3
CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU CỦA LY HỢP
HỢP 1 Công dụng ly hợp
Trong hệ thống truyền lực của ô tô, 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.
Để đảm bảo an toàn cho các chi tiết trong hệ thống truyền lực, cần tránh tình trạng quá tải, đặc biệt trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp Trong hệ thống truyền lực cơ khí với hộp số có cấp, việc sử dụng ly hợp giúp tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực, giảm va đập giữa các đầu răng và khớp gài, từ đó dễ dàng hơn trong quá trình đổi số Khi kết nối êm dịu giữa động cơ và hệ thống truyền lực, ly hợp sẽ trượt, giúp mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ, mang lại cảm giác khởi hành và tăng tốc mượt mà cho xe.
Khi phanh xe và tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực cùng lúc, động cơ sẽ hoạt động liên tục mà không bị chết máy, giúp giảm thiểu việc khởi động lại động cơ nhiều lần.
Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách :
- Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
- Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
- Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
- Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
2.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen
Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau :
Loại 1: Ly hợp ma sát: Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ sự ma sát của các bề mặt ma sát cơ khí Loại này được sử dụng phổ biến trên hầu hết các ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay thế.
- Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có :
+ Ly hợp ma sát loại đĩa (một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa).
+ Ly hợp ma sát loại hình nón.
+ Ly hợp ma sát loại hình trống.
Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được ưa chuộng nhờ vào kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động nhỏ Ngược lại, ly hợp ma sát hình nón và hình trống ít phổ biến do trọng lượng lớn của phần bị động, gây ra tải trọng động lớn lên các chi tiết trong hệ thống truyền lực.
- Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có :
+ Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng.
+ Thép với phêrađô cao su.
- Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có :
+ Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu) Ưu điểm của ly hợp ma sát là : kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
Ly hợp ma sát có nhược điểm là các bề mặt ma sát nhanh chóng bị mòn do hiện tượng trượt tương đối trong quá trình đóng ly hợp Ngoài ra, các chi tiết trong ly hợp cũng bị nung nóng do nhiệt phát sinh từ một phần công ma sát.
Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ biến ở các ôtô hiện nay do những ưu điểm của nó.
Loại 2: Ly hợp thủy lực: là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu). Ưu điểm của ly hợp thủy lực là: làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe.
Nhược điểm của ly hợp thủy lực là: chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt.
Ly hợp thủy lực là một loại thiết bị ít phổ biến trên ôtô, hiện chỉ được áp dụng cho một số loại xe du lịch, xe tải hạng nặng và một số phương tiện quân sự.
Loại 3: Ly hợp điện từ: là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
Loại 4: Ly hợp liên hợp: là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ) Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
2.2 Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp
Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau :
- Ly hợp thường đóng: loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay.
- Ly hợp thường mở : loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như C - 100 , C - 80 , MTZ2
2.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép
Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau :
Loại 1: Ly hợp lò xo: là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau :
- Lò xo đặt xung quanh : các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hàng.
- Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn) Theo đặc điểm kết cấu của lò xo có thể dùng lò xo trụ, lò xo đĩa, lò xo côn.
Ly hợp sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh đang được áp dụng phổ biến trên các ôtô hiện nay nhờ vào những ưu điểm như kết cấu gọn nhẹ, khả năng tạo lực ép lớn theo yêu cầu và độ tin cậy cao trong quá trình hoạt động.
Loại 2: Ly hợp điện từ: lực ép là lực điện từ.
Loại 3: Ly hợp ly tâm: là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp Loại này ít được sử dụng trên các ôtô quân sự.
Loại 4: Ly hợp nửa ly tâm: là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào Loại này có kết cấu phức tạp nên chỉ sử dụng ở một số ôtô du lịch như ZIN-110, POBEDA
2.4 Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp
Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau :
- Ly hợp điều khiển tự động.
Ly hợp điều khiển cưỡng bức yêu cầu người lái tác động lực cần thiết lên hệ thống dẫn động ly hợp Loại ly hợp này chủ yếu được sử dụng trên các ôtô trang bị ly hợp đĩa ma sát, hoạt động ở trạng thái luôn đóng.
Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp thì người ta lại chia ra thành 3 loại sau :
- Dẫn động bằng cơ khí.
- Dẫn động bằng thủy lực và cơ khí kết hợp.
Dẫn động bằng trợ lực giúp người lái dễ dàng và nhẹ nhàng hơn trong việc điều khiển ly hợp Trợ lực có thể được cung cấp bằng cơ khí (sử dụng lò xo), khí nén hoặc thủy lực.
Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau :
Để truyền tải toàn bộ mômen của động cơ mà không gặp phải tình trạng trượt trong mọi điều kiện sử dụng, mômen ma sát của ly hợp cần phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ Điều này có nghĩa là hệ số dự trữ mômen của ly hợp phải lớn hơn 1.
Đóng ly hợp một cách nhẹ nhàng giúp giảm thiểu lực va đập trong các răng hộp số, đặc biệt khi khởi động ôtô và chuyển số khi xe đang di chuyển.
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1 Giới thiệu hệ thống ly hợp loại đĩa ma sát khô
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
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 - lò xo giảm chấn.
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa
1 - bánh đà ; 2 - lò xo đĩa ép trung gian
3 - đĩa ép trung gian ; 4 - đĩa ma sát ; 5 - đĩa ép ngoài
6 - bulông hạn chế ; 7 - lò xo ép ; 8 - vỏ ly hợp
9 - bạc mở ; 10 - trục ly hợp ; 11 - bàn đạp
12 - lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp ; 13 - thanh kéo
14 - càng mở ; 15 - bi "T" ; 16 - đòn mở
Cấu tạo chung của ly hợp loại đĩa ma sát khô Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo thì người ta chia thành 2 bộ phận :
- 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.
Trong phần này, ta xét cấu tạo của cơ cấu ly hợp, nó gồm 3 phần chính : bánh đà, đĩa ma sát và đĩa ép.
Nhóm chi tiết chủ động trong hệ thống ly hợp bao gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các lò xo ép Khi ly hợp được mở hoàn toàn, các chi tiết này sẽ quay cùng với bánh đà, đảm bảo hoạt động hiệu quả của động cơ.
- Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa ma sát, trục ly hợp Khi ly hợp mở hoàn toàn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên.
Vỏ ly hợp 5 được gắn chặt với bánh đà 1 bằng bulông, trong khi đĩa ép 3 có khả năng dịch chuyển trong vỏ và truyền mômen từ vỏ vào đĩa ép Các thành phần như bánh đà 1, đĩa ép 3, lò xo ép 4, và vỏ ly hợp 5 tạo thành phần chủ động, trong khi đĩa ma sát 2 là phần bị động của ly hợp Đối với ôtô vận tải cần truyền mômen lớn, ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động thường được sử dụng, mang lại những ưu nhược điểm so với ly hợp ma sát khô một đĩa bị động.
- Nếu cùng một kích thước đĩa bị động và cùng một lực ép như nhau thì ly hợp hai đĩa truyền được mômen lớn hơn ly hợp một đĩa.
- Nếu phải truyền một mômen như nhau thì ly hợp hai đĩa có kích thước nhỏ gọn hơn ly hợp một đĩa.
- Ly hợp hai đĩa khi đóng êm dịu hơn nhưng khi mở lại kém dứt khoát hơn ly hợp một đĩa.
- Ly hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp hơn ly hợp một đĩa.
Theo sơ đồ cấu tạo hình 1.2, ly hợp hai đĩa bao gồm các bộ phận và chi tiết cơ bản tương tự như ly hợp một đĩa, nhưng điểm khác biệt chính là ly hợp hai đĩa được trang bị hai đĩa ma sát.
Ly hợp hai đĩa có cấu trúc gồm bốn cùng liên kết và trục ly hợp 10, với hai đĩa ma sát, bao gồm đĩa ép 5 và đĩa ép trung gian 3 Cơ cấu truyền mômen từ vỏ hoặc bánh đà sang cả hai đĩa ép là cần thiết, tuy nhiên, nhược điểm của ly hợp hai đĩa là khả năng mở không dứt khoát Để khắc phục điều này, cơ cấu lò xo đĩa ép trung gian 2 và bu lông điều chỉnh 6 được sử dụng Khi mở ly hợp, lò xo sẽ đẩy đĩa ép trung gian 3 tách khỏi đĩa ma sát bên trong, và khi đĩa ép trung gian chạm vào bu lông điều chỉnh, quá trình mở sẽ dừng lại, giúp đĩa ma sát bên ngoài tự do.
Bộ phận dẫn động điều khiển ly hợp bao gồm bàn đạp ly hợp, đòn dẫn động, càng mở ly hợp, đòn mở ly hợp và bạc mở ly hợp Tùy theo từng loại ly hợp, có thể bổ sung thêm các bộ phận dẫn động bằng thủy lực hoặc khí nén như xilanh chính và xilanh công tác.
Nguyên lý làm việc của ly hợp loại đĩa ma sát khô
Nguyên lý làm việc theo hình 1.1 :
Trong trạng thái đóng của ly hợp, lò xo 4 tạo lực ép, giữ chặt đĩa bị động 2 với bánh đà 1, giúp phần chủ động và phần bị động kết nối chặt chẽ Mômen từ động cơ được truyền qua các bề mặt ma sát của đĩa bị động 2 và đĩa ép 3, sau đó đi vào xương đĩa bị động qua bộ giảm chấn 13, tiếp tục đến moayơ và trục ly hợp Lúc này, khe hở giữa bi "T" 11 và đầu đòn mở 12 là 3-4 mm, tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm.
Khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số, người lái tác dụng lực vào bàn đạp, khiến bạc mở và bi "T" dịch chuyển sang trái Sau khi khắc phục khe hở, bi "T" tì vào đầu đòn mở, kéo đĩa ép nén lò xo lại để tách các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp, ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp.
Nguyên lý làm việc theo hình 1.2 :
Trạng thái đóng ly hợp diễn ra khi các lò xo ép 7 tác động lên đĩa ép 5, tạo lực ép chặt các đĩa ma sát 4 và đĩa ép trung gian 3 với bánh đà 1, hình thành một khối cứng giữa phần chủ động và phần bị động Mômen từ động cơ được truyền qua các bề mặt ma sát của các đĩa này và tiếp tục vào xương đĩa bị động qua bộ giảm chấn 17, rồi vào moayơ và trục ly hợp Lúc này, khe hở giữa bi "T" 15 và đầu đòn mở 16 là 3-4 mm, tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm.
Khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số, người lái tác động lực vào bàn đạp, làm cho bạc mở dịch chuyển sang trái Sau khi khắc phục khe hở, bi "T" sẽ tì vào đầu đòn mở, kéo đĩa ép nén lò xo và tạo khe hở giữa các đĩa ma sát Kết quả là các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra, ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp.
Ly hợp không chỉ hoạt động ở các trạng thái làm việc thông thường mà còn có hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát Hiện tượng trượt này thường xảy ra trong quá trình đóng ly hợp, mặc dù chỉ diễn ra trong thời gian ngắn, hoặc khi gặp tình trạng quá tải, chẳng hạn như khi phanh đột ngột mà không nhả ly hợp.
2 Lựa chọn phương án thiết kế
Thiết kế ly hợp ma sát khô của ô tô với các số liệu ban đầu như sau:
Loại ô tô : bán tải Loại động cơ : Diesel
N emax : 150(HP) n N : 3600(v/p) M emax : 260(Nm) n M : 2200(v/p) G a1 : 11300(N) G a2 : 16800(N) i h1 =5,05 ; i h2 =3,37 ; i h3 =2,25 ; i h4 =1,5 ; i h5 =1 ; i hR =4,8 ; i 0 =3,69
Ký hiệu lốp : 265/65R18 Loại lò xo ép : Lò xo đĩa
Xe dẫn động cầu sau chủ động.
13
XÁC ĐỊNH MÔMEN MA SÁT CỦA LY HỢP
Ly hợp cần được thiết kế để truyền tải toàn bộ mômen của động cơ và bảo vệ hệ thống truyền lực khỏi tình trạng quá tải Để đáp ứng hai yêu cầu này, mômen ma sát của ly hợp được tính toán theo một công thức nhất định.
M ms = M emax Trong đó : Memax - mômen xoắn cực đại của động cơ.
- hệ số dự trữ của ly hợp.
Hệ số dự trữ tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm momen ma sát trong quá trình sử dụng như:
Mòn vùng ma sát làm giảm lực ép 15% ÷20%.
Giảm độ đàn hồi của lò xo ép làm giảm 8% ÷ 20%.
Như vậy tổng lực ép do các yếu tố trên sẽ bị giảm khoảng 23% ÷30%
Hệ số chọn cần cân nhắc kỹ lưỡng, không được quá nhỏ cũng như quá lớn Nếu hệ số quá lớn, lực ép sẽ tăng, dẫn đến việc cần điều chỉnh lực điều khiển ly hợp, gây mệt mỏi cho người lái Thêm vào đó, kích thước ly hợp cũng sẽ tăng, làm mất đi vai trò của cơ cấu an toàn.
Hệ số dự trữ của ly hợp trong thiết kế hệ thống ly hợp ôtô được xác định như sau: đối với ôtô tải, ôtô khách và máy kéo vận tải, hệ số này dao động từ 1,6 đến 2,25.
Ta chọn = 2 Vậy mômen ma sát của ly hợp :
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP
1 Xác định bán kính ngoài và bán kính trong của đĩa ma sát
Tính sơ bộ đường kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức kinh nghiệm:
D=2R=3,16 Trong đó : M emax - mômen cực đại của động cơ, tính theo Nm.
D - đường kính ngoài của đĩa ma sát, tính theo cm.
C - hệ số kinh nghiệm : Với ôtô bán tải C = 3,6
Bán kính ngoài của đĩa ma sát : R = 134,25 mm
Bán kính trong của đĩa ma sát được tính theo bán kính ngoài : r = (0,53 0,75) R
Vận tốc tiếp tuyến ở mép trong của đĩa nhỏ hơn ở mép ngoài, dẫn đến việc phần đĩa phía trong bị mòn ít hơn Sự chênh lệch về tốc độ mài mòn càng lớn khi bán kính r và R khác nhau nhiều Để giảm thiểu độ chênh lệch này trên đĩa ma sát, đối với động cơ diesel có vận tốc thấp, nên chọn r gần với 0,53R.
2 Xác định bán kính ma sát trung bình đĩa ma sát
Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức :
M ms = M e max = P R tb i Trong đó : - hệ số ma sát.
P - tổng lực ép lên các đĩa ma sát (kG). i - số đôi bề mặt ma sát.
R tb - bán kính ma sát trung bình (cm).
Bán kính ma sát trung bình được tính theo công thức :
3 Xác định số lượng đĩa ma sát
Số lượng đĩa bị động z i có thể được lựa chọn sơ bộ theo mômen cực đại của động cơ M emax như sau :
- Nếu Memax ≤ 465 Nm, thì ly hợp nên thiết kế một đĩa (zi = 1).
- Nếu M emax > 465 Nm, thì ly hợp nên thiết kế một đĩa (z i = 1).
→ Số cặp bề mặt ma sỏt được tớnh theo số đĩa bị động như sau : z à = 2z i 2
4 Lực ép của đĩa ép khi đóng hoàn toàn
Lực ép của đĩa ép khi đóng hoàn toàn được tính từ công thức :
F N – Lực ép β – hệ số dự trữ ly hợp (β=2) à - hệ số ma sỏt (à = 0,25 ữ 0,35)
Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp
Khả năng làm việc của ly hợp được xác định qua các thông số quan trọng như áp suất tác động lên bề mặt ma sát q, công trượt riêng L A và sự gia tăng nhiệt độ ΔT của đĩa chủ động sau mỗi lần khởi động xe.
Công trượt riêng L A được tính bằng công trượt L, quy về một đơn vị diện tích ma sát A Để đơn giản hóa quá trình tính toán, người ta thường áp dụng công thức tính công trượt L, được xác định bằng J a.
M emax : mômen quay cực đại của động cơ (Nm)
M a : mômen cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp(Nm)
J a : mômen quán tính khối lượng quy dẫn về trục ly hợp(kgm 2 ) ω0: tốc độ góc trục khuỷu động cơ khi đóng ly hợp(rad/s)
- Tốc độ góc ω 0 được xác định theo chủng loại động cơ (động cơ diesel): ω 0 0,75ω M =0,75 .n M = 0,75 .2200 2,7(rad/s)
- Mômen quán tính khối lượng quy dẫn về trục ly hợp được xác định từ điều kiện cân bằng đông năng khi ô tô đang chuyển động như sau:
G a : trọng lượng toàn bộ ô tô(N).
G m là trọng lượng toàn bộ của romooc hoặc đoàn xe kéo theo (G m = 0), với g là gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s²) Bán kính làm việc của bánh xe chủ động được ký hiệu là r bx (m) Các tỷ số truyền tương ứng của hộp số, hộp số phụ và truyền lực chính lần lượt được ký hiệu là i h, i p và i 0 Hệ số t tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực có giá trị t = 1,05 ÷ 1,06, trong đó t được chọn là 1,05.
+ Bán kính làm việc của bánh xe chủ động với cỡ lốp 265/65R18.
: hệ số biến dạng của lốp, chọn loại lốp áp suất thấp = 0,935
+ Mô men cản chuyển động quy dẫn.
: hệ số cản tổng công của ường Cho =0,02 đường Cho =0,02
P ω : lực cản của không khí (N) Khi khởi hành xe thì P ω =0 i t : tý số truyền chung của hệ thống (i t =i h i p i 0 ) t : hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực.
Thay số ta ược: đường Cho =0,02
Vậy công trượt riêng thỏa mãn điều kiện cho phép (L A ≤800 KJ/m 2 ).
2 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp
Ngoài việc kiểm tra công trượt riêng của ly hợp, cần tính toán nhiệt độ nung nóng các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt để đảm bảo hoạt động bình thường của hệ thống.
20 ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây nên sự cháy các tấm ma sát hoặc ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò xo ép.v.v…
Giả thiết rằng công trượt ở các bề mặt ma sát là như nhau, nhiệt sinh ra ở các bề mặt này cũng sẽ bằng nhau Do đó, lượng nhiệt mà đĩa ép hoặc bánh đà nhận được được tính theo công thức: v.L = m.c.ΔT của T.
L: công trượt toàn bộ ly hợp (J) v: hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng bánh đà hoặc đĩa ép
Khi sử dụng ly hợp một đĩa bị động, nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng được xác định với công thức v=0,5 c, trong đó c là nhiệt dung riêng của vật liệu (thép hoặc gang có thể lấy cH1,5 J/kg 0 K) Khối lượng của chi tiết bị nung nóng là m (kg), và độ tăng nhiệt độ ΔT của chi tiết không được vượt quá 10 o C cho mỗi lần khởi động ôtô, tương ứng với hệ số cản của đường là 0,02.
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là:
Thiết kế lò xo đĩa
1 Xây dựng đường đặc tính và các kích thước cơ bản của lò xo đĩa Lực ép yêu cầu của lò xo :
F: Lực ép cần thiết của ly hợp [N] k 0 : Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng của lò xo; k 0 = 1,05÷1,08
Lực nén từ lò xo nón cụt, ký hiệu F lx, tác động lên đĩa ép để tạo ra mô-men ma sát cho ly hợp, được xác định dựa trên các thông số của lò xo.
D e : Đường kính lớn của nón cụt ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép [m].
: Độ dịch chuyển(biến ae dạng)củae lò xo [m].
E : Mô-duyn àn hồi kéo nén, E=2,1.10 đường Cho =0,02 11 [N/m 2 ].
22 p : Hệ số poat-xông, ối với thép lò xo:đường Cho =0,02 p =0,26. d : Độ dày của lò xo ĩa, [m]; (thường đường Cho =0,02 d =2÷3,5 mm)
= 0,0028 (m) h : Hình chiếu của phần không xẻ rãnh lên trục của nón cụt, [m].
= 0,0057(m) k 1 , k 2 : Các tỷ số kích thước của ĩa nón cụt; ược xác ịnh theo công thức: đường Cho =0,02 đường Cho =0,02 đường Cho =0,02
Với Da : Đường kính qua mép xẻ rãnh,[m].
Tương quan các thông số kích thước của lò xo đĩa thường có giá trị nằm trong khoảng sau:
D e ≈ (0,94÷0,97).2R (với R là bán kính ngoài tấm ma sát).
Các thông số cần được xác định sao cho khi lò xo nón cụt được ép phẳng vào ly hợp với chiều cao h/2, lực ép F lx do lò xo tạo ra phải đạt yêu cầu tương ứng.
Flx=k0.F. Để thuận lợi tính toán, nên viết lại công thức (1) như sau :
23 Đặc tính phi tuyến tính lò xo ĩa nón cụt ược thể hiện như biểu ồđường Cho =0,02 đường Cho =0,02 đường Cho =0,02 bên dưới với kích thước cơ bản : D a = 0,2(m) d =0,0028(m) h=0,0057 λ(m)m)) Flx
0.0046 7500.44 Hình 1: Đặc tính phi tuyến tính lò xo đĩa nón cụt
2 Kích thước đòn mở của lò xo ép đĩa nón cụt xẻ rãnh
Kích thước đỉnh nón cụt D i ảnh hưởng đến kích thước lò xo cho đòn mở Các kích thước đặc trưng cho đòn mở D i và các kích thước cơ bản khác cần đảm bảo điều kiện bền khi mở ly hợp ( =h).
: Ứng suất lớn nhất tại iểm nguy hiểm [N/m đường Cho =0,02 2 ]
D i : Đường kính ỉnh ĩa nón cụt [m] ChọnD đường Cho =0,02 đường Cho =0,02 i = D e /2 =0,13(m) (D e /D i ≥ 1,5)
F m : Lực tác dụng lên ỉnh nón khi mở ly hợp [N] đường Cho =0,02
Xác ịnh bằng : đường Cho =0,02
So với ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo [ ]00[MN/m 2 ] thì lò xo đĩa nón cụt đã thiết kế thoả mãn điều kiện bền.
Thiết kế giảm chấn
Các kích thước hình học của lò xo giảm chấn
- d lx [mm]: Đường kính dây lò xo, d = (3 4) [mm] , chọn d = 3 [mm]
- D tbgc [mm] : Đường kính trung bình của lò xo D tblx = (14 20) [mm] chọn
- n lx [vòng] : Số vòng của lò xo, n lx = (3 4) vòng, chọn n lx = 4 vòng
- [mm] : Khe hở giứa các vòng, = (3 4) [mm], chọn = 4 [mm]
- L lo [mm] : Lỗ để đặt các lò xo, L lo = ( 25 27 ) [mm], chọn L lo = 25 [mm]
- Z lx : Số lượng lò xo giảm chấn, Z gc = (6 12) chọn Z gc = 6,
- R tbgc [mm] : Bán kính trung bình đặt đặt các lò xo R tbgc = (80 120) [mm] chọn R tbgc = 80 [mm]
Các lò xo giảm chấn được lắp đặt theo hướng tiếp tuyến trong các lỗ khoét trên may-ơ của đĩa bị động, với bán kính trung bình tiếp tuyến khoảng từ R tbg đến 120 mm Số lượng lò xo thường dao động từ 6 đến 12 chiếc, có đường kính dây từ 3 đến 4 mm, đường kính trung bình khoảng 19 mm và số vòng từ 3 đến 4 vòng Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn bị giới hạn bởi mô men lớn nhất truyền qua ly hợp, M max = M emax, khi các vòng lò xo tỳ sát vào nhau Do đó, lực lớn nhất tác động lên mỗi lò xo giảm chấn F maxge [N] được xác định theo công thức cụ thể.
R tbge : bán kính trung bình của vị trí đặt các lò xo giảm chấn (m) z g : số lượng các lò xo giảm chấn
M msge : mômen ma sát giảm chấn,
Mômen cực đại của động cơ được xác định trong khoảng M = (0,06÷0,17) Độ cứng [N/m] và ứng suất [N/m²] của lò xo giảm chấn được tính theo công thức trong bảng B1-2 Ngoài ra, lò xo giảm chấn cần kiểm tra góc xoay tương đối của đĩa bị động so với may-ơ khi mômen nén ban đầu của ly hợp M₀gc nằm trong khoảng (0,08÷0,15) M emax Góc quay tương đối được xác định trong khoảng g = 20° 30’.
Thiết kế dẫn động ly hợp
Ly hợp thường đóng sử dụng lò xo ép, để mở ly hợp cần hệ thống điều khiển truyền lực từ bàn đạp đến đĩa ép, giúp tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát Có hai loại điều khiển ly hợp: cơ khí và thủy lực Điều khiển ly hợp có trợ lực, như dẫn động cơ khí hoặc dầu, rất phổ biến để giảm lực điều khiển cho lái xe, đặc biệt là với xe tải và xe khách nặng Các phương pháp trợ lực cho ly hợp bao gồm khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo.
1 Xác định các thông số cơ bản cảu điều khiển ly hợp không có trợ lực Để mở ly hợp (ly hợp ô tô là hiểu thường đóng bởi lực ép lò xo) lái xe phải tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống điều khiển (ngày nay thường dùng truyền động bằng thuỷ lực), lực sẽ được khuếch đại và truyền đến đĩa ép một lực ngược chiều với lực ép lò xo và có giá trị bằng lực nén lò xo khi mở ly hợp.
Tỷ số khuếch đại của hệ thống điều khiển càng lớn, lực điều khiển từ bàn đạp càng nhỏ, giúp giảm bớt gánh nặng cho lái xe Tuy nhiên, tỷ số truyền này bị giới hạn bởi hành trình dịch chuyển của bàn đạp, do tầm với chân của lái xe có hạn.
1.1 Xác định hành trình của bàn đạp S bd (mm)
Khi mở ly hợp, đĩa ép tách khỏi đĩa bị động, tạo ra khe hở tối thiểu giữa các bề mặt ma sát Điều này đảm bảo rằng đĩa ma sát bị động ly hợp hoàn toàn tách rời khỏi đĩa ép và bánh đà của động cơ.
Trước khi tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động, bàn đạp cần có khoảng chạy không tải để khắc phục các khe hở trong hệ thống điều khiển, được gọi là hành trình tự do.
Quan hệ giữa các khe hở và độ dịch chuyển của bàn đạp S bd (mm) khi ly hợp mở được xác định dựa trên các tỷ số truyền của hệ thống điều khiển.
Khe hở giữa mỗi đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp được ký hiệu là m, với giá trị m = 0,75 mm Đối với hệ số ma sát z ms, giá trị được xác định là 2 Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép, do độ đàn hồi của đĩa bị động, được ghi nhận là dh = 1 mm.
0 : Khe hở tự do cần thiết giữa đòn mở và bạc mở, [mm]. Đối với xe tải: 0 3 4 [mm] Chọn 0 = 3 [mm].
01 : Khe hở tự do cần thiết giữa bàn đạp và hệ thống dẫn động, [mm]. Chọn 01 1,5 [mm].
02 : Khoảng cách mở lỗ thông bù dầu trong xylanh chính, [mm].
: Tỷ số truyền của bàn đạp, ký hiệu i bd
: Tỷ số truyền của dẫn động trung gian, ký hiệu i tg Chọn i tg = 1 (thường i tg 0,9 1,1)
: Tỷ số truyền của càng đẩy bạc mở , ký hiệu i c Chọn i cm = 2 (thường i cm 1,4 2,2) i dk : tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống điều khiển; chính bằng
Tỷ số truyền của đòn mở được xác định bằng i dm, trong đó đối với ly hợp kiểu lò xo ép đĩa nón cụt, i dm phụ thuộc vào kích thước của đĩa ép.
Chú ý rằng hành trình tính toán được phải nằm trong giới hạn tầm với của người lái xe, với xe bán tải: [S ] ≈ 170 ÷ 190 (mm) Chọn [S ]0 (mm) bd ∈ bd
Thế số, ta tính được tỷ số truyền của bàn đạp để S bd [Sbd] như sau:
1.2 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp F bd (N)
Lực cần thiết phải tạo ra ở bàn đạp khi mở ly hợp, ký hiệu F bd [N], được xác định :
F mmax(*) : Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo khi mở ly hợp.
Từ kết quả đã tính:
F mmax(*) + C lx λ m Z lx = 9734,513 + 36504,57.0,0025.16 = 11194,7 [N]. i dk(*) : Tỷ số truyền của hệ thống điều khiển i dk(*) = i bd i tg i cm i dk(*) =7,04.1.2.3,8 = 53,504=i dk : Hiệu suất của hệ thống điều khiển.
Thế số ta có : F bd = 246,15 [N]
Vậy lực đạp cần thiết ở bàn đạp của hệ thống điều nhỏ hơn lực bàn đạp cho phép [F bd ] = 250 [N]
Suy ra hệ thống không cần trợ lực.
1.3 Kết cấu xy lanh phanh chính
Xylanh là bộ phận thiết yếu trong hệ thống dẫn động thủy lực, có vai trò cung cấp dầu cho toàn bộ hệ thống và tạo áp suất trong dòng dẫn động, giúp mở ly hợp.
Kết cấu xylanh chính gồm có: xylanh, piston, bầu dầu, nắp bầu dầu, cần đẩy, lò xo hồi vị, vòng làm kín.
Lượng dầu trong bầu dầu và xylanh đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dầu cho hệ thống dẫn động, đồng thời tạo áp suất dư để ngăn ngừa hiện tượng lọt khí vào dẫn động, do cấu trúc của xylanh không có van ngược Ngoài ra, lượng dầu này còn giúp bù đắp cho lượng dầu không kịp khi nhả ly hợp.
Piston có lỗ đóng vai trò của cả lỗ thông lẫn lỗ bù.
Cần đẩy đóng vai trò của một tay đòn truyền chuyển động từ bàn đạp đến piston xylanh chính.
