Em hy vọng rằng em cóthể đóng góp và tạo ra giá trị trong cộng đồng học thuật thông qua việc nghiên cứuvà thiết kế hệ thống truyền lực.Cuối cùng, em cảm nhận được tiềm năng ứng dụng thực
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN
Mục đích lựa chọn đề tài
Mục đích của việc chọn đề tài nghiên cứu về hệ thống truyền lực trên Honda CRV 2020 đặc biệt quan trọng, mang lại nhiều giá trị và ứng dụng trong lĩnh vực kỹ thuật ô tô Việc nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của hệ thống truyền lực mà còn mang lại nhiều thông tin hữu ích về hiệu suất, độ bền và tính năng của xe
Trong thời đại hiện đại, ô tô không chỉ là phương tiện di chuyển mà còn là một phần quan trọng của cuộc sống hàng ngày Hiểu rõ về hệ thống truyền lực giúp chúng ta có cái nhìn sâu sắc hơn về công nghệ ô tô và cách chúng ta có thể tối ưu hóa sử dụng năng lượng
Một trong những lý do quan trọng là Honda CRV 2020 là một trong những mô hình phổ biến và thành công của Honda trên thị trường ô tô Nghiên cứu về hệ thống truyền lực trên mô hình này có thể mang lại cái nhìn tổng quan về tiến bộ công nghệ và phát triển trong ngành công nghiệp ô tô
Cũng đáng lưu ý là hệ thống truyền lực ngày càng trở nên phức tạp, sử dụng nhiều công nghệ tiên tiến như động cơ xăng, động cơ điện, và hệ thống truyền động thông minh Nghiên cứu về hệ thống truyền lực trên Honda CRV 2020 cung cấp cơ hội để đánh giá tính năng của các công nghệ này và hiểu rõ cách chúng tương tác với nhau
Ngoài ra, việc nắm vững về hệ thống truyền lực còn có thể giúp nhà sản xuất ô tô nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tiêu hao năng lượng, và phát triển những tính năng mới mang lại trải nghiệm tốt hơn cho người lái xe.
Vì những lý do trên em chọn đề tài "nghiên cứu hệ thống truyền lực xe HondaCR-V 2020" để làm đề tài Bài Tập Lớn.
Giới thiệu chung về hệ thống truyền lực
Hình 1.1 Sơ đồ phân bố hệ thống truyền lực trên oto
Công dụng và cấu tạo của hệ thống truyền lực
Truyền và biến đổi mô men xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ và mô men cản sinh ra trong quá trình ô tô chuyển động.
Cắt dòng công suất trong thời gian ngắn hoặc dài.
Thực hiện đổi chiều chuyển động giúp ô tô chuyển động lùi.
Tạo khả năng chuyển động êm dịu và thay đổi tốc độ cần thiết trên đường.
Ly hợp dùng để truyền hay không truyền công suất từ động cơ đến hệ thống truyền lực Cắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực nhanh và dứt khoát trong những trường hợp cần thiết như khi chuyển số một cách êm dịu Nó cũng cho phép động cơ hoạt động khi xe dừng và không cần chuyển hộp số về số trung gian.
Nhiệm vụ của hộp số là biến đổi mô men xoắn của động cơ truyền tới các bánh xe sao cho phù hợp với các chế độ tải.
Chắc chắn sự mất mát công suất ở hộp số là không tránh khỏi, vì thế công suất thực tế đưa đến các bánh xe luôn luôn nhỏ hơn công suất đưa ra của trục khuỷu động cơ (hiệu suất của hộp số).
Truyền động các đăng dùng để truyền mô men xoắn giữa các trục không thẳng hàng. Các trục này lệch nhau một góc α> 0 0 và giá trị của α thường thay đổi.
Cầu chủ động nhận công suất từ động cơ truyền tới để phân phối đến các bánh xe theo phương vuông góc Cầu xe nâng đỡ các phần gắn lên nó như hệ thống treo, sắc xi.
Truyền lực vi sai có tác dụng khi xe đi vào đường vòng nó tạo ra sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bánh phía trong và phía ngoài, do vậy tránh được hiện tượng trượt của các lốp khi xe quay vòng, giảm độ mòn cho lốp xe và giúp xe quay vòng tốt hơn, ổn định hơn.
CÁC KIỂU BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
Hình 1.3 Kiểu bố trí FF, FR
Hệ thống truyền động chủ yếu sử dụng là
FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động).
FR (Động cơ đặt trước – Bánh sau chủ động).
Ngoài xe FF và FR còn có các loại xe 4WD (4 bánh chủ động), RR (động cơ đặt sau – cầu sau chủ động) hiện nay ít được sử dụng, và xe hybrid đang bắt đầu được phát triển.
1.5.1 FF (Động cơ đặt trước – Bánh trước chủ động)
Trên xe với động cơ đặt trước cầu trước chủ động Động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động tạo nên một khối lượng đơn Mô men động cơ không truyền xa đến bánh sau, mà đưa trực tiếp đến các bánh trước.
Bánh trước dẫn động rất có lợi khi xe quay vòng và đường trơn Sự ổn định hướng tuyệt với này tạo được cảm giác lái xe khi quay vòng Do không có trục các đăng nên gầm xe thấp hơn giúp hạ được trọng tâm của xe, làm cho xe ổn định khi di chuyển.
Hình 1.4 Xe FF với hộp số cơ khí
1.5.2 FR (Động cơ đặt trước – Bánh sau chủ động)
Hình 1.5 Xe FR với hộp số cơ khí
Kiểu bố trí động cơ đặt trước - bánh sau chủ động làm cho động cơ được làm mát dễ dàng Tuy nhiên, ở bên trong thân xe không được tiện nghi ở trung tâm do trục các đăng đi qua nó Điều này là không tiện nghi nếu gầm xe ở mức quá thấp.
Kiểu động cơ đặt ngoài buồng lái sẽ tạo điều kiện cho công việc sửa chữa, bảo dưỡng được thuận tiện hơn, nhiệt sinh ra và sự rung động ít ảnh hưởng đến người lái và hành khách Nhưng hệ số sử dụng chiều dài xe sẽ giảm xuống, nghĩa là thể tích chứa hàng hóa và hành khách giảm xuống Đồng thời tầm nhìn của tài xế bị hạn chế, ảnh hưởng đến độ an toàn chung Ngược lại động cơ đặt trong buồng lái khắc phục được những nhược điểm nói trên.
1.5.3 Kiểu 4 bánh chủ động (4WD – 4 wheel driver)
Hình 1.6 Xe 4WD thường xuyên loại FR
Các kiểu xe cần hoạt động ở tất cả các loại địa hình và điều kiện chuyển động khó khăn cần được trang bị với 4 bánh chủ động và dẫn động thông qua hộp số phụ.
Các xe 4WD hiện nay được chia thành hai loại chính là 4WD thường xuyên và 4WD gián đoạn Khác với xe 2WD, điểm đặc trưng của xe 4WD là có các bộ vi sai phía trước và phía sau Mục đích là để triệt tiêu sự chệnh lệch của các bánh xe khi đi vào đường vòng. Đối với loại 4WD thường xuyên, người ta bố trí thêm một bộ vi sai trung tâm ở giữa bộ vi sai trước và bộ vi sai sau để triệt tiêu sự chênh lệch tốc độ quay của các bánh xe trước và sau Có 3 bộ vi sai khác nhau làm cho xe chạy được êm do đảm bảo việc truyền công suất đều nhau đến cả bốn bánh xe, kể cả khi quay vòng Đây là ưu điểm chủ yếu của loại 4WD thường xuyên, nó có thể sử dụng trên đường xá bình thường, đường gồ ghề hay đường có độ ma sát thấp Tuy nhiên, để tránh cho bộ sai trung tâm phải liên tục làm việc, các lốp trước và sau phải có đường kính giống nhau, kể cả các bánh bên trái và bên phải.
1.5.4 Kiểu AWD (All wheel drive)
Hệ thống dẫn động bốn bánh toàn thời gian AWD cũng giống như hệ thống 4WD nhưng hoạt động hoàn toàn tự động Hầu hết các mẫu xe cao cấp hiện nay đều được trang bị hệ thống dẫn động AWD Nó có thể tự động điều chỉnh lực kéo đến cầu trước hoặc cầu sau hoặc cả hai, và luôn luôn truyền mô-ment-xoắn đến các bánh xe ở mọi thời điểm Hệ thống này được thiết kế nhằm tăng hiệu suất trên mọi điều kiện thời tiết
Ngày nay hệ thống dẫn động bốn bánh AWD đều được làm việc tự động qua việc tính toán các tín hiệu mức ga, góc đánh vô-lăng để kiểm soát bộ ly hợp, cải thiện độ bám đường, và giúp tăng khả năng điều khiển xe trong mọi điều kiê ̣n mă ̣t đường Nhược điểm của hệ thống này là tăng lượng tiêu hao nhiên liệu, tăng trọng lượng cũng như độ phức tạp của xe và không thực sự tốt ở điều kiện địa hình quá hiểm trở.
Mẫu Jeep Cherokee sử dụng hệ thống dẫn động bốn bánh bán thời gian có thể chuyển sang chế độ hai bánh dẫn động 2WD theo ý muốn Khi hệ thống dẫn động bốn bánh AWD phát hiện bánh xe bị trượt hoặc có sai số về tốc độ xe thì hệ thống phanh được kích hoạt và mô-ment-xoắn được chia lại giữa hai cầu xe Hệ thống dẫn động bốn bánh Dynamax của Kia Sportage có tất cả những điều trên cộng với việc được trang bị cảm biến nhận dạng bề mặt đường để phát hiện đường bằng, ổ gà và lũ quét.
Hình 1.7 Xe sử dụng AWD
1.5.5 Kiểu truyền động xe hybrid
Hybrid nghĩa là lai, ôtô hybrid là dòng ôtô sử dụng động cơ tổ hợp Động cơ hybrid là sự kết hợp giữa động cơ đốt trong thông thường với một động cơ điện dùng năng lượng ắc quy Bộ điều khiển điện tử sẽ quyết định khi nào thì dùng động cơ điện, khi nào thì dùng động cơ đốt trong, khi nào dùng vận hành đồng bộ và khi nào nạp điện vào ắc quy để sử dụng về sau Ưu điểm lớn nhất của xe hybrid là giảm ô nhiễm môi trường, một vấn đề quan trọng hiện nay Ngoài ra xe hybrid còn có các ưu điểm sau:
Tận dụng năng lượng khi phanh: khi cần phanh hoặc khi xe giảm tốc năng lượng phanh được tận dụng để tạo ra dòng điện nạp cho ắc-quy.
Giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu (động cơ hybrid tiêu thụ lượng nhiên liệu ít hơn nhiều so với động cơ đốt trong thông thường)
Động cơ điện được dùng trong các chế độ gia tốc hoặc tải lớn nên động cơ đốt trong chỉ cần cung cấp công suất vừa đủ nên động cơ đốt trong có kích thước nhỏ gọn.
Có thể sử dụng vật liệu nhẹ để giảm khối lượng tổng thể của ôtô.
Hình 1.8 Sơ đồ phân bố truyền chuyển động hybrid Động cơ hybrid được sử dụng trên các xe như: Honda Insight, Honda Civic, ToyotaPrius và rất nhiều hãng khác.
CHƯƠNG 2 : HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CHÍNH Ở TRÊN XE HONDA
Sơ đồ và nguyên lý làm việc của biến mô thủy lực
Hình 2 1 Biến mô thủy lực
Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại mômen từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm môi trường làm việc Bộ biến mô bao gồm: cánh bơm được dẫn động bằng trục khuỷu, rôto tuabin được nối với trục sơ cấp, stator được bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp một chiều và trục stator, vỏ bộ biến mô chứa tất cả các bộ phận trên như hình 2.1 Biến mô được nén đầy dầu thủy lực cung cấp bởi bơm dầu.Dầu này được cánh bơm tích lũy năng lượng và khi ra va đập vào bánh tuabin tạo thành một dòng truyền công suất làm quay rôto tuabin (hình 2.2).
Hình 2 2 Dòng xoáy trong bánh bơm và bánh tuabin
* Chức năng của biến mô:
- Tăng mô men do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hoặc không truyền mô men từ động cơ đến hộp số.
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
- Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng điều chuyển động quay của động cơ.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
Trên xe có lắp hộp số tự động bộ biến mô thủy lực cũng có tác dụng như một bánh đà của động cơ Do không cần có một bánh đà nặng như vậy trên xe có hộp số thường nên xe có trang bị hộp số tự động sẽ sử dụng luôn biến mô thủy lực kèm tấm truyền động có vành răng khởi động dùng làm bánh đà cho động cơ Khi tấm dẫn động quay ở tốc độ cao cùng biến mô thủy lực trọng lượng của nó sẽ tạo nên sự cân bằng tốt nhằm ngăn chặn các rung động và làm đồng điều chuyển động của động cơ khi hoạt động gây ra.
2.1.2 Sơ đồ nguyên lý chung và nguyên lý làm việc a Sơ đồ nguyên lý
Hình 2.3 là một ví dụ tương tự nguyên lý làm việc của biến mô thủy lực Dùng một quạt chủ động quạt gió về phía một quạt bị động giống như thế đặt đối diện, gần sát và đang ở trạng thái đứng yên Sau một quãng thời gian ngắn quạt bị động bắt đầu quay theo quạt chủ động và chiều quay của cả hai là cùng nhau Giả sử ta dùng một ống hồi gió về như hình minh họa để lấy nguồn gió sau khi thổi qua quạt bị động quay trở lại thổi tiếp tục vào quạt chủ động thì năng lượng mà quạt chủ động dùng để thổi cho quạt bị động quay ngay sau đó sẽ giảm hơn so với ban đầu.
Hình 2 3 Ví dụ tương tự nguyên lý truyền công suất của biến mô thủy lực
Nói một cách khác, việc truyền công suất giữa hai quạt được thực hiện nhờ môi trường không khí Biến mô cũng làm việc như vậy, bánh bơm đóng vai trò quạt chủ động, bánh tuabin đóng vai trò quạt bị động và ống hồi gió đóng vai trò gần giống với bánh phản ứng Môi trường làm việc ở đây là dầu thủy lực là một chất lỏng không chiụ nén nên khả năng truyền công suất sẽ tốt hơn môi trường không khí rất nhiều. b Nguyên lý truyền công suất
Hình 2 4 Sơ đồ tính toán dòng chảy trong biến mô thủy lực
Bánh bơm được gắn cố định trên trục chủ động, nối cứng với trục khuỷu động cơ và quay với tốc độ góc wb Bánh tuabin được lắp trên trục bằng then hoa và quay với tốc độ góc wt Các bánh nằm trong một vành xuyến khép kín gọi là buồng công tác và được nạp đầy dầu thủy lực có áp suất dư Hình dạng buồng công tác đảm bảo tổn thất năng lượng ít nhất, khi chất lỏng chuyển từ bánh này sang bánh khác.
Nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực dựa trên cơ sở của định luật biến thiên mô men động lượng và được giải thích dựa trên hình 2.4 Tại điểm dòng dầu đi vào bánh bơm, tốc độ dòng chất lỏng trung bình, biểu diễn bằng đường chấm gạch cú giỏ trị tuyệt đối là vơb1 Tốc độ này cú thể phõn tớch thành hai thành phần: tốc độ vòng hay còn gọi là tốc độ theo ub1 và tốc độ tương đối wb1.
Sau khi đi vào bánh bơm, chất lỏng chuyển động theo profin cánh dẫn đi từ tâm ra mép ngoài Dòng chất lỏng có tốc độ là ⃗v b 2 =⃗u b 2 +⃗w b 2 Khi chuyển động từ trong ra ngoài bánh bơm trong vòng lưu thông, năng lượng và động lượng của dòng chất lỏng tăng lên nhờ mô men truyền cho bánh bơm từ trục khuỷu động cơ Hiệu mô men động lượng của chất lỏng đối với trục quay của bánh bơm khi đi vào và đi
M b = m ( R 2 v b 2 cos α− R 1 v b 1 cos β ) (2.1) Ở đây: m G g - Khối lượng chất lỏng chảy qua bánh bơm trong một giây.
R1, R2 - Bán kính bánh công tác ở điểm vào và điểm ra của chất lỏng trên quỹ đạo trung bình. α , β - Góc tương ứng giữa các vec-tơ tốc độ tuyệt đối vb1, vb2 và các tốc độ theo ub1, ub2
Trong giai đoạn khuyếch đại mômen khi dòng chất lỏng đi ra khỏi bánh bơm ta xem như dòng chất lỏng đi ngay vào bánh tuabin Vì giữa bánh bơm và bánh tua bin không có bánh phản ứng nên động năng của dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh bơm và vào bánh tua bin không thay đổi, nhưng vận tốc tuyệt đối của dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh tua bin sẽ thay đổi chiều (do hình dạng của bánh tua bin). Điều này có nghĩa là khi đi từ ngoài vào trong, chất lỏng truyền cho tua bin một mômen bằng về trị số với mômen trên trục bánh bơm Mặc khác theo định luật biến thiên mômen động lượng thì mômen tác dụng lên bánh tua bin cũng chính bằng hiệu mômen động lượng của chất lỏng đối với trục quay tua bin khi đi vào và ra khỏi nó, do đó:
M (2.2) γ - Góc giữa u t 1 và w t 1 tại điểm ra của bánh tuabin.
Khi ra khỏi bánh tuabin, dòng chất lỏng chảy qua bánh phản ứng thông qua khớp một chiều tác dụng lên dòng chất lỏng này một mô men Mp cùng hướng với mô men Mb và có giá trị bằng:
So sánh các biểu thức (2.1), (2.2) và (2.3) ta thấy rõ rằng:
Và nếu không có bánh phản ứng thì: vt1 = vb1 và γ=β
Tức là biến mô men trở thành ly hợp thủy động nên chỉ có tác dụng truyền mà không biến đổi mô men
Từ những suy luận trên ta thấy nhờ bánh phản ứng bị khóa theo chiều quay ngược chiều quay trục khuỷu làm chuyển hướng dòng chất lỏng chảy ra từ bánh tuabin về cùng chiều quay của bánh bơm, biến tác động cản trở thành tác động trợ giúp, vì thế để quay bánh bơm chỉ đòi hỏi trục khuỷu động cơ cung cấp một mô men Mb < Mt
Khi tốc độ quay của bánh bơm nb = const (giữa bánh tuabin và bánh bơm đạt sự cân bằng về tốc độ và mômen) sự tăng tải trọng tác dụng lên trục bánh tuabin làm giảm tốc độ quay nt của bánh tuabin, ở ngay thời điểm tức thời sau đó vì bánh bơm vẫn cung cấp dòng dầu có năng lượng và lưu lượng như cũ sẽ làm tăng ngay lưu lượng dòng dầu qua bánh tuabin, điều này giúp cho bánh tuabin tiếp nhận thêm năng lượng để bù vào năng lượng tiêu hao do tăng tải trọng, nhưng ngược lại sự tiếp nhận thêm năng lượng này từ bánh tuabin cũng làm mất đi một phần năng lượng do trục khuỷu cung cấp cho bánh bơm tức là sẽ làm cho bánh bơm giảm tốc độ Nếu không có sự điều chỉnh tay ga từ người lái tín hiệu tăng tải và đi kèm giảm tốc độ của xe có thể làm hộp số chuyển về tỷ số truyền lớn hơn cho đến khi đạt trở lại sự cân bằng.
Tương tự với trường hợp tải trọng tác dụng lên trục bánh tuabin giảm xuống,tốc độ bánh tuabin sẽ tăng lên, lập tức lưu lượng dầu đi qua bánh tuabin giảm xuống Điều này làm cho công suất bánh bơm cung cấp trở nên lớn hơn mức cần thiết và làm cho tốc độ bánh bơm tăng lên để đạt lại sự cân bằng Trong giới hạn tải trọng và mômen của tay số hiện tại không đáp ứng được sự hiệu chỉnh để đạt sự cân bằng thì hộp số sẽ tự động chuyển số. c Nguyên lý khuyếch đại mô men
Hình 2 5 Hướng chuyển động của dòng chảy trong biến mô thủy lực
Khi biến mô ở chế độ khuyếch đại mômen, biến mô sử dụng năng lượng còn lại của dòng dầu sau khi đi qua tuabin và bánh phản ứng tiếp tục tác động vào cánh bơm bằng cách nhờ vào tác dụng chuyển hướng của bánh phản ứng thay đổi hướng va đập của dòng dầu quay về vào sau cánh bơm (như hình 2.5) Bánh phản ứng khóa cứng với vỏ của biến mô men thủy lực nên dòng chất lỏng không trao đổi năng lượng với nó, nghĩa là trong bánh phản ứng chỉ có biến đổi áp năng thành động năng Động năng có được này sẽ truyền cho bánh bơm khi dòng dầu quay về bánh bơm Vì vậy mô men quay trên trục bánh tuabin có được sẽ lớn hơn mômen trên trục bánh bơm tại cùng một thời điểm.
Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mô men xoắn của trục chủ động truyền cho trục bị động không thể tăng được Khi đó biến mô men thủy lực làm việc như ly hợp thủy động.
2.1.3 Các bộ phận cơ bản của biến mô
Hộp số vô cấp CVT, ứng dụng EARTH DREAMS TECHNOLOGY 1 Giới thiệu chung hộp số
Honda đã đưa ra giải pháp độc đáo với hộp số CVT Earth Dreams Technology trên Honda CR-V 2020 Trong quá trình phát triển, Honda chú trọng vào việc cải thiện trải nghiệm lái xe và độ bền bỉ của hộp số CVT Thay vì sử dụng cặp bánh đà khởi động thông thường, Honda áp dụng bộ chuyển đổi mômen xoắn, giúp nâng cao độ nhanh nhạy và loại bỏ hiệu ứng "cao su" không mong muốn, đặc biệt trong các tình huống khởi động nhanh hoặc tăng tốc bất ngờ.
Bằng cách này, hộp số CVT Earth Dreams không chỉ mang lại cảm giác lái giống hộp số tự động truyền thống mà còn duy trì khả năng tiết kiệm năng lượng.
Bộ chuyển đổi mômen xoắn cũng thông minh đủ để cảm nhận nhu cầu giảm-tăng tốc đột ngột từ người lái, đảm bảo tỉ lệ truyền động cao trong thời gian lâu hơn để duy trì tua máy và sẵn sàng cho cú bứt phá ngay sau đó Kết quả là, Honda CR-V
2020 với hộp số CVT Earth Dreams mang đến trải nghiệm lái xe linh hoạt và đáp ứng linh hoạt hơn, vượt trội so với các mô hình trước đó.
Hình 2 13 Hộp số vô cấp CVT
Hộp số vô cấp CVT hoạt động dựa hoàn toàn vào hệ thống dây đai truyền và luôn đảm bảo có đủ 3 bộ phận chính Cấu tạo hộp số CVT bao gồm các bộ phận:
- Bộ truyền đai với 2 bánh Pulley chủ và bị động.
- Bộ điều khiển hộp số cùng các thiết bị chấp hành để thay đổi đường kính của
- Cơ cấu đảo chiều chuyển động hộp số.
Ngoài ra, hộp số vô cấp còn có các bộ vi xử lý và bộ phận cảm biến, nhưng ba thành phần chính kể trên mới là các yếu tố then chốt để hộp số hoạt động suôn sẻ.
Bộ vi sai tích hợp ly hợp điện từ trên xe mazda 3
Trên mỗi xe ô tô đều phải có bộ vi sai vì không phải xe lúc nào cũng chạy thẳng, khi vào cua bán kính vòng quay bánh xe bên ngoài lớn hơn bánh xe bên trong nên bánh xe ngoài quay nhanh hơn, nếu không có bộ vi sai khi xe vào cua sẽ rất khó khăn và gây ra trượt Vì vậy nên lắp bộ vi sai ở giữa 2 bánh xe dẫn động.
Bộ vi sai hấp thụ sự chênh lệch về tốc độ quay giữa các bánh lái bên trái và bên phải để xe chuyển động êm ái khi xảy ra chênh lệch khi vào cua hoặc lái xe trên đường gồ ghề.
Bộ vi sai gồm bánh răng vành chậu, vỏ bộ vi sai, bánh răng côn trục cầu xe,bánh răng hành tinh và trục bánh răng.
Hình 2 15 Cấu tạo bộ visai
Vỏ bộ vi sai ăn khớp với bánh răng vành chậu và quay như một khối Bánh răng côn trục cầu xe ăn khớp với trục truyền động và quay như một khối.
Hình 2 16 Cấu tạo chính của bộ vi sai
Nếu không có sự khác biệt về tốc độ quay giữa các bánh xe bên trái và bên phải (khi xe đi thẳng) thì các bánh răng côn bên trái và bên phải quay cùng với vỏ
Hình 2 17 Nguyên lý làm việc của visai
Nếu có sự chênh lệch tốc độ quay giữa hai bánh xe trái và phải (khi xe vào cua hoặc đi đường gồ ghề) thì dẫn đến chênh lệch tốc độ quay bánh răng côn bên trái và bên phải và sự chênh lệch đó được hấp thụ và triệt tiêu bởi các bánh răng hành tinh quay quanh trục bánh răng.
Hình 2 18 Chênh lệch tốc độ quay của visai
ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE
Đặt tính bộ biến mô
3.1.1 Các thông số dùng đánh giá một biến mô thủy lực a Hệ số mô men
Phản ánh quan hệ giữa mô men và các thông số làm việc của biến mô men: λ b = M b γn b 2 D 5 (2.6) λ t = M t γn t 2 D 5 (2.7) Ở đây
- Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m 3 ) nb, nt - Số vòng quay của bánh bơm và bánh tuabin (vg/ph)
D - Đường kính lớn nhất trên đĩa bơm (m). b Hệ số biến mô men
Là tỷ số giữa mô men quay tác dụng lên trục bánh tuabin với mô men quay tác dụng lên trục bánh bơm.
M b = λ t λ t ( n n b t ) 2 (2.8) c Tỷ số truyền động học
Là tỷ số giữa số vòng quay bánh tuabin với số vòng quay bánh bơm. i = n t n b (2.9) d Hiệu suất
Do tổn thất một phần công suất cho ma sát và va đập khi chất lỏng tuần hoàn trong biến mô men nên:
Trong đó: NR - Công suất tổn hao.
Nt - Công suất trên trục tuabin.
Nb - Công suất trên trục bánh bơm. η - Hiệu suất biến mô.
M b n b =K n t n b = K i Đặt: S= n b −n t n b là độ trượt của bánh tuabin so bánh bơm. η = K ( 1 − n b n −n b t ) =K ( 1 −S ) (2.10)
Khi ô tô, máy kéo bắt đầu khởi động nt = 0 thì S và Mt cực đại, còn η 0, trong quá trình tăng tốc nt tăng thì S và Mt lại giảm, còn η tăng lên Ở số vòng quay bánh tuabin nt = ntmax độ trượt bằng khoảng 23% nên η = 98% (đối với ly hợp thủy động).
3.1.2 Đường đặc tính ngoài Đặc tính có hai vùng như trên hình 2.13:
- Vùng A là vùng làm việc tương ứng với chế độ biến mô men Trong vùng này hệ số biến mô men K thay đổi từ Kmax (khi i = 0) đến K = 1 (khi i = iM 0,60,8).
- Vùng B là vùng biến mômen thuỷ lực không làm việc, bởi vì do sự tăng của nt dẫn đến hướng của dòng chất lỏng khi ra khỏi tuabin thay đổi đến mức Mp có giá trị âm, lúc này bộ phận bánh phản ứng của biến mômen thuỷ lực trở thành bộ phận làm giảm hiệu suất biến mô Hiệu suất η của biến mô men có dạng parabol bậc hai, từ đồ thị ta thấy rõ rằng:
Hình 2 19 Đường đặc tính ngoài của biến mô men thủy lực
Khi K < 1 thì η bm giảm nhanh đến giá trị không. Để khắc phục có thể áp dụng ba biện pháp: a Giải phóng bánh phản ứng
Khi K = 1 thì giải phóng cho bánh phản ứng quay tự do theo chiều dòng chảy trên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) nhờ lắp bánh phản ứng trên khớp này.
Như vậy khi Mp đổi dấu lúc này bánh phản ứng không còn tác dụng lên dòng chất lỏng nữa, khi đó biến mô men làm việc ở chế độ ly hợp thủy động Nhược điểm của phương pháp này là khi biến mômen làm việc ở chế độ ly hợp thuỷ động bánh phản ứng có tác dụng cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng, tuy vậy loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo nên giá thành rẻ. b Dùng bánh phản ứng hai cấp
Bao gồm hai bánh phản ứng khác nhau đặt trên các khớp một chiều riêng biệt như hình 2.14. Ở các giá trị tỷ số truyền nhỏ, khi chất lỏng đi vào bánh phản ứng theo hướng nằm trong giới hạn góc a thì cả hai bánh phản ứng được giữ cố định có tác dụng như một bánh duy nhất làm thay đổi nhiều hơn hướng của dòng chất lỏng Do đó ở những giá trị tỷ số truyền i nhỏ, hệ số biến mô men và hiệu suất có giá trị cao hơn.
Hình 2 20 Đặc tính không thứ nguyên biến mômem thuỷ lực có bánh phản ứng hai cấp
Nếu i > i1 mà cả hai bánh phản ứng vẫn cố định và làm việc như một bánh thì quá trình chuyển tiếp từ chế độ biến mô men sang chế độ ly hợp thủy động sẽ không xảy ra.
Khi i1 i iM mà hai bánh phản ứng vẫn cố định thì hiệu suất giảm rõ rệt Ở các giá trị i trung bình, khi sự chuyển động của dòng chất lỏng đi vào biến mô men xảy ra trong giới hạn góc b, cấp thứ nhất của bánh phản ứng, dưới tác dụng của dòng chất lỏng sẽ được giải phóng và quay tự do theo hướng mũi tên A , lúc này bánh phản ứng cấp thứ nhất không còn tác dụng lên dòng chất lỏng nữa Bánh phản ứng cấp thứ hai vẫn tiếp tục cố định, làm thay đổi hướng chuyển động của dòng chất lỏng Khi đó do tổn thất giảm nên điểm cực đại của đường η 2 dịch về phía i lớn hơn.
Tại giá trị i = i2 bánh phản ứng cấp thứ hai được giải phóng tiếp, lúc đó biến mô men chuyển sang chế độ ly hợp thủy động.
Kinh nghiệm sản xuất và sử dụng các biến mô men thủy lực đã chỉ ra rằng: Sự tăng hiệu suất η nhận được ở các giá trị không lớn của Kmax (gần 2,0), không bù lại được sự phức tạp của kết cấu, vì thế hiện nay loại biến mô men có bánh phản ứng hai cấp ít được sử dụng. c Nối cứng trục bơm và trục tuabin
Việc nối cứng hai trục nhờ ly hợp ma sát lắp đặt trong biến mô men, khi i imax, khi đó η sẽ tăng vọt đến η = 1 (nếu bỏ qua các tổn thất cơ khí trong biến mô men).
3.1.3 Đặc tính không thứ nguyên
Là quan hệ giữa các hệ số mô men lb và lt với tỷ số truyền động học: i= n t n b Để xây dựng các quan hệ này ta dùng công thức: λ b = M b γn b 2 D 5 λ t =
M t γn t 2 D 5 Để đánh giá về tổn thất năng lượng và các tính chất biến đổi của biến mô men, chúng ta cần vẽ bổ sung thêm các đường cong biểu diễn quan hệ giữa hiệu suất η và hệ số biến mô men K với tỷ số truyền động học : i n t n b
Hệ số biến mô men:
Hình 2 21 Đặc tính không thứ nguyên của biến mô men thủy lực
Qua đồ thị hình 2.16 ta thấy rằng đường đặc tính không phụ thuộc vào các giá trị tuyệt đối của , n, D và đúng với biến mô men có kích thước bất kỳ, nếu các bánh của nó đồng dạng hình học với các bánh của biến mô men mẫu dùng để thí nghiệm xác định đường đặc tính ngoài.
Hình 2 22 Đặc tính tải của biến mô men thủy lực a- Đặc tính tải của biến mô men thủy lực không nhạy; b- Đặc tính tải của biến mô men thủy lực nhạy; c- Đặc tính tải của biến mô men thủy lực nhạy và đồng thời thể hiện đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
A- Vùng làm việc ở chế độ biến mô men thủy lực B- Vùng làm việc ở chế độ ly hợp thủy động. Đặc tính tải là quan hệ giữa mô men xoắn Mb với số vòng quay nb của bánh bơm được biểu diễn trên hình 2.16. Áp dụng công thức (2.6), sự phụ thuộc đó có thể biểu diễn thành :
Tính chất biến đổi của biến mô men thủy lực được đặc trưng bởi độ nhạy và được đánh giá bằng hệ số j Nó cho biết sự thay đổi mô men cần thiết để quay bánh bơm với sự thay đổi chế độ tốc độ làm việc của bánh tuabin
Hệ số độ nhạy j bằng tỷ số giữa các giá trị mô men bánh bơm Mb khi i = 0 và khi K = 1 (nb = const). ϕ= M b (i = 0 )
Do số vòng quay bánh bơm nb không đổi nên Mb tỷ lệ thuận với hệ số mô men λ b , do đó hệ số độ nhạy ϕ có thể biểu diễn bằng sự phụ thuộc sau đây: ϕ = λ b ( i= 0 ) λ b ( K= 1 )
Giá trị ϕ có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn một, biến mô men thủy lực không nhạy ( ϕ = 1), có độ nhạy thuận ( ϕ > 1) và độ nhạy nghịch ( ϕ < 1).