thiết kế và tính toán hệ thống ly hợp trên xe khách
TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp LỜI NÓI ĐẦU Sau hơn 25 năm Đổi mới,đất nước ta đã đạt được rất nhiều thành tựu trong phát triển kinh tế -xã hội, khoa học- kĩ thuật. Ngành công nghiệp ô tô cũng đang trên đà phát triển với việc liên doanh,liên kết với những công ty sản xuất ô tô hàng đầu thế giới như TOYOTA, FORD, GM, HONDA... đã góp phần đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa và đi lại của người dân ngày một tăng. Hiện nay,việc nâng tỷ lệ nội địa hóa các cụm tổng thành trong ô tô lắp ráp tại Việt Nam được khuyến khích phát triển và mục tiêu xa hơn là chúng ta sẽ sản xuất ra hãng xe ô tô mang thương hiệu ‘‘Made in Việt Nam ’’. Là sinh viên chuyên ngành cơ khí ô tô , việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích. Trong khuôn khổ giới hạn của đồ án môn học này, em xin được trình bày “thiết kế và tính toán hệ thống ly hợp trên xe khách”. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó. Trong quá trình hoàn thiện đồ án em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Ths. Nguyễn Hồng Quân . Mặc dù đã cố gắng song do khả năng có hạn nên đồ án không khỏi có những sai sót mong thầy cô góp ý để đồ án tốt hơn.Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Cơ khí Ô tô A – K52 Page 1 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương I: TỔNG QUAN4 I.1. VỊ TRÍ4 I.2. CÔNG DỤNG LY HỢP4 I.3. PHÂN LOẠI LY HỢP 4 I.4. YÊU CẦU LY HỢP 7 I.5. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ 7 Chương II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ8 II.1. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 8 II.2. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ 8 II.2.1. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 8 II.2.2. Cấu tạo chung của loại đĩa ly hợp ma sát khô 11 II.2.3. Nguyên lý làm việc của loại đĩa ly hợp ma sát khô 12 II.3. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU 14 II.4. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐCỦA LY HỢP 22 II.4.1. Xác định mô men ma sát của ly hợp 22 II.4.2. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp 22 II.4.3. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp 24 II.5. TÍNH TOÁN SỨC BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA LY HỢP 27 II.5.1. Tính sức bền đĩa bị động 27 II.5.2. Tính sức bền moayơ đĩa bị động30 II.5.3.Tính toán sức bền của lò xo đĩa 31 II.5.4. Tính sức bền trục ly hợp39 II.6. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG LY HỢP 47 II.6.1. Xác định lực tác dụng lên piston cường hóa 47 II.6.2. Xác định hành trình của bàn đạp St50 II.6.3. Tính van điều khiển51 Cơ khí Ô tô A – K52 Page 2 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Chương III: THIẾT LẬP BẢN VẼ 52 III.1. CƠ SỞ THIẾT LẬP BẢN VẼ 52 III.2. THIẾT LẬP BẢN VẼ KẾT CẤU 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO55 Cơ khí Ô tô A – K52 Page 3 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Chương I TỔNG QUAN I.1. VỊ TRÍ Trong hệ thống truyền lực cơ khí ,ly hợp được bố trí nằm giữa động cơ và hộp số. Ly hợp nằm tựa trên bánh đà của động cơ và truyền mô men động cơ tới trục bị động. I.2. CÔNG DỤNG LY HỢP Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng là : - Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển. - Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số. - Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp. Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đổi số được dễ dàng. Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ. Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm. Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục (không bị chết máy). Do đó, không phải khởi động động cơ nhiều lần. I.3. PHÂN LOẠI LY HỢP Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách : - Phân loại theo phương pháp truyền mômen. - Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 4 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp - Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép. - Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp. I.3.1. Phân loại theo phương pháp truyền mô men Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau : Loại 1 : Ly hợp ma sát : là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó gồm các loại sau : - Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có : + Ly hợp ma sát loại đĩa (một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa). + Ly hợp ma sát loại hình nón. + Ly hợp ma sát loại hình trống. Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ. Còn ly hợp ma sát loại hình nón và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các chi tiết của hệ thống truyền lực. - Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có : + Thép với gang. + Thép với thép. + Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng. + Gang với phêrađô. + Thép với phêrađô cao su. - Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có : + Ma sát khô. + 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. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 5 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Nhược điểm của ly hợp ma sát là : các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng trượt tương đối với nhau trong quá trình đóng ly hợp, các chi tiết trong ly hợp bị nung nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma sát. Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ biến ở các ôtô hiện nay do 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. I.3.2. 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 - 100 , C - 80 , MTZ2 ... I.3.3. Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau : Cơ khí Ô tô A – K52 Page 6 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp 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... I.3.4. Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp 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. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 7 TKMH Tính toán và thiết kế ly 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. I.4. YÊU CẦU LY HỢP Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau : - Truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào. Muốn vậy thì mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ (có nghĩa là hệ số dự trữ mômen β của ly hợp phải lớn hơn 1). - Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động. - Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn (vì mở không dứt khoát sẽ làm cho khó gài số được êm dịu). - Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh răng khi khởi hành và sang số. - Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. - Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt. - Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh và chăm sóc, tuổi thọ cao. Ly hợp làm bộ phận an toàn để tránh quá tảicho hệ thống truyền lực. Tất cả những yêu cầu trên, đều được đề cập đến trong quá trình chọn vật liệu, thiết kế và tính toán các chi tiết của ly hợp. I.5. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ - Phân tích kết cấu chọn phương án thiết kế ly hợp. Xác định mômen ma sát của ly hợp. Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 8 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp - Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp. Tính toán dẫn động ly hợp. 02 bản vẽ A1: Kết cấu của ly hợp, hệ thống dẫn động ly hợp. 01 bản vẽ A3: Bản vẽ chi tiết. Chương II TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ II.1. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO Nhiệm vụ: Thiết kế ly hợp ma sát khô của ô tô với số liệu ban đầu : Loại ô tô Khách Loại động cơ Xăng Ga1 (KG) 3570 Ga2 (KG) 6770 Memax / nM (KGm/Vg/ph) 41/1900 Nemax / nN (Ml/Vg/ph) 150/3200 Ihj I0 7,44; 4,1; 2,29; 1,47; 1; 7,63 Bánh xe 11- 20 Loại lò xo ép Nén biên Dẫn đông Cơ khí trợ lực khí nén d 20 r0 = + H .. 25,4 = + 11.25,4 = 533.4(mm) 2 2 - Bán kính thiết kế: - Bán kính trung bình của bánh xe: rbx=λ.r0=533,4. 0,932 = 497 (mm) = 0,497 (m) (Vì là lốp áp suất thấp nên lấy λ=0,932) - trọng lượng toàn bộ ô tô Ga=Ga1 + Ga2 = 10340 (KG) =103400 (N) - Memax = 410 (N.m) Cơ khí Ô tô A – K52 Page 9 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp II.2. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ II.2.1. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô Hình 1.1 : Sơ đồ cấu tạo ly hợp một đĩa ma sát 1 - bánh đà ; 2 - đĩa ma sát; 3 - đĩa ép; 4 - lò xo ép;5 - vỏ ly hợp; 6 - bạc mở;7 bàn đạp;8 - lò xo hồi vị bàn đạp; 9 - đòn kéo; 10 - càng mở; 11 - bi "T"; 12 đòn mở; 13 - lò xo giảm chấn. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 10 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Hình1.2 : Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát hai đĩa 1 - bánh đà ; 2 - lò xo đĩa ép trung gian; 3 - đĩa ép trung gian; 4 - đĩa ma sát; 5 đĩa ép ngoài; 6 - bulông hạn chế; 7 - lò xo ép; 8 - vỏ ly hợp; 9 - bạc mở; 10 trục ly hợp; 11 - bàn đạp; 12 - lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp; 13 - thanh kéo; 14 càng mở; 15 - bi "T"; 16 - đòn mở; 17 - lò xo giảm chấn. II.2.2.Cấu tạo chung của loại đĩa ly hợp ma sát khô Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo thì người ta chia thành 2 bộ phận : - Cơ cấu ly hợp : là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực. - Dẫn động ly hợp : là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp. Trong phần này, ta xét cấu tạo của cơ cấu ly hợp, nó gồm 3 phần chính : bánh đà, đĩa ma sát và đĩa ép. - Nhóm các chi tiết chủ động gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các lò xo ép. Khi ly hợp mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ quay cùng bánh đà. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 11 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp - Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa ma sát, trục ly hợp. Khi ly hợp mở hoàn toàn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên. Theo sơ đồ cấu tạo hình 1.1 : vỏ ly hợp 5 được bắt cố định với bánh đà 1 bằng các bulông, đĩa ép 3 có thể dịch chuyển tịnh tiến trong vỏ và có bộ phận truyền mômen từ vỏ 5 vào đĩa ép. Các chi tiết bánh đà 1, đĩa ép 3, lò xo ép 4, vỏ ly hợp 5 được gọi là phần chủ động của ly hợp và chi tiết đĩa ma sát 2 được gọi là phần bị động của ly hợp. Các chi tiết còn lại thuộc bộ phận dẫn động ly hợp. Đối với một số ôtô vận tải khi cần phải truyền mômen lớn người ta sử dụng ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động. So với ly hợp ma sát khô một đĩa bị động thì ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động có những ưu nhược điểm sau : - Nếu cùng một kích thước đĩa bị động và cùng một lực ép như nhau thì ly hợp hai đĩa truyền được mômen lớn hơn ly hợp một đĩa. - Nếu phải truyền một mômen như nhau thì ly hợp hai đĩa có kích thước nhỏ gọn hơn ly hợp một đĩa. - Ly hợp hai đĩa khi đóng êm dịu hơn nhưng khi mở lại kém dứt khoát hơn ly hợp một đĩa. - Ly hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp hơn ly hợp một đĩa. Theo sơ đồ cấu tạo hình 1.2 : cũng bao gồm các bộ phận và các chi tiết cơ bản như đối với ly hợp một đĩa. Điểm khác biệt là ở ly hợp hai đĩa có hai đĩa ma sát 4 cùng liên kết then hoa với trục ly hợp 10. Vì có hai đĩa ma sát nên ngoài đĩa ép 5 còn có thêm đĩa ép trung gian 3. Ở ly hợp hai đĩa phải bố trí cơ cấu truyền mômen từ vỏ hoặc bánh đà sang đĩa ép và cả đĩa ép trung gian. Vì nhược điểm của ly hợp hai đĩa là mở không dứt khoát nên ở những loại ly hợp này thì người ta phải bố trí cơ cấu để tạo điều kiện cho ly hợp khi mở được dứt khoát. Trên hình 1.2 thì cơ cấu này được thực hiện bởi lò xo đĩa ép trung gian 2 và bu lông điều chỉnh 6. Khi mở ly hợp thì lò xo 2 sẽ đẩy đĩa ép trung gian 3 Cơ khí Ô tô A – K52 Page 12 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp tách khỏi đĩa ma sát bên trong và khi đĩa ép trung gian chạm vào đầu bu lông điều chỉnh 6 thì dừng lại nên đĩa ma sát bên ngoài cũng được tự do. Bộ phận dẫn động điều khiển ly hợp gồm : bàn đạp ly hợp, đòn dẫn động, càng mở ly hợp, đòn mở ly hợp và bạc mở ly hợp. Ngoài ra, tùy theo từng loại ly hợp mà có thể thêm các bộ phận dẫn động bằng thủy lực, bằng khí nén như các xilanh chính và xilanh công tác. II.2.3.Nguyên lý làm việc của loại đĩa ly hợp ma sát khô Nguyên lý làm việc theo hình 1.1 Trạng thái đóng ly hợp : ở trạng thái này lò xo 4 một đầu tựa vào vỏ 5, đầu còn lại tì vào đĩa ép 3 tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động 2 với bánh đà 1 làm cho phần chủ động và phần bị động tạo thành một khối cứng. Khi này mômen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa bị động 2 với đĩa ép 3 và lò xo ép 4. Tiếp đó mômen được truyền vào xương đĩa bị động qua bộ giảm chấn 13 đến moayơ rồi truyền vào trục ly hợp. Lúc này giữa bi "T" 11 và đầu đòn mở 12 có một khe hở từ 3-4 mm tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm. Trạng thái mở ly hợp : khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số người lái tác dụng một lực vào bàn đạp 7 thông qua đòn kéo 9 và càng mở 10, bạc mở 6 mang bi "T" 11 sẽ dịch chuyển sang trái. Sau khi khắc phục hết khe hở bi "T" 11 sẽ tì vào đầu đòn mở 12. Nhờ có khớp bản lề của đòn mở liên kết với vỏ 5 nên đầu kia của đòn mở 12 sẽ kéo đĩa ép 3 nén lò xo 4 lại để dịch chuyển sang phải. Khi này các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra và ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số. Nguyên lý làm việc theo hình 1.2 Trạng thái đóng ly hợp : ở trạng thái này các lò xo ép 7 một đầu tựa vào vỏ ly hợp 8, đầu còn lại tì vào đĩa ép 5 tạo lực ép để ép chặt toàn bộ các đĩa ma sát Cơ khí Ô tô A – K52 Page 13 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp 4 và đĩa ép trung gian 3 với bánh đà 1 làm cho phần chủ động và phần bị động tạo thành một khối cứng. Khi này mômen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của các đĩa ma sát 4 và đĩa ép trung gian 3 với đĩa ép 5 và lò xo ép 7. Tiếp đó mômen được truyền vào xương đĩa bị động qua bộ giảm chấn 17 đến moayơ rồi truyền vào trục ly hợp. Lúc này giữa bi "T" 15 và đầu đòn mở 16 có một khe hở từ 34 mm tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm. Trạng thái mở ly hợp : khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số thì người lái tác dụng một lực vào bàn đạp 11 thông qua đòn kéo 13 và kéo càng mở 14, bạc mở 9 mang bi "T" 15 sẽ dịch chuyển sang trái. Sau khi khắc phục hết khe hở bi "T" 15 sẽ tì vào đầu đòn mở 16. Nhờ có khớp bản lề của đòn mở liên kết với vỏ 8 nên đầu kia của đòn mở 16 sẽ kéo đĩa ép 5 nén lò xo 7 lại để dịch chuyển sang phải tạo khe hở giữa các đĩa ma sát với các đĩa ép, đĩa ép trung gian và bánh đà. Khi này các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra và ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số. Ngoài các trạng thái làm việc trên, thì ly hợp còn xuất hiện trạng thái trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát của ly hợp. Hiện tượng này thường xuất hiện khi đóng ly hợp (xảy ra trong thời gian ngắn) hoặc khi gặp quá tải (phanh đột ngột mà không nhả ly hợp). II.3. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU II.3.1.Lựa chọn phương pháp dẫn động ly hợp II.3.1.1.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 ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN131, ... Cơ khí Ô tô A – K52 Page 14 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp 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 ôtô hạng nặng. Hình 3.1. 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 8 sẽ làm cho cần của trục bàn đạp ly hợp 4 quay quanh tâm O 1 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 δ 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 Cơ khí Ô tô A – K52 Page 15 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp 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. II.3.1.2. 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 xilanh chính và xilanh công tác. Hình 3.2. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực 1-Bàn đạp ly hợp; 2-Lò xo hồi vị; 3-Xilanh chính; 4-Piston xilanh chính; 5-Đường ống dẫn dầu; 6-Xilanh công tác; 7-Càng mở ly hợp;8-Bạc mở ly hợp Cơ khí Ô tô A – K52 Page 16 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Cấu tạo xi lanh chính. 1-Xilanh; 2-Bình chứa dầu ; 3-Nút đổ dầu vào; 4-Tấm chắn dầu; 5Piston;6-Cần piston; 7-Lá thép mỏng hình sao;8-Phớt làm kín; 9-Lò xo hồi vị piston;10-Van một chiều; 11-Lò xo van một chiều ;12-Van hồi dầu. a. Lỗ cung cấp dầu b. Lỗ điều hòa Nguyên lý làm việc : Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp 1, nhờ thanh đẩy, đẩy piston 4 của xilanh chính 3 sang trái, bịt lỗ bù dầu b, làm dầu trong khoang D bị nén lại. Khi áp lực dầu trong khoang D thắng lực ép của lò xo van một chiều 11 ở van một chiều 10 thì van một chiều mở ra. Lúc này dầu từ khoang D theo đường ống dẫn dầu 5 vào xilanh công tác 6 đẩy piston sang phải, làm cho càng mở ly hợp 7 quay quanh O, đồng thời đẩy bạc mở 8 sang trái (theo chiều mũi tên). Bạc mở tác động nên đầu dưới của đòn mở ly hợp tách đĩa ép ra khỏi bề mặt ma sát. Ly hợp được mở. Khi người thả bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2 và lò xo ép làm các piston của xilanh chính và xilanh công tác từ từ trở về vị trí ban đầu. Lúc này dầu từ xilanh công tác 6 theo đường ống dẫn dầu 5 qua van hồi dầu 12 vào khoang D. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 17 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Khi người lái nhả nhanh bàn đạp ly hợp 1, thì do sức cản của đường ống và sức cản của van hồi dầu 12 làm cho dầu từ xilanh công tác 6 không kịp về điền đầy vào khoang D. Vì thế tạo ra độ chân không ở khoang D, nên dầu từ khoang C qua lỗ cung cấp dầu a vào khoang E, rồi sau đó dầu qua lỗ nhỏ ở mặt đầu piston ép phớt cao su 8 để lọt sang bổ sung dầu cho khoang D (tránh hiện tượng lọt khí vào khoang D, khi khoang D có độ chân không). Khi dầu đã khắc phục được sức cản của đường ống và van hồi dầu 12 để trở về khoang D, thì lượng dầu dư từ khoang D theo lỗ bù dầu b trở về khoang C, đảm bảo cho ly hợp đóng hoàn toàn. Lỗ bù dầu b còn có tác dụng điều hòa dầu khi nhiệt độ cao. Lúc nhiệt độ cao dầu trong khoang D nở ra, làm áp suất dầu tăng lên, dầu qua lỗ bù dầu b về khoang C. Vì thế khắc phục được hiện tượng tự mở ly hợp. 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. II.3.1.3.Phương án 3: Dẫn động ly hợp 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. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 18 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Hình 2.10. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa 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 của xilanh 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 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 O 2 và qua thanh kéo 5 làm đòn dẫn động 7 quay quanh O 3 . 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 15 thì làm cho càng mở ly hợp 16 quay quanh O4 và đẩy bạc mở ly hợp 19 sang trái (theo chiều mũi tên). Ly hợp được mở. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 19 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạn chế hành trình của cần piston 15 thì đầu piston van phân phối 14 cũng tỳ vào phớt van 12 và làm van 12 mở ra. Khí nén lúc này từ khoang A qua van 12 vào khoang B, rồi theo đường dẫn khí nén 13 vào xilanh 17 và đẩy xilanh lực dịch chuyển làm đòn dẫn động 18 quay quanh O4 . Kết hợp với càng mở ly hợp 16 quay và đẩy bạc mở ly hợp 19 sang trái. Ly hợp được mở. Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị 6 kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu. Đồng thời thông qua đòn dẫn động 8 kéo thân van phân phối 10 sang trái, khi mặt đầu bên phải của piston 14 chạm vào mặt bích bên phải của thân van thì piston 14 được đẩy sang trái, làm càng mở ly hợp 16 quay và đẩy bạc mở ly hợp 19 sang phải. Cùng lúc đó, dưới tác dụng của lò xo hồi vị phớt van phân phối 12 và đẩy van này đóng kín cửa van. Khí nén từ xilanh lực 17 theo đường dẫn khí nén 13 vào khoang B và qua đường thông với khí trời a ở thân piston 14 ra ngoài. Lúc này ly hợp ở trạng thái đóng hoàn toàn. Ưu điểm : Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy, khi cường hóa khí nén hỏng thì hệ thống dẫn động cơ khí vẫn có thể điều khiển ly hợp được. Nhược điểm : Khi cường hóa hỏng thì lực bàn đạp lớn. Loại hệ thống dẫn động này phù hợp với những xe có máy nén khí. II.3.1.4.Phương án 4: Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có cường hóa khí nén Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn và áp lực của dầu trong các xilanh lực. Đồng thời kết hợp với áp lực của khí nén lấy từ các máy nén khí. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 20 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Hình 2.11. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực có cường hóa 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 Q lên bàn đạp ly hợp 1, làm cho tay đòn bàn đạp quay quanh O1 và đẩy cần piston của xilanh chính 3 đi xuống (theo chiều mũi tên). Dầu từ xilanh chính 3 được piston nén lại và theo đường ống dẫn dầu 4 vào xilanh thủy lực 8. Áp lực dầu tác dụng vào mặt piston xilanh thủy lực 9 và đẩy nó cùng cần piston 10 sang phải. Làm cho càng mở ly hợp Cơ khí Ô tô A – K52 Page 21 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp 11 quay quanh O2 và đẩy bạc mở ly hợp 12 sang trái (theo chiều mũi tên). Ly hợp được mở. Đồng thời dầu có áp suất theo đường ống dẫn dầu 13 tác dụng lên piston xilanh mở van 14 thì đẩy piston 14 cùng cốc van 15 và màng ngăn 16 sang trái. Đóng van xả 17 lại và van nạp 18 được mở ra. Khí nén từ máy nén khí theo đường ống dẫn khí nén 19 qua van nạp 18 vào khoang A, rồi theo lỗ thông xuống khoang B và đẩy piston xilanh 6 cùng cần piston 7 sang phải. Kết hợp với lực đẩy của áp lực dầu, đẩy piston xilanh thủy lực 9 cùng cần piston 10 làm cho càng mở ly hợp 11 quay quanh O2 và đẩy bạc mở ly hợp 12 sang trái. Ly hợp được mở. Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2 kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu. Piston của xilanh chính 3 dịch chuyển lên phía trên và dầu từ xilanh công tác trở về xilanh chính. Đồng thời van xả 17 mở, van nạp 18 đóng lại. Khí nén từ khoang B qua lỗ thông sang khoang A và qua van xả 17 rồi theo lỗ trên cốc van phân phối 15 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 nén hỏng thì hệ thống dẫn động bằng thủy lực vẫn hoạt động bình thường. Lực của người lái tác dụng vào bàn đạp ly hợp nhỏ. Hành trình toàn bộ của bàn đạp không lớn. Loại hệ thống dẫn động này thì đảm bảo được yêu cầu đóng ly hợp 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 khó khăn và yêu cầu độ chính xác của hệ thống dẫn động cao. NHẬN XÉT: Qua phân tích, tìm hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động, xem xét ưu điểm và nhược điểm của từng phương án dẫn động điều khiển ly hợp, ta thấy ‘‘phương án 3:Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén’’phù hợp để áp dụng cho việc thiết kế hệ thống ly hợp cho xe khách 10 tấn. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 22 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Phương án này đảm bảo nguyên tắc : - Lực bàn đạp phải đủ lớn để có cảm giác mở ly hợp. - Sử dụng phải chắc chắn nhẹ nhàng. - Dễ chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa. II.4. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP II.4.1.Xác định mô men ma sát của ly hợp Công thức tính mô men ma sát của ly hợp : Ml = β . Memax Trong đó: - Ml : Mô men ma sát của ly hợp (N.m) Memax : Mô men xoắn cực đại của động cơ (N.m) β : Hệ số dự trữ của ly hợp Do xe là xe khách nên chọn β = 2 Vậy mô men ma sát ly hợp là : ML=2.41 = 82 (KGm) = 82.10 =820 ( Nm) II.4.2.Xác định kích thước cơ bản của đĩa bị động • Số đĩa bị động: n=1 nếu Memax ≤ 465 N.m → 03 đòn mở n=2 nếu Memax ≥ 465 N.m → 04 đòn mở Theo đề bài : Memax=410 (N.m ) nên ly hợp thiết kế có 1 đĩa bị động và 3 đòn mở • Bán kính ngoài của đĩa bị động: Cơ khí Ô tô A – K52 Page 23 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp D2 = 2 R 2 = M e max C , cm Trong đó: Memax: Mô men xoắn lớn nhất của động cơ (N.m) C: hệ số kinh nghiệm lấy theo loại ô tô C=4,7 Đối với ô tô du lịch C=3,6 đối với ô tô vận tải C= 1,9 đối với ô tô tự đổ Theo đề bài thiết kế ô tô khách, lấy C= 3,6 D2 = 3,16. 410 = 34 3,6 (cm) Vậy R2=17 (cm) =170 (mm) (D2 còn bị giới hạn bởi đường kính ngoài của bánh đà) • • Bán kính trong của đĩa bị động: R1= (0,53 – 0,75) R2 = (0,53 – 0,75).170 = (90,1 – 127,5) Chọn R1 =110 (mm) Bán kính trung bình 3 Rtb = • 3 2 R2 − R1 2 170 3 − 110 3 . 2 = . = 142 3 R2 − R1 2 3 170 2 − 110 2 (mm) Lực ép lên đĩa ma sát pe = β .M e max i.µ.Rtb Trong đó: • • • • • Rtb: là bán kính trung bình của đĩa ma sát Β=2 hệ số dự trữ ly hợp Memax=410 N.m i là số đôi bền mặt ma sát -i=2, ly hợp có một đĩa bị động. -i=4, ly hợp có 2 đĩa bị động. μ: hệ số ma sát, thông thường, đối với bộ ly hợp ô tô hiện nay μ=0,25 – 0,3 chọn μ=0,28. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 24 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Pe = β .M e max 2.410 = = 10311 i.µ.Rtb 2.0,28.0,142 (N) II.4.3. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp Quá trình đóng ly hợp êm dịu bao giờ cũng kèm theo sự trượt giữa các đôi bền mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt 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 khả năng ép của chúng. Vì vậy, cần xác định công trượt, công trượt riêng để hạn chế sự mòn, khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết. B A Mm Jm ω Ml Ma Ja ωa A: phần chủ động B: phần bi động của ly hợp và các phần có liên quan tới phần bị động của ly hợp Mm : Mô mem động cơ. Ml : Mô mem của ly hợp. Ma : mô mem cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp ωm: tốc động góc của trục khủy. ωa : tốc động góc của trụ ly hợp Jm : mômem quán tính của bánh đà và các chi tiết động cơ quy dẫn về bánh đà Ja : moomem quán tính của ô tô và rơ mooc quy dẫn về trục ly hợp Cơ khí Ô tô A – K52 Page 25 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp -Giai đoạn 1: tăng mô mem của ly hợp khi đóng ly hợp từ 0 đến Ma (khi đó, ô tô bắt đầu khởi động tại chỗ) Công của động cơ ở giai đoạn đầu với thời gian t1 sẽ tiêu tốn cho sự trượt và nung nóng ly hợp. Công trượt L1 được tính theo công thức sau: L1 = M a . ω m − ωa t1 2 - Giai đoạn 2: tăng mô mem của ly hợp đến giá trị không có sự trượt của ly hợp Công của động cơ ở giai đoạn 2 ứng với thời gian t2 dùng để tăng tốc độ trục bị động của ly hợp và để nói chúng với hệ cản chuyển động của ô tô. Tính L2 1 2 2 L2 = .J a . ( ωm − ωa ) + .M a . ( ωm − ωa ) .t2 2 3 Vậy công trượt toàn bộ của ly hợp tính theo công thức: 2 1 2 1 L = L1 + L2 = M a . ( ωm − ωa ) . .t1 + .t2 ÷+ .J a . ( ωm − ωa ) 3 2 2 ( Jun) Sự trượt của ly hợp diễn ra ngay sau khi gài số và thực hiện đóng ly hợp. Điều đó có thể xảy ra khi lúc xe đang chạy hoặc khi bắt đầu khởi hành. Trong đó, trường hợp xe bắt đầu khởi hành sẽ có công trượt lớn nhất vì lúc này sự chênh lệch tốc độ giữa bánh đà động cơ và tốc độ trục ly hợp ( xe đang đứng yên) là lớn nhất. Ta tính công trượt trong trường hợp xe bắt đầu khởi động tại chỗ : Ma: Mô mem cản chuyển động quy dẫn về trục của ly hợp, được tính theo công thức: rb x M a = [ ( Ga + Gm ).ψ + Pω ]. i0 .ih .i p .η tl (N.m) Cơ khí Ô tô A – K52 Page 26 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Trong đó: Trọng lượng toàn bộ ô tô Ga = 103400 (N) Trọng lượng toàn bộ rơ mooc Gm = 0 (N) Ψ: hệ số cản tổng cộng của đường, lấy ψ = 0,03 Lực cản gió Pω = 0 ( coi như = 0 vì xe đứng yên ) rbx: bánh kính làm việc của bánh xe rbx= 0,497 (m) tỷ số truyền lực chính i0= 7,63 tỷ số truyền hộp số ih lấy ih1 = 7,44 tỷ số truyền hộp số phụ ip = 1 ηtl hiệu suất của hệ thống truyền lực , lấy ηtl = 0,9 Tính được Ma M a = [ (103400 + 0 ).0,03 + 0]. 0,497 = 30,2 7,63.7,44.1.0,9 (N.m) ωm : tốc độ góc của động cơ khi đóng ly hợp, lấy tốc độ góc tương ứng với Memax. Có nM = 1900 (v/ph) π π .n M = .1900 = 199( rad / s ) 30 30 vậy: ωa :tốc độ góc của trục ly hợp. tính toán lúc xe khởi hành nên ωa = 0 ωm = (rad/s) ja : moomem quán tính của ô tô và rơ mooc quy dẫn về trục ly hợp Ja ( G + Gm ) . = a Các thông số đã biết Ja g (103400 + 0) . = 2 rbx (i0 .ih .i p ) 2 (kg.m2) 0,4972 = 0,8 (7,63.7,44.1) 2 9,81 Vậy, ta tính được (kg.m2) t1, t2: thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn 1 và giai đoạn 2 được xác định theo công thức: t1 = Ma k t2 = 2.J a .( ω m − ω a ) Cơ khí Ô tô A – K52 k Page 27 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Trong đó: k là hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tang mô mem Ml khi đóng ly hợp, xác định theo thực nghiệm: đối với xe du lịch: k = 50 – 150 Nm/s đối với xe vận tải: k = 150 – 750 Nm/s chọn k =200 Nm/s , ta tính được t1, t2 t1 = M a 30,2 = = 0,15 k 200 (s) t2 = 2.J a .( ωm − ωa ) k = 2.0,8.199 = 1,26 200 (s) Vậy công trượt trong trường hợp xe bắt đầu khởi hành tại chỗ : 2 1 1 2 L = 30,2.(199 − 0). .0,15 + .1,26 + .0,8.(199 − 0) = 21339 3 2 2 (J) II.5 KIỂM TRA KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT, TỔNG THÀNH, HỆ THỐNG II.5.1 Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp II.5.1.1 Công trượt riêng Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng, được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát, kí hiệu Lr (j/m2) Lr = ( L i.π . R2 − R1 2 2 ) = 21339 = 202155( J / m 2 ) 2 2 2.π .( 0.17 − 0.11 ) =202,155 (kJ/m2) Với loại ô tô khách, tải trọng > 5 tấn thì công trượt cho phép [L0] = 400 ÷600 kJ/m2 So sánh với giá trị cho phép về công trượt riêng Lr < [L0] Vậy ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp II.5.1.2 Áp suất trên bề mặt tấm ma sát Cơ khí Ô tô A – K52 Page 28 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp q= Pe π .( R2 − R1 2 ).i 2 Trong đó: Pe=10029 (N) R,r : là bán kính ngoài và bán kính trong đĩa ma sát i=2 là số đôi bề mặt ma sát [q]: áp suất cho phép, tra trong bảng sau: Nguyên liệu của các bề Hệ số ma sát μ Khô Trong dầu mặt ma sát Thép với Phê-ra-đô 0,25 – 0,35 Đồng với Phê-ra-đô Gang với phê-ra-đô Thép với phê-ra-đô Cao su 0,2 0,4 – 0,5 q= ( Pe ) π . R2 − R1 .i 2 2 = Áp suất cho phép [p] 0,07 – 0,15 (kN.m^-2) 100 - 250 0,07 – 0,15 100 - 250 100 - 250 10311 = 97690( N / m 2 ) = 98( KN / m 2 ) 2 2 π . 0,17 − 0,11 .2 ( ) < [q] (thỏa mãn) II.5.1.3 Nhiệt độ sinh ra do trượt Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, đĩa ép trung gian ( ở ly hợp 2 đĩa ma sát), lò xo … Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết , bằng cách xác định nhiệt độ theo công thức: ∆T = Cơ khí Ô tô A – K52 γ .L ≤ [ ∆T ] c.m Page 29 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Trong đó: L: công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt [J] γ: hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng chi tiết cần tính. Với ly hợp 1 đĩa bị động thì γ =0,5 c: nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép hoặc gang có thể lấy c = 481,5 (J/kg0C) m: khối lượng chi tiết bị nung nóng ∆T độ tang nhiệt độ chi tiết bị nung nóng [0C] Độ tang nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành của ô tô ( ứng với hệ số cản của đường ψ=0,02) không được vượt quá 100C Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là : m≥ 0,5.21339 = 2 .2 481,5.10 (kg) II.5.2 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp II.5.2.1 Tính sức bền đĩa bị động Để giảm kích thước của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô thì chọn vật liệu có hệ số ma sát cao. Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa. Chọn vật liệu làm xương đĩa là thép các bon C50, chiều dày xương đĩa thường chọn từ 2,0 mm Chọn vật liệu làm tấm ma sát là phê ra đô , có chiều dày 5 mm. Cơ khí Ô tô A – K52 Page 30 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Cấu tạo đĩa bị động của xe ô tô Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán , vật liệu làm đinh tán bằng nhôm có đường kính 6 (mm) Đinh tán bố trí hai dãy trên đĩa, tương ứng với các bán kính ở vòng trong là r 1 = 12,5 (cm), vòng ngoài là r2 = 15,5 (cm) Cơ khí Ô tô A – K52 Page 31 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp F2 F1 r2 l r1 Sơ đồ phân bố lực trên đinh tán Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức F1 = Và: F2 = M e max . r1 2. r12 + r 22 ) Thay số vào ta có F1 = 65 (KG) M e max . r 2 2. r12 + r 22 Thay số vào ta có F2 = 80 (KG) ( ( ) Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và chèn dập * ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong: τ c1 = F1 ≤ [ ] τc π. d 2 n1. 4 δ cd1 = F1 n1.l.d ≤ [ δ cd ] Trong đó : + τc1 : Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong Cơ khí Ô tô A – K52 Page 32 d TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp + δcd1 : Ứng suất chèn dập của đinh tán. + n1: Số đinh tán bố trí ở vòng trong chọn n1 = 8 + d: Đường kính đinh tán d = 5mm = 0,5cm +l : Chiều dài bị chèn dập của đinh tán l=2mm =0,2cm Thay vào công thức trên ta có : τc1 = 42KG/cm2 [...]... hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động, xem xét ưu điểm và nhược điểm của từng phương án dẫn động điều khiển ly hợp, ta thấy ‘‘phương án 3:Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén’’phù hợp để áp dụng cho việc thiết kế hệ thống ly hợp cho xe khách 10 tấn Cơ khí Ô tô A – K52 Page 22 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Phương án này đảm bảo nguyên tắc : - Lực bàn đạp phải đủ lớn để có cảm giác mở ly hợp. .. nhàng - Dễ chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa II.4 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP II.4.1.Xác định mô men ma sát của ly hợp Công thức tính mô men ma sát của ly hợp : Ml = β Memax Trong đó: - Ml : Mô men ma sát của ly hợp (N.m) Memax : Mô men xoắn cực đại của động cơ (N.m) β : Hệ số dự trữ của ly hợp Do xe là xe khách nên chọn β = 2 Vậy mô men ma sát ly hợp là : ML=2.41 = 82 (KGm) =... có độ chính xác cao II.3.1.3.Phương án 3: Dẫn động ly hợp 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 Cơ khí Ô tô A – K52 Page 18 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén 1-Bàn đạp ly hợp; 3, 5-Thanh kéo; 2, 4, 7, 8, 18-Đòn dẫn động... nhất là đối với loại xe ôtô hạng nặng Hình 3.1 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 8 sẽ làm cho cần của trục bàn đạp ly hợp 4 quay quanh tâm O 1 kéo thanh kéo của ly hợp 5 dịch chuyển sang... 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... tô và rơ mooc quy dẫn về trục ly hợp Cơ khí Ô tô A – K52 Page 25 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp -Giai đoạn 1: tăng mô mem của ly hợp khi đóng ly hợp từ 0 đến Ma (khi đó, ô tô bắt đầu khởi động tại chỗ) Công của động cơ ở giai đoạn đầu với thời gian t1 sẽ tiêu tốn cho sự trượt và nung nóng ly hợp Công trượt L1 được tính theo công thức sau: L1 = M a ω m − ωa t1 2 - Giai đoạn 2: tăng mô mem của ly hợp. .. sát Β=2 hệ số dự trữ ly hợp Memax=410 N.m i là số đôi bền mặt ma sát -i=2, ly hợp có một đĩa bị động -i=4, ly hợp có 2 đĩa bị động μ: hệ số ma sát, thông thường, đối với bộ ly hợp ô tô hiện nay μ=0,25 – 0,3 chọn μ=0,28 Cơ khí Ô tô A – K52 Page 24 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp Pe = β M e max 2.410 = = 10311 i.µ.Rtb 2.0,28.0,142 (N) II.4.3 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp Quá... 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 ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN131, Cơ khí Ô tô A – K52 Page 14 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp 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... thì ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động có những ưu nhược điểm sau : - Nếu cùng một kích thước đĩa bị động và cùng một lực ép như nhau thì ly hợp hai đĩa truyền được mômen lớn hơn ly hợp một đĩa - Nếu phải truyền một mômen như nhau thì ly hợp hai đĩa có kích thước nhỏ gọn hơn ly hợp một đĩa - Ly hợp hai đĩa khi đóng êm dịu hơn nhưng khi mở lại kém dứt khoát hơn ly hợp một đĩa - Ly hợp hai đĩa có kết... điểm của ly hợp hai đĩa là mở không dứt khoát nên ở những loại ly hợp này thì người ta phải bố trí cơ cấu để tạo điều kiện cho ly hợp khi mở được dứt khoát Trên hình 1.2 thì cơ cấu này được thực hiện bởi lò xo đĩa ép trung gian 2 và bu lông điều chỉnh 6 Khi mở ly hợp thì lò xo 2 sẽ đẩy đĩa ép trung gian 3 Cơ khí Ô tô A – K52 Page 12 TKMH Tính toán và thiết kế ly hợp tách khỏi đĩa ma sát bên trong và khi ... TKMH Tính toán thiết kế ly hợp - Tính toán sức bền số chi tiết chủ yếu ly hợp Tính toán dẫn động ly hợp 02 vẽ A1: Kết cấu ly hợp, hệ thống dẫn động ly hợp 01 vẽ A3: Bản vẽ chi tiết Chương II TÍNH...TKMH Tính toán thiết kế ly hợp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương I: TỔNG QUAN4 I.1 VỊ TRÍ4 I.2 CÔNG DỤNG LY HỢP4 I.3 PHÂN LOẠI LY HỢP I.4 YÊU CẦU LY HỢP I.5 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ Chương II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT... Tính toán thiết kế ly hợp II.5.4.1 Chế độ tính toán trục ly hợp Ta dùng mômen truyền từ động xuống trục ly hợp để tính toán, M e max = 41 KGm Vì mômen truyền từ bánh xe chủ động lên trục ly hợp