1 ly hop mau thuyetminh baocao

jhfdghffvhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhfffffhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb

1 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về ô tô…

kW

1.2 Thông số dùng trong tính toán ly hợp

Để thuận tiện cho việc dùng các công thức trong thuyết minh và tránh việcgiải thích nhiều lần cùng một thông số, ta lập bảng thông số dùng trong thuyếtminh:

Bảng 1 1 Các thông số dùng trong thuyết minh

STT Tên gọi của các thông số Ký hiệu Đơn vị

6 Trọng lượng phân bố lên cầu trước Gat kg

7 Trọng lượng phân bố lên cầu sau Gas kg

12 Số vòng quay ở công suất cực đại nN Vòng/phút

14 Số vòng quay ở mômen xoắn cực đại nM Vòng/phút

23 Đường kính ngoài của đĩa ma sát D Cm

24 Đường kính trong của đĩa ma sát d Cm

36 Công trượt của ly hợp L δ J

37 Tốc độ góc của trục động cơ ω m rad/s

38 Tốc độ góc của trục ly hợp ω a rad/s

39 Mômen quán tính của bánh đà và của các chi

tiết động cơ quy dẫn về bánh đà

40 Mômen quán tính của ô tô và rơmooc quy

2

41 Mômen cản chuyển động quy dẫn về ly hơp Ma Nm

42 Hiệu suất hệ thống truyền lực η t

58 Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán Fi N

59 Đường kính ngoài của đinh tán dđt Mm

62 Biến dạng đàn hồi của đĩa bị động m Mm

66 Lực nén lớn nhất cho mỗi lò xo PNmax N

68 Độ biến dạng của lò xo khi chuyển từ vị trí

chưa làm việc đến vị trí làm việc

78 Đường kính xilanh chính d1 Mm

80 Đường kính trong của bánh đà Dbđ Mm

2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE CHO TRƯỚC

Bảng 2 1 Các thông số kỹ thuật của xe cho trước

ST

T

2 Số chổ ngồi (kể cả người lái) nng 5

11 Tỷ số truyền của số I ih1 3, 24

12 Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 4, 1

ra ly hợp còn đảm bảo cho động cơ khi động cơ làm việc ở chế độ không tải cưỡngbức và hệ thống truyền lực không bị quá tải bởi những momen quá lớn

Các yêu cầu đối với ly hợp là:

- Đảm bảo truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt

ở bất cứ điều kiện sử dụng nào

- Đóng êm dịu để tăng từ từ momen quay lên trục của hệ thống truyền lực,không gây ra va đập ở các bánh răng Ngoài ra khi ly hợp đóng êm dịu thì ô tô khởihành hoặc tăng tốc từ từ không giật, làm cho người lái và hành khách đỡ mệt

- Mở dứt khoát và nhanh chóng nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơđến hệ thống truyền lực trong thời gian rất ngắn

- Mômen quán tính của các chi tiết phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảmcác lực va đập lên bánh răng khi sang số, dễ gài số và giảm mài mòn các bề mặt masát của đồng tốc

- Phải làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh tác dụng lên hệ thốngtruyền lực những mômen quá lớn khi gặp quá tải Vì vậy mômen ma sát phải khôngđược lớn quá

Ngoài ra còn các yêu cầu khác như:

+Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

+Hệ số ma sát cao và ổn định

+Thoát nhiệt tốt

+Làm việc bền vững tin cậy

+Hiệu suất cao

+Giá thành rẻ, kết cấu, sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản

+Kích thước nhỏ gọn

Ly hợp được phân thành các loại sau:

+Ly hợp thuỷ lực: Truyền momen quay nhờ chất lỏng Loại này làm việc êm

dịu vì giữa động cơ và hệ thống truyền lực không có nối cứng nên giảm được tảitrọng động tác dụng lên động cơ và hệ thống truyền lực Nhưng loại này kết cấu kháphức tạp và đắt tiền do yêu cầu về làm kín và loại dầu làm việc đặc biệt

+Ly hợp nam châm điện: Truyền momen quay nhờ tác dụng của trường nam

châm điện Loại này làm việc êm dịu, dễ điều khiển nhưng kết cấu phức tạp, giáthành tăng do sử dụng vật liệu đắt tiền như kim loại màu và vật liệu điện từ, hiệusuất giảm do tổn hao điện và từ

+Ly hợp ma sát: Truyền momen nhờ các bề mặt ma sát Ở loại này có các loại

ly hợp đĩa, ly hợp hình côn và ly hợp hình tang trống Loại ly hợp hình côn và tangtrống ngày nay không dùng trên ô tô máy kéo nữa vì momen quán tính của các chitiết thụ động lớn gây tải trọng va đập lớn lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợpLoại ly hợp đĩa có mômen quán tính của các chi tiết thụ động nho, kích thướcnhỏ gọn giá thành rẻ Loại này chia ra loại 1 đĩa, 2 đĩa và nhiều đĩa

Loại nhiều đĩa làm việc êm dịu hơn vì nhiều đĩa nên lúc đóng lại các bề mặt

ma sát nên ép từ từ hơn, truyền được momen lớn mà kích thước nhỏ gọn Tuy vậynhược điểm của nó là mômen quán tính phần bị động tăng, kết cấu phức tạp, thoátnhiệt kém (đặc biệt là đĩa ép trung gian) , mở không dứt khoát, tăng hành trình bànđạp hay đòn điều khiển, tăng kích thước chiều trục của ly hợp

Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ, lò xo côn hoặc lò xo dạng đĩa

Ly hợp ma sát dùng lò xo trụ bố trí xung quanh có kết cấu đơn giản, thoátnhiệt tốt, momen truyền qua bề mặt ma sát lớn Tuy nhiên loại này khi làm việc dễ

bị trượt khi các bề mặt ma sát bị mòn, việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt masát khó khăn, lực ép trên bề mặt ma sát không đều

Ly hợp lò xo côn dùng 1 lò xo côn bố trí chính giữa thay cho các lò xo trụ nênlực ép lên bề mặt ma sát đều hơn Tuy vậy momen truyền qua bề mặt ma sát lại nhỏ

vì áp suất của lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua đòn mở, ngoài ra việc điều chỉnhkhe hở giữa các bề mặt ma sát là khó khăn

Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn vì lò xo đĩa côn vừa làm nhiệm vụ đĩa

ép vừa làm nhiệm vụ là đòn mở Nhờ có đặc tính phi tuyến nên lực mở ly hợp rấtnhẹ Do chỉ có 1 lò xo so với nhiều lò xo của loại lò xo trụ nên lực ép lên bề mặt masát và đĩa ép phân bố đều làm cho đĩa ép không bị cong vênh và cháy cục bộ nhưloại lò xo trụ Ngoài ra khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế thì lực ép của

lò xo đĩa côn giảm chậm hơn nhiều so với loại lò xo trụ nên lúc đó momen ma sáthình thành vẫn còn cao đảm bảo truyền tốt momen của động cơ Nhược điểm của

loại này là khả năng lực ép nhỏ Với những ưu điểm nổi bật trên, ngày nay lò xo đĩacôn được sử dụng nhiều trên các xe du lịch xe khách và vận tải cỡ nhỏ

Qua phân tích trên, tham khảo các thông số của ô tô tham khảo tương đươngđối chiếu với số liệu kỹ thuật của ô tô thiết kế là loại ô tô con ta chọn ly hợp loại lyhợp ma sát khô, một đĩa có lò xo đĩa côn vì kết cấu nhỏ gọn, thoát nhiệt tốt, mở dứtkhoát và lực mở ly hợp nhẹ nhàng

+Dẫn động cơ khí có:

- Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, làm việc tin cậy

- Nhược điểm: Hiệu suất thấp nhất là khi dẫn động dài do động cơ đặt xa

người lái ( do có nhiều khâu khớp) Độ cứng của dẫn động thấp hơn sovới dẫn động thủy lực do tồn tại nhiều khe hở trong các khâu khớp Khólắp đặt nhất là khi ca bin kiểu lật

+Dẫn động thủy lực có:

-Ưu điểm: Hiệu suất cao, độ cứng vững cao, dễ lắp đặt (nhờ có thể sử

dụng đường ống và các khớp nối mềm) Có khả năng hạn chế tốc độ dịchchuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột, giảm tải trọng động

-Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, đoi hỏi độ kín khít cao, lực dẫn động lớn hiệu

suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp, sự dao động của chất lỏng làm việc có thể làm chocác đường ống bị rung động, giá thành cao Làm việc kém tin cậy khi có rò rỉ bảodưỡng sửa chữa phức tạp

Qua các phân tích trên, đồng thời tham khảo dẫn động ly hợp của xe thamkhảo tương đương ta chọn dẫn động ly hợp là dẫn động thủy lực

Hình 3 2 Sơ đồ nguyên lý ly hợp và dẫn động ly hợp

1 Bàn đạp: 2 Xilanh chính: 3 Ổ mở: 4 Lò xo ép: 5 Đĩa ép: 6 Khớp nối đĩa chủđộng với vỏ ly hợp: 7 Đĩa ma sát: 8 Bánh đà: 9 Xi lanh làm việc

4 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA LY HỢP

Tính toán ly hợp loại ma sát nhằm mục đích xác định số lượng và kích thướccác bề mặt ma sát cần thiết để truyền momen quay của động cơ, xác định lực ép cầnthiết lên bề mặt ma sát, xác định tỉ số truyền của cơ cấu điều khiển ly hợp cũng nhưxác định các chi tiết khác

4.1 Xác định đường kính ngoài của đĩa bị động

Xác định đường kính ngoài của đĩa bị động dựa vào 3 điều kiện sau:

- Đảm bảo cho ly hợp truyền hết momen quay của động cơ

- Đảm bảo tuổi thọ cần thiết của ly hợp

- Phải lắp ghép được với bánh đà

Sau đây ta sẽ tính toán theo điều kiện đảm bảo cho ly hợp truyền hết momenquay của động cơ Sở dĩ ta phải tính theo điều kiện này là để đảm bảo truyền hếtmomen quay của động cơ đến hệ thống truyền lực trong trường hợp đĩa bị dầu rơi0vào hoặc khi các bề mặt ma sát bị mòn hoặc khi các lò xo ép bị mất tính đàn hồi đi

1 ít

a Theo điều kiện 1:

Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ thì ly hợp phải sinh ra được một mômen ma sát luôn luôn lớn hơn hoặc bằng mômen quaycực đại của động cơ trong quá trình sử dụng, tức là hệ số dự trữ phải luôn luôn lớnhơn hoặc bằng 1

1 Mô men ma sát của ly hợp, m=0,25-0, 3 Mt 0.25 N m

2

Hệ số dự trữ của ly hợp tính đến

các yếu tố làm giảm lực ép hoặc

làm giảm mô men ma sát trong quá

emax 3

3 .M R

Phương trình (4.1) có thể viết lại như sau:

Mt= Memax=m P Rtb Zms [N m] (4 2) Trong đó:

m: hệ số ma sát Khi tính toán lấy m=0, 25-0, 3, chọn m=0, 25

Zms: số lượng đôi bề mặt ma sát Ly hợp 1 đĩa Zms=2

.R Z

m



(4 3) Rtb: bán kính ma sát trung bình tức bán kính của điểm đặt lực ma sát tổnghợp[m] Rtb được xác định theo công thức sau:

Công thức(4 4) được chứng minh trên cơ sở lập luận sau:

Giả sử rằng có lực P tác dụng lên vòng ma sát với bán kính trong R1 và bánkính ngoài R2, lúc đó áp suất tác dụng lên vòng ma sát sẽ là:

q= P

P

π (R22−R12)

Hình 4 1 Sơ đô tính toán bán kính trung bình của vòng ma sát

Trên vòng ma sát ta xét 1 vòng phần tử nằm cách tâm O bán kính R vớichiều dày dR(hình 4 1) Momen các lực tác dụng lên vòng phần tử đó là:

dM=m q 2 R dR R=m 2 q R2Z

Giả sử q=const thì momen lực ma sát tác dụng lên toàn vòng sẽ là:

Nhưng momen các lực ma sát tác dụng lên toàn vòng ma sát sẽ bằng lực ma

sát tổng hợp mP nhân với bán kính trung bình nghĩa là:

3 .M R

Để đảm bảo điều kiện 2 thì áp suất trên bề mặt ma sát không được vượt quá

giới hạn cho phép nghĩa là q < [q] Đối với ô tô máy kéo thì [q]=100-250 [kN/m2],

chọn [q]=150[kN/m2]

Công thức (4 8) ta viết lại là:

emax 3

3 .M R

2 .[q].(1 K ).Z





 m  [m] (4 9) Thay các giá trị vào công thức trên ta có:

R2=3√2.3,14.0.25.150.10 3.1,7.121,63.2.(1−Kr 3)=0,116

4 [m]

4.2 Bán kính trong của đĩa bị động

Bán kính trong của đĩa bị động được tính theo công thức:

Fms= 0, 03 [m2]

4.7 Tính lực ép cần thiết

Theo công thức (4 3) ta có P= β Me max

μRtb Zms P= 1,7.121,6

0,25.0,091.2 =4530 [N]

5 XÁC ĐỊNH CÔNG TRƯỢT VÀ CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA LY HỢP

Áp suất trên bề mặt ma sát q là 1 thông số đặc trưng cho ly hợp về phươngdiện chịu mòn Nhưng áp suất q chưa đủ để đánh giá tuổi thọ của ly hợp vì cùngmột ly hợp có kích thước và áp suất như nhau nếu đặt trên các ô tô khác nhau, ô tônào có tải trọng lớn hơn, điều kiện làm việc nặng nhọc hơn thì khi đóng ly hợp các

bề mặt ma sát sẽ trượt nhiều hơn, do đó ly hợp sẽ mòn nhiều hơn

Các nghiên cứu cho thấy rằng: sự mài mòn và đốt nóng ly hợp phụ thuộc vàocông trượt riêng, tức là công trượt trên 1 đơn vị diện tích bề mặt ma sát

Do đó khi tính toán thiết kế ly hợp cần phải kiểm tra xem giá trị công trượtriêng có nằm trong giới hạn cho phép hay không

5.1 Công trượt của ly hợp

Khi đóng ly hợp có hiện tượng trượt ở thời gian ban đầu cho đến khi nào đĩachủ động và đĩa bị động quay như 1 hệ thống động học liền Khi các đĩa bị trượt sẽsinh ra công ma sát làm nung nóng các chi tiết của ly hợp lên qua nhiệt độ làm việcbình thường làm hao mòn các tấm ma sát và nguy hiểm nhất là các lò xo bị ram ởnhiệt độ như vậy sẽ mất khả năng ép Vì thế việc xác định công trượt trong thời gianđóng ly hợp là 1 điều cần thiết

Để nghiên cứu sự trượt của ly hợp, ta xét mô hình động cơ-hệ thống truyền lực

ô tô và quá trình khởi hành ô tô biễu diễn trên sơ đồ 5 1

Hình 5 1: Sơ đồ tính công trượt của ly hợp

a) Mô hình hóa hệ động cơ - truyền lực

b) Quá trình khởi hành ô tô

Me, Ma- mômen động cơ và mômen cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp

e, a - tốc độ góc của trục động cơ và trục ly hợp

Để đơn giản hoá quá trình tính toán ta có thể giả thiết: quá trình đóng ly hợp gồmhai giai đoạn như trên hình 5 2 b)

+ Giai đoạn 1: kéo dài trong thời gian t1, trong giai đoạn nàymômen ma sát của ly hợp và mômen động cơ tăng tuyến tính đến điểm A.Trong giai đoạn này Mms = Me < Ma ô tô chưa chuyển động được nên a =0

+ Giai đoạn 2: Kéo dài trong thời gian t2, trong thời gian này ô tô bắt đầutăng tốc, Mms tiếp tục tăng với cường độ như trước, còn Me = Ma không đổi Cuốigiai đoạn này khi e = a ứng với t = t thì sự trượt ngừng lại

Mô men quán tính J a được tính theo công thức [1]

J a=(G a+G m

g ).

r bx2

(i h1 i p i0)2 [N.m/s2 ] (5 1) Trong đó

Ga=1895 (kg) =18950 [N]

Gm= 0- Không kéo moóc

ih1 = 3, 24 - Tỷ số truyền của số I

ip = 1- Không có hộp số phụ

i0 = 4,1 -Tỷ số truyền của truyền lực chính

rbx= 0, 288 [m] -Bán kính làm việc bánh xe

g=9,81 [m/s2] Thay các sô liệu trên vào công thức (5 1) ta có:

Với: Ga: Trọng lượng toàn bộ của ô tô, Ga=18950 [N]

Gm: Khối lượng rơmoóc, Gm = 0k-hệ số cản không khí Khi khởi động tại chỗ V = 0 nên k.F.V2 = 0rbx = 0,288 [m]

ihI = 3,24

ip = 1i0 = 4, 1

t= 0,80,9 -Hiệu suất của hệ thống truyền lực chọn t= 0, 9

 - Hệ số cản tổng cộng của mặt đường, ta xét khi xe bắt đầu chyểnđộng trên đường nằm ngang (v = 0, i = 0),  = 0,02

Thay các số liệu trên vào công thức (5 2) ta có:

sẽ thắng các sức cản chuyển động của ô tô được tính theo công thức[1]:

L2=1

2J a(ω m−ω a)2+2

3 M a(ω m−ω a).t2

[J] (5 4) Công trượt toàn bộ của ly hợp sẽ là:

a=0 Vậy ta sẽ tính các giá trị trên với e=m và a=0

m: Tốc độ góc của trục động cơ ứng với trường hợp mômen cực đại

Ta có: ω m=

π n M

30 với nM = 3000 (vòng/phút)

ω m=3 , 14 3000

30 =314 (rad/s) Thời gian trượt ly hợp t0 khi đóng êm dịu nằm trong khoảng (1,6-2,5) s, chọnt0=2,5(s)

Thay các giá trị Ja= 0,907 (Nm s2) : Ma= 9,13 (N m) : e=m=314(rad/s) :

a=0 t0=2,5(s) vào phương trình (5 6) ta có:

5.2 TÍNH CÔNG TRƯỢT RIÊNG CỦA LY HỢP

Giá trị tuyệt đối của công trượt chung L chưa phản ánh được khả năng chốngmòn và điều kiện làm việc của ly hợp Các ly hợp có kích thước khác nhau, dù cócùng L sẽ có điều kiện làm việc khác nhau và bị mài mòn khác nhau Vì thế để đánhgiá ly hợp về phương diện trên người ta dùng 1 đại lượng tương đối là công trượtriêng:

Công trượt riêng được tính theo công thức [1]:

l δ= L δ

F ms Z ms (J/m2) (5 8)

Trong đó: l: Công trượt riêng của ly hợp [J/m2]

L: Công trượt của ly hợp

So sánh l δ với [ l δ ], đối với ô tô du lịch thì [ l δ ]= 1000-1200 [KJ/m2]

So sánh với giá trị cho phép ta thấy ly hợp thỏa mãn điều kiện l δ <[ l δ ]

5.3 Kiểm tra chế độ nhiệt của ly hợp

Ngoài việc kiểm tra công trượt riêng l δ còn cần phải kiểm tra nhiệt độ củacác chi tiết trong quá trình trượt của ly hợp, bởi vì sự hao mòn các tấm ma sát của ô

tô và máy kéo chịu ảnh hưởng lớn bởi sự nung nóng của các chi tiết ấy Vì các tấm

ma sát có độ dẫn nhiệt kém cho nên có thể coi tất cả nhiệt phát ra khi ly hợp bị trượt

sẽ truyền tất cả cho các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với tấm ma sát như: đĩa ép, báng

đà động cơ Thời gian trượt thường không lớn nên sự thoát nhiệt ra môi trường bênngoài trong thời gian đó cũng không đáng kể Bởi thế các chi tiết tiếp thu nhiệttrong thời gian ly hợp bị trượt phải có khối lượng lớn đảm bảo thu nhận được lượngnhiệt phát ra khi ly hợp bị trượt mà nhiệt độ của các chi tiết đó sẽ không tăng lênnhiều do đó không làm ảnh hưởng đến sự làm việc của các tấm ma sát ( cụ thể làkhông làm ảnh hưởng đến hệ số ma sát và không gây ra sự cháy các tấm ma sát)

Công trượt lớn nhất sinh ra lúc ô tô khởi hành tại chỗ cho nên tính toán ly hợptheo nhiệt độ cần phải tính lúc khởi hành tại chỗ