Nghiên cứu động lực học quá trình chuyển số của máy kéo có hộp số với cơ cấu sang số dưới tãi luận văn thạc sĩ kỉ thuật

Luận văn

bộ giáo dục và đào tạo

trường đại học nông nghiệp I

-

Nguyễn thanh tuấn

Nghiên cứu động lực học quá trình chuyển số của máy kéo

có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và ch−a hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đ1 đ−ợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ1 đ−ợc chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Thanh Tuấn

Tôi cũng xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong

bộ môn Ô tô - Máy kéo, các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Điện và toàn thể các thầy cô giáo trong Trường ĐHNNI - Hà Nội đ tận tình giảng dạy và tạo điều kiện giúp đỡ

Xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp đang công tác tại trường THCN & XD Uông bí- Quảng Ninh đ động viên và giúp đỡ trong thời gian thực hiện đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp Tôi xin trân trọng cảm ơn

Tác giả

Nguyễn Thanh Tuấn

1.2 Khái quát động lực học quá trình chuyển số ở máy kéo và ô tô 15

1.2.2 Quá trình sang số ở hộp số có cơ cấu sang số dưới tải 16

2.3 Mô hình động lực học quá trình chuyển số trên ô tô máy kéo 36

3 Khảo sát động lực học quá trình chuyển số của máy kéo có hộp số

3.1 C¸c hµm vµ c¸c th«ng sè cña qu¸ tr×nh sang sè 43

Danh mục các hình

Hình 1.4 a Sơ đồ bơm chuyển đổi cố định - mô tơ chuyển cố định

b Sơ đồ bơm chuyển đổi biến đổi - mô tơ chuyển đổi cố định 10Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý và hướng chuyển động của dòng chất lỏng trong

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý HTTL có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải 13

Hình 2.1 Sơ đồ động học hệ thống truyền lực máy kéo MTZ – 80 23

Hình 2.5 (a.b) Sơ đồ mạch vòng đường truyền công suất trong ly

Hình 2.7 a Sự thay đổi mô men ma sát trong ly hợp gài số 33

b Sự thay đổi áp suất dầu trong pittông ép của các ly hợp gài số 33

Hình 2.9 Sự dao động áp suất trong pittông của ly hợp khoá số phụ thuộc vào

Hình 2.10 Mô hình động lực học máy kéo 2 cầu chủ động 37

Hình 2.12 Mô hình hoá quá trình chuyển số ở ly hợp khoá số 40

Mở đầu

Ô tô, máy kéo là một trong những phương tiện vận tải đóng vai trò hết sức quan trọng cho sự tăng trưởng và phát triển kinh tế Hiện nay, việc sử dụng hệ thống truyền lực với hộp số sang số dưới tải trên ô tô, máy kéo đ1 trở lên khá phổ biến do nó khắc phục được một số nhược điểm của hộp số cơ học Hộp số với bộ phận sang số dưới tải có ưu điểm nổi trội so với hộp số cơ học

về một loạt các thông số kỹ thuật như hiệu suất làm việc cao, vì các dòng năng lượng có thể là song song, sự tiêu hao năng lượng do ma sát chủ yếu là do chuyển động tương đối mà không chịu ảnh hưởng của chuyển động theo, giảm tiếng ồn khi làm việc, chuyển số một cách liên tục, không cắt dòng công suất

từ động cơ tới hệ thống truyền lực trong quá trình chuyển số, cho tỷ số truyền cao nhưng kích thước tương đối nhỏ gọn v.v

Hiện nay trên thế giới sử dụng hệ thống truyền lực với hộp số sang số dưới tải đ1 trở lên khá phổ biến, nhưng ở Việt Nam việc sử dụng các loại xe này còn mới mẻ, sự am hiểu một cách tường tận của công nhân và đội ngũ cán bộ kỹ thuật về đặc điểm cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và các tính chất

động lực học của các loại xe được trang bị hệ thống truyền lực có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải còn có những mặt bị hạn chế Để góp phần cung cấp những thông tin bổ ích cho cán bộ công nhân đang làm công tác quản lý cũng như đang trực tiếp khai thác sử dụng và vận hành các thiết bị có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải, qua đó góp phần khai thác và sử dụng chúng đạt hiệu quả kinh tế cao xuất phát từ mục đích đó chúng tôi đ1 chọn đề tài “Nghiên cứu

động lực học quá trình chuyển số của máy kéo có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải” được thực hiện tại bộ môn Ô tô máy kéo-Khoa cơ điện Trường

ĐHNN I Hà Nội; Trường Trung học Công nghiệp và Xây dựng- Quảng Ninh với các nội dung:

+ Tìm hiểu về đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của các hệ thống truyền lực điển hình đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới

+ Tính toán các thông số cơ bản trong quá trình chuyển số ở hệ thống truyền lực máy kéo có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải

+ Mô hình hoá và tính toán động lực học cho cơ hệ

+ Khảo sát động lực học quá trình chuyển số ở hai hệ thống truyền lực

- Hệ thống truyền lực với hộp số cơ học,

- Hệ thống truyền lực có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải

+ So sánh các ưu nhược điểm của hai hệ thống để từ đó có các lời khuyên trong sử dụng và nâng cao hiệu quả kinh tế cho thiết bị, đưa ra những kết luận làm cơ sở cho việc nghiên cứu, vận hành và sử dụng

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, mặc dù bản thân đ1 có nhiều cố gắng song do khả năng và kiến thức còn hạn chế nên luận văn chắc chắn còn có nhiều thiếu sót Rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến quý báu của các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp, các bạn đọc để luận văn được hoàn chỉnh hơn

1 Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu

mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu đề tài

1.1 Khái quát về hệ thống truyền lực trên Ô tô - Máy kéo 1.1.1 Nhiệm vụ, các bộ phận chính, phân loại hệ thống truyền lực [1, 15] 1.1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống truyền lực trên ôtô, máy kéo có các nhiệm vụ cơ bản là truyền, biến đổi mô men quay và số vòng quay từ động cơ tới bánh xe chủ

động sao cho phù hợp với chế độ làm việc của động cơ và mô men cản sinh ra trong quá trình chuyển động Cắt dòng truyền động trong thời gian ngắn hoặc dài tuỳ thuộc vào mục đích và điều kiện thực tế trong vận hành Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo chuyển động lùi cho ô tô máy kéo Tạo ra khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt d1 trên đường

1.1.1.2 Các bộ phận chính

Hệ thống truyền lực trên ôtô, máy kéo là hệ tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mô men truyền Hệ thống truyền lực bao gồm các

1.1.1.3 Phân loại hệ thống truyền lực (HTTL)

* Phân loại theo hình thức truyền năng lượng

+ HTTL cơ khí bao gồm các bộ truyền ma sát, các hộp biến tốc, hộp phân phối, truyền động các đăng, loại này được dùng khá phổ biến

+ HTTL thuỷ cơ bao gồm các bộ truyền cơ khí, bộ truyền thuỷ lực

+ HTTL điện từ bao gồm nguồn điện, các động cơ điện, rơ le điện từ, dây dẫn + HTTL thuỷ lực bao gồm bơm thuỷ lực, các động cơ thuỷ lực, van điều khiển, ống dẫn

+ HTTL liên hợp bao gồm một số bộ phận cơ khí, một số bộ phận thuỷ lực, một số bộ phận điện từ

* Phân loại theo đặc điểm biến đổi các số truyền

+ Truyền lực có cấp: là truyền lực có các tỷ số truyền cố định, việc thay đổi số truyền theo dạng bậc

+ Truyền lực vô cấp (Continuously Variable Transmissions: CVT) là dạng truyền lực có tỷ số truyền biến đổi tuỳ thuộc vào chế độ làm việc động cơ và sức cản của mặt đường

* Phân loại theo phương pháp điều khiển thay đổi tốc độ

+ Điều khiển bằng cần số,

+ Điều khiển bán tự động,

+ Điều khiển tự động

Hiện nay chúng ta thường gặp HTTL cơ khí có cấp điều khiển bằng cần

số (Manual Transmissions: MT) và hệ thống truyền lực cơ khí thuỷ lực điều khiển bằng tay hoặc điều khiển tự động (Automatic Transmissions: AT) 1.1.2 Hệ thống truyền lực cơ khí trên ô tô - máy kéo [2, 9, 10, 12]

Trong hệ thống truyền lực cơ khí thường sử dụng hai loại cơ bản là loại phân cấp và loại không phân cấp Đối với truyền lực phân cấp thì sử dụng các

bộ truyền các cặp bánh răng ăn khớp để tạo ra các tỷ số truyền khác nhau

4 2

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực của máy kéo bánh lốp

1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Bộ phận nối; 4 Hộp số; 5 Truyền lực chính; 6 Các bánh xe chủ

động; 7.Các bán trục; 8.Truyền lực cuối cùng; 9.Bánh răng phanh 10 Vi sai

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo HTTL ô tô tải

1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Hộp số; 4 Vành tay lái; 5 Các đăng; 6 Cầu sau; 7 Sát xi; 8

Nhíp ; 9 Bánh xe; 10 Thùng nhiên liệu; 11 Giảm chấn; 12 Cầu trước

* Các bộ phận chính trong HTTL cơ khí

Các bộ phận chính trong HTTL cơ khí bao gồm: ly hợp, hộp số, truyền lực trung gian (các đăng), truyền lực chính, hộp vi sai, các bán trục

1.1.2.1 Ly hợp ma sát

Bộ ly hợp là một cụm của hệ thống truyền lực nằm giữa động cơ và hộp

số chính Chức năng của ly hợp trong hệ thống truyền lực ôtô, máy kéo là:

+ Tạo khả năng đóng ngắt mạch truyền lực từ động cơ tới bánh xe chủ

động Đảm bảo đóng ngắt êm dịu nhằm giảm tải trọng động và thực hiện quá trình đóng ngắt một cách nhanh chóng

+ Khi chịu tải quá lớn ly hợp đóng vai trò như một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và động cơ

+ Khi có hiện tượng cộng hưởng (rung động lớn) ly hợp có khả năng dập tắt nhằm nâng cao chất lượng truyền lực

Tuy nhiên quá trình ngắt, nối ly hợp vẫn còn hiện tượng gây ồn, phát sinh nhiệt chính vì các yếu tố trên mà ly hợp ma sát tồn tại những nhược

điểm cần khắc phục

1.1.2.2 Hộp số cơ học

Hộp số trên ôtô, máy kéo được sử dụng để đảm bảo các chức năng là tạo nên sự thay đổi mô men và số vòng quay của động cơ ở giới hạn rộng phù hợp với sự thay đổi của các lực cản chuyển động trên đường Tạo nên chuyển

động lùi Có thể ngắt truyền lực trong thời gian dài Trên ôtô, máy kéo hộp số cơ học trong truyền động cơ khí thường sử dụng các cặp truyền động bánh răng trụ răng thẳng, răng nghiêng Đối với máy kéo, do thời gian làm việc trong điều kiện đồng ruộng và lực cản thay đổi một cách liên tục và trong khoảng rộng nên để đảm bảo sự làm việc ổn định và kinh tế hộp số máy kéo thường bố trí nhiều số truyền, thông thường có 9 số tiến trở lên và 2, 3 số lùi

Đối với ô tô điều kiện làm việc thuận lợi hơn nhiều so với máy kéo và ô tô thường làm việc với tốc độ cao hơn so với máy kéo, do vậy trong hộp số ô tô

có ít số truyền hơn, thông thường có 3ữ5 số truyền tiến và 1 số lùi

Nhìn chung, các hộp số cơ học đều có đặc điểm chung là có một cặp bánh răng luôn ăn khớp để truyền dẫn mô men quay từ trục sơ cấp đến trục trung gian Trục sơ cấp thường được chế tạo liền khối với bánh răng chủ động của cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp, có một vành răng để gài số truyền thẳng (ik = 1) Hộp số cơ học có ưu điểm là có kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền cao (η = 0,9 ữ0,95) khối lượng nhỏ, tuy nhiên hộp số cơ học còn có các nhược điểm là gây ồn khi làm việc, khó sang số đòi hỏi sự khéo léo của người vận hành khi sang số Muốn gài số, người vận hành phải điều khiển sao cho các bánh răng cần gài với nhau phải được quay cùng một tốc độ, có như vậy mới tránh cho các đầu răng của các cặp răng cần gài không bị vấp vào nhau

Để tạo điều kiện cho việc sang số, các hộp số hiện nay có trang bị các bộ đồng tốc, thường có ba loại đồng tốc khác nhau đó là:

1.1.2.3 Truyền động các đăng

Truyền động các đăng dùng để truyền mô men quay giữa các trục có

đường tâm không nằm trên cùng một đường thẳng mà thường cắt nhau với một góc γ = 150 ữ200 Trên các ôtô, máy kéo 2 cầu chủ động, các đăng dùng

để truyền mô men quay từ các cụm đặt cố định trên khung (hộp số, hộp phân phối) tới các cụm di động tương đối với khung như cầu chủ động

1.1.2.4 Truyền lực chính

Truyền lực chính sử dụng để tăng tỷ số truyền từ trục các đăng đến cơ cấu vi sai và các bán trục trên ô tô, máy kéo bánh lốp

1.1.2.5 Bộ vi sai

Bộ vi sai đặt giữa các bánh chủ động trong hộp cầu ôtô, máy kéo có chức năng là đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi xe quay vòng hoặc di chuyển trên đường không bằng phẳng Phân phối mô men ra các cầu chủ động theo một tỷ lệ xác định phụ thuộc theo trọng lượng bám của các cầu nhằm nâng cao khả năng bám của xe, đặc biệt là các xe có nhiều cầu chủ động

1.1.3 Hệ thống truyền lực thuỷ lực [14]

Trong HTTL thuỷ lực thường có hai dạng cơ bản là: truyền lực thuỷ

động và truyền lực thuỷ tĩnh

Truyền lực thuỷ động là dạng truyền lực sử dụng động năng của chất lỏng

để truyền mô men xoắn từ chi tiết làm việc này sang chi tiết làm việc khác Truyền lực thuỷ tĩnh là dạng truyền lực sử dụng áp suất của dòng chất lỏng để truyền mô men xoắn từ chi tiết làm việc này sang chi tiết làm việc khác

đổi các số truyền vô cấp Trong quá trình làm việc, chất lỏng làm việc được chứa đầy trong hệ thống và làm việc theo chu trình khép kín (bơm - ống dẫn -

động cơ thuỷ lực) Để đảm bảo vai trò vừa là bơm vừa là động cơ thuỷ lực, người ta sử dụng loại mô tơ có hai chế độ làm việc (chế độ bơm thuỷ lực và chế độ động cơ) Loại này được gọi là máy piston, hiện được sử dụng rộng r1i trên ôtô, máy kéo

Hình 1.3 Hệ thống truyền lực thuỷ tĩnh

a Các loại truyền động thuỷ tĩnh

Đối với hệ thống truyền lực thuỷ tĩnh, đặc điểm đặc tr−ng khi hệ thống làm việc đó là có sự chuyển đổi chất lỏng công tác Sự chuyển đổi là số l−ợng chất lỏng mà bơm có thể chuyển (hay mô tơ có thể sử dụng) trong mỗi vòng quay và nó liên quan trực tiếp đến công suất của hệ thống Trong quá trình làm việc, bơm và mô tơ có thể có sự chuyển đổi cố định hay biến đổi thực tế

có bốn cách phối hợp bơm- mô tơ có thể xảy ra là:

+ Bơm chuyển đổi cố định truyền động cho mô tơ chuyển đổi cố định, + Bơm chuyển đổi biến đổi truyền động cho mô tơ chuyển đổi cố định, + Bơm chuyển đổi cố định truyền động cho mô tơ chuyển đổi biến đổi, + Bơm chuyển đổi biến đổi truyền động cho mô tơ chuyển đổi biến đổi (hình 1.4) giới thiệu một trong những kiểu chuyển đổi đặc tr−ng của hệ thống truyền lực thuỷ tĩnh

Hình a: giống nh− một hệ truyền động bánh răng, thực hiện truyền lực mà không thay đổi tốc độ hay công suất giữa động cơ và tải trọng Tốc độ và mô men xoắn đầu vào không đổi làm cho tốc độ và mô men xoắn đầu ra không

đổi Nếu tốc độ hoặc mô men xoắn tăng trong khi yếu tố kia vẫn không đổi, tốc

độ và mô men xoắn đầu ra sẽ tăng

Hình a Hình b Hình 1.4 a Sơ đồ bơm chuyển đổi cố định - mô tơ chuyển cố định

b Sơ đồ bơm chuyển đổi biến đổi - mô tơ chuyển đổi cố định Hình b: tốc độ đầu ra biến đổi và đầu ra của mô men xoắn không đổi đối với bất kỳ áp lực cho sẵn nào Mạch này tạo tốc độ biến đổi và mô men xoắn không đổi

b Những ưu điểm của truyền động thuỷ tĩnh

ưu điểm nổi bật của HTTL thuỷ tĩnh là có khả năng thay đổi tỷ số truyền một cách vô cấp trong một khoảng rộng (50 ữ60), sang số êm, không

bị gối trục nên thuận lợi cho những xe làm việc trên những địa hình có trạng thái mặt đường luôn thay đổi, đặc biệt là đối với máy kéo Không cần có những cụm truyền động trong hệ thống như hộp số, hộp phân phối, truyền

động cuối cùng được đơn giản hoá nhờ có tính năng biến đổi mô men xoắn cao và sự phân chia dòng công suất cho các cụm một cách rộng r1i Giảm tải trọng đột biến, việc bảo trì và sửa chữa thấp, có thể dùng năng lượng của bơm

để dẫn động cho bộ phận nâng hạ và bộ phận đằng sau máy kéo, nâng cao

được khả năng hoạt động cho máy kéo khi làm việc

c Một số nhược điểm khi sử dụng HTTL thuỷ tĩnh

Do có áp suất trong hệ thống cao (8 ữ35 MN/ m2 ), ứng suất lớn nên đòi

cao Khó làm kín những mối nối, hiệu suất làm việc thay đổi, phụ thuộc vào nhiệt độ, hiệu suất η chỉ đạt (0,75ữ0,8) trong khi hiệu suất trong truyền động cơ khí là η = 0,9 ữ0,95 Tuy nhiên hệ thống truyền lực thuỷ tĩnh vẫn thường

được sử dụng nhiều trên các loại máy kéo

T, tại bánh T dầu truyền năng lượng và giảm dần tốc độ theo các cánh dẫn của bánh T chạy vào phía trong Khi dầu tới mép trong của bánh T, bị rơi vào cánh của bánh D và theo các cánh dẫn chuyển sang bánh B Cứ như vậy chất lỏng chuyển động tuần hoàn theo đường xoắn ốc trong giới hạn của hình xuyến (B

→T→D→B) như (hình 1 5)

Người ta gọi quá trình dầu di chuyển trong bánh B là quá trình tích năng, quá trình dầu di chuyển trong bánh T là quá trình truyền năng lượng, còn ở trong bánh D là quá trình đổi hướng chuyển động Để làm tốt qúa trình truyền năng lượng khe hở giữa B, T, D, B là rất nhỏ, các ổ bi phải đảm bảo không dơ d1o

ưu điểm lớn nhất khi sử dụng truyền động thuỷ động là tự động điều chỉnh vô cấp tỷ số truyền, nhờ đó tạo ra được mô men chủ động của ôtô, máy kéo luôn phù hợp với tải trọng ngoài Việc vận hành thiết bị trở lên nhẹ nhàng, giảm tải trọng động, tăng được khả năng làm việc ổn định của động cơ, mô men chủ động của động cơ được cung cấp cho hệ thống một cách êm dịu do đó giảm sự trượt của các bánh chủ động, trong quá trình làm việc động cơ sẽ

không bị quá tải đột ngột, nâng cao khả năng làm việc và tuổi thọ cho các chi tiết trong hệ thống giảm sự trượt của các bánh chủ động, trong quá trình làm việc động cơ sẽ không bị quá tải đột ngột, nâng cao khả năng làm việc và tuổi thọ cho các chi tiết trong hệ thống

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý và hướng chuyển động của dòng chất lỏng

trong BMM Trong quá trình làm việc, khi tải trọng ngoài nhỏ thì mô men cản tác dụng lên trục tuốc bin sẽ nhỏ, hướng chuyển động của dầu khi ra khỏi cánh tuốc bin đến bánh phản lực thay đổi giảm mô men quay trên trục bơm và trục tuốc bin Khi tải trọng ngoài lớn thì mô men cản trên trục tuốc bin lớn, khi đó

có thể gây ra hiện tượng trượt, tức là các phần tử chất lỏng bị trượt trên cánh tuốc bin làm cho các cánh tuốc bin quay chậm lại Đồng thời trong quá trình làm việc dầu cũng bị nóng lên do đó làm giảm hiệu quả của dầu, muốn đảm bảo hiệu quả của dầu thì phải cần có một bộ phận làm mát do đó làm cho kết cấu của hệ thống trở nên phức tạp

1.1.4 Hệ thống truyền lực có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải

Trong hệ thống truyền lực có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải có thể phân loại ra ba dạng cơ bản sau:

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

V 15 IV 16 17

19 20 21

18 III 22 23 24

25 26

II

BMM Hộp số cơ học

+ Sử dụng các biến mô thuỷ lực một cấp hoặc nhiều cấp,

+ Biến mô thuỷ lực kết hợp với hộp số cơ khí,

sơ đồ hệ thống truyền lực thuỷ cơ điều khiển tự động, hộp số có 3 số tiến và 1

số lùi, về kết cấu có hai phần cơ bản (hình 1.6)

Phần thuỷ lực: là bộ biến tốc thuỷ lực có cấu tạo như bộ BMM, nó cũng gồm có ba phần chính là bánh bơm, bánh tuốc bin, bộ phận phản lực, bên trong BMM cũng chứa đầy dầu

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý HTTL có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải

I Trục cơ;II Trục chủ động (trục sơ cấp hộp số); III.Trục trung gian;IV.Trục số lùi; V Trục thứ cấp; 1 ổ bi đỡ; 2 Bánh đà; 3 Ly hợp; 4 Bánh bơm; 5,22.Bánh răng dẫn động; 6.Moay ơ; 7.Tang trống; 8, 9 Các xy lanh thuỷ lực; 10,23.Đĩa ma sát;11,13,17,18 Bánh răng bị dẫn; 12.Khớp bánh răng; 14.Bộ phận điều khiển;15,19.Vành răng;16 Bánh răng

số lùi;20,21 Các đĩa ép; 24.Tuốc bin; 25.Bánh phản lực; 26 Khớp một chiều;

Phần cơ học: là phần hộp số của HTTL, hiện nay người ta có thể sử dụng bộ truyền bánh răng trụ đối xứng hoặc bộ truyền với các bánh răng hành tinh Các bộ truyền bánh răng trụ đối xứng chủ yếu được dùng trên ô tô tải và máy kéo, còn bộ truyền bánh răng hành tinh thì thường được sử dụng trên các

xe con, xe du lịch Trong HTTL với hộp số có cơ cấu sang số dưới tải trọng,

bộ phận điều khiển của hộp số trong thời gian trước thường được điều khiển bằng tay do điều kiện phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là lĩnh vực

điện tử, tin học còn hạn chế Trong những năm gần đây với sự phát triển hết sức mạnh mẽ của KHKT đặc biệt là các lĩnh vực tự động hoá, tin học, điện tử việc điều khiển các ly hợp khoá số có thể thực hiện tự động, khi đó các bánh răng trên trục sơ cấp và trục trung gian luôn ở chế độ thường xuyên ăn khớp và nó chỉ được gài với trục thứ cấp của hộp số khi được khoá lại Việc khoá các bánh răng đó người ta sử dụng các ly hợp khoá số Phần hộp số cơ học trên (hình 1.6) là sơ đồ hộp số sử dụng cặp truyền bánh răng trụ ở đây quá trình ăn khớp là quá trình cho các đĩa ép liên kết với các đĩa ma sát dưới tác dụng của dòng dầu có áp suất cao ép hoặc tách các đĩa ma sát trong bộ ly hợp khoá số với tang trống để thực hiện liên kết hoặc ly khai ở các số truyền

Về nguyên tắc hoạt động

+ ở số 0: dầu không được đưa vào các xy lanh 8, 9 Khi đó các đĩa ép 10, 23

và các đĩa ma sát 20, 21 được tách khỏi nhau Như vậy khi trục II quay thì tang trống 7 đồng thời quay theo nhưng mô men không được truyền đến trục thứ cấp, trục III không quay do bánh răng 10 lắp trơn trên trục

+ ở số 1: thông qua hệ thống điều khiển, chất lỏng công tác được dẫn vào xy lanh 8 đồng thời dầu từ xy lanh 9 cũng được đi ra, khi đó các đĩa ly hợp 23 và

21 được ép lại, các đĩa ly hợp 10, 20 được tách ra Đồng thời dầu cũng đi vào

bộ phận điều khiển 14 đẩy khớp răng 12 sang trái ăn khớp với vành răng 19

Như vậy mô men xoắn truyền theo đường truyền từ trục II- 7, 21- 23, 6,

5 - 22- III, 18 - 11, 19- 12- V Quá trình chuyển số trong hệ thống với cơ cấu sang số dưới tải được thực hiện một cách tự động nhờ áp lực của dòng dầu đến các ly hợp khoá số, các đĩa bị động và chủ động được liên kết với nhau và tạo lên dòng truyền mô men từ phần chủ động sang phần bị động

I Trục sơ cấp; II Trục thứ cấp; III Trục trung gian; 1 Bánh răng liền trục với trục I; 2 Vành răng trong; 3,4,5,6 Bánh răng di tr−ợt; 7.Bánh răng số lùi; 8,9,10,11,12 Các bánh răng cố định trên trục trung gian III

910

1112

1.2 Khái quát động lực học quá trình chuyển số ở máy kéo và ô tô

1.2.1 Quá trình sang số của hộp số cơ học [6]

đến trục trung gian, điều này sẽ tạo điều kiện phát sinh sức bền mỏi cho các

cặp bánh răng phải làm việc với tần suất lớn gây ra những hư hỏng như tróc,

rỗ, rạn nứt chân răng ngoài ra đối với cơ cấu sang số, cơ cấu khoá số trong hộp số cơ học cần phải đảm bảo một loạt các yêu cầu hết sức quan trọng đó là Khi chuyển số phải đảm bảo cho các bánh răng ăn khớp hết chiều rộng của răng nhằm tránh các hiện tượng va đập kêu kẹt, mẻ đầu răng Không có hiện tượng tự động gài số, trả số hoặc nhảy số, cùng một lúc không được gài hai số hoặc nhiều số, không cho phép gài số lùi khi chưa mở khoá, đây là các yêu cầu quan trọng của hộp số cơ học Để đảm bảo được các yêu cầu này một cách triệt để là rất khó khăn, đặc biệt là những máy kéo có công suất lớn, lực chiều trục sinh ra do răng và then hoa bị mòn, cơ cấu khoá số dễ phát sinh hiện tượng nhảy số gây ra nhiều khó khăn cho người vận hành và sử dụng Như vậy

đặc trưng cơ bản của quá trình chuyển số trong hộp số cơ học là nhất thiết phải ngắt động cơ ra khỏi HTTL đồng thời cần thiết phải đảm bảo sự đồng tốc trong quá trình chuyển số

1.2.2 Quá trình sang số ở hộp số có cơ cấu sang số dưới tải

Qua nội dung đ1 trình bày trong phần hệ thống truyền lực có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải và kết cấu sơ đồ (hình 1.6) chúng ta thấy rằng, trong HTTL có hộp số cơ học thì động lực học quá trình sang số khác hẳn so với quá trình sang số của hộp số có cơ cấu sang số dưới tải bởi vì Quá trình chuyển số của hộp số có cơ cấu sang số dưới tải được diễn ra nhờ áp lực của dòng dầu đưa đến các ly hợp khoá số, việc điều khiển cho các đĩa ma sát của

ly hợp khoá số từ chủ động thành bị động và ngược lại được thực hiện nhờ sự

điều tiết cung cấp hoặc ngừng cung cấp dòng dầu thuỷ lực tới các bộ ly hợp khoá số Đặc trưng cơ bản là trong quá trình chuyển số là không ngắt dòng công suất truyền xuống hệ thống truyền lực, không nhất thiết phải đảm bảo sự

đồng tốc, thao tác chuyển số khác biệt hoàn toàn so với HTTL có hộp số cơ học, việc thao tác của người vận hành sẽ trở nên nhẹ nhàng, đơn giản không cần phải dừng máy, không cần phải cắt ly hợp chính vv

1.3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

Trên các loại ô tô truyền thống hiện nay đều được trang bị hộp số cơ học, đặc trưng cơ bản nhất của HTTL cơ học khi sang số là chuyển số nhiều giai đoạn Việc sang số nhiều giai đoạn từ khi khởi hành đến khi đạt được tốc

độ ổn định đòi hỏi tận dụng tối đa lực quán tính và cần có một khoảng thời gian không nhỏ hơn 1,5 đến 2,0 (s) để hoàn thành việc chuyển số

Đối với máy kéo hay những máy thi công công trình đất có công suất lớn, tốc độ di chuyển nhỏ dẫn tới lực quán tính nhỏ Khi thực hiện chuyển số nếu sử dụng hộp số cơ học, do lực cản lớn khi chuyển số thì ngay lập tức tốc

độ của máy kéo lúc đó giảm gần như bằng 0 Vì vậy khi chuyển số liên hợp máy phải khởi hành và tăng tốc từ khi vận tốc bằng 0 đến vận tốc ở số truyền mới Khi điều kiện làm việc với đường sá xấu, đặc biệt là đường đất thì việc chuyển số ở hộp số cơ học có thể dẫn đến làm chết máy do hệ số bám của

đường đất nhỏ đôi khi dẫn đến hiện tượng mất khả năng điều khiển hoặc bị trượt hoàn toàn do không có lực quán tính Điều đặc biệt là việc gài số khi dừng liên hợp máy sẽ dẫn đến hiện tượng ly hợp bị trượt mạnh (phần lớn là ly hợp ma sát khô thường đóng) làm cho các đĩa ma sát bị mòn hỏng, phát sinh nhiệt lớn, công suất của động cơ không được khai thác triệt để, khi khởi hành

động cơ dễ bị quá tải dẫn đến tiêu tốn nhiên liệu do phải khởi hành với những công cụ đang ăn sâu trong đất hoặc kéo theo rơ moóc dẫn đến làm tăng tải trọng động, mất nhiều thời gian dừng máy, đặc biệt là hao phí sức lực của người lái Muốn cho động cơ làm việc được ổn định khi chuyển sang số truyền mới thì cần thiết phải giảm tải trọng kéo dẫn đến giảm năng suất của liên hợp máy Việc sử dụng, điều khiển HTTL với cơ cấu sang số dưới tải giúp cho người vận hành giảm cường độ lao động, khai thác được công suất động cơ một cách triệt để vì không phải tiêu tốn nhiên liệu cho việc tăng tốc đạt tốc độ

ổn định sau khi chuyển số, thời gian chuyển số chỉ từ 0,2 đến 0,5 (s), điều này góp phần nâng cao được năng suất lao động giảm các chi phí đầu vào trong

sản xuất Đây là một trong những ưu điểm nổi bật của HTTL máy kéo có hộp

số với cơ cấu sang số dưới tải Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi đ1 tiến hành nghiên cứu động lực học quá trình chuyển số ở HTTL với cơ cấu sang số dưới tải trên máy kéo MTZ - 80A và động lực học quá trình sang số của máy kéo có hộp số cơ học phân cấp MTZ - 80 Những kết quả nghiên cứu của luận án là cơ sở khoa học để so sánh các ưu nhược điểm của hai loại hệ thống truyền lực Đặc biệt đối với HTTL có cơ cấu sang số dưới tải là một loại truyền lực tuy đ1 được ứng dụng tương đối phổ biến trên thế giới nhưng vẫn là khá mới ở Việt Nam (đặc biệt là trong máy kéo nông nghiệp) Luận án cũng

sẽ đề cập đến các đặc trưng mới về mặt kết cấu cũng như sử dụng HTTL có cơ cấu sang số dưới tải, các vấn đề liên quan đến chất lượng quá trình chuyển số, qua đó giúp cho người vận hành cũng như cán bộ kỹ thuật có thêm thông tin

bổ ích nhằm sử dụng và khai thác xe máy có hệ thống truyền lực với cơ cấu sang số dưới tải đạt hiệu quả kinh tế cao và an toàn lao động

2 Cơ sở lý luận của đề tài

2.1 Đặt vấn đề

Với những đặc điểm về kết cấu của hệ thống truyền lực có hộp số kiểu cơ học thì đặc trưng cơ bản nhất của HTTL cơ học khi sang số là chuyển số nhiều giai đoạn Việc sang số nhiều giai đoạn từ khi khởi hành đến khi đạt

được tốc độ ổn định đòi hỏi tận dụng tối đa lực quán tính và cần có một khoảng thời gian không nhỏ hơn 1,5 đến 2,0 (s) để hoàn thành việc chuyển số

Đối với máy kéo hoặc những máy thi công công trình đất có công suất lớn, tốc độ di chuyển của máy kéo rất nhỏ dẫn tới lực quán tính nhỏ Khi thực hiện chuyển số nếu sử dụng hộp số cơ học thì vận tốc của máy kéo lúc đó gần như bằng 0, để đạt tới tốc độ ổn định ở số truyền mới liên hợp máy cần phải khởi hành và tăng tốc dẫn tới động cơ sẽ bị quá tải gây ra hao mòn các chi tiết trong hệ thống và đòi hỏi phải mất thời gian tăng tốc sau khi chuyển số, dẫn tới chi phí nhiên liệu tăng, năng suất lao động giảm do vậy đây là một trong những nhược điểm cơ bản của hộp số cơ học Việc sử dụng, điều khiển HTTL máy kéo có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải đ1 phát huy được công suất

động cơ, từ những cơ sở trên, chúng tôi đ1 tiến hành nghiên cứu động lực học quá trình chuyển số ở một loại máy có hai hệ thống truyền lực khác nhau đó là: Máy kéo MTZ- 80 và Máy kéo MTZ - 80A Mục đích chính của việc khảo sát động lực học của hai HTTL được ứng dụng trên một loại máy đó là đánh giá tính năng động lực học của hai HTTL loại cơ học trên máy kéo MTZ- 80

và loại sang số dưới tải trọng trên máy kéo MTZ - 80A Nghiên cứu động lực học quá trình chuyển số của hệ thống truyền lực dưới tải hiểu rõ các đặc tính của chúng cũng như các thông số ảnh hưởng đến chất lượng quá trình sang số, trên cơ sở đó giúp cho công nhân cán bộ kỹ thuật sử dụng xe máy với HTTL

có hộp số sang số dưới tải đạt hiệu quả kinh tế cao và đảm bảo an toàn lao động

2.2 Cơ sở lý thuyết

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu động lực học quá trình chuyển số ở hệ thống truyền lực có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải trên máy kéo khi hàm biểu diễn chúng là các hàm xác định hoặc các hàm ngẫu nhiên Để đạt được yêu cầu đặt ra, ta cần phải xây dựng được mô hình toán sát đúng với thực tế đồng thời sử dụng các phương pháp phù hợp để nghiên cứu Yêu cầu mô hình toán phải phản ánh được một cách trung thực các đặc điểm cơ bản của hệ thống, phù hợp với việc ứng dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại Trên cơ sở đó, thiết lập phương trình vi phân bao hàm các thông số đầu vào và các thông số đặc trưng của mô hình Hệ phương trình vi phân này và các điều kiện giới hạn được coi là mô hình toán của hệ thống

Để giải hệ phương trình vi phân, cần lựa chọn phương pháp phù hợp với

đặc điểm của mô hình nghiên cứu Dưới đây trình bày một số phương pháp nghiên cứu sử dụng trong luận văn

2.2.1.1 Phương pháp giải tích

Với phương pháp giải tích, sau khi nghiên cứu và mô hình hoá quá trình chuyển số của các ly hợp khoá số trong hộp số với cơ cấu sang số dưới tải dựa vào các định luật cơ học mô phỏng các chuyển động của cơ hệ bằng phương trình vi phân biểu diễn quá trình chuyển số của cơ hệ Đối với mô hình tuyến tính, việc giải các phương trình vi phân này có thể tiến hành bằng phương pháp giải tích hoặc bằng phương pháp số Do nghiệm của các phương trình vi phân là không tường minh vì vậy việc giải các phương trình bằng giải tích mất nhiều thời gian Hiện nay do kỹ thuật tin học phát triển các bài toán kỹ thuật phức tạp thường được giải bằng phương pháp số

2.2.1.2 Phương pháp số

Do quá trình làm việc, máy kéo hoạt động trong điều kiện tải trọng luôn thay đổi không đều dưới tác động của lực cản mặt đường, chiều sâu lớp đất cày hệ phương trình vi phân có thể coi là hệ phương trình phi tuyến chỉ có

là phương pháp số Phương pháp này có ưu điểm là có thể dùng cho nhiều lớp bài toán khác nhau với các điều kiện sử dụng khác nhau

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, với sự hỗ trợ đắc lực của máy tính điện tử, việc giải các bài toán dưới dạng hệ phương trình vi phân phi tuyến theo phương pháp số ngày càng được sử dụng rộng r1i Kết quả xử lý trên máy tính có độ chính xác và độ tin cậy cao, tuy nhiên kết quả tính toán phụ thuộc hoàn toàn vào việc xây dựng các thuật toán và lập trình giải bài toán trên máy vi tính Trong luận văn khi nghiên cứu động lực học quá trình chuyển số ở hệ thống truyền lực có hộp số với cơ cấu sang số dưới tải đ1 sử dụng phương pháp số để giải hệ phương trình vi phân Một trong những phương pháp số được sử dụng phổ biến để giải gần đúng hệ phương trình vi phân là phương pháp Runghe – Kutta Nội dung chính của phương pháp này là:

Giải phương trình vi phân bậc nhất:

y,, = f(t,y); với y(t0) = yo; (2.1) Khi cho số gia thời gian ∆t và tk = to + k∆t; (k = 0,1,2, n), thì các giá trị của hàm số yk + 1 ở thời điểm tk + 1 được xác định theo yk ở thời điểm tk như sau:

yk + 1 = yk + 1

∆y + ∆y + ∆y + ∆y ) (2.2) Trong đó:

Với y(t0) = y0; y(t0)( i) = y0( i) ; ( i = 1,2, ,n – 1)

Bằng cách đặt các hàm trung gian, ta sẽ đưa phương trình vi phân bậc cao thành hệ n phương trình vi phân bậc nhất có dạng

y’ = y1 ; y(t0) = y0; ' " ;

2.2.2 Đối tượng nghiên cứu

Hiện nay trên thế giới ôtô máy kéo đang có xu hướng được thay thế HTTL cơ học bằng truyền lực thuỷ lực bởi như đ1 biết HTTL thuỷ lực hoặc thuỷ cơ có nhiều ưu điểm nổi trội so với HTTL cơ học Tuy nhiên ở Việt Nam HTTL thuỷ lực hoặc thuỷ cơ trên ô tô và đặc biệt là trên máy kéo còn được dùng rất hạn chế, để hiểu rõ được những ưu điểm của HTTL thuỷ lực và thuỷ cơ chúng tôi tiến hành khảo sát hệ thống truyền lực có cơ cấu sang số một giai

đoạn của máy kéo MTZ- 80 và quá trình sang số dưới tải của máy kéo MTZ- 80A Việc lựa chọn hai loại máy kéo này làm đối tượng nghiên cứu vì đây là hai máy kéo có tất cả các thông số kỹ thuật giống nhau về: động cơ D240, trọng lượng của xe 3350 kg, bán kính bánh xe chủ động, chiều dài cơ sở nhưng chúng có hộp số khác nhau ở máy kéo MTZ- 80 là hộp số cơ học còn

ở máy kéo MTZ- 80A là loại hộp số có cơ cấu sang số dưới tải với ly hợp khóa

ép bằng thuỷ lực Hai loại hộp số của hai máy kéo này có thể lắp lẫn cho nhau, nhờ vậy khi nghiên cứu động lực học quá trình sang số của chúnh sẽ có cơ sở

tương đương để so sánh ưu nhược điểm của chúng Để khảo sát các tính chất

động lực học quá trình chuyển số của hai hệ thống truyền lực sang số có cấp trên máy kéo MTZ- 80 và sang số dưới tải trên máy kéo MTZ - 80A nhằm so sánh, đánh giá những ưu nhược điểm của hai loại hộp số, qua đó đưa ra những kết luận chính xác về các yếu tố động lực học quá trình sang số của hai hệ thống truyền lực máy kéo MTZ - 80 và MTZ- 80A một cách khoa học, thông qua việc xây dựng mô hình khảo sát đúng với thực tế Để tăng độ chính xác khi lập mô hình khảo sát có độ tin cậy và đảm bảo chính xác chúng tôi đ1 đi tìm hiểu những đặc điểm kết cấu, các thông số kỹ thuật của hai hệ thống truyền lực làm tiền đề cho bài toán khảo sát

2.2.2.1 Đặc điểm chung của hai hệ thống truyền lực [8,11, 19, 22]

a Sơ đồ hệ thống truyền lực máy kéo MTZ - 80

Hình 2.1 Sơ đồ động học hệ thống truyền lực máy kéo MTZ – 80

Hệ thống truyền lực máy kéo MTZ - 80 gồm có các bộ phận cơ bản sau

+ Ly hợp, + Bộ phận tăng mô men quay (giảm tốc), + Hộp số,

+ Bộ phận giảm hành trình,

+ Bộ phận truyền lực trung ương, + Bộ vi sai,

+ Truyền lực cuối cùng, + Bánh chủ động

b Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hộp số máy kéo MTZ - 80A

Trên máy kéo MTZ - 80A, HTTL của máy đ1 được cải tiến từ máy kéo MTZ- 80 do vậy các thông số kỹ thuật của HTTL hoàn toàn tương đương nhau [22], tuy nhiên trong HTTL của máy kéo MTZ - 80A được trang bị loại hộp số kiểu sang số dưới tải trọng Quá trình chuyển số của máy kéo MTZ - 80A có các ưu điểm nổi bật đó là

Hình 2.2 Hộp số máy kéo MTZ – 80A

1 Trục chủ động (Trục sơ cấp); 2 Bộ phận phân phối dầu; 3,4; Các ly hợp khoá số;

5 Khớp răng; 6; bánh răng cố định trên trục trung gian; 7 Trục trung gian

+ Việc chuyển số sẽ diễn ra nhẹ nhàng, thay vì việc phải ngắt ly hợp rồi chuyển sang tay số mới như ở máy kéo MTZ- 80 người thợ vận hành chỉ cần

đẩy tay gạt điều khiển đóng mở các cửa dầu của cơ cấu phân phối thuỷ lực, do

1 2 3

4 5

6

+ Thời gian để hoàn thành các thao tác chuyển số diễn ra nhanh chóng trong một khoảng thời gian ngắn nên không ảnh hưởng đến vận tốc của máy kéo, không phải tăng tốc độ động cơ để phù hợp với tải trọng và lực cản mặt

đường hay lực cản của lưỡi cày do đó động cơ không bị quá tải, giảm chi phí nhiên liệu, tăng tuổi thọ cho các chi tiết trong hệ thống truyền lực

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý HTTL máy kéo MTZ - 80A

1 Trục chủ động; 2 Bộ phân phối dầu; 3 Các ly hợp khoá số; 4 Khớp răng

5 Bánh răng cố định; 6 Trục trung gian

2.2.3 Các đặc điểm của quá trình sang số dưới tải [22]

Quá trình chuyển số dưới tải từ số k-1 lên số k được thực hiện có thể khi

đ1 ngắt mạch công suất trong khoảng thời gian rất ngắn hoặc không phải ngắt

đường công suất từ trục chủ động đến trục bị động Khi không ngắt đường công suất từ trục chủ động đến trục bị động thì trong cùng một khoảng thời gian ngắn (thời gian chuyển số) có một loạt các đặc điểm đặc tính khác với hộp số cơ học, thời gian của quá trình sang số đó phụ thuộc vào một loạt các thông số của cơ cấu gài số cũng như các thông số của liên hợp máy và các

điều kiện sử dụng Để thấy rõ những đặc điểm trên đây ta tiến hành nghiên cứu 3 phương án chuyển số từ số (k-1) lên số truyền (k) Những phương án này

khác nhau bởi khoảng thời gian chuyển số từ vận tốc làm việc Vk-1 lên Vk 2.2.3.1 Phương án 1

Ta khảo sát quá trình sang số với khoảng thời gian chuyển số tối ưu còn trong các phương án thứ 2 và thứ 3 chúng ta khảo sát khoảng thời gian lớn hơn hoặc nhỏ hơn thời gian sang số tối ưu Quá trình chuyển số (hình 2.4)

Hình 2.4 Sơ đồ miêu tả quá trình chuyển số

φK - Ly hợp của số truyền k; φK-1- Ly hợp của số truyền k-1; Mc - Mô men cản;

ω d - Vận tốc góc trục chủ động; ω BM - Vận tốc góc trục bị động; ik-1- Tỷ số truyền của số

truyên thứ k-1; iK - Tỷ số truyền của số truyền thứ k

Trong nhiều trường hợp để đơn giản cho các công thức liên quan đến quá trình chuyển số chúng ta bỏ qua mất mát công suất do ma sát của các cặp bánh răng ăn khớp và coi hiệu suất ở đó bằng1 ở phương án thứ nhất, quá trình chuyển số được thực hiện qua 2 giai đoạn

a Giai đoạn 1

Được gọi là thời gian chuyển số tối ưu nếu đảm bảo các điều kiện sau

* Điều kiện 1 Không có việc ngắt dòng công suất từ trục chủ động sang trục

bị động nghĩa là quá trình gài số thì tổng mô men ma sát của 2 ly hợp quy đến trục bị động phải lớn hơn mô men cản

* Điều kiện 2 Quá trình gài số đ−ợc kết thúc khi mô men ma sát ở ly hợp

đ−ợc gài quy về trục bị động ( T.BM

K K

M i ) tăng lên và đạt bằng giá trị Mc.Từ các

điều kiện đó ta thấy rằng; quá trình chuyển số tối −u thì nếu nh− chỉ có mô men ma sát của một ly hợp tham gia truyền động sẽ không đảm bảo cho liên hợp máy chuyển động ổn định, mô men ma sát của một ly hợp luôn luôn nhỏ hơn mô men cản (Mc)

động của (φK) nh−ng với tốc độ lớn hơn do đó nó tham gia vào việc truyền mô men cùng với (φK-1)

ở đầu thời kỳ chuyển số khi t < t0 thì công suất truyền từ trục chủ động

1 sang trục bị động 2 đ−ợc truyền bằng số (k-1) và động cơ phát huy mô men quay bằng:

H.a H.b

H.c Hình 2.5 (a.b)Sơ đồ mạch vòng đường truyền công suất trong ly

hợp khoá số h.c Sự thay đổi mô men ma sát trong số truyền k-1 và số truyền k

ở trong giai đoạn này mô men ma sát của một ly hợp (φK-1) hoặc (φK) không đảm bảo để truyền toàn bộ mô men bằng mô men cản Nhờ mô men

ma sát của cả hai ly hợp luôn luôn bằng mô men cản (Mc) do đó tốc độ của máy kéo vẫn duy trì bằng tốc độ VK-1 cho đến khi t = t1, ở đây mô men ma sát trong ly hợp (φK) đạt bằng Mc Phương trình vi phân của trục 1 và trục 2 có dạng tổng quá như sau

Jd; JM: là mô men quán tính của các phần tử chủ động và bị động quy dẫn đến trục 1 và trục 2

Giả sử ở giai đoạn này động cơ làm việc trên nhánh điều chỉnh của

đường đặc tính của động cơ thì tần số quay ωe của trục 1 được coi như là một hằng số Trong thời gian này phương trình tổng quát (2.8) và (2.9) sẽ có dạng tổng quát như sau

M

i ư là giá trị mô men MKư1ở đầu giai đoạn chuyển số, tức là khi t = 0 Phương trình (2.12) cho phép xác định được tải trọng của ly hợp được ngắt phụ thuộc vào mức độ tăng mô men ma sát T

Trong đó: c là một hệ số (tốc độ đóng ly hợp) thì tải trọng (φK-1) sẽ được xác định bằng (2.13)

T

K toi uu

ωtối ưu K- tốc độ trượt tương đối của đĩa chủ động và đĩa bị động trong ly hợp

K Khi mà không còn sự trượt tương đối của số truyền K-1 thì ta có công thức

e

MiM

eM

ở giai đoạn 1 là không thay đổi và bằng iK-1

Nếu coi mô men ma sát ở ly hợp T

K

M =ctthì ta có

ctoiuu BM

K

M thì công suất truyền qua ly hợp k tăng lên còn công suất truyền qua ly hợp k-1 giảm dần tương ứng với sự thay đổi của tỉ số truyền lực ic từ ik-1 đến ik Quá trình chuyển số tối ưu kết thúc ở cuối giai đoạn I khi φk-1 được ngắt hoàn toàn

b Giai đoạn 2

Trong giai đoạn này cũng diễn ra hai thời kỳ:

* Thời kỳ 1: là sự tăng tốc của liên hợp máy từ vận tốc Vk-1 lên Vk dưới tác dụng của mô men ma sát của ly hợp được gài (φk)

* Thời kỳ 2: sự tăng tốc của liên hợp máy không có trượt trong ly hợp chủ

động đến tốc độ ổn định Giai đoạn này khi t = t1 và T

d K K

(2.21)

2.2.3.2 Phương án 2 (quá trình sang số thừa)

Khác với quá trình sang số đ1 nêu ở trên quá trình sang số thừa là thời gian chuyển số từ số k-1 đến số k vượt quá thời gian tối ưu, trong phương án này cũng xảy ra hai giai đoạn ở giai đoạn đầu Mô men ma sát ở số ly hợp k-1giảm dần, mô men ma sát ở ly hợp k sẽ tăng dần, đến cuối giai đoạn 1 khi t =

t1 thì T BM

M i =M nhưng không giảm tới 0 (hình 2.6.a) hay nói cách khác thì phần mô men dư đó của φK-1 sẽ gây cản trở cho việc truyền mô men của động cơ đến trục bị động 2 và trong HTTL lúc này sẽ sinh ra 1 dòng công suất gọi

là công suất ký sinh, thời gian chuyển số thừa được đặc trưng bởi trị số ∆t dư

đoạn này làm cho liên hợp máy bị giảm tốc độ, quá trình đó diễn ra sự trượt giữa các đĩa chủ động và bị động của φK; công trượt (hay công suất trượt) được

đặc trưng bởi trị số sang số thiếu