Đồ án tính toán kết cấu ô tô ly hợp lò xo đĩa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH DOANH VÀ CÔNG NGHỆ HÀ NỘIKHOA CƠ ĐIỆN TỬ VÀ Ô TÔ

CHƯƠNG 1 : NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI LY HỢP

1.1Khái nệm và nhiệm vụ của ly hợp và ly hợp lò xo đĩa

Nhiệm vụ: Ly hợp lò xo đĩa là bộ phận liên kết giũa động cơ và HTTL, nó có nhiệm vụ tách và nối hai bộ phận này với nhau Ngoài ra ly hợp còn đóng vai trò của bộ phận an toàn bảo vệ cho các chi tiết của HTTL khỏi bị quá tải

1.2Yêu cầu đối với ly hợp lò xo đĩa

Ly hợp lò xo đĩa phải đảm bảo các yêu cầu sau - Truyền hết moment của động cơ mà không trượt.

- Ngắt dứt khoát, đóng êm dịu để giảm tải tác động trong HTTL

- Moment quán tính của phần bị động phải là nhỏ nhất có thế để giảm tải trọng động tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số - Moment masat không thay đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng.

- Thoát nhiệt tốt để để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp trượt - Dập tắt các dao động tần số cao tác động lên HTTL từ phía động cơ - Tuổi thọ cao

- Kích thước nhỏ gọn

Nguyên lý hoạt động của ly hợp dẫn động cơ khí

Khi người lái tác động lực vào bàn đạp 8 làm cho đòn kéo 10 di chuyển sang

15 sang phải, đòn mở nén lò xo ép 3 lại không cho lò xo ép đĩa ép 2 vào đĩa bị động 11 vào bánh đà 1 Từ đó làm cho các đĩa bị tách ra Momen từ động cơ

Nguyên lý hoạt động của ly hợp dẫn động thủy lực

Khi đạp bàn đạp, bàn đạp đẩy piston của xy lanh chính 16 sang bên trái Dầu trong xy lanh chính chảy qua đường ống dẫn dầu 18 chảy

xi lanh công tác, đẩy piston sang bên phải Piston đẩy càng mở làm càng mở kéo ổ bi tỳ sang bên trái ổ bi tỳ ép vào đòn mở, đòn mở nén lò xo lại làm cho ly hợp rơi vào trạng thái ngắt.

 Khí nén

Hình 3.3: Dẫn Động cơ khí trợ lực khí nén

Khi người lái đạp bàn đạp ly hợp đồng thời cũng mở van khi nén, khí nén được đưa và xi lanh khí Piston đc gắn với đòn kéo và cho phép chuyển động tịnh tiến theo phương của đòn kéo Không khí với áp suất cao được đưa vào xi lạn làm cho piston đẩy đòn kéo sang phải với lực lớn Giúp cho người lái đạp bàn đạp nhẹ nhàng hơn khi muốn ngắt ly hợp

- Phân loại theo đặc điểm làm việc

Ly hợp luôn trong trạng thái mở khi không có lực tác động vào bàn

Hình : Ly hợp ma sát ướt

1- Dầu

2- Vỏ hệ thống truyền lực 3- Bộ ly hợp

Ly hợp ma sát ướt là ly hợp được đặt trong dầu gúp giảm nhiệt và chống mài mòn trong quá trình hoạt động.

 Ly hợp ma sát khô

Bộ ly hợp được đặt trong vỏ của HTTL nhưng không có dầu - Theo phương pháp điều khiển.

 Không tự động

Người lái phải tự điều khiển ly hợp bằng cách đạp bàn đạp để đóng mở ly hợp

 Tự động

Ly hợp tự động đóng mở tùy theo tốc độ động cơ và lúc người lái cần chuyển số dựa vào tín hiệu từ hệ thống cơ điện tử.

- Theo phương pháp tạo ra lực ép  Sử dụng lò xo trụ

Hình: Ly hợp sử dụng lò xo trụ

Nhiều lò xo xoắn được bố trí xung quanh đĩa ép tạo ra lực ép lên đĩa chủ động một cách đồng đều nhờ bố trí đối xứng nhau Ly hợp loại này thường có kích thước nhỏ gọn và giá thành rẻ Nhưng tuổi thọ không cao, trong quá trình làm việc lâu dài các lò xo sinh ra lực ép không đều nhau, dễ làm cong vênh

Lực ép được sinh ra bởi 1 lò xo xoắn dạng côn lớn Loại này thường được dùng trên ô tô có momen xoắn lớn nhưng cần dùng lực lớn để điều khiển ly hợp Khoảng không gian chật nên khó bố trí bạc mở và có kích thước cồng

Lực ép được sinh ra theo bởi một lò xo dạng đĩa Lò xo đĩa làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu nhỏ gọn và đơn giản Đường đặc tính của lò xo đĩa không thay đổi đáng kể theo biến dạng Do vậy lực ngắt ly hợp không đòi hỏi

phải lớn lắm Khi đĩa ma sát mòn thì lực ép không thay đổi quá nhiều Loại lò xo này khá khó trong việc gia công và chế tạo

- Theo số lượng đĩa ma sát

Chỉ có một đĩa ép và một đĩa bị động làm nhiệm vụ truyền và ngắt momen Số đôi bề mặt ma sát là một Với một đĩa bị động thì ly hợp có kết cấu đơn giản Moment xoắn của xe không quá lớn

Ly hợp có 2 đĩa bị động và 2 đĩa ép, số bề mặt ma sát là 4 phương pháp thiết kế này nhằm giảm kích thước ly hợp mà vẫn đảm bảo được bề ma sát nhưng kết cấu phức tạp.

 Ly hợp nhiều đĩa

Hình : Ly hợp nhiều đĩa

Việc sử dụng nhiều đĩa nhằm tối ưu hóa và tùy biến kích thước thước ly hợp đối với những xe có momen xoắn lớn và rất lớn Nhưng việc bố trí nhiều đĩa ly hợp lại gây ra sự khó khăn trong việc bảo dưỡng, sửa chữa.

- Theo phương pháp truyền mô men  Ly hợp ma sát

Tryền mô men nhờ lực ma sát của các đĩa trong ly hợp như các loại ly hợp ở trên.

 Ly hợp thủy lực

Hình: Ly hợp thủy lực- biến mô

Biến mô tuyền mô men bằng cách truyền động năng của dòng dầu từ bánh bơm sang bánh tua bin Bánh tua bin của biến mô được gắn với trục ra cuaẻ ly hợp, bánh bơm được nối cứng với bánh đà Khi bánh đà quay làm quay bánh bơm, dòng dầu chảy từ bánh bơm sang bánh tua bin làm quay bánh tua bin và trục ly hợp.

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LY HỢP LÒ XO ĐĨA

2.1 Cấu tạo

1 Cấu tạo ly hợp lò xo đĩa

Phần bị động: Đĩa bị động ( đĩa ma sát ), bộ giảm chấn và trục ly hợp

Phần dẫn động điều khiển ly hợp: Bàn đạp, đòn kéo, càng mở, bạc mở, ổ bi tỳ

Phần tử tạo ra lực ép: Lò xo đĩa

Hình2.2: Sơ đồ cấu tạo chung ly hợp lò xo đĩa

Bánh đà của động cơ được gắn với vỏ ly hợp bằng các bu lông Đĩa ép và lò xo đĩa được gắn liền với vỏ ly hợp vậy khi động cơ quay vỏ ly hợp đĩa ép và lò xo đĩa cùng quay theo Vì vậy chúng được coi là phần chủ động Đĩa bị động được đặt gữa bánh đà và đĩa ép, nó được ghép với trục ly hợp nhờ mối ghép then hoa Đĩa bị động có thể quay cùng với trục ly hợp và di chuyển dọc trục so với trục ly hợp

Ổ bi tỳ được lắp trên trục ly hợp bên phía bên ngoài vỏ ly hợp và bên cạnh lò xo đĩa Mặt bích của ổ bi tỳ tiếp xúc với lò xo đĩa Ổ bi tỳ quay trơn trên trục ly hợp đồng thời di chuyển tịnh tiến dọc trục với trục ly hợp

Bạc mở được gắn liền với ổ bi tỳ và được gắn với một đầu của càng mở 2 Cấu tạo đĩa bị động

Ở giữa bánh đà và đĩa ép chính là đĩa ma sát ly hợp, đĩa ly hợp được lắp ráp với trục ly hợp sao cho tiếp xúc một cách đồng đều với bề mặt ma sát của của đĩa ép ly hợp với bánh đà

Đĩa ly hợp có hình tròn, mỏng và được làm từ thép với một moay ơ được lắp đặt ở giữa, bề mặt ngoài của đĩa ly hợp được gắp các bề mặt ma sát và được cố định bằng đinh tán

Tấm ma sát hay còn gọi là bố ma sát ly hợp được tán vào những phần gợn sóng ở phần ngoài của đĩa ly hợp Chúng như đệm đàn hồi, giúp giảm va chạm khi đĩa ly hợp bị ép mạnh và bánh đà

Các lò xo trên thân đĩa có nhiệm vụ giảm chấn, để làm giảm các giao động đối đối vơi hệ thống truyền lực khi khi ly hợp đóng hoặc ngắt đột ngột Trên tấm ma sát của đĩa ly hợp có xẻ các rãnh Các rãnh này có nhiệm vụ giúp đĩa ly hợp thoát nhiệt trong quá trình hoạt động, đồng thời cũng là nơi chứa cái vụn của tấm ma sát khi bị mòn

Đĩa ly hợp được gắn với trục ly hợp và kéo trục ly hợp quay theo nhờ các rãnh then hoa trên moay ơ Đĩa ly hợp cũng có thể di chuyển dọc trục trên trục ly hợp.

Các đinh tán trên ly hợp không chỉ có nhiệm vụ cố định tấm ma sát trên ly hợp mà nó còn có nhiệm vụ giúp cho việc chuẩn đoán tình trạng kỹ thuật trên đĩa ly hợp Đầu của các đinh tán được bố trí thấp hơn so với chiều dày của tấm ma sát Khi tấm ma sát bị mòn, các đầu đinh tán bị lộ ra khi đó nó bị cọ vào đĩa ép và bánh đà phát ra tiếnh kêu lạ Từ đó có thể chuẩn đoán được tình trạng kỹ thuật của đĩa ly hợp

Hình 2.4 Cấu tạo đĩa bị động

Hình 3.5 Vỏ đĩa ly hợp 1- Lỗ bánt đinh tán cố định vỏ đĩa với đĩa ép 2- Ngàm giữ lò xo đĩa

3- Lỗ bắt bu lông với bánh đà

Vỏ đĩa ly hợp có nhiệm vụ bảo vệ và cố định các chi tiết bên trong ly hợp Vì vậy nó được gắn với các chi tiết của phần chủ động như bánh đà và đĩa ép nên mô men được truyền qua các chi tiết của phần chủ động cũng được truyền nhờ phần vỏ.

3 Lò xo đĩa

Trong ly hợp sử dụng lò xo đĩa thì lò xo đĩa làm luôn nhiệm cụ của đòn mở Lò xo đĩa được bắt chặt với vỏ ly hợp.

Ở trạng thái ly hợp đóng, người lái không tác dụng lực vào bàn đạp Khi đó lò xo ép đẩy đĩa ép, ép đĩa ma sát ép chặt vào bánh đà Mô men của động cơ từ bánh đà và đĩa ép nhờ ma sát truyền sang các tấm ma sát của đĩa bị động, đến xương đĩa, đến moay ơ, qua then hoa đến trục ly hợp ở trạng thái này, mô men từ động cơ truyền qua ly hợp đến hệ thống truyền

Đĩa ép ly hợp nằm giữa lò xo đĩa và đĩa ma sát, nó được gắn chặt với vỏ ly hợp, nhận trực tiếp lực ép từ lò xo đĩa để ép chặt vào đĩa ma sát, tạo mô men ma sát với đĩa ma sát.

Bánh đà được bắt chặt với trục khuỷu động cơ và vỏ ly hợp Bánh đà không chỉ được coi là bộ phận dự trữ mô men của động cơ mà nó đồng thời cũng làm đĩa chủ động trong ly hợp, nó truyền mô men từ động cơ tới đĩa ma sát của ly hợp nhờ ma sát từ đĩa ma sát Vành răng bánh đà để nhận mô men quay từ máy khởi động.

Càng mở ly hợp là một chi tiết như đòn bẩy được gia công bằng phương phấp dập tấm Một đầu của có tỳ vào cần đẩy của piston xi lanh công tác, một đầu của càng mở được tỳ vào lò xo đĩa Khi nhận được lực đẩy của piston xi lanh công tác, đầu kia sẽ ép chặt vào lò xo đĩa.

Ổ bi T được bố trí giữa ly hợp và hộp số, vai của ổ luôn được tỳ vào càng mở ly hợp ổ bi T có thể di chuyển dọc trục trên trục ly hợp Ở trạng thái bình thường ổ bi T luôn được lò xo kéo về phí xa nhất có thể so với lò xo đĩa Khi người lái đạp bàn đạp ly hợp, lực tác dụng vào càng mở làm ổ bi T ép chặt vào lò xo đĩa.

2.2 Nguyên lý hoạt động

Ly hợp hoạt động như sau: Khi ly hợp ở trạng thái đóng, lò xo đĩa đẩy đĩa ép và làm cho đĩa bị động bị ép chặt vào bán đà, nhờ vậy tạo được mô ment ma sát giữa đĩa ép và bánh đà với đĩa bị động Chính nhờ có moment ma sát này mà moment của động cơ được truyền từ bánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp khi ngắt ly hợp, người lái tác động lên bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống các đòn dẫn động, bạc mở dịch chuyển sang trái khắc phục khe hở δ rồi đẩy ổ bi T vào lò xo đĩa Lò xo đĩa mở ra tách đĩa ép ra khỏi đĩa bị động Lúc này đĩa bị động không còn tiếp xúc với các đĩa chủ động nữa và động cơ bị ngắt kết nối khỏi HTTL Trong quá trình sử dụng, khe hở δ cần phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điều chỉnh thường xuyên

Hình : Sơ đồ ly hợp ở trạng thái đóng

Hình : sơ đồ ly hợp ở trạng thái mở

Cấu tạo của ly hợp cũng như các kích thước cơ bản và đặc tính làm việc của nó phụ thuộc nhiều vào lò xo ép Lò xo đĩa có đặc tính hợp lý nhất trong các loại lò xo sử dụng trong ly hợp , lực ép của lò xo đĩa không thay đổi đáng kể trong biến dạng do vậy lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn và khi đĩa ma sát bị mòn thì lực ép giảm không đáng kể

Hình : Đường đặc tính lò xo đĩa

Fl – lực ép

l - biến dạng lò xo

Hình: Ly hợp lò xo đĩa dẫn động thủy lực

Người lái tác tác động một lực vào bàn đạp bàn đạp đẩy piston D1 sang phải Dầu trong xi lanh D1 bị đẩy qua đường ống dầu sang piston D2 Áp suất dầu trong xilanh D2 đẩy pis ton sang phải Càng mở đẩy bi tỳ sang trái làm ngắt ly hợp.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆP ĐỐI VỚI LY HỢP MA SÁT LÒ XO ĐĨA.

Thông số xe tải HINO WU352L-NKMQHD3 3.5 TẤN

Tỷ số truyền của truyền lực chính I0 5,571

Số vòng quay ứng với mô men cực đại nM 1800 v/p

3.1 Tính kiểm nghiệm các thông số cơ bản của ly hợp: Mô men ma sả cua ly hợp được tính như sau:

Mc = β.Memax

Trong đó:

Memax – Mô men cực đại của động cơ.β – Hệ số dự trữ của ly hợp β = 1,5 - 2,25 đối với ô tô tải

 Mô men ma sát ly hợp của xe được chọn là :

D - Đường kính ngoài của tấm ma sát Được tính theo đơn vị cm

R - Bán kính của đĩa ma sát

Memax – Mô men cực đại của động cơ ddược tính theo đơn vị N.m C – Hệ số kinh nghiệm C=3,6 đối với ô tô tải

=> Đường kính ngoài của tấm ma sát của xe

Bán kính ma sát Rμ phụ thuộc vào hệ số ma sát μ và phân bố tải q trên đĩa Nếu coi μ , q = const, người ta tính được

Vì ly hợp dùng lò xo đĩa để tạo ra lực ép, chỉ dụng 1 lò xo nên FΣ=Flx

Từ công thức trên ta có công thức tính áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát

Đối với ly hợp ô tô q=0,14÷0,30 MPa =>Áp suất tác dụng lên đĩa ma sát của xe

3.2 Tính kiểm nghiệm lò xo giảm chấn

Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số cao của giao động xoắn do sự thay đổi mô men của động cơ và của hệ thống truyền lực đảm bảo truyền mô men một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moay

i1 – Tỷ số truyền của tay sô 1 i1=5,339

if1 – Tỷ số truyền của hộp số phụ ở số truyền thấp if1=1 Khi tính toán thường chọn Mms = 0,25.Mmax

Ta có công thức tính bán kính làm việc của bánh xe: