Bài giảng kết cấu ô tô

Khi phanh do tác dụng của cơ cấu phanh nên xe chuyển động chậm dần với gia tốc âm Jp: lúc này bộ ly hợp không bị cắt nên thông qua hệ thống truyền lực được chuyển thành gia tốc góc âm 

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

B Ộ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ - KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Chương 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ

1 1.1 Khái niệm

Ôtô là phương tiện vận tải đường bộ chủ yếu Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng Do vậy, trên toàn thế giới ôtô hiện đang được dùng để vận chuyển hành khách hoặc hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân và quốc phòng

1 1.2 Phân loại ôtô

Dựa vào tải trọng và số chỗ ngồi, ôtô được chia thành các loại:

- Ôtô có trọng tải nhỏ (hạng nhẹ): trọng tải chuyên chở nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 tấn và ôtô có số chỗ ngồi ít hơn hoặc bằng 9 chỗ ngồi

- Ôtô có trọng tải trung bình (hạng vừa): trọng tải chuyên chở lớn hơn 1,5 tấn và nhỏ hơn 3,5 tấn hoặc có số chỗ ngồi lớn hơn 9 và nhỏ hơn 30 chỗ

- Ôtô có trọng tải lớn (hạng lớn): trọng tải chuyển chở lớn hơn hoặc bằng 3,5 tấn hoặc số chỗ ngồi lớn hơn hoặc bằng 30 chỗ ngồi

- Ôtô có trọng tải rất lớn (hạng nặng): tải trọng chuyên chở lớn hơn 20 tấn, thường được sử dụng ở các vùng mỏ

Dựa vào nhiên liệu sử dụng, ôtô được chia thành các loại:

- Ôtô chạy xăng;

- Ôtô chạy dầu diezel;

- Ôtô chạy khí ga;

- Ôtô đa nhiên liệu (xăng, diezel, ga);

- Ôtô chạy điện

1.1.2.3 Dùa vµo c«ng dông cña «t«

Dựa vào công dụng, ôtô chia thành các loại:

- Ôtô vận tải;

- Ôtô chở hành khách, ôtô chuyên chở hành khách bao gồm các loại: ôtô buýt, ôtô tắc xi, ôtô du lịch, ôtô chở khách liên tỉnh, ôtô chở khách đường dài;

- Ôtô chuyên dùng như: ôtô cứu thương, cứu hoả, ôtô phun nước, ôtô cẩu

và ôtô vận tải chuyên dùng (ôtô xi téc, ôtô thùng kín, ôtô tự đổ, )

* Ôtô du lịch

6

Kombi

Vỏ cứng khoang sau rộng, 4 cửa bên, 1 cửa sau

7

Ôtô chở khách nhỏ (mini

buýt)

Vỏ cứng khoang sau rộng, 2-4 cửa bên, 1 cửa sau

4 Ôtô khách liên tỉnh (bus) 2 cửa bên

5 Ôtô khách thành phố loại

hai thân

Xe kéo, rơ moóc dính liền, nhiều cửa bên

6 Ôtô điện chở khách Chạy điện trong thành phố

7 Ôtô khách du lịch chuyên

dụng

Có đầy đủ tiện nghi sinh hoạt

* ¤t« t¶i

1 Ôtô tải đa dụng Có buồng lái và thùng chứa hàng

2 Ôtô tải chuyên dụng Có buồng lái và khoang chứa hàng

chuyên dùng

3 Ôtô tải tự đổ Có buồng lái và thùng tự đổ

4 Ôtô kéo Có buồng lái và mâm xoay liên kết

* §oµn xe

1 Đoàn xe chở khách Gồm xe kéo và rơmoóc

2 Đoàn xe vận tải Gồm xe kéo và rơmoóc

3 Đoàn xe kéo bán moóc một

trục

Gồm ôtô kéo và bán moóc một trục

4 Đoàn xe kéo bán moóc vận

tải Gồm xe kéo và bán moóc hai trục

5 Đoàn xe kéo nhiều moóc Gồm xe kéo và nhiều moóc nối

Sự ra đời của ôtô dùng động cơ đốt trong đã thách thức các phương tiện vận tải

bộ thô sơ thời bấy giờ và ngày càng thúc đẩy ngành vận tải đường bộ phát triển Đến nay, công nghiệp chế tạo ôtô trên thế giới đã phát triển rất mạnh và đã chế tạo được nhiều loại ôtô hiện đại với tốc độ lớn nhất đạt hàng trăm km/h Các gam tải trọng cũng rất đa dạng, phổ biến từ 0,5 - 10 tấn Đặc biệt có những loại ôtô tải nặng có trọng tải đến 60 tấn Đấy là chưa kể đến phương thức vận tải chuyên dụng và bằng đoàn xe

Xu hướng phát triển ôtô trên thế giới hiện nay là: tăng tải trọng, tăng tốc

độ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tăng tính tiện nghi và giảm ô nhiễm môi trường

Để phục vụ cho xu hướng phát triển nêu trên các thành tựu khoa học kỹ thuật mới như: tin học, tự động điều khiển, điện tử, vật liệu mới, đều đã được ngành chế tạo ôtô ứng dụng

1 2.2 Cấu tạo chung

Ôtô bao gồm năm phần chính: động cơ, gầm, hệ thống điện, cabin (vỏ xe)

và hệ thống các thiết bị phụ khác (radio, điều hoà, tời kéo, …)

- Động cơ ôtô: động cơ là nguồn động lực chủ yếu của ôtô Hiện nay, trên ôtô

sử dụng phổ biến nhất là động cơ đốt trong kiểu pittông 4 kỳ

- Gầm ôtô: gầm ôtô bao gồm hàng loạt các hệ thống:

+ Hệ thống truyền lực có nhiệm vụ nhận và truyền động lực từ động cơ đến bánh xe chủ động

+ Hệ thống chuyển động gồm khung vỏ, các vỏ cầu, bánh xe, hệ thống treo + Hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái và hệ thống phanh

- Điện ôtô: gồm điện động cơ và điện thân xe với hệ thống cung cấp điện, hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, hệ thống tín hiệu và chiếu sáng, hệ thống thông tin, chẩn đoán,

1 3 BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ÔTÔ

1.3.1 Bố trí chung trên ôtô chủ yếu phụ thuộc phụ vào sự bố trí của động

cơ và hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực (HTTL) có thể tập hợp các cụm chức năng khác nhau Thông thường bao gồm:

Hình 1.1.a Bố trí chung động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô

- Ly hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục các đăng, bánh xe;

- Ly hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe;

- Hoặc hộp số cơ khí thuỷ lực (hộp số thuỷ cơ), hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe, v.v

Số lượng cụm có thể khác nhau tuỳ thuộc vào tính năng kỹ thuật của ôtô

Trên hình 1.1.a và 1.1.b giới thiệu các sơ đồ bố trí chung thường gặp trên ôtô

- Sơ đồ a: động cơ, ly hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu ôtô, cầu chủ động đặt sau ôtô, trục các đăng nối giữa hộp số và cầu chủ động Chiều dài từ hộp số đến cầu chủ động sau khá lớn nên giữa trục phải đặt ổ treo Sơ đồ này thông dụng và quen thuộc trên nhiều ôtô đã gặp

- Sơ đồ b: động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu ôtô nằm dọc và ở phía trước, tạo nên cầu trước chủ động Toàn bộ các cụm liên kết với nhau thành một khối lớn, gọn Nhờ cấu trúc này trọng tâm xe nằm lệch hẳn về phía đầu ôtô, kết hợp với cấu tạo vỏ ôtô tạo khả năng ổn định cao khi có lực bên tác động, đồng thời giảm

độ nhạy cảm với gió bên Song không gian đầu ôtô rất chật hẹp

- Sơ đồ c: động cơ, ly hợp, hộp số, nằm ngang đặt trước ôtô, cầu trước chủ động Toàn bộ cụm truyền lực làm liền khối, trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn

về phía trước đầu ôtô giảm đáng kể độ nhạy cảm của ôtô với lực bên nhằm nâng

cao khả năng ổn định ở tốc độ cao Trong cầu chủ động: bộ truyền bánh răng trụ thay thế cho bộ truyền bánh răng côn

- Sơ đồ b, c ngày nay thông dụng, đặt trên các ôtô con một cầu chủ động, có tốc

độ cao nhằm đảm bảo trọng lượng phân bố về phía trước lớn (kể cả khi ôtô đầy tải) điều này có lợi cho khả năng điều khiển ôtô và giảm nhẹ công việc lắp ráp trong sản xuất

- Sơ đồ d: động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành một khối gọn ở phía sau ôtô, cầu sau chủ động Cụm động cơ nằm sau cầu chủ động Cấu trúc này hiện nay ít gặp trên ôtô loại 4, 5 chỗ ngồi, tuy vậy vẫn tồn tại vì lý do công nghệ truyền thống của các hãng sản xuất hoặc thực hiện trên các loại ôtô mini buýt

- Sơ đồ e: giống như sơ đồ d nhưng cụm động cơ nằm quay ngược lại, đặt trước cầu sau

Hai dạng cấu trúc này rất phù hợp cho việc tăng lực kéo của xe, tức là đảm bảo khả năng tăng tốc của ôtô tốt, hạ thấp chiều cao đầu ôtô, phù hợp với việc tạo dáng khí động học cho ôtô cao tốc

- Sơ đồ g: động cơ, ly hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu xe đặt sau ôtô và cũng tạo nên một khối lớn, trục các đăng nối giữa ly hợp và hộp số chính Trục các đăng đặt kín trong vỏ bọc làm tốt việc bảo vệ che bụi cho hệ thống Trọng lượng san đều cho cả hai cầu

- Sơ đồ h: động cơ, ly hợp đặt trước, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu ôtô, cầu trước và cầu sau chủ động Nối giữa hộp phân phối và các cầu là

các trục các đăng Sơ đồ này thường gặp ở ôtô có khả năng việt dã cao, ôtô chạy trên đường xấu

- Sơ đồ i: động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước thành một khối nằm phía đầu ôtô, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước Cầu sau chủ động nối với hộp

số chính thông qua khớp ma sát, không có hộp phân phối Kết cấu đơn giản và ôtô có tính năng việt dã tốt, nhất là khi ôtô hoạt động trên mặt đường trơn

Hình 1.1.b Bố trí chung động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô

1.3 2 Yêu cầu cách bố trí chung trên ôtô

Bố trí động cơ và các tổng thành trên ôtô phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:

- Hệ số sử dụng chiều dài  phải lớn:

L

1





Trong đó: l: chiều dài thùng chứa hàng (buồng chứa) (m)

L: chiều dài toàn bộ của ôtô (m)

- Chỗ ngồi của người lái phải đảm bảo an toàn dễ thao tác và vệ sinh công nghiệp, có chỗ để kiểm tra, bảo dưỡng các tổng thành

- Sự phân bố tải trọng lên các cầu phải hợp lý sao cho bảo đảm yêu cầu về kéo, bám, hãm, chuyển hướng ổn định

Hình 1-2 Bố trí động cơ trên ôtô

Nhược điểm: Hệ số  nhỏ, tầm nhìn của người lái kém

- Hình (1.2.b,c) động cơ đặt ở phía trước, trong buồng lái ta thấy tầm nhìn của lái xe tốt, nâng cao được , song kiểm tra và bảo dưỡng động cơ khó Khắc phục nhược điểm này người ta làm buồng lái lật được (1.2.h)

- Hình (1.2.d): động cơ đặt đằng sau thường sử dụng ở xe con, xe khách Theo kiểu bố trí này vị trí của người lái ngồi rất tốt, khoang hành khách được cách nhiệt tốt, kết cấu truyền lực gọn, tăng độ bám Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số phức tạp

- Hình (1.2.e): bố trí động cơ ở dưới sàn, thường sử dụng ở xe khách có

ưu điểm như phương án trên song làm giảm khoảng sáng gầm xe và khó kiểm

tra, bảo dưỡng, sửa chữa Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số từ xa nờn phức tạp

1.3.4 Bố trớ hệ thống truyền lực

Cú rất nhiều kiểu bố trớ hệ thống truyền lực ở ụtụ, tựy theo tổng số bỏnh xe và số lượng bỏnh xe chủ động của một ụtụ Ta ký hiệu 4 x 2; 4 x 4; 6 x 4; 6x 6 là cỏc cụng thức bỏnh xe, trong đú số thứ nhất biểu thị tổng số bỏnh xe của một xe (loại bỏnh kộp cũng chỉ tớnh một bỏnh xe), số thứ hai chỉ số bỏnh xe chủ động Kiểu hệ thống truyền lực cú ảnh hưởng rất lớn đến bố trớ chung toàn xe

Ở sơ đồ hỡnh (1.3a) động cơ được đặt ở phớa trước xe dẫn động cầu chủ động phớa sau Sơ đồ này tương đối phự hợp với ụtụ vận tải nú tận dụng được lực bỏm khi xe đầy tải Theo sơ đồ này trục truyền cỏc đăng tương đối dài nờn người ta lắp ổ đỡ trung gian cho trục truyền, ta gặp trờn cỏc ụtụ Gaz 53, zil 130, MAZ, giải phúng

Ở sơ đồ hỡnh (1.3b) động cơ và cầu chủ động đều được bố trớ ở phớa trước, nờn kết cấu hệ thống truyền lực khỏ gọn (cú thể động cơ và cầu chủ động cựng đặt ở phớa sau) Thụng thường loại bố trớ này sử dụng ở hệ thống treo độc lập Trong trường hợp này toàn bộ cỏc cụm động cơ, ly hợp, hộp số, truyền lực chớnh, vi sai được lắp lờn khung xe qua gối đỡ cao su đàn hồi Như vậy cả cụm tổng thành này khụng cú chuyển động tương đối so với khung xe trong quỏ trỡnh hoạt động Sự dịch chuyển tương đối của bỏnh xe chủ động so với khung xe nhờ bỏn trục cú hai khớp cỏc đăng đơn Với loại xe 4 x 4 hoặc 6 x 6 như hỡnh (1.3c, d k) cú thờm hộp phõn phối (8) để phõn phối mụmen xoắn đến cỏc cầu hoặc cú thờm hộp trớch cụng suất (7) để truyền mụmen xoắn đến tang tời (10) Cú thể truyền động cỏc đăng đến cầu giữa rồi ra cầu sau hoặc từ hộp phõn phối ra cầu giữa và cầu sau riờng (k)

Hình 1.3 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực

Ch ƣơng 2 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CƠ CẤU

VÀ CHI TIẾT CỦA ÔTÔ

Ôtô là một hệ động lực học phức tạp, chuyển động với tốc độ cao trên các loại đường khác nhau, cho nên tình trạng chịu tải không đơn giản Khi nghiên cứu

độ bền của các kết cấu, chi tiết ôtô ngoài tải trọng tĩnh cần xét đến tải trọng động Thông qua sự tổng hợp giữa tải trọng tĩnh, hệ số an toàn, thống kê xác suất tải trọng động, chúng ta có một chế độ tải trọng tính toán và thiết kế

Trên mỗi loại ôtô, giá trị lớn nhất của mômen xoắn Memax của động cơ đã được xác định, ta coi Memax là tải trọng tĩnh Tùy theo điều kiện sử dụng (khi xe chạy) có lúc các cơ cấu và chi tiết của ôtô chịu những tải trọng động rất lớn nhưng thời gian tác dụng ngắn Chúng ta có thể sử dụng hệ số tải trọng động

Kết quả thí nghiệm đóng ly hợp đột ngột của xe A3-51

Khởi hành tại chỗ với các

tay số Hệ số Kđđột ngột khi nối bộ ly hợp Tỉ lệ giữa mômen động và tĩnh của bộ ly hợp

2

3

4

3 3,35 3,66

1,67 1,82 2,03

2.1.2 Phanh mà không cắt ly hợp

2.1.2.1 Trong quá trình phanh

Những trường hợp khẩn cấp người ta phanh ôtô không cắt bộ ly hợp, lúc này tải trọng động gây ra dưới dạng mômen quán tính Đặc trưng của trường hợp này được biểu diễn bằng sơ đồ sau (hình 2.2):

Khi phanh do tác dụng của cơ cấu phanh nên xe chuyển động chậm dần với gia tốc âm Jp: lúc này bộ ly hợp không bị cắt nên thông qua hệ thống truyền lực được chuyển thành gia tốc góc âm  ở trục khuỷu động cơ - chủ yếu là ở bánh đà chuyển động với gia tốc góc âm  nên xuất hiện mômen quán tính

M J J BĐ  (2-2) Trong đó:

- JBĐ: mômen quán tính của bánh đà (kg.m2

)

-  : gia tốc góc (1/s2

)

- Mj: tải trọng động (N.m)

Hình 2.2 Sơ đồ tính toán tải trọng động khi phanh không cắt ly hợp

Quan hệ giữa  và Jpnhư sau;

p bx

h

J r

i i

- i0: tỉ số truyền của truyền lực chính

- ih: tỉ số truyền của hộp số ứng với tay số đang sử dụng

- rbx: bán kính bánh xe (m)

- Jp: gia tốc phanh (m.s-2

) Điều kiện phanh tốt nhất là Ppmax = P = Gb. thì có gia tốc phanh lớn nhất

1

.

.

1

bx

h BD bx

n

i bx

r G

i i J g r

G

J g



    



Trong đó:

- G: trọng lượng của ôtô (N)

- Jbx: mômen quán tính của một bánh xe (kg.m2

i i J M

bx

h BD J

.

0

BD J



- c: góc xoắn của trục các đăng (rad)

- n: góc xoắn của nửa trục trái (rad) các góc xoắn tính theo "sức bền vật liệu"

G J

i i M

c

c h j c

.

.



G J

i i i M

c

h j n

2

0





Trong đó:

- lc, ln: chiều dài của trục các đăng và nửa trục (m)

- Jc, Jn: mômen quán tính độc cực của tiết diện trục các đăng và nửa trục (m4

)

- G: mô đun trượt của vật liệu (N.m-2

) Thay các giá trị C, nvào (2.6) ta có

 M  J i i G  i J i G i 

c

n h c

c h J BD

2

i i i G J

i i C

c

n h c

c h

2

.

1

2 2 0

2



là độ cứng chống xoắn của hệ thống truyền lực khi các bánh xe cùng bị hãm lúc

đó mômen quán tính có thể viết:

M Jmax  BDO. J BDO.C (2-13)

Giá trị MJ có trị số cực đại khi đang sử dụng ở số truyền thẳng ih= 1 hoặc

số truyền tăng ih < 1

2.2 TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN DÙNG TRONG THIẾT KẾ ÔTÔ

2.2.1 Tải trọng tính toán dùng cho hệ thống truyền lực

Tính toán ôtô theo tải trọng động rất phức tạp vì nó thay đổi tùy từng điều kiện sử dụng và đường xá Hiện nay người ta chủ trương tính toán ôtô theo tải trọng tĩnh và có xét đến điều kiện động bằng cách chọn hệ số an toàn thích hợp đưa vào hệ số tải trọng động bằng thực nghiệm

Phương pháp xác định tải trọng tính toán: tính mômen từ động cơ và mômen theo sự bám giữa bánh xe và mặt đường truyền đến chi tiết đang nghiên cứu (trong lý thuyết ôtô đã đề cập đến điều kiện tốt nhất là mômen kéo tại bánh

xe chủ động bằng mômen bám Mk = M, nếu MK > M (chỉ dùng phần MK =

M) còn phần MK thừa sẽ làm cho bánh xe quay trượt Nếu M > MK sẽ không

sử dụng hết lực bám và chi tiết chỉ chịu tải MK)

- Mômen truyền từ động cơ đến chi tiết tính toán được tính:

Trong đó:

- Memax: mômen xoắn lớn nhất của động cơ (N.m)

- i: tỉ số truyền động cơ đến chi tiết cần tính toán

- : hiệu suất truyền lực từ động cơ đến chi tiết tính toán

- Mômen tính theo điều kiện bám

i

r P X

- i: tỉ số truyền từ chi tiết đang tính toán đến bánh xe chủ động

- : hiệu suất truyền lực từ chi tiết tính toán đến bánh xe chủ động

2.2.2 Tải trọng tính toán dùng trong hệ thống khác

Ta chọn chế độ tính toán cho cơ cấu phanh khi phanh đạt hiệu suất cực đại là Mp = M(hoặc Pp = P) sử dụng toàn bộ lực bám của xe khi phanh đến khi bánh xe sắp (hoặc gần) trượt lê ta có

P

g bx

P

h a L

g m r M

h b g L

m r M

2

.

.

2

0 2

0 1

- L, hg, a, b: chiều dài cơ sở, chiều cao trọng tâm xe, khoảng cách từ trọng

tâm xe đến cầu trước, cầu sau (m)

2.2.2.2 Tải trọng tác dụng lên hệ thống lái

- Mômen cực đại tác dụng lên vành tay lái

MPmax.R (N.m) (2-17) R: bán kính vành tay lái (m)

Pmax: lực cực đại tác dụng lên vành tay lái, với xe tải chọn khoảng (400 

500) N, với xe con chọn khoảng (150  200)N

Ngoài ra với các chi tiết của hệ thống treo và cầu khi tính toán sức bền ngoài việc dựa vào tải trọng cực đại tác dụng thông qua tải trọng tĩnh còn phải

Chương 3

LY HỢP 3.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU

3 1.1 Công dụng

Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính,

nó có công dụng là:

- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển

- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số

- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khi gặp quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp

3.1.2 Phân loại

Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực người ta chia ly hợp thành các loại sau:

- Ly hợp ma sát: mômen truyền động nhờ các bề mặt ma sát

- Ly hợp thuỷ lực: mômen truyền động nhờ năng lượng của chất lỏng

- Ly hợp điện từ: mômen truyền động nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện

- Ly hợp liên hợp: mômen truyền động bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên

Theo trạng thái làm việc của ly hợp người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:

- Ly hợp thường đóng

- Ly hợp thường mở

Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép người ta chia ra các loại ly hợp sau:

- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa);

- Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào;

- Loại ly tâm: ly hợp ly tâm sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp

- Ly hợp dẫn động cơ khí cường hoá khí nén;

- Ly hợp dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén

3.1.3 Yêu cầu

- Ly hợp phải có khả năng truyền được mômen lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào, muốn vậy mômen ma sát sinh ra trong ly hợp phải lớn hơn mômen xoắn của động cơ

- Khi đóng ly hợp phải êm dịu để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của bánh răng trong hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động

- Khi mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn

- Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh răng khi khởi hành và sang số

- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt

- Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc

3.2 BỘ LY HỢP MA SÁT

Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo người ta chia thành 2 bộ phận chính:

- Cơ cấu ly hợp: là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực

- Dẫn động ly hợp: là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp

3.2.1 Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh

Hình 3.1.a Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo trụ bố trí xung quanh

1 - bánh đà; 2 - đĩa ma sát;3 - đĩa ép; 4 - lò xo ép; 5 - vỏ ly hợp; 6 - bạc mở; 7 - bàn đạp; 8 - lò xo hồi vị bàn đạp;9 - đòn kéo; 10 - càng mở; 11 - bi "T"; 12 - đòn mở;

13 - bộ giảm chấn

Nhìn theo B

Hình 3.1.b Cấu tạo của ly hợp 1 đĩa bị động lò xo trụ bố trí xung quanh

1- trục khuỷu; 2,3 - bulông; 4 - bánh đà; 5 - đĩa ép; 6 - tấm thép truyền lực; 7 - tấm đệm; 8 - bulông; 9 - vỏ ly hợp; 10 - đệm cách nhiệt; 11 - lò xo ép; 12 - vỏ trong ly

hợp; 13 - bi "T"; 14 - bạc mở; 15 - lò xo hồi vị bạc mở; 16 - ống trượt; 17 - càng mở;

18 - đòn mở; 19 - đai ốc điều chỉnh; 20 - bulông điều chỉnh; 21 - tấm hãm; 22 - quang treo; 23 - cácte ly hợp; 24 - bulông; 25 - chốt; 26 - bi kim; 27 - bulông; 28 - đĩa bị động; 29 - vú mỡ; 31 - bulông; 32 - tấm thép; 33 - trục ly hợp; 34 - ngõng trục ly hợp.

3.2.1.1 Cấu tạo

Cấu tạo chung của ly hợp được chỉ ra trên hình 3.1.a và 3.1.b hình 3.1.a thể hiện cấu tạo của ly hợp dưới dạng sơ đồ đơn giản hình 3.1.b thể hiện kết cấu thực của nó Cấu tạo của ly hợp có thể chia thành 2 nhóm chính sau:

- Nhóm các chi tiết chủ động gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các lò xo ép Khi ly hợp mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ quay cùng với bánh đà

- Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa bị động (đĩa ma sát), trục ly hợp Khi

ly hợp mở hoàn toàn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên

Theo sơ đồ cấu tạo ở hình 3.1.a, vỏ ly hợp 5 được bắt cố định với bánh đà

1 bằng các bulông, đĩa ép 3 có thể dịch chuyển tịnh tiến trong vỏ và có bộ phận truyền mômen từ vỏ 5 vào đĩa ép Các chi tiết 1, 3, 4, 5 được gọi là phần chủ động của ly hợp, chi tiết 2 được gọi là phần bị động của ly hợp Các chi tiết còn lại thuộc bộ phận dẫn động ly hợp

Cấu tạo thực tế của ly hợp ma sát khô một đĩa bị động, lò xo trụ bố trí xung quanh được thể hiện trên hình 3.1.b Cũng như ở sơ đồ nguyên lý, cấu tạo của ly hợp khô một đĩa ma sát lò xo trụ bố trí xung quanh gồm các bộ phận chính sau:

Bộ phận chủ động bao gồm: bánh đà 4, đĩa ép 5 và vỏ 12;

Bộ phận bị động bao gồm: đĩa ma sát 28, trục ly hợp 33 (và các chi tiết quay cùng trục ly hợp)

Kết cấu của một số bộ phận chính trong ly hợp:

+ Lò xo ép có dạng hình trụ được bố trí xung quanh với số lượng 9,12, với cách bố trí này kết cấu nhỏ gọn khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép lên đĩa ép qua nhiều lò xo cùng một lúc Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là các lò xo không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn toàn, do đó phải lựa chọn thật kỹ nếu không lực ép trên đĩa ép sẽ không đều làm tấm ma sát mòn không đều

+ Đĩa ma sát (đĩa bị động) của ly hợp là một trong những chi tiết đảm bảo yêu cầu của ly hợp là đóng phải êm dịu

Hình 3.2 Cấu tạo đĩa ma sát 1,13 :tấm ma sát, 2: lỗ đinh tán, 3:xương đĩa tấm, 4: đinh tán, 5: vành đĩa, 6,9:

vành đệm, 10,11: lò xo, 8,12: khung giảm chấn

Kết cấu các chi tiết của đĩa ma sát được thể hiện trên hình 3.2 Để tăng tính êm dịu người ta sử dụng đĩa bị động loại đàn hồi, độ đàn hồi của đĩa bị động được giải quyết bằng cách kết cấu có những hình dạng đặc biệt và có thể dùng thêm những chi tiết có khả năng làm giảm độ cứng của đĩa Trong kết cấu của xương đĩa bị động gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau để giảm độ cứng của xương đĩa như trên hình 3.2 xương đĩa được ghép từ vành đĩa 5 với các tấm 3 bằng các đinh tán 4 Có xẻ những rãnh hướng tâm hoặc ghép bằng nhiều tấm, các đường xẻ này chia đĩa bị động ra làm nhiều phần

Xương đĩa được tán với các tấm ma sát 1 tạo thành đĩa ma sát Trong quá trình làm việc của ly hợp do có trượt nên sinh công ma sát và sinh nhiệt nên tấm

ma sát phải có những yêu cầu đảm bảo hệ số ma sát cần thiết, có khả năng chống mài mòn ở nhiệt độ cao, có độ bền cơ học cao

Giữa xương đĩa và moayơ của đĩa bị động có bố trí bộ giảm chấn, để tránh cho hệ thống truyền lực của ôtô khỏi những dao động cộng hưởng sinh ra khi có

sự trùng hợp một trong những tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực với tần số dao động của lực gây nên bởi sự thay đổi mômen quay của động cơ Chi tiết đàn hồi của giảm chấn là các lò xo 11 dùng để giảm độ cứng của hệ thống truyền lực do đó giảm được tần số dao động riêng và khắc phục khả năng xuất

hiện ở tần số cao Do độ cứng tối thiểu của các chi tiết đàn hồi của giảm chấn bị giới hạn bởi điều kiện kết cấu của ly hợp, cho nên hệ thống truyền lực của ôtô không thể tránh khỏi cộng hưởng ở tần số thấp Bởi vậy ngoài chi tiết đàn hồi ra trong bộ giảm chấn còn có chi tiết ma sát 6 và 9 nhằm thu năng lượng của các dao động cộng hưởng ở tần số thấp

+ Các đòn mở ly hợp (thường là 3 hoặc 4) có dạng đòn bẩy dùng để kéo đĩa ép khi mở ly hợp Một đầu đòn mở được tựa trên vỏ ly hợp còn đầu kia nối với đĩa ép

Hình 3.3 Đòn mở ly hợp

1 - đĩa ép; 2 - đòn mở; 3 - ổ bi kim; 4 - bulông treo đòn mở; 5 - lò xo; 6 - tấm chặn đầu

đòn mở; 7 - vỏ ly hợp; 10, 11 - chốt tự lựa; 12 - quang treo đòn mở

Về mặt kết cấu đòn mở phải có độ cứng vững tốt, nhất là trong mặt phẳng tác dụng lực Khi mở ly hợp đĩa ép dịch chuyển tịnh tiến còn khớp bản lề trên đòn mở lại quay quanh điểm nối đòn mở với tai đĩa ép nên để tránh cưỡng bức cho đòn mở thì chi tiết nối đòn mở với vỏ ly hợp phải có kết cấu tự lựa

+ Khi mở ly hợp đĩa ép phải dịch chuyển tịnh tiến còn khi đóng ly hợp đĩa

ép cùng với bánh đà truyền mômen cho đĩa bị động của ly hợp nên bất kỳ ở một

ly hợp nào cũng phải có kết cấu hoặc chi tiết truyền mômen từ vỏ ly hợp (hoặc bánh đà) sang đĩa ép Như trên hình 3.1.b chi tiết số 4 là thanh đàn hồi để truyền mômen từ vỏ ly hợp sang đĩa ép Trên hình 3.4.b sự truyền mômen từ vỏ vào đĩa

ép được thực hiện bởi lỗ trên vỏ và vấu trên bánh đà

3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Trạng thái đóng ly hợp: theo Hình 3.1.a ở trạng thái này lò xo 4 một đầu

tựa vào vỏ 5, đầu còn lại tì vào đĩa ép 3 tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động 2 với bánh đà 1 làm cho phần chủ động và phần bị động tạo thành một khối cứng Khi này mômen từ động cơ được truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa bị động 2 với đĩa ép 3 và bánh đà 4 Tiếp đó mômen được truyền vào xương đĩa bị động qua bộ giảm chấn 13 đến moayơ rồi truyền vào trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số) Lúc này giữa bi "T" 11 và đầu đòn mở 12 có một khe hở từ 3-4 mm tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm

Trạng thỏi mở ly hợp: khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp

của hộp số người ta tỏc dụng một lực vào bàn đạp 7 thụng qua đũn kộo 9 và càng mở 10, bạc mở 6 mang bi "T" 11 sẽ dịch chuyển sang trỏi Sau khi khắc phục hết khe hở bi "T" 11 sẽ tỡ vào đầu đũn mở 12 Nhờ cú khớp bản lề của đũn

mở liờn kết với vỏ 5 nờn đầu kia của đũn mở 12 sẽ kộo đĩa ộp 3 nộn lũ xo 4 lại

để dịch chuyển sang phải Khi này cỏc bề mặt ma sỏt giữa bộ phận chủ động và

bị động của ly hợp được tỏch ra và ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số

3 2.2 Ly hợp ma sỏt khụ hai đĩa bị động lũ xo ộp hỡnh trụ bố trớ xung quanh

Đối với một số ụtụ vận tải khi cần phải truyền mụmen lớn người ta sử dụng ly hợp ma sỏt khụ hai đĩa bị động So với ly hợp ma sỏt khụ một đĩa bị động, ly hợp ma sỏt khụ hai đĩa bị động cú những ưu nhược điểm sau:

+ Nếu cựng một kớch thước đĩa bị động và cựng một lực ộp như nhau thỡ

ly hợp hai đĩa truyền được mụmen lớn hơn ly hợp một đĩa

+ Nếu phải truyền một mụmen như nhau thỡ ly hợp hai đĩa cú kớch thước nhỏ gọn hơn ly hợp một đĩa

+ Ly hợp hai đĩa khi đúng ờm dịu hơn nhưng khi mở lại kộm dứt khoỏt hơn ly hợp một đĩa

+ Ly hợp hai đĩa cú kết cấu phức tạp hơn ly hợp một đĩa

3.2.2.1 Cấu tạo

Cấu tạo của ly hợp hai đĩa bị động được thể hiện trờn hỡnh 3.5

1 - bánh đà; 2 - lò xo đĩa bị động; 3 - đĩa ép trung gian; 4 - đĩa bị động; 5 - đĩa ép; 6 - bulông hạn chế; 7 - lò xo ép; 8 - vỏ ly hợp; 9 - bạc mở; 10 - trục ly hợp; 11 - bàn đạp ly hợp; 12 - lò

xo hồi vị bàn đạp ly hợp; 13 - thanh kéo; 14 - càng mở; 15 - bi "T"; 16 - đòn mở;

17 - lò xo giảm chấn

Nhỡn chung cấu tạo của ly hợp hai đĩa cũng bao gồm cỏc bộ phận và cỏc chi tiết cơ bản như đối với ly hợp một đĩa Điểm khỏc biệt là ở ly hợp hai đĩa cú hai đĩa bị động 4 cựng liờn kết then hoa với trục ly hợp 10 Vỡ cú hai đĩa bị động nờn ngoài đĩa ộp 5 cũn cú thờm đĩa ộp trung gian 3 Ở ly hợp hai đĩa phải bố trớ

cơ cấu truyền mụmen từ vỏ hoặc bỏnh đà sang đĩa ộp và cả đĩa trung gian

Vì nhược điểm của ly hợp hai đĩa là mở không dứt khoát nên ở những loại

ly hợp này người ta phải bố trí cơ cấu để tạo điều kiện cho ly hợp khi mở được dứt khoát Như trên Hình 3.5 thì cơ cấu này được thực hiện bởi lò xo 2 và bu lông điều chỉnh 6 Khi mở ly hợp đĩa lò xo 2 sẽ đẩy đĩa trung gian tách khỏi đĩa

bị động bên trong và khi đĩa trung gian 3 chạm vào đầu bulông điều chỉnh 6 thì dừng lại nên đĩa bị động bên ngoài (đĩa bị động số 4) cũng được tự do

Hình 3.5 Cấu tạo của ly hợp hai đĩa ma sát 1,22: đĩa bị động; 2: đĩa ép trung gian;3: ống ; 4: đĩa ép chính; 5:ống kẹp chặt càng nối; 6: đòn mở ly hợp; 7: lò xo lá; 8: ống dẫn mỡ bôi trơn; 9: lò xo; 10: ổ bi của bạc mở; 11: lò xo hồi vị bạc mở; 13: càng mở; 14: vòng đẩy ; 15: trục quay đòn mở; 16: lo xo ép; 17: vỏ ly hợp; 18: đệm cách nhiệt; 19: bulông kẹp vỏ ;20: các te ly hợp; 21: bánh đà; 23: trục; 24: moay ơ; 25: lò xo giảm chấn; 26: các đĩa phụ; 27:cơ cấu tự động điều chỉnh

3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý làm việc của ly hợp hai đĩa cũng tương tự như ly hợp một đĩa.Trạng thái đóng: ở trạng thái đóng các lò xo ép 7 một đầu tựa vào vỏ ly hợp 8 đầu kia tì vào đĩa ép 5 ép chặt toàn bộ các đĩa ma sát 4 và đĩa trung gian 3 với bánh đà tạo thành một khối cứng giữa các chi tiết chủ động và bị động của ly hợp, mômen được truyền từ động cơ tới bộ phận chủ động, bị động và tới trục ly hợp

Trạng thái mở: khi cần mở ly hợp người ta tác dụng một lực vào bàn đạp 11 thông qua đòn kéo 13 kéo càng mở 14 đẩy bạc mở 9 dịch chuyển sang trái Khi khe hở  giữa bi "T" 15 và đầu đòn mở 16 được khắc phục thì bi "T" 15 sẽ ép lên đầu đòn mở để kéo đĩa ép 5 nén lò xo 7 làm đĩa ép

dịch chuyển sang phải tạo khe hở giữa các đĩa bị động với các đĩa ép, đĩa trung gian và bánh đà Do đó trục ly hợp được quay tự do ngắt đường truyền mômen từ động cơ tới trục ly hợp

3.2.3 Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình đĩa

3.2.3.1 Cấu tạo

Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa

1 - đĩa bị động; 2 - đĩa ép; 3 - vỏ ly hợp; 5 - bạc mở; 6 - trục ly hợp; 7 - càng mở; 8 - lò

xo ép dạng đĩa; 9 - tấm ma sát; 10 - bánh đà; 11 - trục khuỷu động cơ

Về mặt cấu tạo, ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa cũng gồm các

bộ phận và chi tiết tương tự như ở ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo trụ bố trí xung quanh Điểm khác biệt ở đây là thay vì những lò xo trụ bố trí xung quanh người ta sử dụng một lò xo dạng đĩa hình côn với góc côn là rất lớn (khoảng

176o), với việc sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn người ta có thể tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mở riêng Mặt đáy của đĩa ép hình côn được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của đĩa ép được liên kết với vỏ

3 Mặt đỉnh của đĩa ép sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở 5 ép lên nó

Nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa được thể hiện ở hình 3.7 a và 3.7.b

3.2.3.2 Nguyên lý làm việc

Theo sơ đồ cấu tạo trên Hình 3.7, nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa được mô tả như sau:

Trạng thái đóng: do phần giữa của đĩa ép tì vào vỏ 3 của ly hợp nên mặt

đáy của nó tì vào đĩa ép 2 ép chặt đĩa bị động 1 với bánh đà làm cho phần chủ động và bị động của ly hợp trở thành một khối cứng và mômen được truyền từ động cơ tới trục ly hợp

Trạng thái mở: khi cần mở ly hợp người ta tác dụng một lực vào cơ cấu

dẫn động ly hợp kết quả là một đầu của càng mở 7 sẽ tì vào bạc mở 5 dịch chuyển sang bên trái ép vào mặt đỉnh của lò xo đĩa hình côn Do phần giữa của đĩa ép được liên kết với vỏ 3 nên mặt đáy của đĩa ép sẽ dịch chuyển sang phải

a Trạng thái đóng b Trạng thái mở

kéo đĩa ép tách khỏi đĩa bị động 1 làm đĩa bị động 1 quay tự do Lúc này ly hợp ngắt sự truyền mômen từ động cơ tới trục ly hợp

Ưu điểm cơ bản của ly hợp sử dụng lò xo đĩa hình côn không những có kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, lực ép lên đĩa ép đều, không cần sử dụng chi tiết đòn mở mà còn có đặc tính làm việc tốt hơn ly hợp sử dụng lò xo trụ:

Hình 3.8: So sánh đặc tính làm việc của ly hợp lò xo đĩa và lò xo trụ

Điều đó được thể hiện trên hình 3.8 Ở đồ thị này chỉ ra quan hệ giữa lực

ép trên đĩa ép với sự dịch chuyển của đĩa ép Đường nét liền là đặc tính của ly hợp lò xo đĩa và đường nét đứt là đường đặc tính của ly hợp lò xo trụ Khi áp lực

Po của đĩa ép tại vị trí bình thường (tức là vị trí khi đĩa ma sát còn mới) là bằng nhau ở cả hai kiểu lò xo, áp lực đĩa ép tại vị trí mở ly hợp lớn nhất (đạt được khi bàn đạp đạp ly hợp được đạp hết) đối với kiểu lò xo trụ là P'2, còn đối với kiểu

lò xo đĩa là P2, P2 < P'2 Điều này có nghĩa là đối với kiểu lò xo đĩa, lực cần thiết lên bàn đạp ly hợp nhỏ hơn kiểu lò xo trụ một lượng "a" như trên hình vẽ Khi

bề mặt đĩa ma sát mòn tới giá trị tới hạn, áp lực đĩa ép của kiểu lò xo trụ giảm xuống tới P'1, còn áp lực đĩa ép của kiểu lò xo đĩa là P1, P1 gần bằng giá trị Po

Vì vậy khả năng truyền mômen của ly hợp kiểu lò xo đĩa không giảm, trong khi

đó áp lực đĩa ép của ly hợp lò xo trụ trong cùng một điều kiện giống với kiểu lò

xo đĩa giảm xuống tới P'1rất nhỏ, nên ly hợp có xu hướng trượt ở chế độ này

3.2.3.3 Kết cấu cụ thể của ly hợp lò xo đĩa

Kết cấu của ly hợp lò xo đĩa được chỉ ra trên hình 3.9 Những chi tiết cơ bản của nó đã được phân tích ở mục 3.2.3.1 trên cơ sở hình vẽ 3.7 nên không nhắc lại ở đây nữa

Ở đây ta phân tích thêm về kết cấu của cơ cấu truyền mômen từ vỏ ly hợp sang đĩa ép Ta thường gặp ba kiểu truyền sau:

Hình 3.9 Kết cấu ly hợp một đĩa lò xo hình đĩa

* Kiểu truyền động vấu:

Hình 3.10 Kiểu truyền động vấu

Ở kiểu truyền động này mômen xoắn được truyền từ nắp ly hợp (vỏ ly hợp) sang đĩa ép thông qua các lỗ trên vỏ và các vấu trên đĩa ép Ở vỏ của ly hợp người ta khoét một số lỗ được gọi là vùng tiếp vấu, còn ở trên đĩa ép lại bố trí một số vấu tương ứng Trong quá trình làm việc vấu trên đĩa ép luôn nằm lọt trong vùng tiếp vấu ở vỏ ly hợp nên đĩa ép vẫn có thể dịch chuyển tịnh tiến và nhận mômen truyền từ vỏ ly hợp sang vấu đĩa ép Trong quá trình làm việc lỗ của vùng tiếp vấu và vấu có thể bị mòn nên khe hở tăng do đó gây ồn khi ly hợp làm việc

* Kiểu truyền động bản giằng hướng tâm:

Ở kiểu này nắp ly hợp (vỏ ly hợp) được nối vào đĩa ép theo hướng tâm bằng các bản giằng (tấm thép) thay cho vấu Khác với kiểu truyền động vấu, cơ cấu bản giằng không bị mòn theo thời gian làm việc của ly hợp nên không gây

ồn khi ly hợp làm việc

Hình 3.11 Kiểu truyền động bản giằng hướng tâm

* Kiểu truyền động bản giằng hướng trục:

Hình 3.12a: Kiểu truyền động bản giằng hướng trục

Kiểu truyền động này được sử dụng khá phổ biến Các bản giằng nối vỏ

ly hợp với đĩa ép theo hướng trục (tiếp tuyến) nên có khả năng truyền mômen từ

vỏ ly hợp vào đĩa ép

* Ly hợp của ôtô con hiệu TOYOTA LAND CRUISER

Đây là loại ly hợp ma sát khô một đĩa có lò xo ép dạng đĩa Bánh đà của động cơ vừa là chi tiết của động cơ vừa là chi tiết của bộ phận chủ động Bánh

đà được bắt chặt với trục khuỷu nhờ bu lông định tâm, trên bề mặt của nó được gia công nhẵn làm bề mặt tựa của ly hợp Mép ngoài của bánh đà có các lỗ ren

để bắt với thân ly hợp, đồng thời có các chốt định tâm đảm bảo đồng tâm giữa bánh đà và thân ly hợp Bánh đà làm bằng gang có khả năng dẫn nhiệt cao Phần lõm phía trong có các lỗ thoát dầu, mỡ, các lỗ khoan xiên tạo điều kiện cho dầu

mỡ thoát ra ngoài theo lực ly tâm

Hình 3.12b: Ly hợp của ôtô con hiệu TOYOTA LAND CRUISER

Thân ly hợp làm bằng thép dập có các lỗ để bắt và định vị tâm bánh đà Trên thân có các gờ lồi hoặc lỗ để tiện liên kết với đĩa ép nhưng vẫn cho phép đĩa ép di chuyển dọc trục

- Có khả năng trượt lâu dài mà không gây hao mòn như ở ly hợp ma sát;

- Khi đóng ly hợp rất êm dịu

3.3 1 Cấu tạo

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực được thể hiện trên hình 3.13 Chi tiết chính của ly hợp gồm có bánh bơm 7 và bánh tuabin 9 Các bánh công tác này có dạng nửa hình vòng xuyến Ở hình vòng xuyến của bánh công tác có bố trí rất nhiều cánh dẫn theo chiều hướng tâm Bánh bơm 7 được nối với trục khuỷu 1 của động cơ còn bánh tuabin 9 thì được nối với trục ly hợp (trục sơ cấp của hộp số) Bánh bơm và bánh tuabin được bao bọc bởi vỏ 8 Chất lỏng công tác được đưa vào khoang làm việc của ly hợp thuỷ lực và điền đầy các khoang này thông qua nút bulông 10

Để ly hợp thuỷ lực khi mở được dứt khoát thì thường sau ly hợp thuỷ lực người ta còn bố trí thêm một ly hợp ma sát Kết cấu và nguyên lý làm việc của

ly hợp ma sát trong ly hợp thuỷ lực hoàn toàn giống như ly hợp ma sát một đĩa

đã trình bày ở trên

3.3 2 Nguyên lý làm việc

Ly hợp thuỷ lực làm việc dựa trên nguyên tắc thuỷ động Khi bánh bơm được trục khuỷu động cơ dẫn động quay làm chất lỏng chứa trong khoang công

tác của bánh bơm sẽ quay theo Chất lỏng tham gia vào hai chuyển động: một chuyển động quay theo bánh bơm và một chuyển động tịnh tiến theo các máng của cánh dẫn từ phía trong ra phía ngoài Động năng của chất lỏng cũng tăng từ trong ra ngoài Khi ra hỏi bánh bơm chất lỏng sẽ chuyển tiếp sang bánh tuabin

và động năng của dòng chất lỏng sẽ làm bánh tuabin quay theo ở bánh tuabin, chất lỏng chuyển động từ ngoài vào trong và động năng giảm dần Sau khi ra khỏi bánh tuabin chất lỏng tiếp tục đi vào bánh bơm để nhận năng lượng và thực hiện các chu trình tiếp theo

3.4 LY HỢP ĐIỆN TỪ

Ngoài ly hợp ma sát và ly hợp thuỷ lực người ta còn sử dụng loại ly hợp điện từ Loại ly hợp này không những chỉ bố trí trên ôtô mà còn sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác Ly hợp điện từ cũng có ưu điểm như ly hợp thuỷ lực là truyền động êm, cho phép trượt lâu dài mà không ảnh hưởng đến hao mòn các chi tiết của ly hợp

3.4 1 Cấu tạo

Cấu tạo của ly hợp điện từ được chỉ ra trên hình 3.14

Hình 3.13: Cấu tạo ly hợp

thuỷ lực 1- trục khuỷu động cơ; 2- bích trục khuỷu để bắt với bánh bơm; 3- moayơ bánh bơm; 4 tấm chắn; 5- vỏ ngoài ly hợp thuỷ lực; 6- vành răng; 7- bánh bơm; 8-

vỏ bao kín; 9- bánh tuabin; 10- nút dầu; 11- moayơ bánh tuabin; 12- đĩa bánh

đà của ly hợp ma sát; 13- thân ly hợp ma sát; 14 ổ bi kim; 15- đòn mở; 16- trục

ly hợp; 17- lò xo ép; 18- đĩa ép; 19- đĩa ma sát; 20- lò

xo ép phớt dầu; 21- phớt dầu; 22- cánh tản nhiệt; 23- cácte ly hợp.

Hình 3.14: Cấu tạo của ly hợp điện từ

Các bộ phận chính của ly hợp điện từ bao gồm: phần cố định 14 trên đó

có cuộn dây điện từ 15; bộ phận chủ động 13 được nối với trục khuỷu của động cơ; bộ phận bị động 16 được nối với trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số) Các bộ phận bị động, chủ động và bộ phận cố định có thể quay trơn với nhau thông qua các khe hở A, B, C Để hiệu suất truyền động được cao các khe hở này phải nhỏ Ngoài ra để tăng khả năng truyền mômen từ phần chủ động sang phần bị động người ta bỏ bột sắt vào khoang kín giữa phần chủ động và bị động

Trạng thái mở ly hợp: khi cần mở ly hợp người ta ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây 15 Lực điện từ sẽ mất, các chi tiết được quay tự do, ngắt đường truyền mômen từ động cơ tới trục ly hợp

3.5 DẪN ĐỘNG LY HỢP

Dẫn động ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lái xe từ bàn đạp ly hợp đến các đòn mở để thực hiện việc đóng mở ly hợp

Dẫn động ly hợp cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Có tỉ số truyền phù hợp để vừa bảo đảm điều khiển nhẹ nhàng và bảo đảm hành trình dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp;

- Hiệu suất truyền động cao;

- Kết cấu đơn giản, dễ chăm sóc điều chỉnh;

- Nếu là dẫn động có cường hoá thì phải bảo đảm tính chép hình của cơ cấu

Dẫn động ly hợp được phân chia theo các loại sau:

- Dẫn động cơ khí;

C

- Dẫn động cơ khí cường hoá khí nén;

- Dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén;

- Dẫn động thuỷ lực cường hoá chân không

3.5 1 Dẫn động cơ khí

Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền lực cao tuy nhiên tỉ số truyền cơ khí bị giới hạn nên nói chung lực điều khiển trên bàn đạp lớn Vì vậy dẫn động ly hợp bằng cơ khí thường chỉ được bố trí ở những ôtô

du lịch hoặc ôtô tải nhỏ, lực ép của lò xo ly hợp không lớn

Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có thể sử dụng dạng đòn kéo (đẩy) hoặc dây cáp

3.5.1.1 Dẫn động cơ khí kiểu đòn kéo (đẩy)

Cấu tạo chung của hệ dẫn động ly hợp bằng cơ khí được thể hiện trên hình 3.15 Những bộ phận chính của dẫn động cơ khí kiểu này bao gồm: bàn đạp

1, khớp tỳ 2, thanh đẩy 3, càng mở 4, bạc mở 6 và đòn mở 7

Hình 3.15: Hệ dẫn động ly hợp bằng cơ khí

N guyên lý làm việc của hệ dẫn động này được thực hiện như sau:

Khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực vào bàn đạp 1, qua khớp bản lề 2 đầu dưới của bàn đạp sẽ dịch chuyển sang phải làm thanh đẩy 3 cũng dịch chuyển sang phải theo Đầu thanh đẩy 3 tác dụng vào càng mở 4 làm càng

mở 4 quay quanh điểm tựa 5 đẩy bạc mở 6 dịch chuyển sang trái tác dụng lên đầu đòn mở 7 để kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma sát thực hiện mở ly hợp

Khi thôi mở ly hợp người lái nhấc chân khỏi bàn đạp ly hợp dưới tác dụng của các lò xo ép và các lò xo hồi vị, các chi tiết của hệ thống dẫn động được trả

về vị trí ban đầu, ly hợp được đóng

3.5.1.2 Dẫn động cơ khí kiểu cáp

Dẫn động cơ khí kiểu cáp có ưu điểm là kết cấu đơn giản, bố trí dễ dàng

vì dây cáp có thể bố trí một cách tương đối tự do và khoảng cách từ bàn đạp đến càng mở ly hợp có thể bố trí xa

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống dẫn động cơ khí bằng dây cáp được thể hiện trên hình 3.16

Cấu tạo chung của hệ thống dẫn động kiểu này cũng bao gồm: bàn đạp, càng mở, bạc mở và đòn mở Khác với kiểu dẫn động cơ khí bằng đòn kéo (đẩy)

từ sau bàn đạp ly hợp đến càng mở được thay bởi một dây cáp

1

3

2

4 5

6 6 7

Nguyên lý làm việc của hệ dẫn động này như sau: khi cần mở ly hợp người lái tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, đầu kia của bàn đạp ly hợp sẽ kéo dây cáp dịch chuyển Do một đầu của dây cáp được nối với đòn quay nên đòn quay

sẽ quay một góc làm càng mở (nối với đòn quay) cũng quay một góc tương ứng tác dụng vào bạc mở để ép lên các đầu đòn mở tách đĩa ép thực hiện mở ly hợp Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo ép và các lò xo hồi vị các chi tiết của hệ dẫn động trở lại vị trí ban đầu, ly hợp được đóng

Hình 3.16: Dẫn động cơ khí kiểu cáp

3.5.2 Dẫn động thuỷ lực

Dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực có ưu điểm là việc bố trí các chi tiết của

hệ thống dẫn động khá linh hoạt thuận tiện, ít bị ràng buộc bởi không gian bố trí chung, đặc biệt thích hợp ở những ôtô mà ly hợp đặt xa người điều khiển Tuy nhiên cũng như dẫn động cơ khí tỷ số truyền của hệ dẫn động thuỷ lực cũng bị giới hạn nên không thể giảm nhỏ lực điều khiển Vì vậy hệ dẫn động thuỷ lực cũng chỉ thích hợp với các ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

Cấu tạo của hệ thống dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực được thể hiện trên hình 3.17 Ngoài các chi tiết chính như bàn đạp ly hợp 1, càng mở 5, bạc mở 6

và đòn mở 7 hệ thống còn có xi lanh chính 2, xi lanh công tác 4 và ống dẫn 3

Nguyên lý làm việc của hệ dẫn động thuỷ lực như sau: khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực vào bàn đạp 1 thông qua điểm tựa đầu dưới của bàn đạp tác dụng lên ty đẩy của pittông xi lanh chính 2 làm pittông dịch chuyển sang phải Dầu ở khoang bên phải của pittông được dồn ép tới khoang bên trái của xi lanh công tác 4 qua ống dẫn 3 Pittông của xi lanh công tác 4 sẽ dịch chuyển sang phải và ty đẩy của nó sẽ tác dụng lên càng mở 5 đẩy bạc mở 6 dịch chuyển sang trái tác dụng vào các đầu đòn mở 7 kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma sát thực hiện mở ly hợp

Do đó pittông của xi lanh 2 sẽ dịch chuyển sang trái cùng với lò xo hồi vị đưa bàn đạp 1 trở về vị trí ban đầu Ly hợp trở về trạng thái đóng

Cấu tạo cụ thể của hệ thống dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực trên ôtô du lịch được thể hiện trên hình 3.18

Hình 3.18b: Dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực

3.5 3 Dẫn động cơ khí cường hoá khí nén

Dẫn động cơ khí cường hoá khí nén là sự kết hợp giữa dẫn động cơ khí và dẫn động khí nén ở đây dẫn động cơ khí nhằm thực hiện việc điều khiển van phân phối cấp khí nén cho xi lanh lực thực hiện dẫn động khí nén để mở ly hợp

Vì vậy, ở đây lực mở ly hợp chủ yếu do dẫn động khí nén thực hiện Ưu điểm cơ bản của kiểu dẫn động này là có thể tăng được lực mở ly hợp theo mong muốn

Vì vậy kiểu dẫn động này thường được áp dụng trên các ôtô khách hoặc ôtô tải

cỡ lớn cần lực mở ly hợp lớn

Hình 3.19: Dẫn động cơ khí cường hoá khí nén

1 - bàn đạp; 2 - thanh đẩy; 3- van phân phối; 4 - lò xo lắp van; 5 - nắp van; 6 - lò xo thân van; 7 - thân van; 8 - thanh đẩy; 9, 10 - càng mở; 11 - bạc mở; 12 - xi lanh lực; 13

- pittông; 14 - tấm chặn; 15 - ống dẫn khí

Sơ đồ cấu tạo của hệ dẫn động cơ khí cường hoá khí nén được thể hiện trên hình 3.19 Các chi tiết và tên gọi của chúng đã được chỉ dẫn tuy nhiên cấu tạo chung của hệ thống gồm các bộ phận cơ bản sau: bàn đạp 1, cụm van phân phối 3 và cụm xi lanh lực 12

Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: khi ly hợp đóng, trạng thái của van phân phối và xi lanh lực như trên hình vẽ Lúc này nắp van 5 của van phân phối dưới tác dụng của lò xo 4 đóng sự lưu thông khí nén từ cửa C tới cửa D nên

xi lanh lực 12 cũng ở trạng thái chưa làm việc

Khi mở ly hợp người lái tác dụng một lực vào bàn đạp 1 làm thanh đẩy 2 dịch chuyển sang phải do thanh đẩy 2 gắn với vỏ của van phân phối 3 nên làm van phân phối 3 cũng dịch chuyển sang phải làm các thanh đẩy 8 và càng mở 9 tác dụng lên bạc mở làm bạc mở dịch chuyển để khắc phục khe hở giữa bạc mở

và đòn mở Khi bạc mở đã chạm vào đòn mở lực cản sẽ truyền tới thanh 8 làm pittông 7 của van phân phối tạm thời dừng lại Trong khi đó người lái tiếp tục tác dụng vào bàn đạp làm vỏ van 3 tiếp tục dịch chuyển sang phải Khi khe hở giữa thân van 7 và nắp van 5 được khắc phục thì nắp van 5 sẽ mở, khí nén từ cửa C thông qua cửa van sang khoang B vào cửa D theo ống dẫn 15 đến xi lanh lực 12 Dưới tác dụng của khí nén pittông 13 dịch chuyển tác dụng vào càng mở

10 ép bạc mở dịch chuyển sang trái tì vào các đầu đòn mở tách đĩa ép ra khỏi đĩa

ma sát, ly hợp được mở Khi thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của

lò xo ép và các lò xo hồi vị toàn bộ hệ thống dẫn động sẽ trở lại trạng thái ban đầu Khi nắp van 5 của van phân phối được đóng lại thì khí nén ngừng cung cấp cho xi lanh 12 còn khí nén ở khoang dưới của xi lanh 12 sẽ theo đường ống 15 trở về cửa D vào khoang B và thông qua kênh dẫn a để xả ra ngoài, kết thúc quá trình mở ly hợp

Khi cường hoá khí nén bị hỏng hệ thống vẫn làm việc được nhờ tác dụng

cơ khí từ bàn đạp qua vỏ van 3 đến tấm chặn 14 làm càng mở 9 và 10 tác dụng

để mở ly hợp Tuy nhiên lúc này lực trên bàn đạp ly hợp sẽ rất lớn vì không có

sự trợ lực của dẫn động khí nén

3.5.4 Dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén

Dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén là sự kết hợp giữa dẫn động thuỷ lực và dẫn động khí nén Trong đó dẫn động thuỷ lực chủ yếu là để điều khiển van phân phối của dẫn động khí nén (khi hệ thống làm việc bình thường) Dẫn động khí nén sẽ tạo ra nguồn lực chính để thực hiện mở ly hợp Vì vậy người ta cũng có thể tạo ra lực mở ly hợp lớn theo mong muốn Chính vì lý do đó mà dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén cũng được áp dụng nhiều trên các xe khách và

xe tải lớn

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén được thể hiện trên hình 3.20 Các chi tiết và tên gọi của chúng đã được chỉ dẫn qua hình

vẽ, tuy nhiên cấu tạo chung của hệ thống gồm các bộ phận chính: xi lanh chính

3, xi lanh công tác 8 (như dẫn động thuỷ lực đơn thuần), cụm van phân phối khí nén và xi lanh lực 5

Nguyên lý làm việc của hệ thống được mô tả như sau: ở trạng thái bình thường (ly hợp đang đóng) van nạp 18 đóng ngăn không cho khí nén từ ống dẫn

19 vào khoang B của xi lanh lực 5 nên hệ thống chưa hoạt động

Khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực Q vào bàn đạp ly hợp thông qua các khâu khớp, ty đẩy tác dụng vào pittông của xi lanh công tác 3 dồn ép dầu theo đường ống 4 tới khoang C của xi lanh công tác 8 làm pittông 9 dịch chuyển sang phải, ty đẩy 10 tác dụng vào càng mở 11 ép bạc mở 12 dịch chuyển

sang trái khắc phục khe hở giữa bạc mở và các đầu đòn mở Khi bạc mở chạm vào đầu đòn mở lực cản sẽ truyền về đến pittông 9 làm nó tạm thời dừng lại

Hình 3.20: Dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén

Sơ đồ cấu tạo cụ thể của loại dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén được chỉ ra trên hình 3.21

Hình 3.21: Cấu tạo cụ thể của loại dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén

Khi người lái tiếp tục tác dụng lực vào bàn đạp áp suất dầu ở khoang C tiếp tục tăng dẫn đến pittông 14 của van phân phối dịch chuyển sang trái làm cốc

15 dịch chuyển sang trái theo Sau khi cốc 15 tì vào van xả 17 và tiếp tục dịch

chuyển sang trái làm van nạp 18 mở, khí nén từ ống dẫn 19 đi qua cửa nạp đã

mở để vào khoang B của xi lanh lực Nhờ áp lực của khí nén pittông 6 dịch chuyển sang phải đẩy càng mở 11 tiếp tục ép bạc mở 12 lên các đòn mở để tách đĩa ép của ly hợp khỏi đĩa ma sát và ly hợp được mở

Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp, dưới tác dụng của lò xo ép càng mở 11

bị đẩy trở lại làm pittông 9 dịch chuyển sang trái Do không tác dụng lực lên bàn đạp nên áp suất dầu trong khoang C cũng giảm Do đó pittông 14, cốc 15 và cụm van nạp/xả cùng dịch chuyển sang phải Khi van nạp 18 đã đóng cửa nạp thì cụm van nạp/xả dừng lại còn cốc 15 và pittông 4 tiếp tục dịch chuyển sang phải làm cửa xả mở ra, khí nén từ khoang B của xi lanh lực qua cửa xả thoát ra ngoài kết thúc quá trình mở ly hợp

Bộ phận chính ở đây là xi lanh công tác 9 (đã được phóng to); còn xi lanh công tác, van phân phối khí nén và xi lanh lực được bố trí gọn trong cụm 5 Cụm van phân phối khí nén và xi lanh lực 5 được thể hiện đầy đủ trên hình 3.22

Hình 3.22: Cụm van phân phối khí nén và xi lanh lực

3.5.5 Dẫn động thuỷ lực cường hoá chân không

Dẫn động thuỷ lực cường hoá chân không tận dụng được ưu điểm của kiểu dẫn động thuỷ lực và giảm được lực bàn đạp nhờ có cường hoá Tuy nhiên

độ chân không sử dụng cho bộ cường hoá không lớn nên cũng không thể tăng lực mở như mong muốn Vì lý do đó mà dẫn động thuỷ lực cường hoá chân không chủ yếu sử dụng cho ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ Cấu tạo chung của dẫn động thuỷ lực cường hoá chân không được chỉ ra trên hình 3.23

Trong hệ thống dẫn động này cũng bao gồm xi lanh chính được bố trí kết hợp cùng với cụm van phân phối và bộ cường hoá Còn xi lanh công tác được bố trí ở cụm ly hợp cùng với càng mở như ở hệ thống dẫn động thuỷ lực đơn thuần

Hình 3.23: Dẫn động thuỷ lực cường hoá chân không

3.6.1 T ính toán đĩa bị động và đĩa ép:

Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ

Memax Để bảo đảm yêu cầu truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ trong

mọi điều kiện làm việc, thì ta phải có :

Mms = Memax.β (3-1) Trong đó :

Mms: Mô-men ma sát cần thiết của ly hợp, [N.m]

Memax : Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m] (Lấy theo số liệu đề cho, đối với máy kéo mô-men này lấy bằng mô men định mức Mncủa động cơ)

β : Hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn (β>1) để bảo đảm cho ly hợp truyền hết mô-men xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ rơi vào, khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát

bị mòn.v.v ) Mặt khác hệ số β không được lớn quá, vì như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải

Hệ số β thường được xác định bằng thực nghiệm; có tính đến các yếu tố như đã nêu và đặc biệt chú ý xét đến điều kiện làm việc nặng nhọc của xe, đặc tính động lực học của xe thiết kế Giá trị của β có thể tham khảo theo số liệu ở bảng 3-1 như sau :

Bảng 3-1 : Bảng chọn hệ số dự trữ ly hợp β

Xe tải, khách, máy kéo vận tải (không kéo mooc ) 1,6 †2,25

Ô tô tải có mooc kéo (hoặc tính năng thông qua cao) 1,8 †3,0

Máy kéo nông nghiệp kiểu ly hợp thường đóng 2,0 †2,5

Chú ý : Giá trị giới hạn trên được chọn cho xe làm việc trong điều kiện

nặng nhọc (như tải trọng lớn, xe hoạt động trong nhiều loại đường, hoặc kiểu ly hợp không điều chỉnh được)

Ngược lại xe làm việc trong điều kiện không nặng nhọc, có đặc tính động lực học tốt thì chọn về phía giới hạn nhỏ

Vậy, căn cứ vào chủng loại xe và điều kiện làm việc thường xuyên của nó

mà ta chọn hệ số β thích hợp; từ đó xác định được mô-men ma sát cần thiết của

ly hợp theo công thức (3-1) nhằm có thể truyền hết mô-men xoắn của động cơ trong mọi điều kiện hoạt động

3.6.1.2 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :

Nếu gọi lực ép tổng cộng do cơ cấu ép tạo ra là F [N], đặt tại bán kính trung bình Rtb [m] của đĩa bị động, thì mô-men ma sát của ly hợp Mms [N.m] do

cơ cấu ép tạo ra là :

ms tb

M    23 1  3 (3-3) Trong đó :

+ p : áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát, [N/m2

1 2

3

R ms

e

K p Z

M R

trong quá trình đóng ly hợp sau gài số Trong đó vành ma sát thường làm bằng vật liệu có hệ số ma sát cao nhưng mềm hơn thép và gang Vì vậy trong tính toán thiết kế phải chọn giá trị áp suất làm việc p nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép [p] = 1,4.105 † 2,5.105

[N/m2] nhằm bảo đảm tuổi thọ cần thiết cho chúng giữa hai lần sửa chữa thay thế

Giá trị giới hạn trên được áp dụng cho ôtô có động cơ nhiều xy lanh (lớn hơn 4), đặc tính động lực của xe tốt và làm việc trong điều kiện đường xá tốt (ít phải sang số) và ngược lại ôtô có động cơ ít xy lanh, đặc tính động lực của xe không tốt và làm việc trong điều kiện đường xá xấu

• Hệ số tỷ lệ KR có thể chọn theo kinh nghiệm KR = 0,53 †0,75 Giá trị nhỏ chỉ dùng cho xe có động cơ tốc độ trung bình và thấp và đặc tính động lực

xe tốt (ít phải sang số)

Với động cơ cao tốc, nếu chọn hệ số KR bé (tức R1 và R2 khác nhau lớn) thì chênh lệch tốc độ trượt tiếp tuyến ở mép trong và mép ngoài của vành tấm

ma sát sẽ lớn, gây ra sự mòn không đều từ trong ra ngoài làm cho thời hạn phục

vụ của tấm ma sát sẽ giảm Vì vậy đối với động cơ cao tốc nên chọn hệ số tỷ lệ

KRvề phía giới hạn trên

• Hệ số ma sát  phụ thuộc vào nhiều yếu tố : vật liệu và tình trạng của đôi bề mặt ma sát, tốc độ trượt tương đối, nhiệt độ và áp suất trên bề mặt ma sát Đối với ly hợp ma sát ôtô, máy kéo, hệ số ma sát giữa phê-ra-đô đồng với gang (hoặc thép) thì hệ số ma sát  có thể đạt đến 0,35 Tuy vậy, do ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, tốc độ trượt v.v nên khi tính toán chỉ chọn trong khoảng 

= 0,22 † 0,30

• Số đôi bề mặt ma sát Zmsthường chọn bằng 2 (tức ly hợp một đĩa bị động) Chỉ đối với máy kéo hoặc ôtô tải lớn; có mô-men cực đại của động cơ lớn (từ 465 [N.m] trở lên), làm việc trong điều kiện nặng nhọc thì mới chọn Zms = 4 (ly hợp có hai đĩa bị động)

Trong tính toán thiết kế, bán kính ngoài R2 có thể có giá trị quá lớn vượt quá giới hạn đường kính bề mặt ma sát của bánh đà động cơ (tham khảo bảng 3-2) Lúc đó R2phải được tính lặp lại với Zms = 4

Bảng 3-2: Giới hạn của đường kính ngoài vành ma sát D 2

Mô men cực đại động cơ

M emax [Nm]không lớn hơn Số vòng quay tương ứng

nN[v/ph] không nhỏ hơn DĐường kính cho phép 2[mm] không lớn hơn

240 88

Chú thích * : Giá trị trong dấu ngoặc đơn tương ứng với ly hợp có thể 2 đĩa bị động

Bán kính trong của bề mặt ma sát R1 [m] được xác định thông qua hệ số

tỷ lệ KRđã chọn khi tính toán bán kính ngoài R2ở trên

Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sat Rtb [m]:

1 2

1 2

3

2 R

R R

R R

tb





Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát, ta dễ dàng xác định được lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó bảo đảm áp suất làm việc đã chọn và thỏa mãn mô-men ma sát yêu cầu:

ms tb

e z R

M F

.

. max





3.6.1.5 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 ôtô máy kéo có trọng lượng khác nhau thì sự hao mòn của ly hợp sẽ khác nhau

Quá 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 mòn, đồng thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các 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 lò xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng ép của chúng

Vì vậy, việc xác định công trượt, công trượt riêng để hạn chế sự mòn, khống chế nhiệt độ cực đại nhằm bảo đảm tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết

Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng; được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát, kí hiệu lr [J/m2] :

) (

. R22 R12z

L l

ms r

R1: Bán kính trong hình vành khăn của bề mặt ma sát, [m]

Sự trượt của ly hợp diễn ra ngay sau khi gài số và thực hiện đóng ly hợp Điều đó có thể xảy ra lúc xe đang chạy hoặc khi bắt đầu khởi hành xe; trong đó trường hợp xe bắt đầu khởi hành sẽ có công trượt lớn nhất vì lúc này sự chênh lệch tốc độ giữa bánh đà động cơ và tốc độ trục ly hợp (xe đang đứng yên) là lớn nhất

Sự trượt ly hợp khi khởi hành xe cũng có thể có hai trường hợp: sự trượt

ly hợp do đóng ly hợp đột ngột hoặc sự trượt ly hợp do đóng ly hợp từ từ

- Khi đóng ly hợp đột ngột (lái xe thả nhanh bàn đạp ly hợp) làm cho đĩa

ép lao nhanh vào đĩa bị động, thời gian trượt ngắn nhưng lực ép tăng lên nhanh làm cho xe bị giật mạnh, gây tải trọng động lớn đối với hệ thống truyền lực (do quán tính lao vào của đĩa ép, làm tăng thêm lực ép, mô men ma sát ly hợp tăng

lên và do vậy ly hợp có thể cho phép truyền qua nó một mô men quán tính lớn hơn mô men ma sát tính toán theo (3-1)

- Khi đóng ly hợp từ từ : Việc đóng ly hợp hợp từ từ tạo được sự êm dịu cần thiết cho ly hợp và hệ thống truyền lực Đó là một trong những yêu cầu quan trọng của ly hợp nhằm bảo đảm tính êm dịu và không sinh ra va đập cho hệ thống truyền lực Tuy nhiên sự đóng từ từ ly hợp làm cho thời gian trượt kéo dài

và do vậy công trượt sẽ tăng lên

Qua khảo sát quá trình trượt ly hợp khi đóng êm dịu, chúng ta có trình tự các bước để tính công trượt L[Jun] của ly hợp như sau:

a Mô men quán tính qui dẫn J a [kg.m 2 ]:

Mô men quán tính khối lượng qui dẫn Jađược xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động như sau :

o p h

bx m a a

i i i

r g

G G

+ Ga: Trọng lượng toàn bộ của ôtô, [N]

+ Gm: Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, [N] + g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2

]

+ rbx: Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, [m]

+ ih, ip, i0: Tỷ số truyền tương ứng của hộp số, hộp số phụ và truyền lực chính + δt : Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực; trong tính toán có thể lấy δt= 1,05 † 1,06

Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp được tính bằng

t t

bx m

a a

i

r P G

G M



 



it: Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (it = ih.ip.io)

ηt: Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực

Các thông số khác đã được chú thích

c.T ính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t 1 và t 2 ):

Chúng ta có thể chọn một trong hai cách tính sau:

Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu : t0= 1,1 † 2,5 [s] (chọn thời gian càng lớn, quá trình đóng ly hợp càng êm dịu nhưng công trượt sẽ tăng)

.

2

.

a d

a a e e d

M M

k

J M

k t