Khai thác hệ thống truyền lực thuỷ cơ trên xe mercedes

Trang 1

HOC VIEN KY THUAT QUAN SU RE QYQ***

KHOA DONG LUC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI :

KHAI THAC HE THONG TRUYEN LUC THUY CO TREN XE

MERCEDES

Sinh vién thuc hién : Phạm Xuân Trường

Lop : Xe ôtô 6

Giáo viên hướng dân : Đại tá, PGS_TS Lê Kỳ Nam

Chức vụ : Phó chủ nhiệm Khoa Động Lực

Trang 2

BO QUOC PHONG CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

HOC VIEN KTQS Độc lập -Tự do -Hạnh phúc KHOA DONG LUC

Phê chuẩn

Ngày tháng nam2005 Độ mật:

Chủ nhiệm khoa :

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

Họ và tên : Phạm Xuân Trường Lớp : xe ô tô 6

Ngành : ôtô Chuyên nghành :

1.Tên đề tài : “Khai thác hệ thống truyền lực thuỷ cơ trên xe MERCEDES 2.Các số liệu ban đâu:

-Tham khảo xe 6 to MERCEDES _E320 3.Nội dung bản thuyết minh :

Mo dau :

Phan I : Gidi thiéu chung vé xe MERCEDES Phần II : Hệ thống truyền lực xe MERCEDES

-Nguyên lý làm việc

-Phân tích kết cấu

Phần II : Tính tốn kéo chuyển động thẳng xe MERCEDES Phần IV : Đặc điểm khai thác

Kết luận

Trang 3

01.Sơ đô nguyên lý hộp số thuỷ MECEDES 02.Bản vẽ kết cấu mặt cắt dọc hộp số thuỷ cơ 03.Bản vẽ chỉ tiết đĩa ma sát

04.Đặc tính kéo chuyển động thẳng 05.Sơ đô khối hệ thống truyền lực thuỷ cơ

5.Cán bộ hướng dẫn :

Họ và tên cán bộ hướng dẫn

Đại tá, PGS_TS Lê Kỳ Nam

Ngày giao đô án : 14/03/2005 Ngày hoàn thành : 13/06/2005

Hà nội: Ngày14 tháng 03 năm 2005 Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên , học hàm , học vị) (Ký, ghỉ rõ họ tên , học hàm , học vi)

Dai ta, PGS_TS Dai ta, PGS_TS Nguyễn Phúc Hiểu Lê Kỳ Nam

Học viên thực hiện

Đã hoàn thành và nộp đồ án ngày 13/06/2005

(Ký và ghỉ rõ họ tên)

Trang 4

DAT VAN DE

Ơ tơ là một trong những phương tiện vận tai va du lịch quan trong trong nền kinh tế quốc dân Trên đất nước ta hiện nay đang sử dụng nhiều loại ô tô con đời mới trong đó phải kể đến dòng xe MERCEDES nói chung và xe du

lịch cỡ nhỏ MERCEDES E320 nói riêng Nó rất phù hợp với địa hình và điều

kiện kinh tế nớc ta trong sự phát triển của xã hội và nên kinh tế đang từng bớc

phát triển

Xe MERCEDES E320 có cơng thức bánh xe 4 x 2được sử dụng chủ yếu để vận tải hành khách Xe sử dụng động cơ công suất lớn, các hệ thống có kết cấu hiện đại đảm bảo độ tin cậy và độ an toàn cao Do vậy, yêu cầu phải sử dụng đúng kỹ thuật, phải có hiểu biết sâu về kết cấu, tính năng kỹ thuật của xe trong các điều kiện khác nhau, nhằm khai thác hết tính năng của xe

Sãn sàng tình trạng kỹ thuật cho xe là yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo việc khai thác, sử dụng xe an tồn, hiệu quả Vì vậy, vấn đề đặt ra là mỗi cán bộ, nhân viên kỹ thuật phải có trình độ chuyên môn vững vàng, đáp ứng đợc yêu cầu trong khai thác và sử dụng xe

Để đáp ứng nhu cầu trên, tôi đợc giao đề tài “Khai thác hệ thống truyền lực thuỷ co trén xe MERCEDES ”

Trong đề tài này tôi sẽ giải quyết những nội dung sau:

1 Phần thuyết minh:

- Giới thiệu chung về dòng xe MERCEDES và các thông số kỹ thuật xe MERCEDES E320

- Nguyên lý làm việc hộp số thuỷ cơ 722.6 trên xe MERCEDES E320 - Kết cấu một số bộ phận chính của hộp số thuỷ cơ 722.6

- Tính tốn xây dựng đặc tính kéo xe MERCEDES E320

- Một số đặc điểm sử dụng xe có hệ thống truyền lực thuỷ cơ - Kết luận

Trang 5

- Bản vẽ sơ đồ hệ thống truyền luc

- Bản vẽ kết cấu hộp số thuỷ cơ W5A030 - Bản vẽ sơ đồ động học hộp số

Trang 6

PHAN I

GIGI THIEU CHUNG VE XE MERCEDES

Hinh 1.1 : Xe MERCEDES

Xe MERCEDES_E320 là loại xe du lịch 4 chỗ ngồi , với công thức bánh

xe là 4x2 một cầu chủ động (có là cầu cầu sau chủ động )

Xe có động cơ công suất lớn , có độ bền và độ tin cậy cao , kết cấu cứng vững , gồm nhiều thiết bị đảm bảo tiện nghi và an toàn cho người sử dụng trong các điều kiện đường sá , khí hậu khắc nhiệt , kết cấu hình dáng bên ngoài và bên

trong có tính năng mỹ thuật cao

Họ xe MERCEDES được bắt đầu sản xuất từ cuối thập kỷ 50 cho tới ngày nay xe đã được cải tiến và có những thiết bị rất hiện đại được lắp trên xe

Hốp số thuỷ cơ hay thường gọi là hộp số tự động được lắp trên xe từ thập kỷ §0 sang thập kỷ 90 Một số kiểu loại hộp số thuỷ cơ được lắp trên xe

MERCEDES nhu W4A020 , W4A040, W5A030,

Hiện nay , hãng MERCEDES đã ngày càng cải tiến với hình dáng và tính

Trang 7

, hệ thống bó cứng phanh ABS và hệ thống trợ lưc phanh khi phanh khẩn cấp

BAS Hệ thống cân bằng điện tử tự động ESP Hệ thống kiểm soát 3 ưu điểm nổi trội

-Giúp động cơ hoạt động tốt hơn và tiết kiệm nhiên liệu

-Chuẩn đoán máy , giúp bảo dưỡng xe dễ dàng -Phát hiện sự cố để chuyển sang chế độ dự phòng

Hệ thống treo nổi tiếng kiểu lị xo khí nén AIRMATIC _ DC với thanh ổn định làm tăng độ chắc chắn , độ êm dịu và độ bám đường , giúp điều khiển

xe dễ dàng và thoải mái hơn -Bán kính quay vịng của xe 11,3 m

An toàn chủ động :

-ABS với EBD : Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) giúp cân đối lực phanh ở cả 4 bánh xe một cách thích hợp

-Hệ thống hỗ trợ khi phanh gấp (BAS) sẽ tự động tăng thêm lực phanh trong

trường hợp phanh khẩn cấp

-Phanh đĩa trên cả 4 bánh giúp phanh hiệu quả và chính xác Phanh đĩa thơng gió ở bánh trước giúp tránh hiện tượng mất phanh , đảm bảo an toàn tối đa

An toàn thụ động :

-Cấu trúc giảm chấn thương đầu : Các trụ và viên nóc xe được lắp đặt với chất

liệu và cấu trúc đặc biệt , giúp giảm thiểu chấn thương tai nạn

-Hệ thống 6 túi đệm khí cùng với dây an toàn sẽ bảo vệ người lái và khách giảm tổn thương khi có va chạm từ phía trước

-Thanh chịu lực được trang bị ở cả 4 cửa xe , giúp bảo vệ hành khách an tồn

khi có va chạm từ hai bên thân xe

CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE

Xe MERCEDES _E320 có những thơng số kỹ thuật như sau : -Kiéu than xe : Xe có 4 cửa (2 cửa trước và 2 cửa sau) -Chiểu dài toàn bộ : 4795 mm

Trang 8

-Chiéu cao toàn bộ : 1436 mm

-Khoảng cách giữa 2 cầu (cầu trước và cầu sau ): 2833 mm -Khoảng cách 2 bên bánh xe cầu trước là: 1542 mm -Khoảng cách 2 bên bánh xe cầu sau là: 1536 mm -Khoảng sáng gầm xe : 139 mm

-Góc vượt trước : 160 -Góc vượt sau : 200

-Trong lượng toàn bộ của xe là : 1600 kg -Thể tích thùng chứa nhiên liệu : 80 lít + Động cơ :

-Kiểu động cơ: động cơ 4 kỳ 6 xy lanh thẳng hàng

-Hệ thống làm mát bằng nước và bằng khơng khí -s6 xu_ pap : 16

-Tỷ số nén của động cơ : 9,9 -Hệ số Octan : 95

-Công suất động cơ New,„ : 162 Kw ở số vòng quay là n=5500(v/ph) -Mô men động cơ Meu,„ : 310 Đm ở số vịng quay là n=3850(v/ph) -Dung lượng ác quy : 12-48 (vôn - ampe)

+ Cac dang:

Trang 9

Kích thước xe ®——————# 4 9

Trang 10

PHAN II

HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC XE MERCEDES

Hệ thống truyền lực của xe MERCEDES 1a cum chỉ tiết được lắp ghép trên

khung xe theo một trình tự nhất định và hệ thống truyền lực có các nhiệm vụ

Sau :

-Truyền mô men xoắn từ động cơ tới các bánh xe chủ động -Ngắt mô men khi cần thiết

-Biến đổi mô men xoắn phù hợp với điều kiện đường sá và làm tăng khả năng thông qua, tính việt dã của xe

-Phân phối mô men xoắn ra cầu chủ động một cách hợp lý

Thông thường mô men xoắn truyền ra từ động cơ đến các bánh xe chủ động thông qua các hệ thống sau :

-Động cơ Bộ biến mô men Hộp số hành tinh các đăng Cầu sau Bánh xe chủ động sau

H.1 Sơ đồ hê thống truyền lực :

Ghỉ chứ : H II 1.Động cớ ea} II

2Bộ biển mô men 3Hập số hanh tỉnh 4 Trục cức đồng

5 Cầu chư động squ

Trang 11

II.2.H6p sé thuy co

Hộp số tự động gồm biến mô men và hộp số hành tỉnh là một cụm có chung một vỏ được lắp liền sau động cơ Trong hệ thống truyền lực chức năng của hộp số tự động thay thế chức năng làm việc của ly hợp ma sát và hộp số cơ khí Đồng thời cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện tử thuỷ lực làm việc cùng với máy tính điện tử cỡ nhỏ , thực hiện tự động đóng ngắt thay đổi các số truyền bên trong hộp số chính

I.3.Cấu tao và nguyên lý làm việc của biến mô men thuỷ lực :

Trên xe Mercedes bộ biến mô men nằm sát giữa động cơ và hộp số hành

tỉnh Vỏ của biến mô men đặt liền với động cơ và hộp số tạo lên một khối liên

kết

I.3.1.Cấu tao biến mô men thuỷ lực :

Biến mô men thuỷ lực có cấu trúc gồm : Phần chủ động được gọi là

bánh bơm (B) ,phần bị động được gọi là bánh tua bin (T) , phần phản ứng được gọi là bánh dẫn hướng (D)

Hình II2: Cấu tạo của bộ biến mô men thuỷ lực

Cấu tạo cụ thể được thể hiện trên (Hình II.2) Nếu ghép đầy đủ cả ba phần

Trang 12

đường tâm cố định và nằm trong một vở kín có chứa dầu ở áp suất lớn hơn áp

suất khí quyển

Bánh B được nối với động cơ thông qua trục bánh bơm , bánh T được

nối với trục của hộp số hành tinh thơng qua trục của nó Bánh D nối với vỏ của

cụm thông qua khớp một chiều (một chiều cho phép quay , chiều ngược lại bị

khóa)

Cấu tạo bên trong của bánh B, bánh T, bánh D đều có cánh , các cánh

này được sắp xếp sao cho ở trạng thái làm việc , chất lỏng chuyển động(từ trong ra ngoài và quay trở vào trong , tuần hoàn kín ) theo hình xuyến xoắn ốc tạo nên bởi các cánh

Để thuận lợi trong bố trí bánh B được đặt sau bánh T (tính từ động cơ

tới hộp số hành tinh) Bánh T đặt trước phần ngoài của nó có tiết diện nhỏ hơn phần trong Bánh B đặt sau cũng có tiết diện phần ngoài nhỏ hơn phần trong Bánh D đặt giữa bánh T và bánh B khép kín tiết diện của biến mô men Trục của bánh T nằm trong cùng, trục của bánh D có dạng ống lồng và liên kết với vỏ của hộp số hành tinh Trên trục này có đặt khớp một chiều

Cánh của các bánh B,T,D cấu tạo theo quy luật tạo nên khơng gian dịng chảy của chất lỏng ở gần tâm lớn , càng ra ngoài càng thu nhỏ , tạo điều kiện nâng cao tốc độ dòng chảy khi chất lỏng đi ra xa tâm quay với động năng lớn Cấu trúc này dựa trên cơ sở của các thiết bị thuỷ động có cánh trên các máy thuỷ lực hiện nay

IL3.2.Nguyên lý làm việc của biến mô men :

Trong biến mô men quá trình chuyền động được thực hiện qua dòng

Trang 13

bánh D va theo các cánh dẫn chuyển sang bánh B Cứ như vậy chất lỏng chuyển động tuần hoàn theo đường xoắn ốc trong giới hạn của hình xuyến (B đến T đến D đến B như (hình II.3)

Hình II3 : Hướng chuyển động của dòng chất lỏng trong BMM

Quá trình dầu di chuyển trong bánh B là q trình tích năng , quá trình dầu di chuyển trong bánh T là quá trình truyền năng lượng, còn ở trong bánh D là

quá trình đổi hướng chuyển động Để làm tốt quá trình truyền năng lượng khe hở giữa B,T,D,B là rất nhỏ , và cdc 6 bi phai dam bao khong do dio

IL3.3.Độ trượt (s) và hiệu suất (z;) của biến mơ men

Trong q trình truyền lực của biến mô men chúng ta quan tâm tới hai thông số : 8 va n

Mỹ}, Mẹ, Mp là mô men của bánh T,B,D :

nạ ng : là số vòng quay của bánh T,B :

Thi : M,=M, +M,

Trong phần lớn chế độ làm việc My >Mpy, khi đó chiêu quay của Mp cùng

chiêu với My và : My = Mpẹ +Mp

Trang 14

Sự thay đổi My theo số vòng quay n; chi ra trén (hinh vé a.) M;, co gid trị lớn nhất tại gia tri n,=0 (Khi khoi hanh xe) va nho nhdat tai n,, Khi M, = Mỹ, Biến mô men làm việc như ly hợp thuỷ lực (tại nạp)

Trên hình (b) là đường đặc tính khơng thứ ngun của biến mô men dùng

^ x4 fe My ` `

cho ô tô con với trục tung —” và trục hoành fr

M,; ny

Trên đơ thi cịn có đường cong hiệu suất n

n= M,.n, M,.n,

„=0 khi nr=0 hay ny=nrạ, khu vực giữa của đường cong có dạng parabol

Độ trượt s được tính băng công thức :

s=1-(n;/n,)

Hiệu suất M:Mb |ệu suốt

M 23 i M, 1 20 LZ og ea ‘NC vZ 05 | 1 0,4 % " ng ? —n, 0 04 28 1D nf,

Hinh 11.4:D6 thị đặc tính của biến mơ men và đồ thị hiệu suất a-dạng tổng quát ; b-Đặc tính đo cho một biến mô men II.3.4.Dac điểm làm việc của biến mô men :

-Đa số thời gian mô men của bánh T lớn hơn mô men của bánh B (M;>M;,), bánh D bị khoá bởi khớp một chiều , làm thành điểm tựa cứng cho dòng chất lỏng và tạo điều kiện tăng phản lực của dòng chảy Tỷ số M+/M; trong trường

Trang 15

2,3 tức là khi khởi hành xe mô men trên trục bị động của BMM của hai trục

Khi n,=n, mô men hai bánh bằng nhau , BMM làm việc như ly hợp thuỷ lực

a) Khi bị khóa cứng b) Khi quay tự do

Hình II.5: Trạng thái làm việc của khớp một chiều trên bánh D

Như vậy nhờ khớp một chiều đặt ở D mà khả năng làm việc của BMM khác với ly hợp thuỷ lực , tạo khả năng tăng được mô mem truyền từ B sang T của BMM Sự tăng này tùy thuộc trạng thái làm việc giữa động cơ và ô tô , đồng

thời biến đổi đều đặn không có dạng bậc thang , cho nên thực sự là một bộ

biến đổi vô cấp (ST)

Trạng thái làm việc của khớp một chiều mơ tả trên ( hình H.5(a) )khi bị khoá

cứng , và khi được quay tự do ( hình II.5(b) )

-Để đảm bảo khả năng truyền lực có hiệu quả nhất , dầu đưa vào có áp suất cao , và ngay cả ở trạng thái không làm việc , dầu vẫn còn giữ lại với áp suất cao hơn áp suất khí quyển , tránh được hiện tượng lọt không khí vào BMM Trên đường đầu ra có đặt van một chiều điều chỉnh áp suất duy trì áp suất dư

này

-Khi n;=nạ dầu không có khả năng truyền năng lượng , hiệu suất của BMM

tụt xuống bằng không Để khắc phục hiện tượng này trên BMM có bố trí một

ly hợp ma sát làm việc trong dầu Ly hợp ma sát này dat giita B va T , va duoc

đóng lại tự động tại thời điểm ø„ x ø„mô men truyền qua ly hợp ma sát trên

xe chế độ làm việc này được chỉ định bởi người lái , ly hợp ma sát không đóng

Trang 16

Hình H.6 : Cấu tạo của BMM có khố lock-up và giảm chấn xoắn

1-Banh bom B ; 2-Banh tua bin T ; 3-Bánh dẫn hướng D ; 4- Khớp một

chiều ;

5-Giam chấn xoắn ; 6-Pittông ép của ly hợp ; 7- Bề mặt ma sát của ly hợp

;8-Vỏ BMM

Khi khố làm việc tính chất biến đổi vô cấp của HTTL khơng cịn nữa Hệ thống làm việc như kết cấu thường của ly hợp ma sát với hộp số có cấp Do yêu cầu làm tốt khả năng truyền mô men nên các ly hợp khố cịn có thêm một bộ giảm chấn xoắn , tương tự như ở ly hợp ma sát Vi trí ly hợp và cách đặt giảm chấn này tuỳ thuộc cấu trúc cụ thể của BMM

-Trén một số loại ơ tơ có hai bánh D Muc đích của việc đặt thêm bánh D là nhằm thay đổi khả năng làm việc ở phạm vi lớn hơn Mỗi bánh D được đặt

trên một khớp một chiêu riêng biệt Khi nạ tăng gần bằng nạ thì lần lượt các

bánh D chuyển sang trạng thái quay tự do theo chiều làm việc của dòng dầu -Trong BMM sự truyền năng lượng xảy ra khi bánh B làm việc , bởi vậy cứ

khi nổ máy là mô mem có thể truyền sang phần bị động T, trong trường hợp này có thể nói BMM khơng cắt được dịng truyền hồn tồn (Khác ly hợp ma sát ) , vì vậy nếu với một lý do nào đó , xe có thể tự lăn đi

Trang 17

Khi phát động máy không dé ban dap nhiên liệu ở chế độ cung cấp lớn (Không nhấn chân ga)

Trên xe có khố lock-up cần tận dụng khả năng để công tắc lock-up ở vị trí

‘ON’ (han ché làm nóng dầu nhờn và tiêu hao nhiên liệu qua mức) IL3.5 Ly hợp khoá trong biến mơ men (Khố lock-up)

Tác dụng của nó là dùng để nối cứng bánh B và bánh T khi độ trượt giữa hai bánh này lớn Thông thường ly hợp khoá này là loại ly hợp ma sát một hay

nhiều đĩa làm việc trong dầu, thời gian làm việc ngắn

Phần chủ động của ly hợp là vỏ của Biến mô men, gắn liền với bánh B, trên

bề mặt trong của vỏ Biến mơ men có một mặt phẳng dạng vành khăn tạo nên mặt phẳng tựa của ly hợp

Phần bị động gắn liên với truc của bánh T Trên bề mặt đĩa bị động có gắn

tấm ma sát bằng vật liệu ma sát hay kim loại gốm

Ly hợp khoá được ép bởi đĩa ép dạng pittông thuỷ lực Khi áp suất chất lỏng

vào Biến mô men tạo áp lực đẩy pittông thuỷ lực di chuyển ép đĩa bị động ,

nối giữa hai phần chủ động và bị động (B và T ) của biến mô men

Giảm chấn xoắn bố trí thơng qua các lị xo đặt theo chu vi của đĩa để tạo nên khả năng giảm chấn

Trên hệ thống thủy lực : Ban đầu độ trượt giữa B và T lớn ,chất lỏng khơng

tuần hồn theo đương xoắn ốc và trở về hệ thống dầu chung Khi chất lỏng

mất dần khả năng tuần hoàn theo đường xoắn ốc mà chảy theo hứơng dầu về cu BMM , dong thời tạo nên sự chênh áp đảy pittơng vào khố ly hợp Khả

năng làm việc thực hiện tự động

Trên xe sử dụng BMM có khố Lock-up trên hệ thống EAT có nút bấm trên bảng điều khiển hay ở cần chọn số với hai vị trí on và off và đèn báo Khoá lock-up trong BMM chỉ làm việc khi nút bấm ở vị trí on , đèn báo sáng và chỉ khi xe chuyển động với số cao (chẳng hạn ở số truyền tăng O/D của hộp số tự

động)

H4 Hộp số hành tỉnh :

Trang 18

Hộp số tự động kiểu W5A030 là một hộp số có bộ biến đổi mơ men và

các bánh răng hành tinh Hộp số hành tỉnh này có 4 số tiến và một số lùi được

Trang 21

Hốp số hành tinh W5A030 có 3 bộ truyền bánh răng hành tỉnh Một bộ đầu là CCHT kiểu Ravineaux (Số truyền tăng vượt tốc O/D) còn 2 bộ kia có

CCHT kiểu Simpson , có 4 phanh hãm và 2 khớp nối cam một chiều , bánh răng hành tinh hoặc khung hành tinh bị hảm cố định theo các trình tự khác

nhau, tỷ số truyền do đó mà thay đổi , kết quả là xe được sang số

Công suất động cơ được truyền đến trục sơ cấp qua bộ biến mô men vào các bánh răng hành tinh nhờ các ly hợp Do hoạt động của các phanh hãm và

khớp nối cam một chiều , tuỳ thuộc khung hành tỉnh hoặc bánh răng mặt trời

bị giữ cố định , mà tốc độ quay của cụm bánh răng hành tinh tăng hoặc giảm Việc sang số được tiến hành nhờ thay đổi trình tự làm việc của các ly hợp và

phanh hãm

Trang 23

1.4 3 Kết cấu một số chỉ tiết của hộp số thuỷ co

Hốp số hành tỉnh có 3 bộ truyền bánh răng hành tinh Một bộ đầu là của số

truyền tăng (Số truyền tăng vượt tốc O/D) còn 2 bộ kia là bộ bánh răng hành

tỉnh , có 4 phanh hãm và 3 khớp nối cam một chiều , bánh răng hành tinh hoặc khung hành tỉnh bị hảm cố định theo các trình tự khác nhau, tỷ số truyền do đó mà thay đổi , kết quả là xe được sang số

Công suất động cơ được truyền đến trục sơ cấp qua bộ biến mô men vào các bánh răng hành tinh nhờ các ly hợp Do hoạt động của các phanh hãm và khớp nối cam một chiều , tuỳ thuộc khung hành tỉnh hoặc bánh răng mặt trời bị giữ cố định , mà tốc độ quay của cụm bánh răng hành tinh tăng hoặc giảm

Việc sang số được tiến hành nhờ thay đổi trình tự làm việc của các ly hợp và

phanh hãm

Mỗi ly hợp và phanh hoạt động bởi các áp suất dầu, trình tự ăn khớp bánh

răng phụ thuộc vào góc mỡ bướm ga và tốc độ xe, việc sang số (thay đổi khớp

Trang 24

Hình II 10: Cấu tạo các chỉ tiết của hộp số hành tỉnh trên xe MERCEDES

1; Vỏ hộp số, 2 : vịng đệm kín, 3: vòng dẫn hướng, 4,5, 7 : vòng đệm 6

đệm kín 8 : mật bích 9 :vịng chặn 10 : phân tử phanh của phanh dải, II : chốt phanh , 12 : đĩa đỡ, 13 : phanh B-2, 14: ly hợp K-2, 15 : phanh B-1, 16: vòng điều chỉnh , 17 + 18 +20: đĩa ép và đĩa ma sát, 19 : tấm ding vi dia

ma sát, 21 : trục vào , 22 : vòng đệm chắn dầu , 23 : bộ truyền bánh răng hộp

số, 24 : trục ra hộp số, 25 : bơm dâu bánh răng hành tỉnh , 26 : đệm làm kín

, 27 : vịng bi, 28 vòng điều chỉnh , 29: vòng đệm , 30 : ly hợp K-1

Trang 25

Hinh II I1 : Cấu tạo của bơm dầu trên xe MERCEDES

1; vòng đệm làm kín 2; ổ đỡ 3; vòng căn 4; vòng chặn 5; vòng thép 6; vỏ trước bơm dâu 7 ; bánh răng bị động 8; bánh răng dân động 9; dia

trung gian 10; vỏ bơm dâu 11; van bơm 12 ; vòng căn 13; tấm đệm 14 ;

vịng làm kín ngồi I5; bạc đỡ 16 ; pử tông phamh B3 17 ; lò xo hồi vị 18; vòng cố định lò xo 19; vòng hấm

Bơm dầu của hộp số thuỷ cơ được đặt trên vách ngăn giữa bộ biến mô men và hộp số hành tinh , được dẫn động bởi trục của bánh bơm Khả năng tạo áp suất của bơm này có đạt trong khoảng 2,0-2,5 Mpa Thông thường áp suất làm việc sau bộ van điều dp 1,6-2,0 Mpa Áp suất này đạt được ngay cả ở số vòng quay nhỏ của động cơ

Do sự không đồng tâm trục quay , nên các bánh răng vừa ăn khớp và vừa

tạo nên các khoang dầu Khi trục chủ động quay , khoang dầu tạo nên bởi

giữa các bề mặt răng tăng dần thể tích , tương ứng với quá trình hút , tiếp theo khoang dầu bị thu hẹp thể tích và tăng áp suất Quá trình bơm này xảy ra liên

Trang 26

Cấu tạo của cụm bánh răng hành tỉnh Ki F GÀ { Ỷ

Hình II.12 : Cấu tạo của bộ truyền hành tỉnh hộp số W5A030

1; vòng chặn 2+4 ; bạc trục 3 dãy hành tỉnh trước 5; vòng chắn dầu 6;

trục vào 7 ; bạc đỡ S+10; bac trục 9; trục ra I1;bánh răng hành tỉnh

Trang 27

e_ Cấu tạo của ly hop K1

Hình II 13 : Cấu tạo của ly hợp KI

1; vòng dệm 2; khoá bỉ 3; pitông dẫn hướng 4; vịng chặn Š; pitơng đẩy 6; vòng căn trong 7 vịng căn ngồi 8; pitơng ly hợp 9; lị xo va gid day

10+15 vong chan 11; vong thép 12+14dia ép 13; dia ma sat * Cấu tạo của ly hợp sau K2

“ÂN \ © ad J 11 —

Hình II 14 : Cấu tạo các chỉ tiết của ly hợp sau K2

Trang 28

e Cấu tạo của khóp I chiêu F2

Hình II 15 : Cấu tạo của khớp 1 chiêu F2

1; ổlăn trong 2; ổ lăn ngồi 3; cịng cách ổ 4;vòng đệm Š ;vòng chăn 6; đĩa đỡ 7 vòng chặn Š ; moay o khớp ! chiều

Trang 29

Phanh dải Trục khoá vồng chăn 9 —_— 1làzo —— 2) phịng

Hình II l6 : Cấu tạo của phanh dải (Phanh hãm B1)

Dải phanh được chế tạo từ thép là mỏng , bề mặt trong được dán một lớp atbet có chiêu dày 0,8-1,2 mm làm bề mặt ma sát Cấu trúc hai đầu của dải phanh tạo nên các

điểm tỳ

Tang trống là bề mặt hình trụ tròn Giữa hai bề mặt làm việc có khe hở nhỏ đảm bảo tang trống quay tự do Khe hở này được quyết định bởi cơ cấu có bu lông điều chỉnh Khi phanh mô men ma sát truyền qua các đầu tỳ tác dụng vào vỏ hộp số

Cụm pitông xy lanh điều khiên nằm trên vách ngăn của hộp số, một đầu cần đẩy tỳ vào pittơng , cịn đầu kia tỳ vào điểm tỳ của phanh dải Trong kết cấu của hộp số hành tinh xe toyota-corolla này sử dụng hai pitông điều khiển

Trang 30

* Cau tao cum ly hop phanh phia sau

Hình II.18 : Cấu tạo cum ly hợp phanh phía sau hộp số

Trang 31

PHAN 3

TINH TOAN KEO CHUYEN DONG THANG XE MERCEDES

3.1.Mơ hình hê thống truyền lực thuỷ cơ

Trên xe MERCEDES sử dụng hệ thống truyền lực thuỷ cơ một dịng

Hình 3.1:Mơ hình HTTTL thuỷ cơ một dòng trên xe MERCEDES

Trên mơ hình này, động cơ và bộ biến mô men được nối liến với nhau

(khơng có truyền động phụ) nhưng vẫn đảm bảo cho động cơ hoạt động được

ở vùng có số vong quay ổn định cịn bộ biến mơ men thuỷ lực luôn luôn hoạt động ở vùng có hiệu suất cao

Ngay sau bô biến mô men là hộp số hành tinh đảm bảo cho xe thay đổi được mô men và tốc độ Phía sau hộp số hành tinh, giống như ở hệ thống truyền lực cơ khí, có cơ cấu truyền lực chính đến các bánh xe Việc bố trí biến mơ men

đảm bảo cho xe tự động và từ từ thay đổi mô men xoắn theo cản mặt đường, bảo đảm cho động cơ làm việc ổn định khi cản thay đổi (Khi cản tăng lên đột

ngột xe vẫn không chết máy, nâng cao được khả năng thông qua và khả năng tự bảo vệ của xe), tăng lực kéo trên đường có tính bám kém, tăng tuổi thọ của

Trang 32

truyền lực đến động cơ Ngoài ra động cơ luôn được sử dụng công suất lớn nhất Trên biến mơ men có bố trí ly hợp khố có nhiệm vụ khố cứng bánh bơm và bánh tua bin quay thành một khối khi xe đã đạt được tốc độ ổn định nhằm nâng cao hiệu suất trong hệ thống truyền lực

3.2.Dac tính đông cơ

Để xây dựng đặc tính quy dẫn của động cơ về trục bánh tua bin của bô biến mô men ta phải xây dựng đặc tính ngồi của động cơ Đặc tính ngồi của động cơ là những đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa Ne và Me vào số vòng

quay n, Trong trường hợp khơng có đồ thị đặc tính ngồi mà chỉ có các giá trị mơ men và công suất tại một số điểm đặc biệt, có thể dùng cơng thức thực nghiệm được sử dụng phổ biến hiện này là công thức Lâyđécman để xác định các giá trị Ne va Me theo n, khi đã biết N.y và M,y cho trước của động cơ:

3.2.1.Cơ sơ lý thuyết cuả thuật toán :

Quan hệ Me=f(ne) nhận được khi thử nghiệm động cơ thường thể hiện

dưới dạng đồ thị (Hình 3.2) Theo lây Đéc Man, một cách gần đúng có thể

biểu diễn chúng ở dạng sau đây:

Me=Me,.[a+b.(_“ế be 3] (3.1)

ney ney

Trong (3.1) Mey, ney là mô men xoắn và số vòng quay tại điểm đạt công suất lớn nhất; a, b, c-là các hệ số phụ thuộc đặc tính ngồi của từng động cơ cụ

thể

Ta đưa (3.1) về dạng sau đây:

y=a+b.X+-cx? (3.2) Trong đó: Me ne = 3 X= 3 3.3 y Me, ? x ne > (3.3)

Để xác định hệ số a, b, c chúng ta có thể sử dụng công thức nội suy lagarang để biểu diễn quan hệ giải tích y=f(x)

Trên đặc tính thực ta chọn 3 điểm đặc biệt có các giá trị toạ độ như sau:

Trang 33

Điểm 2(neu,Me,„„.); Điểm 3(ne„,Me,); Me [N.m1 2 Mel Mel 1 Me 3

nemin neM neN nelv/ph]

Hình 3.2: Đặc tính ngoài động cơ đốt trong

Theo (3.2) ta tính các gía trị toạ độ tương ứng trên đường y=f(x) như sau:

yl= Me min 3 y2= Memax 3 y3= MeN =1; xI= nemin 3x2= nemax ;x3= neN =1;

MeN MeN MeN neN neN neN

Sử dụng công thức nội suy lagarang ta có:

_ (x-x2) (x- x3) (x-xI) (x- x3) (x- xI) (x—x2)

y=V a) t=) 2-3 = al)(x2=33)* 3.03712) (03-22) ; (344)

Sau khi biến đổi (3.4) ta nhận được các biến xác định a, b, c như sau:

a=AT1.x2.x3+A2.x1.x3+A3.xI.x2 ;

b=-[A1.(x2+x3)+A2.(xI+x3)+A3.(xI+x2)]; (3.5); c=-(A1+A2+A3);

Trong đó:

_ yl _ y2 Az y3

Ale ayaa? A?" Gao) (3- dua) (89

Trong trường hợp khơng có đủ các số liệu về đặc tính ngồi động cơ, mà chỉ

có thông số của hai điểm trên đặc tính là ne„, Me„„„; ney; Ne„„„ Các giá trị

này thường có trong các tài liệu kỹ thuật theo xe Chúng ta có thể xác định các hệ số a, b, c, như sau:

“ ` : , dM, 4 4t 4a ciá

Lấy đạo hàm Me theo ne tại ney ta có 2 “=0 tương ứng với các giá

Trang 34

tri: ney, =b Si Sau khi thay giá trị ne„ vào (3.1), ta nhận được: wc 2 p = Me,.[a+ wl 4c Me, max 13 3.7)

Mặt khác khi ne=ney thi Ne=Ne,,,, theo công thức Lây Đec Man viết cho

công suất Ne=f(ne) ta nhận được:

a+b+c=l (3.8)

Đối với động cơ khơng có hạn chế số vòng quay thì ở số vịng quay ney, ta

CÓ : aM =0 Vậy ta có :

dne

a+2b-3c=0 (3.9)

Trên cơ sở các biểu thức (3.7), (3.8), (3.9), ta có các biểu thức xác định các

hệ số a, b, c trong các trường hợp trên như sau:

*Trường hợp động cơ sử dụng bộ hạn chế số vòng quay (hoặc bộ điều tốc):

31 MaKe2-K.) pig Ma (Ko), = K,

= ¡ b=2 ~;: CE—“ ; (3.10

100(K, -1} 100(K, 1} 100 Za "=5

*Trudng hop động cơ khơng có bộ hạn chế số vòng quay (hoặc bộ điều tốc)

2 2

a=2- 5 thế to ; (3.11);

M, d d d

Trong các công thức (3.10), (3.11):

M,=(Ky-1).100 - La m6 men xoắn dự trữ của động cơ

Ky= Me - Là hệ số thích ứng của động cơ theo mô men xoắn

ey

K= ren - Là hệ số thích ứng của động cơ theo số vòng quay

ney

Trong đó:

Mey được tính như sau:

Me max

14 Mew _f Mew _ ne, \*Mny

3.2.2Thuật toán xác định quan hệ giải tích Me=f(ne);

Trang 35

3.2.2.1.Đọc số liệu vào: Đọc số liệu về toạ độ 3 điểm chọn trên đặc tính (thường là 3 điểm đặc biệt ); (ne„„,Me„„„), (neu,Me„„„), (ney,Mey);

Trường hợp khơng có đặc tính thực thì ta đọc số liệu vào theo số liệu của hai

điểm đặc biệt : (new, Me„„„), (ney, Ne„„„); 3.2.2.2.Tính tốn giá trị các hệ số:

+Theo nội suy Lagarang: Xác định giá trị xI, y1, x2, y2, x3, y3; +Khi khơng có đặc tính thực: Xác định các giá trị Mu, Kụ, K:

3.2.2.3 Xác định các giá tri hê số: a.b.c

+Theo nội suy Lagarang: Xác định theo biểu thức (3.5), (3.6 )

+Khi không có đặc tính thực: Xác định theo các biểu thức (3.10), (3.11) tuỳ

theo loại động cơ có hạn chế số vịng quay hoặc khơng có hạn chế số vịng quay:

3.2.2.4.Tao tệp số liêu ra:

Kết quả in ra có thể là các hệ số a, b, c và các giá trị công suất hoặc mô men

xoắn phụ thuộc vào số vòng quay Giá trị công suất xác định theo biểu thức sau đây:

Ne=Neyy,-[a.(—— )+ b.( = )?-c.( = 93} ; (3.13)

ney ney ney

Trong trường hợp đặc tính động cơ cho dưới dạng đồ thị, việc lưu giữ đồ thi

cho máy tính xử lý sẽ khó khăn hơn nhưng kết quả sẽ chính xác hơn Để làm được việc này, ta phải lưu trữ đồ thị dưới dạng số (số hoá đồ thị) theo các bước

Sau:

-Trên đồ thị thực, trong khoảng xác định của đồ thị chia thành (n-1) khoảng x,, x;, x„ Số lượng khoảng chia n càng lớn càng chính xác nhưng

lại địi hỏi nhiều cơng sức

-Theo đồ thị xác định các giá trị tương ứng y,„y¿ , y„ Như vậy, dữ liệu được lưu dưới dạng mảng hai chiều

Phép giải đồ thị là phép “Cát đồ thị” tức là ứng với mỗi giá trị x, bất kỳ,

thực hiện phép chiếu theo phương y xác định giá trị y; tương ứng và ngược lại Nếu giá trị x rơi đúng vào một trong các mốc chia thì giá trị y tra được là

Trang 36

nhờ phép nội suy tuyến tính trong khoảng đó Chính vì vậy số lượng khoảng

chia càng lớn thì độ chính xác càng cao

Việc số hoá đồ thị và lưu trữ như đã nêu trên rất có lợi khi lưu trữ không chỉ đặc tính ngồi mà cịn cả khi lưu trữ các đặc tính cụa bộ của động cơ Như

vậy, với các phương pháp trên ta đã xác định được đặc tính của động cơ Tuy nhiên ta biết rằng khi động cơ hoạt động trên xe, một phần công

suất của động cơ bị tiêu hao cho dẫn động quạt gió, máy phát điện, điều hoà,

tiêu hao do nạp và thải khí Tổn thất chung của thiết bị động lực có thể tính theo cơng thức sau:

n 3

Na= Xa) > (3.14)

Trong đó: N„w_Tổn thất cơng suất chung của thiết bị động lực ở chế độ công suất lớn nhất và được tính theo công thức sau:

Nạy=0.15.N : (3.15)

Với : n.„- Tốc độ động cơ tại công suất lớn nhất

Từ đó ta có :

Nụ =0.15.N {2+] ; Ny (3.16)

Khi đó cơng suất tự do của động cơ lắp trên xe sẽ là:

N.=N,T—N„y=N,~0/15.N {2+] ; (3.17)

Ny

Dựa vào quan hệ giữa mô men xoắn và công suất của động cơ, mô men xoắn thực của động cơ lắp trên xe sẽ là:

M,=M.-M,=M a5 me ; (3.18)

Ney

Trong đó : M,y- Mô men xoắn của động cơ khi công suất của động cơ lớn

nhất

Từ công thức trên ta xây dựng được đường cong mô men xoắn M,

3.3.Biến mô men thủy lực

Trang 37

Ưu điểm cơ bản của bô biến mô men thuỷ lực là:

-Dẽ thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động diéu chỉnh vận tốc chuyển động của các cơ cấu trong quá trình làm việc

-Truyền được công suất lớn

-Đảm bảo làm việc ổn định không phụ thuộc vào tải trọng (cản) ngoài -Kết cấu gọn nhẹ, có qn tính nhỏ

-Điều kiện bôi trơn các chi tiết dẽ dàng

-Truyền động êm

-Chống quá tải

Tuy nhiên cũng có những han chế sau:

-Vận tốc truyền động bị hạn chế do hiện tượng va đập thuỷ lực, tổn thất

cột áp, tổn thất công suất và xâm thực

-Khó làm kín các bộ phận làm việc, chất lỏng công tác dé bi ro ri hoac bị lọt khí làm giảm tính chất làm việc ổn định

-Yêu cầu đối với chất lỏng công tác cao, có độ nhớt, ít thay đổi theo nhiệt độ, ổn định cao và bên vững về mặt hố học, khó bị ơ xy hóa, khó cháy,

ít hồ tan nước

Các thơng số cơ bản của bộ biến mô men là:

-Tỉ số truyền động học ¡ là tỉ số giữa tốc độ của bánh tua bin và bánh

bơm

i=——; (3.19)

Trong đó : n-Tốc độ của bánh tua bin n,-Tốc độ của bánh bơm

-Hệ số biến mô men (tỉ số truyền động lực học): Là tỉ số giữa mô men

trên trục bánh tua bin và trục bánh bơm:

K=—; (3.20)

Trong đó :M, - Mơ men của bánh tua bin

Trang 38

Do: N=M.o nén:

M, N

Kosa Ma, (3.21)

M, N, 1, i

Trong d6 : 7-La Hiéu suất của biến mô men

3.4.Kh6p nối thuỷ lực

Khớp nối thuỷ lực dùng để truyền mô men từ trục chủ động đến trục bị động

mà không thay đổi trị số mơ men đó Chất lỏng là môi trường trung gian để

truyền cơ năng thực hiện nối mền các trục Cấu tạo của nó gồm có bánh bơm

lắp liền trên trục chủ động nối liền với động cơ, bánh tua bin lắp trên trục bị

động Vỏ của khớp nối lắp với bánh bơm tạo thành buồng làm việc chứa chất lỏng Hai trục chủ động và bị động tách rời nhau Công suất được truyền từ trục chủ động đến trục bị động nhờ sự trao đổi năng lượng giữa hệ thống cánh dẫn với môi chất công tác Bánh bơm quay và truyền cơ năng cho chất lỏng Dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng chuyển động dọc theo các cánh dẫn từ tâm ra ngoài bánh bơm với vận tốc tăng dần Sau đó chất lỏng chuyển sang tua

bin, khi qua các máng dẫn thì truyền cơ năng cho bánh đó, làm cho nó quay cùng chiều với bánh bơm Do đó mơ men được truyền từ trục chủ động sang

trụ bị động Chất lỏng sau khi ra khỏi bánh tua bin lại trở về bánh bơm và lặp lại quá trình chuyển động trên một cách tuần hồn giữa hai bánh cơng tác Như vậy, mỗi phần tử chất lỏng trong khớp nối thuỷ lực thực hiện đồng thời

hai chuyển động: vừa quay vịng tuần hồn theo phương từ bánh bơm đến

bánh tua bin vừa quay quanh trục khớp nối Chuyển động tổng hợp của phần

tử chất lỏng là vòng xoắn ốc

*Đặc điểm làm việc của khớp nối thuỷ lực:

-Khớp nối thuỷ lực chỉ truyền mô men mà không biến đổi mơ men đó

Theo phương trình cân bằng ta có: M,+M,=0 Điều này hồn toàn phù hợp với

nguyên lý của định luật ba Niutơn Khi có thay đổi vận tốc trên trục bị động

thì tốc độ của bánh tua bin này sẽ thay đổi theo Do đó làm thay đổi tốc độ

Trang 39

loại truyền tự động Việc truyền cơ năng từ trục chủ động sang trục bị động

bao giờ cũng có tổn thất Vì vậy số truyền động học ¡ luôn nhỏ hơn I, tức là n„ <n, Mặt khác, nếu bánh tua bin quay với tốc độ băng bánh bơm thì lực ly tâm tác dụng lên chất lỏng công tác ở hai bánh công tác sẽ băng nhau và sẽ khơng có sự chuyển động của chất lỏng giữa các bánh cơng tác Do đó tốc độ của trục bị động luôn nhỏ hơn của trục chủ động

-Hiệu số giữa tốc độ bánh bơm và tua bin của khớp nối thuỷ lực chia cho tốc độ của bánh bơm được gọi là hệ số trượt của khớp nối thuỷ lực, ký hiệu là s:

pa ap 1-5; (3.22)

H, H,

Hiệu suất khớp nối thuỷ lực sẽ là :

_ÄÑ, _M, n, _n =—.—=-=i ; (3.23 N, My, n,n, ‘ ( )

Khi s=0 thì z =¿¡ =1, tức là n=n, Trong khớp nối thuỷ lực khi n=n, thì áp suất do tác dụng của lực ly tâm ở lối ra của bánh bơm và lối vào của bánh tua bin là như nhau Khi đó chất lỏng khơng có chuyển động tương đối từ bánh bơm sang bánh tua bin mà nó chỉ quay cùng với vỏ khớp nối thuỷ lực

như là một vật rắn Lúc đó lưu lượng chất lỏng bằng khơng và do đó mơ men của khớp nối thuỷ lực bằng không Bởi vậy khớp nối thuỷ lực chỉ có thể truyền

cơng suất và mô men khi n<n, hoặc khi s>0 *Tính tốn một số thông số của khớp nối thuỷ lực:

-Tính mơ men: Xuất phát từ luật tương tự trong máy thuỷ lực cánh dẫn, ta có thể tính được mơ men truyền bởi khớp nối thuỷ lực:

My, =-M, =y.À„.D°n,`; — (3.24)

Trong đó : 2,„-Hệ số mơ men của khớp nối thuỷ lực, phụ thuộc vào các kích thước tương đối của khớp nối thuỷ lực và tỈ số truyền ¡

z- Trọng lượng riêng của chất lỏng

Trang 40

Công suất lớn nhất truyền qua khớp nối thuỷ lực được tính qua cơng

thức :

Ny =7.Âv.DŠn,` ; (3.25)

Trong đó : 2, -Hệ số công suất của khớp nối thuỷ lực

Trị số 2y,2,„-Thường được tính dựa vào kết quả thực nghiệm *Đặc tính của khớp nối thuỷ lực:

Biểu diễn quan hệ giữa mô men M, cơng suất Đ,„ N, và hiệu suất ;; của khớp nối thuỷ lực với tốc độ của bánh tua bin n, khi tốc độ bánh bơm không đổi

(n,=const) Có khi trên đồ thị nay không biểu diễn N, vì có thể suy ra từ đồ thị

mô men M N N net 0,9 1 08 07 0,6 0,5 0,4 0,3 02 04 0 = "

Hinh 3-3: Đặc tính của khớp nối thuỷ lực

Qua đồ thị ta thấy rõ quan hệ giữa các thông số làm việc của khớp nối trên -Khi n, tăng từ 0 đến n=n, thì M giam (vi N,=M,.n,, n,=const)

-Khi n=0 và n,=n, thì N, =0 Trong khoảng hai giá trị giới hạn đó cơng suất có một giá trị cực đại

-Đường hiệu suất z là một đường thẳng vì z=i=n/nụ

-Khi n, tiến gần đến n, về lý thuyết =1 Nhưng lúc đó N0 và mơ men M

giảm đến mức chỉ cịn đủ thắng mơ men cản do tổn thất cho nên hiệu suất