1. Khỏi quỏt về ly hợp ma sỏt
1.3.1 Sơ đồ cấu tạo chung
Ly hợp cú thể chia làm hai phần:
- Phần dẫn động: truyền lực (và tăng lực) từ bàn đạp ly hợp đến cơ cấu ly hợp
- Cơ cấu ly hợp ( cấu tạo của cơ cấu gồm 3 phần)
+ Phần chủ động: bao gồm những chi tiết được lắp ghộp trực tiếp hoặc giỏn tiếp với bỏnh đà động cơ và cú vận tốc gúc với bỏnh đà, ( gồm cú vỏ ly hợp, cỏc đĩa ộp, cỏc lũ xo ộp, cỏc gối tỳ, thanh nối, đũn mở).
+ Phần bị động: bao gồm cỏc chi tiết cú chuyển động quay cựng với trục bị động của ly hợp ( hay trục sơ cấp của hộp số) Gồm cú: đĩa ma sỏt (1 hoặc 2 đĩa), trục ly hợp.
+ Cơ cấu mở: gồm cỏc đũn mở, bạc mở, lũ xo hồi vị
1: trục khuỷu động cơ; 2: Bỏnh đà ; 3: Đĩa bị động; 4: Đĩa ộp; 5: Vỏ ngoài của ly hợp; 6: Vỏ ly hợp; 7: Thanh nối; 8: Gối tỳ; 9: Đũn mở ly hợp; 10: Bạc mở; 11: Trục bị động ly hợp( trục sơ cấp của hộp số); 12: Bàn đạp mở ly hợp; 13: Đũn kộo; 14: Càng mở ly hợp; 15: Lũ xo hồi vị; 16: Lũ xo ộp; 17: Chụt định hướng
1.3.2.Nguyờn lý làm việc
Nguyờn lý làm việc của hai loại: 1 đĩa và 2 đĩa gần giống nhau.
+ Trạng thỏi đúng là trạng thỏi làm việc thường xuyờn của ly hợp luụn luụn đúng.
Khi người lỏi chưa tỏc dụng lực bàn đạp (12), dưới tỏc dụng của cỏc lũ xo ộp biờn sẽ đẩy đĩa ộp (4) ộp sỏt đĩa bị động (3) vào bỏnh đà (2) của động cơ. 2, 3, 4, lũ xo 16, vỏ 6 được ộp thành một khối cứng sẽ quay cựng với trục khuỷu động cơ (1). Mụmen xoắn từ trục khuỷu động cơ truyền qua cỏc bề mặt ma sỏt 2 – 3; 4 – 3; đến moay ơ đĩa ma sỏt 3 và đến trục ly hợp 11. Ly hợp thực hiện chức năng của khớp nối truyền mụmen xoắn.
+ Trạng thỏi mở : Người lỏi tỏc dụng một lực Q lờn bàn đạp 12, qua 13, 14 sẽ đẩy 10 chuyển động dọc trục 11 về bờn trỏi tỳ lờn 9, qua 8 kộo 7, đĩa ộp 4 về bờn phải, nộn cỏc lũ xo 16 tỏch rời cỏc bề mặt ma sỏt 4 -3 ; 3 – 2 lỳc đú đĩa ma sỏt 3 và trục 11 khụng quay. Mụmen xoắn được cắt khụng truyền xuống hệ thống truyền lực.
Với loại 2 đĩa ma sỏt: cỏc bề mặt ma sỏt 20 – 21; 21 – 22 được tỏch cưỡng bức khi mở, sau đú những lũ xo 18 đẩy tỏch bề mặt ma sỏt 23 và bỏnh đà 2, để bề mặt ma sỏt 22 khụng chạm vào bề mặt ma sỏt 21 nhờ cú bulụng 19. Tại cỏc thời điểm đúng, mở ly hợp do tục độ quay của phần chủ động và bị động khỏc nhau sẽ sinh ra trượt tương đối giữa cỏc bề mặt ma sỏt của ly hợp, (hoặc lỳc quỏ tải sẽ cú trượt ở ly hợp) hiện tượng này khụng trỏnh được đối với ly hợp ma sỏt.
Hỡnh bờn là ly hợp của xe ụ tụ ΓA3-51. 1 – Đĩa ộp
3 – Lũ xo ộp
4 - Cụm đĩa thụ động 5 - Trục
6 – Đũn mở 7- Bạc mở
1.3.3.Kết cấu và tớnh toỏn cỏc chi tiết chủ yếu của ly hợp.
3.3.1.1.Đĩa thụ động.
Ở ụ tụ và mỏy kộo thường dựng loại ly hợp một hoặc hai đĩa thụ động với tỏm ma sỏt cú hệ số ma sỏt cao nhằm mục đớch làm giảm kớch thước và giảm kim loại của ly hợp. Cũn ở ly hợp nhiều đĩa cú thể làm đĩa thu động cú tấm ma sỏt hoặc khụng cú tấm ma sỏt. Ly hợp với đĩa thộp khụng cú tấm ma sỏt thường làm việc trong dầu để tăng khả năng thoỏt nhiệt ( ly hợp này đặt trong hộp số của mỏy kộo hoặc ở truyền động trục thu cụng suất).
Ly hợp một đĩa của ụ tụ hiờn nay chỉ dựng đĩa thụ động loại đàn hồi, cũn ở mỏy kộo loại đĩa thụ động loại đàn hồi sử dụng cũn ớt. “Độ đàn hồi của đĩa thụ động đảm bảo bằng cỏch cho nú những hỡnh thự nhất định hoặc dựng thờm những chi tiết đặc biệt cú khả năng giảm độ cứng của đĩa”. Để giảm độ cứng trờn cỏc đĩa trờn cỏc đĩa thụ động cú xẻ cỏc đường hướng từm. Cỏc đường xẻ này chia đĩa thụ động ra làm nhiều phần. Cỏc phần này uốn về cỏc
phớa khỏc nhau. Số lượng đường xẻ từ 4 đến 12 tuỳ theo đường kớnh của đĩa. Cỏc đường xẻ này làm cho đĩa thụ động đỡ vờnh khi bị nung núng lỳc làm việc.
Để giảm chiều rộng ( tăng độ đàn hồi ) chỗ nối tiếp của phần ngoài với phần trung từm của đĩa thỡ đường xẻ cú thể theo hỡnh chữ T. Cỏc đĩa đàn hồi tăng thờm độ ờm dịu khi đúng ly hợp nhưng đồng thời cũng kộo dài thời gian đúng ly hợp. Khuyết điểm của đĩa thụ động cú cỏc phần được uốn về cỏc phớa khỏc nhau là khú cú được độ cứng như nhau ở tất cả cỏc phần.
Khi đặt lũ xo tấm gợn súng giữa đĩa thụ động và tấm ma sỏt thỡ độ cứng trờn bề mặt của đĩa thụ đụng tương đối đều hơn.
Để tăng độ tiếp xỳc đồng đều và tăng bề mặt tiếp xỳc của tấm ma sỏt trong quỏ trỡnh đúng ly hợp thỡ số lũ xo của tấm khụng được nhỏ hơn 6. Khi đặt lũ xo tấm giữa đĩa thụ động và tấm ma sỏt mà muốn mở ly hợp dứt khoỏt thỡ hành trỡnh dịch chuyển của đĩa ộp phải tăng thờm một ớt. Điều này cú thể thực hiện nếu giữ nguyờn hành trỡnh của bàn đạp bằng cỏch giảm tỷ số truyền của hệ thống dẫn động ly hợp và như vậy tăng lực tỏc dụng lờn bàn đạp. Chớnh vỡ thế mà cỏc ly hợp truyền mụmen quay lớn khụng dựng cỏc đĩa thụ động đàn hồi cú dựng lũ xo tấm.
Để tăng độ ờm dịu khi đúng ly hợp thỡ đĩa thụ động khụng làm phẳng mà làm hỡnh cụn ( khoảng 176°). Khi đúng ly hợp thỡ đĩa hỡnh cụn xẽ tiếp xỳc với bề mặt ma sỏt của đĩa ộp và bỏnh đà khụng tức thời, mà tiến hành từ từ theo quỏ trỡnh ộp đĩa, do đú làm tăng độ ờm dịu khi đúng ly hợp vỡ mụmen quay được truyền từ từ.
Đĩa thụ động được nối với trục ly hợp nhở moayơ, moayơ nối với đĩa thụ động nhờ đinh tỏn rất ớt dựng bulụng. Cỏc đinh tỏn được chế tạo bằng thộp
với đường kớnh 6-10mm. Đinh tỏn được tớnh toỏn theo ứng suất dập. Ứng suất cắt cho phộp [τ] = 30MN/mm2, ứng suất dập cho phộp[σd ]=80MN/mm2
Mó hiệu ụ tụ mỏy kộo Vật liệu
ễ tụ vận tải ΓA3-51 ,, 3ИЛ-150 ,, 3ИЛ-130 ,, MA3-200 ,, EA3-210 Mỏy kộo xớch ДT-54A
Đĩa thụ động
Thộp 85 loại lỏ mỏng, chiều dày 1,3+0,11mm Thộp 50 dày 2,1±0,14mm Thộp 50 dày 1,8mm Thộp 20 Thộp 65 dày 2-0,12mm Thộp 40 1.3.3.2.Vũng ma sỏt:
Vũng ma sỏt giữ vai trũ quan trọng khi ly hợp làm việc và cần cú cỏc đặc tớnh sau:
- đảm bảo hệ số ma sỏt cần thiết và hệ số ma sỏt ớt bị ảnh hưởng khi cú sự
thay đổi của nhiệt độ, tốc độ trượt và ỏp suất trờn bề mặt.
- cú khả năng chống mũn lớn ở nhiệt độ cao (573-623°
- trở lại khả năng ma sỏt ban đầu được nhanh chúng sau khi bị nung núng
hoặc bị làm lạnh.
- Làm việc tốt, ở nhiệt độ cao đỡ bị sựi cỏc chất dớnh, khụng cú mựi khột,
- Cú tớnh chất cơ học cao(độ bền, độ đàn hồi và độ dẻo).
Nguyờn liệu hiện nay thường dựng để làm vũng ma sỏt là phờrađụ.
Nhưng ở luận ỏn này chỳng tụi đó chứng minh cú thể dựng vật liệu
compozit trờn cơ sở nhựa phenol fomandehyt để làm đĩa ma sỏt trong ly
hợp ụ tụ hoặc mỏy kộo. Như chúng ta đó biết nhựa phenol fomandehyt là loại polyme được phỏt hiện đầu tiờn cú nhiều ưu điểm và được ứng dụng rộng rói trong nhiều ngành. Nhựa cú nhiều đặc tớnh tốt như độ cỏch điện cao (điện ỏp đỏnh thủng từ 8 đến 12 KV/mm), khụng chịu tỏc động của vi khuẩn, bền với hoỏ chất và cỏc mụi trường hoạt hoỏ khỏc.
ổ hợp nhựa phenol fomandehyt với sợi amiăng bền với axit, kiềm ở nồng độ nhỏ hơn 40%, bền với axeton ở 500C cũng như bền với axit axetic ở bất kỳ nồng độ nào. Đồng thời nhựa cú độ bền nhiệt cao, nhiệt độ làm việc từ 150 - 2000C. Dựa vào đặc tớnh này khi cho trộn với chất độn như sợi thuỷ tinh, sợi
điều kiện phạm vi thay đổi nhiệt độ rộng và khụng làm ảnh hưởng đến kớch thước.
Khả năng chịu mài mũn của tấm phẳng từ nhựa phenol fomandehyt cú thể so sỏnh với nhụm, đồng. Tuy nhiờn khả năng này bị suy giảm khi độ ẩm của mụi trường tăng do nước cú thể thẩm thấu qua bề mặt phõn chia giữa nhựa và bột độn. Hệ số ma sỏt của nhựa nằm trong khoảng 0,2-0,3.
So sỏnh tớnh chất cơ lý của một số loại nhựa nhiệt rắn được tớnh ở bảng:
Tớnh chất Đơn vị Polyeste khụng no Epoxy phenol fomandehyt fomandeh yt Độ bền kộo MPa 25-28 30-100 25-65 25-45 Độ bền nộn MPa 60-160 60-190 45-95 45-95 Độ bền uốn MPa 70-140 60-180 45-95 45-95 Độ hỳt nước Mg 10-30 7-20 15-30 15-30 Tỷ trọng g/cm3 1,1-1,15 1,15-1,25 1,15-1,3 1,1-1,4
Qua bảng so sỏnh trờn ta thấy khối lượng riờng của nhựa phenol
fomandehyt thấp 1,15-1,31 g/cm3, do đú cú thể trộn thờm cỏc chất độn với
hàm lượng 50-70% vỡ khi sản phẩm được tạo thành cú khối lượng riờng khoảng 1,23 -1,67 g/cm3, thấp hơn khoảng từ 2-3 lần khi so với cỏc kim loại
thụng dụng (khối lượng riờng của nhụm là 2,8-3,1 g/cm3, của thộp là 7-8
Cỏc bột độn thụng dụng là:
Bột amiăng: tỷ trọng là 2,55 g/cm3
Bột gỗ: tỷ trọng là 1,3-1,9 g/cm3
Bột grafit: tỷ trọng là 1,75-1,95 g/cm3
Cỏc chất độn dạng khoỏng khỏc: tỷ trọng 1,5 - 1,7g/cm3
Song song với những ưu điểm đó được nờu trờn thỡ nhựa phenol fomandehyt cũn cú một số hạn chế cần quan tõm như độ cứng cao: 30-35HB, độ bền va đập thấp: 1-4KJ/m2 và độ co ngút của sản phẩm cũn cao: 0,04-0,08 cm/cm đặc biệt là đối với cỏc sản phẩm cú kớch thước lớn, hỡnh dạng phức tạp. Qua phõn tớch trờn để hoàn thiện vật liệu polyme Compozit trờn cơ sở nhựa phenol fomandehyt thỡ vấn đề cần giải quyết là cỏc giải phỏp biến tớnh nhựa để khắc phục những hạn chế đó nờu. Khi nghiờn cứu vật liệu ma sỏt chế tạo từ vật liệu polyme Compozit ngoài việc xem xột đến cỏc yờu cầu, đặc điểm của vật liệu polyme Compozit cũn phải đỏp ứng tất cả cỏc đũi hỏi riờng của vật liệu ma sỏt. Cỏc cặp ma sỏt dựng làm đĩa ma sỏt cần phải thoả món những yờu cầu sau:
- Cú hệ số ma sỏt ổn định.
- Cú tớnh chống mài mũn cao và chịu được ỏp lực lớn.
- Bề mặt khụng bị cào xước, tỏch lớp, khụng dớnh kết vào vật liệu cần hóm trong quỏ trỡnh sử dụng.
- Cỏc vật liệu ma sỏt chịu được nhiệt độ cao, khụng bị chỏy hoặc sinh khúi khi sử dụng.
1.3.3.3.Moayơ đĩa thụ động:
Moayơ đĩa thụ động của ly hợp ụ tụ và mỏy kộo được đặt trờn trục then hoa của ly hợp theo lắp ghộp trượt.
Để cú thể mài nhẵn dễ dàng cỏc mặt bờn của cỏc then trục then hoa thỡ ở chỗ nối tiếp mặt bờn của then với bỏn kớnh trong của trục then hoa người ta làm rónh hoặc lượn chuyển tiếp đều đặn với bỏn kớnh r. Hỡnh dỏng của then ảnh hưởng đến độ vững bền của trục ly hợp. Nếu chuyển tiếp đột đột thỡ ở chõn then sẽ cú ứng suất cục bộ rất lớn. Cỏc then cú thể làm dạng thõn khai hoặc vuụng gúc. Dạng then thõn khai đảm bảo bền và độ chớnh xỏc trựng từm tốt hơn loại vuụng gúc.
Cỏc then của mayơ tớnh theo dập và cắt. Khi cú nhiều đĩa thụ động và mỗi đĩa nằm trờn mỗi mayơ riờng biệt thỡ coi như mụmen quay truyền đờn mỗi đĩa đều bằng nhau.
Lực tỏc dụng trờn bỏn kớnh trung bỡnh của cỏc then đối với một mayơ là: (D d) Q Z M d + = 1 4 Trong đú: Q: Lực tỏc dụng lờn then, N;
Md – Mụmen quay cực đại của động cơ(đối với ụ tụ) hoặc mụmen quay danh
nghĩa của động cơ (mỏy kộo), Nm; Z1 - Số lượng mayơ
D - Đường kớnh ngoài của cỏc then ở trục ly hợp, m; d - Đường kớnh trong của cỏc then mayơ đĩa thụ động, m;
Ứng suất dập then sẽ là: ( ) Z Z M(D d ) Z l D d l Q d d 2 2 2 1 2 . . 8 . 2 − = − = σ Trong đú:
Z2 - Số lượng then của mayơ. l - Chiều dài làm việc của then, m; ứng suất cắt then là:
(D d)lb lb lb Q Z Z M Z d c= = . + .4 .2 2 1 2 τ
Trong đú : b - chiều rộng của chừn then, m.
Mayơ đĩa thụ động chế tạo bằng thộp 40 hoặc 40X. Ứng suất dập cho phộp đến 20MN/m2, ứng suất cắt cho phộp đến 10MN/m2.
Ở ly hợp một và hai đĩa thụ động cú chung một mayơ thỡ chiều dài của mayơ được thiết kế tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa. Đối với điều kiện làm việc bỡnh thường chiều dài của mayơ phải lấy gần bằng đường kớnh bờn ngoài của cỏc then ở trục ly hợp. Đối với điều kiện làm việc nặng nhọc thỡ chiều dài của mayơ được lấy gần bằng 1,4 lần đường kớnh ngoài của cỏc then trục ly hợp.
Khi cú 2 hoặc 3 mayơ thỡ chiều dài của mỗi mayơ phải giảm hơn nhiều.
1.3.3.4.Trục
Do sự bố trớ chung của ụ tụ cú khỏc mỏy kộo cho nờn kết cấu trục ly hợp của ụ tụ khỏc mỏy kộo. Ở ụ tụ ly hợp và hộp số được bố trớ liền nhau để đảm bảo cần gạt số nằm vào vị trớ buồng lỏi vỡ thế trờn trục ly hợp cũn cú bỏnh răng chủ động luụn luụn ăn khớp của hộp số và thường chỳng được nối với nhau qua khớp nối hoặc truyền động khớp cỏcđăng cho nờn ở trục ly hợp khụng cú bỏnh răng chủ động của hộp số.
Trục ly hợp phải đảm bảo đồng từm với trục khuỷu động cơ. Trong đa số trường hợp độ đồng từm được thực hiờn nhờ 2 ổ bi, một đặt ở lỗ khoột của bỏnh đà hoặc trục khuỷu động cơ, cũn một được đặt ở vỏ ly hợp(đối với mỏy
kộo) hoặc vỏ hộp số (đối với ụ tụ) để bảo bảo độ đồng từm của hai ổ bi khi lắp khộp nờn làm chốt định vị vỏ động cơ và vỏ ly hợp.
Ở ụ tụ trờn trục ly hợp cú bỏnh răng chủ động của hộp số, bỏnh răng này cú thể là răng thẳng hoặc răng nghiờng. Gối đỡ trước của trục ly hợp được đặt vào bỏnh đà. Khối đỡ này khụng nhận lực chiều trục. Để trục ly hợp khụng chuyển dịch theo chiều trục do thành phần lực chiều trục ở bỏnh răng gừy nờn, cần đặt chi tiết định vị nằm ở trờn vỏ hộp số.
Gối đỡ trước của trục ly hợp ụ tụ thường được đặt trờn ổ bi hướng kớnh một dúy. Ở ụ tụ du lịch cú khi gối đỡ trước được đặt trờn ổ trượt hoặc ổ thăn lăn loại kim.
Ở mỏy kộo hiện nay dựng ổ bi và ổ thanh lăn kim loại ở gối đỡ trước của trục, cũn ổ trượt hiện nay khụng dựng nữa.
Trong đa số trường hợp của ụ tụ và mỏy kộo bụi trơn ổ bi đằng trước của trục ly hợp bằng cỏch cho mỡ khi thỏo ly hợp, mỡ này dựng trong suốt thời gian phục vụ cho đến khi thỏo ly hợp lần khỏc.
Trong trường hợp này ổ bi nờn cú vũng bảo vệ hay vũng chắn đầu để giữ mở bụi trơn ổ bi trước của trục ly hợp được thực hiện nhờ vỳ mỡ một bắt trờn
bỏnh đà qua cỏc rúnh 2 ở bỏnh đà, hoặc bằng vỳ mỡ nằm trờn trục ly hợp qua rúnh ở từm trục hoặc bằng dừy nỉ 1 đặt ở đường từm trục khuỷu.
Trục ly hợp của ụ tụ và mỏy kộo thường được nối với mayơ cỏc đĩa thụ