Thiết kế tính toán Ô tô trên xe tải 8 tấn

thiết kế tính toán cụm ly hợp trên xe tải 8 tấn gồm 4 chương chương 1 : tổng quan hệ thống ly hợp chương 2: lựa chọn phương án thiết kế chuơng 3 thiết kế tính toán cụm ly hợp chương 4 bảo dưỡng sửa chữa và điều chỉnh ly hợp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌCNGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH ẢNH ii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN ÔTÔ 2

1.1: Công dụng, phân loại, yêu cầu của ly hợp 2

1.2: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 5

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 13

2.1: Các thông số tham khảo của xe Hyundai HD170 13

2.2: Lựa chọn cụm ly hợp 15

2.3: Lựa chọn phương án dẫn động ly hợp 17

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 25

3.1: Xác định các thông số cơ bản của ly hợp 25

3.2: Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp 29

3.3: Thiết kế kĩ thuật của các chi tiết ly hợp 36

3.4: Tính toán hệ thống dẫn động ly hợp 51

CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VÀ ĐIỀU CHỈNH LY HỢP 55

4.1: Tháo lắp và kiểm tra chất lượng bộ ly hợp 55

4.2: Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 59

KẾT LUẬN 67

Tài liệu tham khảo 68

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Ly hợp ma sát với lò xo ép hình trụ 8

Hình 1 2: Đĩa ma sát 9

Hình 1 3: Ly hợp ma sát lò xo đĩa 10

Hình 1 4: Ly hợp thủy lực 11

Hình 1 5:Biến mô thủy lực 13

Hình 1 6: Ly hợp loại điện từ

Hình 2 1:Xe tải hyundai HD170 16

Hình 2 2: Ly hợp ma sát 2 dĩa bị động 19

Hình 2 3: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí 21

Hình 2 4: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực 23

Hình 2 5: Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực trợ lực khí nén 24

Hình 2 6: Sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí trợ lực khí nén 26Y Hình 3 1: Kích thước vành đĩa ma sát 30

Hình 3 2: Sơ đồ tính toán 34

Hình 3 3: Xương đĩa ma sát 40

Hình 3 4:Sơ đồ phân bố lực trên đinh tán của vòng ma sát 41

Hình 3 5: Sơ đồ lực tác dụng lên trục ly hợp 46

Hình 3 6: Sơ đồ tính toán giảm chấn 47

Hình 3 7: Đường đặc tính lò xo ép 51

Hình 3 8: Kết cấu đòn mở 53

Hình 3 9: Sơ đồ tính toán đòn mở ly hợp 54

Hình 3 10: Dẫn động cơ khí cường hóa khí nén 5

Hình 4 1: Tháo càng cắt ly hợp 59

Hình 4 2: Tháo cụm ly hợp 60

Hình 4 3: Lắp đĩa ly hợp 60

Hình 4 4: Lắp cụm nắp ly hợp 61

Hình 4 5: Kiểm tra điều chỉnh cụm lắp ly hợp 61

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển của nền kinh tế xã hội của nước ta hiện nayvới chủ trương “Công nghiệp hóa –Hiện đại hóa”, nền công nghiệp ô tô làmột nền kinh tế mũi nhọn đang được nhà nước quan tâm, và tạo điều kiệnphát triển Ô tô ngày càng trở thành một phương tiện đi lại, vận chuyển hànghóa và hành khách phổ biến kéo theo nó là yêu cầu làm chủ phương tiện, biếtcách vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa Ngoài ra đòi hỏi các tính năng củachúng ngày càng cao như an toàn, nhanh, bền, tiện lợi, không ảnh hưởng đếnmôi trường…là rất cần thiết

Hệ thống ly hợp trên ô tô là một trong những cụm chi tiết quan trọng,chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện địa hình, môi trường, khí hậu và nhiệt độ,

do vậy việc nắm vững kết cấu, bảo dưỡng, sửa chữa, điều chỉnh và sử dụnghiệu quả là yêu cầu quan trọng với sinh viên ngành Máy Trên cơ sở đó đề tài

đã đi sâu tìm hiểu một số hệ thống ly hợp trên xe tải, phân tích công dụng ưu

và nhược điểm của từng loại, từ đó lựa chọn được kết cấu và thiết kế ly hợpcho xe tải 8 tấn

Với sự nỗ lực của bản thân bản đồ án của em đã hoàn thành Tuy nhiên

do trình độ và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế còn thiếu, nên bản đồ áncủa em chắc chắn sẽ còn rất nhiều thiếu sót Em rất mong các thầy cô giáo vàcác bạn đóng góp ý kiến, để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ô tô di chuyển.

- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ô tô khởihành hoặc sang số

- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lựckhông bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột mà không nhả lyhợp

- Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng lyhợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm vađập giữa các đầu răng, hoặc khớp gài làm cho quá trình đổi sang sốđược dễ dàng

- Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thốngtruyền lực, sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục (không chết máy) Do

đó không phải khởi động động cơ nhiều lần

1.1.2: Phân loại ly hợp

1.1.2.1: Theo phương pháp truyền mô men

Ly hợp ma sát: mô men truyền động nhờ các mặt ma sát Ở ly hợp masát, sự truyền mômen xoắn từ phần chủ động đến phần bị động, nhờ vào masát tiếp xúc giữa các bề mặt làm việc của phần chủ động và bị động của lyhợp Để tăng cường lực ma sát tiếp xúc này, người ta dùng cơ cấu ép bằng lò

xo, tay đòn hay hỗn hợp (lo xo –tay đòn) v.v…

Ly hợp thủy lực: mô men truyền nhờ chất lỏng Ở ly hợp thuỷ lực, sựtruyền mômen xoắn, từ phần chủ động đến phần bị động, được thực hiện nhờnăng lượng của dòng chất lỏng do bơm đặt trên trục khuỷu của động cơ cungcấp

Ly hợp nam châm điện: mô men truyền nhờ tác dụng của trường namchâm điện

Loại liên hợp: mô men truyền nhờ các loại trên

Ở ô tô hiện nay loại ly hợp ma sát được dùng nhiều nhất Loại ly hợpthủy lực ngày càng được dùng nhiều vì nó giảm được tải trọng động lên hệthống truyền lực

1.1.2.2: Theo hình dạng của các chi tiết ma sát

- Ly hợp đĩa (một, hai, hay nhiều đĩa)

- Ly hợp hình nón

- Ly hợp hình trống

Ly hợp hình nón và hình trống ít dùng vì mô men quán tính phần bịđộng quá lớn

1.1.2.3: Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa

- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa)

- Loại nửa ly tâm: Lực ép sinh ra ngoài lực của lò xo côn còn có lực phụthêm và do lực ly tâm của trọng khối phụ sinh ra

- Loại ly tâm: ly hợp ly tâm thường được sử dụng khi điều khiển tự động

Ở ly hợp này lực ly tâm dùng để đóng và mở ly hợp còn áp lực ở trênđĩa được tạo ra bởi lò xo Ít khi lực ly tâm dùng để tạo ra áp lực trên đĩaép

1.1.2.4: Theo kết cấu cơ cấu ép

- Ly hợp thường đóng: sử dụng nhiều trên ô tô

- Ly hợp dẫn động cơ khí cường hoá khí nén

- Ly hợp dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén

- Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ (gồm đĩa bị động,trục ly hợp…) để giảm lực va đập lên bánh răng khi sang số và khởiđộng

- Làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh quá tải cho hệ thống truyềnlực

- Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, điềukhiển dễ dàng

- Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, tuổi thọ cao, điều chỉnh và chămsóc dễ dàng

ép luôn coó xu hướng đẩy đĩa ép ép vào đĩa ma sát Vỏ ly hợp liên kết vớibánh đà bằng bu lông Đòn mở được bố trí cách đều nhau xung quanh bề mặtđĩa ép, có các gối tì lắp trên vỏ ly hợp, đầu còn lại ở dạng bơi Bi T có thể đitrượt trên ống thép bao ngoài trục ly hợp và được dẫn động bằng càng cua.Giữa bi T và đầu của đòn mở có khe hở Bàn đạp được bố trí trong cabinngười lái, được hồi vị nhờ lò xo hồi vị và thông qua các đòn kéo [8].

suất cao Dầu có áp suất cao được đưa đến xilanh cắt ly hợp làm piston dịchchuyển thông qua ty đẩy tác động vào đầu càng mở, thông qua chốt tỳ làmđầu kia của càng mở dịch chuyển đẩy bi T tác động vào đầu của đòn bẩy làmđầu kia dịch chuyển kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma sát, làm đĩa ma sát tách khỏibánh đà thực hiện việc mở ly hợp

Khi người lái thôi tác động vào bàn đạp ly hợp dưới tác dụng của lò xohồi vị bàn đạp được kéo về vị trí ban đầu Không còn lực tác dụng vào piston,dầu trong xilanh bị mất áp suất Dưới tác dụng của lò xo ép thông qua đĩa épđẩy đĩa ma sát ép vào bánh đà, tạo ra lực ma sát giữa các bề mặt bánh đà, đĩa

ma sát và đĩa ép Khi đó bánh đà quay thông qua các bề mặt ma sát làm đĩa

ma sát quay theo, thực hiện việc truyền momen từ bánh đà sang trục ly hợp

ở mỗi phía của lò xo đĩa làm việc như một trụ xoay trong khi lò xo đĩa đangquay Hầu hết bánh đà và đĩa ép có dấu cân bằng động Sau khi cân bằngđộng, chúng được làm dấu để khi bảo dưỡng hộp số hay ly hợp, lắp lại đúng

vị trí đã cân bằng [8]

Hình 1 3: Ly hợp ma sát lò xo đĩaKhi đạp bàn đạp ly hợp, lực từ bàn đạp sẽ được truyền đến càng cắt lyhợp tác động vòng bi cắt ly hợp dịch chuyển sang trái và ép mạnh vào lò xođĩa làm đĩa ép chuyển động sang phải (hình vẽ) Sự chuyển động của đĩa ép sẽlàm đĩa ly hợp tách khỏi bánh đà và quay tự do Do đĩa ly hợp được kết nốivới trục sơ cấp của hộp số bằng then hoa, vì vậy khi đĩa ép được tách ra thìchuyển động từ bánh đà không được truyền tới hộp số

Khi nhả ly hợp lực đàn hồi của lò xo đĩa sẽ đẩy vòng bi chuyển độngngược lại và đĩa ép sẽ ép chặt đĩa ly hợp vào bánh đà Do vậy, khi bánh đàquay thì mô men từ bánh đà sẽ truyền qua đĩa ly hợp làm trục sơ cấp cùngđộng cơ quay [8]

1.2.2: Ly hợp thuỷ lực

Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng

1.2.2.1: Ly hợp thủy lực dạng nối trục

Cấu tạo: Các bộ phận chính của ly hợp thủy lực là bơm 1 và tuabin 3

đặt đối diện nhau Bên trong bơm và tuabin đều có các cánh dẫn hướng chấtlỏng (cánh xoắn chạy từ trong ra ngoài) Bơm 1 và vỏ của ly hợp tạo thành 1khối cứng moayơ của khối này lắp chặt trên đầu trục khủy của động cơ 2.Tuabin 3 lắp chặt trên đầu của trục thụ động (trục ra) 4 Toàn bộ cấu trúcđược ngâm trong dầu thủy lực ngay cả khi ly hợp không làm việc thì dầu vẫnđiền đầy trong ly hợp thủy lực Khi động cơ hoạt động dầu được bơm từ bơmdầu với áp suất khoảng 25bar, qua van một chiều trong ly hợp thủy lực, bơmquay đẩy dầu áp suất cao từ trong ra ngoài théo các cánh bơm (theo chiều mũitên 5) Động năng của chất lỏng chuyển từ bánh bơm sang tuabin, làm quaytuabin, thực hiện quay trục hộp số

Hình 1 4: Ly hợp thủy lực

1-bơm; 2 - động cơ; 3- tuabin; 4-trục ra; 5- hướng dòng chảy

Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ôtô, hiện tại mới được sử dụng ởmột số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài ôtô quân sự

1.2.2.2: Biến mô thuỷ lực

Biến mô thủy lực cũng có những bộ phận giống như ly hợp thủy lực:bánh bơm nối với động cơ, bánh tuabin nối với trục hộp số (giống ly hợp

thủy lực), nhưng có thêm bánh phản lực (có từ 1 đến 2 bánh – còn gọi là bánhdẫn hướng) Các bánh dẫn hướng được đặt trên vỏ nhờ các khớp một chiều.Các bánh đều có cánh Tất cả các bánh đều đặt kín trong dầu (không cho phépkhông khí xâm nhập vào trong kể cả lúc động cơ không làm việc) Dòng chấtlỏng được bơm từ bơm dầu (nối với động cơ) vào với áp suất khoảng 20 bar

và được bánh bơm đẩy theo lực quán tính ly tâm chảy từ trong ra ngoài tớiđập mạnh vào bánh tuabin, truyền động năng sang bánh tuabin và làm quaytrục hộp số Quá trình xảy ra với hai bánh sẽ giống như ly hợp thủy lực nếukhông có mặt của bánh phản lực Sự có mặt của bánh phản lực giúp cho việcdẫn hướng dòng chất lỏng chảy từ bánh tuabin trở về bánh bơm, và tạo nênhai trạng thái làm việc cơ bản của bánh phản lực thông qua khớp một chiều.Khi hai bánh cùng quay, dòng chất lỏng chảy trong bánh luồn qua mặt congcủa cánh như hình c Nhưng khi bánh 3 dừng lại, dòng chất lỏng, chảy từbánh 3 vào bánh 8, đẩy bánh 8 quay theo chiều ngược lại Khớp một chiều 9không cho phép bánh 8 quay, tạo nên phản lực rất lớn tác dụng ngược trở lạibánh tuabin 3 Nhờ tác dụng này mô men trên bánh 3 được tăng lên đáng kể(có thể lên tới 2,5 lần so với mô men truyền vào bánh bơm) Điều này lại xảy

ra khi bánh tuabin đứng yên, có nghĩa là tương ứng với khi khởi hành ô tô, dovậy hiệu quả của biến mô thủy lực là thích hợp với điều kiện làm việc nặng nề

và cho phép tăng được mô men truyền Ưu việt này trên ly hợp thủy lực hoàntoàn không có Để tránh hiện tượng tổn thất dòng chảy lớn khi tốc độ hai bánhnhư nhau, biến mô thủy lực còn có thêm một ly hợp ma sát làm việc trong dầu(gồm các chi tiết 6, 7) Ly hợp ma sát nối liền dòng truyền mô men từ bánh 1sang 3, hạn chế tổn thất năng lượng Trong thực tế gọi đó là ly hợp của biến

mô thủy lực

Hình 1 5:Biến mô thủy lực

1-bơm; 2- động cơ; 3- tuabin; 4- trục hộp số; 5- chiều dòng chảy; 6,7- ly hợp ma sát làm việc trong dầu; 8 bánh dẫn hướng; 9- khớp 1

1.2.3.1: Ly hợp loại ly tâm chân không

Ly hợp loại ly tâm chân không gồm có hai bộ ly hợp ma sát một đĩa: bộ

ly hợp ma sát thường mở chỉ đóng lại khi xe chuyển động, nhờ lực ly tâm củacác quả văng dạng con lăn, di chuyển xa trục quay, đẩy đĩa ép làm cho đĩa ma

sát được ép chặt vào mặt bánh đà Bộ ly hợp ma sát thường đóng với đĩa haygiá quay cùng với đĩa ma sát đĩa ma sát và đĩa ép Bộ ly hợp này chỉ mở rakhi sang số và được điều khiển nhờ độ chân không cưỡng bức, sau khi sang

số xong ly hợp dược đóng lại một cách tự động

và dưới tác dụng của lò xo màng

Hình 1 6: Ly hợp loại điện từLõi từ cùng với đĩa ép lại dịch chuyển về phía vị trí ban đầu Khớp nốicứng, do người lái điều khiển trực tiếp, khi dừng động cơ điều khiển hãm hayphanh xe hoặc khởi động động cơ bằng cách dùng xe khác kéo hayđẩy Trong trường hợp này, trục động cơ và trục hộp số được cố định vớinhau

Kết luận chương 1

Thông qua những kiến thức từ chương 1, chúng ta nắm vững, hiểu rõhơn về công dụng và những yêu cầu về ly hợp Bên cạnh đó ta cũng biết thêmchi tiết về từng chi tiết về ly hợp và các loại ly hợp phổ biến hiện tại

Qua đây chúng ta nắm rõ kiến thức cơ bản về ly hợp để thiết kế được lyhợp phù hợp với các chi tiết, thông số kết cấu của xe, đảm bảo an toàn cho xe

CHƯƠNG 1: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1.3: Các thông số tham khảo của xe Hyundai HD170

1.3.1: Tổng quan về xe

Hình 2 1:Xe tải Hyundai HD170

Xe Hyundai HD170 là dòng xe thương mại của tập đoàn Hyundai HànQuốc Đây là một trong những loại ôtô vận tải được dùng nhiều trong việcvận chuyển hàng hóa bằng đường bộ ở nước ta Nó là loại xe có thể hoạt độngtrên mọi đường sá Đặc điểm nổi bật của xe Hyundai HD170 là ngoại thấtđược thiết kế hiện đại năng động, kiểu dáng khí động học giúp tăng khả năngtiết kiệm khi vận hành

1.3.2: Các thông số kỹ thuật của xe ôtô Hyundai HD170

3 Chiều rộng cơ sở trước/sau(mm) 2.040/1.850

4 Khoảng sáng gầm xe (mm) 285

10 Công suất tối đa (PS/v/ph) 290ps/2000rpm

11 Momen tối đa (kgm/v/ph) 110/1.200

12 Dung tích nhiên liệu (lít) 200

và bảo dưỡng sửa chữa, dễ dàng

- Ưu nhược điểm của các ma sát cơ khí:

Ly hợp ma sát hình côn và hình trống mômen quán tính của phần bịđộng quá lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số nên ngày nay người takhông dùng nữa

Ly hợp ma sát đĩa phẳng dùng phổ biến Tùy theo cấu tạo có thể cókiểu 1 đĩa, kiểu 2 đĩa hoặc có thể nhiều đĩa [2]

Hình 2 2:ly hợp ma sát 2 dĩa bị động

Ly hợp ma sát một đĩa bị động được sử dụng phổ biến hầu hết ở cácloại ô tô 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 ít ảnh hưởng tới việc gài số

Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa bị động chỉ dùng trên xe tải lớn Nhượcđiểm của loại ly hợp này là ly hợp kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứtkhoát, tuy nhiên việc đóng mở ly hợp là êm dịu hơn loại 1 đĩa (nhờ tiếp xúccác bề mặt ma sát được tiến hành từ từ hơn)

- Ưu nhược điểm của các loại lò xo ép của ly hợp ma sát cơ khí:

Ly hợp ma sát cơ khí theo kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xungquanh kiểu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, độ tin cậy cao (nếu một lò xo bịgẫy ly hợp vẫn làm việc được) Nhược điểm là áp lực sinh ra ở các bề mặt masát dễ không đều, loại này sử dụng phổ biến trên xe tải, máy kéo một số xecon

Ly hợp ma sát kiểu lò xo ép trung tâm: Chỉ gồm duy nhất một lò xohình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo hình trụ) bố trí ở giữa Nhờ áp suấtsinh ra ở các bề mặt ma sát là không đồng đều Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu

lò xo bị gẫy thì ly hợp mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnhkhó khăn nên rất ít sử dụng

Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt: Chỉ là lò xo kiểu đãinón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát Ly hợp lò xokiểu này có nhiều ưu điểm nổi bật: lò xo làm nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rấtgọn nhẹ Đặc tính lò xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăngthêm như loại lò xo hình trụ, vì vậy điều khiển nhẹ hơn Nhược điểm cơ bản

là không thể điều chỉnh được khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tâm ma sát

bị mòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch, xe khách cỡ nhỏ cóđặc tính động lực học tốt sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số)

- Ưu nhược điểm của các đặc điểm làm việc của ly hợp ma sát cơ khí:

Ly hợp thường đóng là loại kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong quátrình làm việc Ly hợp chỉ được mở thông qua hệ thống dẫn động dưới tácdụng của lực bàn đạp ở bàn đạp ly hợp

Ly hợp không thường đóng là loại không có lò xo ép Đĩa bị động vàchủ động được ép vào nhau thông qua một hệ thanh đòn đặc biệt Việc đóng

mở ly hợp đều phải thông qua hệ thống đòn này dưới lực điều khiển củangười lái Loại này có mômen quán tính của phần bị động ly hợp khá lớn nênphải có phanh con riêng để hãm trục ly hợp trước khi gài số nhằm tránh sự vachạm giữa các răng gài số

1.4.2: Ly hợp ma sát thủy lực

Đây là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sátthủy lực là ly hợp làm việc rất êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) vìvậy giảm tải trọng động của hệ thống truyền lực cũng như cho động cơ

Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì có mômen dư (dù sốvòng quay của động cơ rất thấp) làm ảnh hưởng tới việc gài số Ngoài ra lyhợp thủy lực luôn có sự trượt (ít nhất 2-3 %) do vậy gây ra tổn hao công suấtđộng cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe Mặt khác ly hợp thuỷ lựcđòi hỏi cao về độ chính xác và kín khít đối với các mối ghép, yêu cầu các loạidầu đặc biệt riêng và giá thành ô tô nói chung là cao hơn ly hợp ma sát không

khí thông thường Do đó ly hợp này chỉ sử dụng hạn chế trên các xe đặc biệt

có công suất riêng lớn

1.4.3: Ly hợp điện từ

Đây là loại ly hợp mà mômen hình thành ở ly hợp nhờ mômen điện từ

Ly hợp điện từ truyền động êm dịu, tuy vậy kết cấu cồng kềnh và trọng lượngtrên đơn vị công suất truyền là lớn nên ít dùng trên ô tô mà thường sử dụngtrên các tàu hoặc xe máy công trình cỡ lớn

 Ly hợp động cơ thiết kế được dùng trên xe tải 8 tấn Qua phân tích vàtham khảo động cơ mẫu ta chọn cụm ly hợp thiết kế là ly hợp thường đóng, lyhợp ma sát cơ khí loại hai đĩa dẫn động, sử dụng cơ cấu lò xo ép hình trụ

1.5: Lựa chọn phương án dẫn động ly hợp

1.5.1: Dẫn động ly hợp bằng cơ khí

Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cóc đòn, khớp nối vàđược lắp theo nguyên lý đòn bẩy Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuầnnày có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao Hệ thốngdẫn động này được sử dụng phổ biến ở các ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN-131,…

Hình 2 3:Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí

1.Bạc mở; 2.Càng mở ly hợp; 3.Cần ngắt ly hợp 4.Cần của trục bàn đạp ly hợp; 5.Thanh kéo của ly hợp

6 Lò xo hồi vị; 8 Bàn đạp ly hợp

Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly

hợp sẽ làm cho cần của trục bàn đạp ly hợp quay quanh tâm O1 kéo thanh kéocủa ly hợp dịch chuyển sang phải (theo chiều mũi tên) Làm cho cần ngắt lyhợp và càng mở ly hợp quay quanh O2 Càng mở gạt bạc mở sang trái (theochiều mũi tên) tác động vào đầu đòn mở của ly hợp, kéo đĩa ép tách ra khỏiđĩa ma sát

Khi người lái nhả bàn đạp thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị, bàn đạptrở về vị trí ban đầu duy trì khe hở  giữa bạc mở với đầu đòn mở Nhờ có các

lò xo ép để ép đĩa ép tiếp xúc với đĩa ma sát ly hợp được đóng lại

Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp thường từ 130  150 mm.Trong quá trình làm việc, do hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt masát, nên đĩa ma sát thường bị mòn, do đó hành trình tự do của bàn đạp ly hợp

bị giảm xuống Khi các bề mặt ma sát mòn tới mức nào đó thì hành trình tự

do của ly hợp giảm tới mức tối đa, sẽ không tạo được cảm giác cho người láinữa, đồng thời gây hiện tượng tự ngắt ly hợp Trong trường hợp khác, khihành trình tự do của bàn đạp ly hợp quá lớn, làm cho người lái đạp bàn đạphết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫn chưa mở hoàn toàn, cũng tạo hiện tượngtrượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽ gây mòn các bề mặt ma sát mộtcách nhanh chóng

Trong cả hai trường hợp nêu trên đều không có lợi, vì vậy phải điềuchỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp trong một miền cho phép

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ tin cậy làm việc cao, dễtháo lắp và sửa chữa, rẻ tiền

Nhược điểm: Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp Yêu cầu lực củangười lái tác dụng lên bàn đạp lớn Hiệu suất truyền lực không cao Độ cứngcủa dẫn động thấp hơn so với dẫn động thủy lực do nhiều khe hở trong cáckhâu khớp Khó lắp đặt nhất là khi cabin kiểu lật

Khi người thả bàn đạp ly hợp thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị và lò xo

ép làm các piston của xilanh chính và xilanh công tác từ từ trở về vị trí ban

Nhược điểm: Kết cấu phức tạp đòi hỏi độ kín khít cao, lực dẫn động

lớn hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp, sự dao dộng của chất lỏng làm việc

có thể làm cho các đường ống bị rung động, giá thành cao Làm kém việc tincậy khi có rò rỉ, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp

1.5.3: Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

Hình 2 5: Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

1.Bàn đạp ly hợp; 2 Lò xo hồi vị; 3 Xilanh chính

4, 13 Đường ống dẫn dầu; 5 Xilanh công tác; 6 Piston xilanh

7 Cần piston; 8 Xilanh thủy lực; 9 Piston xilanh thủy lực

10 Cần piston xilanh thủy lực; 11 Càng mở ly hợp; 12 Bạc mở ly hợp

14 Piston xilanh mở van; 15 Cốc van phân phối; 16 Màng ngăn

17 Van xả; 18 Van nạp; 19 Đường ống dẫn khí nén

Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng một lực lên bàn đạp ly hợp,làm cho tay đòn bàn đạp quay quanh O1 và đẩy cần piston của xilanh chính đixuống (theo chiều mũi tên) Dầu từ xilanh chính được piston nén lại và theođường ống dẫn dầu vào xilanh thủy lực Áp lực dầu tác dụng vào mặt pistonxilanh thủy lực và đẩy nó cùng cần piston sang phải Làm cho càng mở ly hợpquay quanh O2 và đẩy bạc mở ly hợp sang trái (theo chiều mũi tên) Ly hợpđược mở

Đồng thời dầu có áp suất theo đường ống dẫn dầu tác dụng lên pistonxilanh mở van thì đẩy piston cùng cốc van phân phối và màng ngăn sang trái.Đóng van xả lại và van nạp được mở ra Khí nén từ máy nén khí theo đườngống dẫn khí nén qua van nạp vào khoang A, rồi theo lỗ thông xuống khoang B

và đẩy piston xilanh cùng cần piston sang phải Kết hợp với lực đẩy của áplực dầu, đẩy piston xilanh thủy lực cùng cần piston làm cho càng mở ly hợpquay quanh O2 và đẩy bạc mở ly hợp sang trái Ly hợp được mở

Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp thì dưới tác dụng của lò

xo hồi vị kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Piston của xilanh chính dịchchuyển lên phía trên và dầu từ xilanh công tác trở về xilanh chính Đồng thờivan xả mở, van nạp đóng lại Khí nén từ khoang B qua lỗ thông sang khoang

A và qua van xả rồi theo lỗ trên cốc van phân phối thông với khí trời ra ngoài

Ly hợp đóng hoàn toàn

Ưu điểm: Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy, khi cường hóa khí nénhỏng thì hệ thống dẫn động bằng thủy lực vẫn hoạt động bình thường Lựccủa người lái tác dụng vào bàn đạp ly hợp nhỏ Hành trình toàn bộ của bànđạp không lớn Loại hệ thống dẫn động này thì đảm bảo được yêu cầu đóng lyhợp êm dịu, mở dứt khoát và dùng phù hợp với những xe có máy nén khí

Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, bảo dưỡng, điều chỉnh, sửa chữa khókhăn yêu cầu về độ chính xác của hệ thống dẫn động cao

1.5.4: Dẫn động cơ khí trợ lực khí nén

Hình 2 6: Sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí trợ lực khí nén

1 Bàn đạp ly hợp; 3, 5 Thanh kéo 2; 4; 7; 8; 18 Đòn dẫn động; 6 Lò xo hồi vị

9 Mặt bích xi lanh phân phối; 10 Thân van phân phối

11 Đường dẫn khí nén vào; 12 Phớt van phân phối

13 Đường dẫn khí nén; 14 Piston van phân phối; 15 Cần piston

16 Càng mở ly hợp; 17 Xilanh công tác; 19 Bạc mở ly hợp

Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng một lực lên bàn đạp ly hợplàm cho đòn dẫn động 2 quay quanh O1, thông qua thanh kéo dọc làm đòn dẫnđộng 4 quay quanh O2 và qua thanh kéo ngang làm đòn dẫn động 7 quayquanh O3 Nhờ có đòn dẫn động 8 cùng với mặt bích của xilanh phân phối vàđẩy thân van phân phối sang phải (theo chiều mũi tên) Khi mặt phải của thânvan phân phối chạm vào đai ốc hạn chế hành trình nắp trên cần piston thì làmcho càng mở ly hợp quay quanh O4 và đẩy bạc mở ly hợp sang trái Ly hợpđược mở

Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai

ốc hạn chế hành trình của cần piston thì đầu piston van phân phối cũng tỳ vàophớt van và làm phớt van mở ra Khí nén lúc này từ khoang A qua phớt vanvào khoang B, rồi theo đường dẫn khí nén vào xilanh công tác và đẩy xilanhlực dịch chuyển làm đòn dẫn động 18 quay quanh O4 Kết hợp với càng mở lyhợp quay và đẩy bạc mở ly hợp sang trái Ly hợp được mở

Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp thì dưới tác dụng của lò

xo hồi vị kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời thông qua đòn dẫn động

8 kéo thân van phân phối sang trái, khi mặt đầu bên phải của piston van phânphối chạm vào mặt bích bên phải của thân van thì piston được đẩy sang trái,làm càng mở ly hợp quay và đẩy bạc mở ly hợp sang phải Cùng lúc đó, dướitác dụng của lò xo hồi vị phớt van phân phối và đẩy van này đóng kín cửavan Khí nén từ xilanh công tác theo đường dẫn khí nén vào khoang B và quađường thông với khí trời A ở thân piston van phân phối ra ngoài Lúc này lyhợp ở trạng thái đóng hoàn toàn

Ưu điểm: Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy, khi cường háo khí nénhỏng thì hệ thống dẫn động cơ khí vẫn có thể điều khiển được ly hợp được

Nhược điểm: Khi cường hóa hỏng thì lực bàn đạp lớn Loại hệ thốngnày phù hợp loại xe có máy nén khí

 Qua phân tích, tìm hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động, xem xét ưu điểm

và nhược điểm của từng phương pháp dẫn động ly hợp ta thấy dẫn động cơkhí trợ lực khí nén phù hợp để áp dụng cho việc thiết kế ly hợp xe tải 8 tấntrên cơ sở xe Hyundai HD170

Phương án này đảm bảo nguyên tắc:

+ Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy

+ Lực bàn đạp phải đủ lớn để có cảm giác mở ly hợp

+ Sử dụng phải chắc chắn nhẹ nhàng

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP

Số liệu xe tham khảo:

- Khối lượng xe: 8500(kg)

- Toàn tải bánh sau:12670(kg)

- Công suất tối đa: 290ps/2000rpm

- Mômen xoắn cực đại: Memax = 110 (Kg.m)

- Chiều rộng vành xe: B = 11 (inch) = 279,4 (mm)

- Đường kính lắp vành: d = 20 (inch) = 508 (mm)

2.1: Xác định các thông số cơ bản của ly hợp

2.1.1: Xác định momen ma sát của ly hợp

Ly hợp phải có khả năng truyền hết momen lớn nhất của động cơ Memax

để đảm bảo điều kiện này, momen ma sát (Mms) của ly hợp xác định theo côngthức [1]:

Mms = Memax .

Trong đó:

Mms: Mô-men ma sát cần thiết của ly hợp (Nm)

Memax: Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ (Nm)

Hệ số  được chọn như sau [1]:

β= 1,3 4-1,75 đối với ôtô con

β = 1,5 4- 2,25 đối với ôtô tải

β = 1,8 4- 3,0 đối với các ôtô có tính việt dã cao

β = 2,0 4- 3,0 đối với ôtô có kéo rơ moóc

 Ta chọn  = 2

D2 = 2R2 = 3,16√M emax

c

Trong đó :

Memax- mômen cực đại của động cơ (Nm)

D2- đường kính ngoài của đĩa ma sát (cm)

R2- bán kính ngoài của đĩa ma sát (cm)

c- hệ số kinh nghiệm lấy theo loại ô tô:

+ Ô tô con: c=4,7

So sánh đường kính ngoài của đĩa ma sát với đường kính bánh đà động

cơ lấy theo xe tham khảo: Dbđ = 365 mm (đường kính trong lòng) thì ta thấy:

D2 = 547(mm) > Dbđ = 365(mm)

Như vậy có hai phương án:

Nếu ta giữ nguyên đường kính ngoài của đĩa ma sát D2 = 547 mm vàtăng đường kính của bánh đà thì phương án này không thực hiện được Vì nóliên quan đến cân bằng động cơ

Nếu ta giảm đường kính ngoài từ D2 = 547 mm xuống D2 = 350 mm(lấy theo xe tham khảo) và tăng số đôi bề mặt ma sát thì phương án này là phùhợp Vậy ta chọn phương án này

2.1.3: Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát.

- Vì số đĩa bị động là hai nên số đôi bề mặt ma sát: i=4

- Lực ép lò xo: là lực ép cần thiết mà cơ cấu ép phải tạo ra đảm bảo cho

ly hợp có được momen ma sát cần thiết, được xác định theo công thức:

Rtb: bán kính ma sát trung bình (cm)Thay số vào ta được:

Ta chọn [q] = 200 (KN/m2)

Vậy q = 192 (KN/m2)< [q] = (200KN/m2)

Bề mặt ma sát bảo đảm đủ độ bền cho phép

2.2: Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng 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 caorồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp Trường này không tốt nên phải tránh.Vì khiđóng đột ngột như vậy làm cho đĩa ép lao nhanh vào đĩa bị động,thời giantrượt ngắn nhưng lực ép tăng nhanh lên làm cho xe bị giật mạnh,gây tải trọngđộng lớn với hệ truyền lực

- 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 côngtrượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp Trong sử dụng thường dùng phươngpháp này nên ta tính công trượt sinh ra trong trường hợp này

Tuổi thọ của ly hợp phụ thuộc vào khả năng chống mài mòn của đĩa lyhợp Tuy nhiên nó lại phụ thuộc vào công trượt và nhiệt độ bề mặt ma sáttrong qua trình đóng ly hợp Công trượt ly hợp và nhiệt độ đạt cực đại khi xabắt đầu xuất phát từ điểm dừng

2.2.1: Xác định công trượt toàn thời gian.

Hình 3 2: Sơ đồ tính toánCông trượt được xác định theo công thức:

L= Ma.(ω m−ω a).( t21+ 2

3.t2 )+ 12Ja.(ω m−ω a)2

Trong đó:

Ja: Momen quán tính khối lượng quy dẫn về trục ly hợp

Ma: Moman cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp

ω m:tốc độ góc động cơ trước khi đóng ly hợp

ω a: tốc độ góc ly hợp tính từ lúc khởi động

t: thời gian trượt ly hợp

2.2.1.1: Momen quán tính khối lượng quy dẫn về trục ly hợp

Được xác định theo công thức:

Nemax– số vòng quay lớn nhất của động cơ (v/ph); Nemax=2000(v/ph)

Vmax – vận tốc lớn nhất của Ô tô (m/s); Vmax = 120(km/h) = 33,3(m/s)

ipc– tỷ số truyền của hộp số phụ ở số truyền cao, chọn ipc=1

ihn – tỷ số truyền ở số truyền cao của hộp số Vì truyền thẳng nên ihn = 1Trong các tính toán thực tế, thường dùng bán kính bánh xe có tính đến

sự biến dạng của lốp do ảnh hưởng của các thông số động lực học của xe Bánkính này, so với bán kính thực tế sai lệch không lớn lắm và được gọi là bánkính làm việc trung bình của bánh xe rb:

Gφ: trọng lượng bám trên cầu chủ động Đối với xe có tải trọng phân

bố đều trên cầu→ G φ=G/2=167751/2=83875 (N)

φ: hệ số bám lớn nhất, chọn φ=0,7

→ ihi≤ G φ φ r b

83875.0,7 0,5 1079,1.3,15 0,85 ≤ 10,16Chọn ih1=9

- Momen quán tính khối lượng quy dẫn Ja:

2.2.1.2: Momen cản chuyển động quy dẫn

Momen cản chuyển động quy dẫn công thức:

2.2.1.3: Tính thời gian trượt trong các giai đoạn.

Giai đoạn 1: từ lúc các bề mặt ma sát chạm vào nhau cho đến lúc tốc độgóc trục ly hợp tăng

Giai đoạn 2: từ lúc tốc độ góc trục ly hợp tăng cho đến lúc bằng tốc độgóc trục khuỷu động cơ