Hệ thống truyền lực ôtô

Hệ thống truyền lực ơtơ a) Ĩ2 * co, ©2 '4 m Hình 1.2- Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực khí vơ cấp a)- Sơ đồ nguyên ỉỷ truyền lực ma sát; b)- Truyền lực tiếp xúc nhiều điểm; c)~ truyền lực đai; d)- truyền lực đĩa lăn 1.3- Hệ thống truyền lực thủy lực 1.3.1- Truyền lực thủy động Truyền động thuỷ động phân thành hai loại tuỳ theo khả biến đổi mơ men nó: ly hợp thuỷ lực biến mô thuỷ lực Trên ôtô thường sử dụng ly họp thuỷ lực khơng điều chỉnh có vòng tuần hồn đổi xứng với cánh hướng kính (hình 4.1) Vòng tuần hồn chất lỏng ly họp tạo vỏ cánh thẳng cùa bánh cơng tác (hình 4.1-a) Trong số trường họp, cấu tạo ly hợp có dạng thể hình 4.1-b với khoang rỗng phía bên Trên sơ đồ vòng tuần hồn chất lỏng ly họp thể mũi tên ỗ Ly hợp thvỷ lực có ưu điểm thay đổi tỷ số truyền cách liên tục có khả truyền tải lượng lớn, cấu tạo đơn giản, giá thảnh sản xuất thấp, dễ sử dụng bảo dưỡng, sửa chữa Tuy nhiên, nhược điểm ly hợp khơng có khả biến đổi mô men hạn chế phạm vi sử dụng hộp sổ thuỷ ơtơ Hơn ly hợp có sổ nhược điểm khác như: hiệu suất thấp vùng làm việc có tỷ số truyền nhỏ, độ nhạy cao ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết họp với động đốt Hệ thống truyền lực ôtô CHƯƠNG í HỆ THỐNG TRUYỀN Lực ỒTƠ 1.1- Các khái niệm Hệ thống truyền lực ô tô có nhiệm vụ thay đổi mơ men vận tốc bánh xe chủ động ô tô nhằm đáp ứng điều kiện chuỷển động 1Ễ2- Hệ thống truyền lực khí 1.2.1- Hệ thổng truyền lực cỏ cẩp Hệ thống truyền lực truyền thọng HTTL khí có cấp, tỷ số truyền thay đổi cách thay đổi cấp hộp Hình 7ế 1- Sơ đồ hệ thống truyền lực ôtô cỏ cầu sau chủ động 1- Động cơ; 2- ly hợp; 3- hộp sổ; 4- trục đăng; 5-ể truyền lực vi sai; 6bản trục Trong hình lểl ví dụ HTTL khí có cấp Nhược điểm lớn loại HTTL số cấp số có hạn nên khơng thể đáp ứng cách xác điều kiện chuyển động 1.2.2- Hệ thống truyền lực vô cẩp Hệ thống truyền lực vô cấp thay đổi tỷ số truyền cách liên tục phạm vi điều chỉnh nó, nhờ mà đáp ứng cách tốt điều kiện chuyển động Nguvên lý chung truyền lực vô cấp ma sát thể hình 1.2- a: mơ men truyền từ đĩa chủ động sang đĩa bị động nhờ lực ma sát điểm tiếp xúc hai đĩa Để thay đổi tỷ số truyền, người ta thay đổi bán kính làm việc Ĩ2 cách bố trí cho đĩa chủ động ừượt dọc trục Như vậy, ta có tỷ số truyền truyền động là: thay đổi cách liên tục vùng điều chỉnh nỏ Truyền lực ma sát vơ cấp phân thành ba nhóm sau: truyền lực đai; truyền lực tiếp xúc nhiều điểm; truyền lực đĩa lăn Hệ thống truyền lực ôtô Biển mô thuỷ lực phân loại theo chiều quay bánh bơm bánh tua bin, theo số lượng bánh rua bin, theo cách bố trí bánh phản ứng Theo chiều quay bánh công tác biến mô phân thành loại: biến mô thuận biến mô nghịch Trong biến mơ thuận, dòng chất lỏng khoang cơng tác qua bánh theo trình tự sau: bánh bơm (B), bánh tua bin (T), bánh phản ứng (P) (hình 4.1 - c) Ể Trong biến mô nghịch, bánh phản ứng lắp bánh bơm bánh rua bin (hình ỉ - g) Biến mơ nghịch sử dụng ôtô trường hợp hộp số thuỷ có dòng cơng suất Theo số lượng bánh tua bin, biến mô phân thành loại: cấp (có bánh tua bin), nhiều cấp (có hai nhiều bánh tua bin) Trong biến mơ nhiều cấp, sau bánh tua bin có bố trí bánh phản ứng, trừ bánh tua bin cuối (hình 4.1- f, h) Các bánh tua bin biến mô nhiều cấp thường nối cứng với Chúng nối với nhờ vành nằm lòng biến mơ (hình 4.1 - f), truyền hành tinh D (hình 4.1- h) Bộ truyền đặt bên biến mô có nhiệm vụ tăng hệ số biến đổi mô men biến mô Biến mô loại gọi biến mơ vi sai Theo cách bố trí bánh phản ứng (bánh dẫn hướng) phân biệt loại biến mô đơn giản biến mô hỗn hợp Trong biến mô đơn giản, bánh phản ứng bố trí cố định, chúng khơng có khả quay trình làm việc Trong biến mô hỗn hợp, bánh phản ứng đặt khóp chiều Các khớp bị khố biến mô làm việc chế độ biến mô thuỷ lực nhờ mô men xoắn tác động ngược với chiều quay bánh bơm Khi biến mô làm việc tỷ số truyền lớn, chiều tác động mô men xoắn thay đổi làm bánh phản ứng quay với dòng chất lỏng Lúc biến mơ làm việc chế độ ly hợp thuỷ lực Chính biến mơ làm việc chế độ: ly hợp biến mơ nên có tên gọi biến mô hỗn hợp Trong số kết cấu, người ta tách bánh phản ứng thành bánh bố trí nối tiếp (hình 4.1- d), điều cho phép mở rộng vùng làm việc với hiệu suất cao biến mô Các biến mô hỗn hợp thường sử dụng kết hợp với ly hợp khoá o (hình 4.1- e), cho phép khố cứng bánh bơm với bánh tua bin biến mô tạo nên khối cứng truyền trực tiếp mô men từ bánh bơm sang bánh tua bin Ly họp khoá điều khiển nhờ hệ thống riêng biệt, việc khoá cứng biến mô chế độ ly hợp cho phép tăng hiệu suất làm việc biến mô (10 -ỉ20 %) tăng tốc độ chuyển động cực đại ôtô Trong số trường hợp, nhằm tăng cường khả phanh động cơ, người ta sử dụng khớp chiêu Khớp có tác dụng nơi cứng trục bánh tua bin với trục bánh bơm trường hợp mô men truyền ngược từ trục tua bin sang trục bánh bơm 1.3.2- Truvền lực thủy tĩnh HTTL thuỷ lực thể tích gồm có bơm thuỷ lực lắp sau động đốt nhiều động cơthuỷ lực (hình 1.3) Năng lượng từ bơm truyền tới động thuỷ lực nhờ dòng chất lỏng chuyển động đường ống Để có vùng điều chỉnh đủ rộng đáp ứng điều kiện chuyển động, người ta sử dụng loại bơm hay động thuỷ lực có khả điều chỉnh lưu lượng Hình lề4- Sơ đồ nguyên lý hệ thống truyền lực thuỷ lực thể tích 1- Động cơ; 2- bơm thuỷ lực; 3- động thuỷ lực; 4- trục đăng; 5- truyền lực vi sai; 6- bán trục; 7- đường ống; 8- động thựỳ lực Trên thực tế có nhiều phương án bố trí máy thuỷ lực, thông dụng hai phương án trình bày hình 1.3 Hình 1.3-a thể phương án sử dụng động thuỷ lực cho toàn hệ thống truyền lực Ở phương án thứ hai (hình 1.3- b), bánh xe chủ động người ta bố trí động thuỷ lực Sơ đồ thường sử dụng ôtô nhiều cầu chủ động để tạo cầu chủ động rơ moóc (hoặc bán moóc) Đặc biệt, nhiều loại động thuỷ lực có khả phát huy mơ men lớn, nên lắp trực tiếp bánh xe mà không cần thêm truyền khí Việc thay đổi tỷ số truyền thường thực cách điều chỉnh lưu lượng bơm thuỷ lực Đối với ôtô nhiều cầu chủ động, người ta mở rộng vùng điều chỉnh bang cách cắt bớt sổ cầu chủ động xe hoạt động đường tốt Đối với hệ thống truyền lực dạng này, q trình điều khiển thường tự động hố hồn tồn HTTL thuỷ lực thể tích có ưu điểm sau: - Thay đổi tỷ số truyền cách liên tục phạm vi rộng; Bố trí xe dễ dàng, gọn dễ lắp đặt; Có khả làm việc ổn định lâu dài ỏ' tốc độ thấp; Hệ thống truyền lực ôtô - Bảo vệ động phận hệ thống truyền lực tránh tải, tải xung; Điều khiển dễ dàng, dễ tự động hố q trình điều khiển; Có khả đảo chiều chuyển động phanh ôtô mà không cần có hệ thống chun dùng Nhược điểm HTTL thuỷ lực thể tích tuổi thọ máy thuỷ lực thấp mà giá thành lại cao Vì vậy, dạng truyền lực gặp ơtơ Nhưng lại sử dụng rộng rãi loại xe máy có tốc độ di chuyển chậm di chuyên xe máy thi công (máy xúc, xe lu, cẩu tự hành, giàn khoan cọc nhồi, ), loại xe nâng hạ hàng kho bãi, sân b a y , v số loại máy nông-lâm nghiệp 1.4- Hệ thống truyền lực điện HTTL điện bao gồm hai phao: truyền lực điện giảm tốc khí Trong trường hợp này, người ta đặt sau động đôt máy phát điện Dòng điện máy phát truyên tới động điện làm động quay, sau mơ men cùa động điện truyên tới bánh xe chủ động qua truyền khí Các dạng sơ đồ truyền lực điện điển hình thể hình 1.2 ìẹn aien ninh aược the hiẹn trẽn nil 'ÒỢtyrỸ' i ‘-V- 6-H cI)7cI a) Hình lế5- Sơ đổ nguyên lỷ hệ thống truyền lực điện Động cơ; 2- máy phát điện; 3- động điện; 4- trục đăng; 5- truyền lực chỉnh vi sai; 6- bán trục; 7- dãy dẫn điện; 8- động điện hộp giảm tốc 1- HTTL điện thực theo sơ đồ hình ễ2- a, trường hợp truyền động từ động điện tới bánh xe chủ động tương tự HTTL khí thể sơ đồ 1.1 Trên hình 1.2- b trường hợp dẫn động độc lập: bánh xe chủ động người ta lắp động điện với phận giảm tốc Phương án có ưu điểm gọn, nhẹ, tồn phần truyền động điện đặt gọn lòng bánh xe chủ động Truyền động điện thường sử dụng ôtô tự đổ siêu nặng (tải 80 tấn) làm việc vùng mỏ hay cơng trường thuỷ lợi lớn Ngồi ra, sử dụng số loại ơxơ đồn xe nhiều cầu chủ động mà dạng HTTL khác trở nên cồng kềnh nặng nề Ưu điểm HTTL điện khả biến đổi mô men cách liên tục (vô cấp) Hơn nữa, việc sử dụng phương án dẫn động độc lập cho bánh xe chủ động ôtô tự đổ tải lớn (với công suất lớn 700 - 800 KW) làm cho HTTL trở nên gọn nhẹ phân bố trọng lượng ơíơ trở nên hợp lý (tăng trọng lượng bám cầu chủ động) Hệ thống truyền lực ôtô Tuy nhiên, HTTL điện có nhược điểm sau: khối lượng lớn so với HTTL khí HTTL thuỷ sử dụng ôtô cỡ nhỏ; hiệu suất tương đối thấp; giá thành sản xuất cao; khối lượng không treo lớn 1.5- Hệ thống truyền lực ôtô hybrid Hệ thống truyền lực ôtô (a): electric only (b): hybrid / electric assist t ^ gậ a° —7 T —9 T (2) aỊ+ifiẫ-v)2 af+w+v)2 J aị+v2 Số hạng biểu thức (2) hàm nghịch biến với V với vận tốc V2 đạt giá trị cực đại V = Việc giới hạn mức mật độ phổ V = tương ứng với giới hạn bước sóng cực đại mấp mô coi nằm phạm vi biên dạng micro Giới hạn chiỉ mang tính tương đối phụ thuộc vào phương pháp đo Trong nhiều trường họp khơng tồn giới hạn xác định rõ ràng ranh giới biên dạng macro micro Số hạng thứ hai biểu thức đặc trưng cho thành phần biến thiên tuần hồn biên dạng đường có giá trị cực đại tần số pi Sự xuất giá trị cực đại đô thị mật độ phơ đường ơtơ tác động có hướng ôtô lên mấp mô đường Sau ôtô qua mấp mô (được gọi ỉà ) xuất sóng áp suất lan truyền đường Do tần số dao động tốc độ chuyển động trung bình hầu hết ơtơ đềăutơng đương nên điểm xác định đường xuất áp suất dương âm điều dẫn đến xuất mấp mô biến thiên tuần hồn Vì ơtơ có tần số dao động riêng (tần số cao tần số thấp) nên mấp mơ biến thiên tuần hồn đường có bước sóng tương ứng Trên đường bê tơng, bước sóng có liên quan tới chiều dài GÙa bê tông Thành phần tần số thấp (bước sóng dài) gặp đường đất đường có bề mặt cứng Thơng thường đoạn đường có mấp mồ tuần hồn đan xen với đoạn đường tương đối phang với mấp mô ngẫu nhiên Độ dài đoạn đường với mấp mô ngẫu nhiên thường không dài (vài lần bước sóng) Điều lý giải sau: bị roi vào đoạn đường có mấp mơ tuần hồn lái xe nhanh chóng thay đổi tốc độ chuyển động để khỏi tình trạng bị dao động mạnh Vì đồ thị mật độ phổ phụ thuộc vào chế độ đo thực nghiệm đường Thầnh phần tần số cao gặp đường có bề mặt cứng Trên đường đất thường không xuất mấp mơ tuần hồn cỏ nhanh chóng bị dập tắt, đoạn đường có mấp mơ tuần hồn thường khơng dài Vì đồ thị mật độ phổ cùa biên dạng micro xây dựng dựa kết thực nghiệm mật độ phổ miền tần số cao thấp dần Các số liệu đặc tính biên dạng micro đường ôtô cho phép xác định miền mật độ phổ loại đường khác Chẳng hạn hình thể miền mật độ phổ biên dạng micro đường bê tông đường đất vẽ hệ toạ độ lơ ga rít Đồ thị cho thấy mật độ phổ đường bê tông nằm dải tương đối hẹp so với đường đất Trong biên giáo vùng đường đất tương ứng với biên dạng micro địa hình mà ơtơ gần khơng thể hoạt động đươcỗ Hệ thống truyền lực ôtô - 19 Hệ thống truyền lực ôtô 3-20 Các đồ thị tương tự xây dựng cho loại đường khác Việc giới hạn kích thích tần số cao giải thích 1khả Trong bảng chonăng biến cơngdạng thứccủa xáclốp định biên Có thể sử dụng lọc vói hàm truyền sạu: giới mật độ phổ loại V.đường khác Cũng bảng cho giá trị bình phương trung bình chiều cao mấp mơ miền bước sóng từ - m Trong q trình tính toán nên dựng đường biêncác xác định mật độ phổ củatốn loại đường VB > -S-1 lmin- chiểu dài nhỏ mấp mômiền sử dụng tính xét, sau miền mật độ phổ xác Anin định mậtđộđộdài phổ thểxúc viết công thức Có thể chọn lmin cách tương đổi xác vếtcụtiếp lốp ơtơ vớigiải tích biểu diễn mật độ phổ Công thức mặt đường phang cho phépcác thểkích kíchtừthích mấp mơ Nhự vậy, ừọng trựờng hợp tổng quát mật độ phổ thích mấp mô micro củamặt đường ừong miền tần số quan tâm đường thể dạng: Sự cần thiết phải giới hạn bên nhằm đáp ứng2 yêu cầu đảm bảo tính ổn định kích Dịy +Vị )(y s.(v) = 2 Ẻ thích mặt đường thời gian tính tốn nhỏ w+vị)(y +v4 )(v + v ỉ ) Các nghiên cứu đến kết luận đạt Lưu ỷ: độ xác tương đối tốt sử dụng Các đồ thị vả biểu thức tính tốn mật độ lọc phổtần xẵy dựng cho trường hợpdạng: vận tốc số thấp có hàm truyền chuyển động ôtô m/s Ở vận tốc khác các'thông số mật độ phổ thay đôi V Quan hệ mật độ phổ vận tốc đơn vị mật độ phổ vận tốc V thể Hình 2- Các miền mật độ phổ sau: đường Hfỉ (ỈV) = 7~—; =(0,24-0,3)«» iv + v Ví dụ, nếuH vận tốc đơn vị mật độ phổ cỏ dạng: v ( v + v í ) ũ) - tấncủa số kích dao động thấp thi mật độ0 phổ thích riêng ứng với vậnnhất tốc V: hệ thống động lực xét Khi tính tốn dao động ôtô lấy 0)ữ ữong khoảng -3 rad/giây Bảng 1, Công thức xác định vùng mật độ phổ biên dạng micro loại đường ôtô Loại đường Đường bê tông Đường nhựa ĩV Đường đá dăm V giới Biên — I +v; D — Công thức hay 1Ẳ10‘ (ỵ + 1)vệ4 — + v 5.10'V V2 +XVVỈ) V2 v'2 +(Fv22)2 0,3 0,01 2,0 5Ếl(rV Bình phương TB chiều cao mấp mô 1,3.10‘ (v + 0,3) v' 0,1 l,3.10ằ4vr2 1,0 3.3.3- Một số điều kiện sử dụng trọng2động lớn HTTL phương pháp dướigây tải7.10'V 0,25tính tốnề Đường đá sỏi ừên 2.10'V(v2+ 1) (v2 + 3,52)4,0 Các kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm việc xác định giá trị tải động cực đại HTTL loại ôtô X X thực theo sơ đồ động lực năm khối lượng thể 3ắ4.5(v Các hình 1,7.10' + mơ l)'1 men qn tính thể 0,4 Đường đất 10-V2 9,0 2 7,5.10‘ (v + 3,5 )* 0,25 Hệ thống tniyền lực ôtô 3-21 HTTL; I4 - bánh xe chủ động; I5 - bánh đà tương đương thay cho khối lượng chuyển động tịnh tiến ôtô Các độ đàn hồi quy dẫn sơ đồ tương ứng với độ đàn hồi của: 623 chi tiết hộp số trục đăng; ẽ 34 - bán trục; e 45 - độ đàn hồi tiếp tuyến lốp xe Ma sát HTTL độ đàn hồi giảm chấn ly họp bỏ qua Hình 3.4- Sơ đồ tỉnh toán chế độ tải cực đại HTTL ôtồ Khối lượng 1ị chịu mô men xoắn Me xác định theo đặc tính ngồi động Tại khối lượng I4 có đặt mơ men quy dẫn lực cản lăn Mf M= fsmarữ Iắ r (3.59) ừong / - hệ số cản lăn tương ứng với điều kiện chuyển động xét; ma - khối lượng ơtơ; ro - bán kính lăn bánh xe điều kiện không trượt; ỈT - tỷ số truyền HTTL Mô men bám giá trị giới hạn mô men xoắn khâu đàn hồi ẽ45 tính sau: ¥3ểri (3.60) bẩ

4 + K vì) Mơ men động Me xác định theo đặc tính, ngồi động hàm vận tốc góc Me = f{ũ) e ) (