CHƯƠNG 2 PHƯƠNG THỨC VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN ĐỘNG
2.2. LY HỢP MA SÁT 1. Khái quát
2.2.2. Vật liệu chế tạo ly hợp ma sát
Vật liệu chế tạo dùng cho các bề mặt ma sát của ly hợp phải đạt được các yêu cầu sau:
– Có tính chịu mòn cao;
– Hệ số ma sát lớn và không biến đổi khi nhiệt độ thay đổi;
– Tính năng chống kết dính cao (lúc phụ tải cao, các mặt ma sát không được kết dính vào nhau);
– Có độ bền cao, chịu được lực cắt;
– Tính năng chịu nhiệt, biến dạng nhiệt ít;
– Dẫn nhiệt tốt và tỏa nhiệt nhanh;
Trên thực tế rất khó tìm chọn được loại vật liệu đạt được các yêu cầu trên. Vì vậy vật liệu dùng cho ly hợp ma sát thường xuất phát từ những đặc tính chủ yếu. Khi chế tạo bộ ly hợp ma sát, thường sử dụng các loại vật liệu tổng hợp sau (kể cả ma sát khô và ma sát ướt): gang đúc với gang đúc; thép với đồng thanh, đồng thau, gang đúc, thép, gỗ mềm, amian, da... Dùng gang đúc có tính chịu mòn cao, xu hướng dính kết ít nhưng bề mặt tiếp xúc phải được bôi trơn tốt trừ trường hợp truyền mômen không lớn mới dùng mặt ma sát khô. Dùng thép với thép, bề mặt tiếp xúc rất tốt nhưng yêu cầu độ bóng cao. Ví dụ như bộ ly hợp nhiều đĩa cao tốc, độ bóng bề mặt phải đạt cấp 7 – 9, chỉ trong các trường hợp không quan trọng mới dùng cấp 4 – 6, mặt ma sát dùng dầu bôi trơn.
Gỗ có hệ số ma sát cao, thường chế tạo thành từng thanh rời lắp vào rãnh đĩa ma sát được chế tạo đặc biệt. Dùng gỗ thường được phối tiếp với mặt thép hoặc gang và có hệ số ma sát bằng nhau. Dùng gỗ có ít chất nhựa và dầu để tránh hiện tượng cháy khi làm việc. Khi tốc độ trượt tương đối lớn, hiện tượng phát nhiệt lớn, hệ số ma sát giảm. Để tránh các hiện tượng trên, ta thường đem gỗ thấm hóa (NH4)3PO4 dưới áp suất cao. Một nhược điểm nữa của gỗ là các vòng tuổi của gỗ có độ cứng khác nhau, do đó hạn chế sử dụng gỗ trong bộ ly hợp ma sát.
Vật liệu amian được ép thành tấm có cốt kim loại gia cường dùng làm vòng đệm trong bộ ly hợp ma sát khô. Cũng có trường hợp dùng da làm vòng đệm, nhưng dùng rất hạn chế vì da không chịu được nhiệt, dễ cháy. Vải cao su ép được dùng khá rộng rãi, thường chế tạo thành từng tấm có chiều dầy từ 0,5 – 70 mm. Đặc điểm của vải cao su ép: khi làm việc ở nhiệt độ 120 – 150oC thì bắt đầu bị phá hủy, các mặt ma sát không còn bằng phẳng làm cho nhiệt độ càng tăng nhanh.
KHOA CƠ KHÍ – ĐểNG TÀU BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL
TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10 C2/HĐL–TBG18.02.10
Biên soạn: Nguyễn Anh Việt Page: 33
Những vật liệu như chất dẻo ép, chất dẻo dạng sợi với amian, amian tấm ép, gỗ mềm với sứ kim loại cũng được dùng khá nhiều trong bộ ly hợp ma sát.
Vật liệu chế tạo mặt ma sát trong bộ ly hợp phụ thuộc các yếu tố sau: điều kiện làm việc, khả năng phát sinh hư hỏng, hệ số ma sát dưới các tốc độ tương đối, áp suất, nhiệt độ, tính giảm nhiệt,... Các yếu tố nêu trên không thể phản ánh một cách đầy đủ có ảnh hưởng như thế nào đối với hệ số ma sát của hai bề mặt tiếp xúc khi làm việc. Do đó những giá trị của hệ số ma sát được nêu lên cũng chỉ thích hợp cho những tình hình cụ thể.
Theo nhiều số liệu cho thấy, áp suất tăng, hệ số ma sát giảm xuống; tốc độ trượt tăng, hệ số ma sát tăng. Khi làm việc trong dầu bôi trơn hệ số ma sát ổn định hơn. Độ bóng bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến hệ số ma sát. Độ cứng của vật liệu cũng có ảnh hưởng, nếu một mặt cứng và một mặt mềm thì mặt mềm sẽ bị mòn nhanh, hoặc nếu hai mặt cứng như nhau thì mặt nào thô hơn sẽ bị mài mòn nhanh hơn.
Bảng 2.1: Hệ số ma sát của một số cặp ma sát
Cặp ma sát và điều kiện bôi trơn Hệ số ma sát
Thép với thép, làm việc trong dầu 0 ÷ 0,004
Thép với thép hoặc gang đúc, bôi trơn bình thường 0,1 Áp suất cũng là một thông số có quan hệ đến hệ số ma sát. Số liệu thống kê cho trong bảng 2.2 tuy chưa nhiều, nhưng đó là những số liệu đáng tin cậy, sử dụng tốt để thống kê tính toán. Khi sử dụng các số liệu cần chú ý: nếu có nhiều đĩa ma sát, đĩa làm bằng thép, áp suất cho phép giảm xuống 3%. Trong những trường hợp đặc biệt, nếu thấy cần thiết cho phép tăng 10%. Nếu số lần ly hợp nhiều (trên 10 lần trong một giờ) áp suất đó cũng cho phép giảm xuống 1÷2%, nhưng không được nhỏ hơn 40% số liệu cơ bản cho trong bảng.
Bảng 2.2: Hệ số ma sát của chất dẻo, cao su
Hệ số ma sát với thép
Áp suất 10 kG/cm2, tốc độ trượt 0,4 m/s Vật liệu
Ma sát khô Bôi trơn bằng nước
Bôi trơn bằng dầu
Chất dẻo ép 0,33 – –
Đai hãm bằng amian lưới đồng
với nhựa dẻo 0,3 0,13 0,11
Vải cao su ép tầng 0,35 0,07 0,02
KHOA CƠ KHÍ – ĐểNG TÀU BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL
TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10 C2/HĐL–TBG18.02.10
Hệ số ma sát của gỗ với gang đúc hoặc thép khi áp suất 0,5 ÷ 10 kG/cm2, tốc độ trượt 1÷30% được cho trong bảng 2.3.
Bảng 2.3: Hệ số ma sát của gỗ với gang đúc hoặc thép Kim loại Gỗ
Bôi trơn bằng dầu Bôi trơn bằng nước Ma sát khô
Gang 0,29 ÷ 0,34 0,30 ÷ 0,37 0,35 ÷ 0,4
Thép 0,4 ÷ 0,51 0,54 0,60 ÷ 0,65
Trong quá trình làm việc, tốc độ tiếp tuyến cũng ảnh hưởng đến áp suất. Thường dùng đến hệ số điều chỉnh C để xét ảnh hưởng đó. Số lần ly hợp quá nhiều (50÷100 lần trong một giờ), số lượng tấm ma sỏt ảnh hưởng rừ rệt đến ỏp suất. Trường hợp này được điều chỉnh bằng hệ số K1 . Sau khi xét đến các yếu tố trên, áp suất đơn vị q (kG/cm2) được xác định như sau:
1 0.C.K q
q = (2-1) Trong đó:
q – áp suất đơn vị thống kê, [kG/cm2];
C – hệ số điều chỉnh tốc độ tiếp tuyến;
K1 – hệ số điều chỉnh do số lần ly hợp.
Bảng 2.4: Hệ số điều chỉnh số lần ly hợp K1
Số bánh chủ động 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Hệ số K1 1 0,97 0,94 0,91 0,88 0,85 0,82 0,79 0,76
Bảng 2.5: Áp suất đơn vị q0 của vật liệu
Vật liệu q0
[kG/cm2]
Thép với thép, bôi trơn bằng dầu 6÷8
Thép với gang trong bộ ly hợp ma sát đĩa tròn 2,5÷3
Thép với gang trong bộ ly hợp ma sát hình chóp 4
Bảng2.6: Hệ số điều chỉnh tốc độ tiếp tuyến C
Tốc độ tiếp tuyến, [m/s] Hệ số hiệu chỉnh C
2,5 1
KHOA CƠ KHÍ – ĐểNG TÀU BỘ MÔN ĐỘNG LỰC – DIESEL
TẬP BÀI GIẢNG HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC NGÀNH MÁY TÀU THỦY – MÃ 18.02.10 C2/HĐL–TBG18.02.10
Biên soạn: Nguyễn Anh Việt Page: 35
3,0 0,94 4,0 0,86 5,0 0,80 6,0 0,75 8,0 0,68 10,0 0,63 13,0 0,59 15,0 0,55
2.2.3. Bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa