Tính toán thiết kế ly hợp

Tài liệu tham khảo Tính toán thiết kế ly hợp

Thay các giá trị vào công thức (2.M1) ta đợc :

 Mms = 2,2 M 2900 = 6380 [KG.Mcm].M

2.1.2 Xác định kích thớc vòng ma sát:

* Đờng kính ngoài của vòng ma sát (D).M

Đờng kính ngoài (D) của vòng ma sát thờng chọn phụ thuộc vào đờng kínhngoài của bánh đà động cơ hoặc xác định theo công thức kinh nghiệm sau:

] [

290 0316

280 mm

D  - đờng kính ngoài của vòng ma sát.M

] [

160 mm

d 

- đờng kính trong của vòng ma sát.M

- chiều dày của bề mặt ma sát.M

] [ 50

Theo kết quả tính đợc ở trên, thay vào công thức ta có :

] [ 6 ] [ 60 2

160 280

cm mm

.(

.

16

d D d D q

0 , 16 0 , 28 (

0 , 2 35 0 14

,

3

6380 16

2.1.4 Xác định lực ép các đĩa ma sát.

Lực ép các đĩa ma sát xác định theo công thức sau:

KG

R i

M P

3 1

3 2

.3

2

R R

R R

Thay số vào ta đợc :

3 3 80 140

80 140 3

KG  N

3 , 11 0 , 2 35 , 0

=> S = 2.M1 = 2 [mm].M

2.2 Kiểm tra ly hợp theo công tr ợt riêng và nhiệt độ đốt nóng các chi tiết của ly hợp :

2.2.1 Công trợt của ly hợp:

Khi ly hợp đóng có thể xảy ra 2 trờng hợp :

1- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi

đột ngột nhả bàn đạp ly hợp.M Trờng hợp này không tốt nên phải tránh.M

2- Đóng ly hợp một cách êm dịu, ngời lái nhả từ từ bàn đạp ly hợp khi xekhởi động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ làm tăng công tr-

ợt sinh ra trên các bề mặt ma sát trong quá trình đóng ly hợp.M Trong sử dụng th ờng dùng phơng pháp này nên ta tính công sinh ra trong trờng hợp này theo côngthức sau :

)

1 1 ( 1

180

2

J J

J n

L

e b b

] [

2 2 0

2

s m KG i i

r g

G J

Bán kính thiết kế đợc xác định theo kích thớc tiêu chuẩn của lốp.M

Đối với loại xe có trọng lợng nh đề bài cho ta lốp có ký hiệu 8,25 - 20.MThay số vào công thức ta đợc :

] [ 46 , 0 1000

4 , 25 5 , 8 2

.Mio : Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 = 6,83 ;.Mih : Tỷ số truyền ở số truyền cao nhất của hộp số : ih = 1,0 ;Thay số ta có:

2 2

2

29 , 3 0 , 1 83 , 6

43 , 0 81 , 9

7400 1 ,

+ Je :Mômen quán tính của các khối lợng vận động quay của động cơ vàphần chủ động li hợp.M Xác định Je một cách chính xác sẽ gặp khó khăn.M Với độchính xác đảm bảo có thể xác định Je theo công thức gần đúng nh sau:

Je = 1,3.MJm [KG.Mm.Ms2] ; (2.M11).MJm : Mômen quán tính của bánh đà động cơ ;Với độ chính xác dùng trong thực tế, mômen quán tính bánh đà Jm

có thể tính theo công thức :

2 bd

.Mm : Trọng lợng bánh đà.M.Mrbd : Khoảng cách từ trục quay đến điểm giữa vành bánh đà.M

Để tính khối lợng đợc bánh đà ta chia bánh đà ra làm hai phần nh hình vẽ

để tính toán cho thuận lợi :

Hình 2.M2 : Lợc đồ kết cấu bánh đà.M Theo bản vẽ kết cấu ta có:

R = 28,5 [mm] ; B =30 [mm] ; r =141,5 [mm] ;

b = 20 [mm] ; rbd = 155,75 [mm] ;

VI = .MR2.MB = 3,14.M(0,0285)2.M0,03 = 0,077.M10-3 [m3] ;

VII = .Mr2.Mb = 3,14.M(0,1415)2.M0,02 = 1,260.M10-3 [m3] ;Vậy ta có thể tích toàn bộ bánh đà là:

V = (VI+VII) = 0,077.M10-3+1,260.M10-3 = 1,337 M10-3 [m3] ;Khối lợng riêng của thép là  = 7800 [kg/m3] ;

43 ,

] [ 54 , 898 )

2 , 2

1 1 (

033 , 0

29 , 3 1

29 , 3

180

1650 2

m KG

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát ta phải xác định công trợt riêng (l)theo công thức:

 0

.i l F

4

2 2

2 2

75 , 11231 04

, 0 2

54 , 898

2.2.3 Xác định nhiệt độ của các chi tiết bị nung nóng :

Công trợt sinh ra nhiệt làm nung nóng các chi tiết nh đĩa ép, lò xo, … Do Do

đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết, bằng cách xác định độ tăng nhiệt độtheo công thức :

] [ 427

.

T G

+ G : trọng lợng của bánh đà bị nung nóng ta lấy G = 7,5 [KG] ;

+  : hệ số xác định phần công trợt dùng nung nóng chi tiết cần tính, do đây

là ly hợp một đĩa : n = 1 và

n

2

1



5 , 0 1 2

54 , 898 5 ,

Lò xo ép dùng trong ly hợp thờng đóng là loại lò xo trụ, lò xo côn và lò xo

đĩa.M Riêng lò xo trụ là sử dụng phổ biến và đợc đặt xung quanh đĩa ép (có thể mộtdãy hoặc hai dãy).M

ở đây ta tính toán lò xo trụ.M Số lợng lò xo ép đợc chọn theo đờng kính ngoàicủa đĩa bị động.M Số lò xo ép là 16.M

Hình 2.M3 : Lực đồ biến dạng của lò xo.MSơ đồ hình trên trình bày đặc tính chịu tải của lò xo và biến dạng của lò xokhi đóng và mở ly hợp.M Đó là đờng tuyến tính trong đó :

+ Plx : là lực tác dụng lên một lò xo khi đóng ly hợp.M+ P lx : là lực tác dụng lên một lò xo khi mở ly hợp.M+ l : là biến dạng của lò xo khi đóng ly hợp.M

+ l: là biến dạng của lò xo khi mở ly hợp.M

* Tổng lực ép trên tất cả các lò xo ép khi li hợp đóng đợc xác định theo

4

8

'

' 2 , 0

D n

d G l

l

lx P l

+ Plx : lực tác dụng trên một lò xo khi đóng ly hợp ;

Z

P Plx  với Z là số lợng lò xo bố trí trên đĩa ma sát ;

] [ 41 , 50 16

57 , 806

KG Z

P'   max ;

] [ 49 , 60 16

88 , 967

, 0

49 , 60 2 , 0 '

' 2 ,

l l

lx P



4 , 0

'

Trong đó :

+ P lx : lực tác dụng lên một lò xo khi mở ly hợp.M

+ [x] : là ứng suất xoắn cho phép.M [x] = 6000 [KG/cm2 ]

+ c : là tỷ số giữa đờng kính trung bình của lò xo với đờng kính của dây lò

xo, thờng chọn   6

d

D c

Thay số vào ta đợc :

] [ 4 , 0 6000 4 , 0 6 49 ,

D Plx

d G l

Trong đó:

+ G : là mô đun đàn hồi dịch chuyển G 8 10 5 [KG/cm2 ]

+l: là hành trình làm việc của lò xo.M Ta lấy l = 0,2 [cm]

+ d : đờng kính dây lò xo, d = 0,4 [cm]

+ D : đờng kính trung bình của vòng lò xo, D = 2,4 [cm]

+ Plx : lực tác dụng trên một lò xo khi đóng ly hợp.M

Vậy số vòng làm việc của lò xo :

67 , 3 4 , 2 41 , 50 6 , 1

4 , 0 10 8 2 , 0

6 , 1

.

3

4 5 3

4

D Plx

d G l

d n

L ( 0  2 )   ( 0 1 )   (2.M19)

Trong đó:

+  : là khe hở cực tiểu giữa các vòng lò xo khi mở ly hợp,  = 0,05 [cm]

6 , 3 2 , 0 ) 1 67 , 5 (

05 , 0 4 , 0 ).

2 67 , 5

8

d

k D Plx

(2.M20)Trong đó :

, 0

14

,

3

24 , 1 4 , 2

Để giảm kích thớc của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sátkhô nên chọn vật liệu có hệ số ma sát cao.M Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và x-

ơng đĩa.M Xơng đĩa thờng chế tạo bằng thép cácbon trung bình và thép cácbon cao(thép C50 và C85).M ở đây ta chọn thép C50.M

Chiều dày xơng đĩa thờng chọn 1,5  2,0 mm.M ở đây ta chọn chiều dày

x-ơng đĩa bằng 2 mm.M Chiều dày tấm ma sát thờng chọn từ 3  5 mm.M ở đây tachọn chiều dày tấm ma sát bằng 3,5 mm và vật liệu làm tấm ma sát là loạiphêrađô đồng.M

Hình 2.M4 : Đĩa ma sát bị động ly hợp.MTấm ma sát đợc gắn với xơng đĩa bị động bằng đinh tán.M Vật liệu đinh tánbằng đồng hoặc nhôm có đờng kính từ 4  6 mm.M Ta chọn đinh tán bằng đồng

có đờng kính 4 mm.M Đinh tán có thể bố trí trên đĩa theo 1 dãy hay nhiều dãy (th ờng là 2 dãy) tơng ứng với các bán kính vòng trong là r1 và vòng ngoài là r2.M Tấm

-ma sát đợc gắn với xơng đĩa bị động bằng đinh tán, vật liệu làm đinh tán bằng

đồng.M

Đinh tán bố trí hai dãy trên đĩa, tơng ứng với :

+ r1= 9,5 [cm] ;+ r2= 12,5 [cm].MLực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán đợc xác định theo công thức :

Đối với vòng trong :

) (

2

.

2 2

2 1

1 max 1

r r

r M

2

.

2 2

2 1

2 max 2

r r

r M



F1 : lực tác dụng lên dãy đinh tán ở vòng trong ;

F2 : lực tác dụng lên dãy đinh tán ở vòng ngoài ;

Memax : mômen xoắn cực đại của động cơ Memax = 2900 [KG.Mcm].M

Thay số vào ta có :

] [ 88 , 55 ) 5 , 12 5 , 9 (

2

5 , 9 2900

2 2

2

5 , 12 2900

2 2

2 1

1

(2.M23)

ứng suất chèn dập : cd  cd

d l n

+ [cd] = 300  400 [KG/cm2] ;

* ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong :

Trong đó :

+ c1 : ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong ;

+ cd1 : ứng suất chèn dập của đinh tán ;

8

88 ,

2 1

 cd

4 , 0 4 , 0 8

88 ,

1

* ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng ngoài, tơng tự nh đinh tán ởvòng trong ta có :

+ c2 : ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài ;

+ c2 : ứng suất chèn dập của đinh tán ;

53 ,

2 2

 cd

4 , 0 4 , 0 12

53 ,

Moayơ đợc làm từ vật liệu là thép 40X có các ứng suất cho phép :

+ [c] = 200  300 [KG/cm2].M

+ [cd] = 300  400 [KG/cm2].M

Hình 2.M5 : Moayơ đĩa bị động.MKhi làm việc then hoa của moayơ đĩa bị động chịu ứng suất cắt và ứng suấtchèn dập đợc xác định theo công thức :

  [ ]

.

4

2 1

max

e c

d D b L Z Z

8

2 2 2 1

max

cd

d D L Z Z

+ Memax = 2900 N.Mm là mômen xoắn cực đại của động cơ ;

+ Z1 = 1 là số lợng moayơ riêng biệt ;

+ Z2 = 8 là số then hoa của moayơ ;

+ e = 0,4 cm là chiều dày của moayơ ;

+ l = 3,8 cm là chiều dài của moayơ ;

+ D = l = 3,8 cm là đờng kính đỉnh then hoa ;

+ d = 3,2 cm là đờng kính chân then hoa ;

+ b = 0,7 cm là bề rộng của một then hoa.M

Thay số vào công thức trên ta có :

] [ ] / [ 87 , 77 ) 2 , 3 8 , 3 (

7 , 0 8 , 3 8 1

2900

8 , 3 8 1

2900

2 2

Nh vậy then hoa của moayơ đủ bền để truyền lực.M

* Đinh tán nối moayơ với xơng đĩa bị động thờng làm bằng thép có đờng kính d

= 8 mm.M Phơng pháp kiểm tra đinh tán cũng tơng tự nh ở phần tính đĩa bị độngtức là kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập.M

Trị số ứng suất cho phép là : [c] = 300 [KG/cm2] ; [cd] = 250 [KG/cm2].MLực tác dụng lên đinh tán đợc xác định theo công thức :

2

max

2

.

r

r M



Với r = 6,6 cm là bán kính bố trí vòng đinh tán, thay số vào ta có :

] [ 70 , 219 6

, 6 2

6 , 6 2900

* Đinh tán đợc kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập.M

ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán bằng :

 c

c

d n

2

 cd

cd

d l n

+ c : ứng suất cắt của đinh tán.M

+ cd : ứng suất chèn dập của đinh tán.M

70 ,

70 ,

Nh vậy các chi tiết của moayơ đĩa bị động đều đảm bảo đủ bền.M

2.3.4 Bộ giảm chấn xoắn.

Lò xo giảm chấn đợc đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hởng ở tần số caocủa dao động xoắn do sự thay đổi mômen xoắn của động cơ và hệ thống truyềnlực đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moayơ trục lyhợp.M

* Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn :

] [

1 0

i i

r G

43 , 0 8 , 0 5590

.

1 0

i i

r G

+ M1: Mômen quay của lò xo giảm chấn.M

+ M2 : Mômen masát dùng để triệt tiêu cộng hởng ở tần số thấp.M

+ P1: Lực ép của một lò xo giảm chấn.M

+ R1: Bán kính đặt lò xo thờng chọn theo đờng kính ngoài của mặt bíchmoayơ.M Thờng R1= (40  60) mm.M Ta chọn R1 = 55 mm.M

+ Z1: Số lợng lò xo giảm chấn đặt trên moayơ.M Z1 = 6

 10 , 75

4

98 , 42

 M1 = 32,24 [KG.Mm]

] [ 69 , 97 6 055 , 0

24 , 32 1

1

1

Z R

M

] [ 79 , 11 24 038 , 0

75 , 10 2

2

2

Z R

.

8

3 1

Trong đó

+ [] = 5000  9000 [KG/cm2] ;

+ D : Đờng kính trung bình của vòng lò xo, chọn D = 13 [mm] ;

+ d : Đờng kính dây lò xo, d = 4 [mm] ;

+ P1 : Lực cực đại tác dụng lên lò xo giảm chấn, P1 = 97,69 [KG] ;

+ k : Tính tơng tự nh phần tính lò xo ép, k = 1,24.M

 

  1 , 24  6268 , 96 [ / ] 

4 , 0 14 , 3

3 , 1 69 , 97

* Số vòng làm việc của lò xo đợc tính theo công thức.M

3 1

4

6 , 1

.

D P

d G

n o  

Trong đó:

+ G : môđuyn đàn hồi dịch chuyển.M G = 8.M105KG/cm2 ;

+  : Độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí cha làm việc đến vị trí làmviệc, thờng chọn  = 2 [mm] = 0,2 [cm].M

7 , 5 3 , 1 69 , 97 6 , 1

4 , 0 10 8 2 , 0

6 , 1

.

3

4 5 3

d G

* Độ cứng của lò xo còn đợc xác định theo công thức



Po P

c 1 

Trong đó:

+ P0: Lực căng ban đầu khi lắp lò xo giảm chấn

Po = 0,2 M Memax = 0,2.M29 = 5,8 [KG].M

(M0:Mômen tạo ra lực căng P0 chiếm khoảng (15  20)% Memax

[KG.Mm])

] / [ 75 , 418 2

, 0

8 , 5 79 , 97

P



* Chiều dài làm việc của vòng lò xo đợc tính theo công thức :

(ứng với khe hở giữa các vòng lò xo bằng 0)

z h l d

Me



.

2

(2.M28)Trong đó :

+ [d] = 10  20 [MPa] ở mối ghép di động và điều kiện sử dụng tốt.M

+ Me : mômen xoắn trên trục, Me = 290000 [N.Mmm]

+ l : chiều dài làm việc của mối ghép then, l = 42 [mm]

+ z : số răng, z = 8.M

+ dtb : đờng kính trung bình của mối ghép, dtb = 39 [mm]

+ h : chiều cao làm việc của răng, h = 2,2 [mm]

Thay các giá trị vào công thức trên ta đợc :

 d

8 2 , 2 42 39

290000

2

* Tính mối ghép về độ bền mòn :

Để đảm bảo đủ độ bền mòn cho bề mặt làm việc của răng then hoa, ứngsuất quy ớc khi tính về mòn m phải thoả mãn điều kiện, tài liệu [2] :

 m

tb m

z h l d

Me



.

2

(2.M29)Trong đó :

290000

max N i n

+ i : là tỷ số chiều dài của đòn mở : i  e f ;

+ e , f : là chiều dài các đoạn trên đòn mở : e = 0,07 [m] ; f = 0,02 [m] ;

02 , 0 07 , 0 3

8 , 9678

W

l Q



  

(2.M31)Trong đó :

+ [u] = 300  400 [MN/m2].M

+ Q : lực tác dụng lên đầu dới đòn mở.M

+ l : khoảng cách từ đầu dới đòn mở đến tiết diện nguy hiểm ;

l = 0,06 [m].M+ Wu : mômen chống uốn của đòn mở tại tiết diện nguy hiểm của đòn mở.MMặt cắt tại tiết diện là hình chữ nhật : _chiều ngang : b = 0,01 [m]

_chiều dọc : h = 0,02 [m]

] [ 10 67 , 0 6

02 , 0 01 , 0 6

.

Thay các kết quả tính đợc vào công thức (2.M31), ta đợc :

] / [ 55 , 82 10

67 , 0

06 , 0 79 ,



Nh vậy, u  [u] , thoả mãn điều kiện bền cho đòn mở.M

2.4 Dẫn động điều khiển trực tiếp ly hợp bằng cơ khí :

2.4.1 Xác định tỷ số truyền của dẫn động điều khiển.

Khi chọn phơng án để tính toán thiết kế tỷ số truyền của cơ cấu phải thoảmãn các yêu cầu sau đây :

+ Phù hợp với cấu tạo.M

+ Hạn chế đến mức thấp nhất số lợng của các khâu cơ khí để nâng cao hiệusuất.M

+ Hành trình của bàn đạp và lực tác dụng lên bàn đạp phải nằm trong phạm

vi cho phép.M

+ Tải trọng tác dụng lên từng chi tiết phải nhỏ.M

Chọn cơ cấu điều khiển đóng mở ly hợp là cơ cấu điều khiển bằng cơ khí.M

* Tỷ số truyền của dẫn động đợc xác định theo công thức sau :

f

e d

c b

70 86

147 35

a i

i

S td  1.2   (2.M33)

 : khe hở giữa đầu dới đòn mở và bạc mở khi ly hợp đóng, thông thờng  =

2  4, chọn  = 2 [mm].M

] [ 19 , 34 86

147 35

350

c b

a S i i i S

147 35

350

* Tổng hành trình của bàn đạp ly hợp.M

S = Std + Slv = 34,19 + 119,66 = 153,85 [mm].M

Thoả mãn điều kiện.M

* Lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp tính theo công thức sau :



.

2 , 1

ck bd

+  : hiệu suất truyền lực,

đối với cơ cấu điều khiển bằng cơ khí, chọn  = 0,85.MThay số vào công thức ta đợc :

] [ 03 , 19 85 , 0 83 , 59

57 , 806 2 , 1

2

2 ,

7 , 8065 2 , 1 7 , 8065

J m

N

Vậy A < 30 (J).M Công mở ly hợp không quá lớn, do đó ta không phải nghiên cứuthiết kế bộ trợ lực.M