Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp :
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp. Trường hợp này không tốt nên phải tránh.
- Đóng ly hợp một cách êm dịu : Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởi động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra
trong quá trình đóng ly hợp. Trong sử dụng thường sử dụng phương pháp này nên ta tính công trượt sinh ra trong trường hợp này.
Các thông số thể hiện chế độ tải của ly hợp là công trượt riêng l0 được xác định khi ôtô khởi động tại chỗ và mức gia tăng nhiệt độ ∆t của đĩa chủ động sau một lần đóng ly hợp.
3.1 Tính công trượt:
Khi khởi động hoặc khi sang số, người lái thường đóng mở ly hợp nên sinh ra sự chênh lệch về tốc độ giữa đĩa bị động và đĩa chủ động. Điều này bao giờ cũng sinh ra trượt. Hiện tượng trượt này sinh ra công ma sát và công này biến thành nhiệt làm nung nóng các chi tiết của ly hợp nên lò xo có thể bị ủ ở nhiệt độ cao và như vậy có thể làm mất khả năng ép của lò xo, dẫn đến gây hao mòn nhanh các chi tiết như đĩa ép, đĩa ma sát. Trong điều kiện vận hành bình thường, công trượt sinh ra lớn nhất khi xe khởi hành tại chỗ.
Công của động cơ ở giai đoạn đầu xảy ra trong thời gian t1 tiêu tốn cho sự trượt tính như sau: L1 = 1 a m a t. 2 . M ω −ω
Công của động cơ ở giai đoạn thứ hai xảy ra trong khoảng thời gian t2 tiêu tốn để tăng tốc độ của trục bị động ly hợp. Công này dùng để thắng sức cản chuyển động của ôtô, công trượt ở thời gian nay được tính như sau:
L2 = a m a 2 2 a m a .M .( ).t 3 2 ) .( J . 2 1 ω −ω + ω +ω Trong đó:
- Ma : Mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp và được tính như sau:
Ma = (G.ψ + KFV2). h f o tl b . i. i. i r 0 1 η Với :
+ G : Trọng lượng toàn bộ xe, G = 217782 N. + ψ : Hệ số cản tổng cộng của đường
Bảng 3.3. Hệ số cản lăn của đường f.
Loại dường Hệ số cản lăn f ứng với v < 22,2 m/s Đường nhựa
Đường nhựa bê tông Đường rải đá
Đường đất khô
Đường đất sau khi mưa Đường cát
Đường sau khi cày
0,015 ÷ 0,018 0,012 ÷ 0,015 0,023 ÷ 0,03 0,025 ÷ 0,035 0,05 ÷ 0,15 0,1 ÷ 0,3 0,12
f : Hệ số cản lăn của đường, f = 0,03.
α : Góc dốc của đường, giả thiết α = 00. Vậy ψ = 0,03 + tg00 = 0,03.
+ K : Hệ số cản của không khí.
+ F : Diện tích cản chính diện của ôtô.
+ V : Vận tốc của ôtô, khi khởi động tại chỗ V = 0 nên KFV2 = 0. + rb : Bán kính làm việc của bánh xe
rb = λ.r0 Trong đó:
λ : Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, chọn lốp áp suất thấp với λ= (0,93 ÷ 0,940) Chọn λ=0,935 r0 : Bán kính thiết kế r0 = (B/25,4 + 2 d ).25,4 = (10 + 2 20 ).25,4 = 508 (mm). Thay vào ta có : rb = 0,935.508 = 475 (mm) = 0,475 m. + ih1
: Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1 ih1
= 7,82 + if0
: Tỉ số truyền của hộp số phụ, if0
= 1. + i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính, i0 = 5,43 + ηtl : Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
ηtl = ηlh.ηh.ηf.ηcđ.η0
ηh : Hiệu suất của hộp số ở tay số 1, ηh = 0,98. ηf : Hiệu suất của hộp số phụ, ηf = 1.
ηcđ : Hiệu suất các đăng, ηcđ = 0,99.
η0 : Hiệu suất của truyền lực chính, η0 = 0,98 Vậy ta có :
ηtl = 1.0,98.1.0,99.0,98 = 0,93. Thay vào công thức tính Ma ta có:
Ma = (217782.0,03 + 0).
0, 475
7,82.1.5, 43.0,93 = 78,59 (N.m). - ωm : Tốc độ góc của động cơ tại thời điểm mômen lớn nhất
ωm = . 3,14.1500 30 30 M n π = = 157 (rad/s).
nM :số vòng quay ở thời điểm mômen động cơ lớn nhất, nM = 1500 v/p. - ωa : Tốc độ góc của trục ly hợp, ωa = 0 vì ôtô khởi động tại chỗ.
- Ja : Mômen quán tính tương đương với khối lượng chuyển động tịnh tiến của ôtô cùng với các chi tiết trong hệ thống truyền lực và bánh xe quy về trục sơ cấp của hộp số. Ja = M.( h f o b i. i. i r 0 1 )2
M : Khối lượng toàn bộ của xe, M = 22200 kg. Suy ra :
Ja = 22200.(
0, 475
7,82.1.5, 43)2 = 2,78 - t1 : Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu.
t1 = k Ma
Ma là mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp, Ma = 78,59 N.m. k : Hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp, lấy k = 550 N.m/s
Vậy t1 = 78,59
550 = 0,14 (s).
- t2 : Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn thứ hai
t2 = k A
A là biểu thức rút gọn tính theo công thức A = 2.Ja.(ωm −ωa)
Thay số vào ta có:
t2 =
2.2,78.157
550 = 1,26 (s).
Theo kinh nghiệm, có thể lấy t0=1,1 ÷ 2,5 (Sách kết cấu tính toán ô tô – Lê Văn Tụy) Như vậy công trượt của ly hợp trong từng giai đoạn là:
L1 = 157 157 78,59. .0,14 2 = 864 (J). L2 = 2 1 2 .2,78.157 .78,59.157.1, 26 2 +3 = 44627 (J). Như vậy công trượt tổng cộng là:
L = L1 + L2 = 864 + 44627 = 45491 (J).
3.2. Xác định công trượt riêng
Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát, ta phải xác định công trượt riêng theo công thức sau :
lo = F i L
⋅ ≤ [lo] (Nm/m2) Trong đó : lo - công trượt riêng.
L - công trượt của ly hợp (KGm).
F - diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (m2). i - số đôi bề mặt ma sát. i = 4
[lo] - công trượt riêng cho phép.
Tra bảng 4 Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô", ta xác định công trượt riêng cho phép :
Với ôtô tải có trọng tải > 5 tấn → [lo] = 400.104÷ 600.104 Nm/m2
⇒ lo = R R i L 2 1 2 2 − ⋅ ⋅( ) π = 2 2 45491 3,14 (0,175× −0,1 ) 4× = 17,56.104 Nm/m2 < [lo] Vậy công trượt riêng thỏa mãn điều kiện cho phép.
3.3. Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết
Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, đĩa ép trung gian ở ly hợp 2 đĩa, lò xo, ...
Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết, bằng cách xác định độ tăng nhiệt độ theo công thức : ∆T = . t c m γ × L ≤ [∆T] Trong đó :
L - công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt (kGm).
c - : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, đối với vật liệu gang và thép có c = 481,5 J/kg.0C.
mt - khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg). Lấy theo xe tham khảo mt= 12kg
γ - hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính. Với đĩa ép ngoài →γ = 2n
1
= 2 2 1
⋅ = 41 1
Với đĩa ép trung gian ở ly hợp 2 đĩa →γ = n 1
= 2 1 [∆T] - độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết.
Với ôtô không có kéo rơmoóc : [∆T] < 15 oC Nhận xét :
- Đối với đĩa ép trung gian khi bị trượt thì cả hai bề mặt đều tham gia. - Đối với đĩa ép ngoài và bánh đà khi bị trượt thì chỉ có 1 bề mặt tham gia.
Như vậy đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài có khối lượng tương đương nhau, bánh đà có khối lượng lớn hơn. Nhưng khi bị trượt thì đĩa ép trung gian có độ tăng nhiệt độ gấp hai lần so với đĩa ép ngoài và bánh đà. Do đó ta chỉ cần kiểm tra độ tăng nhiệt độ của đĩa ép trung gian nên đảm bảo điều kiện cho phép là được.
⇒ ∆T = . t c m γ = × L 0,5 45491 481,5 12 × × = 3,94 oC < [∆T]
Vậy đĩa ép trung gian thỏa mãn độ tăng nhiệt độ cho phép.
- Khi đĩa ép ngoài bị nung nóng (với độ tăng nhiệt độ ∆T chỉ bằng 1/2 độ tăng nhiệt độ của đĩa ép trung gian), thì lò xo ép cũng có độ tăng nhiệt độ còn nhỏ hơn độ tăng nhiệt độ của đĩa ép ngoài (do có đệm cách nhiệt). Do vậy, ta không cần kiểm tra nhiệt độ của lò xo ép.