Thuyết minh đồ án thiết kế ly hợp ô tô

Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển to lớn tất ngành kinh tế quốc dân cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hóa hành khách nên tơ trở thành phương tiện chủ yếu, phổ biến, sử dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống kinh tế, xã hội người Để trở thành người Kỹ sư nghành Động lực sinh viên phải hồn thành đồ án mơn học Trong q trình học tập, sinh viên tích lũy kiến thức đến làm đồ án vận dụng lý thuyết vào thực tế cho hợp lý, nghĩa lúc sinh viên làm việc cán kỹ thuật Trong đồ án thiết kế ô tô em giao nhiệm vụ: “ Tính tốn thiết kế ly hợp tô ” Ly hợp phận quan trọng tơ, làm nhiệm vụ tách nối hệ thống truyền lực khỏi động theo yêu cầu người điều khiển Đồng thời nhiệm vụ phận an toàn Mặc dù cố gắng, thời gian, kiến thức kinh nghiệm thực tế có hạn nên q trình làm đồ án khơng tránh thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo tận tâm để kiến thức em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Hoàng Việt, thầy giáo mơn tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hồn thành nội dung đồ án Đà Nẵng, ngày 02 tháng 01 năm 2016 Sinh viên thực Lê Tấn Hoàng -1- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Chương TỔNG QUAN VỀ LY HỢP Ô TÔ 1.1 Công dụng yêu cầu ly hợp 1.1.1 Công dụng: Ly hợp cấu dùng để tách nối động với hệ thống truyền lực (tùy thuộc vào yêu cầu trình điều khiển tơ, máy kéo) Ngồi ra, ly hợp sử dụng phận an tồn – không cho phép truyền đến hệ thống truyền lực mơ men có giá trị xác định Ngồi ly hợp chính, tơ, máy kéo có ly hợp khác như: ly hợp nhiều đĩa hộp số hành tinh, ly hợp chuyển hướng 1.1.2 Yêu cầu: Ly hợp thiết kế phải đảm bảo yêu cầu sau đây: - Truyền mô men xoắn lớn động mà không bị trượt điều kiện sử dụng - Khi đóng nối phải êm dịu để tránh va đập bánh hệ thống truyền lực để ô tô máy kéo khởi hành, tăng tốc không bị giật - Khi tách mở phải dứt khốt, nhanh chóng để dễ gài số - Mơ men quán tính phần bị động phải nhỏ để chuyển số nhẹ nhàng giảm mài mòn bề mặt ma sát đồng tốc - Làm nhiệm vụ phận an toàn để tránh cho hệ thống truyền lực khỏi tải xuất tải trọng động lớn - Điều khiển dễ dàng, lực điều khiển nhỏ - Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt - Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh, bảo dưỡng sửa chữa thuận tiện 1.2 Phân loại ly hợp:  Theo phương pháp truyền mô men: - Ly hợp ma sát - Ly hợp thủy lực - Ly hợp điện từ  Theo phương pháp điều khiển ly hợp: -2- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải - Loại điều khiển tay - Loại điều khiển tự động  Các ly hợp ma sát phân loại: - Theo hình dáng chi tiết ma sát: + Loại ly hợp đĩa (phần bị động gồm một, hai hay nhiều đĩa) + Ly hợp hình (phần bị động dạng hình cơn) + Ly hợp hình trống hay guốc - Theo phương pháp tạo lực ép: + Loại lò xo (các lò xo ép lò xo trụ bố trí quanh chu vi đĩa ép, lò xo bố trí tâm hay lò xo đĩa) + Loại nửa ly tâm (lực ép tạo nên đồng thời lực lò xo lực ly tâm trọng khối phụ + Loại ly tâm - Theo kết cấu cấu ép chia ra: + Loại thường đóng + Loại khơng thường đóng 1.3 Các loại ly hợp sơ đồ dẫn động ly hợp 1.3.1 Các loại ly hợp Trên tơ máy kéo nay, ly hợp ma sát loại sử dụng phổ biến nhất, có ưu điểm sau: - Kết cấu đơn giản - Hiệu suất cao - Giá thành rẻ Trong loại ly hợp ma sát có loại sử dụng phổ biến loại ly hợp lò xo đĩa bị động hai đĩa bị động - Ly hợp lò xo đĩa bị động: -3- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Hình 1.1 – Sơ đồ nguyên lý ly hợp ma sát (loại đĩa) 1-Bánh đà; 2-Đĩa ma sát; 3-Khớp nối đĩa chủ động với vỏ ly hợp; 4-Đĩa ép; 5-Lò xo ép; 6-Đòn mở (ép); 7-Ổ (bạc mở); 8-Thân ly hợp  Ưu điểm ly hợp lò xo đĩa o Kết cấu đơn giản o Thoát nhiệt tốt o Mở dứt khốt  - Nhược điểm ly hợp lò xo đĩa o Đóng khơng êm dịu o Kích thước đường kính lớn Ly hợp lò xo hai đĩa bị động -4- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Hình 1.2 – Sơ đồ nguyên lý ly hợp ma sát (loại đĩa) 1-Bánh đà; 2-Đĩa ma sát; 3-Khớp nối đĩa chủ động với vỏ ly hợp; 4-Cơ cấu tách đĩa ép; 5-Đĩa ép thứ hai; 6-Lò xo ép; 7-Đòn mở (ép); 8-Ổ (bạc mở); 9-Thân ly hợp; 10Đĩa ép thứ  Chỉ trường hợp phải truyền mơ men lớn(>700 – 800 Nm) người ta dùng ly hợp hai hay nhiều đĩa để giảm kích thước đường kính ly hợp  Ưu điểm ly hợp hai nhiều đĩa: o Đóng êm dịu o Kích thước đường kính bé  o Nhược điểm: Kết cấu phức tạp o Kích thước dài (chiều trục), hành trình mở mơ men qn tính phần bị động lớn o Lực điều khiển tăng lên phải thắng thêm ma sát khớp trượt nối đĩa chủ động với bánh đà o Rất khó đảm bảo yêu cầu mở dứt khoát Các loại ly hợp khác: -5- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Hình 1.3 – Sơ đồ nguyên lý ly hợp lò xo đĩa 1-Bánh đà; 2-Đĩa ma sát; 3-Khớp nối đĩa chủ động với vỏ ly hợp; 4-Đĩa ép; 5-Lò xo ép; 6-Đòn mở (ép); 7-Ổ (bạc mở); 8-Thân ly hợp Hình 1.4 – Sơ đồ nguyên lý ly hợp lò xo bố trí Hình 1.1 1.2 ly hợp đĩa với lò xo trụ bố trí xung quanh chu vi đĩa ép Phương án có ưu điểm kết cấu gọn, có rộng chỗ để bố trí cốc ép Tuy có nhược điểm lực ép phân bố khơng lò xo khó đảm bảo thơng số hồn tồn giống nhau, khơng có khả điều chỉnh lực ép bề mặt ma sát bị mòn, lắp động cao tốc lò xo bị biển dạng (cong) tác dụng lực ly tâm làm giảm lực ép, gây trượt mài mòn ly hợp -6- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Ở ly hợp dùng lò xo bố trí tâm (Hình 1.4), lực ép lực lò xo truyền qua đòn ép tạo nên phân bố Tuy vậy, việc bố trí cốc ép khó khăn khơng gian phần chật hẹp Ly hợp với lò xo đĩa (Hình 1.3) sử dụng nhiều xe du lịch tải nhỏ Nó có ưu điểm sau: - Lực ép phân bố (giống lò xo cơn) - Lò xo ép ln làm nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu đơn giản gọn, cho phép rút ngắn kích thước chiều dài giảm khối lượng ly hợp Nhược điểm ly hợp với lò xo đĩa khó chế tạo lò xo có đặc tính theo u cầu, với lực ép lớn mà kích thước nhỏ 1.3.2 Các loại dẫn động ly hợp Để điều khiển ly hợp loại thường đóng (chủ yếu sử dụng ô tô), người ta thường sử dụng hai loại dẫn động: khí thủy lực - Dẫn động khí:  Dẫn động khí có ưu điểm là: o Chế tạo, bảo dưỡng, sữa chữa đơn giản o Làm việc tin cậy, giá thành rẻ  Tuy có nhược điểm: o Trong trường hợp chỗ ngồi người lái xa ly hợp chiều dài số lượng khâu khớp dẫn động lớn, làm giảm hiệu suất, giảm độ cứng tăng hành trình tự bàn đạp o Ngồi dùng dẫn động khí vấn đề làm kín sàn xe thực truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp động đặt gối đỡ đàn hồi -7- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Hình 1.5 – Sơ đồ dẫn động khí 1-Bàn đạp; 2-Dẫn động bàn đạp; 3,4-Dẫn động mở; 5-Dẫn động đòn mở; 6-Ly hợp Trong trường hợp cần giảm nhẹ lực điều khiển cho người lái, dẫn động bố trí thêm trợ lực Trợ lực loại lò xo khí, thủy lực, khí nén hay chân khơng Trợ lực khí hiệu thấp nên sử dụng số ô tô du lịch tải nhỏ Trợ lực thủy lực sử dụng phổ biến máy kéo công nghiệp Trợ lực chân không thường đặt hệ thống điều khiển ly hợp tự động xe du lịch cỡ nhỏ, tốc độ cao Trợ lực khí nén sử dụng xe tải trọng lớn - Dẫn động khí có trợ lực khí nén Dẫn động khí có trợ lực khí nén kết hợp dẫn động khí dẫn động khí nén Ở dẫn động khí nhằm thực việc điều khiển van phân phối cấp khí nén cho xy lanh lực thực dẫn động khí nén để mở ly hợp Vì vậy, lực mở ly hợp chủ yếu dẫn động khí nén thực Ưu điểm cản kiểu dẫn động tăng lực mở ly hợp theo mong muốn, giảm lực đạp cho người lái nhiều Do kiểu dẫn động sử dụng chủ yếu ô tô khách tải cỡ lớn -8- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Hình 1.6 – Sơ đồ dẫn động khí có trợ lực khí nén 1-Đòn dẫn động; 2-Van phân phối khí nén; 3-Đòn dẫn động mở; 4-Xy lanh trợ lực; 5-Đòn trợ lực; 6-Bạc mở; 7-Máy nén; 8-Bình chứa khí nén - Dẫn động thủy lực:  o Dẫn động thủy lực có ưu điểm: Hiệu suất cao; độ cứng lớn nên giảm hành trình tự bàn đạp o Nhờ ống cao su liên kết phần dẫn động mềm, thích hợp dùng để điều khiển ly hợp khoảng cách xa cabin kiểu lật Hình 1.7– Sơ đồ dẫn động thủy lực 1-Bàn đạp; 2-Dẫn động bàn đạp; 3-Xy lanh chính; 4-Xy lanh làm việc; 5-Càng mở; 6-Đòn mở; 7-Ly hợp -9- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải o Ngồi ra, dẫn động thủy lực cho phép hạn chế tốc độ dịch chuyển đĩa ép đóng ly hợp đột ngột, nhờ giảm giá trị tải trọng động  Tuy vậy, dẫn động thủy lực có nhược điểm: o Kết cấu, bảo dưỡng, sữa chữa phức tạp đắt tiền o Làm việc tin cậy dẫn động khí - Dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén Dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén kết hợp dẫn động thủy lực dẫn động khí nén Tương tự dẫn động khí có trợ lực khí nén, dẫn động thủy lực nhằm thực việc điều khiển van phân phối cấp khí nén cho xy lanh lực thực dẫn động khí nén để mở ly hợp Vì vậy, lực mở ly hợp chủ yếu dẫn động khí nén thực Ưu điểm cản kiểu dẫn động tăng lực mở ly hợp theo mong muốn, giảm lực đạp cho người lái nhiều Do kiểu dẫn động sử dụng chủ yếu ô tô khách tải cỡ lớn Hình 1.8 – Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén 1-Xy lanh chính; 2-Cơ cấu tỷ lệ; 3-Bình chứa khí nén; 4-Máy nén; 5-Van phân phối; 6-Xy lanh làm việc; 7-Càng mở Chương TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN -10- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Mô men cản chuyển động xe quy dẫn trục ly hợp tính bằng: rbx Ma  �  Ga  Gm    P � � �i  (2-13) t t Trong đó: ψ : Hệ số cản tổng cộng đường, ψ = 0,2 Pω : Lực cản khơng khí, xe khởi hành Pω = (vì tốc độ nhỏ) it : Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (it = ih1.ip.i0 = 48,55) ηt : Hiệu suất thuận hệ thống truyền lực, xe buýt chọn ηt = 0,83 Ga : Trọng lượng tồn tơ, Ga = 11500.9,81 = 112815 [N] Gm : Trọng lượng toàn rơ mooc đoàn xe kéo theo, G m = rbx : Bán kính làm việc bánh xe chủ động, rbx = 0,45 [m] [N] Thế số ta có: 0, 45 Ma  �  112815   0,  0� � �48,55.0,83  25,19  N m 2.3.4.3 Tính thời gian trượt ly hợp giai đoạn (t1 t2): Chọn cách tính theo thời gian trượt tổng cộng ly hợp t0: Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu: t0 = 2,5 [s] Tính hệ số kết thúc trượt kd (kd > 0) ly hợp từ phương trình: t0  kd M e max  e  a  J a ( kd M e max  M a ) (2-14) Trong đó: kd : Hệ số kết thúc trượt, xác định theo (2-14) Memax : Mô men xoắn lớn động Theo đề Memax = 425 [N.m] ωe : Tốc độ góc động đóng ly hợp, tính tốn lấy tốc độ góc ứng với mô men cực đại ωe = ωM Theo đề ωe = 209,3 [rad/s] ωa =0[rad/s] : Tốc độ góc trục ly hợp Tính tốn cho lúc khởi hành nên ω a -18- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Ja : Mơ men qn tính khối lượng ô tô quy dẫn trục ly hợp Theo kết tính tốn ta có Ja = 1,042 [kg.m2] Ma : Mô men cản chuyển động ô tô quy dẫn, trục ly hợp Theo kết tính tốn ta có Ma = 25,19 [N.m] Sử dụng cơng cụ Solver Microsoft Excel ta tính kết tối ưu hệ số kết thúc trượt ly hợp kd: kd  0,52 ( tương ứng với hệ số tải trọng động 0,3) Thế kd  0,52 vào cơng thực tính thời gian trượt t1, t2 ta có: �  e  a  J a t2  � �  kd M e max  M a  � Ma � t1  t2 �  kd M e max  M a  � (2-15) Tiếp tục số đại lượng biết, ta tính thời gian trượt t1, t2: �  209,3   2.1,042 t2   2, 22  s  � �  0,52.425  25,19  � 25,19 � t1  t2  0, 28  s  � 0,52.425  25,19   � Kiểm tra hệ số đặc trưng cho cường độ tăng cường mô men K [Nm/s] K = Ma/t1 = 25,19/0,28 = 88,81 [Nm/s] So với giá trị kinh nghiệm xe khách: K = 50 – 150 [Nm/s] thỏa mãn 2.3.4.4 Tính cơng trượt tổng cộng ly hợp: Cơng trượt tổng cộng ly hợp L [J] xác định theo biểu thức sau: �t � L  M a (e  a ) �1  t2 � J a  e  a  �t2 � (2-16) Trong đó: Ja : Mơ men qn tính quy dẫn, Ja = 1,042 [kg.m2] Ma : Mơ men cản chuyển động quy dẫn, Ma = 25,19 [N.m] t1 : Thời gian trượt giai đoạn I, t1 = 0,28 [s] -19- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải t2 : Thời gian trượt giai đoạn II, t2 = 2,22 [s] ωe : Tốc độ góc động đóng ly hợp, ωe = 209,3 [rad/s] ωa : Tốc độ góc trục ly hợp, ωa =0 [rad/s] Thế số ta có: �0, 28 �1 L  25,19  209,3   �  2, 22 � 1,042  209,3   �2 �2  31372,  J  2.3.4.5 Tính công trượt riêng ly hợp: lr  L (2-17) Z ms S Trong đó: S : Diện tích hình vành khăn ma sát, S = 0,0535 [m2] Zms : Số đôi bề mặt ma sát, Zms = L : Công trượt tổng cộng ly hợp, L = 31372,2 [J] Thế số ta có: lr  31372, 2.0,0535  109048,06 � J / m2 � � �  109,048 � KJ / m � � � Vậy, so với giá trị cho phép công trượt riêng xe khách: l r < 800 [KJ/m ] ly hợp thiết kế đạt yêu cầu tuổi thọ cho ly hợp 2.3.5 Nhiệt sinh trượt ly hợp: Ngồi việc tính tốn kiểm tra cơng trượt riêng, ly hợp cần phải tính tốn kiểm tra nhiệt độ nung nóng chi tiết ly hợp trình trượt ly hợp để đảm bảo làm việc bình thường ly hợp, khơng ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây nên cháy ma sát ảnh hưởng đến đàn hồi lò xo ép.vv sau: Với ly hợp đĩa, nhiệt sinh làm nung nóng đĩa ép xác định  L  m.c.T (2-18) Trong đó: -20- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải L : Công trượt tổng cộng ly hợp, L = 31372,2 [J] ν : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép Với ly hợp đĩa bị động ν= 0,5 c : Nhiệt dung riêng chi tiết bị nung nóng, với vật liệu thép gang lấy c = 481,5 [J/kg0K] m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg] ΔT : Độ tăng nhiệt độ chi tiết bị nung nóng, [0K] Độ tăng nhiệt độ cho phép chi tiết tính tốn lần khởi hành ô tô (ứng với hệ số cản đường ψ= 0,02) không vượt 100K Từ suy khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là: 0,5.31372, m� 418,5.10 �3, 26  kg  2.3.6 Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt) Bề dày tối thiểu đĩa ép [m] xác định theo khối lượng tính tốn theo chế độ nhiệt (m) xác định theo công thức: m � S  (2-19) Trong đó: ρ : Khối lượng riêng đĩa ép Với vật liệu gang ρ �7800 [kg/m3] S : Diện tích hình vành khăn đĩa ép, S = 0,0535 [m2] m : Khối lượng đĩa ép, m = 3,26 [kg] Thế số ta xác định bề dày tối thiểu đĩa ép theo chế độ nhiệt trượt 3, 26 � 0,0535.7800  �0,0078  m  �8  mm  2.3.7Xác định thông số cấu ép: Ly hợp ma sát khí ô tô thường sử dụng loại lò xo dây xoắn hình trụ, lò xo dây xoắn hình lò xo đĩa để tạo lực ép cho ly hợp -21- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Loại lò xo dây xoắn hình trụ bố trí xung quanh sử dụng rộng rãi nhờ kết cấu chung ly hợp đơn giản, độ tin cậy cao cho phép điều chỉnh thuận lợi Trong thiết kế ly hợp này, em dùng loại lò xo dây xoắn hình trụ để làm cấu ép cho ly hợp Các tính tốn cấu ép sau tính cho loại lò xo dây xoắn hình trụ Lò xo ly hợp thường chế tạo thép silic 60C, 60C2A thép măng-gan 65 hay C85 có ứng suất cho phép [ τ ] = 650-850 [MN/m 2] Lò xo tính tốn nhằm bảo đảm lực ép cần thiết cho ly hợp 2.3.7.1 Lực ép cần thiết lò xo Flx [N] làm việc: Flx  k0 F zl x (2-20) Trong đó: F k0 k0 = 1,05 zlx : lực ép cần thiết ly hợp, F = 9631,8 [N] : Hệ số tính đến giãn, nới lỏng lò xo; k = 1,05-1,08 Chọn : Số lượng lò xo để tạo lực ép Đối với xe vận tải khách cỡ lớn zlx = 16-28 Chọn zlx = 18 Thế số ta có: 1,05.9631,8 18  561,8  N  Flx  2.3.7.2 Độ cứng lò xo ép hình trụ Clx [N/m]: Độ cứng lò xo Clx xác định theo hai điều kiện: tạo lực ép cần thiết để hình thành mơ men ma sát yêu cầu với hệ số dự trữ β điều kiện tối thiểu hệ số dự trữ βmin ma sát mòn đến giới hạn phải thay Nghĩa ta phải có: Clx  Flx lm �  � 1 � � �  � (2-21) Trong đó: β : Hệ số dự trữ tính tốn ly hợp, β = 1,63 -22- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải βmin : Hệ số dự trữ ly hợp ma sát mòn đến giới hạn phải thay Theo kinh nghiệm βmin = (0,8-0,85)β Chọn βmin = 0,82.β = 0,82.1,63 = 1,304 lm : Lượng mòn tổng cộng cho phép ma sát Chọn phương pháp gắn ma sát vào đĩa phương pháp đinh tán nên ta có: lm = 0,25.δms.Zms Với δms độ dày ma sát, với xe buýt: δms = 3,5-6 [mm] Chọn δms = [mm] Ưu tiên chọn zms = Thế số ta có: Clx  561,85 � 1,304 � 1 � 0, 25.2.5 � � 1,63 �  44948,6  N / m 2.3.7.3 Lực lớn tác dụng lên lò xo ép Flxmax [N]: Lực nén lớn tác dụng lên lò xo Flxmax [N] xác định bằng: Flxmax = Flx + Clx λm (2-22) Trong đó: Clx : Độ cứng lò xo, Clx = 44948,6 [N/m] Flx : Lực ép cần thiết lò xo, Flx = 561,85 [N] λm : Độ biến dạng thêm lò xo mở ly hợp, [m] Độ biến dạng thêm λm độ dịch chuyển đĩa ép mở ly hợp: λm = δm.Zms + δđh (2-23) Trong đó: δm : Khe hở hồn tồn đơi bề mặt ma sát Với ly hợp đĩa: Zms = 2; δm = 0,75-1,0 [mm] Chọn δm = 0,75 [mm] δđh : Độ dịch chuyển thêm cần thiết đĩa ép độ đàn hồi đĩa bị động Chọn δđh = [mm] Thế số ta có: λm = 0,75.2 + = 2,5 [mm] = 0,0025 [m] Flxmax = 561,85 + 0,0025 44948,6 = 674,23 [N] -23- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải D 2.3.7.4 Đường kính dây đường kính trung bình lò xo: Hình 2.12 – Kích thước lò xo trụ Đường kính dây lò xo d [m] đường kính trung bình D[m] xác định từ cơng thức tính ứng suất τ [N/m2]  8kD F �    d lx max Suy ra: d � (2-24) 8k �D � �Flx max    � �d � (2-25) Trong đó: d : Đường kính dây lò xo, [m] D : Đường kính trung bình lò xo, [m] [τ] : Ứng suất tiếp cho phép lò xo, [ τ ] = 650-850 [MN/m2] Chọn [ τ ] = 700 [MN/m2] : Hệ số tăng ứng suất tiếp lò xo bị xoắn chịu tải, chọn theo tỷ số D/d theo tài liệu [ ] Chọn D/d = ta k = 1,25 Thế số : d� 8.1,25 6.674,23  0,00429  700.106  m Chọn d = [mm] = 0,005 [m] Suy đường kính trung bình lò xo: D = 6.d = 6.5 = 30 [mm] = 0,03 [m] 2.3.7.5Số vòng làm việc lò xo: -24- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Số vòng làm việc nlx lò xo tính theo Clx [N/m] sau: Clx  Gd 8D 3nl x (2-26) Trong đó: d : Đường kính dây lò xo, d = 0,005 [m] D : Đường kính trung bình lò xo, D = 0,03 [m] G : Mơ đun đàn hồi trượt vật liêu làm lò xo, G = 0,81.1011 [N/m2] Suy ra: nlx  Gd 8D 3Cl x (2-27) Thế số ta được: 0,81.1011.0,0054 nlx  8.0,033.44848,6 = 5,21[vòng] 2.3.7.6 Chiều dài lò xo: a) Chiều dài tối thiểu lò xo Lmin [mm] xác định chịu tải lớn Flxmax với khe hở tối thiểu vòng [mm] Lmin = (nlx – 1).(d + 1) + (1,5-2).d +2 (2-28) Trong đó: (nlx – 1): Số bước lò xo d : Đường kính dây lò xo, d = [mm] (1,5-2): Số vòng khơng làm việc; tính thêm cho việc tỳ lò xo vào đế : Khe hở vòng tỳ với vòng làm việc Thế số ta có: Lmin = (5,21 – 1).(5+ 1) + (1,5-2).5 +2 = 34,78 -37,28 [mm] Chọn Lmin = 37,28 [mm] ( chọn số vòng tỳ 2) b) Chiều dài tự lò xo Lmax [mm] xác định không chịu tải: -25- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Lmax = Lmin + λmax (2-29) Trong đó: λmax : Độ biến dạng lớn lò xo chịu tải Flxmax λmax = Flxmax / Clx (2-30) Thế số ta có: λmax = 674,23/ 44948,6 = 0,015 [m] = 15 [mm] Lmax = 37,28 + 15 = 52, 28 [mm] c) Chiều dài làm việc lò xo Llv [mm] xác định chịu lực ép Flx Llv = Lmax – λlv (2-31) Trong đó: λlv : Độ biến dạng lò xo chịu lực ép Flx λlv = Flx / Clx (2-32) Thế số ta có: λlv = 561,85 / 44948 ,6= 0,0125 [m] = 12,5 [mm] Llv = 52,28 – 12,5 = 39,78 [mm] 2.3.8 Tính tốn điều khiển ly hợp 2.3.8.1 Xác định hành trình bàn đạp Sbđ [mm] Các dịch chuyển hệ thống điều khiển ly hợp thường nhỏ nhiều so với đơn vị đo mét nên phần thống dùng thứ nguyên dịch chuyển mm f b e d c d2 -26- a d1 Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Hình 2.12 – Sơ đồ tính tốn dẫn động ly hợp Quan hệ khe hở với độ dịch chuyển bàn đạp S bd [mm] (còn gọi hành trình bàn đạp) ly hợp mở xác định theo tỷ số truyền hệ thống điều khiển xác định sau : Sbd ( m z ms   dh )i dk   ace a  ( 01   02 ) bdf b (2-33) Trong : m : Khe hở đôi bề mặt ma sát mở ly hợp [mm] zms = m = 0,75 [mm] dh : Độ dịch chuyển cần thiết đĩa ép độ đàn hồi đĩa bị động dh = [mm] 0 : Khe hở tự cần thiết đòn mở bạc mở, [mm] Đối với xe buýt: 0  4 [mm] Chọn 0 = [mm] 01 : Khe hở tự cần thiết bàn đạp hệ thống dẫn động, [mm] Chọn 01  [mm] (thường 01  0,5 1 [mm]) 02 : Khe hở lỗ bù dầu xy lanh,(với kết cầu xy lanh chọn 02 khơng tham gia vào cơng thức tính tốn) [mm] Chọn 02  [mm] (thường 02  1,5 2 [mm]) a b : Tỷ số truyền bàn đạp, ký hiệu ibd c d : Tỷ số truyền dẫn động trung gian, ký hiệu itg Chọn itg = (thường itg  0,9 1,1) e f : Tỷ số truyền đẩy bạc mở , ký hiệu icm Chọn icm = (thường icm  1,4 2,2) idk : Tỷ số truyền chung toàn hệ thống điều khiển; tích tỷ số truyền thành phần tham gia hệ thống điều khiển i dk i bd i tg i cm i dm Với idm tỷ số truyền đòn mở , chọn i dm  ( m zms   dh ).itg icm idm   itg ic   01 � Ta suy : Sbd  � � �.ibd -27- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Hành trình tính tốn phải nằm giới hạn tầm với (tầm duỗi chân) người lái xe, với xe buýt: [Sbd]  170  200 [mm] Chọn [Sbd] = 170 [mm] Thế số, ta tính tỷ số truyền bàn đạp để Sbd  [Sbd] sau: i bd  [ Sbd ] � ( m zms   dh ).itg icm idm   itg icm   01 � � � i bd = 170  (0, 75.2  1).1.2.4  3.1.2  1  6,07 (2-34) 2.3.8.2 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Fbd [N]: Lực cần thiết phải tạo bàn đạp mở ly hợp, ký hiệu F bd [N], xác Fbd  định : Fm max(*) (2-35) i dk (*) dk Trong : Fmmax(*): Lực lớn tác dụng lên lò xo mở ly hợp Từ kết tính : Fmmax(*)= Flxmax Zlx = 674,23.18= 12136,12 [N] idk(*) dk : Tỷ số truyền hệ thống điều khiển idk(*) = ibd.itg.icm.idm idk(*) = 6,07.1.2.4 = 48,57 = i dd : Hiệu suất hệ thống điều khiển Chọn dk  0,85 với (dk  0,85  0,90) Thế số ta có : Fbd  12136,12 = 293,95[N] 48, 57.0,85 Vậy lực đạp cần thiết bàn đạp hệ thống điều lớn lực bàn đạp cho phép [Fbd ] = 250 [N], Do hệ thống cần trợ lực để giảm lực bàn đạp cho người lái 2.3.8.3 Xác định lực trợ lực Ftl [N]: Lực phận trợ lực tạo phải thỏa mãn phương trình cân lực sau : F*bd.idk.ηdk + Ftl.itl.ηtl = Fmmax -28- (2-36) Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải Trong : F*bd : Lực tác dụng lên bàn đạp có trợ lực Đối với xe buýt F*bd = 100 ÷ 150 [N], chọn F*bd = 120 [N] Fm max : Lực lớn lò xo ép mở ly hợp [N] Ftl itl ηtl : Lực phận trợ lực tạo [N] : Tỉ số truyền, tính từ xy lanh đến đĩa ép : Hiệu suất truyền động, tính từ xy lanh trợ lực Ta có: itl = icm.idm = 2.4 = ηtl chọn theo ηdk → Chọn: ηtl = 0,85 Từ kết : Fmmax = 12136,12 [N] Ftl  Từ (2-36), suy ra:  Fm max  F * bd idk  dk itl  tl 12136,12 120.48,57.0,85  1056,15 [N] 8.0,85 2.3.8.4 Xác định đường kính xy lanh trợ lực Dxl [m] Theo tài liệu [1] trang 22, đường kính xy lanh trợ lực : Dxl  4.Ftl p.  xl (2-37) Trong đó: Ftl : Lực trợ lực Theo kết (2-36): Ftl = 1056,15 [N] ∆p : Độ chênh áp suất xy lanh trợ lực [N/m 2] Theo tài liệu [1] ta có khí nén dùng để tạo độ chênh áp với: ∆p = (5,5÷6).105 [N/m2] → Chọn: ∆p = 5,5.105 [N/m2] ηxl : Hiệu suất piston xét đến tổn thất cho ma sát lực hồi vị Theo tài liệu [1], tính tốn chọn: ηxl = 0,85÷0,9 → Chọn: ηxl = 0,85 Thế số vào (2-37), ta được: Dxl  4.1056,15  0,086 [m] = 86 [mm] 5,5.105. 0,85 Kích thước đường kính xy lanh chính, xy lanh làm việc xy lanh tỷ lệ chọn từ d = 19-22 mm theo [2] trang 55, xét tương quan kết cấu -29- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải vẽ kích thước khơng phù hợp Do vậy, em chọn theo kích thước thật vẽ kết cấu với d1 = d2 = d3 = 37 mm để thỏa mãn tỷ số truyền trung gian itg =1 2.3.8.5 Hành trình bàn đạp có trợ lực Khi có trợ lực hành trình bàn đạp tăng lên so với khơng có trợ lực phải thêm hành trình để điều khiển mở van cấp khí cho trợ lực tl ' ' S bd S bd   itg ibd (2-38) Trong đó: Sbd : Hành trình bàn đạp khơng có trợ lực [mm] Chọn Sbd = 170 [mm] δ0’ : Khe hở cần thiết để mở van cấp khí trợ lực [mm] Theo [1] trang 23, điều khiển thủy lực : δ0’ = 1,5÷2 → Chọn: δ0’ = itg’ : Tỷ số truyền phụ dùng để điều khiển mở van, tính từ bàn đạp đến van Theo tài liệu [1] trang 23, dẫn động thủy lực : itg’= 0,9÷1,1.Chọn:itg’ = Thế số vào (2-38), ta được: Sbdtl = 170+ 2.1.6,07 = 182,14[mm] Vậy hành trình bàn đạp có trợ lực thỏa mãn khơng vượt giá trị giới hạn : Sbdtl ≤ 200 [mm] 2.3.8.6 Kết luận thơng số tính tốn Thông số Ký hiệu Giá trị Thứ nguyên Bán kính đĩa ma sát R1 111 [mm] Bán kính ngồi đĩa ma sát R2 172 [mm] Bề dày đĩa ép δ [mm] Lực ép cần thiết lò xo dây xoắn hình trụ Flx 561,8 [N] Độ cứng lò xo ép Clx 44948,6 [N/m] d [mm] Ký hiệu Giá trị Thứ nguyên Đường kính trung bình lò xo D 30 [mm] Chiều dài làm việc lò xo Llv 39,78 [mm] Đường kính dây lò xo Thơng số -30- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Tụy (2010), Tính tốn thiết kế hệ thống ly hợp ơtơ, Khoa khí giao thông – Đại học Bách Khoa, Đà Nẵng [2] Nguyễn Hồng Việt (2015), Kết cấu, tính tốn thiết kế ôtô, Tài liệu lưu hành nội Khoa Cơ Khí Giao Thơng - Đại học Bách Khoa, Đà Nẵng -31- Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải -32-