Tính toán và thiết kế bộ ly hợp trên ô tô
MỤC LỤC
Cấu tạo và nguyên lí làm việc của ly hợp .1 Cấu tạo ly hợp xe ô tô
Cơ cấu điều khiển để ngắt ly hợp (khi cần), gồm: bàn đạp, thanh nối, khớp trượt, các cần bẩy và lò ép. Nó thường nhẵn để tạo bề mặt ma sát và thường được làm từ chất liệu dày để hấp thụ lượng nhiệt lớn tỏa ra khi sử dụng. Bạc đạn ở tâm của nó giống như một ổ lót dẫn đường có vai trò cố định cho đầu ngoài cùng của trục sơ cấp hộp số.
Đĩa ly hợp được lắp ráp với nguồn, sao cho tiếp xúc một cách đồng đều với bề mặt ma sát của đĩa ép ly hợp và bánh đà. Đĩa ly hợp hình tròn, mỏng được làm từ thép với một moay ơ đặt ở giữa, bề mặt ngoài của đĩa ly hợp được ép vật liệu ma sát bằng đinh tán.Vật liệu ma sát được tán vào những phần gợn sóng ở phần ngoài của đĩa ly hợp. Chúng như đệm đàn hồi, giúp giảm va chạm khi đĩa ly hợp bị ép mạnh vào bánh đà.Đĩa ly hợp có thể dịch chuyển dọc theo trục, nhưng khi đĩa quay thì trục cũng phải quay theo.
Vòng bi cắt là một chi tiết khá quan trọng, như cái tên thì nó có vai trò đóng và cắt bộ ly hợp ô tô. Ngoài ra, nó còn hấp thụ chênh lệch tốc độ quay giữa càng cắt (bộ phận không quay) và lò xo đĩa (bộ phận quay). Trường hợp vòng bi cắt tự định tâm thì sẽ tự động điều chỉnh giữ cho đường tâm của trục khuỷu thẳng với đường tâm của trục sơ cấp hộp số.
Bàn đạp có nhiệm vụ tạo ra áp suất thủy lực trong xi lanh chính, áp suất này tác dụng lên xi lanh của bộ phận cắt và sẽ tạo ra việc đóng và ngắt ly hợp. Với những tình huống khi đạp hết côn vào mà không thể cắt được động lực thì nguyên nhân chính là nó đã bị ăn mòn hoặc quá trình tự do của bàn đạp không chuẩn. Quá trình chuyển động tự do của bạn đạp chính là khoảng cách mà bàn đạp có thể dịch chuyển được cho đến khi vòng bi cắt ép vào lò xo đĩa.
Khi muốn điều khiển xe ô tô dừng lại theo ý muốn mà động cơ vẫn nổ máy thì phải cần bộ ly hợp ngắt truyền động của động cơ xuống các bánh xe. Để đóng ly hợp, người lái nhả chân khỏi bàn đạp ly hợp hay còn gọi là chân côn.Lúc này bánh đà quay, đĩa ma sát bị lò xo đẩy áp chặt lên bánh đà thông qua đĩa ép. Nhờ có lực ma sát, mômen được truyền từ trục khuỷu- bánh đà qua đĩa ma sát và then hoa đến trục sơ cấp của hộp số, các chi tiết trên tạo thành một khối cùng quay theo bánh đà.Khi ngắt hay cắt ly hợp –tức là lúc không truyền momen thì sẽ đạp pê- đan hay gọi là đạp côn để thông qua đòn bẩy và khớp nối, trượt chuyển động sang trái ép vào đầu cần bẩy để chúng quay trên giá đỡ và đầu kia của cần bẩy kéo đĩa ép thắng lực ép lò xo, dịch chuyển sang phải và tách đĩa ma sát khỏi mặt bánh đà.Lúc này đĩa ma sát ở trạng thái tự do, các bề mặt bị hở ra và mômen động cơ không thể truyền qua đĩa tới trục sơ cấp hộp số.Để ngắt ly hợp, đối với một số loại ly hợp cần phải ép khớp trượt vào đầu cần bẩy hoặc lò xo màng, nhưng đối với một số bộ ly hợp khác lại cần phải kéo khớp trượt đầu cần bẩy hoặc đầu lò xo màng ra.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
Áp lực tạo ra trên vành khăn ma sát được tính theo công thức sau : q=P.
Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
+ Giai đoạn 2: Tăng momen của ly hợp đến giá trị không còn sự trượt của ly hợp. K là hệ số tỉ lệ đặc trưng cho nhịp độ tăng momen của đĩa ly hợp khi đóng ly hợp. Công trượt của ly hợp biến thành nhiệt năng làm nung nóng các chi tiết của nó , do đó khi tính toán thiết kế ly hợp phải tiến hành kiểm tra nhiệt độ làm việc xem có vượt quá nhiệt độ cho phép không.Thực tế cho thấy , chi tiết bị đốt nóng mạnh nhất là đĩa bị động vì chúng trực tiếp thu nhận nhiệt , bánh đà có kích thước và khối lượng lớn nên ít bị nung nóng hơn so với đĩa ép , vì vậy ta tính toán nhiệt đối với đĩa ép.
Để xác định mức tăng nhiệt độ của đĩa ép , ta giả thiết nhiệt do ly hợp sinh ra không truyền vào môi trường xung quanh ,khi đó ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau. Bề dày tối thiểu của đĩa ép δ(m)được xácđịnh theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức.
Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp .1 Tính toán sức bền của đĩa bị động
Bề dày tối thiểu của đĩa ép δ(m)được xácđịnh theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức. Thay số vào ta được:. 3.4 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp. Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán. Vật liệu của đinh tán được chế tạo bằng đồng, có đường kính d = 4 mm. Đinh tán được bố trí trên đĩa theo hai dãy tương ứng với các bán kính như sau:. 2 Sơ đồ phân bố lực trên đinh tán. Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức : F1=Memaxì r1. Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập τc= F. cm2) Trong đó: τc là ứng suất cắt của đinh tán ở từng dãy σcd là ứng suất chèn dập của đinh tán ở từng dãy F là lực tác dụng lên đinh tán ở từng dãy. Khi điều kiện làm việc nặng nhọc thì chọn L = 1,4 D (D là đường kính ngoài của then hoa trục ly hợp). Lò xo ép dùng trong ly hợp thường sử dụng là loại lò ép dạng trụ và được đặt xung quanh đĩa ép.
Chiều dài tối thiểu của lò xo: được xác định khi chịu tải lớn nhất với khe hở tối thiểu giữa các vòng lò xo là 1mm. Trong đó: Lminlà chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin=14,974mm λmaxlà độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn nhất Flxmax. _Giảm chấn xoắn được dùng trong ly hợp, về nguyên tắc giảm chấn xoắn bao gồm 2 bộ phận: bộ phận đàn hồi và bộ phận tiêu tán năng lượng dao động.
_Bộ phận đàn hồi: có thể là lò xo, thanh xoắn hay cao su, dùng để giảm độ cứng xoắn của hệ thống truyền lực. Nhờ đó giảm được tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực tránh được sự cộng hưởng ở tần số cao. Do độ cứng tối thiểu bị giới hạn bởi điều kiện kết cấu của ly hợp, nên hệ thống truyền lực không thể tránh khỏi cộng hưởng ở tần số thấp.
_Bộ phận tiêu tán năng lượng: dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp, làm việc theo nguyên lý ma sát, ma sát giữa các bề mặt có dịch chuyển tương đối, ma sát của bản thân vật liệu khi biến dạng. _ Đối với ly hợp thiết kế ta sử dụng bộ phận đàn hồi là các lò xo trụ, được đặt trong lỗ khoét trên vành moay ơ và trên phần xương của đĩa bị động. Còn các phần tử ma sát là các vành nhỏ bằng thép đặt giữa moay ơ và xương đĩa, có bề dày δv=2,5(mm).
Để điều chỉnh momen của giảm chấn, chọn các kích thước các lỗ trên xương đĩa và moay ơ thích hợp, với kết cấu như vậy số lượng lò xo tham gia làm việc sẽ thay đổi theo giá trị momen xoắn. _Momen ma sát Mms của giảm chấn được xác định theo điều kiện đảm bảo cho biên độ các dao động cộng hưởng xuất hiện là nhỏ nhất, Mms ược tính theo côngđược tính thêm cho việc tỳ lò xo vào thức. _ Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn bị giới hạn bởi mô men lớn nhất truyền qua ly hợp Memax (khi các vòng lò xo tỳ sát vào nhau).
