- Ly hợp của ôtô con hiệu TOYOTA LAND CRUISER
CHƯƠNG III: HỘP SỐ
3.1. Khái niệm chung
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngành công nghiệp chế tạo ôtô, máy kéo hiện nay đã có những tiến bộ vượt bậc, những cải tiến của hệ thống truyền lực nói chung và hộp số nói riêng đã làm cho cấu tạo của hộp số ôtô máy kéo và xe chuyên dụng hiện nay phong phú và đa dạng hơn nhiều, phụ thuộc nguyên lý làm việc của hệ thống truyền lực mà hộp số trên ôtô máy kéo có những đặc điểm cấu tạo khác nhau.
Trên ôtô con, ôtô du lịch và trên một số xe chuyên dụng, sử dụng truyền lực thủy lực với tựđộng điều khiển, các bộ phận của hệ thống truyền lực trên các loại xe này liên hệ với nhau thành một hệ thống chung, việc phân chia hệ thống truyền lực ra thành các bộ phận như: Ly hợp, hộp số, cầu chủ động v.v… theo cách truyền thống đôi khi không thích hợp với các loại truyền lực này vì vậy ta có thể chia hộp số trên ôtô máy kéo hiện nay ra làm hai dạng tổng quát là hộp số chính cơ học có trục cốđịnh (HSC) và các loại hộp số khác bao gồm:Hộp số thủy cơ (HSTC), hộp số thủy lực, hộp số tựđộng (AT- Automatic tranmision) và hộp số vô cấp (HSVC). Trên một số ôtô, máy kéo khi sử dụng hai hay nhiều cầu chủđộng từ HSC dòng công suất của động cơ còn được truyền đến các cầu chủđộng khác qua hộp phân phối (HPP)
và hộp số phụ (HSP). Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về các loại hộp số này.
3.2. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hộp số
3.2.1. Nhiệm vụ
Hộp số là bộ phận dùng để thay đổi mômen, số vòng quay của động cơ cũng như chiều quay từ động cơđến bánh chủ động của ôtô máy kéo. HSC là bộ phận lắp sau ly hợp hoặc bộ biến đổi mômen quay (BMM). Trên một số máy kéo và xe chuyên dụng, HSC còn cho phép trích một phần công suất của động cơđể dẫn động các bộ phận làm việc của máy công tác và tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong một thời gian dài.
3.2.2. Yêu cầu đối với hộp số
Hộp số dùng trên ôtô máy kéo cần thỏa mãn các yêu cầu sau: Có dẫy tỷ số truyền hợp lý để nâng cao tính năng động lực và tính năng kinh tế của ôtô máy kéo; Hiệu suất bộ truyền phải cao, khi làm việc ít gây tiếng ồn, việc sử dụng hộp số phải thuận tiện và nhẹ nhàng, không sinh ra lực va đập trên các bánh răng; Kết cấu hộp số phải nhỏ gọn, đủ bền, kiểm tra bảo dưỡng và điều chỉnh thuận tiện.
3.2.3. Phân loại hộp số
Có rất nhiều phương pháp phân loại hộp số, sau đây chỉ nêu nên một số cách phân loại chính đối với hộp số dùng trên ôtô máy kéo và xe chuyên dụng:
+ Theo nguyên lý làm việc, hộp số được chia ra làm các loại chính sau:Hộp số cơ
học; Hộp số thủy lực (thủy động và thủy tĩnh) và hộp số thủy cơ.
+ Theo phương pháp điều khiển hộp số người ta chia hộp số ra thành hai loại chính là hộp sốđiều khiển bằng tay (MT) và hộp số tựđộng (AT).
+ Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền, hộp số chia ra hai loại là hộp số phân cấp và hộp số vô cấp.
- Hộp số phân cấp:
Ởloại hộp số phân cấp tỷ số truyền được thay đổi theo từng cặp bánh răng ăn khớp. Trong hộp số phân cấp lại chia ra các loại hộp số sau:
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng ……….. 37 TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
Theo sơ đồ động học phân ra hộp số có hai trục (ba trục hoặc bốn trục); Hộp số
hành tinh một hàng hay hai hàng (hành tinh phối hợp);
Theo phương pháp ăn khớp các bánh răng có hộp số loại bánh răng di động hoặc bánh răng thường xuyên ăn khớp;
Theo phương pháp gài số có hộp số gài cơ học, gài nhờ ly hợp ép bằng thủy lực hay gài tựđộng;
Theo sự phân bố các trục của hộp số ta có hộp số với trục phân bố dọc theo thân máy hoặc phân bố ngang theo thân máy.
Ngoài ra còn có các hộp số phối hợp (hộp số kép hay hộp số nhân bội), hộp số này thường dùng trên máy kéo và ôtô tải hiện đại, hộp số loại này gồm hai phần ghép nối tiếp với nhau. Chúng phân bố trong một thân chung hay hai thân riêng biệt, và người ta thường gọi chúng là hộp số chính và hộp số phụ, ví dụ hộp số máy kéo DT-75 có bộ phận tăng mômen quay kiểu hành tinh và hộp số chính.
Để phù hợp với các công việc nông nghiệp khác nhau, trên máy kéo thường trang bị hộp số phân cấp với số số truyền lớn và phạm vi thay đổi tốc độ rộng. Hiện nay trên máy kéo thường có từ 5÷22 số truyền, tốc độ chuyển động thay đổi từ 0,1÷ 40 km/h. Để thuận tiện cho quá trình sử dụng người ta quy ước phân số số truyền ra làm ba nhóm: Nhóm số truyền làm việc chính; Nhóm số truyền vận chuyển trên đường tốt và nhóm số truyền chậm. Tương ứng với các nhóm số truyền đó vận tốc chuyển động của máy kéo thay đổi trong khoảng: 3÷15 Km/h; 15÷40 Km/h và 0,1÷3 Km/h.
Để máy kéo hoàn thành một số dạng công việc đòi hỏi tốc độ chuyển động đặc biệt chậm, người ta còn dùng một bộ phận gọi là bộ giảm hành trình. Bộ phận này được trang bị cho hộp số máy kéo như một bộ phận phụ theo đơn đặt hàng của người sử dụng.
Trên ôtô số số truyền thường có từ 3÷5 số truyền, do điều kiện làm việc của ôtô thuận lợi hơn máy kéo, các số truyền thấp dùng để khởi hành và tăng tốc, các số truyền cao dùng khi ôtô chuyển động ổn định. Khi tỷ số truyền i=1 gọi là số truyền thẳng còn khi i<1 gọi là số truyền tăng tốc (số truyền OD). Ngoài ra trên ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng còn có số truyền lùi, thường ở ôtô có 1 số lùi còn trên máy kéo và xe chuyên dụng thường có 1 hoặc nhiều số lùi nhằm thuận tiện khi liên hợp với các máy công tác và điều kiện làm việc riêng.
- Hộp số vô cấp
Ở các loại máy có hộp số vô cấp, tỷ số truyền mômen và số vòng quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô máy kéo thay đổi tự động phụ thuộc vào tải trọng của động cơ. Hộp số vô cấp thường dùng trên ôtô máy kéo là hộp số thủy lực, hộp sốđiện từ hay hộp số cơ học dạng ma sát. Trong nhiều trường hợp người ta thường sử dụng phối hợp hộp số vô cấp kiểu cơ học với bộ biến đổi mômen quay để tạo nên hộp số vô cấp nhằm nâng cao tính năng động lực của ôtô.
3.3. Cấu tạo của hộp số chính cơ học (HSC) 3.3.1. Sơđồđộng học của HSC 3.3.1. Sơđồđộng học của HSC
Hiện nay trên ôtô máy kéo thường sử dụng hộp số có hai, ba hoặc bốn trục. Trên các trục lắp các bánh răng chủđộng, bịđộng với cơ cấu gài số.
Đối với máy kéo và xe chuyên dụng dùng hộp số cơ học, khi chuyển số người lái phải cắt ly hợp, do lực cản chuyển động thường rất lớn do đó vận tốc chuyển động của liên hợp máy thường nhanh chóng giảm về không. Sau khi chuyển số, liên hợp lại phải khởi hành lại từ vận tốc bằng không tới vận tốc làm việc ở số truyền mới, vì vậy khi khởi hành động cơ máy
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng ……….. 38 TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
kéo và xe chuyên dụng thường hay bị quá tải, do đó người ta thiết kếđộng cơ dùng trên máy kéo thường có khả năng quá tải lớn. Từđặc điểm làm việc như vậy hộp số trên máy kéo và xe chuyên dụng có một vài điểm khác so với hộp số cơ học trên ôtô.
Trên sơđồđộng học của hộp số hai hay ba trục của máy kéo và xe chuyên dụng (hình 3-1) ta thấy, trên trục sơ cấp thường có lắp các bánh răng hoặc cặp bánh răng di động, các bánh răng này liên kết với nỉa gài sốđể thực hiện việc gài số, trên trục thứ cấp hoặc trục trung gian thường lắp các bánh răng cốđịnh, kết cấu như vậy làm hộp số của máy kéo đơn giản hơn so với hộp số của ôtô có hai hay ba trục tương ứng.
Hộp số hai trục (hình 3-1 a) có hai trục chính: Sơ cấp 2, thứ cấp 5, ngoài ra trong hộp số còn có trục số lùi (không vẽ trên hình). Trục sơ cấp nối với trục ly hợp bằng khớp mềm. Trên phần then hoa của trục sơ cấp có lắp các bánh răng di động 3. Trên trục thứ cấp 5 được lắp cốđịnh các bánh răng 1 còn ởđầu ra của nó có lắp bánh răng nón chủđộng của truyền lực chính, qua bánh răng này mômen được truyền đến truyền lực chính của cầu chủ động. Bằng cách dịch chuyển các bánh răng di động 3 cho ăn khớp tương ứng với bánh răng trên trên trục thứ cấp 5, ta có ba số truyền khác nhau. Ở loại hộp số này tỷ số truyền của mỗi một số truyền là do ăn khớp của một cặp bánh răng. Hình 3-1. Sơđồđộng học của hộp số máy kéo: a) Hộp số hai trục; b) Hộp số ba trục; c) Hộp số phối hợp (có hộp số chính và hộp số phụ hay còn gọi là bộ gài tầng hay bộ phân bội số truyền) Ởhộp số ba trục (hình 3-1 b) có ba trục chính-trục sơ cấp 3, thứ cấp 7 và trục trung gian 8 được lắp trong thân 6. Trục thứ cấp đồng tâm với trục sơ cấp. Bánh răng 4 trên trục sơ cấp thường xuyên ăn khớp với bánh răng 2 của trục trung gian, do đó khi ly hợp đóng hai trục này luôn luôn quay. Trên trục trung gian có lắp cốđịnh các bánh răng 1, nhờ các bánh răng di động 5 lắp trên trục thứ cấp 7 ta có thể cho các bánh răng này ăn khớp từng cặp với nhau tạo nên các số truyền khác nhau. Tỷ số truyền của mỗi một số truyền là do sựăn khớp của hai cặp bánh răng.
Ở trên một số máy kéo và ôtô vận tải người ta thường trang bị thêm hộp số phụ hay còn gọi là bộ phận gài tầng hoặc bộ phân bội số truyền, như trên hình 3-1 c. Ở đây hộp số gồm: Hộp số chính 2 và hộp số phụ 1, hộp số chính có cấu tạo giống như hộp số trình bày ở
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng ……….. 39 TÀI LIỆU CHIA SẺ TRÊN DIỄN ĐÀN WWW.OTO-HUI.COM
hình 3-1 a, khi đẩy bánh răng 6 trên trục trung gian 9 ra ăn khớp với các bánh răng 7 ta có 3 số truyền. Ở hộp số phụ 1 nhờ bánh răng gài tầng 4 có thể gài trực tiếp với bánh răng sơ cấp răng dài 3 của trục sơ cấp 8 (truyền thẳng) hoặc cho ăn khớp với bánh răng quay trơn 5 trên trục thứ cấp 10, ta có hai số truyền. Nhờ tổ hợp với ba số truyền trong hộp số chính 2 ta có 6 số truyền.
Trên ôtô con và ôtô vận tải người ta cũng thường dùng hộp số hai hoặc ba trục như trên hình 3-2. Ở HSC hai trục (hình 3-2 b), trục sơ cấp 1 và trục thứ cấp 3 được lắp trong thân hộp số. Tất cả các số truyền đều truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp, trong một số trường hợp số truyền cao nhất có thể truyền qua nhiều cặp bánh răng, cấu trúc này thường gặp ởđộng cơ lắp ở cầu trước và cầu trước là cầu chủđộng.
Đối với HSC ba trục (hình 3-2 a), gồm trục sơ cấp 1, trục thứ cấp 3 và trục trung gian 2. Phần lớn các số truyền đều truyền qua hai cặp bánh răng ăn khớp, nếu nối trực tiếp khớp gài số 3-4 vào ăn khớp với bánh răng trên trục sơ cấp ta có số 4 là số truyền thẳng (số truyền thẳng), trong trường hợp này bánh răng trên trục sơ cấp 1 thường có các vành răng trong.
Khác với hộp số cơ học của máy kéo, trong hộp số ôtô, các bánh răng trên trục sơ cấp 1 (hình 3-2 b) hoặc trung gian 2 (hình 3-2 a) được lắp cố định với trục, các bánh răng này thường xuyên ăn khớp với các bánh răng quay trơn trên trục thứ cấp 3.
Hình 3-2. Sơđồđộng học hộp số ôtô: