly hợp được mở. Khi người thả bàn đạp ly hợp (8) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (7) và lò xo ép làm các piston của xilanh chính và xilanh công tác từ từ trở về vị trí ban đầu Lúc này dầu từ xilanh công tác (10) theo đường ống dẫn dầu (11) qua van hồi dầu (18) vào khoang D.
Hình 1.16 Sơ đồ cấu tạo xilanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực
13 Lá thép mỏng hình sao
15 Lò xo hồi vị pisto
17 Lò xo van một chiều
18 Van hồi dầu a Lỗ cung cấp dầu b Lỗ điều hòa
Khi người lái nhả nhanh bàn đạp ly hợp (8), thì do sức cản của đường ống và sức cản của van hồi dầu (18) làm cho dầu từ xilanh công tác (10) không kịp về điền đầy vào khoang D Vì thế tạo ra độ chân không ở khoang D Nên dầu từ khoang C qua lỗ cung cấp dầu (a) vào khoang E, rồi sau đó dầu qua lỗ nhỏ ở mặt đầu piston ép phớt cao su (14) để lọt sang bổ sung dầu cho khoang D (tránh hiện tượng lọt khí vào khoang D, khi khoang D có độ chân không) Khi dầu đã khắc phục được sức cản của đường ống và van hồi dầu (18) để trở về khoang D, thì lượng dầu dư từ khoang D theo lỗ bù dầu (b) trở về khoang C, đảm bảo cho ly hợp đóng hoàn toàn.
Lỗ bù dầu (b) còn có tác dụng điều hòa dầu khi nhiệt độ cao Lúc nhiệt độ cao dầu trong khoang D nở ra, làm áp suất dầu tăng lên, dầu qua lỗ bù dầu (b) về khoang C Vì thế khắc phục được hiện tượng tự mở ly hợp. Ưu điểm
Kết cấu gọn, việc bố trí hệ thống dẫn động thủy lực đơn giản và thuận tiện Đảm bảo đóng ly hợp êm dịu hơn so với hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí
Nhược điểm :Loại hệ thống dẫn động bằng thủy lực không phù hợp với những xe có máy nén khí Yêu cầu hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực cần có độ chính xác cao.
1.4.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn, khớp nối Đồng thời kết hợp với các lực đẩy của khí nén sơ đồ hình 1.17.
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm cho đòn dẫn động (2) quay quanh O1, thông qua thanh kéo (3) làm đòn (4) quay quanh O2 và qua thanh kéo (5) làm đòn dẫn động (7) quay quanh O3 Nhờ có đòn dẫn động (8) cùng với mặt bích của xilanh phân phối (9) và đẩy thân van phân phối (10) sang phải (theo chiều mũi tên) Khi mặt phải của thân van phân phối chạm vào đai ốc hạn chế hành trình trên cần piston (15) thì làm cho càng mở ly hợp (16) quay quanh O4 và đẩy bạc mở ly hợp (19) sang trái (theo chiều mũi tên) Ly hợp được mở. Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạn chế hành trình của cần piston (15) thì đầu piston van phân phối (14) cũng tỳ vào phớt van
Giới thiệu xe tham khảo Hyundai Elantra
Thông số HYUNDAI ELANTRA 2.0AT
- Kích thước tổng thể (dài x rộng x cao) (mm) 4,570 x 1,800 x 1,450
- Khoảng sáng gầm xe (mm) 150
- Chiều dài cơ sở (mm) 2700
- Trọng lượng không tải (kg) 1332
- Trọng lượng toàn tải (kg) 1680
- Tốc độ cực đại (km/h) 200
- Dung tích xi lanh (cc) 1396
- Công suất cực đại, ở 6300 vg/ph (kW) 128
- Mômen xoắn cực đại, ở 4850 vg/ph (Nm) 155
- Tỉ số truyền của hộp số ih1= 3,77/ ih2= 2,05/ ih3= 1,37 ih4= 1,04/ ih5= 0,84/ iR= 3,7
- Tỉ số truyền của truyền lực chính 4,53
- Thông số lốp 205/55R16 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô Hyundai Elantra là một dòng xe phân khúc C xe đa dụng của Hyundai Hyundai Elantra là dòng xe luôn nằm trong mẫu xe bán chạy nhất qua các năm Bởi những ưu biệt mà nó mang lại cho người dùng Với khả năng vận hành tốt, thiết kế thanh lich đầy phong cách, nội thất sang trọng đầy tiện nghi cùng hệ thống an toàn đầy chuẩn mực Hyundai không chỉ chinh phục những khách hàng khó tính mà còn khiến cho đối thủ của các dòng xe kiêng dè và ghen tị Hyundai Elantra thế hệ mới có kích thước tổng quan 4,570 x 1,800 x 1,450 mm, chiều dài cơ sở 2.700mm.Xe được trang bị động cơ xăng Nu 2.0L, công suất 128 kW tại 6300 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 155 Nm tại 4.850 vòng/phút, đi kèm hệ thống truyền lực của xe ở dạng nhiều cấp hộp số sàn 5 cấp hoặc hoặc hộp số tự động 6 cấp Trong đó ly hợp lắp trên xe là ly hợp ma sát khô 1 đĩa, dẫn động bằng thủy lực Hộp số lắp trên xe là là loại hộp số cơ khí có 5 cấp số tiến và 1 cấp số lùi Lốp 205/55 R16 với lưới tản nhiệt hình lục giác mạ chrometạo nên hiệu ứng chuyển động không ngừng Hệ thống treo trước dạng Mac Pherson, treo sau thanh xoắn kết hợp ống giảm chấn CTBA Hệ thống phanh: phanh trước và phanh sau đều là phanh đĩa được lắp hệ thống an toàn chống bó cứng phanh ABS.
Các trang bị ngoại thất: Hệ thống chiếu sáng cuốn hút và hiện đại với cặp đèn pha HID tích hợp dải đèn LED chạy ban ngày, ngay bên dưới là hốc hút gió tạo hình móc câu bao bọc lấy đèn sương mù kiểu projector Phần đuôi xe Elantra thanh thoát với đuôi lướt gió được vuốt cong đầy tinh tế Dãy đền hậu LED 3D hình ngũ giác sắc sảo và đèn phản quang trải dài từ phía sau ôm sát hai bên thân xe cho phép các phương tiện khác có thể quan sát và nhận diện rõ ràng
Nội thất : Ở phiên bản 2.0AT, các vị trí ngồi được bọc da cao cấp, ghế tài trang bị tính năng chỉnh điện 10 hướng, hàng ghế sau rộng rãi, thoải mái cùng hốc gió riêng nhưng chỉ có hai tựa đầu nên hành khách ngồi sẽ bất tiện nếu phải di chuyển chặng đường dài Bên cạnh cột lái có thể điều chỉnh bốn hướng, Elantra sử dụng vô lăng bọc da ba chấu có tích hợp các nút bấm của hệ thống điều khiển hành trình cruise – control, hệ thống thông tin liên lạc với chức năng kết nối đàm thoại rảnh tay Elantra còn có hệ thống giải trí hỗ trợ MP3/AUX/USB/BLUETOOTH/RADIO/FM với 6 loa chất lượng cao, cửa sổ trời chỉnh điện, nút bấm khởi động, cốp sau đóng mở từ chìa khóa thông minh, cảm biến đèn và gạt mưa tự động, kính lái chống sương mù tự động Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP
Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp trên xe Hyundai Elantra
2.1.1 Tính chọn các kích thước và các thông số cơ bản của ly hợp
Các kích thước và thông số cơ bản của ly hợp bao gồm: đường kính ngoài D và đường kính trong d của các tấm ma sát; số lượng đĩa bị động z i ; hệ số dự trữ ly hơp β ; lực ép tổng của các lò xo F Σ ; hệ số ma sát tính toán μ ; số lượng z lx và độ cứng c của các lò xo ép; áp suất lên bề mặt các tấm ma sát.
2.1.2 Xác định mô men ma sát mà ly hợp cần truyền
Ly hợp phải được thế kế sao cho nó phải truyền được hết mô men của động cơ và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Với 2 yêu cầu như vậy mô men ma sát của ly hợp M c được tính như sau:
- β : hệ số dự trữ của ly hợp
- M e max : mô men cực đại của động cơ.
Việc lựa chọn hệ số β một cách hợp lý có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết kế ly hơp Nếu chọn β nhỏ quá thì không đảm bảo truyền hết mô men, vì trong quá trình làm sử dụng lực ép của lò xo giảm dần xuống làm giảm mô men ma sát của ly hợp Nếu chọn β lớn quá thì ly hợp không đảm bảo chức năng của cơ cấu an toàn, tránh cho HTTL khỏi bị quá tải Hơn nữa để có hệ số β lớn cần phải tăng kích thước của các đĩa ma sát, tăng số đĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò xo.
Lực ép lo xò giảm do 2 nguyên nhân chính sau: sau thời gian sử dụng lâu dài độ cứng của lò xo giảm dần do mỏi; khi các đĩa ma sát bị mòi chiều dài của lò xo tăng lên cũng làm giảm lực ép của nó Theo kinh nghiệm, độ giảm lực ép của các lò xo do mỏi chiếm 8÷10% và do độ mòn của các đĩa ma sát là 15÷20% Như vậy với 2 nguyên nhân trên, trong quá trình sử dụng hệ số β có thể bị giảm tới 23÷30%.Bởi vậy người ta thường chọn hệ số β như sau:
β = 1,8 ÷ 3,0 đối với ô tô có tính việt dã cao
β = 2,0÷ 3,0 đối với ô tô có kéo rơ moóc
⇒ Đối với ô tô con ta chọn β = 1,75
- Vậy momen ma sát của ly hợp :
2.1.3 Xác định các thông số và các kích thước cơ bản
Quá trình tính toán được thực hiện theo trình tự sau Dựa trên giá trị của mô men cực đại của động cơ M e max người ta chọn số lượng đĩa bị động z i và các kích thước của tấm ma sát(các đường kính D va d) Nếu M e max ≤ 465 Nm thì ly hợp là một đĩa, nếu mô men cực đại Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô cua động cơ lớn hơn giá trị trên thì ly hợp có thể là một hoặc hai đĩa Đối với các ly hợp một đĩa D = 190 ÷ 400mm, còn đối với các ly hợp hai đĩa D = 340 ÷ 400mm Độ dày của các tấm ma sát δ = 3,0 ÷ 3,5mm đối với các ô tô con và δ = 4,0 ÷ 5,0 mm đối với các ô tô tải.
⇒ vậy ta chọn độ dày của tấm ma sát đối với ô tô con ( δ = 3 mm)
- Đối với ly hợp ô tô có thể tính sơ bộ đường kính ngoài D của tấm ma sát theo công thức kinh nghiệm sau:
D = 2R = 3,16√ M C e max ở đây D tính theo (cm) và M e max tính theo (Nm), C là hệ số kinh nghiệm:
C = 1,9 đối với ô tô làm việc trong điều kiện nặng nhọc.
Bán kính trong của vòng ma sát được tính theo bán kính ngoài : r = (0,53 ÷ 0,75).R
- Bán kính ma sát trung bình được tính theo công thức :
- Cú thể tớnh được số đụi bề mặt ma sỏt z à : z à = 16 β M emax π à.(D−d).(D+d) 2 [q]
[q] : áp suất tác dụng cho phép trên bề mặt ma sát Ô tô con: [q] = 0,18 ÷ 0,23 Mpa Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô Ô tô tải: [q] = 0,14 ÷ 0,21 Mpa Ô tô tải siêu nặng: [q] ≤ 0,2 Mpa Vậy chọn [q] = 0,2 Mpa
à : hệ số ma sỏt, đối với cỏc loại vật liệu thường sử dụng trong ly hợp oto, hệ số ma sỏt nừm trong khoảng: à = 0,25 ữ 0,3 Vậy chọn à = 0,25
- Sốđụi bề mặt ma sỏt phải là số chẵn ta lấy z à = 2
⇒ Vậy số lượng đĩa ma sỏt của ly hợp là z i = z à
- Khi đó lực ép tổng cộng được tính như sau:
- Áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát q là một trong những thông số quan trọng đánh giá chế độ làm việc của ly hợp Áp suất được tính như sau: q = F ∑
A là diện tích làm việc của một bề mặt ma sát
⇒Vậy bề mặt ma sát bảo đảm đủ độ bền cho phép.
2.1.4 Xác định các thông số của giảm chấn.
Giảm chấn có hai bộ phận chính: bộ phận đàn hồi (các lò xo) làm giảm độ cứng chung của HTTL nhằm tránh hiện tượng cộng hưởng ở tần số cao, và các tấm ma sát hấp thụ năng lượng và dập tắt các dao động ở tần số thấp Vì vậy mô men truyền qua giảm chấn cũng bao gồm hai thành phần: mô men sinh ra do lực của các lò xo M lx ; mô men ma sát
Trong quá trình tính toán, giá trị cực đại của mô men giảm chấn thường được lấy theo mô men bám tính từ các bánh xe chủ động quy về trục ly hợp.
Trong đó : Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
- G b : trọng lượng bám của ôtô (N) Ở ôtô có bố trí cầu chủ động trọng lượng bám được xác định theo công thức: G b = m 2k G 2
- G 2 : trọng lượng tĩnh tác dụng lên các bánh xe sau, G 2= 16800 (N)
- m 2 k : hệ số phân bố lại trọng lượng Chọn m 2k = 0,7
- φ : hệ số bám (thường lấy bằng 0,8)
- r b : bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m) : r b = r 0 với ro : bán kính thiết kế của bánh xe. ta có r 0 = ( 0,0254 B + d 2 ) 0,0254 = ( 0,0254 205 + 16 2 ) 0,0254 = 0,3982 (m) Và là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp
Vì lốp áp suất thấp nên = 0,93 ⇒ r b = r 0 = 0,93 0,3982 = 0,37 (m).
- i 0 : tỷ số truyền của truyền lực chính, i 0 = 4,82
- i h : tỷ số truyền hộp số ở tay số 1, i h = i h 1 = 3,77
- i f : tỷ số truyền của hộp số phụ ở số truyền thấp, i f = 1
Khi tính toán thường chọn M ms = 0,25 M max = 0,25 191,56 = 47,89 (Nm)
M g = M lx + M ms = P lxg R lx z lx + P ms R ms z ms
- P lxg : Lực sinh ra do một lò xo giảm chấn, P lxg = R M lx lx z lx
- R lx : Bán kính đặt lò xo, chọn R lx = 0,045 (m)
- z lx : Số lượng lò xo giảm chấn, chọn z lx = 4
- P ms : Lực sinh ra trên một vòng ma sát, P ms = R M ms ms z ms
- R ms : Bán kính đặt lực ma sát
- z ms : Số vòng ma sát
* Khi chưa truyền mômen quay, thanh tựa nối các xương đĩa sẽ có khe hở 1 , 2 tới các thành bên của moay ơ. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
Hình 2.1: Sơ đồ lò xo giảm chấn
- 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 từbánh xe.
- Đường kính thanh tựa: chọn d = (10 ÷ 12) (mm) đặt trong kích thước lỗ B
- Kích thước lỗ B được xác định theo khe hở 1,2 Các trị số 1,2 chọn trong khoảng từ (2,5 ÷ 4) (mm) ⇒ Ta chọn: 1 = 2 = 0,003 m.
⇒ Vậy kích thước đặt lỗ thanh tựa là :
* Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn (hay gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa ma sát để xoay đĩa đi 1 0 so với moayơ) Độ cứng được xác định theo công thức :
- K : Độ cứng của một lò xo (N/m), K = 1,3 kg/cm = 1300 N/m
- z lx : Số lượng lò xo giảm chấn, chọn z lx = 4
- R lx : Bán kính đặt lò xo, chọn R lx = 0,045 (m)
* Ứng suất xoắn của lò xo được xác định theo công thức τ = 8 P lxg D
- P lxg : Lực sinh ra do một lò xo giảm chấn Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
- D ' : Đường kính trung bình của vòng lò xo, thường chọn D ' = (14 19)(mm) chọn D ' = 0,014 (m).
- d ' : Đường kính dây lò xo, thường chọn d ' = (3 4)(mm), chọn d ' = 0,003 (m)
- k : Hệ số tập trung ứng suất: k 4C−1
Thay số vào ta có: k 4C−1
- Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65T có = 14.10 8 (N/m 2 )
⇒ Vậy lò xo giảm chấn đảm bảo đủ điều kiện bền
* Số vòng làm việc của lò xo được xác định theo công thức n 0 = λ G d
- G : môđun đàn hồi dịch chuyển, G = 8.10 10 N/m 2
- : độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc thường chọn = (2,5 4) (mm) Ta chọn = 0,003 m.
* Chiều dài làm việc của vòng lò xo được tính theo công thức (ứng với khe hở giữacác vòng lò xo bằng không) l 1 = n 0 d ' = 6 0,003 = 0,018 (m)
* Chiều dài của vòng lò xo ở trạng thái tự do : l 2 = l 1 + λ + 0,5.d ' = 0,018 + 0,003 + 0,5 0,003 = 0,0225 (m)
* Các cửa sổ đặt lò xo giảm chấn của moayơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn chiều dài tự do của lò xo một ít, lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu
- Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc (1 1,5 o ) ⇒ Ta chọn 1,2 o Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
Hình 2.2: Sơ đồ cửa sổ moay ơ
2.1.5 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp
2.1.5.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ
- Phương pháp này sử dụng công thức tính 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 = 16800 (N).
- M emax : mômen xoắn cực đại của động cơ M emax = 155 Nm.
- n 0 : số vòng quay của động cơ khi khởi động ôtô tại chỗ
3+50π⇒ no = 3+ 5000 50 π = 3123,45 (vg/ph) với ne max là số vòng quay tại thời điểm đạt momen cực đại
- r b : bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m): r b = 0,37
- it : tỉ số truyền của hệ thống truyền lực: i t = i 0 i h i f = 18,17
- i 0 : tỷ số truyền của truyền lực chính: i 0 = 4,82
- i h : tỷ số truyền hộp số ở tay số 1: i h = i h1 = 3,77
- i f : tỷ số truyền của hộp số phụ ở số truyền thấp: i f = 1
- : hệ số cản tổng cộng của đường = f + tg với f - hệ số cản lăn; - góc dốc của đường, khi tính toán ta có thể chọn = 0,02.
- Vậy công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ :
= 3,9.10 4 (Nm) Vậy công trượt riêng thỏa mãn điều kiện cho phép
2.1.5.2 Tính toán nhiệt trên đĩa ép Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô Việc tính toán nhiệt trên đĩa ép được thực hiện nhằm kiểm tra mức gia tăng nhiệt độ trung bình trên đĩa sau một lần đóng ly hợp khi khởi động ô tô tại chỗ Trong khi tính toán giả thiết rằng toàn bộ lượng nhiệt sinh ra trong quá trình trượt ly hợp được chuyển thành nhiệt lung nóng đĩa ép (bỏ qua lượng nhiệt được truyền vào môi trường xung quanh). Mức gia tăng nhiệt độ được tính theo công thức:
- γ là phần nhiệt truyền cho đĩa ép, được chọn như sau:
ly hợp hai đĩa γ = 0,25 đối với đĩa ép và γ = 0,5 đối với đĩa ép trung gian Vậy ta chọn γ = 0,5
- L : công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt, L = 3,9.10 4 (Nm) = 3,9.10 3 kgm
- c : tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng Với thép và gang : c = 0,115 kcal/kg o C.
- m t : khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg).
- Gt : khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg), G t = 5 (kg)
- [∆t] : độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết Với ôtô không có kéo rơmoóc
Vậy đĩa ép thỏa mãn độ tăng nhiệt độ cho phép
2.1.5.3 Bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chếđộ nhiệt
Bề dày tối thiểu của đĩa ép δ’ → tác (mm) được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt, được xác định theo công thức (hướng dẫn thiết kế ô tô.phần truyền lực) δ’ → tác ≥ G t π (R 2 −r 2 ) ρ
- Gt : khối lượng chi tiết (kg), G t = 5 (kg)
- ρ : khối lượng riêng của đĩa ép, với vật liệu làm bằng gang
- R : bán kính ngoài đĩa ép, R = 0,12 (m)
- r : bán kính trong đĩa ép, r = 0,065 (m)
⇒ δ’ → tác ≥ 5 π (0,12 2 –0,065 2 ).7800 = 0,02 (m) ≈ 20 (mm) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô Vậy bề dầy tối thiểu của đĩa ép δ’ → tác ≥ 20 (mm)
2.1.6 Tính bền các chi tiết của ly hợp
CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỮA CHỮA LY HỢP TRÊN XE
Các phương pháp chẩn đoán hư hỏng của ly hợp
STT Hiện tượng Nguyên nhân có thể Kiểm tra, sửa chữa
Ly hợp bị trượt trong quá trình làm việc
- Hành trình bàn đạp không đủ
- Các thanh kéo bị cong hoặc kẹt khớp.
- Lò xo ép bị yếu hoặc gãy
- Các cần bẩy bị cong hoặc chỉnh không đều
- Đĩa ma sát bị cong, vênh
- Đĩa ép bị mòn, chai cứng, dính dầu
Chỉnh lại Nắn,chỉnhvà tra dầu
Thay mớiChỉnh lạiNắn lại hoặc thay mớiThay tấm ma sát Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
STT Hiện tượng Nguyên nhân có thể Kiểm tra, sửa chữa
Ly hợp rung và giật khi kết nối
- Đĩa ma sát bị dính dầu mỡ hoặc long đinh tán
- Kẹt đĩa ma sát trên khớp then hoa trục sơ cấp hộp số
- Đĩa ma sát, lò xo hoặc đĩa ép bị vỡ
- Đĩa ma sát bị cong, vênh
- Chiềucao các đòn mở không bằng nhau
Làm sạch, thay tấm ma sát hoặc thay đĩa
Làm sạch, sửa chữa và bôi trơn khớp
Thay chi tiết mới Nắn lại hoặc thay mới Chỉnh lại
Ly hợp nhả không hoàn toàn
- Hành trình tự do bàn đạp quá dài
- Đĩa ly hợp hoặc đĩa ép bị cong vênh
- Long đinh tán gắn các tấm ma sát
- Chiều cao các cần bẩy không đều
- Đĩa ma sát bị kẹt trên trục liy hợp Điều chỉnh lại
Mài phẳng lại đĩa ép, nắn, thay đĩa ma sát
Tán lại hoặc thay mới Chỉnh lại
Làm sạch moay ơ, then hoa và tra dầu
Ly hợp gây ồn ở trạng thái nối
- Khớp then hoa bị mòn gây rơ lỏng
- Lò xo giảm chấn bị yếu, gãy
- Động cơ và hộp số không thẳng tâm
Thay chi tiết mòn Thay đĩa mới Định tâm và chỉnh lại
Ly hợp gây ồn ở trạng thái ngắt
- Vòng bi, khớp trượt bị mòn, hỏng và khô dầu
- Điều chỉnh các cần bẩy không đúng
- Vòng bi gối trục sơ cấp ở đuôi trục khuỷu bị mòn, hỏng hoặc khô dầu
- Lò xo màng bị mòn hỏng
Tra dầu hoặc thay mới Điều chỉnh lại Tra dầu hoặc thay mới
Thay đĩa ép và lò xo
6 Bàn đạp ly hợp bị rung
- Động cơ và hộp số không thẳng tâm
- Bánh đà bị cong vênh hoặc lắp không đúng
- Vỏ ly hợp bị lắp lệch tâm với bánh đà
- Chỉnh các cần bẩy không
Sửa chữa hoặc thayChỉnh lại Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
STT Hiện tượng Nguyên nhân có thể Kiểm tra, sửa chữa đều
- Đĩa ép hoặc đĩa ma sát bị cong vênh
- Cụm đĩa ép lắp không đúng tâm
Chỉnh lại hoặc thay đĩa ép
7 Đĩa ép bị mòn nhanh
- Bánh đà hoặc đĩa ép bị nứt
- Lò xo ép yếu, gãy
- Đĩa ép và đĩa ma sát bị cong vênh
- Hành trình tự do của bàn đạp không đúng
- Lái xe đặt chân bàn đạp khi không cần ngắt ly hợp
Thay cụm đĩa ép hoặc lò xo
Thay mới Điều chỉnh lại
Bỏ chân khỏi bàn đạp côn trừ khi cần thiết
8 Bàn đạp ly hợp nặng
- Các thanh nối không thẳng hàng nhau và khớp của chúng khô dầu
- Bàn đạp bị cong hoặc kẹt
- Lò xo hồi về lắp không đúng
Bảo dưỡng, chỉnh lại và tra dầu mỡ
Kiểm tra, khắc phục Lắp lại
Bàn đạp ly hợp khi đạp không căng
- Có bọt khí trong đường ống
- Xi lanh con bị hỏng
- Xi lanh cái bị hỏng
Xả eSửa chữa xi lanh conSửa chữa xi lanh cái Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
Quy trình tháo lắp ly hợp
3.2.1 Quy trình tháo ly hợp:
STT Nội dung công việc Dụng cụ Yêu cầu kỹ thuật
1 Chèn bánh xe Đòn kê, đòn chèn Đảm bảo an toàn
- Đánh dấu trên mặt bích trục các đăng và mặt bích của bộ vi sai.
- Tháo 4 đai ốc, 4 bu lông, 4 vòng đệm và ngắt trục cácđăng ra.
3 Tháo nắp đậy trên cabin Clê dẹt 10
4 Tháo dẫn động phanh tay Kìm
5 Tháo cơ cấu điều khiển Choòng 12
6 Tháo 4 bulông bắt hộp số với vỏ bao bánh đà Khẩu 19-22
Xoay trục càng mở (càng cua) ở vị trí nằm ngang
8 Tháo trục càng mở Khẩu 14
9 Tháo bộ ly hợp Khẩu 12-14
-Đánh dấu vị trí giữa vỏ ly hợp và bánh đà.
-Nới lỏng đều, bắt chéo xen kẽ làm nhiều lần rồi mới tháo hẳn.
10 Tháo đĩa ép rời với vỏ ly hợp Choòng 14 Khi tháo xong ê cu nới bàn ép từ từ
11 Tháo đòn mở ly hợp Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
3.2.2 Quy trình lắp ly hợp:
Trình tự lắp tiến hành ngược với trình tự tháo Chú ý:
- Kiểm tra lại, chắc chắn rằng đĩa ma sát, đĩa ép sạch, không dính dầu mỡ.
- Lắp bộ li ly hợp lên bánh đà đúng dấu.
- Bôi một lớp mỡ mỏng lên các then hoa đĩa ly hợp.
- Khi xiết chặt các bu lông ly hợp, bắt đầu xiết từ bu lông gần chốt định vị Sau đó xiết dần từng vòng một theo thứ tự.
- Trước khi xiết bu lông thật hoàn toàn lắc SST theo các phương để đảm bảo độ đồng tâm của bộ ly hợp Nếu đúng thì tiếp tục xiết bu lông đủ moment xiết yêu cầu.
- Bôi một lượng mỡ tối thiểu lên các chi tiết quay như hình 3.1 để ngăn mỡ bám vào lớp ma sát do lực ly tâm khi ly hợp quay.
- Điều chỉnh chiều cao các đòn mở sau khi lắp bộ ly hợp lên động cơ.
Hình 3.1 Các vị trí bôi mỡ trước khi lắp ly hợp.
Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ly hợp
- Bề mặt của tấm ma sát bị dính dầu, mỡ
- Bề mặt của tấm ma sát bị chai cứng, cháy xám, nứt vỡ do nhiệt độ cao, bị cong vênh.
- Tấm ma sát bị mòn nhô đinh tán do làm việc lâu ngày.
- Lò xo giảm chấn bị yếu, gãy do làm việc lâu ngày.
- Lỗ then hoa moay ơ bị mòn hỏng do va đập với trục. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
Gây hiện tượng trượt khi đóng ly hợp và khi nối truyền động có hiện tượng rung giật, các chi tiết bị mòn nhanh.
- Quan sát bề mặt của tấm ma sát nếu mòn ít,có dầu mỡ thì dùng xăng rửa sạch rồi lấy giấy nhám đánh lại.
- Gõ vào tấm ma sát để phát hiện nếu đinh tán nào bị lỏng (có tiếng kêu rè) thì tán lại.
- Dùng trục mới để kiểm tra rãnh then của moay ơ, nếu bị mòn nhiều thì phải thay mới
- Dùng hai khối nâng tâm, đồng hồ xo trục đồng tâm để kiểm tra độ vênh của đĩa ly hợp độ vênh quá thì phải uốn nắn lại (Hình 3.2):
- Kiểm tra chiều sâu của đinh tán nếu chiều sâu đinh tán không đủ tiêu chuẩn thì phải thay tấm ma sát mới.(Hình 3.3):
Hình 3.2 Kiểm tra độ cong vênh của đĩa ma sát.
1 Đĩa ma sát; 2 Đồng hồ so; 3 Khối chống tâm.
Hình 3.3 Kiểm tra chiều sâu đinh tán của đĩa ma sát
1 Đĩa ma sát; 2 Thước cặp; 3 Chiều sâu đinh tán. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
* Quy trình thay tấm ma sát mới:
Bước 1: Bỏ tấm ma sát cũ.
- Dùng mũi khoan để khoan bỏ mũ đinh tán sau đó dùng đột để đột bỏ đinh tán, lấy tấm ma sát cũ ra.
- Dùng giấy ráp vệ sinh sạch sẽ đĩa thép.
Bước 2: Chọn tấm ma sát và đinh tán:
- Chọn tấm ma sát có kích thước phù hợp.
- Chọn đinh tán bằng đồng rỗng hoặc bằng nhôm có đường kính ngoài bằng đường kính lỗ trên đĩa thép và chọn chiều dài đinh tán phù hợp.
Bước 3: Đối với tấm ma sát chưa khoan lỗ cần tiến hành như sau:
- Kẹp tâm ma sát vào đĩa thép bằng ê tô.
- Dùng đĩa thép làm dưỡng và khoan Mũi khoan thứ nhất có đường kính bằng đường kính của lỗ trên đĩa thép và khoan thẳng.
- Mũi khoan thứ 2 có đường kính lớn hơn mũi khoan thứ nhất từ 0.2-0.5mm và khoan sâu 3/5 chiều dày tấm ma sát.
- Chọn đinh tán có đường kính bằng đường kính lỗ thépvà có chiều dài phù hợp.
- Kẹp chốt tựa lên ê tô ở phía dưới, dùng đột chuyên dùng tán mũ còn lại Nếu là đinh tán rỗng thì chốt tựa và đột đều là nhọn.
- Khi tán phải tán 4 đinh tán cách đều nhau, đối xứng ở vùng ngoài trước sau đó tan các đinh còn lại theo đối xứng.
* Yêu cầu kỹ thuật sau khi sửa chữa:
- Các mối ghép bằng đinh tán không được rơ lỏng.
- Tấm ma sát không được cong vênh, rạn nứt.
- Độ thụt sâu đinh tán từ 0.5 – 1.5mm.
- Góc có tiếng kêu gọn không bị rè.
* Hư hỏng: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
- Bị mòn do ma sát khi đĩa ép và đĩa ma sát bị trượt trong khi cắt, nối ly hợp.
- Bị đinh tán cào xước.
- Bị rạn nứt, cong vênh, cháy xám do nhiệt phát sinh khi ly hợp bị trượt.
- Mòn không đều do lực ép không đều hoặc trục ly hợp không đồng tâm với trục khuỷu.
- Quan sát các vết nứt, xước, cháy xám bề mặt.
- Đo bề dày của đĩa bằng thước cặp, so sánh với kích thước tiêu chuẩn để xác định độ mòn.
- Kiểm tra độ cong vênh của đĩa ép bằng thước kiểm phẳng và căn lá (Hình 3.4)
- Kiểm tra độ đảo của bánh đà bằng đồng hồ so (Hình 3.5).
- Mòn ít, cháy xám nhẹ, vết xước nhỏ thì dùng giấy ráp để đánh sạch.
- Mòn nhiều, xước sâu > 0.2mm thì mài lại nhưng vẫn đảm bảo độ dày cho phép (nếu làm giảm lực ép nên lò xo thì phải tăng chiều dày đệm cho phù hợp).
- Nếu mòn nhiều, xước quá sâu, cong vênh nhiều thì phải thay mới
Hình3.4 Kiểm tra độ cong vênh của đĩa Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô
Hình 3.5 Kiểm tra độ đảo của bánh đà
- Bị mòn đầu đòn mở, chỗ tiếp xúc với vòng bi tì.
- Chỗ lắp với chốt nối đĩa ép bị mòn
- Loại lò xo màng thường bị biến dạng nứt gẫy.
- Do ma sát với vòng bi tì hoặc bi tì hỏng, kẹt
- Chịu nhiệt độ cao khi vòng bi bị trượt trên nó.
- Lỗ lắp chốt bi bị mòn do làm việc lâu ngày.
* Tác hại: Làm tăng hành trình tự do của bàn đạp, ly hợp đóng, cắt không dứt khoát Gây nên hiện tượng trượt và vào số khó khăn.
* Kiểm tra và sửa chữa:
- Đầu đòn mở bị mòn thì hàn đắp rồi gia công lại Phải đảm bảo độ nhẵn và bán kính cong.
- Loại đầu đòn có bu lông điều chỉnh nếu mòn thì thay bu lông mới.
- Loại thép tấm dập bị biến dạng thì nắn lại Nứt gãy thì thay mới.
- Lỗ lắp chốt bị mòn thì thay chốt mới lớn hơn.
-Hư hỏng: Chủ yếu là vỡ, khô, kẹt, bị mòn mặt tiếp xúc với đòn mở.
-Nguyên nhân:Do làm việc lâu ngày không thực hiện đúng chu kỳ bảo dưỡng, điều chỉnh không có hành trình tự do của bàn đạp. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô -Tác hại: Làm cho tốc độ mòn các chi tiết nhanh và có tiếng kêu khi cắt ly hợp.
Quay vòng bi bằng tay trong khi ấn theo phương dọc trục (hình 4.6).
Lưu ý: Do vòng bi là loại bôi trơn vĩnh cửu và do đó không rửa hay bôi trơn vòng bi.
Dùng hai tay nắm lấy moayơ và nắp vòng bi lắc đều các phương để xem hệ thống tự định tâm có bị dính không? Moayơ và nắp có độ dịch chuyển khoảng 1mm
Nếu tìm ra trục trặc thì thay thế vòng bi
- Phải thường xuyên bơm mỡ cho đầy đủ, nếu vòng bi bị hỏng thi thay mới.
* Hư hỏng, nguyên nhân: Lò xo ép bị nứt gãy do làm việc lâu ngày, bảo dưỡng không đúng định kỳ dẫn đến ly hợp bị trượt sinh ra nhiệt, Tác hại là các chi tiết bị biến dạng, biến tính dẫn đến hỏng.
- Dùng phương pháp quan sát, nếu thấy hiện tượng nứt, gãy hoặc mòn vẹt quá 1/3 so với ban đầu thì phải thay lò xo mới
- Dùng thước cặp để đo chiều cao lò xo rồi so sánh với lò xo mẫu Yêu cầu sai lệch
- Dùng thước vuông để kiểm tra độ nghiêng của lò xo Yêu cầu độ nghiêng