Đây là đồ án thiết kế ly hợp ô tô, hy vọng các bạn sẽ tải về tham khảo đề có thể dễ dàng bảo vệ thành công đồ án cùa mình.
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP
Công dụng, yêu cầu, phân loại
Ly hợp là một cụm quan trọng của hệ thống truyền lực, thực hiện nhiệm vụ:
- Ly hợp dùng để truyền Mômen xoắn từ trục khuỷu động cơ đến các cụm tiếp theo của hệ thống truyền lực Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm.
- Ly hợp dùng để tách nối động cơ với hệ thống truyền lực khi khởi hành, dừng xe, chuyển số và cả khi phanh xe Ở hệ thống truyền lực cơ khí với hộp số có cấp việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập đầu răng của các bánh răng khi vào số hoặc của các khớp gài và làm cho quá trình đổi số được dễ dàng.
- Ly hợp còn là cơ cấu an toàn bảo đảm cho động cơ và hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải dưới tác dụng động và Mômen quán tính Ví dụ như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp.
Ly hợp phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà không bị trượt ở mọi điều kiện sử dụng.
- Khi xe khởi hành hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên hệ thống truyền lực Tức là, Mômen ma sát hình thành ở ly hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây dập răng của các bánh răng trong hộp số cũng như các cơ cấu truyền động khác trong hệ thống truyền lực
- Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng Nghĩa là khi mở ly hợp, phần bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động Như vậy momen quán tính quy dẫn của trục khuỷu và momen xoắn của động cơ bị triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp khi gài số, nếu không sẽ gây khó khăn cho việc gài số
- Khối lượng các chi tiết, mômen quán tính của phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm tải trọng động tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số.
- Mômen ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bị trượt trong quá trình làm việc.
- Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe, có khả năng tự động hoá dẫn động điều khiển.
- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng.
- Có khả năng trượt khi bị quá tải Nếu không làm nhiệm vụ an toàn, khi phanh xe đột ngột xe sẽ chuyển động chậm dần với gia tốc tịnh tiến chậm dần là jp = dυυ dυt ( là tốc độ tịnh tiến của xe trong quá trình phanh), và các chi tiết quay trong hệ thống truyền lực cũng quay chậm dần tương ứng Nếu ly hợp đang đóng thì trục khuỷu động cơ cũng quay chậm dần với gia tốc góc là : ε e = dυ ω e dυt =i h i o dυ ω b dυt =i h i o 1 r bx dυ dυt
Trong đó : ih: Tỷ số truyền của hộp số; io: Tỷ số truyền của truyền lực chính; rbx: Bán kính lăn bánh xe chủ động;
e: Tốc độ góc trục khuỷu động cơ;
b: Tốc độ góc trục bánh xe;
Vì vậy xuất hiện Mômen lực quán tính của bánh đà bằng theo [2]:
Mômen này sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truyền lực Do khi phanh xe đột ngột vận tốc v giảm nhanh làm cho dυυ dυt tăng đột ngột, điều này khiến cho Mj truyền xuống hệ thống truyền lực tăng Cũng theo lý thuyết ôtô, giá trị lớn nhất của Mj đạt được khi gia tốc phanh jp đạt giá trị cực đại Jmax.
Trong đó : φ: Hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi phanh; δ: Hệ số xét đến ảnh hưởng của các khối lượng quay trong hệ thống truyền lực; có thể tính gần đúng bằng : = 1+(0,040,06) i h 2 ; với ih là tỷ số truyền của hộp số. g: Gia tốc trọng trường;
Khi đó Mômen lực quán tính cực đại có thể truyền qua ly hợp theo [2]:
Thực nghiệm chứng tỏ rằng Mjmax có giá trị lớn hơn Mômen xoắn cực đại của động cơ rất nhiều lần và có thể làm cho hệ thống truyền lực phía dưới bị quá tải.
Do đó để tránh hiện tượng trên ly hợp phải tự trượt Điều đó có nghĩa là ly hợp còn có tác dụng như một cơ cấu an toàn, bảo vệ cho hệ thống truyền lực không bị quá tải khi phanh đột ngột mà không kịp mở ly hợp.
Ly hợp trên ôtô thường được phân loại thành 4 loại:
+ Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
+ Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
+ Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
+ Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
1.3.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen
Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau :
Loại 1 : Ly hợp ma sát - là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó gồm các loại sau :
- Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có : Ly hợp ma sát loại đĩa (một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa); Ly hợp ma sát loại hình nón (đĩa côn); Ly hợp ma sát loại hình trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống).
+ Kiểu hình nón và hình trống ngày nay không dùng nữa vì Mômen quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số
Ly hợp một đĩa ma sát Ly hợp hai đĩa ma sát
+ Ly hợp ma sát một đĩa được dùng ở hầu hết trên tất cả các loại ôtô và máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và Mômen quán tính của phần bị động nhỏ.
+ Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ được dùng trên xe tải lớn to (vì cần truyền Mômen quay lớn) Nhược điểm của kiểu này là kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứt khoát (khó cách ly các đĩa bị động khỏi phần chủ động); tuy nhiên việc đóng ly hợp là êm dịu hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát được tiến hành từ từ hơn).
- Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ Còn ly hợp ma sát loại hình nón và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các chi tiết của hệ thống truyền lực.
- Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có :
+ Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng.
+ Thép với phêrađô cao su.
- Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có :
+ Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu).
- Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép:
Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ
NỘI DUNG TÍNH TOÁN
Tính toán các thông số
2.1 Tính toán các thông số cơ bản của ô tô:
2.1.1 Trọng lượng của toàn bộ ô tô:
Trọng lượng toàn bộ ô tô được xác định theo công thức sau:
2.1.2 Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:
Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau: r bx = ( B + dυ 2 ) (mm) (1-2)
B : Chiều rộng lốp d : Đường kính vành
Theo đề : Kí hiệu của bánh xe 10.00R20 Ở đây : B = 10 inch = 254 mm d = 20 inch = 508 mm
Thay số vào (1-2) ta được : r bx = B+ dυ
2.1.3 Tỷ số truyền của lực truyền chính i o :
2.2 Xác định Mômen ma sát của ly hợp:
Ly hợp cần được thiết kế sao cho nó phải truyền được hết mômen của động cơ và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Với hai yêu cầu như vậy mômen ma sát của ly hợp được tính theo công thức:
Trong đó : Memax - mômen xoắn cực đại của động cơ.
- hệ số dự trữ của ly hợp.
Hệ số phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi trường hợp (Khi bề ma sát bị dầu mỡ rơi vào, khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi làm giảm mô-men ma sát của ly hợp, khi các tấm ma sát bị mòn) Tuy nhiên hệ số
cũng không được chọn lớn quá để tránh tăng kích thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải đảm bảo được chức năng của cơ cấu an toàn
Tra trang 32 Sách hướng dẫn "Tính toán thiết kế ôtô- Đặng Quý”, ta xác định hệ số dự trữ của ly hợp:
Với ô tô tải không kéo moóc: β = 1,6 ÷ 2,25
Với ô tô tải làm việc có kéo moóc: β = 2,0 ÷ 3,0
Ta chọn = 2 đối với ô tô tải không có moóc
Vậy mômen ma sát của ly hợp cần truyền:
2.3 Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp:
2.3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động:
Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :
- à: hệ số ma sỏt của ly hợp Theo bảng 3.1/34-35 Sỏch hướng dẫn
"Tớnh toỏn thiết kế ụtụ- Đặng Quý”, ta cú à = 0,25 ữ 0,35
- Zms : Số đôi bề mặt ma sát
→ Do ly hợp 2 đĩa bị động nên chọn Zms = 4
- p : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát Để đảm bảo tuổi thọ cho các tấm ma sát giá trị p cho phép là [p] =1,4.10 5 ÷2,5.10 5 [N/m 2 ].Vì ly hợp làm việc trong điều kiện nhẹ nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên: p=2,2.10 5 [N/m 2 ]
- KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát
Bán kính trong của đĩa ma sát được tính theo bán kính ngoài :
→ R1 = 0,56.145 = 81 mm = 0,081 m Đường kính ngoài của đĩa ma sát:
Trong đó: C là hệ số kinh nghiệm - Với xe tải hoạt động ở điều kiện bình thường chọn C = 3,6
2.3.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát:
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S[m 2 ] được xác định theo công thức :
Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :
2.3.3 Xác định lực ép lên đĩa ma sát:
Ta cú thể viết lại phương trỡnh: Mc = .Memax= à.P.Rtb.Zms
2.4 Tính công trượt riêng của ly hợp:
Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp :
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp Trường hợp này không tốt nên phải tránh.
- Đóng ly hợp một cách êm dịu : Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởi động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp Trong sử dụng thường sử dụng phương pháp này nên ta tính công trượt sinh ra trong trường hợp này.
Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt của ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bè mặt ma sát mòn đồng thời sinh nhiệt làm nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt 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 tính đàn hồi của lò xo.
Vì vậy việc xác định công trượt, công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn, khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết.
2.4.1 Mômen quán tính quy dẫn J a [kg.m 2 ]:
Mômen quán tính khối lượng qui dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động theo [1]:
Ga: Trọng lượng toàn bộ của ôtô, Ga = 16000.9,81 = 156960 [N]
Gm: Trọng lượng toàn bộ của rơ moóc hoặc đoàn xe kéo theo, Gm = 0 [N] g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s 2 ] rbx: Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, rbx = 0,508 [m] ih: Tỷ số truyền của hộp số Tính công trượt cho số một, ih1 = 6,615 ip: Tỷ số truyền số phụ Không có hộp số phụ, ip = 1 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 t = 1,05 1,06 Chọn = 1,05
Thay vào phương trình (1-6), ta được:
2.4.2 Mômen cản chuyển động quy dẫn M a [N.m]:
Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo công thức sau:
- ψ : Hệ số cản tổng cộng của đường ψ = f + tg với f = 0,02 là hệ số cản lăn, =0 0 là góc dốc của mặt đường ψ =0,02 + tg0 0 = 0,02
- Pω: Lực cản của không khí Khi khởi hành xe thì Pω= 0 (tốc độ quá nhỏ)
- it: Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực ( it = io.ih1.ip = 40,64)
- ηt: Hiệu suất của hệ thống truyền lực Đối với xe tải chọn ηt = 0,85
Thay vào phương trình (1-7), ta được:
2.4.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t 1 và t 2 ):
Thời gian đóng ly hợp được chia làm hai giai đoạn :
Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu được xác định theo công thức: t 1 = M a k [ s ] (1-8)
Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai, được xác định theo công thức : t 2 = A
- k: Hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tăng mômen khi đóng ly hợp và được xác định theo công thức kinh nghiệm: Đối với xe tải k = 150 ÷ 750 [Nm/s].
- A: Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức :
Rõ ràng ta thấy công trượt tăng lên theo hiệu số (ωm - ωa) tăng và đạt giá trị cực đại khi ωa = 0 (xe khởi động tại chỗ) Tốc độ góc trục khuỷu động cơ khi đóng ly hợp có thể thừa nhận không đổi và đạt giá trị ứng với mômen cực đại của động cơ Do đó: ω m = π n M
30 1,8 (rad/s) Thay số vào công thức (1-10) ta có:
Thay số vào công thức (1-8) và (1-9) ta có: t 1 = M a k = 46,16
2.4.4 Tính công trượt tổng cộng:
Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau:
3 t 2 ) + 1 2 J a ( ω e − ω a ) 2 [J] (1-9)Trong đó t1, t2 thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn đã được tính ở trên.Thay số vào (1-9) ta có:
2.4.5 Tính công trượt riêng của 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 được xác định theo công thức sau:
- L: Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định ở trên
- Zms: Số đôi bề mặt ma sát Ly hợp hai đĩa bị động nên Zms = 4
- R2, R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát [cm]
Thay số vào công thức (1-10) ta có:
Vậy, so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe tải (Lr 800 [KJ/m 2 ]) thì ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp.
2.4.6 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 đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lo xo ép,….
Với ly hợp một đĩa nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định theo công thức:
- L: Công trượt toàn bộ của ly hợp
- θ: Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép, với ly hợp hai đĩa bị động thì θ= 2 1 n = 2.2 1 =0,25 (n - số lượng đĩa bị động)
- c: Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu làm bằng thép hoặc gang có thể lấy c ≈ 500 [J/kg.độ]
- 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 ψ = 0,02) không được vượt quá 10 0 K.
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu là : m ≥ θ L c T = 0,25.2 0436,66
2.4.7 Bề dày tối thiểu của lực ép ( Theo chế độ nhiệt):
Bề dày tối thiểu của đĩa ép [m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức: δ ≥ m π ( R 2
- : Khối lượng riêng của đĩa ép Với vật liệu làm bằng gang thì
Thay số vào phương trình (1-12), ta được: δ ≥ m π ( R 2
2.5 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp:
2.5.1 Tính toán sức bền đĩa bị động:
- Để giảm kích thước của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô, chọn vật liệu có hệ số ma sát cao Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa Xương đĩa được chế tạo bằng thép cácbon trung bình và cao (thép 50 và 85) Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado; phêrado đồng hoặc Atbet đồng.
- Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán Vật liệu của đinh tán bằng thép hoặc nhôm.
- Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (3 ÷ mm) Đối với xe tải có thể chọn đường kính đinh tán là d = 4 mm.
- Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng ( ÷ mm) Chọn 1,5 mm.
Tính toán và thiết kế dẫn động ly hợp
3.1 Tính toán dẫn động ly hợp:
3.1.1 Xác định hành trình của bàn đạp ly hợp:
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.
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. 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 idk) của hệ thống điều khiển càng lớn, lực điều 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 hạn Khi 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 Sbd [mm] (còn gọi là hành trình bàn đạp) khi ly hợp mở được xác định theo các tỷ số truyền của hệ thống điều khiển được xác định như sau:
- m: Khe hở giữa mỗi đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp [mm] Zms = 4 và
- dh: Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động
- 0: Khe hở tự do cần thiết giữa đòn mở và bạc mở, [mm] Đối với xe tải:
- 01: Khe hở tự do cần thiết giữa bàn đạp và hệ thống dẫn động, [mm] Chọn 01 = 1,5 [mm].
- 02: Khoảng cách mở lỗ thông bù dầu trong xylanh chính, [mm] Chọn
- a b : Tỷ số truyền của bàn đạp, ký hiệu ibd , chọn a = 350mm, b = 50mm
- c dυ : Tỷ số truyền của dẫn động trung gian, ký hiệu itg
Chọn itg = 1, chọn c = 160mm, d = 160mm
- e f : Tỷ số truyền của càng đẩy bạc mở, ký hiệu icm
Chọn icm = 2, chọn e = 200mm, f = 100mm
- 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 tg i cm i dm
Với idm là tỷ số truyền của đòn mở thường chọn idm = 3,8
Ta suy ra: S bdυ = [ ( δ m Z ms +δ dυh ) i tg i cm i dυm + δ 0 i tg i c + ( δ 01 + δ 02 ) ] i bdυ
Hành trình tính toán được phải nằm trong giới hạn tầm với (tầm duỗi chân) của người lái xe, với xe tải: [Sbd] 170 190 [mm] Chọn [Sbd] = 190 [mm]
Thế số, ta tính được tỷ số truyền của bàn đạp để Sbd [Sbd] như sau: i bdυ = [ S bdυ ]
3.1.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp:
- dk: Hiệu suất dẫn động Đối với dẫn động thuỷ lực dk = 0,8 ÷ 0,9. Chọn dk = 0,9
- idk: Tỷ số truyền dẫn động idk = ibd.itg.icm.idm = 4,95.1.2.3,8 = 37,62
- Fm: Lực cần thiết để mở ly hợp, được xác định bằng công thức sau:
Fm = Fct + Clx.m.zlx [N] (1-34) Với :
- Fct: Lực ép cần thiết của một lò xo khi mở ly hợp Fct = 12533,83 [N]
- Clx: Độ cứng của lò xo Clx = 19019,4 [N/m]
- m: Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp m=0,004 [m]
- zlx: Số lượng lò xo ép zlx
Thay số vào công thức (1-33) và (1-34) ta có :
Vậy lực đạp cần thiết ở bàn đạp của hệ thống điều lớn hơn lực bàn đạp cho phép [Fbd ] = 407 [N], → Suy ra hệ thống cần trợ lực.
3.1.3 Hệ thống điều khiển ly hợp có trợ lực:
Ngày nay, để giảm nhẹ nhàng cường độ làm việc cho lái xe, người ta thường dùng điều khiển ly hợp có trợ lực Tuy vậy, lực tác dụng của lái xe lên bàn đạp lúc nào cũng không được quá nhỏ nhằm đảm bảo cho lái xe cảm nhận được việc điều khiển mở ly hợp. Để giảm nhẹ điều kiện làm việc cho lái xe, giá trị lực cần tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực Fbd* có thể chọn trong khoản sau:
- Đối với xe tải: Fbd* = 100 150 [N] chọn Fbd* = 125 [N]
Khi đó, lực do bộ phận trợ lực tạo ra phải thỏa mãn phương trình:
Fbd*.idk dk + Ftl itl.tl = Fm [N]
Suy ra, lực trợ lực Ftl cần thiết phải có là:
- itl : Tỉ số truyền tính từ xilanh trợ lực đến điểm đặt lực Fm Chọn itl = 2
- dk : Hiệu suất truyền động, tính từ xilanh trợ lực đến đĩa ép Chọn dk = 0,9
Với xe du lịch hoặc xe khách và tải cỡ nhỏ, thường lực đạp điều khiển mở ly hợp không lớn, có thể dùng trợ lực bằng lò xo Với các xe khách và tải cở lớn, thường dùng trợ lực khí nén, khí nén được trích từ bình chứa khí nén của hệ thống phanh
→ Chọn trợ lức khí nén Đường kính của xilanh trợ lực Dtl [m] với điều kiện trợ lực bằng khí nén được xác định như sau:
- p : Áp suất khí nén trong xilanh trợ lực: p = ( 2,5 5.0).10 5 [N/m 2 ] chọn p = 3.10 5 [N/m 2 ]
Cũng cần chú ý thêm rằng, khi có trợ lực thì hành trình bàn đạp ly hợp sẽ tăng lên so với khi không có trợ lực, vì phải mất thêm hành trình để điều khiển mở van cấp khí trợ lực và được xác định như sau:
S bdυ =( δ m Z ms + δ dυh ) i dυk + δ 0 i bdυ i tg i o +( δ 01 + δ 02 ) i bdυ + δ 0 ' i tg ' i bdυ [ m ]
- δ 0 ' : Khe hở cần thiết của cụm van cấp khí trợ lực, [mm] Trong điều khiển cơ khí δ 0 ' = (3,5 3,7), chọn δ 0 ' = 3,5 [mm]
- i tg ' : Tỉ số truyền phụ dùng để mở van cấp khí tính từ bàn đạp đến van Đối với dẫn động cơ khí: i tg ' = itg Trong điều khiển cơ khí i tg ' = ( 0,9 1,1), chọn i tg ' = 1
3.2 Kết cấu các bộ phận chính của dẫn động ly hợp:
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 dòng trong hệ thống để mở ly hợp.
Kết cấu xilanh chính như sau:
1.Xilanh ; 2.Lỗ bù ; 3.Lỗ thông khí ; 4.Nút đậy ; 5.Vòng chặn ; 6.Lỗ thông ; 7.Piston ; 8.Phớt làm kín ; 9.Vòng chặn ; 10.Van 1 chiều ; 11.Van ngược chiều ; 12.Lò xo ; 13.Phớt làm kín ; 14.Đệm cánh ; 15.Lỗ thông ; 16.Vòng chắn bụi ;
17.Bu lông điều chỉnh ; 18.Cần đẩy
Trên thân xilanh chính có lỗ bù 2 nối thông bình chứa với dẫn động (khi ở vị trí ban đầu) để bù dầu trong dẫn động trong trường hợp có hao hụt Lỗ thông 6 cho dầu đi từ phía sau ra phía trước piston, khi uốn cong mép cao su 13, điền đầy khoảng không trước piston trong truờng hợp người lái nhả bàn đạp đột ngột để tránh lọt khí vào dẫn động và hỏng bàn đạp khi người lái đập bàn đạp. Đệm cánh 14 chế tạo bằng thép mỏng đàn hồi để che không cho nút làm kín
13 tiếp xúc trực tiếp với mép lỗ thông 6 trên đầu piston nhằm tăng tuổi thọ. Ở đầu ra của xilanh chính có bố trí van ngược 11, van này có tác dụng duy trì trong dẫn động một áp suất dư nhỏ để tránh không cho không khí lọt vào dẫn động Bởi vì chất lỏng dẫn động muốn trở về xilanh chính phải có một áp suất đủ để thắng được lực lò xo của van ngược.
Van 1 chiều 10 bố trí ở đầu van ngược chỉ cho chất lỏng ở đầu xilanh chính đi qua đến dẫn động mà không cho chất lỏng đi theo chiều ngược lại.
Cần 18 đóng vai trò là một tay đòn truyền dẫn động từ bàn đạp đến piston xilanh chính.
Lực tác dụng lên bàn đạp để tạo áp suất đã chọn trong hệ thống được xác định bằng công thức sau:
- Fbd: Lực của bàn đạp ly hợp Theo (1-33) Fbd = 407 [N]
- D: Đường kính xilanh chính D = 20 mm = 0,02 m
- p1: Áp suất đã chọn trong đường ống [kN/m 2 ]
- ibd: Tỷ số truyền của bàn đạp ibd = 4,95
- tl: Hiệu suất truyền động thuỷ lực, khi tính toán chọn tl = 0,9
Từ công thức (1-34) ta có: p 1 = 4 F ba η tl π D 2 i ba [ kN / m 2 ] (1-35)
Thay các đại lượng đã biết vao công thức (1-35) ta có: p 1 = 4 407 0,9 π 0,0 2 2 4,95 =¿235549,32 [N/m 2 ] Áp suất dư trong hệ thống cho phép từ 5000÷8000 [kN/m 2 ] Như vậy với đường kính xilanh chính đã chọn như trên thì thỏa mãn áp suất trong hệ thống.
1.Bulông xả khí ; 2.Nút làm kín ; 3.Giá đỡ ; 4.Lò xo chống lật ; 5.Piston làm việc ; 6.Cần đẩy ; 7.Vòng cao su ngăn bụi.
