ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ

Muốngiảm lực xung kích tác dụng lên hệ thống truyền lực cần mở ly hợp rồi mớigài số để giảm mômen quán tính phần bị động và các chi tiết của hộp số cóliên quan động học đến phần bị động

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ

1.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU

1.1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại:

- Theo cách truyền mômen:

+ Ly hợp ma sát: Truyền mô men thông qua các bề mặt ma sát

Fms = µ.Plx

MLH = Fms.Rtb

Ly hợp ma sát có hai loại là ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt:

Ly hợp ma sát khô: Không có dung môi

Ly hợp ma sát ướt: Được nhúng trong dầu

+ Ly hợp thuỷ lực: Truyền mômen thông qua chất lỏng

+ Ly hợp điện từ: Truyền mômen nhờ lực điện từ

- Theo trạng thái làm việc:

+ Loại ly hợp thường đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ởtrạng thái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các lyhợp trên ôtô dùng loại này

+ Loại ly hợp thường mở: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ởtrạng thái mở

- Theo dạng lò xo của đĩa ép:

Ly hợp trên ôtô phải đảm bảo các yêu cầu:

- Phải truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực

- Có khả năng trượt khi bị quá tải.

- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp

bị trượt trong quá trình làm việc

- Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe

- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thướcnhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng

1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA LY HỢP KHI GÀI SỐ VÀ KHI PHANH

1.2.1 Khi gài số

Khi gài số các chi tiết có chuyển động tương đối, do vậy sinh ra mômenxung lượng va đập và tải trọng động tác dụng lên các chi tiết khác Muốngiảm lực xung kích tác dụng lên hệ thống truyền lực cần mở ly hợp rồi mớigài số để giảm mômen quán tính phần bị động và các chi tiết của hộp số cóliên quan động học đến phần bị động của ly hợp Như vậy việc ngắt ly hợpkhi sang số không những làm cho việc sang số được thực hiện êm dịu mà cònlàm giảm tải trọng động tác dụng hệ thống lên các chi tiết của truyền lực giúplàm tăng tuổi thọ cho các chi tiết này

1.2.2 Khi phanh ôtô

Khi phanh ôtô toàn bộ hệ thống truyền lực chịu tải trọng động rất lớndưới tác dụng của mômen quán tính của động cơ Mjmax

Mômen Mjmax có thể truyền qua ly hợp khi mômen ma sát của ly hợplớn hơn Mjmax Trong trường hợp này mômen quán tính sẽ tác dụng lên hệthống truyền lực

Nếu mômen Mjmax lớn hơn mômen ma sát của ly hợp thì ly hợp bị trượt

và hệ thống truyền lực sẽ chịu tải trọng lớn nhất chỉ bằng mômen ma sát của

10 Càng mở, 11 Bi ‘T’ , 12 Đòn mở.

13 Lò xo giảm chấn.

Nguyên lý hoạt động

- Khi ly hợp ở trạng thái đóng:

Dưới tác dụng của lò xo ép 4 làm đĩa ép 3 ép đĩa bị động với bánh đà,nhờ vậy tạo được sự ma sát giữa đĩa ép và bánh đà với đĩa bị động và làm chochúng ép sát vào nhau Do đó khi động cơ quay thì mô men của động cơ đượctruyền từ bánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp và đến các hệthống truyền động

- Khi ngắt ly hợp:

Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10đẩy bạc mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở δ và épvào đầu trên của đòn mở 12, đầu dưới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa

ép 3 khỏi đĩa bị động làm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắtdòng công suất từ động cơ sang hệ thống truyền lực

Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bịđộng bị mòn nên khe hở δ bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự docủa bàn đạp Do đó khe hở δ phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất địnhbằng cách điều chỉnh thường xuyên

Ưu điểm, nhược điểm

+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70

÷ 80 KGm thì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đềulớn làm cho ly hợp cồng kềnh

1.3.2 Ly hợp ma sát hai đĩa

Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của ly hợp ma sát hai đĩa cũng tương tựnhư ly hợp ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai moayơ ởđĩa bị động

δ

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát hai đĩa.

+ Đóng êm dịu (do có nhiều bề mặt ma sát)

+ Giảm được đường kính chung của đĩa ma sát, bánh đà … mà vẫnđảm bảo truyền đủ mômen cần thiết của động cơ

- Nhược điểm: Mở không dứt khoát, nhiệt lớn, kết cấu phức tạp nên khó bảodưỡng và sữa chữa

1.4 LY HỢP THỦY LỰC

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen thông qua chất lỏng

B¸nh b¬m B¸nh Tuabin

Vá

Hình 1.3.Sơ đồ nguyên lý ly hợp thuỷ lực.

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực gồm 2 phần:

- Phần chủ động là phần bánh bơm, bánh đà

- Phần bị động là bánh tuốc bin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc

Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác: Bánh bơm ly tâm và bánh tuabin hướng tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác Trụccủa bánh bơm được nối với động cơ và trục của bánh tua bin nối với hộp số.

Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâmchất lỏng công tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánhbơm Khi ra khỏi cánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các cánh củabánh tua bin làm bánh này quay theo, nhờ đó năng lượng được truyền từ bánhbánh bơm sang bánh tua bin nhờ dòng chảy chất lỏng

Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen, nó chỉ làm việcnhư một khớp nối thuần túy nên còn gọi là khớp nối thủy lực

Ưu điểm, nhược điểm

- Ưu điểm :

+ Có thể thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục

+ Có khả năng truyền tải mô men lớn

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp, dễ bảo dưỡng sữa chữa

- Nhược điểm :

+ Không có khả năng biến đổi mômen nên đã hạn chế phạm vi sử dụngcủa nó trên các hộp số thủy cơ ôtô

+ Hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỉ số truyền nhỏ

+ Độ nhạy quá cao làm ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợpvới động cơ đốt trong

1.5 LY HỢP ĐIỆN TỪ

Truyền mômen thông qua lực điện từ

12

3456

Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.

1.Bánh đà 2.Khung từ.

3.Cuộn dây 4.Mạt sắt.

5.Lõi thép bị động nối với hộp số 6.Trục ly hợp.

Nguyên lý hoạt động

- Khi mở ly hợp : Khi không cấp điện cho cuộn dây 3 nên không có lực

từ trong cuộn dây, nên phần chủ động 1 là bánh đà và phần bị động 5 là lõithép không hút nhau nên khi động cơ không quay mômen không truyền ratrục ly hợp

- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện

từ trong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5.Như vậy khi bánh đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen đượctruyền từ động cơ sang trục ly hợp Tuy vậy lực hút giữa bánh đà và lõi thépkhông đủ lớn nên giữa khe hở bánh đà và lõi thép người ta đưa vào nhữngmạt sắt Khi có từ trường, chúng tạo thành những đường sức tạo thành dây sắtcứng nối bánh đà và lõi thép với nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômengiữa bánh đà và lõi thép được tăng lên

Ưu nhược điểm

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 LỰA CHỌN LOẠI LY HỢP

Ly hợp trên ôtô thường dùng là loại ly hợp ma sát dạng thường đóng,

có một hoặc hai đĩa bị động

Với đề tài thiết kế ly hợp cho xe ôtô con, với yêu cầu cơ bản là phải có

độ bền và độ tin cậy cao, mặt khác phải sữa chữa và bảo dưỡng dễ dàng nên

ta chọn loại ly hợp là ly hợp ma sát Do mômen của động cơ nhỏ nên ta chọnloại ly hợp là ly hợp ma sát một đĩa bị động dạng thường đóng

2.2 PHƯƠNG ÁN CHỌN LOẠI LÒ XO ÉP

abc

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 2.1

Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép

F l

∆ l

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng củalực ly tâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp.

Ưu điểm:

- Kết cấu nhỏ gọn, khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép tác dụnglên đĩa ép lớn

- Đảm bảo được lực ép đều lên các bề mặt ma sát bằng cách bố trí các

lò xo đối xứng với nhau và với các đòn mở

- Luôn giứ được đặc tính tuyến tính trong toàn bộ vùng làm việc

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản

Nhược điểm

- Các lò xo thường không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn

toàn, đặc biệt là sau một thời gian làm việc lực ép của các lò xo sẽ không đềunhau Do đó phải chế tạo lò xo thật chính xác nếu không thì lực ép không đều

sẽ làm cho đĩa ma sát mòn không đều và dễ bị cong vênh

- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp sẽ chật và khó bố trí bạc mở ly hợp

- Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn

nó đòi hỏi phải tạo được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực

ép của lò xo sẽ giảm rất nhanh

2.2.3 Lò xo đĩa

Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 2.1

Ưu điểm:

- Lò xo đĩa làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu đơn giản và nhỏ gọn

- Lò xo đĩa có đặc tính làm việc hợp lý vì trong vùng làm việc lực épthay đổi không dáng kể theo biến dạng Do vậy lực ngắt ly hợp đòi hỏi khônglớn và khi đĩa ma sát bị mòn thì lực ép thay đổi không đáng kể

Một trong những yêu cầu của ly hợp là phải đóng êm dịu, yêu cầu nàyliên quan đến cấu tạo của đĩa bị động của ly hợp

Để tăng tính êm dịu cho ly hợp ta dùng đĩa bị động loại đàn hồi Độ đànhồi của đĩa được giải quyết bằng cách thiết kế kết cấu có những hình thù nhấtđịnh hoặc dùng thêm những chi tiết đặc biệt có khả năng làm giảm độ cứngcủa đĩa Ở đây để giảm độ cứng của đĩa bị động ta xẻ các rãnh hướng tâm.Các đường xẻ rãnh này chia đĩa bị động ra nhiều phần Số lượng các rãnh tuỳtheo đường kính đĩa Các đường xẻ rãnh cũng làm cho đĩa bị động đỡ congvênh khi bị nung nóng khi làm việc và làm tăng khả năng thoát các bụi sinh ra

ưu điểm rất lớn là nhỏ gọn, tạo được lực bàn đạp lớn, dế bố trí trên ôtô và thờigian tác động nhanh.

Để giảm lực của người lái tác dụng lên bàn đạp, trong hệ thống dẫnđộng có thể có bố trí bộ phận trợ lực bằng cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc chânkhông Hiện nay, được sử dụng phổ biến hơn cả trên các loại ôtô là dẫn độngthủy lực kết hợp với bộ trợ lực Trợ lực trên ôtô con có thể là trợ lực chânkhông, còn các ôtô tải thì thường sử dụng hệ thống trợ lực bằng khí nén do cósẵn bình khí nén

Mục đích của việc thiết kế hệ dẫn động ly hợp là dễ bố trí, điều khiển

dễ dàng, đảm bảo độ tin cậy đồng thời đảm bảo tính kinh tế Do đó phương ándẫn động phải đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống dẫn động đã nêu ở trên.Các phương án dẫn động thường dùng là:

- Dẫn động cơ khí

- Dẫn động cơ khí trợ lực khí nén

Người lái tác dụng lực vào bàn đạp, lực bàn đạp thông qua đòn dẫn động

9 và càng mở 6 làm cho bi T 4 dịch chuyển sang trái tỳ vào đầu đòn mở, đòn mởkéo đĩa ép và đĩa bị động tách khỏi các bề mặt làm việc làm mở ly hợp

- Khi đóng ly hợp : Người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, lò

xo hồi vị bàn đạp kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời lò xo hồi vị bi

T kéo bi T dịch chuyển sang phải và thôi không ép vào đòn mở nữa Khi đó lò

xo ép lại ép đĩa ép và đĩa bị động trở lại trạng thái làm việc ban đầu

Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản nên dễ chế tạo và bảo dưỡng, sửa chữa

Mở nhanh và dứt khoát

Giá thành rẻ

- Nhược điểm: Lực ma sát giữa các cơ cấu lớn nên dẫn đến nặng khiđạp Có thể khắc phục bằng cách sử dụng trợ lực Đóng không êm dịu

2.4.2 Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén

Hình 2.3.Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trơ lực khí nén.

1.Ống dẫn khí 2.Xy lanh công tác 3.Càng mở.

4.Đòn mở 5.Đĩa ép 6.Đĩa bị động.

7.Bi T 8.Lò xo hồi vị bi T 9.Bình khí nén.

10.Xy lanh phân phối 11.Bàn đạp 12.Lò xo hồi vị bàn đạp.

Nguyên lý hoạt động :

- Khi ngắt ly hợp: Người lái tác dụng một lực lên bàn đạp 11 làm cho

xy lanh phân phối 10 cùng pittông của nó chuyển động sang trái làm cho càng

mở 3 đẩy bi T 7 dịch chuyển sang trái và ép vào đòn mở 4 Đòn mở kéo đĩa

ép cùng đĩa bị động tách ra khỏi bề mặt làm việc và ly hợp được ngắt Đồngthời sự chuyển động tương đối giữa pittông và xy lanh của xy lanh phân phối

10 làm mở van khí nén Khí nén từ bình khí đi qua xy lanh phân phối, quaồng dẫn 1 vào xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh này dịch chuyểnsang phải đẩy vào càng mở 3 làm giảm bớt một phần lực cho người lái

- Khi đóng ly hợp :Khi người lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạp kéobàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời kéo xy lanh phân phối 10 sang phảilàm kéo càng mở 3 thôi không ép vào bi T nữa Khi đó bi T thôi không ép vàođầu đòn mở nữa và các lò xo ép lại ép ly hợp đĩa ép và đĩa bị động trở vềtrạng thái làm việc ban đầu Khi xy lanh phân phối 10 được kéo về vị trí ban đầuthì đồng thời làm van khí nén đóng lại Lúc này khoang trong xy lanh 10 thôngvới khí trời và do đó không còn áp suất khí nén tác dụng lên xy lanh công tácnữa và xy lanh công tác cũng thôi không tác dụng lực lên càng mở 3 nữa.

- Khi giữ bàn đạp ở một vị trí nào đó :

Khi người lái giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì xy lanh phânphối 10 cũng dừng tại một vị trí nhất định Lúc này van khí nén vẫn mở và khínén vẫn vào xy lanh công tác tuy nhiên lượng khí nén vào trong xy lanh côngtác là không đổi cho nên ly hợp được mở ở một vị trí nhất định

Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm :

+ Giảm được lực của người lái tác dụng lên bàn đạp

+ Vẫn đảm bảo an toàn vì nếu trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việcđược

- Nhược điểm :

+ Phải cần máy nén khí

+ Khi mất trợ lực thì lực điều khiển của người lái rất lớn

Khí nén

- Khi đóng ly hợp :

Khi người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, nhờ lò xo hồi vị bi T 5

và lò xo hồi vị bàn đạp 8 đẩy pittông của xy lanh công tác 10 sang trái làm đẩydầu qua ống 11 trở về xy lanh chính 6 đẩy trả bàn đạp vể vị trí ban đầu

Đồng thời nhờ lò xo hồi vị nên bi T cũng được đẩy tách ra khỏi đòn mởlàm mở ly hợp.

Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, dễ bố trí trên xe

+ Dẫn động êm, có thể tạo được lực bàn đạp lớn

- Nhược điểm:

+ Các chi tiết cần độ kín khít tốt nên khó khăn trong việc chế tạo vàchăm sóc, bảo dưỡng

2.4.4 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

Hình 2.5.Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không.

1.Ống dẫn dầu, 2.Xy lanh công tác, 3.Càng mở

34

56

C

Hình 2.6.Sơ đồ bộ trợ lực chân không.

1 Van điều khiển 2 Van chân không

3, 6 Lò xo hồi vị 4 Van khí

5 Màng cao su

Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí 4 mở rađồng thời van điều khiển 1 (bằng cao su) đóng van chân không 2 lại Lúc nàykhoang B được nối với khoang khí trời C và khoang B không thông vớikhoang chân không A, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B,làm van chân không chuyển động sang trái đẩy pittông của xy lanh chính 13sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống 1 sang xy lanh công tác 2 đẩypittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở 3 đẩy bi T 4 ép vào đòn

mở 5 làm mở ly hợp

Khi đóng ly hợp: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lò

xo hồi vị làm van khí 4 trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí 4 ép chặt làm mởvan chân không 2 ra Kết quả là khoang A thông với khoang B và khoang Bkhông thông với khoang C nữa Hai khoang A và B không có sự chênh lệch

áp suất nên không sinh ra trợ lực nữa và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu

Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại.Nhưng màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không 2 đi

theo nên đẩy van điều khiển 1 ép chặt vào van khí 4 làm đóng van khí Lúcnày cả van khí và van chân không đều được đóng lại và không khí trongkhoang B không đổi, sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B là ổnđịnh Như vậy đĩa ép vẫn được giữ ở một vị trí nhất định, tức là ly hợp vẫnđược mở ở một vị trí nhất định.

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng

+ Không tốn công suất cũng như nhiên liệu cho bộ trợ lực

+ Khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được

ưu điểm nổi bật Do đó em chọn phương án dẫn động là dẫn động thuỷ lực

Như vậy loại ly hợp mà em chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô dạng thường đóng dẫn động thuỷ lực

BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THAM KHẢO

3 Tải trọng (KG) 600 KG và 2 ngườiHoặc 7 người và 100 KG4

Trọng lượng bản thân (KG)

- Phân ra cầu trước

- Phân ra cầu sau

16107258855

Trọng lượng toàn bộ (KG)

- Phân ra cầu trước

- Phân ra cầu sau

23609701390

8 Dung tích công tác (l) 2,445

10 Công suất cực đại (mã lực) 75 ở 4000 vòng/ phút

11 Mômen xoắn cực đại (KG.m) 170 ở 2200÷ 2500 vg/ ph

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP

3.1 TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN

3.1.1 Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền

Ly hợp phải được thiết kế với các kích thước có thể truyền mômen lớnhơn mômen động cơ Nhờ đó ly hợp có thể truyền hết mômen động cơ đến hệthống truyền lực mà không bị trượt trong các trường hợp như dầu dính vàotấm ma sát hay tấm ma sát bị mòn hoặc tính chất đàn hồi của lò xo giảm

Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:

MLH = βMemax

Trong đó:

+ β: Là hệ số dự trữ của ly hợp

+ Memax : Mômen cực đại của động cơ, Memax = 170 Nm

Hệ số β có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết kế ly hợp Vìtrong quá trình sử dụng lực ép của lò xo giảm dần làm giảm mômen ma sátcủa ly hợp, như vậy nếu chọn β nhỏ quá thì sẽ không đảm bảo truyền hếtmômen trong các trường hợp giảm lực ép này Ngược lại, nếu chọn β lớn quáthì ly hợp không đảm bảo chức năng của cơ cấu an toàn đó là tránh cho hệthống truyền lực khỏi bị quá tải Hơn nữa, để có hệ số β lớn cần phải tăngkích thước của các đĩa ma sát, tăng số đĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò

xo dẫn đến tăng kích thước ly hợp

Đối với ôtô con ta chọn β = 1,5

Vậy: M = 1,5.170 = 255 (Nm)

3.1.2 Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp

D nhỏ hơn đường kính của bánh đà

- Đường kính trong của tấm ma sát:

d = (0,53÷0,75)D =12÷17 (cm).

Do động cơ quay với vận tốc cao nên trong quá trình sử dụng phầnmép tấm ma sát sẽ bị mòn lớn hơn phần trong của tấm ma sát nên ảnh hưởngđến việc truyền mô men của đĩa bị động Do vậy cần chọn đường kính tronglớn càng gần đường kính ngoài càng tốt Chọn d = 15 (cm)

- Bán kính ma sát trung bình của tấm ma sát:

Rtb = 2 2

3 3

rR

rR.3

5,75,12

5,75,12.3

dD].(

q.[

M.16

+

−µ

π

Trong đó:

- MLH : Mô men ma sát của ly hợp, MLH = 255 Nm

- µ : Hệ số ma sát của cặp vật liệu, chọn µ = 0,28

- [q] : Áp suất cho phép tác dụng lên bề mặt ma sát, chọn [q] = 0,2 MPa

- D và d là đường kính trong và ngoài của tấm ma sát

Thay số vào ta có :

i = 3,14.0,28.0,2.(25 15).(25 15)2

255.16

45,1 = 0,72

Ta làm tròn zi = 1

- Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát:

Mô men ma sát trong ly hợp được xác định theo công thức:

MLH = kz.µ.FN.Rtb.iTrong đó:

- kz : hệ số kể đến sự giảm lực ép lên các bề mặt làm việc do ma sáttrong các bộ phận dẫn hướng và các then hoa trên các đĩa chủ động và đĩa bịđộng, đối với ly hợp ôtô lấy kz = 1

- µ : Hệ số ma sát đối với cặp vật liệu thường dùng trong ôtô, µ = 0,28

- FN : Lực ép tổng thể lên bề mặt ma sát

- Rtb : Bán kính ma sát trung bình , Rtb = 10 cm

- i : Số đôi bề mặt ma sát, với ly hợp một đĩa ma sát ta có i = 2

Từ công thức trên suy ra lực ép tổng thể:

q = A

FN

Trong đó A là diện tích làm việc của một bề mặt ma sát, A = 4

)dD.( 2 − 2

π

.Suy ra: q = A

FN = .(D d )

F4

2 2

= 4554 (N)

q = 3,14.(0,25 0,15 )

4554.4

2

2 − = 145032 (N/m2) ≈ 0,145 (MPa)

Ta thấy q = 0,145 (MPa) < [q] = 0,2 MPa (thoả mãn)

3.2 TÍNH KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA LY HỢP

Các thông số thể hiện chế độ tải của ly hợp là công trượt riêng l0 đượcxác định khi ôtô khởi động tại chỗ và mức gia tăng nhiệt độ ∆t của đĩa chủđộng sau một lần đóng ly hợp

3.2.1 Tính công trượt

Khi khởi động hoặc khi sang số, người lái thường đóng mở ly hợp nênsinh ra sự chênh lệch về tốc độ giữa đĩa bị động và đĩa chủ động Điều nàybao giờ cũng sinh ra trượt Hiện tượng trượt này sinh ra công ma sát và côngnày 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 đếngây hao mòn nhanh các chi tiết như đĩa ép, đĩa ma sát Trong điều kiện vậnhành 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:

1 a m

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 sứccản chuyển động của ôtô, công trượt ở thời gian nay được tính như sau:

2 a m

3

2).(

J.2

1

ω+ω+

ω

−ωTrong 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

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

Thay vào ta có :

rb = 0,935.403,86 = 377,6 (mm) = 0,3776 m

+ ih 1 : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1, ih1 = 4,12.

+ if 0 : Tỉ số truyền của hộp số phụ, if0 = 1.

+ i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính, i0 = 5,125

+ ηtl : Hiệu suất của hệ thống truyền lực

ηtl = ηlh.ηh.ηf.ηcđ.η0

ηlh : Hiệu suất của ly hợp, ηlh = 1

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 = 0,98Vậy ta có :

ηtl = 1.0,98.1.0,99.0,98 = 0,93

Thay vào công thức tính Ma ta có:

Ma = (23600.0,03 + 0).4,12.1.5,125.0,93

3776,0

= 13,61 (N.m)

- ωm : Tốc độ góc của động cơ tại thời điểm mômen lớn nhất

2400.14,330

n M

=

π

= 251,2 (rad/s)

nM :số vòng quay ở thời điểm mômen động cơ lớn nhất, nM = 2400v/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 tịnhtiến của ôtô cùng với các chi tiết trong hệ thống truyền lực và bánh xe quy vềtrục sơ cấp của hộp số

)2 = 0,75.

- 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 = 13,61 N.m

k : Hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp, lấy k = 150 N.m/sVậy t1 = 150

53,13

= 0,09 (s)

- t2 : Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn thứ hai

t2 = kA

A là biểu thức rút gọn tính theo công thức

A = 2.Ja.(ωm −ωa)Thay số vào ta có:

t2 = 150

2,251.75,0.2

= 153 (J)

L = L1 + L2 = 153 + 27243 = 27396 (J).

3.2.2 Kiểm tra công trượt riêng

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát ta xác định công trượt riêngtheo công thức sau:

l0 = i.FL

3.2.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết

Công trượt sinh ra làm nung nóng các chi tiết : đĩa bị động, đĩa ép, bánh

đà, lò xo.Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết bằng cách tính độ giatăng nhiệt độ Ta phải tính kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết như bánh đà, đĩa

ép, đĩa bị động Nhưng do bánh đà thường lớn hơn đĩa ép nhiều nên nếu thoảmãn đối với đĩa ép thì cũng thoả mãn đối với bành đà

Ta tính độ gia tăng nhiệt độ theo công thức:

∆t = c.mt

L

- mt : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép) lấy tham khảo mt = 5 kg.

- [∆t] : Độ tăng nhiệt độ cho phép Với ôtô con [∆t] = 10 0C

Thay số vào ta có:

∆t = 481,5.5

27396

5,0

= 5,69 0C

Thỏa mãn điều kiện cho phép

3.3 TÍNH BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA LY HỢP

FΣ = tb

LH

R.i

MµTrong đó :

4554 = 506 (N)

Lực tác dụng lên mỗi lò xo khi ngắt ly hợp:

F’lx = z

F' lx

= 9

5465 = 607 (N)

Đường kính dây lò xo xác định theo công thức:

d = 0,4.[ ]

C.'

Flx

τ .Trong đó :

- C = d

D , chọn C = 5

- [τ] : Ứng suất cho phép, [τ] = 5.108 ÷ 8.108 (N/m2)

Thay vào công thức trên ta có :

d = 0,4.5.108

5.607

= 3,9 mm

Chọn d = 4 mm

Đường kính trung bình của vòng lò xo là:D = C.d = 5.4 = 20 mm

Số vòng làm việc của lò xo n0 được xác định theo công thức:

no = lx 3

4

D.F.6,1

d.G.l

∆

.Trong đó:

- ∆l : Độ biến dạng của lò xo khi chuyển từ trạng thái đóng sang ngắt hay chính là hành trình của đĩa ép

∆l = 1,5 ÷ 2,0 đối với ly hợp một đĩa Ta chọn ∆l = 1,7 mm

02,0.506.6,1

004,0.10.8.0017,0

' lx

' lx

−

− = l

F2,

0 lx

∆ = 2

506.2,0

= 50,6 (N/mm)

Chiều dài toàn bộ lò xo ở trạng thái tự do tính theo công thức:

' lx

πTrong đó k là hệ số tập trung ứng suất:

k = 4.C 4

1C.4

−

− + C

615,0

= 4.5 4

15.4

−

− + 5

615,0 = 1,3

Thay số vào ta có:

τ =

3,1.004,0.14,3

02,0.607.8

tb

ma x e

µβThay số vào ta có:

'

FΣ = 1,2.0,28.0,1.2

170.5,1

1

Trong đó:

Hình 3.2.Biểu đồ mô men của đòn mở.

Ta thấy tiết diện B - B là tiết diện nguy hiểm nhất, coi tiết diện là tròn:Kiểm tra ứng suất uốn :

[ ]u u

u u

- M = P 60 = 729.60 = 43740 (N.mm)