Luận văn nghiên cứu đạc tính động lực học quá trình chuyển số của ôtô có hộp số tự động(AT)

luận văn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

………

NGUYỄN LƯƠNG HUY

NGHIÊN CỨU ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH CHUYỂN SỐ CỦA Ô TÔ CÓ HỘP SỐ TỰ ðỘNG (AT)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hoá NLN

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN NGỌC QUẾ

HÀ NỘI, 2010

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan với hội ñồng rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này

ñã ñược thông qua và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñều ñược chỉ

rõ nguồn gốc trên cơ sở khoa học và thực tiễn

Tác giả

NGUYỄN LƯƠNG HUY

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm luận văn, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ và ñộng viên của các cơ quan, tập thể và nhiều cá nhân Tôi xin chân thành cảm ơn! Nhân dịp này Tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn về sự giúp ñỡ tận tình của mọi người trongg thời gian Tôi hoàn thiện luận văn ñặc biệt là sự tận tình của PGS TS Nguyễn Ngọc Quế - ñã hướng dẫn và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể Tôi học tập, nghiên cứu và thực hiện hoàn thành ñề tài luận văn của mình Tôi cũng xin ñược bày tỏ lòng biết ơn và xin chân thành cảm ơn tới các thầy, cô giáo trong bộ môn Ô tô- Máy kéo, các thày, cô giáo trong Khoa Cơ

ðiện và toàn thể các thầy cô giáo Trường ðH Nông Nghiệp Hà Nội ñã tận

tình giảng dạy và tạo ñiều kiện giúp ñỡ Tôi

Nhân ñây Tôi xin gửi lời cảm ơn trân thành tới ban lãnh ñạo, tập thể và các giáo viên Trường CðCN Nam ðịnh nơi Tôi ñang công tác ñã giúp ñỡ trong thời gian Tôi ñi học và làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn tất cả các ñồng nghiệp, các bạn và người thân về

sự giúp ñỡ tận tình ñối với Tôi!

Tác giả ñã hết sức cố gắng ñể hoàn thành luận văn, tuy nhiên cũng không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược các ý kiến ñóng góp của các thầy cô giáo và các bạn ñồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

NGUYỄN LƯƠNG HUY

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iii

MỤC LỤC Lời cam ủoan……….i

Lời cảm ơn………ii

Mục lục……….………iii

Danh mục bảng……… ………v

Danh mục hỡnh……….……….vi

Mở đầu Error! Bookmark not defined 1.1 Tính cấp thiết của đề tài i

1.2 Mục đích, yêu cầu của đề tài Error! Bookmark not defined 1.2.1 Mục đích Error! Bookmark not defined 1.2.2 Nhiệm vụ Error! Bookmark not defined 1.3 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Error! Bookmark not defined Chương 1 : tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

1.1 Tổng quan về hệ thống truyền lực Error! Bookmark not defined 1.1.1 Hệ thống truyền lực cơ khớ 4

1.1.2 Hệ thống truyền lực thủy lực 6

1.2 Khái quát về hộp số tự động 15

1.2.1 Cỏc loại hộp số tự ủộng 17

1.2.2 Các bộ phận chính của hộp số tự động AT 17

1.2.3 Biến mô thuỷ lực 17

1.1.4 Một số thông số và đặc tính của biến mô 22

1.1.5 Cơ cấu ly hợp khoá biến mô 23

1.1.6 Cấu tạo chung của bộ bánh răng hành tinh 24

2.1.4 Hệ thống điều khiển hộp số tự động 28

2.2 Nguyên tắc điều khiển thuỷ lực của hộp số tự động 31

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iv

2.2 Phương pháp xây dựng ựường ựặc tắnh ựồng thời của bộ biến mô Ờ ựộng cơ 33

2.2.1 đẳc tÝnh cựa bé biạn ệữi mềmen quay ( BBM) 33

2.2.2 Xây dựng ự−êng ệẳc tÝnh ngoội cựa ệéng cể 37

2.2.3 Xác ựịnh hàm và vẽ ựồ thị ựặc tắnh ngoài của ựộng cơ 38

2.2.3 Xây dựng ựồ thị không thứ nguyên của bộ biến mô 41

2.2.4 Tắnh toán và xác ựịnh hiệu suất của bộ biến mô (ηbm) Error! Bookmark not defined 2.2.5 đỒ THỊ đẶC TÍNH RA CỦA HỆ THỐNG đỘNG CƠ- BIẾN MÔ Error! Bookmark not defined Ch−ểng 3 khờo sịt ệéng lùc hảc quị trừnh sang sè Error! Bookmark not defined 3.1 Khảo sát quá trình sang số của hộp số tự ựộng trên xe ô tô TOYOTA Crown Error! Bookmark not defined 3.1.1 Phương pháp khảo sát Error! Bookmark not defined 3.1.2 Các thông số kỹ thuật của xe: 55

3.1.3 Xây dựng mô hình khảo sát 55

3.1.4 Mô tả các khối con trong mô hình tổng quát 56

3.1.5 Khảo sát mô hình 58

CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 65

4.1 Mục ựắch và phương pháp thắ nghiệm 65

4.1.1 Mục ựắch thắ nghiệm 65

4.1.2 Phương pháp thắ nghiệm .65

4.2 Các phương án và kết quả thắ nghiệm .71

4.2.1 Các phương án thắ nghiệm 71

4.2.2 Kết quả thắ nghiệm 71

CHƯƠNG 5 Kạt luẺn vộ ệÒ nghỡ 77

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật v

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vi

DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1.Bảng trạng thỏi làm việc của cơ cấu hành tinh Ravigneaun 15

Bảng 2a: Kết quả tính toán công suất và chi phí nhiên liệu 40

Bảng 2b: Giá trị hệ số mô men và tỷ số truyền của bộ biến mô 42

Bảng 2c : Kết quả tính toán hiệu suất biến mô 45 Bảng 2d : Tổng hợp kết quả tính toán các trị số động lực của bộ biến mô

Error! Bookmark not defined

Error! Bookmark not defined

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vii

DANH MỤC HèNH ẢNH Hỡnh 1.1 Hệ thống truyền lực của ụ tụ 3

Hình 1 - a Hệ thống truyền lực thủy tĩnh 6

Hình 1 –b Sự phối hợp của bơm và mô tơ thuỷ lực 7

Hình 1 – 3a Ly hợp thủy lực 9

Hỡnh 1- 4b Cấu tạo và sơ ủồ của cơ cấu hành tinh Simpson 13

Hỡnh 1 - 4c Cấu tạo và sơ ủồ của cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaun 14

Hình 1-5.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển thuỷ lực của hộp số tự động Error! Bookmark not defined Hình 1-5.4: Sơ đồ cấu tạo của bộ biến mô 18

Hình 1-5.5: Sơ đồ cấu tạo của Cánh bơm 19

Hình 1-5.6: Sơ đồ cấu tạo của Rôto tuabin 19

Hình 1-5.7: Sơ đồ cấu tạo của Stato và khớp một chiều 20

Hình 1-5.8: Sơ đồ nguyờn lý khuyếch đại mômen biến mô 21

Hình 1.5.10.Nguyên lý của ly hợp khoá biến mô 23

Hình 1-5.11: Sơ đồ cấu tạo phanh hóm 27

Hình 1-5.12: Sơ đồ cấu tạo Ly hợp và khớp một chiều 27

Hình 1-5.13 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý của hệ thống điều khiển 29

Hình 1-5.14 Sơ đồ cấu tạo của liên kết điều khiển bằng tayError! Bookmark not defined Hình 1-5.14 Sơ đồ cấu tạo van thủy lực Error! Bookmark not defined Hình 2 - 1 Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ 41

Bookmark not defined

Hình 2 – 4 Đồ thị đặc tính tải trọng của hệ thống động cơ - biến mô thủy lực.Error!

Bookmark not defined

Hình 2 -5 Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ - bộ biến mô thủy lực

Error! Bookmark not defined

Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật viii

Hỡnh 3- 1.2 Khối ủộng cơ trong mụ hỡnh tổng quỏt 56

Hỡnh 3 -2.3 … Khối ủiều khiển chuyển số trong mụ hỡnh tổng quỏt 57

Hỡnh 3-1.4 Khối hộp số trong mụ hỡnh tổng quỏt 57

Hỡnh 3 -1.5 Khối thõn xe và bỏnh xe trong mụ hỡnh tổng quỏt 57

Hình 3 – 1a Đồ thị đặc tính tốc ủộ của xe trong quá trình chuyển số của hộp số tự động xe Toyota crown ( ở ủường nhựa khụ) 58

Hình 3 –1b Đồ thị đặc tính tốc ủộ của ủộng cơ trong quá trình chuyển số của hộp số tự động xe Toyota crown 58

Hỡnh 3-1.5: Nguyờn lý kết cấu khi thực hiện sang số 1 60

Hỡnh 3- 2.6: Nguyờn lý kết cấu khi thực hiện sang số 2 61

Hỡnh 3- 2.7: Nguyờn lý kết cấu khi thực hiện sang số 3 62

Hỡnh 3- 2.8: Nguyờn lý kết cấu khi thực hiện sang số 4 63

Hình 3 –1c Đồ thị đặc tính tốc ủộ của xe trong quá trình chuyển số của hộp số tự động xe Toyota crown ( ở ủường cỏt sỏi) 63

Hình 3 –1d Đồ thị đặc tính tốc ủộ của ủộng cơ trong quá trình chuyển số của hộp số tự động xe Toyota crown 63

Hỡnh 4.1 Sơ ủồ nguyờn lý hoạt ủộng của Sensor −−− V1 67

Hỡnh 4.2 Sensor quang học E3F3 68

Hỡnh 4.3 Sơ ủồ kết nối thiết bị thớ nghiệm 69

Hỡnh 4 4 Một số hỡnh ảnh gỏ lắp kết nối thiết bị thớ nghiệm 70

Hỡnh 4.5 Sơ ủồ cỏc mụ dun thu thập dữ liệu thớ nghiệm 70

Hỡnh 4.6 Sơ ủồ cỏc mụ dun xử lý dữ liệu 70

Hỡnh 4- 1a Hiển thị kết quả ủo cỏc thụng số khi thực hiện chuyển số của hộp số ủiều khiển tự ủộng AT 72

Hỡnh 4- 1b Hiển thị kết quả ủo cỏc thụng số khi thực hiện chuyển số của hộp số ủiều khiển tự ủộng AT ( trờn ủường cỏt sỏi ) 72

Hỡnh 4- 1c ðồ thị kết quả khảo sỏt lý thuyết vận tốc xe khi thực hiện chuyển số của hộp số ủiều khiển tự ủộng AT 74

Hỡnh 4 - 1c ðồ thị kết quả khảo sỏt lý thuyết tốc ủộ ủộng cơ khi thực hiện chuyển số của hộp số ủiều khiển tự ủộng AT 74

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ix

Hình 4- 1d Hiển thị kết quả ño các thông số khi thực hiện chuyển số của hộp

số ñiều khiển tự ñộng AT 74 Hình 4- 1e ðồ thị kết quả vận tốc xe khi thực hiện chuyển số của hộp số cơ khí 75

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1

MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Công nghệ ô tô máy kéo nói chung, việc cải tiến các hệ thống và cơ cấu của chúng nới riêng, là một vấn ñề ñược nhiều người trong nước cũng như trên thế giới ñặc biệt quan tâm

Cùng với sự phát triển nhanh chúng của tin học cũng như các nghành khoa học ứng dụng khác như ñiều khiển tự ñộng, hiện nay trong ngành Ôtô ñó có những bước tiến vượt bậc trong tất cả các cơ cấu và hệ thống, trong ñó hệ thống truyền lực ( HTTL) cũng ñược cải tiến và có những ñổi mới nhất ñịnh Hộp số

tự ñộng (AT) là một trong những cải tiến ñem lại nhiều thuận tiện trong sử dụng cũng như thay ñổi hàng loạt tính năng kỹ thuật và kinh tế của Ô tô Việc nghiên cứu và tìm hiểu rõ về kết cấu cũng như khảo sát ñộng lực học của quá trình sang số ở xe Ô tô có hộp số tự ñộng là việc làm cần thiết giúp cho cán bộ kỹ thuật và người sử dụng xe hiểu rõ những ưu nhược ñiểm của truyền lực tự ñộng

từ ñó tiến hành khai thác và sử dụng ñối với Ô tô với hộp số tự ñộng ñạt hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao

Với ý nghĩa ñó, ñược sự quan tâm giúp ñỡ tận tình của thầy hưỡng dẫn cùng các thầy trong bộ môn Ô tô – máy kéo Trường ðHNNI – Hà Nội, tôi lựa chọn ñề tài

: Nghiên cứu ñặc tính ñộng lực học quá trình chuyển số của ô tô có hộp số tự ñộng (AT)

1.2 Mục ñích và nhiệm vụ của ñề tài

1.2.1 Mục ñích

- Nghiên cứu ñặc tính ñộng lực học của quá trình chuyển số trong hộp số tự ñộng, ñể hiểu rõ những ñặc ñiểm của quá trình chuyển số cũng như quá trình khởi hành và tăng tốc của ô tô với hộp số tự ñộng nhằm khuyến cáo cho người

sử dụng ñạt hiệu quả kinh tế và an toàn khi lái xe có hộp số tự ñộng

1.2.2 Nhiệm vụ

- Tìm hiểu về hệ thống truyền lực của ô tô máy kéo

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2

- Tìm hiểu những ñặc trưng về kết cấu và nguyên lý làm việc của hộp số tự ñộng

- Tính toán xây dựng ñường ñặc tính làm việc ñồng thời giữa ñộng cơ với bộ biến mô, xác ñịnh các hàm và vẽ ñồ thị mô men, công suất trên trục tuốc bin theo số vòng quay của Tuốc bin

- Xây dựng mô hình tính và khảo ñặc ñộng lực học của quá trình chuyển số của

xe

( Việc nghiên cứu ñặc ñộng lực học ñược tiến hành ñối với một loại xe cụ thể

ToYoTa Crown)

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiến của ñề tài

Vấn ñề nghiên cứu hộp số tự ñộng nói riêng mang lại giá trị thực tiễn và có những thành công ñối với công nghệ ô tô ðối với luận văn này là sự cụ thể hóa

về phương pháp tính toán và nghiên cứu ñặc tính ñộng lực học quá trình chuyển

số của ô tô có hộp số tự ñộng AT loại xe (ToYoTa crown) ðề tài làm cơ sở ñể

khai thác sử dụng ô tô với hộp số tự ñộng ñạt hiệu quả kinh tế và an toàn chuyển ñộng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 1.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Hệ thống truyền lực nói chung ñể thực hiện việc truyền mô men và công suất từ trục khuỷu ñộng cơ ñến bánh chủ ñộng của ô tô máy kéo, nó phải ñảm nhiệm các chức năng sau:

- Cắt nối truyền ñộng êm dịu, do ly hợp ñảm nhiệm

Hình 1-1 Hệ thống truyền lực của ô tô

- Thay ñổi tỷ số truyền theo yêu cầu về tốc ñộ và ñổi hướng chuyển ñộng, do hộp số ñảm nhiệm

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4

- Truyền và phân phối mô men ñến các bán trục bánh xe chủ ñộng ngay

cả khi xe ñổi hướng chuyển ñộng, do truyền lực chính và vi sai ñảm nhiệm

- Làm tăng mô men quay cho bánh chủ ñộng (ñối với máy kéo), do truyền lực cuối cùng ñảm nhiệm,

* Dựa vào nguyên tắc hoạt ñộng, hệ thống truyền lực ñược chia ra:

Truyền lực cơ khí; truyền lực thủy lực (thuỷ ñộng và thủy tĩnh); truyền lực ñiện cơ; truyền lực phân cấp và truyền lực không phân cấp

Trước khi ñi xây dựng ñường ñặc tính ñộng lực học của ô tô với hệ thống truyền lực thủy lực (thủy ñộng), hãy xét hệ thống truyền lực cơ khí; hệ thống truyền lực thủy lực trên một số ô tô máy kéo ñiển hình

1.1.1 H ệ thống truyền lực cơ khí

Những bộ phận chính trong truyền lực cơ khí bao gồm: ly hợp, hộp số,

truyền lực trung gian (các ñăng), truyền lực chính, hộp vi sai, các bán trục

- Khi chịu tải quá lớn ly hợp ñóng vai trò như một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và ñộng cơ

- Khi có hiện tượng cộng hưởng (rung ñộng lớn) ly hợp có khả năng dập tắt chấn ñộng ñể nâng cao chất lượng truyền ñộng

Ly hợp ma sát ñược dùng nhiều trên ô tô, máy kéo là loại ly hợp một ñĩa hoặc hai ñĩa ma sát và là loại thường xuyên ñóng do lực ép của các lò xo, ép các ñĩa ép cùng khối ñĩa ma sát vào bề mặt của bánh ñà, ñể truyền mô men từ bánh

ñà (liên kết cứng với vỏ ly hợp, rănh trong vỏ ly hợp ăn khớp với vấu ñĩa ép (chủ ñộng) sang ñĩa ma sát nối then hoa với trục sơ cấp hộp số (phần bị ñộng) Tuy nhiên quá trình cắt, nối ly hợp vẫn còn hiện tượng gây ồn, nếu trượt kéo dài

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5

sẽ phát sinh nhiệt và hao mòn nhanh chính vì những nhược ñiểm còn tồn tại, nên ñã có những giải pháp khắc phục

b) H ộp số cơ khí

Trong hệ thống truyền lực của ô tô, máy kéo sử dụng hộp số ñể ñảm bảo các chức năng: tạo nên sự thay ñổi mô men và số vòng quay của ñộng cơ ở phạm vi rộng phù hợp với sự thay ñổi của ñịa hình làm việc, tạo nên chuyển ñộng lùi và có thể ngắt truyền ñộng trong thời gian dài

Hộp số cơ khí trong truyền ñộng cơ khí của ô tô, máy kéo thường sử dụng các bộ truyền ñộng bánh răng: răng thẳng hoặc răng nghiêng ðối với máy kéo

do tính chất công việc thay ñổi phức tạp, thường làm việc ở tốc ñộ thấp phải bố trí hộp số nhiều số truyền hơn ở ôtô Thường ở máy kéo bố trí loại hộp số có từ

9 số tiến trở lên và có 2 ñến 3 số lùi Trên ô tô thường bố trí hộp số có từ 3 ñến

5 số tiến và 1 số lùi

Xét về cấu tạo thì hầu hết cỏc hộp số cơ ñều có ñiểm chung là có một cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp ñể truyền mô men quay từ trục sơ cấp ñến trục trung gian Trên trục sơ cấp có bố trí bánh răng liền trục của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp

ñó, và ở ñầu có vành răng ñể gài số truyền thẳng (i = 1) Hộp số cơ có ưu ñiểm là kết cấu ñơn giản, hiệu suất truyền cao (ŋ= 0.9 ÷ 0.95), khối lượng nhỏ Tuy nhiên hộp

số cơ học cũng có nhược ñiểm là gây ồn khi làm việc, khó sang số ñòi hỏi sự khéo léo của người vận hành ñiều khiển khi sang số Muốn gài số, người vận hành phải ñiều khiển sao cho các bánh răng cần gài với nhau phải ñược quay cùng một tốc ñộ, có như vậy ñể tránh các ñầu răng không bị vấp vào nhau ðể tạo ñiều kiện cho việc sang số dễ dàng, trên hộp số ñược trang bị các bộ ñồng tốc Các bộ ñồng tốc thường có ba loại sau:

- Bộ ñồng tốc không thay ñổi lực ma sát

- Bộ ñồng tốc quán tính

- Bộ ñồng tốc quán tính tăng lực

Khi có bộ ñồng tốc này sẽ làm cho hộp số làm việc êm dịu hơn, tuy nhiên trong sử dụng, khi vào số bằng lực tác dụng quá lớn có thể dẫn ñến hư hỏng khoá hãm và cháy mòn vành ma sát, khi ñó quá trình sang số sẽ không còn êm

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6

dịu nữa Mặt khác việc ứng dụng giải pháp này làm cho cấu tạo hộp số thêm phức tạp ñây cũng là nhược ñiểm cần ñược khắc phục

c) Truy ền ñộng các ñăng

ðể truyền mô men từ hộp số tới cầu chủ ñộng, trên ô tô, máy kéo thường dùng trục các ñăng Truyền ñộng các ñăng ñể truyền mô men quay giữa các trục

khung (hộp số, hộp phân phối) tới các cụm di ñộng tương ñối với khung như các cầu chủ ñộng, việc sử dụng loại trục truyền này là ñiều không mong muốn

d) Truy ền lực chính và vi sai

- Truyền lực chính ñược dùng ñể tăng tỷ số truyền từ trục các ñăng ñến cơ cấu

vi sai và các bán trục trên ô tô, máy kéo bánh lốp

- Bộ vi sai ñặt giữa các bánh xe chủ ñộng trong hộp cầu ô tô, máy kéo có chức năng là ñảm bảo cho các bánh xe chủ ñộng quay với tốc ñộ khác nhau khi xe quay vòng hoặc di chuyển trên ñường không bằng phẳng Phân phối mô men ra các cầu chủ ñộng theo một tỷ lệ nhất ñịnh phụ thuộc vào trọng lượng bám của các cầu nhằm nâng cao khả năng bám của xe, ñặc biệt là những xe có nhiều cầu chủ ñộng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 7

Trong hệ thống truyền lực thủy tĩnh, ñể truyền lực từ ñộng cơ tới các bánh xe chủ ñộng, người ta sử dụng dạng truyền ñộng sử dụng chất lỏng chịu áp lực nhất ñịnh Quá trình hoạt ñộng của HTTL thủy tĩnh có thể ñược mô tả như sau Khi hoạt ñộng, cơ năng từ ñộng cơ ñược bơm biến thành thủy năng, sau ñó một mơ tơ lại biến thủy năng thành cơ năng trở lại cho các bánh xe truyền ñộng

Vì vậy truyền ñộng thủy tĩnh ñảm nhiệm cả chức năng của ly hợp lẫn hộp số Loại truyền lực thủy tĩnh là loại truyền lực thay ñổi các số truyền vô cấp Khi làm việc các chất lỏng ñược chứa ñầy trong hệ thống và làm việc theo chu trình khép kín ( bơm- ống dẫn – ñộng cơ thủy lực) ðể nâng cao hiệu suất sử dụng ñảm bảo vai trò vừa là bơm vừa là ñộng cơ thủy lực, người ta sử dụng loại mơ

tơ có hai chế ñộ làm việc ( chế ñộ bơm thủy lực và chế ñộ ñộng cơ thủy lực) Loại này là loại máy Pistong, hiện ñang ñược sử dụng rất rộng rãi trên ô tô, máy kéo

Hình 1-3 Sự phối hợp của bơm và mơ tơ thủy lực

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 8

Trong quá trình làm việc tùy theo kết cấu của bơm và ñộng cơ thủy lực, có thể có sự thay ñổi cố ñịnh hay biến ñổi và phối hợp với sự biến ñổi hay cố ñịnh

mà người ta chế tạo và phân loại như sau:

- Bơm chuyển ñổi cố ñịnh truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi cố ñịnh

- Bơm chuyển ñổi biến ñổi truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi cố ñịnh

- Bơm chuyển ñổi cố ñịnh truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi biến ñổi

- Bơm chuyển ñổi biến ñổi truyền ñộng cho mơ tơ chuyển ñổi biến ñổi

* Những ưu ñiểm của truyền ñộng thủy tĩnh:

- Là loại truyền ñộng thay ñổi vô cấp với khoảng rất rộng

- ðiều khiển dễ dàng, êm dịu không bị gối trục

- Sang số khi ñang chạy, vậy thuận lợi khi xe chạy trên ñường có ñịa hình phức tạp

- Cho mô men lớn nên dễ khởi ñộng

- Giảm ñược một số cụm, cơ cấu ( hộp số, ly hợp) nên kết cấu gọn, ñem lại lực lớn

- Giảm ñược tải trọng ñột biến, làm tăng tuổi thọ cho hệ thống, chăm sóc và bảo dưỡng dễ dàng

- Có thể dùng bơm ñể truyền ñộng cho bộ phận khác ( hệ thống nâng hạ và những phần phía sau cua xe) nâng cao khả năng hoạt ñộng của xe

Tuy nhiên khi sử dụng HTTL thủy lực còn có những nhược ñiểm: do hệ

liệu chế tạo có ñộ bền cao, công nghệ chế tạo ñòi hỏi chính xác Việc làm kín khó khăn, hiệu suất làm việc thay ñổi phụ thuộc vào chất lượng và nhiệt ñộ

dầu, vì vậy hiệu suất chỉ ñạt ŋ= 0.75 ÷ 0.85 Nhưng do hệ thống có nhiều ưu

ñiểm nên hệ thống này vẫn ñược dùng nhiều trên ô tô, máy kéo

1.1.2.2 Truy ền lực thủy lực

Như ta ñã biết ly hợp ma sát không cho phép trượt lâu dài khi làm việc, vì vậy sự hao mòn, hư hỏng tăng nhanh

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 9

Nhưng ly hợp hoặc biến mô thủy lực cho phép làm việc trong ñiều kiện trượt lâu dài giữa bánh chủ ñộng ( bánh bơm) và bánh bị ñộng ( bánh tua bin); cho phép trục khuỷu ñộng cơ quay ở số vũng quay cao một cách ổn ñịnh khi ô

tô, máy kéo chuyển ñộng với vận tốc thấp Nhờ ñó mà nó tăng tốc một cách nhanh chóng ở ngay giá trị của mô men

Trên ô tô – máy kéo hiện nay, cùng với việc sử dụng hộp số cơ khí người

ta ñó trang bị hầu hết là hệ thống truyền lực thủy cơ Hệ thống truyền lực thủy

cơ thường là ba loại chủ yếu sau:

- Ly hợp thủy lực kết hợp với hộp số cơ khí

- Biến mô thủy lực

- Biến mô thủy lực kết hợp với hộp số cơ khí

a Ly hợp thủy lực

Trong các HTTL, ly hợp ma sát là loại hoạt ñộng theo nguyên tắc ma sát

khô, ly hợp thủy lực ñược truyền mô men bằng chất lỏng

Hình 1-4 Ly hợp thủy lực

1- Tuabin; 2- hướng dòng chảy; 3 dòng chảy trung bình; 4 bánh bơm;

5- vòng trong; 6—vòng ngoài; 7- trục ra; 8- vòng làm kớn

Ly hợp thủy lực có 4 là bánh bơm ( bánh chủ ñộng) ñược gắn với bánh ñà;

có một là tua bin( bánh bị ñộng) gắn với trục sơ cấp hộp số.bên trong của bánh bơm và tuabin ñều có các cánh dẫn dầu chỳng ñược ghép nối tạo thành một hộp kín trong ñó chứa ñầy dầu, biểu thị trên hình 1-3

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 10

I - trục dẫn ñộng; II - trục bị dẫn

1 - moay ơ cố ñịnh; 2 - khớp một chiều; 3 - tuabin; 4 - bánh bơm;

Khi làm việc, ñộng cơ quay làm cho bánh ñà cùng cánh bơm quay theo, lúc này dầu chứa trong không gian các cánh bơm chịu lực ly tâm chuyển ñộng từ phía tâm trục quay tới cửa thoát văng ra khỏi bánh bơm ñi vào tuabin, dầu tạo

ra lực xung tác dụng vào các cánh của tuabin làm cho tuabin quay theo hướng cùng quay của bơm

Thông thường cả hai bánh công tác của bơm và tuabin khi hoạt ñộng có

truyền nhỏ hơn 1 khi xe hoạt ñộng ñộ trượt nhỏ hơn 2%

So với ly hợp ma sat, ly hợp thủy lực có nhiều ưu ñiểm là : các chi tiết ít bị mòn hỏng truyền lực êm, không ồn không giật khi thay ñổi tốc ñộ xe

Nhược ñiểm của ly hợp thủy lực là hiệu suất truyền hơi thấp, nên bị tốn nhiên liệu; nếu không có cơ cấu ñặc biệt thì không thể dùng biện pháp ñóng ly hợp gài số, ñẩy xe hoặc nhả phanh, cho xe lăn xuống dốc ñể khởi ñộng ñộng cơ như trường hợp ly hợp ma sát Do những nhược ñiểm kể trên, ngày nay trên ô

tô, máy kéo người ta dùng nhiều nhất là loại biến mô thủy lực Thực tế cho thấy, ở Mỹ thì xe du lịch lắp ly hợp thủy lực chiếm 9% khi ñó xe buýt trong thành phố lắp bộ biến mô thủy lực chiếm 100%

b Bộ biến mô thủy lực

Hình 1-5 Bộ biến mô thủy lực

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 11

Cũng như ly hợp thủy lực, trong hệ thống truyền lực của ô tô, máy kéo người ta thay biến mô thủy lực vào vị trí của ly hợp ma sát và hộp số có cấp nhằm thực hiện truyền lực vô cấp

Biến mô thủy lực cũng có những bộ phận giống như ly hợp thủy lực gồm: bánh bơm B, tuabin T, và thêm vào ñó là bánh phản ứng D Việc truyền

mô men xoắn cũng giống như ly hợp thủy lực ñược thực hiện bằng việc sử dụng ñộng năng của chất lỏng tuần hoàn trong các bánh công tác của biến mô thủy lực hay ly hợp thủy lực

Theo sơ ñồ cấu tạo trên hình ;

Bánh bơm ly tâm B ñược dẫn ñộng quay từ trục khuỷu ñộng cơ I; bánh tuabin T nối với bánh xe chủ ñộng của xe qua hệ thống dẫn ñộng cơ khí II và bánh phản ứng D nối với moay ơ cố ñịnh 1 nhờ khớp một chiều 2

Hình1- 6 Sự làm việc của bộ biến mô thủy lực

Tất cả ba bánh công tác của bộ biến mô thủy lực tạo thành luồng kín , gọi

là vòng tuần hoàn; trên vòng tuần hoàn này có sự chuyển ñộng liên tục của dòng chất lỏng từ bánh bơm qua bánh tua bin, qua bánh tuabin qua bánh phản ứng và từ bánh phản ứng ngược trở lại bánh bơm ñó quay

Dòng chất lỏng chảy từ bánh bơm ñập vào các cánh của bánh tuabin, do

ñó bánh tuabin quay quanh trục của nó làm trục II quay

xoắn từ trục bánh bơm tới trục bánh tuabin

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 12

Mô men xoắn hình thành là do các cánh của bộ phận phản ứng cố ñịnh làm thay ñổi hướng của dòng chất lỏng chảy từ bánh tuabin quay trở lại bánh bơm Nếu bánh phản ứng có khả năng quay tự do trong dòng chất lỏng thì việc biến ñổi mô men sẽ xảy ra và biến mô men sẽ không xảy ra và biến mô men thủy lực trở thành ly hợp thủy lực khi ñó còn gây cản trở cho việc truyền ñộng, dẫn ñến hiệu suất của bộ truyền giảm Hệ thống truyền ñộng thủy lực có nhiều ưu ñiểm, nhưng hiệu suất thấp so với các xe có truyền ñộng cơ khí ðể khắc phục nhược ñiểm ñó, trong bộ biến mô người ta lắp thêm ly hợp ma sát

ñể nâng cao hiệu suất của nó mà vẫn ñảm bảo sự làm việc êm dịu khi thay ñổi tải hay thay ñổi ñiều kiện làm việc của xe Sự bố trí ñó dược tính toán hợp lý,

ma sát làm việc, nối cứng giữa bánh bơm ( bánh chủ ñộng) và bánh tuabin ( bánh bị ñộng) thành một khối, tạo thành sự truyền ñộng thẳng Bởi thế không còn xảy ra hiện tượng trượt trong truyền ñộng thủy lực

Mặt khác hệ thống truyền lực dùng bộ biến mô thủy lực ñó làm thay ñổi

mô men ñược cải thiện hơn so với ly hợp thủy lực.Nhưng hệ số biến mô còn rất bé, ñể cải thiện hơn người ta ghép thêm vào hộp số thông thường hoặc cơ cấu hành tinh Như vậy nó ñảm bảo việc mở rộng mô men truyền, ñáp ứng ñược khả năng làm việc của các loại ô tô, máy kéo khác nhau

1.1.2.3 Hộp số cơ học

ðối với các ô tô sử dụng hộp số tự ñộng thường sử dụng các loại hộp số

cơ học kiểu hành tinh ñể thực hiện quá trình chuyển số Trên xe ô tô dạng 3 dạng cơ bản : Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson; Cơ cấu hành tinh kiểuSimpson;

Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 13

Hình 1-7 Cấu tạo và sơ ñồ của cơ cấu hành tinh Wilson

M-Bánh răng mặt trời; N-Vành răng trong; H-Bánh răng hành tinh;

G - Giá hành tinh

Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và ngoài, có ba trục các chi tiết bao gồm: Một bánh răng mặt trời ngoài M ñặt trên một trục quay, một vành răng trong N ñặt trên một trục quay khác cùng ñường tâm với trục của M, bánh răng hành tinh H nằm giữa M,N và ñồng thời

ăn khớp với M,N, trục của bánh răng H nối cứng với nhau trên giá hành G và chuyển ñộng quay xung quanh ñường tâm trục của M,N trục của G là trục thứ

ba của CCHT Như vậy ba trục có cùng ñường tâm quay và ở dạng trục lồng, ñược gọi là ñường tâm của CCHT cỏc trục ñều có thể quay tương ñối với nhau Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 2, 3, 4 tuỳ thuộc vào cấu trúc của chúng Các bánh răng hành tinh vẫn quay xung quanh trục của nó vừa quay xung quanh trục của hành tinh

Hình 1- 8 Cấu tạo và sơ ñồ của cơ cấu hành tinh Simpson

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 14

Cơ cấu hành tinh theo kiểu Simpson Gồm hai cơ cấu hành tinh Wilson

Tổ hợp với nhau Các phần tử M1,N1,H1,G1 thuộc dãy hành tinh thứ nhất còn M2,N2,H2,G2 thuộc dãy hành tinh thứ hai Hai dãy hành tinh này ñược ghép nối với nhau như sau: Hai bánh răng mặt trời M1 và M2 ñặt trên cùng một trục quay, chúng ñược nối cứng với trục quay này Giá hành tinh G2 liên kết cứng với vành răng trong N1

c C ơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux

Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux thường ñược chia làm hai phương án bố trí ñể nhận ñược các số truyền kác nhau

+ Phương án 1: Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux có ba số tiến một số lùi (R) + Phương án 2: Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux có bốn số tiến một số lùi Nguyên lý làm việc: theo phương án 2 ñược tóm tắt

Hình 1 - 9 Sơ ñồ cấu tạo của cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaun

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 15

Bảng 1-1.Bảng trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh Ravigneaun

Số truyền Phần tử

chủ ñộng

Phần tử bị ñộng

Phần tử khóa

Phần tử chạy không

Công thức tính

i

Khả năng chế tạo

Ứng dụng trong hộp số

M K M

K M K

r r r

r r r

+

+ 1< i< 8

Số truyền chậm

i<1 Số truyền tăng

Hệ thống truyền lực trên ô tô - máy kéo ñược dùng nhiều nhất là truyền lực thủy

cơ kết hợp, ñó là truyền lực biến mô thủy lực kết hợp với hộp số cơ khí, Hộp số tự ñộng (AT) sử dụng trên xe Toyota Crown là hộp số thủy cơ, (phần hộp số cơ học

là hộp số hành tinh.( kiểu Ravigneaux)

1.2 KHÁI QUÁT VỀ HỘP SỐ TỰ ðỘNG

Ở phần hộp số thường, chúng ta ñã biết ñược công dụng của hộp số là ñể thay ñổi lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ ñộng cho phù hợp với lực cản tổng cộng của ñường

Hình 1-a ðặc tính kéo của ôtô có hộp số thường

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 16

Mỗi tay số sẽ cho một ñường ñặc tính thể hiện mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ ñộng với tốc ñộ của xe Trên ñặc tính thể hiện cho ôtô

có lắp hộp số cơ khí ba cấp Với ñặc tính này việc chuyển số ñược thực hiện nhờ người lái thông qua cơ cấu gài số bằng tay, việc lựa chọn và quyết ñịnh ñể chuyển số phụ thuộc vào tải trọng của ñộng cơ Việc lựa chọn số hợp lý ñể xe làm việc có hiệu suất cao là một vấn ñề rất quan trọng, ngay cả khi người lái xe chọn ñiểm làm việc của tay số phù hợp với lực cản chuyển ñộng của ñường thì kết quả là ñiểm làm việc cũng chưa phải là tối ưu ðiểm làm việc ñược coi là tối ưu khi nó nằm trên ñường cong A là tiếp tuyến với tất cả các ñường ñặc tính của hộp số cơ khí ba cấp, ñường cong ñó gọi là ñường ñặc tính lý tưởng ðường cong lý tưởng có ñược chỉ khi sử dụng hộp số vô cấp Và khi ñó chúng

ta sẽ tránh ñược những mất mát công suất so với sử dụng hộp số có cấp thể hiện trên phần diện tích gạch chéo

ðể cải thiện ñiều kiện làm việc cho người lái cũng như nâng cao các chỉ tiêu linh tế kỹ thuật của xe Trong truyền lực thủy cơ ñược trang bị thêm cơ cấu và thiết bị ñiều khiển, nhờ các thiết bị này việc vào và ra số trong quá trình chuyển số ñược thực hiện tự ñộng HTTL trong ñó có thiết bị tự ñộng chuyển

số phụ thuộc vào tải trọng và ñiều kiện làm việc của xe gọi chung là truyền lực

Hộp số tự ñộng ñược chia làm hai loại chúng khác nhau về hệ thống sử dụng ñể ñiều khiển chuyển số và thời ñiểm khóa biến mô, một loại ñiều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, loại kia ñiều khiển bằng ñiện ñể ñiều khiển, chúng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 17

ñược cấu tạo theo một vài cách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt ñộng của chúng là giống nhau

Xe ô tô Toyota Crown sử dụng hộp số tự ñộng thủy cơ, phần hộp số

cơ học dùng là hộp số hành tinh.)

1.2.1 Các loại hộp số tự ñộng

* Phân loại theo cách bố trí hộp số:

- Loại hộp số sử dụng trên ôtô FF (ñộng cơ ñặt trước, cầu trước chủ ñộng);

- Loại hộp số sử dụng trên ôtô FR (ñộng cơ ñặt trước, cầu sau chủ ñộng)

* Phân loại theo cách ñiểu khiển:

- ðiều khiển thủy lực thuần túy

- ðiều khiển bằng ñiện từ

1.2.2 Các bộ phận chính của hộp số tự ñộng AT

Hiện nay có nhiều loại hộp số tự ñộng khác nhau, chúng ñược cấu tạo theo một vài cách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt ñộng của chúng là giống nhau

Hộp số tự ñộng bao gồm một số bộ phận chính sau:

- Bộ biến mô thuỷ lực;

- Bộ bánh răng hành tinh;

- Bộ ñiều khiển thuỷ lực;

- Bộ truyền ñộng bánh răng cuối cùng

- Các thanh ñiều khiển;

- Dầu hộp số tự ñộng

a Biến mô thuỷ lực

Bộ biến mô thủy lực trong hộp số tự ñộng nhằm thực hiện các chức năng sau:

- Tăng mômen do ñộng cơ tạo ra;

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 18

- đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực ựể truyền (hay không truyền) mômen từ ựộng cơ ựến hộp số;

- Hấp thụ các dao ựộng xoắn của ựộng cơ và hệ thống truyền lực;

- Có tác dụng như một bánh ựà ựể làm ựồng ựều chuyển ựộng quay của ựộng cơ;

- Dẫn ựộng bơm dầu của hệ thống ựiều khiển thuỷ lực

Hình 1-10 Sơ ựồ cấu tạo của bộ biến mô

* Cánh bơm

Cánh bơm ựược gắn liền với vỏ biến mô, có rất nhiều cánh có biên dạng cong ựược bố trắ theo hướng kắnh ở bên trong Vành dẫn hướng ựược

bố trắ trên cạnh trong của cánh bơm ựể dẫn hướng cho dòng chảy của dầu

Vỏ biến mô ựược nối với trục khuỷu của ựộng cơ qua tấm dẫn ựộng (xem hình 1-10)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 19

Hình 1-11 Sơ ñồ cấu tạo của Cánh bơm

* Rôto tuabin

Cũng như cánh bơm rôto tuabin có rất nhiều cánh dẫn ñược bố trí bên trong rôto tuabin Hướng cong của các cánh dẫn này ngược chiều với cánh dẫn trên cánh bơm Rôto tuabin ñược lắp với trục sơ cấp của hộp số Cấu tạo của

rôto tuabin ñược chỉ ra

Hình 1-12 Sơ ñồ cấu tạo của Rôto tuabin *c Stato

Khi tốc ñộ quay của bánh bơm và rôto tuabin có sự chênh lệch tương ñối lớn (tốc ñộ cánh bơm lớn hơn tốc ñộ rôto tuabin) thì dòng dầu sau khi ra khỏi rôto tuabin vào cánh dẫn của stato sẽ tác dụng lên stato một mômen có xu hướng làm stato quay theo hướng ngược với cánh bơm (xem hình1-13)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 20

Hình 1-13: Sơ ñồ cấu tạo của Stato và khớp một chiều

* Khớp một chiều

Khớp một chiều trong bộ truyền hành tinh có cấu tạo và nguyên lý tương

tự như khớp một chiều của stato trong biến mô

Khi bộ truyền bánh răng hành tinh ñược thiết kế mà không tính ñến va ñập khi chuyển số thì B2, F1 và F2 là không cần thiết Chỉ cần C1, C2, B1 và B3 là ñủ Ngoài ra, rất khó thực hiện việc áp suất thuỷ lực tác ñộng lên phanh ñúng vào thời ñiểm áp suất thuỷ lực vận hành li hợp ñược xả Do ñó, khớp một chiều số 1 (F1) tác ñộng qua phanh B2 ñể ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim ñồng hồ Khớp một chiều số 2 (F2) ngăn không cho cần dẫn sau quay ngược kim ñồng hồ Vòng lăn ngoài của khớp một chiều sô 2 ñược

cố ñịnh vào vỏ hộp số Nó ñược lắp ráp sao cho nó sẽ khoá khi vòng lăn trong (cần dẫn sau) xoay ngược chiều kim ñồng hồ và quay tự do khi vòng lăn trong xoay theo chiều kim ñồng hồ Với cách này có thể sử dụng các khớp một chiều ñể

chuyển các số bằng cách luôn

* Nguyên lý làm việc của biến mô thuỷ lực

+ Nguyên lý truyền công suất

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 21

Hình 1-14: Sơ ñồ Nguyên lý truyền công suất

Khi cánh bơm ñược dẫn ñộng quay từ trục khuỷu của ñộng cơ, dầu trong cánh bơm sẽ quay cùng với cánh bơm Khi tốc ñộ của cánh bơm tăng lên, lực

ly tâm làm cho dầu bắt ñầu văng ra và chảy từ trong ra phía ngoài dọc theo các

bề mặt của các cánh dẫn Khi tốc ñộ của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị ñẩy

ra khỏi cánh bơm và ñập vào các cánh dẫn của rôto tuabin làm cho rôto tuabin bắt ñầu quay cùng một hướng với cánh bơm Sau khi dầu giảm năng lượng do

va ñập vào các cánh dẫn của rôto tuabin, nó tiếp tục chảy dọc theo máng cánh dẫn của rôto tuabin từ ngoài vào trong ñể lại chảy ngược trở về cánh bơm và một chu kỳ mới lại bắt ñầu Nguyên lý trên tương tự như ở ly hợp thuỷ lực

* Nguyên lý khuyếch ñại mômen

Hình 1-15: Sơ ñồ nguyên lý khuyếch ñại mômen biến mô

Việc khuyếch ñại mômen bằng ñược thực hiện bằng cách trong cấu tạo của biến mô ngoài cánh bơm và rôto tuabin còn có stato

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 22

Với cấu tạo và cách bố trí các bánh công tác như vậy thì dòng dầu thuỷ lực sau khi ra khỏi rôto tuabin sẽ ñi qua các cánh dẫn của stato Do góc nghiêng của cánh dẫn stato ñược bố trí sao cho dòng dầu ra khỏi cánh dẫn stato sẽ có hướng trùng với hướng quay của cánh bơm Vì vậy cánh bơm không những chỉ ñược truyền mômen từ ñộng cơ mà nó còn ñược bổ sung một lượng mômen của chất lỏng từ stato tác dụng vào ðiều ñó có nghĩa là cánh bơm ñã ñược cường hoá và sẽ khuyếch ñại mômen ñầu vào ñể truyền ñến rôto tuabin, xem hình 4.9

b Một số thông số và ñặc tính của biến mô

* Tỉ số truyền của biến mô

Tỉ số truyền của biến mô ñược ký hiệu e và ñược xác ñịnh theo công thức sau:

* Hệ số biến ñổi mômen

Hệ số biến ñổi mômen ñược ký hiệu K và ñược xác ñịnh theo công thức sau:

Hệ số biến ñổi mômen (K)

* Hiệu suất của biến mô

Hiệu suất của biến mô ñược ký hiệu ŋ và ñược xác ñịnh theo công thức sau:

Hiệu suất biến mô (ŋ )

B

T B

T

n

n M

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 23

1.2.3 Cơ cấu ly hợp khoá biến mô

Khi ôtô chuyển ñộng trên ñường tốt, vận tốc của ôtô khá cao, khi này mômen cản chuyển ñộng nhỏ nên số vòng quay của bánh tuabin xấp xỉ bằng số vòng quay của bánh bơm Biến mô ñã làm việc ở chế ñộ ly hợp (stato ñược giải phóng) nhưng hiệu suất còn nhỏ hơn 1 (từ 0,8 ÷0,9) ðể hiệu suất truyền ñộng của biến mô ñạt giá trị cao nhất, ở chế ñộ này người ta sử dụng một ly hợp ñể khoá cứng biến mô Tức là ñường truyền mômen từ ñộng cơ tới hộp số ñược thực hiện trực tiếp thông qua ly hợp khoá biến mô như truyền qua một ly hợp

ma sát bình thường và lúc ñó hiệu suất truyền bằng 1

Hình 1- 16.Nguyên lý của ly hợp khoá biến mô

Hình 1b: ðặc tính không thứ nguyên của biến mô

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 24

* Trạng thái mở ly hợp: khi ôtô chạy ở tốc ñộ thấp hoặc mômen cản lớn,

biến mô thuỷ lực làm việc ở chế ñộ biến mô Khi này nhờ cơ cấu ñiều khiển

thuỷ lực, dầu có áp suất chảy ñến phía trước của ly hợp khoá biến mô, do áp

suất ở phía trước và phía sau của ly hợp bằng nhau nên ly hợp ở trạng thái mở *

* Trạng thái ñóng ly hợp: khi ôtô chạy ở tốc ñộ cao, ứng với mômen cản nhỏ

khi này các van ñiều khiển thuỷ lực hoạt ñộng hướng dòng dầu thuỷ lực có áp

suất chảy ñến phần sau của ly hợp Do vậy pittông ép ly hợp vào vỏ biến mô,

kết quả là biến mô ñược khoá và vỏ trước của biến mô quay cùng với cánh bơm

và rôto tuabin (xem hình 1- 17)

ñồ thị 1a

1.2.4 Bộ bánh răng hành tinh

Có các chức năng sau:

- Cung cấp một số tỉ số truyền ñể thay ñổi mômen và tốc ñộ của bánh xe

chủ ñộng phù hợp với sức cản của ñường và nhu cầu sử dụng tốc ñộ của ôtô;

- ðảo chiều quay của trục ra ñể thực hiện lùi xe;

- Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi ñộng cơ vẫn hoạt ñộng

* Nguyên lý hoạt ñộng của cơ cấu hành tinh

Một cơ cấu hành tinh bao gồm ba loại bánh răng: một bánh răng mặt trời, một bánh răng bao và một số bánh răng hành tinh lắp trên một cần dẫn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 25

Hình 1-17: Sơ ñồ cấu tạo của cơ cấu hành tinh

1 Giảm tốc

ðầu vào: Bánh răng bao

ðầu ra: Giá hành tinh

Cố ñịnh: Bánh răng mặt trời

- Khi bánh răng mặt trời bị cố ñịnh thì chỉ có bánh răng hành tinh quay và vận ñộng chung quanh Do ñó trục ñầu ra chỉ giảm tốc ñộ so với trục ñầu vào bằng chuyển ñộng quay của bánh răng hành tinh ðộ dài của mũi tên chỉ tốc ñộ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen Mũi tên càng dài thì tốc ñộ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mô men càng lớn

2 ðảo chiều

ðầu vào: Bánh răng mặt trời

ðầu ra: Bánh răng bao

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 26

ðầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao

ðầu ra: Giá hành tinh

Do bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau với cùng một tốc ñộ nên cần dẫn cũng quay với cùng tốc ñộ ñó ðộ dài của mũi tên chỉ tốc ñộ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen Mũi tên càng dài thì tốc ñộ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mômen càng lớn

4 Tăng tốc

ðầu vào: Giá hành tinh

ðầu ra: Bánh răng bao

Cố ñịnh: Bánh răng mặt trời

- Khi cần dẫn quay theo chiều kim ñồng hồ thì bánh răng hành tinh chuyển ñộng xung quanh bánh răng mặt trời theo chiều kim ñồng hồ Do ñó bánh răng bao tăng tốc trên cơ sở số răng trên bánh răng bao và trên bánh răng mặt trời.ðộ dài của mũi tên chỉ tốc ñộ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen Mũi tên càng dài thì tốc ñộ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mô men càng lớn (1/1)

Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh ñược tính theo công thức sau:

Tỉ số truyền =

C B

C M C B

C M

n n

n n i

ω ω

ω ω

bộ truyền hành tinh

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 27

Hình 1-18: Sơ ñồ cấu tạo phanh hãm

* Ly hợp (hình 4.18):

Ly hợp dùng ñể nối truyền ñộng từ biến mô ñến các bộ truyền hành tinh

Ly hợp nhiều ñĩa loại ướt thường ñược sử dụng trong hộp số tự ñộng Nó bao gồm một số ñĩa thép và một số ñĩa ma sát ñược bố trí xen kẽ với nhau ðể ñiều khiển ñóng mở ly hợp người ta sử dụng áp suất thuỷ lực

Hình 1-19: Sơ ñồ cấu tạo Ly hợp

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 28

1.2.6 Hệ thống ñiều khiển hộp số tự ñộng

Hệ thống ñiều khiển hộp số tự ñộng nhằm mục ñích chuyển hoá tín hiệu mức tải ñộng cơ và tốc ñộ ôtô thành tín hiệu thuỷ lực trên cơ sở ñó hệ thống ñiều khiển thuỷ lực sẽ thực hiện việc ñóng mở các ly hợp và phanh của bộ truyền hành tinh ñể tự ñộng thay ñổi tỉ số truyền của hộp số phù hợp với các chế

ñộ hoạt ñộng của ôtô

Hệ thống ñiều khiển hộp số tự ñộng bao gồm hệ thống ñiều khiển thuỷ lực trong ñó gồm có cácte dầu, bơm dầu ñể tạo ra áp suất thuỷ lực, các loại van

có chức năng khác nhau, các khoang và ống dẫn dầu ñể ñưa dầu ñến các ly hợp

và phanh trong bộ truyền hành tinh Hầu hết các van trong hệ thống ñiều khiển thuỷ lực ñược bố trí chung trong bộ thân van nằm bên dưới bộ truyền hành tinh (Hydraulic Control Unit) ðây ñược coi là bộ phận chấp hành của hệ thống ñiều khiển ðể ñiều khiển bộ phận chấp hành hoạt ñộng hệ ñiều khiển hộp số tự ñộng cần có hai tín hiệu ñược coi là tín hiệu gốc, ñó là:

- Tín hiệu mức tải ñộng cơ: theo ñộ mở của bướm ga tín hiệu mức tải của ñộng cơ tạo ra áp suất thuỷ lực (còn gọi là áp suất bướm ga) ñưa ñến bộ ñiều khiển thuỷ lực;

- Tín hiệu tốc ñộ của ôtô: tín hiệu này ñược lấy từ van ly tâm ñược dẫn ñộng từ trục thứ cấp của hộp số Tuỳ theo tốc ñộ của ôtô van ly tâm tạo ra áp suất thuỷ lực (còn gọi là áp suất ly tâm) cũng ñược ñưa ñến bộ ñiều khiển thuỷ lực.áp suất ly tâm và áp suất bướm ga làm cho các van chuyển số trong bộ ñiều khiển thuỷ lực hoạt ñộng ðộ lớn của các áp suất này ñiều khiển ñộ dịch chuyển của các van và

từ ñó chúng ñiều khiển ñược áp suất thuỷ lực dẫn tới các ly hợp và phanh trong bộ truyền hành tinh ñể thực hiện chuyển số trong hộp số

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 29

Hình 1-20 Sơ ñồ cấu tạo và nguyên lý của hệ thống ñiều khiển

Với hai tín hiệu gốc trên hộp số tự ñộng có thể hoàn toàn tự ñộng chọn tỉ số truyền của hộp số cho phù hợp với ñiều kiện sử dụng một cách tối ưu Tuy nhiên nếu sức cản của mặt ñường liên tục thay ñổi ñột ngột trong một phạm vi hẹp khi ñó hệ ñiều khiển sẽ làm việc liên tục ñể thay ñổi tỉ số truyền của hộp số ñiều ñó không cần thiết và không có lợi Vì vậy, sự hoạt ñộng của các van trong

hệ ñiều khiển thuỷ lực còn phụ thuộc vào sự liên kết ñiều khiển bằng tay Liên kết này bao gồm cần và cáp chọn số Mục ñích của liên kết ñiều khiển bằng tay

là ñể hộp số tự ñộng thay ñổi tỉ số truyền trong một dải hẹp phụ thuộc vào mức ñặt của cần chuyển số

1.2.6.1 Sơ ñồ cấu tạo của van thủy lực

* Bộ chuyển ñổi tín hiệu chuyển số từ tốc ñộ ñộng cơ ( TV)

Hình 1-21.Sơ ñồ cấu tạo của bộ Bộ chuyển ñổi tín hiệu chuyển số từ tốc ñộ ñộng cơ ( TV)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 30

Trạng thái tải trọng của ñộng cơ thông qua sự thay ñổi chân không ở cổ hút của ñộng cơ chuyển thành áp suất thủy lực ñưa vào van con trượt chuyển số

*Bộ chuyển ñổi tín hiệu chuyển số từ tốc ñộ ô tô ( GV)

Hình 1-22 Sơ ñồ cấu tạo của bộ Bộ chuyển ñổi tín hiệu chuyển số từ tốc ñộ ô tô (GV)

Tín hiệu tốc ñộ của ô tô thông qua lực ly tâm của bộ quả văng ñặt tại trục ra của hộp số cơ học, lực ly tâm này sẽ chuyển ñổi thông qua áp suất thuy lực ñưa vào van con trượt chuyển số

Khi tốc ñộ ô tô bằng không, con trượt bịt lỗ dầu vào do ñó áp suất ra sẽ bằng không Khi ô tô chuyển ñộng với tốc ñộ thấp, quả văng dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ ñẩy trục ñiều khiển tạo nên khả năng mở nhỏ ñường dầu vào, áp suất dầu

ra tăng dần Khi ô tô chuyển ñộng với tốc ñộ cao, quả văng văng ra nhiều hơn, con trượt mở rộng ñường dàu vào tạo khả năng tăng mạnh áp suất sau cơ cấu Như vậy nhờ bộ chuyển ñổi này áp lực của dầu ñiều khiển van con trượt chuyển số (GV) tăng tỷ lệ với tốc ñộ chuyển ñộng của ô tô

Hai bộ chuyển ñổi TV và GV trên không sử dụng ở các loại hộp số T ð có hệ thống ñiều khiển thủy lực ñiện từ, ở các hộp số tự ñộng ðKðT việc tạo lên dòng thủy lực ñiều khiển chuyển số ñược thực hiện nhờ các van cảm ứng ñiện

từ làm việc với máy tính ñiều khin hộp số

a Sự làm việc phối hợp của các ñường dầu ñiều khiển