Chương 3 TÍNH XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP
3.4. Công trượt riêng của ly hợp
Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo điều kiện áp suất làm việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly hợp. Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ơtơ máy kéo có trọng lượng khác nhau thì sự hao mịn của ly hợp sẽ khác nhau.
Q trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mịn, đồng thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt. Nếu cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn, có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát, làm nung nóng lị xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng ép của chúng.
Vì vậy, việc xác định cơng trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn và khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết.
m M m Jm M l a M a Ja
Hình 2.2. Sơ đồ tính tốn cơng trượt
23
Ly hợp Ơtơ tăng Ơtơ chuyển động bị trượt tốc với tốc độ ổn định
Đồ thị tốc độ góc
3.4.1. Mơmen qn tính qui dẫn Ja [kg.m2]
Mơmen qn tính qui dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động, theo [1] ta có:
Ja = (
Trong đó:
Ga : Trọng lượng tồn bộ của ơtơ, Ga = G.9,81 = 1500.9,81 = 14715 [N]. Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, Gm = 0 [N]. g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2].
rbx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, theo đề rbx = 0,35 [m]. ih : Tỷ số truyền của hộp số, tính cơng trượt cho số một nên ih = ih1.
ip : Tỷ số truyền số phụ. Không có hộp số phụ, ip = 0. i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính.
δt : Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực, trong tính tốn có thể lấy δt = 1,05÷1,06. Ta chọn δt = 1,05.
* Tính tốn các tỷ số truyền của hộp số.
Ta có tỷ số truyền của truyền lực chính i0 được xác định theo tốc độ chuyển động lớn nhất của xe Vmax [m/s] ứng với tốc độ góc lớn nhất của động cơ ωemax [rad/s], theo [1] thì ta có: ω e max . r bx i0 = i hn . v a max Trong đó:
rbx [m]: Bán kính làm việc của bánh xe.
ihn : Tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn ihn = 1.
vamax [m/s] : Vận tốc lớn nhất của xe, theo đề thì vamax = 110 [km/h]≈ 30,5 [m/s].
ωemax [rad/s]: Tốc độ góc lớn nhất của động cơ, được xác định theo loại động cơ và chủng loại xe khi thiết kế.
Theo [1] phần thiết kế hộp số thì đối với động cơ diesel và cho xe tải thì theo kinh nghiệm ωemax = ωN [rad/s].
ωN : Tốc độ góc ứng với cơng suất cực đại của động cơ. π . n π . 6000
Ta có: ωN = 30
= 30
= 200 π [rad/s]. Thay tất cả các giá trị đã có vào biểu thức 2.7 ta có:
200
π .0 , 35
i0 = 1.30 ,5
= 7.2
Xác định tỷ số truyền ih : ta xác định công trượt cho số một nên ih = ih1.
Giá trị tỷ số truyền số thấp nhất ih1, theo [1] phần thiết kế hộp số được xác định như sau: ψmax . G a . r bx ih1 ≥ Trong đó:
ψmax : Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường, theo đề ψmax = 0,482. ηt : Hiệu suất của hệ thống truyền lực, theo [2] thì ηt = 0,93
Các thơng số khác đã được chú thích ở trên. Thay các thơng số đã có vào 2.8 ta có:
0,482.14715.0,35¿
ih1 ≥ = 2,64. Ta chọn ih1 = 2,64. Thay ih1 và các thông số khác vào biểu thức 2.6 ta được:
= 0,53 [kg.m2].
3.4.2. Mômen cản chuyển động qui dẫn Ma[N.m]
Mômen cản chuyển động qui dẫn về trục ly hợp theo [1] được xác định như sau:
r
bx
Ma = [(Ga + Gm).ψ + P ]. it .η
t
Trong đó:
ψ : Hệ số cản tổng cộng của đường, tính cho đường có ψ = 0,02.
P : Lực cản của khơng khí, khi khởi hành thì P = 0 [N] ( vì tốc độ quá nhỏ). it : Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực.
it = ih1. ip. i0 = 7,2.2,64=19.008.
ηt : Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực như đã nói ở trên. Các thơng số khác như đã nói ở trên.
Thay các thơng số tính được vào 2.8 ta được:
0,35
Ma = (14715.0,02 + 0). 19,008.0,93
= 5.826 [N.m].
3.4.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 & t2)
Chọn cách tính theo thời gian trượt tổng cộng của ly hợp t0.
Theo [1] thì thời gian đóng ly hợp êm dịu t0 = 1,1 ÷ 2,5 [s]. Ta chọn t0 = 2 [s]. Tính hệ số kết thúc trượt kd (kd >0) ly hợp, theo [1] ta có:
k d . M e max .(ωe−ωa ). 2 . J a
t0 = (kd . Me max−Ma )2
Trong đó:
kd : Hệ số kết thúc trượt sẽ được xác định theo biểu thức (2.10). Memax [N.m]: Mômen xoắn lớn nhất của động cơ.
e : Tốc độ góc động cơ khi đóng ly hợp, khi tính tốn lấy bằng tốc độ góc ứng với mômen cực đại e = N = 200 π [rad/s].
a : Tốc độ góc trục ly hợp. Tính cho lúc khởi hành xe nên a = 0 [rad/s].
Ma : Mô men cản chuyển động của ôtô qui dẫn về trục ly hợp, theo tính tốn ở trên ta có Ma = 5,783 [N.m].
Ja : Mơ men qn tính khối lượng của ơtơ qui dẫn về trục ly hợp, tính tốn ở trên ta được Ja = 0,52 [kg.m2].
26
Sử dụng công cụ Solver của Microsoft Excel, cho trước giá trị kd = x > 0 bất kỳ. Tính t0 theo cơng thức (2.10). Thiết lập bài tốn tối ưu theo mục tiêu t0 = 2 [s] như đã chọn. Chỉ định biến thay đổi là ô (cell) giá trị x của kd đã cho. Thiết lập điều kiện cho bài toán với hai điều kiện: kd > 0 và kd ≤ β.1,5 (ở đây 1,5 là giá trị xét đến tải trọng động làm tăng hệ số dự trữ khi đóng ly hợp).
Ta cho trước kd = x =1. Tính t0 theo (2.10) ta được t0 = 5.078. Xác lập bài toán tối ưu với ơ (cell) tính tốn t0 làm ơ mục tiêu (Set Target Cell) có giá trị đặt trước (Value of) cần phải đạt tới là 2.
Ô giá trị cần phải thay đổi (By changing cells) để đạt mục tiêu là ô (cell) cho trước giá trị bất kỳ (kd = x = 1).
Các điều kiện ràng buộc cho bài tốn (Subject to the Constrains) là ơ(cell) chứa giá trị kd phải thõa mãn hai điều kiện: kd > 0 và kd ≤ 2.1,5.
Kết quả tính tối ưu nhờ cơng cụ Solver ta có hệ số kết thúc trượt ly hợp kd: kd =2,99.
Thay giá trị kd tính được vào các cơng thức tính thời gian trượt t1, t2 theo [1] ta có: (ωe−ωa ) .2 . J a t2 = ( kd . M e max−M a ) . Ma t2 t1 = Trong đó:
t1 : Thời gian trượt của giai đoạn I (giai đoạn ứng với tốc độ góc trục khuỷu và trục ly hợp là hằng số).
t2 : Thời gian trượt của giai đoạn II ( giai đoạn ứng với mơmen ma sát hình thành ở ly hợp lớn hơn mômen cản chuyển động qui dẫn về trục ly hợp).
Thay các đại lượng đã biết vào (2.11) ta tính được thời gian trượt t1,t2:
(628.31−0).2.0,52¿
t2 =
1,583 .
Kiểm tra hệ số đặc trưng cho cường độ tăng mômen K[N.m/s]: Ma5 , 826
K = t1 = 0,022 = 264.8 [N.m/s].
3.4.4. Tính cơng trượt tổng cộng của ly hợp L[J]
Theo [1] thì cơng trượt tổng cộng của ly hợp được xác định như sau:
M a .( ωe−ωa ).(t 1
+ 2
.t2)+ 1 . J a .( ωe −ωa )2
L= 2 3 2 (2.12)
Trong đó:
t1 : Thời gian trượt của giai đoạn I. t2 : Thời gian trượt của giai đoạn II.
Các thông số khác đã được chú thích ở phần trên. Thay các giá trị đã biết vào (2.12) ta có:
5,826.(628.31−0).(
L =
= 106547,2883 [J].
3.4.5. Tính cơng trượt riêng cho ly hợp
Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát, kí hiệu lr [J/m2], theo [1] thì cơng trượt riêng của ly hợp được tính như sau:
L
lr = zms . π .( R22−R12 )
Trong đó:
L [J] : Cơng trượt tổng cộng của ly hợp, xác định được ở trên. zms : Số đôi bề mặt ma sát, ly hợp một đĩa bị động nên zms = 2.
R2[m], R1[m] : Bán kính tương ứng vịng ngồi, vịng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát, đã được xác định ở trên.
Thay các thơng số đã có vào biểu thức (2.13) ta được: 106547,2883
lr = 2 . π .(0 , 1552−0 ,085252 )
= 1011940.326(J/m2) ≈ 1011,940 [KJ/m2].