Thiết kế cải tiến hệ thống ly hợp tự động cường hóa quán tính xe tải 3,45 tấn

Lời mở đầu Từ xã hội loài ngƣời bắt đầu bƣớc vào thời kỳ đại phƣơng tiện di chuyển ngƣời ngày trở nên đại hơn, đa dạng phƣơng thức nhƣ ngun lý làm việc Trên khơng có kinh khí cầu, tàu lƣợn, máy bay, tàu vũ trụ mơi trƣờng nƣớc có ca nơ, tàu thủy, tàu ngầm Trên có tầu hỏa, tầu điện, ơtơ xe máy Trên đƣờng ơtơ phƣơng tiện có nhiều ƣu điểm trội: động, tính an tồn tiện nghi Năm 1860 ô tô sử dụng động đốt đời Sự đời ô tô sử dụng động đốt thách thức phƣơng tiện vận tải thô sơ thời ngày thúc đẩy ngành vận tải đƣờng phát triển Thông qua nhu cầu tiêu thụ, lƣu lƣợng vận chuyển hàng hóa phƣơng tiện giao thơng đánh giá mức độ phát triển kinh tế đất nƣớc Trƣớc vấn đề thiết đó, với tiến khoa học cơng nghệ, ngành sản xuất chế tạo ô tô giới ngày phát triển hoàn thiện đáp ứng khả vận chuyển, tốc độ, an toàn nhƣ đạt hiệu kinh tế cao Ngày ôtô không phƣơng tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách hàng hóa, mạnh mẽ vẻ đẹp xe thể lịch lãm tạo phong cách cho ngƣời chủ sử dụng Tính tiện nghi cho ngƣời dùng thân thiện với môi trƣờng sống chung quanh hai tiêu chí đặt hàng đầu mà tất cƣờng quốc công nghiệp ơtơ phải dựa vào để nghiên cứu phát minh để tạo sản phẩm tốt Tuy đất nƣớc ta nghèo kinh tế đà phát triển xong năm gần đảng nhà nƣớc ta trọng phát triển nghành ôtô để theo kịp với phát triển giới Nhận định hƣớng cho công nghiệp ô tô nƣớc nhà: - Phát triển nhanh ngành công nghiệp ôtô sở thị trƣờng hội nhập với kinh tế giới; lựa chọn bƣớc phát triển thích hợp đồng thời tích cực tham gia q trình phân cơng lao động hợp tác quốc tế ngành công nghiệp ôtô - Phát triển ngành công nghiệp ô tô sở tiếp thu công nghệ tiên tiến giới, kết hợp việc đẩy mạnh nghiên cứu - phát triển nƣớc tận dụng có hiệu sở vật chất trang thiết bị có - Phát triển ngành công nghiệp ô tô phù hợp sách tiêu dùng đất nƣớc, đồng với việc phát triển hệ thống sở hạ tầng giao thơng, u cầu bảo vệ cải thiện mơi trƣờng, thích hợp với tầm vóc thị hiếu ngƣời dân Việc nghiên cứu cải tiến cụm tổng thành sở xe hành mục đích làm cho xe tiện dụng việc mà chuyên gia tất hãng xe ngày đêm thực Trên sở nắm bắt đƣợc nguyên lý chung ôtô em đƣợc nhận nhiệm vụ thiết kế ly hợp tự cƣờng hóa quán tính nội dung đồ án thiết kế cải tiến cụm ly hợp cho xe tải Ben Thaco 3,45 cầu, với hai mục đích chính: thứ để giúp việc điều khiển xe đƣợc dễ dàng, giảm cƣờng độ làm việc cho ngƣời lái; thứ hai để tăng tuổi thọ cho cụm ly hợp Trong trình làm đồ án em cảm ơn giúp đỡ thầy giáo Nguyễn Khắc Trai, thầy môn giúp đỡ bạn Với cố gắng nỗ lực thân, đồ án em hoàn thành Tuy nhiên trình độ thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế thiếu nên đồ án em chắn cịn nhiều thiếu xót Em mong thầy giáo bạn đóng góp ý kiến, để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo võ văn hƣờng tin tƣởng giao cho em nghiên cứu trực tiếp hƣớng dẫn tận tình để em hoàn thành đồ án Hà Nội , ngày 03 tháng năm 2009 Sinh viên thiết kế Bùi Viết Nghĩa CHƢƠNG I LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CẢI TIẾN CHO HỆ THỐNG LY HỢP I MỤC ĐÍCH VIỆC NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG LY HỢP Trƣớc hết nói vai trị ly hợp ô tô Ly hợp có nhiệm vụ nối ngắt động với hệ thống truyền lực Khi nối ly hợp tiếp nhận mômen quay sinh từ động truyền xuống hộp số để hệ thống truyền lực hoạt động đƣợc Đồng thời trình xe chạy, để chuyển số dễ dàng phải ngắt động với hệ thống truyền lực Ngồi trong tình bất thƣờng hệ thống truyền lực bị tải để bảo vệ động nhƣ các chi tiết chịu mômen tải nhƣ trục, bánh Ly hợp lại có vai trị đặc biệt nhƣ cầu chì, phải có khả tự ngắt dịng truyền lực tải Với yêu cầu nhƣ có nhiều phƣơng án thiết kế cho hệ thống ly hợp, theo phƣơng pháp truyền mơmen khác có loại nhƣ: - ly hợp masát : Mơmen truyền qua bề mặt ma sat ép vào - ly hợp thủy lực: truyền mômen nhờ lƣợng chất lỏng - ly hợp điện từ : truyền mômen xoắn nhờ tác dụng từ trƣờng nam châm điện - ly hợp liên hợp: sử dụng kết hợp loại Trên tơ ngày ly hợp ma sát khơ thƣờng đóng đƣợc sử dụng phổ biến với ƣu điểm riêng phù hợp với yêu cầu làm việc ô tô, công nghệ chế tạo tƣơng đối đơn giản giá thành thấp Tuy nhiên tồn số nhƣợc điểm sau đây: Trong trƣờng hợp nhƣ chậm, khởi hành, sang số, ngƣời lái phải thao tác đạp ly hợp dứt khoát nhả ly hợp từ từ Để đảm bảo cho xe chạy êm dịu đòi hỏi ngƣời lái xe khả nhạy cảm làm tốt đƣợc Dù làm tốt ngƣời lái xe ln phải làm việc với cƣờng độ cao đƣờng địa hình phức tạp đƣờng đơng đúc có nhiều chƣớng ngại vật mà xe khơng thể chạy bình thƣờng đƣợc Lị xo ép ly hợp ma sát thƣờng đóng bị ép với độ biến dạng lớn để đảm bảo tạo mômen ma sát đĩa bị động đĩa ép Do trạng thái chịu lực nhƣ lò xo chịu ứng suất cắt lớn, bị mỏi nhanh bị giảm độ cứng, giảm lực ép, làm mômen ma sát giảm dẫn đến giảm khả truyền mômen ly hợp Khi đĩa ma sát bị mịn cịn gây tƣợng trƣợt ly hợp, không đảm bảo truyền mômen Để ngắt ly hợp ngƣời lái phải tác dụng lực lên bàn đạp ly hợp thông qua hệ dẫn động phải thắng tổng lực ép lớn lò xo ép Giá trị lực đạp không đổi cực đại, điều gây tốn nhiều công sức ngƣời lái nhƣ tổn hao nhiều công suất cho hệ thống trợ lực làm việc Với mục đích để khắc phục đƣợc nhƣợc điểm ly hợp ma sát khơ thƣờng đóng nêu Trong đồ án trình bày phƣơng án thiết kế cải tiến cho hệ thống ly hợp dựa tảng ly hợp ma sát khơ thƣờng đóng Đó hệ thống ly hợp ma sát khô thƣờng mở, hoạt động với lực ép tự động cƣờng hóa qn tính Ly hợp ma sát khơ cƣờng hóa qn tính có số điểm khác biệt sau đây: - Là ly hợp ma sát thƣờng mở tức trạng thái động không làm việc động hộp số đƣợc ngắt - Không phải đạp ly hợp để điều khiển xe cần chậm - Lực đạp để ngắt ly hợp cần sang số nhỏ ly hợp ma sát thông thƣờng - Ly hợp tự động cƣờng hóa qn tính làm việc êm dịu độ bền, độ tin cậy cao II SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG LY HỢP TỰ ĐỘNG CƢỜNG HÓA QN TÍNH: Hình 1.1 Sơ đồ ngun lý ly hợp tự động cƣờng hóa qn tính: 1: bánh đà 2: đĩa bị động 3: đĩa ép 5: chốt đẩy 6: chốt hạn chế 7: văng 8: lò xo ép 9: lò xo phản hồi 10: chốt kéo đĩa ép 11: bi T 13: kéo 14: vỏ Cấu tạo chung 4: đĩa phản ứng 12: đòn mở Ngoài chi tiết giống nhƣ ly hợp ma sát thơng thƣờng nhƣ đĩa bị động, đĩa ép, lị xo ép, bi T, đòn mở Ở ly hợp cịn có thêm chi tiết sau đây: + Đĩa phản ứng (4) đƣợc dẫn động quay vỏ nhờ vấu giống nhƣ đĩa ép + Quả văng (7) đƣợc gắn đĩa phản ứng quay quanh chốt quay, chốt đẩy (5) đầu tì lên đĩa ép, đầu chống vào văng + Lị xo phản hồi (9) đầu tì lên đĩa phản ứng, đầu đƣợc chặn đai ốc hãm chốt truyền lực (10) + Chốt hạn chế (6) có tác dụng hạn chế hành trình quay văng + Một điểm khác so với ly hợp ma sát thơng thƣờng khác địn mở (12) tác dụng vào đĩa phản ứng kéo đĩa sang phải để tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát cần mở ly hợp cƣỡng không trực tiếp kéo đĩa ép + Lị xo ép có xu hƣớng đẩy đĩa phản ứng sang trái, kéo (13) có tác dụng chịu lực kéo giữ cho đĩa khơng bị đẩy sang phía đĩa ép Ngun lý hoạt động: Ly hợp trạng thái thƣờng mở: Khi động chƣa làm việc động quay với số vịng quay nhỏ dƣới mức trạng thái khơng tải Đĩa phản ứng đƣợc giữ vị trí cân Lò xo phản hồi kéo đĩa ép tách khỏi đĩa bị động tạo khe hở ban đầu đĩa ép đĩa bị động  (mm) Khi động làm việc, văng sinh lực ly tâm Fq làm quay quanh chốt đẩy vào chốt truyền lực (5) tạo lực Fv Động đạt đƣợc số vịng quay cao khơng tải qn tính sinh lực Fv đủ để thắng lực nén lò xo phản hồi ép đĩa ép vào đĩa bị động bánh đà Khi đĩa ép hết hành trình  khơng dịch sang trái thêm đƣợc Tại chốt gắn văng có phản lực FC tác dụng ngƣợc lại đĩa phản ứng Fv Lực FC đẩy đĩa phản ứng xa đĩa ép lị xo ép lò xo phản hồi bị nén thêm làm tăng lực ép lên đĩa bị động, mômen ma sát sinh tỉ lệ với số vòng quay động Mômen đƣợc truyền tới trục bị động nhờ then hoa moayơ đĩa bị động trục bị động Lúc ly hợp làm nhiệm vụ nhƣ khớp nối truyền momen giống nhƣ ly hợp ma sát thông thƣờng Khi động đạt momen xoắn lớn Memax tốc độ động nmemax, văng bị hạn chế hành trình chốt hãm (6) khơng xoay thêm đƣợc nữa; lực FV tối đa không tăng cho dù động quay nhanh để đạt cơng suất tối đa Khi cần sang số, ngƣời lái cần ngắt ly hợp thời gian ngắn định, ngƣời lái tác dụng lực lên bàn đạp, thông qua hệ thống dẫn động đẩy bi T vào đầu đòn mở làm kéo (13) dịch chuyển sang phải Đĩa phản ứng bị kéo cƣỡng sang phải làm cho toàn cụm đĩa ép, văng bị kéo theo Đĩa ép tách khỏi đĩa bị động ly hợp đƣợc mở cƣỡng Ƣu điểm: Ngoài ƣu điểm giống nhƣ ly hợp ma sát thông thƣờng khác ly hợp có thêm ƣu điểm riêng nhƣ sau: - Giảm đƣợc lực bàn đạp, đặc biệt nhƣ tốc độ vịng quay thấp khơng cần tác dụng lên bàn đạp, ly hợp tự động ngắt lực ly tâm nhỏ nên không làm văng ép đĩa ma sát - Hệ số  chịu ảnh hƣởng độ mòn lực ép đƣợc sinh chủ yếu văng lò xo ép Lực ép nhƣ momen ma sát ly hợp phụ thuộc không đáng kể vào độ mòn đĩa ma sát - Độ bền đĩa ma sát chi tiết khác ly hợp cao điều kiện bình thƣờng tốc độ thấp chi tiết làm việc chủ yếu ly hợp đƣợc giải phóng làm việc cƣờng độ thấp Nhƣợc điểm - Khối lƣợng chi tiết quay lớn loại ly hợp ma sát thơng thƣờng Do loại ly hợp đƣợc sử dụng xe du lịch xe tải nhỏ III CÔNG DỤNG, ĐẶC ĐIỂM CỦA XE TẢI BEN THACO 3,45 T CẦU (4WD Trƣớc vào lựa chọn phƣơng án kết cấu cụ thể thiết kế cải tiến hệ thống ly hợp cho xe ta tìm hiểu cơng dụng đặc tính xe Đây dòng xe ben, xe tải nhẹ với tải trọng hàng hóa chuyên chở đƣợc 3,45 Tổng khối lƣợng xe đầy tải 8745 kg Xe sử dụng với nhiều mục đích vận tải, chuyên chở đƣợc nhiều loại hàng hóa nhƣ vật liệu xây dựng, lƣơng thực đóng bao, lƣơng thực dạng hạt, đồ dùng gia đình, loại đồ vật dạng cứng khác vv Với tải trọng kich thƣớc tƣơng đối nhỏ thích hợp cho vận tải với nhu cầu dân sinh Mặt khác hệ thống truyền lực cầu 4WD xe thích ứng đƣợc với đƣờng địa hình đồi núi, đèo dốc, đƣờng trơn lầy, đƣờng dốc dƣới 25% Xe sử dụng động Diezel kỳ, xi lanh thẳng hàng, với công suất cực đại 70kW tốc độ 3100 (v/p) Mômen xoắnc cực đại trục khuỷu tạo đƣợc 245 (Nm) đạt đƣợc tốc độ động 2000÷2200 (v/p) Tốc độ vịng quay trục khuỷu động so với động Diezel bình thƣờng Công suất động so với mức tải trọng nhỏ, tiết kiệm nhiên liệu Việc vận hành loại xe đơn giản có hệ thống trợ lực tốt giảm lao động cho ngƣời lái nhiều Với hộp số sàn số tiến, số lùi, ly hợp sử dụng loại ly hợp ma sát khô đĩa đơn thƣờng đóng Hệ thống phanh sử dụng phanh tang trống, điều khiển phanh khí nén hai dịng Hệ thống lái trục vít ecu bi trợ lực thủy lực Ngồi thơng số cụ thể xe đƣợc trình bày dƣới đây: THƠNG SỐ KỸ THUẬT XE BEN THACO QD3,45 TẤN- CẦU (4WD) ĐỘNG CƠ Kiểu Loại Dung tích xi-lanh Đường kính x Hành trình piston Cơng suất cực đại/Tốc độ quay Môment xoắn cực đại/Tốc độ quay TRUYỀN ĐỘNG Ly hợp Số tay Tỷ số truyền hộp số 1st/2nd 3rd/4th 5th/rev HỆ THỐNG LÁI HỆ THỐNG PHANH HỆ THỐNG TREO Trước Sau LỐP XE Trước/Sau KÍCH THƯỚC Kích thước tổng thể (DxRxC) Kích thước lọt lòng thùng (DxRxC) Vết bánh trước Vết bánh sau Chiều dài sở Khoảng sáng gầm xe KHỐI LƯỢNG khối lượng khơng tải khối lượng tải Khối lượng tồn Số chỗ ngồi ĐẶC TÍNH Khả leo dốc Bán kính quay vịng nhỏ Mức tiêu hao nhiên liệu Tốc độ tối đa KUNMING YUNNEI 4102QB Diesel – kỳ – xi lanh thẳng hàng 3760 cc 102 mm x 115 mm 70 kW/3100 vịng/phút 245 Nm/2000÷2200 vịng/phút Đĩa đơn khơ với lị xo xoắn đàn hồi số tới, số lùi 7,312/4,311 2,447/1,535 1,000/7,066 Trục vít ecu bi, trợ lực thuỷ lực Tang trống, khí nén hai dịng Phanh tay locked, lị xo tích bầu phanh Nhíp + Nhún thủy lực Nhíp DRC 8.25-20/Dual 8.25-20 5615 x 2165 x 2640 (mm) 3610 x 2010 x 600 (mm) 1724 mm 1.640 mm 3165 mm 260 mm 5100 kg 3450 kg 8745 kg 03 ≥ 25% 7,0 m 13 lít/100 km 80 km/h IV LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ Lựa chọn kết cấu cụm ly hợp ma sát đĩa ly tâm tự cƣờng hóa qn tính Hình 1.2: ly hợp ma sát văng ly tâm tự động cƣờng hóa quán tính 1-bánh đà; 2-đĩa bị động; 3-đĩa ép; 5-quả văng; 6-lò xo ép; 7-chốt đẩy lò xo; 8-đĩa tỡ ổ bi T; 9-trục ly hợp 10-đòn mở ly hợp; 11- kéo đĩa ép; 4-đĩa phản ứng; 12-vỏ ly hợp ... Sinh viên thiết kế Bùi Viết Nghĩa CHƢƠNG I LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CẢI TIẾN CHO HỆ THỐNG LY HỢP I MỤC ĐÍCH VIỆC NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG LY HỢP Trƣớc hết nói vai trị ly hợp tơ Ly hợp có... loại ly hợp đƣợc sử dụng xe du lịch xe tải nhỏ III CÔNG DỤNG, ĐẶC ĐIỂM CỦA XE TẢI BEN THACO 3,45 T CẦU (4WD Trƣớc vào lựa chọn phƣơng án kết cấu cụ thể thiết kế cải tiến hệ thống ly hợp cho xe. .. CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ Lựa chọn kết cấu cụm ly hợp ma sát đĩa ly tâm tự cƣờng hóa quán tính Hình 1.2: ly hợp ma sát văng ly tâm tự động cƣờng hóa qn tính 1-bánh đà; 2-đĩa bị động; 3-đĩa ép;