TỔNG QUAN VỀ LY HỢP Ô TÔ
Công dụng, yêu cầu của ly hợp
Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô Ly hợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực Do đó nó có nhiệm vụ tách và nối hai bộ phận này với nhau trong trường hợp cần thiết như: Khi xe bắt đầu chuyển bánh, khi chuyển số
Ngoài ra, trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những mômen quán tính tác động lên hệ thống truyền lực nên ly hợp còn đóng vai trò là bộ phận an toàn bảo vệ cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải.
Ly hợp khi thiết kế phải đảm bảo được các yêu cầu chính sau đây:
- Truyền được mômen xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất cứ điều kiện sử dụng nào.
- Khi đóng nối phải êm dịu để tránh va đập các bánh răng trong hệ thống truyền lực và để ôtô máy kéo khi khởi hành, tăng tốc không bị giật.
- Khi tách phải dứt khoát, nhanh chóng để dễ gài số.
- Mômen quán tính phần bị động phải nhỏ để chuyển số được nhẹ nhàng và giảm mài mòn các bề mặt ma sát của đồng tốc.
- Làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh cho hệ thống truyền lực khỏi quá tải khi xuất hiện các tải trọng động lớn.
- Điều khiển dễ dàng, lực điều khiển nhỏ.
- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt.
- Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa thuận tiện.
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Phân loại
Với yêu cầu như vậy, hiện nay trên ô tô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp Và tùy theo tính chất truyền mô men, đặc điểm kết cấu , có thể có các cách phân loại sau: 1.2.1 Theo tính chất truyền mô men xoắn thì ly hợp được chia ra các loại:
+ Ly hợp ma sát cơ khí: Mô men truyền động nhờ bề mặt ma sát.
+ Ly hợp thủy lực: Mô men truyền động nhờ các chất lỏng thủy lực.
+ Ly hợp điện từ: Mô men truyền động nhờ từ trường của nam châm điện. 1.2.2 Theo hình dạng của bộ phận ma sát cơ khí, có thể chia ra:
+ Ly hợp ma sát đĩa phẳng (phần bị động gồm loại một đĩa, hai hay nhiều đĩa). + Ly hợp ma sát đĩa côn (phần bị động có dạng hình côn).
+ Ly hợp hình tang trống hay guốc.
1.2.3 Theo phương pháp tạo lực ép chia ra:
Loại lò xo (các lò xo ép có thể là lò xo trụ bố trí xung quanh chu vi đĩa ép, lò xo côn bố trí ở tâm hay lò xo đĩa).
Loại nửa ly tâm (lực ép tạo nên đồng thời bởi lực lò xo và lực ly tâm của các trọng khối phụ).
1.2.4 Theo kết cấu của cơ cấu ép chia ra:
+ Loại thường đóng: là loại ly hợp kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong quá trình làm việc, ly hợp chỉ được mở thông qua hệ thống dẫn động dưới tác dụng của lực bàn đạp ly hợp
+ Loại không thường đóng: là loại ly hợp không có lò xo ép Đĩa bị động và chủ động được ép vào nhau thông qua một hệ thống đặc biệt, việc đóng mở ly hợp đều phải thông qua hệ thống đòn này dưới tác dụng của lực điều khiển.
1.2.5 Theo hệ thống dẫn động ly hợp
+ Ly hợp dẫn động bằng cơ khí
+ Ly hợp dẫn động bằng thủy lực
+Ly hợp dẫn động có trợ lực (ly hợp dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén, ly hợp dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén)
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Phân tích một số ly hợp dùng trên ô tô hiện nay
2.1.1.1 Ly hợp ma sát một đĩa.
Hình 1-1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa dẫn động cơ khí.
1, Bánh đà 2 Đĩa bị động 3 Đĩa ép 4 Vỏ ly hợp 5 Lò xo ép 6 Bạc mở 7 Bàn đạp li hợp 8 Lò xo hồi vị 9 Đòn kéo 10 Càng mở 11 Bi ‘T’ 12 Đòn mở 13 Lò xo.
- Khi ly hợp ở trạng thái đóng:
Dưới tác dụng của lò xo ép 5 làm đĩa ép 3 ép đĩa bị động với bánh đà, nhờ vậy tạo được sự ma sát giữa đĩa ép và bánh đà với đĩa bị động và làm cho chúng ép sát vào nhau Do đó khi động cơ quay thì mô men của động cơ được truyền từ bánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp và đến các hệ thống truyền động.
Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10 đẩy bạc mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở và ép vào đầu trên của đòn mở 12, đầu dưới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa ép 3 khỏi đĩa bị động
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con làm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắt dòng công suất từ động cơ sang hệ thống truyền lực
Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bị động bị mòn nên khe hở bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự do của bàn đạp Do đó khe hở phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điều chỉnh thường xuyên. Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Kết cấu gọn, dễ điều chỉnh và sữa chữa, mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt nên đảm bảo tuổi thọ cao cho bộ ly hợp.
- Nhược điểm: Đóng không êm dịu, chỉ truyền được mô men không lớn lắm. 2.1.1.2 Ly hợp ma sát một đĩa dùng lò xo đĩa:
Hình 1-2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát loại lò xo đĩa
1-Bánh đà; 2-Đĩa ma sát; 3-Khớp nối đĩa chủ động với vỏ ly hợp;
4-Đĩa ép; 5-Lò xo ép; 6-Đòn mở (ép); 7-Ổ (bạc) mở; 8-Thân ly hợp.
Khi mở ly hợp: Khi tác dụng một lực F vào bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điều khiển, ổ mở (7) ép vào lò xo đĩa kéo đĩa ép đi ra, làm tách đĩa ma sát ra khỏi bánh đà, ngắt mômen truyền từ động cơ đến hộp só.
Khi đóng ly hợp: Thôi tác dụng vào bàn đạp, cơ cấu điều khiển thôi tác động vào ổ mở (7), lò xo đĩa được trả về, đồng thời đĩa ép (4) ép các tấm ma sát vào bánh đà, lúc này mômen truyền được qua hộp số.
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con Ưu nhược điểm:
-Ưu điểm: Lực ép là do lực của một lò xo truyền qua các đòn ép tạo ra phân bố đều lên bề mặt ma sát Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm khối lượng của ly hợp Đặc tính của lò xo là phi tuyến, rất thích hợp với điều kiện làm việc của ly hợp.
-Nhược điểm: Không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và ổ mở khi tấm ma sát bị mòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và tải nhỏ có đặc tính động lực tốt, sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số) rất khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà kích thước nhỏ.
2.1.1.3 Ly hợp ma sát loại hai đĩa:
Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của ly hợp ma sát hai đĩa cũng tương tự như ly hợp ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai maoy ở đĩa bị động.
Hình 1-3 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát hai đĩa.
1 Bánh đà 2 Đĩa bị động 3 Đĩa ép 4 Vỏ ly hợp 5 Lò xo ép 6 Bạc mở 7 Bàn đạp li hợp 8 Lò xo hồi vị 9 Đòn kéo 10 Càng mở 11 Bi ‘T’ 12 Đòn mở 13 Lò xo. Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Đóng êm dịu, Giảm được đường kính chung của đĩa ma sát, bánh đà… mà vẫn đảm bảo truyền đủ mômen cần thiết của động cơ.
- Nhược điểm: Mở không dứt khoát, nhiệt lớn, kết cấu phức tạp nên khó bảo dưỡng và sữa chữa.
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Truyền mômen thông qua lực điện từ.
Hình 1-5 Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.
1.Bánh đà 2.Khung từ 3.Cuộn dây 4.Mạt sắt 5.Lõi thép bị động nối với hộp số.
- Khi mở ly hợp : Khi không cấp điện cho cuộn dây 3 nên không có lực từ trong cuộn dây, nên phần chủ động 1 là bánh đà và phần bị động 5 là lõi thép không hút nhau nên khi động cơ không quay mômen không truyền ra trục ly hợp.
- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện từ trong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5 Như vậy khi bánh đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen được truyền từ động cơ sang trục ly hợp Tuy vậy lực hút giữa bánh đà và lõi thép không đủ lớn nên giữa khe hở bánh đà và lõi thép người ta đưa vào những mạt sắt Khi có từ trường, chúng tạo thành những đường sức tạo thành dây sắt cứng nối bánh đà và lõi thép với nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thép được tăng lên. Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Khả năng chống quá tải tốt, bố trí dẫn động dễ dàng,
- Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, Bảo dưỡng và sửa chữa khó khăn, giá cao. 2.1.3 Theo tính chất dẫn động
2.1.3.1 Ly hợp dẫn động kiểu cơ khí
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Hình 1-6 Sơ đồ nguyên lý ly hợp dẫn động kiểu cơ khí
1-Bàn đạp; 2-Đòn trung gian; 3-Thanh đầy; 4-Nạng mở; 5-Đòn mở; 6-Đĩa ép.
Trên hình 1-6 là sơ đồ nguyên lý ly hợp dẫn động kiểu cơ khí Lực tác dụng từ bàn đạp (1) sẽ thông qua đòn trung gian đẩy thanh (3) qua trái làm quay nạng mở (4) ép vào đòn mở (5), tác dụng lực để mở ly hợp. Ưu điểm: chế tạo, bảo dưỡng, sửa chữa đơn giản Làm việc tin cậy, giá thành rẻ.
Nhược điểm: Mòn các khớp sau thời gian làm việc, tăng hành trình tự do của bàn đạp dẫn đến mở không hết ly hợp; Bố trí phức tạp, khó khăn nhất là khi ly hợp ở xa vị trí người lái xe.
2.1.4 Ly hợp dẫn động kiểu thủy lực
Hình 1-7 Sơ đồ nguyên lý ly hợp dẫn động kiểu thủy lực
1-Bàn đạp; 2-Đòn trung gian; 3-Xylanh chính; 4-Xylanh làm việc; 5-Nạng mở;
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Phân tích lựa chọn kiểu ly hợp
Qua tìm hiểu về hệ thống ly hợp và loại xe mà em đang thiết kế là xe con nên em lựa chọn cụm ly hợp thiết kế là loại ly hợp ma sát 1 đĩa có lò xo đĩa vì những lí do sau:
+ Kết cấu đơn giản, gọn
+ Lực ép phân bố đều lên bề mặt ma sát do chỉ sử dụng 1 lò xo bố trí ở giữa.
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
+ Đặc tính của lò xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp rất nhẹ.
Hình 2.1 Ly hợp ma sát 1 đĩa có lò xo trụ
1 Vỏ ngoài ly hợp; 2 Bánh đà; 3 Vành rang bánh đà; 4 Bu long bánh đà; 5 Tấm ma sát; 6 Lò xo giảm chấn; 7 Đĩa ép; 8 Vòng lò xo; 9 Đinh tán vòng tỳ; 10 Ổ bi ép; 11. Cửa thông gió;12 Ống trược;13 Ống dẫn hướng;14 Phớt chắn dầu; 15 Ổ lăn; 16.
Vỏ hộp số; 17 Vòng hãm; 18 Bánh răng trục sơ cấp hộp số; 19 Lò xo hồi vị càng mở ly hợp; 20 Gối cầu
Phân tích lựa chọn sơ đồ dẫn động
Dẫn động thuỷ lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững cao nên giảm hành trình tự do của bàn đạp Dẫn động thuỷ lực còn hạn chế độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm giá trị tải trọng động Dẫn động có thể điều khiển ly hợp đặt xa người lái một cách dễ dàng mà không làm phức tạp kết cấu Tuy nhiên, kết cấu phức tạp đòi hỏi độ kín khít cao, đắt tiền.
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Hình 1-12: Sơ đồ ly hợp đĩa ma sát dẫn động thủy lục
1-bàn đạp ly hợp; 2-thanh đẩy; 3-xylanh chính; 4-đường ống dầu, 5-xylanh công tác;
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP
Mô men ma sát yêu cầu của ly hợp
Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ Memax được xác định theo [1] như sau:
Mms : Mô-men ma sát yêu cầu của ly hợp, [N.m].
Memax : Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m]
: Hệ số dự trữ của ly hợp.
Theo bảng B1-1[1] xe con có trọng lượng nhỏ, hoạt động trên loại đường tốt có đặc tính động lực khá tốt (λv>1) nên chọn hệ số dự trữ về giới hạn nhỏ: =1,5
Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp
3.2.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động
Hình 3.1 Sơ đồ tính toán đĩa ma sát
Ta có bán kính ngoài của bề mặt ma sát ly hợp được xác định theo [1]:
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Trong đó: à: Hệ số ma sỏt trượt giữa cỏc đụi bề mặt ma sỏt Theo [1] chọn à = 0,25 zms: Số đôi bề mặt ma sát; ưu tiên chọn một đĩa bị động nên z = 2.ms p: Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát Để bảo đảm tuổi thọ cho các tấm ma sát, theo [1]: giá trị cho phép [p] = (1,4.10 5 2,5.10 ) [N/m 5 2 ].
Vì ly hợp có điều kiện làm việc nhẹ nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên p = 2,2.10 [N/m 5 2 ].
KR: Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, K = R
Vì xe có động cơ tốc độ trung bình và đặc tính động lực xe tốt nên có thể chọn
KR theo giới hạn nhỏ, theo [1]: K = 0,55 R
Thay số vào công thức trên ta tính được:
Suy ra bán kính trong của tấm ma sát R :1
3.2.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m ] được xác định theo [1]: 2
R là bán kính trong của tấm ma sát: R = 56,1 [mm] kết quả tính (3.2.1)1 1
R là bán kính ngoài của tấm ma sát : R = 102 [mm] kết quả tính (3.2.1)2 2
Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát R [m] được xác định theo [1]:tb
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
3.2.3 Lực ép của cơ cấu ép
Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát, ta dễ dàng xác định được lực ép cần thiết của cơ cấu ép tạo ra mà theo đó đảm bảo áp suất làm việc đã chọn và thỏa mãn mô men ma sát yêu cầu theo [1]
Hình 3.2 Sơ đồ tính lực ép yêu cầu
F ct : Lực ép cần thiết của cơ cấu ép, [N]. β: Hệ số dự trữ, theo bảng B1.1 chọn β = 1,5.
Memax: Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m] Theo đề Memax= 135
Rtb: Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma, [m].
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con à: Hệ số ma sỏt, theo [1]: à= 0,25. zms: Số đôi bề mặt ma sát, với ly hợp 1 đĩa z ms=2.
Thay số vào ta có:
3.2.4 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
Hình 3.3 Sơ đồ tính công trượt của ly hợp
Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trựơt Nếu cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn, có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát, làm nung nóng lò xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng ép của chúng.
Vì vậy, việc xác định công trượt, công trượt riêng để hạn chế sự mòn, khống chế nhiệt độ cực đại nhằm bảo đảm tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết.
3.2.4.1 Mô men quán tính qui dẫn Ja [kg.m2]
Mô men quán tính khối lượng qui dẫn J được xác định từ điều kiện cân bằnga động năng khi ôtô đang chuyển động theo [1]:
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô,theo đề: G = 2200.9,81 = 21582 [N].a
Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, G = 0[N].m g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s 2 ]. rbx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, theo đề: r = 0,3 [m] bx ih : Tỷ số truyền của hộp số Tính công trượt cho số một. ip : Tỷ số truyền số phụ Không có hộp số phụ, i = 1.p io : Tỷ số truyền của truyền lực chính t : Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực; trong tính toán có thể lấy bằng = 1,05 1,06 Chọn = 1,05.t
Xác định tỷ số truyền lực chính i theo công thức [3]:o i 0 =r bx ω emax ihn.vmax
Trong đó: v max : Tốc độ cực đại của xe Theo đề: v max = 150 [km/h] = 41,67 [m/s] r bx : bán kính làm viêc của bánh xe Theo đề r bx = 0.3 [m] i hn : Tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất Với hộp số có số cao nhất là truyền thẳng nên i = 1.hn ω emax : Tốc độ góc lớn nhất của động cơ,[rad/s].Theo [1]: đối với động cơ xăng ở xe du lịch, buýt : ω emax =(1÷1,25)ω n
-ω n : là tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ,[rad/s].
Tính i : tỉ số truyền của hộp số (tính cho số 1)h1
Tỉ số truyền ở tay số 1 của hộp số ( i h 1 ) được tính theo công thức [4]
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
G: Khối lượng toàn bộ của của xe Theo đề G"00[kg]
=> G "00.9,81 = 21582 [N].a Ѱ max : Hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường
Theo đề: Ѱ max = 0,33. r bx : Bán kính bánh xe Theo đề r bx = 0,3 [m].
M emax : Momen xoắn cực đại của động cơ, theo đề M emax = 135 [Nm]. io : Tỷ số truyền của truyền lực chính, theo kết quả mục (2-7) : i 0 = 4,92 η t : Hiệu suất truyền lực Theo [4]: η t = 0,85 ÷ 0,92 đối với ô tô con Chọn η t=0,85 ¿>i h 1 ≥2200.9,81.0,33 0,30 135.4,920.0,85 =3 ,78
Kiểm tra i theo điều kiện bám: Ph1 kmax ≤ Gφφmax
G : trọng lượng bám của cầu chủ động,[N].Theo [1]: φ G φ =G cd m cd ;G cd : Trọng lượng phân bố lên cầu chủ động, [N].Đối với xe con tải trọng phân bố đều trên các cầu
G cd =0,5.Ga= 2200.9,81/2791[N];m cd : Hệ số phân bố lại tải trong trên cầu chủ động, theo [1] mcd=1,2 ÷ 1,35 Chọn m cd=1,2
Suy ra: G φ =G cd m cd =¿ 10791.1,2 12949.2= [N] φ: hệ số bám Theo [4]: trên đường nhựa khô hoặc bê tông φ = 0,7 ÷ 0,8 Chọn φ = 0,8 ¿>ih 1≤12949.2.0,8 0,3
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
(4,920.4) 2 1,05 = 0.51 [kg.m ] 2 3.2.4.2 Mô men cản chuyển động qui dẫn Ma [N.m]
Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp được tính theo [1]: t t bx m a a i
: Hệ số cản tổng cộng của đường Tính cho đường có = 0,02
P : Lực cản của không khí Khi khởi hành xe thì P = 0 (vì tốc độ quá nhỏ). it: Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (i = it h1 p o.i i ). t : Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực Xe con, chọn t = 0,93 Thay số ta được:
3.2.4.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2):
Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu : t = 1,1 2,5 [s] Chọn 0 t0=¿ 2,5 [s]. Tính kệ số kết thức trượt k đ (kđ>0¿ ly hợp từ phương trình,theo [1]: t 0 =k đ M emax (ω e−ω a ).2 J a
Trong đó: k đ : Hệ số kết thúc trượt.
M emax : Mômen xoắn lớn nhất của động cơ, M emax5[ Nm]. ω e : Tốc độ góc động cơ khi đóng lý hợp, khi tính lấy băng tốc độ góc ứng với mômen cực đại ω ω e= M, theo đề n M = 3000 [vg/ph]
30 = 3000 π 30 = 100 π [rad/s] ωa: Tốc độ góc trục ly hợp Tính toán cho lúc khởi động xe nên ω =0.a
J a : Mômen quán tính khối lượng ô tô quy dẫn về trục ly hợp Theo kết quả tính toán từ (2-5) ta có J a = 0,511 [kg.m 2 ]
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
M a : Mômen chuyển động của ô tô qui dẫn về trục ly hợp, theo kết quả tính toán (2-9) ta có M a = 7,075 [N.m]
Thế k đ vừa tìm được vào công thức tính thời gian trược t 1 ,t 2 , theo [1]
(2-10b) Thay k vào công thức tính thời gian trượt t , t ta có :d 1 2 t 2 = 100 π 2.0,511
Kiểm tra hệ số đặc trưng cho cường độ tăng momen K (Nm/s)
So sánh với giá trị kinh nghiệm, đối với xe con : KP -150 (Nm/s)
3.2.4.4 Tính công trượt tổng cộng của ly hợp
Công trượt tổng cộng của ly hợp L [J] được xác định theo [1] :
(2-11) Trong đó : t1, t2 : Thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn, được xác dịnh từ (2-10b) t 1 = 0,098 [s] ; t 2 = 2,61[s ]
Thay số các đại lượng đã biết vào ta tính được công trượt L :
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
3.2.4.5 Tính công trượt riêng cho ly hợp Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng, được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát, kí hiệu l [J/m ] theo [1] ta có :r 2
L : Công trượt tổng cộng của ly hợp, theo kết quả tính (2-11)
L = 29162,67 [J] zms : Số đôi bề mặt ma sát, ly hợp một đĩa bị động nên z = 2.ms
R2, R : Bán kính tương ứng vòng ngoài, vòng trong của hình vành khăn bề mặt1 ma sát.xác định từ (2-2) và (2-3) : R 2 = 102 [mm] R = 56,1[mm]1
Thay số vào ta có : l r )162,67
Vậy, so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe con (lr 1000 [KJ/m2]) thì ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp.
3.2.5 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp
Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng, ly hợp còn cần phải tính toán kiểm tra nhiệt độ nung nóng các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để bảo đảm sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây nên sự cháy các tấm ma sát.
Với ly hợp một đĩa, nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định theo [1]:
L : Công trượt của toàn bộ ly hợp [J],
: Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép Với ly hợp một đĩa bị động thì = 0,50.
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép hoặc gang có thể lấy c = 481,5 [J/kg 0 K]. m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg].
T : Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng, [ 0 K]. Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành của ôtô (ứng với hệ số cản của đường = 0,02) không được vượt quá 10 K 0
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là : m 0,5.29162.67
3.2.6 Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt)
Bề dày tối thiểu đĩa ép [m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt (m) ở trên có thể được xác định theo công thức : m π (R2 2−R1 2)ρ (2-15)
Trong đó: ρ: Khối lượng riêng của đĩa ép
Với vật liệu làm bằng gang 7800 [kg/m ] 3
Thế số các đại lượng đã biết, ta xác định được bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chế độ nhiệt do trượt:
Chọn = 20 mm để đảm bảo tính bền cần thiết.
3.2.7 Xác định các thông sơ cơ bản của cơ cấu ép
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP
Tính toán điều khiển ly hợp
Đối với ly hợp thường đóng (dùng lò xo ép), muốn mở ly hợp người ta phải dùng hệ thống điều khiển để truyền lực đạp từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo, tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động Điều khiển ly hợp có thể là điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực Điều khiển ly hợp có trợ lực (dẫn động cơ khí hoặc dầu) được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho lái xe; nhất là xe tải và khách có tải trọng lớn Việc trợ lực cho ly hợp có thể là khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo.
Theo kinh nghiệm trên nhiều loại xe tải hiện nay thường dùng hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực do dể dàng bố trí, gọn nhẹ, kích thước nhỏ phù hợp với những loại xe Nên ta chọn tính toán, thiết kế hệ dẫn động thủy lực để điều khiển ly hợp Trong quá trình tính toán nếu lực điều khiển mở ly hợp lớn hơn giới hạn cho phép thì dùng thêm trợ lực khí nén.
Xác định hành trình của bàn đạp S bd [mm]
Các dịch chuyển trong hệ thống điều khiển ly hợp thường nhỏ hơn rất nhiều so với đơn vị đo một mét nên phần này có thể thống nhất dùng thứ nguyên của dịch chuyển là mm.
Hình 4.1 Sơ đồ tính toán dẫn động 1.Bàn đạp; 2 Càng đẩy piston; 3 Piston chính; 4 Xilanh chính; 5 Đường ống thủy lực; 6 Piston công tác; 7 Xylanh công tác; 8 Càng đẩy; 9 Càng mở (ngoài);
10 Khớp quay; 11 Càng mở (trong); 12 Ổ bi tỳ.
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con Để mở ly hợp (ly hợp ôtô là kiểu thường đóng bởi lực ép lò xo) lái xe phải tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống điều khiển (ngày nay thường dùng truyền động bằng thủy lực), lực sẽ được khuếch đại và truyền đến đĩa ép một lực ngược chiều với lực ép lò xo và có giá trị bằng lực nén lò xo khi mở ly hợp
Tỷ số khuếch đại (tỷ số truyền i ) của hệ thống điều khiển càng lớn, lực điềudk khiển từ bàn đạp càng nhỏ và giảm nhẹ được điều kiện làm việc cho lái xe Tuy vậy, tỷ số truyền bị giới hạn bởi hành trình dịch chuyển của bàn đạp do tầm với chân lái xe có hạnKhi mở ly hợp, đĩa ép sẽ tách khỏi đĩa bị động với khe hở tối thiểu giữa các đôi bề mặt ma sát m nhằm bảo đảm cho đĩa ma sát bị động ly hợp tách hoàn toàn khỏi đĩa ép cũng như bánh đà động cơ
Thực tế, trước khi tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động, bàn đạp có khoảng chạy không tải để khắc phục tất cả các khe hở có thể có trong hệ thống điều khiển (khoảng chạy không này gọi là hành trình tự do).
Quan hệ giữa các khe hở với độ dịch chuyển của bàn đạp S [mm] (còn gọi làbd hành trình bàn đạp) khi ly hợp mở được xác định theo các tỷ số truyền của hệ thống điều khiển được xác định theo [1] như sau:
S bd =(δ m z ms +δ dh )i dk +δ 0 a b c d e f+(δ 01 +δ 02 )a b (3-1) Trong đó: m : Khe hở giữa mỗi đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp [mm] Theo [1]: = 0,75 [mm] ( m δm=0,75 ÷ 1[mm]) z ms : Số đôi bề mặt ma sát, z ms=2 (đối với ly hợp ma sát 1 đĩa) dh : Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động Theo [1]:Chọn dh = 1 [mm].
0 : Khe hở tự do cần thiết giữa đòn mở và bạc mở, [mm] Theo [1]: Đối với xe du lịch: 2 3 [mm] Chọn = 3 [mm].0 0
01 : Khe hở tự do cần thiết giữa bàn đạp và hệ thống dẫn động, [mm]. Theo [1] Chọn 01 1,5 [mm]
02 : Khoảng cách mở lỗ thông bù dầu trong xylanh chính, [mm].
Theo[1] Chọn 02 2 [mm] (thường 02 1,5 2 [mm]).
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con a b : Tỷ số truyền của bàn đạp, ký hiệu ibd c d : Tỷ số truyền của dẫn động trung gian, ký hiệu i Theo [1] :tg
Chọn i = 1 (thường i 0,9 tg tg 1,1) e f : Tỷ số truyền của càng đẩy bạc mở, ký hiệu i Theo [1] :c
Chọn i = 2 (thường i 1,4 cm cm 2,2) idk : Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống điều khiển; bằng tích các tỷ số truyền thành phần tham gia trong hệ thống điều khiển i dk =i bd i i tg cm i dm (3-1b)
Với i là tỷ số truyền của đòn mở thường Với ly hợp kiểu lò xo ép đĩadm nón cụt thì i dm được xác định từ kích thước của đĩa ép, theo kết quả tính (2-17b) i dm =2,536
=>S bd = [ (δ m z ms +δ dh ) i tg i cm i dm +δ 0 i tg i c +( δ 01 +δ 02 ) ] i bd (3-1c)
Hành trình tính toán được phải nằm trong giới hạn tầm với (tầm duỗi chân) của người lái xe, với xe du lịch: [S ] 150 180 [mm] Chọn [S ] = 150 [mm]bd bd
Thế số, ta tính được tỷ số truyền của bàn đạp để Sbd [S ] như sau:bd i bd= [S bd ]
[(δ m z ms +δ dh ).i i tg cm i dm +δ 0 i i tg cm +(δ 01 +δ 02 ) ] (3-2) ibd = 150
Xác định lực tác dụng lên bàn đạp F [N]bd
Lực cần thiết phải tạo ra ở bàn đạp khi mở ly hợp, ký hiệu F [N], được xácbd định theo [1]:
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con
Fmmax : Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo khi mở ly hợp, theo [1] : F mmax=F m được xác đinh theo kết quả tính (2-17b) : F mmax=F m !96,93 [N] idk : Tỷ số truyền của hệ thống điều khiển, chỉ tính đến đỉnh nón. i dk=i bd i i tg cm i dm i dk=7,62.1.2 2,5368,65 dk : Hiệu suất của hệ thống điều khiển, theo [1] :
Thế số ta có : Fbd 2163,93
Vậy lực đạp cần thiết ở bàn đạp của hệ thống điều khiển nhỏ hơn lực bàn đạp cho phép
Suy ra hệ thống không cần trợ lực.
Kết cấu xy lanh chính
Xilanh chính là bộ phận quan trọng không thể thiếu trong mọi dẫn động thuỷ lực Xilanh chính có nhiệm vụ cung cấp dầu cho toàn bộ hệ thống, tạo áp suất trong dòng dẫn động để mở ly hợp.
Kết cấu xilanh chính gồm có:
Xilanh, piston, bầu dầu, nắp bầu dầu, cần đẩy, lò xo hồi vị, vòng làm kín.
Hình 5.5 Kết cấu xy lanh chính1-cần đẩy piston;2-vòng hãm; 3-lỗ thông trên đầu piston; 4-đệm cánh đàn hồi;5-thân xylanh; 6-lò xo van thuận;7-đường dầu, 8-bulong nối ống dầu cao áp; 9-van
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con ngược; 10-cốc đỡ lò xo; 11-van một chiều; 12-lò xo van ngược; 13-bình chứa dầu;
14- Đường kính của xy lanh chính:
Xy lanh công tác
Kết cấu của xy lanh công tác như trên hình (4-3)
Hình 5.6 Kết cấu xi lanh làm việc
1 - Bu lông xả khí; 2 - Đệm làm kín; 3 - Piston làm việc; 4 - Cần đẩy đòn mở
Trên hình 4-3 là kết cấu của xi lanh công tác (làm việc) để làm kín mối ghép giữa piston và xi lanh người ta thường sử dụng các vòng làm kín bằng cao su Trên xi lanh làm việc luôn có vít 1 để xả không khí ra khỏi dẫn động Đường kính của xy lanh công tác được tính theo công thức: i tg =d 2 2 d 1 2 ⇒d 1 =d 2 √ i tg √1 20
Vậy đường kính của xy lanh công tác là 20 [mm].
Tính toán thiết kế ly hợp ô tô con