Để thực hiện nội dung trên, một số h1ng nh− Đrôn đi (Mỹ), Kây sơ... đ1 sử dụng khả năng duy trì áp suất dầu trong hệ thống của ắc quy thuỷ lực (bình tích áp) do đó đ1 đạt đ−ợc hiệu quả kinh tế cao cho thiết bị có hộp số với cơ cấu sang số d−ới tải (xem hình 2.8).
Cơ cấu bao gồm hộp phân phối thuỷ lực 1 mà ở kênh tháo tuỳ động 2, ắc quy thuỷ lực 3, các xi lanh thuỷ lực M1 và M2 của bộ ly hợp gài số. Khoang điều khiển của van 2 thông với mạch áp lực chính phía tr−ớc hộp phân phối thuỷ lực. Điều đó cho phép tr−ớc khi gài số bằng đóng xi lanh thuỷ lực M1 thì xi lanh thuỷ lực M2 thông với đ−ờng tháo qua hộp phân phối thuỷ lực 1 và van 2 (van 2 mở) vì nh− vậy áp suất ở mạch dẫn chính trong giai đoạn này t−ơng ứng với áp suất danh nghĩa. Trong quá trình gài số hộp phân phối thuỷ lực điều khiển vào vị trí mà ở vị trí này xi lanh thuỷ lực M1 thông với đ−ờng tháo, còn M2 thông với mạch cao áp chính. Trong tr−ờng hợp này áp suất ở trong mạch chính hạ thấp và van 2 d−ới tác dụng của lò xo hồi vị khoá kênh tháo với xi lanh thuỷ lực M1. Trong sự liên kết này ở quá trình gài số khi nạp đầy dầu vào xi lanh thuỷ lực M2 thì ở xi lanh thuỷ lực M1 (không gài số) mở nh−ng vẫn duy trì một áp suất nhất định nào đó. Kết thúc quá trình nạp đầy dầu vào xi lanh thuỷ lực M2, áp suất ở trong mạch chính tăng và van 2 mở thông với đ−ờng tháo. Khi van 2 mở thông với đ−ờng tháo thì xi lanh thuỷ lực M1 mới hoàn toàn mở. ắc quy thuỷ lực 3 làm nhiệm vụ hồi phục áp lực khi điều khiển đóng các xi lanh thuỷ lực.
Việc sử dụng ắc quy thuỷ lực hệ thống nhằm điều áp bổ xung chức năng phân phối dầu đ1 làm cho áp suất trong pittông của các ly hợp khoá số không còn là bậc nhất mà dao động liên tục để bù áp trong hệ thống làm cho mô men xoắn ở cửa ra của hộp số mặc dù giảm nh−ng ch−a giảm về 0 ngay, có nghĩa là không có sự cắt dòng công suất khi chuyển số (hình 2.9) do phạm vi đề tài không đề cập đến nhiều ph−ơng án khắc phục công suất ký sinh của các h1ng khác trên thế giới.
Hình 2.9. Sự dao động áp suất trong pittông của ly hợp khoá số phụ thuộc vào thời gian
P1, P2; áp suất trong ly hợp đ−ợc ngắt và ly hợp đ−ợc gài số. M; Mô men ở đầu ra trục thứ cấp của hộp số.
2.3. Mô hình động lực học quá trình chuyển số trên ô tô máy kéo [5, 7, 11, 13, 20]
Khi nghiên cứu HTTL của ô tô máy kéo, trong tr−ờng hợp tổng quát là loại hai cầu chủ động chuyển động trên mặt đ−ờng cứng, các bánh xe không mất liên kết với mặt đ−ờng (không mất ổn định) quá trình truyền lực của cơ hệ luôn kéo theo sự hao tán năng l−ợng, trong mô hình thì các hao tán đó đ−ợc đặc tr−ng bởi hệ số kt (của HTTL) và kb (của bánh xe). Một sơ đồ tổng quát nh− vậy th−ờng rất phức tạp khi nghiên cứu động lực học của chúng để đơn giản ng−ời ta th−ờng quy dẫn khối l−ợng và quy dẫn độ cứng để có các mô hình động lực học t−ơng đ−ơng. Sau đây chúng ta xem xét một vài tr−ờng hợp tổng quát.
Để có lời giải chính xác làm kết quả để so sánh đánh giá −u nh−ợc điểm của hệ thống, cần xây dựng mô hình toán sát với thực tế, trong quá trình thực hiện luận văn chúng tôi đ1 nghiên cứu và xây dựng một số mô hình toán sau.
φ2 - φ3 J2 2 = MΦ1 - e2,3 (2.25 ) φ2 - φ3 φ3 - φ4 φ3 - φ5 J3 3 = e2,3 - e3,4 - e3,5 (2.26 ) φ6 - φ7 J7 7 = e 6,7 + ξ ( 6 - 7 ) - Mc (2.30) (2.28) Φ3-φ5 Φ5-φ6 J5 5 = e3,5 - e5,6 - Mφ5 Φ3-φ4 φ4 -φ6 J4 4 = e3,4 - e4,6 - Mφ4 (2.27)
2.3.1. Mô hình động lực học máy kéo 2 cầu chủ động
Hình 2.10. Mô hình động lực học máy kéo 2 cầu chủ động
Tr−ờng hợp tổng quát nhất ta có liên hợp máy kéo hai cầu chủ động và moóc Khi nghiờn cứu ta ủưa về mụ hỡnh tớnh toỏn gồm 7 khối lượng.
Dựa vào ủịnh luật bảo toàn ủộng năng, ủịnh luật bảo toàn năng lượng và mụ hỡnh tớnh toỏn ta thiết lập ủược cỏc phương trỡnh vi phõn:
..1 e 1 1 e 1 J ϕ=M −Mφ ( 7) .. 6 .. 7 , 6 7 6 5 4 .. 6ϕ = φ + φ =φ −φ −ξ ϕ −ϕ e M M J (2.29 ) (2.24)
Trong ủú :
J1:Mụ men quỏn tớnh quy ủổi tớnh ủến tất cả khối lượng quay của ủộng cơ, trục khuỷu, bỏnh ủà và ủĩa chủủộng của ly hợp
J2: Mụ men quỏn tớnh quy ủổi của cỏc chi tiết chuyển ủộng quay của phần tử bịủộng ly hợp
J3: Mụ men quỏn tớnh quy ủổi của cỏc chi tiết chuyển ủộng quay trong hệ thống truyền lực
J4: Mụ men quỏn tớnh quy ủổi của bỏnh chủủộng phớa trước
J5: Mụ men quỏn tớnh quy ủổi của bỏnh chủủộng phớa sau
J6: Mụ men quỏn tớnh phần khối lượng chuyển ủộng tịnh tiến của mỏy kộo quy dẫn về trục khuỷu của ủộng cơ
J7: Mụ men quỏn tớnh các khối lượng chuyển ủộng tịnh tiến của rơ
moúc quy dẫn ủến trục khuỷu của ủộng cơ
φ1,φ2 ,φ3 ,φ4 ,φ5 ,φ6 ,φ7: Gúc quay tương ủối giữa cỏc khối lượng quy ủổi .
MΦ1: Mụ men ma sỏt ly hợp chớnh
MΦ4và MΦ5: Mụ men quy dẫn tớnh ủến ủộ trượt và giảm chấn của bỏnh xe chủủộng cầu trước và cầu sau
ξ6,7 :Hệ số giảm chấn
e2,3: ðộ dẻo liờn kết trục bịủộng ly hợp chớnh ủến khối lượng quy ủổi 3
e3,4: ðộ dẻo quy dẫn từ hệ thống truyền lực ủến bỏnh chủủộng phớa trước
e3,5: ðộ dẻo quy dẫn từ hệ thống truyền lực ủến bỏnh chủủộng phớa sau
e4,6:ðộ dẻo lốp phớa trước
e5,6: ðộ dẻo lốp phớa sau
e6,7: ðộ dẻo của cơ cấu treo
2.3.2. Mô hình tính toán 3 khối l−ợng
Rừ ràng việc giải nhiều phương trỡnh vi phõn của hệ nhiều khối lượng là rất khú khăn. ðể ủơn giản khi tớnh toỏn ta quy mụ hỡnh 7 khối lượng nh− trình bày trên đây về mô hình 3 khối lượng với giả thiết ; ủường truyền lực là tuyệt ủối cứng. Liờn kết giữa khung xe và moúc cũng là tuyệt ủối cứng.
Hình 2.11. Mô hình động lực học 3 khối l−ợng
Trong ủú:
J1: Mụ men quỏn tớnh quy ủổi của ủộng cơ .
J2: Mụ men quỏn tớnh quy ủổi của cỏc phần: ðĩa bịủộng ly hợp, hộp số, hệ thống truyền lực, cỏc bỏnh xe chủủộng cầu trước và cầu sau.
J3: Mụ men quỏn tớnh quy ủổi tớnh ủến chuyển ủộng tịnh tiến của moúc và mỏy kộo.
φ1,φ2 ,φ3: Gúc xoắn của cỏc khõu tương ứng.
Me: Mụ men ủó quy ủổi của trục ủộng cơ.
MΦ: Mụ men ma sỏt của bộ ly hợp.
Mx: Mụ men tớnh ủến ủộ xoắn của trục bỏnh xe.
Mg: Mụ men tớnh ủến ủộ giảm chấn của bỏnh xe.
Mc: Mụ men cản trờn bỏnh xe quy ủổi.
Quy cỏc khối lượng 2,3,5 về cựng một khối lượng. Vỡ 2 là khối lượng quy ủổi của ủĩa bị ủộng ly hợp và hộp số; 3 là khối lượng quy ủổi của hệ
Mms Jcd Jbd Mcd ωcd ωbd Mc Phần chủ động Phần bị động
thống truyền lực chớnh; 5 là khối lượng quy ủổi bỏnh chủ ủộng phớa sau. Khi mà ủường truyền lực là tuyệt ủối cứng thỡ cỏc khối lượng này sẽ quay với cựng một gúc. Khi liờn kết giữa khung xe và moúc là tuyệt ủối cứng ta cũng sẽ quy khối lượng 6 và 7 về cựng một khối lượng.
2.3.3. Mô hình hai khối l−ợng
ở mô hình ba khối l−ợng trên đây khi nghiên cứu động lực học của nó cần phải thành lập hệ thống ba ph−ơng trình vi phân bài toán còn khá phức tạp bởi cần phải biết quy luật phân bố mô men xoắn của các bán trục chủ động cũng nh− phải biết quy luật và mô men do độ giảm chấn của bánh xe gây nên. Trong phạm vi của đề tài để đơn giản cho quá trình khảo sát mang tính so sánh, chúng tôi giả thiết coi các bán
trục là tuyệt đối cứng, bỏ qua độ giảm chấn của bánh xe và coi móc máy nông nghiệp là truyệt đối cứng, khi đó chúng ta có một mô hình hai khối l−ợng của cơ hệ nh− (hình 2.12)
Hình 2.12. Mô hình hoá quá trình chuyển số ở ly hợp khoá số
Từ mô hình toán đ1 xây dựng ở trên, ta tiến hành lập hệ ph−ơng trình vi phân cho cơ hệ nh− sau:
Giai đoạn 1: khi các đĩa ly hợp vào liên kết thì tốc độ của các đĩa chủ động giảm còn tốc độ của các đĩa bị động đ−ợc tăng lên.
I . - . - ω ω = = cd bd d Jcd Mcd Mms dt d Jbd Mms Mc dt
Giai đoạn 2: các đĩa ly hợp khoá đồng tốc (ωdt) và cùng tăng dần lên đến giá trị ổn định của số truyền đó. II
{
( ) ω + dt = − cd bd cd c d J J M M dt . ω cd cd d Jdt - Mô men quán tính và gia tốc góc của các phần chủ động ly hợp khoá số. . ω bd bd d J
dt - Mô men quán tính và gia tốc góc của các phần bị động ly hợp khoá số.
Mcd- Mô men của động cơ.
Mms- Mô men ma sát của ly hợp khoá số.
Mc- Mô men cản của liên hợp máy quy về các đĩa bị động của ly hợp khoá số.
Để giải hệ ph−ơng trình vi phân trên đây, có thể giải chúng bằng giải tích tuy nhiên vì nghiệm của hệ ph−ơng trình là không t−ờng vi, do đó bằng ph−ơng pháp giải tích sẽ đòi hỏi một số l−ợng tính toán rất lớn với nhiều công sức. Nhờ trợ giúp của máy tính và ph−ơng pháp giải của Runghe - Kutta, chúng tôi tiến hành lập trình bằng ngôn ngữ pascal để khảo sát động lực học quá trình chuyển số một giai đoạn (đối với hộp số cơ học của máy kéo MTZ - 80) và sang số d−ới tải (đối với hộp số thuỷ cơ của máy kéo MTZ - 80A)
Để giải bài toán hai khối l−ợng nh− trên (hình 2.12) chúng tôi đ1 thành lập ph−ơng trình vi phân cho hai giai đoạn, bởi vì trong quá trình làm việc thì mô men cản luôn có sự thay đổi do đó để có thể phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ với tốc độ chuyển động của xe thì mô men của động cơ truyền xuống các bánh chủ động cũng phải cân bằng với mô men cản đó, chính vì thế mà mô men của động cơ truyền xuống các bánh chủ động cũng phải thay đổi. Khi xe đang làm việc, giả sử công suất của động cơ lớn hơn so với công suất
do lực cản chuyển động gây nên, khi đó động cơ sẽ làm việc ở chế độ (non tải). Để phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ với tốc độ chuyển động của xe thì phải thay đổi số truyền. Khi chuyển sang số truyền mới (lớn hơn) thì tốc độ của xe tăng lên nh−ng đồng thời khi đó mô men của động cơ truyền xuống HTTL sẽ nhỏ đi (do tỷ số truyền giảm). Hộp số sử dụng bộ ly hợp khoá số để chuyển số thì quá trình sang số thực chất là “Quá trình mà các đĩa ly hợp khoá số ở số truyền này vào liên kết và đồng thời các đĩa ly hợp khoá số ở số truyền tr−ớc đ−ợc ly khai bằng cách điều chỉnh sự thay đổi áp suất dòng dầu thuỷ lực trong xi lanh ép của cơ cấu khoá số”.
Để phân tích và đánh giá quá trình chuyển số trên máy kéo sử dụng hộp số sang số có tải, chúng tôi đ1 dựa trên các đặc điểm về kết cấu đồng thời căn cứ vào đó làm cơ sở cho việc xây dựng mô hình hoá trong việc tính toán động lực học quá trình chuyển số d−ới tải của HHTL máy kéo MTZ- 80A. Do các đặc điểm về kết cấu về kích th−ớc cũng nh− các thông số động học của hai hộp số máy kéo MTZ - 80 và máy kéo MTZ - 80A có các tính năng t−ơng đ−ơng nhau do đó chúng tôi đ1 lựa chọn hai loại máy kéo này để khảo sát so sánh tính năng động lực học khi sang số của hai loại hộp số từ đó rút ra các −u nh−ợc điểm của mỗi loại. Để thuận lợi cho khảo sát quá trình chuyển số trên máy kéo MTZ- 80A chúng ta có một số giả thiết :
+ Đ−ờng truyền lực là tuyệt đối cứng, nghĩa là bỏ qua độ biến dạng của các trục và các bánh răng trong hộp số và trong truyền lực chính, truyền lực cuối cùng... + Coi độ tr−ợt của các bánh chủ động của máy kéo là nhỏ so với độ tr−ợt của các đĩa chủ động và bị động trong các ly hợp khoá.
+ Bỏ qua ảnh h−ởng của độ giảm chấn của các bánh chủ động.
Với các giả thiết trên đây, bài toán khảo sát quá trình chuyển số của máy kéo trở thành bài toán khảo sát độ tr−ợt của ly hợp khoá số trong số truyền thứ k. chúng ta có thể quy dẫn bài toán về mô hình hai khối l−ợng nh− (h.2.12)
