Thiết kế ly hợp ma sát dựa vào nguyên lý hoạt Động của bộ ly hợp ma sát thông số xe cho trước

Khái niệm Ly hợp là bộ phận nối trục khuỷu của động cơ với hệ thống truyền lực nhằm truyền moment một cách êm dịu và ngắt truyền động đến hệ thống truyền lực được nhanh, dứt khoát trong

TỔNG QUAN VỀ BỘ LY HỢP

Khái niệm

Ly hợp là bộ phận nối trục khuỷu của động cơ với hệ thống truyền lực nhằm truyền moment một cách êm dịu và ngắt truyền động đến hệ thống truyền lực được nhanh, dứt khoát trong những trường hợp cần thiết

Hình 1 Vị trí ly hợp trong xe

Chức năng

• Truyền momen xoắn động cơ tới hộp số Momen cần thiết cho mọi tình huống vận hành phải được truyền tới hộp số trong toàn bộ phạm vi tốc độ quay hữu ích của động cơ

• Giúp khởi chạy êm ái, không rung giật Khi khỏi chạy, việc thích ứng tốc độ quay giữa bánh đà đang quay và trục sơ cấp của hộp số đang đứng yên được thực hiện nhờ ma sát trượt ( sự trượt )

• Giúp chuyển số nhanh, không bị trở ngại Để thiết lập sự đồng tốc giữa các chi tiết của hộp số tay khi chuyển số, cần phải ngắt kết nối lực giữa động cơ và hộp số tat

• Làm giảm các dao động xoắn Dao động xoắn của trục khuỷu gia tăng do biến đổi tuần hoàn giữa thì phát lực và thì chạy không của động cơ, cũng như sự thay đổi áp suất trong buồng cháy Thiết bị giảm chấn trong đĩa ly hợp làm giảm các dao động này để tránh tiếng ồn và sự hao mòn

• Bảo vệ chống quá tải cho động cơ và các bộ phận của hệ thống truyền động

Sự truyền dẫn momen vượt mức xảy ra, ví dụ khi động cơ bị kẹt, sẽ được ngăn ngừa nhờ sự trượt của ly hợp.

Yêu cầu

Ly hợp đòi hỏi thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Ly hợp phải có khả năng truyền hết momen của động cơ mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào

- Khi khởi hành ô tô và sang số đang chuyển động quá trình diễn ra êm dịu để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các bánh răng của hộp số

- Khi mở ly hợp, cần phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn

- Khối lượng của các chi tiết, momen quán tính của phần bị động ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh răng khi khởi hành để dễ dàng thực hiện chuyển số

- Momen ma sát không đổi khi trạng thái đóng

- Ly hợp ma sát cần thoát nhiệt tốt, hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ tới hệ số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi

- Kết cấu đơn giản, thuận tiện trong việc bảo dưỡng và tháo lắp

Tất cả những yêu cầu đều được đề cập trong chọn vật liệu, tính toán và thiết kế các chi tiết của bộ ly hợp.

Phân loại bộ ly hợp

Ly hợp trên tính toán thường được phân loại theo 4 cách :

+ 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

1.4.1 Phân loại theo phương pháp truyền momen

Theo phương pháp truyền tải mômen từ hạ xuống 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 các loại sau :

- Theo mẫu thiết kế bao gồm các loại đĩa khảo sát :

+ Ly hợp ma sát các loại đĩa (một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa)

+ Ly hợp pháp ma sát các loại hình nón

+ Ly hợp ma sát các loại hình trống

Hiện nay, ly hợp các loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có cấu hình đơn giản, dễ tạo và khối lượng thiết bị động của ly hợp tương đối nhỏ Còn lại, các loại nón và hình trống ít được sử dụng hơn, vì các thiết bị của ly hợp có sức mạnh lớn sẽ gây ra tải trọng lớn cho hoạt động của các cụm và chi tiết của hệ thống truyền lực

- Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát bao gồm :

+ Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng

+ Thép với phêrađô cao su

- Theo đặc điểm của môi trường ma sát sát có :

+ Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu) Ưu điểm của ly hợp ma sát là : kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

Nhược điểm của ly hợp ma sát là : các bề mặt ma sát nhanh chóng làm hiện tượng trượt tương đối với nhau trong quá trình đóng hợp lý, các chi tiết trong hợp lý được nung

7 nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma.Tuy nhiên, vẫn hợp lý ma sát được sử dụng phổ biến ở các ghế hiện nay để làm những ưu điểm của nó

Loại 2: Ly hợp thủy lực là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu) Ưu điểm của ly hợp thủy lực là: làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe

Nhược điểm của ly hợp thủy lực là: chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt

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

Loại 3: Ly hợp điện từ là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô

Loại 4: Ly hợp liên hợp là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ) Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô

1.4.2 Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp

Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:

Ly hợp thường đóng: loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay

Ly hợp thường mở: loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như C -

1.4.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép

Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép thì người ta chia ly hợp ra:

Loại 1: Ly hợp lò xo là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau

- Lò xo đặt xung quanh: các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hàng

- Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn)

Theo đặc điểm kết cấu của lò xo có thể dùng lò xo trụ, lò xo đĩa, lò xo côn

Trong các loại trên thì ly hợp dùng lò xo trụ bố trí xung quanh được áp dụng khá phổ biến trên các ôtô hiện nay, vì nó có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo được lực ép lớn theo yêu cầu và làm việc tin cậy

Loại 2: Ly hợp điện từ lực ép là lực điện từ

Loại 3: Ly hợp ly tâm là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp Loại này ít được sử dụng trên các ôtô quân sự

Loại 4: Ly hợp nửa ly tâm là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào Loại này có kết cấu phức tạp nên chỉ sử dụng ở một số ôtô du lịch như ZIN-110, POBEDA

1.4.3 Phân loại theo phương pháp dẫn động

Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau : Loại 1 : Ly hợp điều khiển tự động

Loại 2 : Ly hợp điều khiển cưỡng bức Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ thống dẫn động ly hợp Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma sát ở trạng thái luôn đóng

Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp thì người ta lại chia ra thành 3 loại sau :

- Dẫn động bằng cơ khí

- Dẫn động bằng thủy lực và cơ khí kết hợp

- Dẫn động bằng trợ lực: có thể bằng trợ lực cơ khí (dùng lò xo), trợ lực bằng khí nén hoặc trợ lực bằng thủy lực Nhờ có trợ lực mà người lái điều khiển ly hợp dễ dàng, nhẹ nhàng hơn

BỘ LY HỢP MA SÁT

Ly hợp ma sát

Ly hợp ma sát truyền momen bằng cách kết nối lực từ động cơ sang trục sơ cấp của hộp số nhờ lực ma sát Ở loại này có các loại ly hợp đĩa, ly hợp hình côn và ly hợp tang trống Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không còn dùng trên ô tô máy kéo nữa momen quán tính của các chi tiết thụ động lớn gây tải trọng va đập lớn trên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp

Trên ô tô máy kéo loại ly hợp ma sát được sử dụng nhiều nhất do có các ưu điểm: kết cấu đơn giản, hiệu suất cao, giá thành rẻ và kích thước tương đối gọn Trong ly hợp ma sát chia ra ly hợp một đĩa và ly hợp nhiều đĩa Ly hợp nhiều đĩa ma sát chỉ dử dụng trong trường hợp cần momen ma sát lớn, để giảm kích thước đường kính của ly hợp Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ, lò xo côn hoặc lò xo dạng đĩa

2.2 Cấu tạo ly hợp ma sát:

Hình 2 Cấu tạo ly hợp ma sát

1 Vòng bi cắt ly hợp

Vòng bi cắt ly hợp là bộ phận quan trọng trong ly hợp Vì nó phải hấp thụ sự chênh lệch về tốc độ quay giữa càng cắt ly hợp (không quay) và lò xo đĩa (bộ phận quay) để truyền chuyển động của càng cắt vào lò xo đĩa Bởi vậy vòng bi này phải có cấu tạo đặc biệt, làm bằng vật liệu bền và có tính chịu mòn cao

Bắt chặt ngay sau động cơ, bên hông có lỗ để lắp càng mở ly hợp

3 Đĩa ma sát Đĩa ma sát dẫn động được nối với trục đầu vào của hộp số thông qua một trục xoay Đĩa điều khiển trục đầu vào trong hộp số truyền chuyển động ở các bánh xe Đĩa có vật liệu ma sát cho phép điều chỉnh ly hợp để điều khiển truyền động khi khởi động từ trạng thái đứng yên Đĩa cũng chứa một trục lò xo giúp hấp thụ rung động của động cơ khi ly hợp đang dẫn động và cũng hấp thụ mô-men xoắn khi gài và nhả dẫn động

Là bộ phận có chức năng tạo ra momen quán tính khối lượng, từ đó giúp động cơ hoạt động hiệu quả

Bánh đà thông thường sẽ được khoan các lỗ để có thể gắn các bộ phận ly hợp trên xe Nó cũng được thiết kế nhẵn, làm bằng chất liệu dày nhằm tạo ra bề mặt ma sát và hấp thụ lượng nhiệt lớn tỏa ra

Tấm áp suất là bộ phận quan trọng nhất đối với toàn bộ cụm ly hợp Tấm áp suất tác dụng một lực kẹp (áp suất) giữ đĩa ma sát dẫn động giữa nó và bánh đà Đĩa ép được cố định vào bánh đà bằng bu lông và chúng quay cùng nhau Tấm áp suất chứa một màng ngăn hoặc lò xo tạo áp lực lên bề mặt đúc chính hoặc bề mặt truyền động Để nhả hoặc ngắt truyền động, màng ngăn hoặc đòn bẩy ly hợp được kích hoạt cho phép bộ phận đúc chính nhấc ra khỏi đĩa dẫn động

6 Lò xo ly hợp Ở trạng thái ly hợp đóng, người lái không tác dụng vào bàn đạp Khi đó lò xo ép đẩy đĩa ép, ép đĩa ma sát vào bánh đà Momen 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, momen từ động cơ truyền qua ly hợp đến hệ thống truyền lực

Chọn loại dẫn động ly hợp

Dẫn động ly hợp là để mở ly hợp khi cần thiết Trên ô tô máy kéo hiện nay thường dùng 2 loại dẫn động là : dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực, có thể kết hợp cả khí nén để điều khiển ly hợp nhằm cắt hoàn toàn momen từ động cơ truyền đến hộp số, giúp cho việc gài số dễ dàng nhanh chóng, không va đập trong quá trình gài số

Hiện nay trên thị trường thì ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:

− Dẫn động cơ khí có cường hóa khí nén

− Dẫn động thủy lực có cường hóa khí nén

2.3.1 Phương án 1: Dẫn động ly hợp bằng cơ khí Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các đòn, khớp nối và được lắp theo nguyên lý đòn bẩy Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao

Hệ thống dẫn động này được sử dụng phổ biến ở các ô tô quân sự như xe ZIN-

Nhược điểm cơ bản của hệ thống dẫn động này là : yêu cầu lực tác động của người lái nên bàn đạp ly hợp phải lớn, nhất là đối với loại xe ô tô hạng nặng

Hình 3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí Nguyên lý làm việc :

Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp 8 sẽ làm cho cần của trục bàn đạp ly hợp 4 quay quanh tâm O1 kéo thanh kéo của ly hợp 5 dịch chuyển sang phải

(theo chiều mũi tên) Làm cho cần ngắt ly hợp 3 và càng mở ly hợp 2 quay quanh O2 Càng mở gạt bạc mở 1 sang trái (theo chiều mũi tên) tác động vào đầu đòn mở của ly hợp, kéo đĩa ép tách ra khỏi đĩa ma sát

Khi người lái nhả bàn đạp 8 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị 6, bàn đạp trở 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 ma sát, 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 lái nữa, đồng thời gây hiện tượng tự ngắt ly hợp Trong trường hợp khác, khi hành trình tự do của bàn đạp ly hợp quá lớn, làm cho người lái đạp bàn đạp hết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫn chưa mở hoàn toàn, cũng tạo hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽ gây mòn các bề mặt ma sát một cách nhanh chóng

Trong cả hai trường hợp nêu trên đều không có lợi, vì vậy phải điều chỉnh 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, dễ tháo lắp và sửa chữa

-Nhược điểm : Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp Yêu cầu lực của người lái tác dụng lên bàn đạp lớn Hiệu suất truyền lực không cao

2.3.2 Phương án 2 : Dẫn động ly hợp bằng thủy lực Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cách dùng áp lực của chất lỏng (dầu) trong các xi lanh chính và xi lanh công tác

Cấu tạo của hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực được thể hiện trên hình

Hình 4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực

- Nguyên lí làm việc của hệ thống dẫn động thủy lực như sau :

Khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực vào bàn đạp thông qua điểm tựa đầu dưới của bàn đạp tác dụng lên ty đẩy của pit tông xy lanh chính làm pit tông dịch chuyển sang phải Dầu ở khoang bên phải của pit tông được dồn ép tới khoang bên trái của xy lanh công tác qua ống dẫn Pit tông của xy lanh công tác sẽ dịch chuyển sang phải và ty đẩy của nó sẽ tác dụng lên càng mở đẩy bạc mở dịch chuyển sang trái tác dụng vào các đòn mở kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma sát thực hiện mở ly hợp Khi thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của lò xo ép đẩy càng mở dịch chuyển theo hướng ngược lại làm pit tông của xy lanh công tác dịch chuyển sang trái đẩy dầu trở lại khoang bên phải của xy lanh chính Do đó pit tông của xy lanh sẽ dịch chuyển sang trái cùng với lò xo hồi vị đưa bàn đạp trở về ban đầu Ly hợp trở về trạng thái đóng

-Ưu điểm : Kết cấu gọn, việc bố trí hệ thống dẫn động thủy lực đơn giản và thuận tiện Có thể đảm bảo việc đóng ly hợp êm dịu hơn so với hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí Ống dẫn dầu không có biến dạng lớn, nên hệ thống dẫn động thủy lực có độ cứng cao Đồng thời hệ thống dẫn động bằng thủy lực có thể dùng đóng mở hai ly hợp

-Nhược điểm : Loại hệ thống dẫn động bằng thủy lực không phù hợp với những xe có máy nén khí Yêu cầu hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực cần có độ chính xác cao

2.3.3 Phương pháp 3: Dẫn động bằng cơ khí có cường hóa khí nén Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn, khớp nối Đồng thời kết hợp với lực đẩy của khí nén

Hình 5 Dẫn động bằng cơ khí có cường hóa khí nén Nguyên lí làm việc

Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp 1, làm cho đòn dẫn động 2 quay quanh O1, thông qua thanh kéo 3 làm đòn 4 quay quanh O2 và qua thanh kéo 5 làm đòn dẫn động 7 quay quanh O3 Nhờ có đòn dẫn động 8 cùng với mặt bích của xilanh phân phối 9 và đẩy thân van phân phối 10 sang phải (theo chiều mũi tên) Khi mặt phải của thân van phân phối chạm vào đai ốc hạn chế hành trình nắp trên cần piston

Xác định momen 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 :

𝑀 𝑒𝑚𝑎𝑥 : mômen xoắn cực đại của động cơ

𝛽 : hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số 𝛽 phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi trường hợp Tuy nhiên hệ số 𝛽 cũng không được chọn lớn quá để tránh tăng kích thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải Hệ số 𝛽 được chọn theo thực nghiệm

Với ôtô con làm việc có : 𝛽 = 1,3 – 1,75 Chọn 𝛽 = 1,5

Do đó: Mômen ma sát của ly hợp :

Xác định kích thước cơ bản của ly hợp

3.2.1 Xác định bán kính ngoài sơ bộ của tấm ma sát

Kích thước đĩa ma sát phụ thuộc vào moment cực đại của động cơ

-Nếu Memax465(Nm) nên dùng 2 đĩa Đường kính ngoài sơ bộ của tấm ma sát :

Bán kính ngoài sơ bộ của tấm ma sát :

R2=D2/2=9,07 (cm) chọn sơ bộ bán kích ngoài của tấm ma sát là 90 mm

Cr -Chọn đối với ô tô con là 4,7, đối với ô tô tải là 3,5 còn lại ô tô lớn là 1,9 Bán kính trong của tấm ma sát được xác định dựa trên bán kính ngoài

Suy ra chọn sơ bộ bán kính trong của tấm ma sát là 62,5 mm

3.2.2 Bán kính trung bình của đĩa ma sát:

Thông thường sẽ tính toán theo công thức [1]:

3.2.3 Chiều dày tấm ma sát 𝜹 𝒎𝒔 Đối với ô tô du lịch ta chọn chiều dày 𝛿 𝑚𝑠 =3(mm)

3.2.4 Diện tích bề mặt tấm ma sát F ms

3.2.5 Lực ép cần thiết lên đĩa P ct

Từ phương trình ta có thể xác định được lực ép cần thiết lên đĩa truyền momen ma sát Mms

3.2.6 Chọn số lượng đĩa bị động

Số lượng đĩa bị động được chọn sơ bộ theo bảng thì sẽ có số lượng là 1.

Tính công trượt

Việc xác định kíchthước của bề mặt ma sát theo diều kiện áp suất làm việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly hợp Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ô tô máy kéo khác nhau có trọng lượng khác nhau thì thì sự hao mòn của ly hợp cũng khác nhau

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 bề 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

3.3.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ

Phương pháp này sử dụng công thức tính theo kinh nghiệm của Viện HAMH

L: Công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (Nm)

G = 1730N: Trọng lượng toàn bộ của ô tô

𝑀 𝑒𝑚𝑎𝑥 = 150Nm: Moomen xoắn cực đại của động cơ

𝑛 𝑜 : Số vòng quay của động cơ khi khởi động ô tô tại chỗ

Với: 𝑛 𝑒𝑚𝑎𝑥 = 4000: số vòng quay cực đại của động cơ

𝑟 𝑏 : Bán kính làm việc của lốp 195/65R15

25,4) 25,4 = 360𝑚𝑚 = 0,36𝑚 𝜆: Hệ số biến dạng của lốp Chọn 𝜆= 0,935

𝑖 𝑜 = 4,53: Tỉ số truyền của truyền lực chính

𝑖 ℎ =3,538: Tỉ số truyền của hộp số chính

𝑖 𝑓 = 1: Tỉ số truyền của hộp số phụ (lấy ở số truyền thấp)

𝜓: Hệ số cản tổng cộng của đường 𝜓 = 𝑓 + 𝑡𝑔𝛼

3.3.2 Xác định công trượt riêng Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát, ta phải xác định công trượt riêng theo công thức sau:

L: công trượt của ly hợp (Nm)

F: Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (𝑚 2 )

𝑖 = 2: Số đôi bề mặt ma sát

[𝐼 𝑜 ]: Công trượt riêng cho phép

3.3.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết

Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, đĩa ép trung gian ở ly hợp 2 đĩa, lò xo…Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết, bằng cách xác định độ tăng nhiệt độ theo công thức:

L: Công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt (KGm)

C: Tỷ nhiệt của chi tiết bị nung nóng

𝑚 𝑡 : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép) (KG)

𝛾 = 0,5: Hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính

[∆𝑇] = 8℃ ÷ 10℃: Độ tăng nhiệt cho phép của chi tiết ô tô không có kéo romooc

TÍNH TOÁN LOẠI DẪN ĐỘNG

Các thông số cơ bản của dẫn động

Hình 7 Thông số cơ bản hệ thống dẫn động

Tỉ số truyền của dẫn động tính từ bàn đạp tới đĩa ép

35.55.20 2 = 9,98 Trong đó : a ,b, c, d, e, f lần lượt là các kích thước của các đòn dẫn động và đòn mở tính theo mm Căn cứ vào xe tham khảo ta chọn các thông số như sau: a = 200 (mm) , b = 35 (mm) , c = 150 (mm) , d= 55 (mm) d1 , d2 lần lượt là các đường kính của xy lanh thủy lực

Chọn đường kính xi lanh chính d1= 16 (mm)

Chọn đường kính xi lanh công tác d2 = 20 (mm) d1 , d2 lần lượt là các đường kính của xy lanh thủy lực

Do chọn dẫn động thủy lực nên 𝑖 𝑑𝑡 = 𝑥 𝑐

Hành trình của toàn bộ của bàn đạp 𝑆 𝑏𝑑 = 𝑆 𝑙𝑣 + 𝑆 𝑡𝑑 = 𝛥𝑖 𝑑𝑑 + 𝛿𝑖 𝑑𝑑 ′

Slv là hành trình làm việc của bàn đạp để khắc phục khe hở giữa các bề mặt ma sát

𝑆 𝑙𝑣 = 𝑙 𝑖 𝑑𝑑 = 2.41,6 = 83,2(𝑚𝑚) có l là hành trình làm việc của lò xo khắc phụ khe hở giữa bề mặt ma sát

Std là hành trình chạy không của bàn đạp để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và bạc mở.𝑆 𝑡𝑑 = 𝑖 𝑡𝑐 𝛿 = 9,98.3 = 29,94(𝑚𝑚) chọn 𝛿 = 3

Lực cực đại trên bàn đạp

-Nếu Qbd > [Qbd] thì cần có bộ trợ lực

-Lực của xy lanh trợ lực 𝐹 𝑡𝑙 = (𝑄 𝑏𝑑 − [𝑄 𝑏𝑑 ])𝑖 𝑡𝑙 𝜂 𝑡𝑙

-Đường kính của xy lanh trợ lực

Trong đó áp suất hệ thống là khí nén pi=0,65-0,75(MPa)

Công mở của ly hợp được xác định theo công thức sau:

Với xe du lịch giá trị công mở cho phép [A mở ]= 2,3(KG.m)

Vậy giá trị công mở thoả mãn giá trị cho phép

TÍNH TOÁN SỨC BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA

Đĩa bị động

Để giảm kích thước của ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô chọn vật liệu có hệ số ma sát cao, đĩa động gồm các tấm ma sát và xương đĩa Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán Xương đĩa thường chế tạo bằng thép cacbon trung bình và cao ( thép 50 và 85 ), chiều dài xương đĩa chọn từ (1,5 ÷ 2,0) mm Chiều dài tấm ma sát thường chọn từ (3 ÷ 5) mm, vật liệu của tấm ma sát thường là Phêradô đồng hoặc Atbet đồng

Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán bằng đồng có đường kính (4 ÷ 6) mm Đinh tán có thể bố trí trên đĩa theo một dãy tương ứng cới các bán kính r

Lực tác dụng lên dãy đinh tán được xác định theo công thức:

2.0,095= 815,79𝑁 Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và chèn dập:

16.0,0015.0,004= 8,5.10 6 ≤ [𝜏 𝑐𝑑 ] Trong đó: d: Đường kính đinh tán n: Số lượng đinh tán

F: Lực tác động lên mỗi đinh tán

Vật iệu làm đinh tán là đồng có ứng suất cho phép:

So sánh ta thấy đinh đủ bền.

Moay ơ đĩa bị động

Chiều dài moay ơ ở đĩa bị động được chọn làm sao để giảm độ đảo của đĩa bị động và góp phần tăng bền then hoa

Khi làm việc then hoa của moay ơ chịu ứng suất cắt và chèn dập được xác định theo công thức

𝑀 𝑒𝑚𝑎𝑥 : Moomen cực đại của động cơ

𝑧 2 : Số then hoa của moayo

D: Đường kính ngoài then hoa

B: Bề rộng một then hoa

Tính sơ bộ trục then hoa

Với: [𝜏] = 4.10 7 𝑁/𝑚 2 là ứng suất xoắn cho phép của thép 40X

Chọn dTB&mm, ta chọn mối ghép then hoa răng hình chữ nhật cỡ lớn:

D= 29mm: Đường kính ngoài của then d= 23: Đường kính trong của then

Z2= 10: Số răng mối ghép then

Vậy then hoa đủ bền Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động thường làm bằng thép có đường kính d =( 6 10)mm chọn : d = 8 mm

Chiều dài bị chèn dập l = 6 mm

Bán kính làm việc R1 b mm

Lực tác dụng lên đinh tán:

F = Memax / R1 5/0,062 %00 N Khi làm việc đinh tán chịu ứng suất cắt và chèn dập được tính theo công thức sau :

4.0,006.0,008= 1,3.10 7 (N/m 2 ) Đinh tán bằng thép các bon trung bình có các trị số ứng suất cho phép :

[c] =4.10 7 N/m 2 [cd] =8.10 7 N/m 2 Vậy đinh tán đủ bền

Kiểm tra trục ly hợp

Đối với ô tô ,trục ly hợp cũng chính là trục sơ cấp hộp số Đầu cuối của trục có bánh răng nghiêng liền trục luôn ăn khớp với bánh răng trung gian của trục trung gian hộp số

27 Đầu trước của trục có lắp ổ bi trong khoang của bánh đà và đầu sau có lắp ổ bi trên thành vỏ hộp số

Sơ đồ lực tác dụng lên trục :

Trục I : là trục ly hợp đồng thời là trục sơ cấp của hộp số ở cuối của trục có lắp bánh răng nghiêng và được khoét rộng lỗ ở tâm để lắp ổ bi kim đỡ một đầu trục số III

Trục II : là trục trung gian của hộp số, hai đầu trục được đỡ bởi hai ổ bi trụ lắp trên vỏ hộp số

Trục III : là trục thứ cấp của hộp số, một đầu được tỳ lên ổ bi kim ở trong trục sơ cấp, đầu còn lại là đầu a và được tỳ lên ổ bi lắp trên thân hộp số Để kiểm nghiệm trục ta cần kiểm tra trục ở chế độ mômen lớn nhất khi đó công suất của động cơ truyền qua ly hợp là cực đại và hộp số để ở tay số 1 với : mômen lớn nhất của động cơ : Memax = MI = 155 Nm Đường kính vòng lăn bánh răng trục sơ cấp : d1 = 50 mm Đường kính vòng lăn bánh răng trục trung gian : d2 = 115 mm

Hình 8 Sơ đồ lực tác dụng lên trục

28 d3 = 40 mm Đường kính vòng lăn bánh răng trục thứ cấp : d4 = 130 mm

Từ các kích thước bộ truyền bánh răng ta xác định được mômen truyền đến các trục của hộp số là :

Trục sơ cấp : MI = Memax = 155 Nm

Trục trung gian : MII = MI.i12 = 155.0,115

Trục thứ cấp : MIII = MII.i34 = 356,5.0,13

0,04 = 1158,625 Nm Khi đó ta xác định được phản lực trên các bánh răng là :

Với bánh răng trên trục số I là bánh răng nghiêng có :

- đường kính vòng lăn : d1 = 50 mm

Bánh răng trên trục III là một bánh răng răng thẳng có :

- đường kính vòng lăn : d4= 130 mm

Xác định phản lực tại các gối đỡ :

31 Để có thể kiểm tra bền cho trục ta đi vẽ biểu đồ mômen uốn, xoắn tác dụng lên trục và kiểm tra bền cho trục tại các tiết diện nguy hiểm của trục

Với lực tác dụng lên bánh răng và các phản lực tác dụng lên các gối đỡ đã được xác định ở trên ta vẽ được biểu đồ mômen tác dụng lên trục như sau :

Dựa trên biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn tác dụng lên trục ta thấy tiết diện nguy hiểm (chịu lực lớn nhất) là tiết diện tại ổ bi nằm trên thân hộp số(điểm B).Do đó ta kiểm tra bền cho trục tại tiết diện nguy hiểm theo ứng suất tổng hợp như sau :

th : là ứng suất tổng hợp tác dụng lên trục tại tiết diện đang xét

Mu : là mômen uốn tác dụng lên trục, ta có :

Mux : là mômen uốn trong mặt phẳng xoz

Muy : là mômen uốn trong mặt phẳng yoz

Mx : là mômen xoắn tác dụng lên trục, theo biểu đồ ta có :

Mx = 155 N.m d : là đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm đang xét, ta có : d = 40 (mm) = 0,04 (m)

[th] : là ứng suất tổng hợp cho phép Với vật liệu chế tạo trục là thép 40X thì ta có : [th] = 7.10 7 𝑁/𝑚 2

Thay số vào biểu thức ta có :

0,1.0,04 3 0345,85 (N/m 2 ) Vậy trục ly hợp đủ bền

Lò xo ép ly hợp

Thường trên ly hợp của ôtô, người ta dùng các lọai lò xo trụ, lò xo côn và lò xo đĩa để làm lò xo ép Mỗi loại lò xo có những ưu và nhược điểm riêng của nó Đối với xe ta thiết kế là xe con, ta chọn kiểu lò xo ép là lò xo đĩa

34 Ưu điểm khi chọn lò xo đĩa:

✓ Cấu tạo đơn giản, kích thước trục nhỏ, khối lượng nhỏ

✓ Điều kiện tản nhiệt tốt, hoạt động nhẹ nhàng

Lực ép mà lò xo cần sinh ra để ép đĩa ép khi đóng ly hợp được xác định theo công thức :

Ta sử dụng lò xo đĩa để tạo lực ép ban đầu lên đĩa ép Khi đó lò xo đĩa vừa đóng vai trò là lò xo ép vừa đóng vai trò là đòn mở

Dựa trên cơ sở xe tham khảo và các yêu cầu trong việc chọn lựa, thiết kế lò xo đĩa ta chọn được lò xo đĩa với các kích thước cơ bản sau :

De : là đường kính ngoài của lò xo đĩa, ta có : De = 240 mm

Di : là đường kính trong của lò xo đĩa, ta có Di u mm

 : chiều dày lò xo đĩa ,  = 2,5mm

Số thanh phân bổ trên đĩa : Z = 12

Lực tác dụng lên đầu trên của lò xo đĩa khi ngắt ly hợp được xác định theo công thức :

Hình 9 Lò xo ép ly hợp

Với độ côn của lò xo đĩa là  =6 0 40’ , dịch chuyển của đĩa ép tại điểm đặt lực ép

P là l1 =1,5 mm ta xác định được đường kính Dc= 195 mm

Với lò xo đĩa , công thức để tính lực ép là :

Da 2 mm h= 2. =2.2,5 =5 mm Với các thông số đã chọn ta tính được :

Vậy lò xo đĩa với các thông số trên đảm bảo tạo ra lực ép cần thiết tác dụng lên đĩa ép khi đóng ly hợp

Lò xo đĩa được kiểm tra bền tại điểm nguy hiểm là điểm B (như hình vẽ ) theo ứng suất uốn :

 : là độ biến dạng của lò xo đĩa ,  =(46 )% chọn  = 4% = 4% 2,5 =0,1 mm

p :là hệ số Poat-xông , p =0,26 Ứng suất cho phép [] 00 MN/m 2 = 14000 KG/cm 2

Vậy lò xo đĩa đã chọn đủ bền

Tính lò xo giảm chấn

Momen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được xác định theo công thức

𝐺 𝐵 = 13047𝑁: Trọng lượng bám của ô tô

𝜑 = 0,8: Hệ số bám của đường

𝑟 𝑏 = 0,381𝑚: Bán kính làm việc của bánh xe

Momen giảm chấn có thể truyền được bằng tổng momen quay của các lực lò xo giảm chấn và momen ma sát

𝑀 1 : momen ma sát quay của lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt cộng hưởng ở tần số cao

𝑀 2 : momen ma sát dùng để dập tắt cộng hưởng ở tần số thấp

𝑃 1 : Lực ép của lò xo giảm chấn

𝑅 1 = 0,05𝑚: Bán kính đặt lò xo giảm chấn

𝑍 1 = 4: Số lượng lò xo giảm chấn

𝑃 2 : Lực tác dụng lên vòng ma sát

𝑅 2 : Bán kính trung bình đặt tại vòng ma sát

𝑍 2 : Số cặp bề mặt ma sát

𝐺 = 8.10 10 𝑁/𝑚 2 : modun đàn hồi dịch chuyển

𝜆 = 3𝑚𝑚: Độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc d =4mm: Đường kính dây làm giảm chấn

Dm: Đường kính trung bình lò xo giảm chấn

Chiều dài tự do của lò xo:

-Kiểm tra bền lò xo

Lò xo được kiểm tra theo ứng suất xoắn

K: Hệ số tập trung ứng suất

Vậy lò xo đủ bền

MÔ PHỎNG LY HỢP

6.1 Giới thiệu về phần mềm solidworks

SolidWorks sử dụng giao diện đồ hoạ của Microsoft Windows, SolidWorks dựa trên cơ sở người dùng đã quen làm việc trong môi trường Windows

Solidworks là phần mềm thiết kế ba chiều được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như xây dượng, kiến trúc, cơ khí… được sử dụng các công nghệ mới nhất về lĩnh vực đồ họa máy tính Phần mềm Solidworks do công ty Solidworks phát triển là một trong những phần mềm thiết kế uy tín nhất trên thế giới Phần mềm này cho phép người sử dụng xây dượng các mô hình chi tiết 3D, Lắp ráp chúng lại với nhau thành một bộ phận máy (máy) hoàn chỉnh, kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu…

Phần mềm solidworks cũng cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó Solidworks có thể xuất ra các dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác mô hình trong môi trường các phần mềm phân tích khác như ANSYS, ADAMS, Pro-catstinh… trước sự phát triển lớn mạnh của phần mềm CAD SolidWorks, hiện nay nhiều phần mềm CAD/CAM đã viết them các modul nhận dạng trực tiếp các file dữ liệu Solidworks

Solidworks có ưu điểm lớn là mua trọn gói bộ phần mềm phân tích cực kì nổi tiếng thế giới là sosmos để tích hợp chạy ngang trong môi trường solidworks bao gồm: COSMOS( mô phỏng rất hay…)

Ngoài ra Solidworks còn cho phép thực hiện nhiều bài toán khác nữa nói chung là chương trình tính toán nhanh và cho phép thực hiện phân tích cụm rất nhiều chi tiết, với các thông số kết quả là: ứng suất, sức căng, chuyển vị, hệ số an toàn kết cấu…

6.2 Quy trình công nghệ lắp ráp ly hợp

6.2.1 Các phương pháp lắp ráp

− Phương pháp lắp lẫn hoàn toàn

− Phương pháp lắp lẫn không hoàn toàn

− Phương pháp lắp chọn hay lắp nhóm

− Phương pháp lắp ráp có điều chỉnh

− Phương pháp lắp ghép có sử nguội

6.2.2 Lựa chọn phương án lắp ghép

Từ việc phân tích các phương pháp lắp ghép, ưu nhược điểm của chúng và đặc điểm các mối ghép điển hình của truyền lực chính vi sai là: Độ chính xác cao, nhiều chi tiết, phức tạp, thao tác lắp ráp khó khăn, Cho nên ta không chọn riêng một phương pháp lắp ráp nào cả mà là tổ hợp của các phương pháp ở trên như lắp chọn, lắp theo nhóm, lắp có điều chỉnh, lắp lẫn không hoàn toàn, Và thực hiện ở các chế độ lắp chặt, lắp lỏng và lắp trung gian

6.2.3 Phân nhóm lắp ghép và sơ đồ quy trình lắp ghép nhóm

Việc phân nhóm lắp ghép phải dựa trên sự nghiên cứu kỹ bản lắp của tổng thành Dựa vào bản vẽ kết cấu và dẫn động ly hợp, ta có thể chia tổng thành này ra thành 3 nhóm lắp ghép:

Nhóm 1: Nhóm vỏ ly hợp bao gồm các chi tiết sau:

- Vỏ ngoài ly hợp - Lò xo hồi vị - Bạc mở

- Bu lông - Ổ bi mở ly hợp - Vỏ trong ly hợp

Nhóm 2 : Nhóm đĩa ly hợp

- Lò xo đĩa - Đĩa ép - Bu lông

- Bánh đà - Ổ bi tựa - Moay ơ

- Đĩa ép - Tấm đệm - Lò xo giảm chấn

- Đinh tán - Đĩa ma sát - Xương đĩa

Nhóm 3: Nhóm dẫn động điều khiển

- Càng mở - Cần đẩy - Bu lông điều chỉnh

- Lò xo hồi vị - Các chi tiết phân nhóm dẫn động

- Càng mở - Cần đẩy - Bu lông điều chỉnh

- Lò xo hồi vị - Các chi tiết phân nhóm dẫn động

Sơ đồ lắp ráp nhóm vỏ ly hợp:

Hình 10 Sơ đồ lắp ráp

1 Vỏ ly hợp 2 Tấm ma sát 3 Bu lông

Sơ đồ lắp ráp nhóm đĩa ly hợp:

Trục ly hợp ổ bi mở ly hợp

1 Bạc mở Vỏ trong ly hợp

Hình 12 Sơ đồ phân rã

1,3,7 Đinh tán, 2 Tấm ma sát, 4.Xương đĩa, 5 Tấm đệm, 6 Tấm ma sát,

8 May ơ, 9 Đai ốc, 10 Vòng đệm , 11 Lò xo giảm chấn, 12 Tấm đệm

Sơ đồ lắp ráp nhóm điều khiển:

Trục ly hợp Đĩa ép 1

Phân nhóm may ơ đã lắp xong 1

8 Đinh tá n tấm ma sá t

Hình 13 Cấu tạo dẫn động

1 Đai ốc, 2.xy lanh, 3 cao su chắn bụi, 4 cần đẩy, 5 đai ốc điều chỉnh

6.3 Mô phỏng một số chi tiết thông qua phần mềm solidworks

6.3.1 Bản vẽ phân rã cụm chi tiết

Nhó m điều k hi ển đã hoàn thành phân nhóm dẫn động

Hình 14 Bản vẽ phân rã Bảng tổng hợp hình vẽ solidworks các chi tiết

STT Tên chi tiết Hình vẽ

17 Lò xo hồi vị pistong

19 Lò xo hồi vị bàn đạp

PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

Công dụng của chi tiết

Chi tiết gia công là cần ly hợp dùng để đóng mở các cơ cấu và truyền chuyển động giữa các chi tiết Cần ly hợp có khối lượng và kích thước nhỏ, lực tác dụng lên chi tiết không lớn, do đó yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi cao như độ song song giữa hai lỗ là 0.03 , độ đồng tâm là 0.02 Độ nhám các mặt phẳng Rz16

Tên chi tiết: CẦN LY HỢP

- Phần thõn: Hỡnh trụ chiều dài 180mm, đường kớnh ngoài ứ56mm, đường kớnh lụ̃ ứ 36 trờn thõn cú gờ ứ46 để bắt bulụng M24

- Phần đế: Gồm hai càng có chứa hai lỗ M24.

Yêu cầu kỹ thuật

Hình 15 Bản vẽ chi tiết

- Độ không đồng tâm của 2 lỗ không quá 0.02

- Độ không song song của 2 lỗ so với mặt phẳng chuẩn A không vượt quá 0.03 trên 100mm chiều dài

- Độ không vuông góc 2 mặt lỗ so với mặt phẳng chuẩn A không quá 0.03 trên 100mm chiều dài

- Sai lệch giới hạn không ghi của các kích thước Js12.

Vật liệu chế tạo chi tiết

Cần ly hợp là chi tiết dạng càng, chịu tải trung bình, làm việc trong môi trường rung động nên vật liệu chế tạo phải đáp ứng được độ cứng vững Vật liệu thông thường dùng để chế tạo là thép cacbon, thép hợp kim, các loại gang xám Ở đây với chi tiết này ta chọn vật liệu là gang xám GX 15 – 32, do việc chế tạo (đúc) và gia công cũng như giá thành đối với vật liệu gang xám thấp

Mác gang Độ bền Độ rắn HB

Hàm lượng các nguyên tố (%)

Bảng 2 Vật liệu chế tạo chi tiết

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Sản lượng hàng năm của chi tiết

- Ta có công thức tính sản lượng

N : số chi tiết thực tế được sản xuất trong một năm

N1 : số chi tiết theo kế hoạch năm

= 3%: phần trăm phế phẩm chủ yếu trong các phân xưởng đúc và rèn

= 5%: số chi tiết chế tạo thêm để dự trữ

Tính khối lượng của chi tiết

Ta sử dụng phầm mềm Autodesk Inventor 2022 để dựng lại mô hình chi tiết 3D và tính và tính khối lượng chính xác

Với khối lượng riêng của gang xám là 0.00715kg/mm 3 , ta có khối lượng chi tiết là 3.414kg

Tra bảng 2.2 – trang 20 [1], ta thấy chi tiết thuộc dạng sản xuất hàng khối

CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

Chọn dạng phôi

Một số loại phôi phổ biến như: phôi đúc, phôi rèn, phôi dập, phôi cán Tuỳ theo vật liệu chi tiết, hình dạng, kích thước của chi tiết, dạng sản xuất mà ta có thể chọn sao cho phù hợp

Dựa vào hình dạng (càng), kích thước không lớn và vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám, ta thấy dạng phôi khả thi nhất là phôi đúc

Phôi đúc được chế tạo bằng cách rót kim loại chảy lỏng vào khuôn có hình dạng, kích thước xác định Sau khi kim loại kết tinh ta thu được chi tiết có hình dạng, kích thước theo yêu cầu

Phôi từ các kim loại đen, kim loại màu và hợp kim của chúng thường được chế tạo bằng phương pháp đúc Ưu điểm của phôi đúc:

- Có thể đúc được tất cả các kim loại và các hợp kim có thành phần khác nhau

- Có thể đúc được các chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp mà các phương pháp khác khó hoặc không chế tạo được

- Tùy theo mức độ đầu tư công nghệ mà chi tiết đúc có thể đạt độ chính xác cao hay thấp

- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa, cho năng suất cao, giá thành thấp, và đáp ứng linh hoạt trong sản xuất

Tuy nhiên đúc cũng có nhược điểm là tốn kim loại do có đậu ngót, đậu rót, và để kiểm tra chi tiết đúc cần có thiết bị hiện đại.

Chọn phương pháp chế tạo phôi

Trong sản xuất chi tiết cơ khí, chi phí phôi chiếm từ 20% - 50% giá thành sản phẩm Vì vậy việc chọn phương pháp chế tạo hợp lý chẳng những góp phần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà còn giảm chi phí, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình sản xuất

55 Để tạo phôi đúc cho chi tiết gia công, chúng ta có rất nhiều phương pháp đúc khác nhau Mỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm của riêng chúng Một số phương pháp phổ biến và có thể áp dụng tạo phôi cho chi tiết như phương pháp đúc trong khuôn cát, đúc trong khuôn kim loại, đúc áp lực, đúc trong khuôn mẫu chảy a Đúc trong khuôn kim loại:

- Chất lượng vật đúc cao, độ nhám bề mặt đạt từ Rz40 Khuôn kim loại có thể dùng được từ vài trăm lần đến hàng chục nghìn chi tiết nên thích hợp áp dụng cho sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối

- Tuy nhiên khi dùng khuôn kim loại đúc vật liệu gang dễ dẫn đến hiện tượng biến trắng vật đúc nên thường phải kèm theo khâu ủ vật đúc Tuổi thọ khuôn kim loại giảm mạnh khi đúc các loại vật liệu kim loại đen (gang, thép) nên thông thường chỉ được sử dụng cho kim loại màu Ngoài ra khuôn kim loại không có khả năng thoát khí nên thường gây ra những khuyết tật của vật đúc b Đúc trong khuôn cát: Đúc trong khuôn cát là một phương pháp đúc truyền thống lâu đời và ngày nay vẫn còn sử dụng rộng rãi, chiếm đến 80% sản lượng vật đúc Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư gia công lớn, nhưng khuôn cát có ưu điểm là có thể tạo ra vật đúc có kết cấu phức tạp, khối lượng lớn và giá thành khuôn thấp Người ta căn cứ vào phương pháp chế tạo khuôn để phân loại ra các kỹ thuật làm khuôn như sau:

Kỹ thuật làm khuôn bằng tay: Là phương pháp chế tạo khuôn thủ công nhằm tạo ra những khuôn đúc có kích thước, độ phức tạp hình dáng tùy ý và chỉ thích hợp cho sản xuất đơn chiếc hoặc hàng loạt nhỏ Kỹ thuật làm khuôn bằng tay có năng suất thấp, chất lượng không đồng đều, yêu cầu tay nghề người thợ cao và điều kiện làm việc nặng nhọc

Kỹ thuật làm khuôn bằng máy: Khuôn được chế tạo trên máy có chất lượng đồng đều và năng suất cao Làm khuôn bằng máy thích hợp trong sản xuất loạt vừa và loạt lớn Việc làm khuôn bằng máy yêu cầu phải có bộ mẫu và hòm khuôn tiêu chuẩn hóa nên đảm bảo việc lắp ráp khuôn chính xác, chắc chắn và thay thế nhanh chóng Quá

56 trình chế tạo khuôn bằng máy bao gồm nhiều nguyên công khác nhau, trong đó hai nguyên công chủ yếu là dầm chặt hỗn hợp làm khuôn và rút mẫu khỏi khuôn c Đúc ly tâm: Đúc ly tâm là phương pháp chế tạo vật đúc dưới tác dụng của lực ly tâm Kim loại lỏng được rót vào khuôn có nước làm nguội đang quay với tốc độ nhanh Dưới tác dụng của lực ly tâm sinh ra khi quay sẽ làm hợp kim lỏng phân bố đều lên thành khuôn và đông đặc tại các vị trí đó Khuôn đúc có thể quay quang trục thẳng đứng hoặc quay quay trục nằm ngang hoặc nghiêng Phương pháp đúc ly tâm đạt hiệu quả lớn nhất khi đúc các sản phẩm có hình dạng tròn xoay

Yêu cầu chi tiết đã cho:

- Chi tiết thuộc dạng càng có độ phúc tạp không quá cao

- Dạng sản xuất hàng khối

- Chi tiết có cấp chính xác thấp nhất là 16 nên đúc phôi theo phương pháp đúc trong khuôn cát làm bằng máy là phù hợp

Ta chọn phương pháp chế tạo phôi đúc trong khuôn cát làm khuôn bằng máy với độ chính xác chi tiết đúc cấp II.

Máy làm khuôn

Ta chọn dòng máy làm khuôn 91271BM của Liên Xô (cũ), bảng 59, trang 216 [2] Đặc tính máy Công dụng

Kích thước khuôn rỗng (DxRxC)

Số lần dằn trong 1 phút

Kích thước bao ngoài của máy

Khối lượng của máy, kg

Nửa tự động, dằn, có ép thêm, có chốt đẩy

Khuôn trên và khuôn dưới

Máy làm ruột: ta chọn dòng máy làm ruột 2M284 của Liên Xô (cũ)

Đặc tính máy Công dụng

Thời gian chế tạo ruột, s

Kích thước bao ngoài của máy

Khối lượng của máy, kg

Máy làm ruột kiểu dần có bàn lật, cơ cấu rút

Hình 16 Bản vẽ khuôn đúc

3.6 Thành phần và tính chất hỗn hợp cát làm khuôn

3.7 Các lưu ý khi đúc chi tiết

Do gang xám dễ đúc do chảy loãng tốt, ít co ngót nên được dùng rộng rãi để đúc các chi tiết, nhưng trong quá trình đúc cần lưu ý một số việc sau:

- Do gang dễ biến trắng nên khi dùng vật làm nguội cần phải thận trọng

- Khi đúc, thông thường, nên rót kim loại vào chỗ mỏng nhằm làm đồng đều nhiệt độ, tránh nút nhiệt ở vật đúc

- Tránh bị biến trắng cục bộ, khi ráp khuôn nên tránh khe hở lớn giữa ruột vì có thể tạo rìa thừa, gây nứt ở mép cạnh

3.8 Tra lượng dư tổng cộng cho các bề mặt gia công

Kích thước ngoài lớn nhất của chi tiết là 180 mm và cấp chính xác của phôi đúc là cấp

II và cấp chính xác kích thước của phương pháp là IT15 Theo [2, bảng 3.95] tra được kích thước các lượng dư gia công:

➢ Kích thước danh nghĩa 180 mm, lượng dư gia công cơ cho bề mặt 1 và bề mặt 11 (mặt bên) là 4 mm Kích thước lớn nhất giữa hai bề mặt là 180 + 4 + 4 = 188mm

➢ Kích thước danh nghĩa 132 mm, lượng dư gia công cơ cho bề mặt 3 (mặt bên) là 3 mm, bề mặt 9 (mặt bên) là 3 mm Kích thước lớn nhất giữa hai bề mặt là 132 - 3 - 3= 126mm

➢ Kích thước danh nghĩa 36 mm, lượng dư gia công cơ cho bề mặt 16 là 4 mm Kích thước lớn nhất giữa hai bề mặt là 36 - 4- 4 = 28mm

Khối lượng vật đúc, kg

Cỡ hạt Lượng đất sét, % Độ thông khí Độ bền N/cm 2

Cát áo khuôn tươi đúc gang

➢ Kích thước danh nghĩa 48 mm, lượng dư gia công cơ cho bề mặt 19 (mặt dưới) là 3 mm Kích thước lớn nhất bề mặt là 48 – 3 = 45mm

➢ Kích thước danh nghĩa 40 mm, lượng dư gia công cơ cho bề mặt 17 (mặt bên) là 3 mm Kích thước lớn nhất bề mặt là 40 + 3 = 43mm

➢ Kích thước danh nghĩa 24 mm, lượng dư gia công cơ cho bề mặt 5 (mặt bên) và bề mặt 8(mặt bên) là 3 mm Kích thước lớn nhất bề mặt là 24-3-3 = 18mm

Hình 17 Bản vẽ lồng phôi

Thành phần và tính chất hỗn hợp cát làm khuôn

3.7 Các lưu ý khi đúc chi tiết

Do gang xám dễ đúc do chảy loãng tốt, ít co ngót nên được dùng rộng rãi để đúc các chi tiết, nhưng trong quá trình đúc cần lưu ý một số việc sau:

- Do gang dễ biến trắng nên khi dùng vật làm nguội cần phải thận trọng

- Khi đúc, thông thường, nên rót kim loại vào chỗ mỏng nhằm làm đồng đều nhiệt độ, tránh nút nhiệt ở vật đúc

- Tránh bị biến trắng cục bộ, khi ráp khuôn nên tránh khe hở lớn giữa ruột vì có thể tạo rìa thừa, gây nứt ở mép cạnh

3.8 Tra lượng dư tổng cộng cho các bề mặt gia công

Tra lượng dư tổng cộng cho các bề mặt gia công

CHỌN TIẾN TRÌNH GIA CÔNG CÁC BỀ MẶT PHÔI

Mục đích

Xác định một trình tự gia công hợp lí nhằm đảm bảo độ chính xác và độ nhám, độ cứng bề mặt yêu cầu của chi tiết.

Phân tích và chọn phương pháp gia công từng bề mặt phôi

Hình 18 Bản vẽ đánh số của chi tiết

Từ bản vẽ chi tiết cần ly hợp, ta đánh số gồm 19 bề mặt Trong đó có 11 bề mặt cần gia công

Yêu cầu phương pháp gia công:

- Số lần gá đặt ít nhất

- Gá đặt đơn giản, đạt chính xác cao khi gia công

Phương án công nghệ

Nguyên công Bề mặt gia công Bề mặt định vị Phương pháp gia công

1 (11) (1), (2), (15) Phay thô mặt phẳng (11) đạt:

Sơ đồ định vị của chi tiết

2 (1) (11), (10), (15) Phay thô mặt phẳng (1) đạt:

- Độ nhám Rz 40 B2: Khoét bán tinh lỗ ∅36 +0,025

- Độ nhám Rz 20 B3: Doa thô lỗ ∅36 +0,025

- Độ nhám Ra 2,5 B4: Doa tinh lỗ ∅36 +0,025

Khoét tinh Doa thô Doa tinh

- Độ nhám Rz 40 B2: Phay bán tinh

Nguyên công Bề mặt gia công Bề mặt định vị Phương pháp gia công

1 (1); (11) (6), (3) Phay thô đồng thời 2 mặt phẳng

- Độ nhám Rz 40 B2: Khoét tinh lỗ ∅36 +0,025

- Độ nhám Rz 20 B3: Doa thô lỗ ∅36 +0,025

- Độ nhám Ra 2,5 B4: Doa tinh lỗ ∅36 +0,025

- Độ nhám Rz 20 B3: Doa thô

- Độ nhám Ra 2,5 B4: Doa tinh

- Độ nhám Rz40 B2: Vát mép 1,5𝑥45°

- Kích thước ∅22,5 B3: Taro lỗ ren M24

- Độ nhám Rz40 B2: Vát mép 1,5𝑥45°

- Kích thước ∅22,5 B3: Taro lỗ ren M24

Chuẩn công nghệ

• Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau

• Phân bố đủ lượng dư cho bề mặt sẽ gia công

• Theo một phương kích thước thì chuẩn thô chỉ được chọn và sử dụng một lần

• Chọn chuẩn thô ở vị trí dễ gia công chuẩn tinh

• Nên chọn bề mặt không gia công của chi tiết làm chuẩn thô

• Đảm bảo độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt gia công với nhau

• Phân bố đủ lượng dư cho bề mặt sẽ gia công

• Nên chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh chính (chuẩn vừa dùng để gia công và vừa dùng

• Nên chọn chuẩn sao cho tính trùng chuẩn càng cao càng tốt

• Nên chọn chuẩn tinh là chuẩn tinh thống nhất

Chọn phương án gia công phù hợp

Sau khi liệt kê các trình tự nguyên công thông qua 2 phương pháp nêu trên, ta rút ra nhận xét rằng:

Phương án 1 vi phạm quy tắc chọn chuẩn công nghệ khi chọn bề mặt gia công làm chuẩn thô Ngoài ra chọn quy trình khoét doa và taro là không phù hợp do quá trình taro đã đảm bảo độ chính xác nên không cần doa

Do đó ta chọn phương án 2

THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG

1.Sơ đồ gá đặt : như hình vẽ

2.Định vị : Hạn chế 6 bậc tự do, 1 bậc bằng chốt tỳ đầu cầu, 4 bậc bằng khối V dài cố định, 1 bậc bằng chốt tỳ đầu cầu

3.Kẹp chặt: bằng đai ốc, hướng từ trên xuống

4.Chọn máy : Chọn máy phay ngang 6H82 theo tài liệu [5], tr221 Đặc tính kĩ thuật Máy phay 6H82

Bề mặt làm việc của bàn (mm 2 ) 400 x 1600

Công suất động cơ kW 7

Số vòng quay trục chính, (v/ph) 30-37, 5-4, 75-60-75-95-118-150-190-

Bước tiến của bàn (mm/ph) 30-37,5-47,5-60-75-95-118-120-190-

Lực lớn nhất cho phép theo cơ cấu tiến của máy, KG 1500

Tra bảng 2.10, trang 58, tài liệu [2] Đối với dạng gia công phay và vật liệu là gang đúc thì ta chọn dung dịch trơn nguội cho nguyên công này là dung dịch Emunxi

5 Tra chế độ cắt khi phay

Chọn dao: Chọn dao phay đĩa mặt gắn mảnh hợp kim cứng BK6

Tra tài liệu [4] bảng 4-91 tr 375 ta được:

Chọn chiều sâu cắt t: Gia công thô nên chọn t = 4 mm

Chọn lượng chạy dao: Theo bảng (5-177) trang 160 [4.2] ta được :

Sz= (0,15 - 0,2) mm/răng Chọn Sz= 0,15

Vận tốc cắt theo công thức: Theo tài liệu [5]

Theo bảng (1-5) trang 119 [5] ta có :

Bảng 9 Vận tốc cắt nguyên công I

Số vòng quay của dao trong một phút: n = 1000 × V π ×D = 1000×62,32

3,14×250 = 79,39 vòng/phút Theo thuyết minh máy chọn n = 75 vòng/phút

Tốc độ cắt thực tế:

Tính lượng chạy dao phút và lượng chạy dao răng thực tế theo máy:

Theo máy, chọn Sm = 190 mm/phút

Do đó : S zthực = Z×n S M = 18 ×75 190 =0,14 (mm/răng)

Tính lực cắt P z theo công thức: q p u y z x p z K n D

Bảng 10 Lực cắt nguyên công I

=  =  (Chỉ số mũ np tra bảng 13.1 trang 21 [12])

Hệ số điều chỉnh chung về lực cắt chỉ phụ thuộc vào vật liệu gia công nên :

K p = K mp = 1 Thay vào công thức (4):

So với công suất máy Nmáy= 7 KW thì máy làm việc đảm bảo an toàn

Thời gian chạy máy được tính theo công thức thời gian phay trang 207 (5) :

L= 180 mm: Chiều dài gia công

Nguyên công II: Khoét, doa lỗ (16)

Chi tiết bằng gang xỏm cú độ cứng 200HB, lụ̃ đỳc sẵn ứ28, khi gia cụng đạt CCX 7, độ nhám Ra0.63 Theo bảng 3.4 [3] , ta cần phải qua các bước sau:

2 Định vị: Định vị 6 bậc tự do, dùng 3 chốt tỳ hạn chế 3 bậc tự do ở đáy, 2 bậc tự do bên trái hạn chế bằng khối V cố định, 1 bậc bên phải hạn chế bằng khối V di động

3 Kẹp chặt: bằng đai ốc, hướng từ trên xuống

4 Chọn máy: Máy khoan đứng 2A55, theo tài liệu [5], tr.220

82 Đặc tính kĩ thuật Máy khoan 2A55 Đường kính lớn nhất khi khoan thép

Công suất đầu khoan kW 4,5

Công suất nâng xà ngang kW 1,7

Số vòng quay trục chính, (v/ph) 30-37, 5-47, 5-60-75-95-118-150-190-

Bước tiến 1 vòng quay trục chính

Momen xoắn lớn nhất KGm 75

Lực dọc trục lớn nhất KG 2000

Bảng 11 Máy nguyên công II

Tra bảng 2.10, trang 58, tài liệu [2] Đối với dạng gia công khoét và vật liệu là gang đúc thì ta chọn dung dịch trơn nguội cho nguyên công này là dung dịch Emunxi

5 Chọn dao: Mũi khoột gắn mảnh hợp kim cứng BK8 ứ34 và ứ35.8, tuổi bền TP phỳt; Mũi doa thộp giú ứ35.93 và ứ36, tuổi bền T = 120 phỳt

6 Tra chế độ cắt khi khoét:

Chiều sâu cắt: Khi khoét thô t = 1.5mm, khoét tinh t = 0.85mm

Lượng chạy dao: khi khoét thô S = 1 mm/vòng (bảng 5-107 [4.2]) khi khoét tinh S = 0.9 mm/vòng Vận tốc cắt: Vb = 86 m/phút, bảng 5-109 [3.2]

Các hệ số hiệu chỉnh vận tốc:

K1 = 1, tuổi bền thực tế chọn bằng tuổi bền danh nghĩa

K3 = 1, mác hợp kim BK8 Vậy tốc độ tính toán: V t 0.8 68.8 = m/phút

Số vòng quay tính toán: tt 1000 V t n 644

Chọn số vòng quay theo máy, trước hết tìm công bội  m 1 17 max min n 56.67 n

 − =  = Ứng với  = 17 50.65tương ứng  =1.26(bảng 4.7 [1])

 = = Theo bảng 4.7 [3], ứng với giá trị với  =1.26 ta có giá trị  = 13 20.16gần với 21.4 Vậy số vòng quay của máy khoan là 20.16 30 605 = vòng/phút

Khi khoét tinh chọn số vòng quay tương tự khoét thô

Tính vận tốc thực tế tt D n

Công suất cắt khi khoét thô Nc =4.3 (kW) (bảng 5-111 [4.2]), khi khoét tinh công suất nhỏ hơn nên không cần tra bảng

So sánh: Nc = 4.3kW

Tiêu đề	Thiết kế ly hợp ma sát dựa vào nguyên lý hoạt động của bộ ly hợp ma sát thông số xe cho trước
Tác giả	Võ Phan Sơn
Người hướng dẫn	TS. Trương Quốc Thanh
Trường học	Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, Trường Đại học Bách khoa, Khoa Cơ khí
Chuyên ngành	Chế tạo máy
Thể loại	Đồ án môn học
Năm xuất bản	2023
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	126
Dung lượng	3,54 MB