Đồ án tốt nghiệp thiết kế ly hợp ô tô tải 8 tấn hyundai hd170

Hoạt động : Khi tách hay mở ly hợp để gài số, người lái xe phải tác dụng một lực lên bàn đạp, qua càng cắt ly hợp, cần ép, đĩa ép dịch chuyển về phía phải, ép lò xo, mở rộng khoảng cách

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình phát triển của nền kinh tế xã hội của nước ta hiện nay với chủ trương “Công nghiệp hóa –Hiện đại hóa”, nền công nghiệp ô tô là một nền kinh tế mũi nhọn đang được nhà nước quan tâm, và tạo điều kiện phát triển Ô tô ngày càng trở thành một phương tiện đi lại, vận chuyển hàng hóa và hành khách phổ biến kéo theo nó

là yêu cầu làm chủ phương tiện, biết cách vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa Ngoài ra đòi hỏi các tính năng của chúng ngày càng cao như an toàn, nhanh, bền, tiện lợi, khôngảnh hưởng đến môi trường…là rất cần thiết

Hệ thống ly hợp trên ô tô là một trong những cụm chi tiết quan trọng , chịu ảnhhưởng lớn của điều kiện địa hình, môi trường, khí hậu và nhiệt độ, do vậy việc nắmvững kết cấu, bảo dưỡng, sửa chữa, điều chỉnh và sử dụng hiệu quả là yêu cầu quantrọng với sinh viên ngành Máy Trên cơ sở đó đề tài đã đi sâu tìm hiểu một số hệ thống

ly hợp trên xe tải, phân tích công dụng ưu và nhược điểm của từng loại, từ đó lựa chọnđược kết cấu và thiết kế ly hợp cho xe tải 8 tấn

Với sự nỗ lực của bản thân bản đồ án của em đã hoàn thành Tuy nhiên do trình

độ và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế còn thiếu, nên bản đồ án của em chắc chắn

sẽ còn rất nhiều thiếu sót Em rất mong các thầy cô giáo và các bạn đóng góp ý kiến, đểbản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn Th.s Trần Triều Dương đã tận tình giúp đỡ em để em

có thể hoàn thành đồ án này

Hà Nội ngày 6 tháng 12 năm 2012

Sinh viênTrần Văn Sơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN ÔTÔ

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của ly hợp.

1.1 Công dụng :

Trong hệ thống truyền lực của ô tô, ly hợp là một trong những cụm chính có tácdụng là :

- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ô tô di chuyển

- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ô tô khởi hànhhoặc sang số

- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bịquá tải như trong trường hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp

Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để táchtức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng,hoặc khớp gài làm cho quá trình đổi sang số được dễ dàng

Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, sẽlàm cho động cơ hoạt động liên tục ( không chết máy) Do đó không phải khởi độngđộng cơ nhiều lần

1.2 Phân loại ly hợp :

1.2.1 Theo phương pháp truyền mô men chia ra:

- Ly hợp ma sát: mô men truyền động nhờ các mặt ma sát Ở ly hợp ma sát, sựtruyền mômen xoắn từ phần chủ động đến phần bị động, nhờ vào ma sát tiếp xúc giữacác bề mặt làm việc của phần chủ động và bị động của ly hợp Để tăng cường lực masát tiếp xúc này, người ta dùng cơ cấu ép bằng lò xo, tay đòn hay hỗn hợp (lo xo –tayđòn) v.v…

- Ly hợp thủy lực: mô men truyền nhờ chất lỏng Ở ly hợp thuỷ lực, sự truyềnmômen xoắn, từ phần chủ động đến phần bị động, được thực hiện nhờ năng lượng củadòng chất lỏng do bơm đặt trên trục khuỷu của động cơ cung cấp.

- Ly hợp nam châm điện : mô men truyền nhờ tác dụng của trường nam châmđiện

- Loại liên hợp: mô men truyền nhờ các loại trên

Ở ô tô hiện nay loại ly hợp ma sát được dùng nhiều nhất Loại ly hợp thủy lựcngày càng được dùng nhiều vì nó giảm được tải trọng động lên hệ thống truyền lực

1.2.2 Theo hình dạng của các chi tiết ma sát chia ra

- Ly hợp đĩa (một, hai, hay nhiều đĩa)

- Ly hợp hình nón

- Ly hợp hình trống

Ly hợp hình nón và hình trống ít dùng vì mô men quán tính phần bị động quá lớn

1.2.3 Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa chia ra

- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa)

- Loại nửa ly tâm: Lực ép sinh ra ngoài lực của lò xo côn còn có lực phụ thêm

và do lực ly tâm của trọng khối phụ sinh ra

- Loại ly tâm: ly hợp ly tâm thường được sử dụng khi điều khiển tự động Ở lyhợp này lực ly tâm dùng để đóng và mở ly hợp còn áp lực ở trên đĩa được tạo ra bởi lò

xo Ít khi lực ly tâm dùng để tạo ra áp lực trên đĩa ép

- Ly hợp thường đóng: sử dụng nhiều trên ô tô.

- Ly hợp thường mở: sử dụng trên máy kéo

- Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ (gồm đĩa bị động, trục lyhợp…) để giảm lực va đập lên bánh răng khi sang số và khởi động

- Làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh quá tải cho hệ thống truyền lực

- Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, điều khiển dễdàng

- Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, tuổi thọ cao, điều chỉnh và chăm sóc dễdàng

2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp :

2.1 Ly hợp ma sát

2.1.1.Ly hợp ma sát với lò xo ép hình trụ

Cấu tạo : Ly hợp ma sát này (hình 1-1) gồm có: đĩa ly hợp làm bằng thép, bên

ngoài gắn vành đệm ma sát, mayơ của đĩa bị động lồng vào rãnh then hoa trục sơ cấp.Đĩa bị động này, luôn luôn bị ép giữa đĩa ép và bánh đà bằng lò xo trụ

Hình 1-1: Ly hợp ma sát lò xo ép hình trụ.

Hoạt động : Khi tách (hay mở) ly hợp để gài số, người lái xe phải tác dụng một

lực lên bàn đạp, qua càng cắt ly hợp, cần ép, đĩa ép dịch chuyển về phía phải, ép lò xo,

mở rộng khoảng cách giữa bánh đà và đĩa ép, làm cho đĩa bị động tách khỏi bánh đà

Do đó truyền động từ động cơ hay bánh đà sang trục sơ cấp hay hộp số bị ngắt

Hình 1-2: Đĩa ma sát.

1- Lò xo giảm chấn; 2- mayơ ở rãnh then hoa;

3- Đinh tán; 4- bề mặt ma sát ; 5- đường rãnh làm mát và chạy đảo chiều

2.1.2 Ly hợp ma sát với lò xo đĩa

Cấu tạo :

- Lò xo đĩa tròn và mỏng, được chế tạo từ thép lò xo Nó được tán bằng đinhtán hoặc bắt chặt bằng bu lông vào nắp ly hợp, có vòng trụ xoay ở mỗi phía của lò xođĩa làm việc như một trụ xoay trong khi lò xo đĩa đang quay

- Hầu hết bánh đà và đĩa ép có dấu cân bằng động Sau khi cân bằng động,chúng được làm dấu để khi bảo dưỡng hộp số hay ly hợp, lắp lại đúng vị trí đã cânbằng

đà không được truyền tới hộp số.

- Khi nhả ly hợp lực đàn hồi của lò xo đĩa sẽ đẩy vòng bi chuyển động ngược lại

và đĩa ép sẽ ép chặt đĩa ly hợp vào bánh đà Do vậy, khi bánh đà quay thì mômen từ bánh đà sẽ truyền qua đĩa ly hợp làm trục sơ cấp cùng động cơ quay

2.2 Ly hợp thuỷ lực : Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng

(thường là dầu)

2.2.1 Ly hợp thủy lực dạng nối trục:

chạy từ trong ra ngoài).Bơm 1 và vỏ của ly hợp tạo thành 1 khối cứng moayơ của khốinày lắp chặt trên đầu trục khủy của động cơ 2 Tuabin 3 lắp chặt trên đầu của trục thụđộng( trục ra) 4 Toàn bộ cấu trúc được ngâm trong dầu thủy lực ngay cả khi ly hợpkhông làm việc thì dầu vẫn điền đầy trong ly hợp thủy lực Khi động cơ hoạt động dầuđược bơm từ bơm dầu với áp suất khoảng 25bar, qua van một chiều trong ly hợp thủylực,bơm quay đẩy dầu áp suất cao từ trong ra ngoài théo các cánh bơm ( theo chiều mũitên 5) Động năng của chất lỏng chuyển từ bánh bơm sang tuabin, làm quay tuabin,thực hiện quay trục hộp số

Hình 1-4 : Ly hợp thủy lực 1- bơm; 2 - động cơ; 3- tuabin; 4-trục ra; 5- hướng dòng chảy

Ưu điểm : Làm việc bền lâu( các chi tiết ít mòn), giảm được tải trọng động tác

dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe, hệ thốngtruyền lực êm

Nhược điểm : Chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng

trượt, tốn nhiên liệu

Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ôtô, hiện tại mới được sử dụng ở một

số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài ôtô quân sự

2.2.2 Biến mô thuỷ lực:

Biến mô thủy lực cũng có những bộ phận giống như ly hợp thủy lực : bánh bơm

1 nối với động cơ 2, bánh tuabin 3 nối với trục hộp số 4 (giống ly hợp thủy lực), nhưng

có thêm bánh phản lực 8 (có từ 1 đến 2 bánh – còn gọi là bánh dẫn hướng) Các bánhdẫn hướng được đặt trên vỏ nhờ các khớp một chiều 9 Các bánh đều có cánh (hìnhc).Tất cả các bánh đều đặt kín trong dầu (không cho phép không khí xâm nhập vàotrong kể cả lúc động cơ không làm việc) Dòng chất lỏng được bơm từ bơm dầu (nốivới động cơ) vào với áp suất khoảng 20 bar và được bánh bơm đẩy theo lực quán tính

ly tâm chảy từ trong ra ngoài tới đập mạnh vào bánh tuabin, truyền động năng sangbánh tuabin và làm quay trục hộp số Quá trình xảy ra với hai bánh sẽ giống như ly hợpthủy lực nếu không có mặt của bánh phản lực 8 Sự có mặt của bánh phản lực 8 giúpcho việc dẫn hướng dòng chất lỏng chảy từ bánh tuabin trở về bánh bơm, và tạo nênhai trạng thái làm việc cơ bản của bánh phản lực 8 thông qua khớp một chiều 9 Khihai bánh 1 và 3 cùng quay, dòng chất lỏng chảy trong bánh 8 luồn qua mặt cong củacánh như hình c Nhưng khi bánh 3 dừng lại, dòng chất lỏng, chảy từ bánh 3 vào bánh

8, đẩy bánh 8 quay theo chiều ngược lại Khớp một chiều 9 không cho phép bánh 8quay, tạo nên phản lực rất lớn tác dụng ngược trở lại bánh tuabin 3 Nhờ tác dụng này

mô men trên bánh 3 được tăng lên đáng kể (có thể lên tới 2,5 lần so với mô men truyềnvào bánh bơm) Điều này lại xảy ra khi bánh tuabin đứng yên, có nghĩa là tương ứngvới khi khởi hành ô tô, do vậy hiệu quả của biến mô thủy lực là thích hợp với điều kiệnlàm việc nặng nề và cho phép tăng được mô men truyền Ưu việt này trên ly hợp thủylực hoàn toàn không có Để tránh hiện tượng tổn thất dòng chảy lớn khi tốc độ hai bánhnhư nhau, biến mô thủy lực còn có thêm một ly hợp ma sát làm việc trong dầu (gồmcác chi tiết 6, 7).Ly hợp ma sát nối liền dòng truyền mô men từ bánh 1 sang 3, hạn chế

Hình 1-5 :Biến mô thủy lực 1-bơm ; 2- động cơ; 3- tuabin; 4- trục hộp số; 5- chiều dòng chảy;

6,7- ly hợp ma sát làm việc trong dầu; 8 bánh dẫn hướng; 9- khớp 1 chiều

Qua phần trên có thể thấy rõ: biến mô thủy lực là một bộ truyền thủy động cókhả năng thích ứng làm việc cao hơn so với ly hợp thủy lực và trên ô tô ngày nay sửdụng phổ biến cùng với hộp số cơ khí, còn ly hợp thủy lực không dùng cho các loại ô

tô con, ô tô tải, ô tô buýt Tuy vậy còn có thể gặp ly hợp thủy lực trên một số máychuyên dụng làm việc ở tốc độ thấp, khoảng thay đổi momen truyền chỉ trong giới hạnnhỏ

2.3 Một số ly hợp khác :

Hiện nay ngoài ly hợp masát và thuỷ lực, loại điều khiển thông thường trên một

số ôtô kiểu mới còn dùng ly hợp tự động, loại ly hợp chân không, loại điện tử và loạibột từ

2.3.1 Ly hợp loại ly tâm chân không:

Ly hợp loại ly tâm chân không (hình 1-7) gồm có hai bộ ly hợp ma sát một đĩa:

bộ ly hợp ma sát thường mở chỉ đóng lại khi xe chuyển động, nhờ lực ly tâm của cácquả văng dạng con lăn 3, di chuyển xa trục quay, đẩy đĩa ép 2 làm cho đĩa ma sát 1được ép chặt vào mặt bánh đà 9 Bộ ly hợp ma sát thường đóng với đĩa hay giá 4 quaycùng với đĩa ma sát 1 đĩa ma sát 5 và đĩa ép 7 Bộ ly hợp này chỉ mở ra khi sang số vàđược điều khiển nhờ độ chân không cưỡng bức, sau khi sang số xong ly hợp dược đónglại một cách tự động (hình vẽ trang bên)

Hình 1-6 :Ly hợp loại ly tâm chân không 1- Đĩa masát ; 2- đĩa ép; 3- con lăn (quả văng); 4- đĩa hay giá;

5- Đĩa masát; 6- lò xo; 7- đĩa ép; 8- trục sơ cấp hộp số; 9- bánh đà;

10- Trục khuỷu động cơ

2.3.2 Ly hợp loại điện từ:

Ly hợp loại điện từ cũng có cấu tạo tương tự ly hợp ma sát thông thường, chỉ cókhác là trong ly hợp này người ta dùng lực điện từ để đẩy đĩa ép thay cho lực lò xo Lyhợp điện từ (hình 1-8) gồm có: đĩa ép 4 được nối cố định với nắp 2 của ly hợp Khiđóng ly hợp ta cùng cấp dòng điện qua chổi thanh 9, cho lõi từ 6 bị hút vê phía đĩa ép 4

ép đĩa ma sát 1 vào bánh đà 10 Muốn tách ly hợp, cắt dòng điện và dưới tác dụng của

lò xo màng 3,

Hình 1-7: Ly hợp loại điện từ 1- Đĩa masát ; 2- nắp; 3- lò xo ép loại màng; 4- đĩa ép; 5- đĩa từ tính

6- lõi từ; 7, 8- khớp khóa cứng; 9- chổi điện; 10- bánh đà

lõi từ 6 cùng với đĩa ép 4 lại dịch chuyển về phía vị trí ban đầu Khớp nối cứng 7 và 8,

do người lái điều khiển trực tiếp, khi dừng động cơ điều khiển hãm hay phanh xe hoặc khởi động động cơ bằng cách dùng xe khác kéo hay đẩy Trong trường hợp này, trục động cơ và trục hộp số được cố định với nhau

Ly hợp bột từ không dùng lực ma sát, qua các đĩa ma sát, để truyền mômen như các

ly hợp thông thường khác mà dùng lực điện từ để truyền mômen giữa hai trục với nhau.Ly hợp lại bột từ (hình 1-9) gồm có: cuộn dây điện từ hình vành khăn 1 nằm trong đĩasắt từ 2 cố định với trục khuỷu 6 của động cơ đĩa bị động 3 của ly hợp lắp cứng trên

Hình 1-8: Ly hợp bột từ 1- Cuộn dây điện; 2- đĩa sắt từ; 3- đĩa bị động; 4- vỏ ly hợp;

5- Trục sơ cấp của hộp số; 6- trục khuỷu động cơ.

Khi đóng ly hợp hay muốn nối hoặc truyền chuyển động từ trục 6 sang trục 5, tacung cấp dòng điện cho cuộn dây 1, tạo ra các đường từ khép kín (đường nét đứt),đồng thời làm từ kết cứng với nhau thành mạch từ Số lượng và cường độ các mạch từphụ thuộc cường độ đi trong cuộn dây 1, mà số lượng và cường độ mạch từ lại ảnhhưởng đến khả năng truyền mômencủa ly hợp Do đó, khi tăng dần cường độ dòng điệntrong cuộn dây 1 có thể giúp đóng ly hợp một cách êm dịu

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1 Các thông số tham khảo của xe tải Hyundai HD170

1.1 Công dụng của xe ôtô

Hình 2-1 : Xe tải Hyundai HD170

Xe Hyundai HD170 là dòng xe thương mại của tập đoàn Hyundai Hàn Quốc Đây làmột trong những loại ôtô vận tải được dùng nhiều trong việc vận chuyển hàng hóabằng đường bộ ở nước ta Nó là loại xe có thể hoạt động trên mọi đường sá Đặc điểmnổi bật của xe Hyundai HD170 là ngoại thất được thiết kế hiện đại năng động, kiểudáng khí động học giúp tăng khả năng tiết kiệm khi vận hành

Ngoại thất Hyundai HD170 : Kính chiếu hậu được thiết kế hỗ trợ tối đa khả năngquan sát góc mù phía trước và bao quát phía sau, chùm đèn pha kép xếp chồng tăngkhả năng chiếu sáng tuyệt vời kết hợp với cụm đèn xin nhan và đèn sương mù giúp cho

Nội thất Hyundai HD170 : được thiết kế rộng rãi với nhiều tiện nghi cao cấp: hệthống điều hòa công suất cao, radio – cassette, đồng hồ hiển thị đa chức năng, ghế ngồithoải mái với đai an toàn, tay lái trợ lực gật gù mang lại cảm giác thoải mái và tự tinkhi vận hành.

Hyundai HD170 với động cơ thế hệ mới D6AB-D Diesel, 6 xi lanh thẳng hàng hoạtđộng mạnh mẽ bền bỉ và đặc biệt mức tiêu hao nhiên liệu thấp phù hợp với điều kiệnđường xá tại Việt Nam Gầm xe HD170 chắc khỏe, khả năng quá tải cao nhất trong cácdòng xe cùng phân phối trên thị trường.Công suất cực đại của động cơ 290ps/2000rpm.Mômen cực đại của động cơ 110 Kg.m ở 1200 vòng/phút Hệ thống truyền lực của xe ởdạng nhiều cấp Trong đó ly hợp lắp trên xe là loại ly hợp 2 đĩa ma sát khô thườngđóng, được dẫn động và điều khiển bằng cơ khí cường hóa khí nén

1.2 Các thông số kỹ thuật của xe ôtô Hyundai HD170

Thông số kỹ thuật của xe Hyun dai HD170

Nhãn hiệu HYUNDAI do Hàn Quốc sản xuất mới 100%, nhập khẩu

nguyên chiếc

Kích thước

Tổng thể DxRxC (mm) 7.850 x 2.495 x 2.910Chiều dài cơ sở (mm) 5.850

Chiều rộng cơ sở trước/ sau (mm) 2.040/1.850Khoảng sáng gầm

Model D6AB-D, Diesel, 6 xi lanh thẳng

hàngTiêu chuẩn khí thải Euro II

Dung tích xi lanh (cc) 11.149 ccCông suất tối đa (PS/v/ph) 290ps/2000rpmMomen tối đa (kgm/v/ph) 110/1.200Dung tích thùng

nhiên liệu (lít) 200Vận tốc tối đa (km/h) 120Vượt dốc tối đa (tanq) 0,341Bán kính quay vòng nhỏ

Hệ thống phanh Dạng tang trống mạch kép thủy

lực, điều khiển bằng khí nénLốp xe (trước/sau) 11.00 x 20 – 16PR

Hộp số Số sàn, điều khiển bằng tay, 6 số

2.Lựa chọn phương án thiết kế :

2.1.Lựa chọn cụm ly hợp :

2.1.1 Ly hợp ma sát cơ khí:

Ưu điểm :

+ Làm việc bền vững, tin cậy

+ Hiệu suất cao

+ Mômen quán tính các chi tiết thụ động nhỏ

+ Kích thước nhỏ gọn

+ Giá thành rẻ

+ Sử dụng, bảo dưỡng sửa chữa,dễ dàng

-Theo hình dạng của bộ phận ma sát có ba loại : ly hợp ma sát đĩa (đĩa phẳng),

ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình trống ( kiểutang trống và guốc trống ma sát ép vào tang trống)

Ly hợp ma sát hình côn và hình trống mômen quán tính của phần bị động quálớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số nên ngày nay người ta không dùng nữa

Ly hợp ma sát đĩa phẳng dùng phổ biến Tùy theo cấu tạo có thể có kiểu 1 đĩa,kiểu 2 đĩa hoặc có thể nhiều đĩa

Hình 2-2 :Hình ảnh ly hợp một đĩa và hai đĩa

Ly hợp ma sát một đĩa bị động được sử dụng phổ biến hầu hết ở các loại ô tômáy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và mômen quántính của phần bị động nhỏ ít ảnh hưởng tới việc gài số

Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa bị động chỉ dùng trên xe tải lớn (vì cần truyềnmômen quay lớn) Nhược điểm của loại ly hợp này là ly hợp kết cấu phức tạp, việc mở

ly hợp khó dứt khoát (khó cách ly đĩa bị động khỏi phần chủ động), tuy nhiên việcđóng mở ly hợp là êm dịu hơn loại 1 đĩa( nhờ tiếp xúc các bề mặt ma sát được tiếnhành từ từ hơn)

-Theo đặc điểm kết cấu lò xo ép chia ra ma sát có thể chia ra ly hợp ma sát cơ

+ Ly hợp ma sát cơ khí theo kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh kiểunày có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, độ tin cậy cao (nếu một lò xo bị gẫy ly hợp vẫn làmviệc được) Nhược điểm là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ không đều, loại này sửdụng phổ biến trên xe tải, máy kéo một số xe con.

+ Ly hợp ma sát kiểu lò xo ép trung tâm: Chỉ gồm duy nhất một lò xo hình côn(hoặc có thể một hoặc hai lò xo hình trụ) bố trí ở giữa Nhờ áp suất sinh ra ở các bề mặt

ma sát là không đồng đều Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo bị gẫy thì ly hợp mấttác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh khó khăn nên rất ít sử dụng

+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt : Chỉ là lò xo kiểu đãi nón cụt

bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát

Ly hợp lò xo kiểu này có nhiều ưu điểm nổi bật : lò xo làm nhiệm vụ đòn mởnên kết cấu rất gọn nhẹ Đặc tính lò xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu nhưkhông tăng thêm như loại lò xo hình trụ, vì vậy điều khiển nhẹ hơn Nhược điểm cơbản là không thể điều chỉnh được khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tâm ma sát bịmòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch, xe khách cỡ nhỏ có đặc tính độnglực học tốt sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số)

-Theo đặc điểm làm việc có thể chia ra :

+ Ly hợp thường đóng là loại kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong quá trìnhlàm việc Ly hợp chỉ được mở thông qua hệ thống dẫn động dưới tác dụng của lực bànđạp ở bàn đạp ly hợp

+ Ly hợp không thường đóng là loại không có lò xo ép Đĩa bị động và chủ độngđược ép vào nhau thông qua một hệ thanh đòn đặc biệt.Việc đóng mở ly hợp đều phảithông qua hệ thống đòn này dưới lực điều khiển của người lái Loại này có mômenquán tính của phần bị động ly hợp khá lớn nên phải có phanh con riêng để hãm trục lyhợp trước khi gài số nhằm tránh sự va chạm giữa các răng gài số

2.1.2 Ly hợp ma sát thủy lực :

Hình 2-3 : Ly hợp ma sát thủy lực

Đây là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát thủy lực là

ly hợp làm việc rất êm dịu ( nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) vì vậy giảm tải trọngđộng của hệ thống truyền lực cũng như cho động cơ

Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì có mômen dư ( dù số vòngquay của động cơ rất thấp) làm ảnh hưởng tới việc gài số

Ngoài ra ly hợp thủy lực luôn có sự trượt (ít nhất 2-3 %) do vậy gây ra tổn haocông suất động cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe Mặt khác ly hợp thuỷ lựcđòi hỏi cao về độ chính xác và kín khít đối với các mối ghép, yêu cầu các loại dầu đặcbiệt riêng và giá thành ô tô nói chung là cao hơn ly hợp ma sát không khí thông thường Do đó ly hợp này chỉ sử dụng hạn chế trên các xe đặc biệt có công suất riêng lớn

2.1.3 Ly hợp điện từ :

Đây là loại ly hợp mà mômen hình thành ở ly hợp nhờ mômen điện từ Ly hợpđiện từ truyền động êm dịu ,tuy vậy kết cấu cồng kềnh và trọng lượng trên đơn vị công

Hình 2-4: Ly hợp điện từ

 Ly hợp động cơ thiết kế được dùng trên xe tải 8 tấn Qua phân tích và tham khảođộng cơ mẫu ta chọn cụm ly hợp thiết kế là ly hợp thường đóng, ly hợp ma sát cơ khíloại hai đĩa dẫn động, sử dụng cơ cấu lò xo ép đĩa côn

3.1 Phương án 1 : Dẫn động ly hợp bằng cơ khí

Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cóc đòn, khớp nối và được lắptheo nguyên lý đòn bẩy Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơngiản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao Hệ thống dẫn động này được sử dụngphổ biến ở các ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN-131,

Nhược điểm cơ bản của hệ thống dẫn động này là : yêu cầu lực tác động củangười lái lên bàn đạp ly hợp phải lớn, nhất là đối với loại xe ô tô hạng nặng.

Nguyên lý làm việc : Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp 8 sẽ

làm cho cần của trục bàn đạp ly hợp 4 quay quanh tâm O1 kéo thanh kéo của ly hợp 5dịch chuyển sang phải (theo chiều mũi tên) Làm cho cần ngắt ly hợp 3 và càng mở lyhợp 2 quay quanh O2 Càng mở gạt bạc mở 1 sang trái (theo chiều mũi tên) tác độngvào đầu đòn mở của ly hợp, kéo đĩa ép tách ra khỏi đĩa ma sát

Khi người lái nhả bàn đạp 8 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị 6, bàn đạp trở về

vị trí ban đầu duy trì khe hở  giữa bạc mở với đầu đòn mở Nhờ có các lò xo ép để épđĩa ép tiếp xúc với đĩa ma sát ly hợp được đóng lại

Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp thường từ 130  150 mm Trong quá

mặt ma sát mòn tới mức nào đó thì hành trình tự do của ly hợp giảm tới mức tối đa, sẽkhông tạo được cảm giác cho người lái nữa, đồng thời gây hiện tượng tự ngắt ly hợp.Trong trường hợp khác, khi hành trình tự do của bàn đạp ly hợp quá lớn, làm chongười lái đạp bàn đạp hết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫn chưa mở hoàn toàn, cũngtạo hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽ gây mòn các bề mặt ma sátmột cách nhanh chóng.

Trong cả hai trường hợp nêu trên đều không có lợi, vì vậy phải điều chỉnh hànhtrình tự do của bàn đạp ly hợp trong một miền cho phép

Ưu điểm : Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ tin cậy làm việc cao, dễ tháo lắp

và sửa chữa, rẻ tiền

Nhược điểm : Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp Yêu cầu lực của người lái

tác dụng lên bàn đạp lớn Hiệu suất truyền lực không cao Độ cứng của dẫn động thấphơn so với dẫn động thủy lực do nhiều khe hở trong các khâu khớp Khó lắp đặt nhất làkhi cabin kiểu lật

3.2 Phương án 2 : Dẫn động ly hợp thủy lực

Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cách dùng áp lực của chấtlỏng (dầu ) trong các xilanh chính và các xi lanh công tác

Hình 2-6 : Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực

1 Bàn đạp ly hợp ; 2 Lò xo hồi vị

3 Xilanh chính ; 4 Piston xilanh chính

5 Đường ống dẫn dầu ; 6 Xilanh công tác

7 Càng mở ly hợp ; 8 Bạc mở ly hợp

Khi người lái tác dụng một lực Qbđ lên bàn đạp ly hợp 1, nhờ thanh đẩy, đẩypiston 4 của xinh lanh 3 sang trái, đẩy dầu và chất lỏng từ xi lanh 3 theo ống dẫn dầu 5đến xi lanh công tác 6 , làm dịch chuyển piston tác động vào càng mở ly hợp chuyểnđộng sang phải làm cho ly hợp được mở

Khi người thả bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2 và lò xo éplàm các piston của xilanh chính và xilanh công tác từ từ trở về vị trí ban đầu Lúc nàydầu từ xilanh công tác 6 theo đường ống dẫn dầu 5 lại trở về vị trí ban đầu hay ly hợp

đã đóng

-Ưu điểm : Hiệu suất cao, độ cứng vững cao Dễ lắp đặt (nhờ có thể sử dụng

đường ống các khớp nối mềm).Có khả năng hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khiđóng ly hợp đột ngột, giảm tải trọng động, điều khiển mở ly hợp nhẹ nhàng

- Nhược điểm : Kết cấu phức tạp đòi hỏi độ kín khít cao, lực dẫn động lớn hiệu

suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp, sự dao dộng của chất lỏng làm việc có thể làm cho cácđường ống bị rung động, giá thành cao Làm kém việc tin cậy khi có rò rỉ , bảo dưỡng,sửa chữa phức tạp

3.3 Phương án 3 : Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

Hình 2-7 : Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

1 Bàn đạp ly hợp ; 2 Lò xo hồi vị

3 Xilanh chính ; 4 ; 13 Đường ống dẫn dầu

5 Xilanh công tác ; 6 Piston xilanh

9 Piston xilanh thủy lực ; 10 Cần piston xilanh thủy lực

Đồng thời dầu có áp suất theo đường ống dẫn dầu 13 tác dụng lên piston xilanh

mở van 14 thì đẩy piston 14 cùng cốc van 15 và màng ngăn 16 sang trái Đóng van xả

17 lại và van nạp 18 được mở ra Khí nén từ máy nén khí theo đường ống dẫn khí nén

19 qua van nạp 18 vào khoang A, rồi theo lỗ thông xuống khoang B và đẩy pistonxilanh 6 cùng cần piston 7 sang phải Kết hợp với lực đẩy của áp lực dầu, đẩy pistonxilanh thủy lực 9 cùng cần piston 10 làm cho càng mở ly hợp 11 quay quanh O2 và đẩybạc mở ly hợp 12 sang trái Ly hợp được mở

Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi

vị 2 kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Piston của xilanh chính 3 dịch chuyển lên phíatrên và dầu từ xilanh công tác trở về xilanh chính Đồng thời van xả 17 mở, van nạp 18đóng lại Khí nén từ khoang B qua lỗ thông sang khoang A và qua van xả 17 rồi theo lỗtrên cốc van phân phối 15 thông với khí trời ra ngoài Ly hợp đóng hoàn toàn

Ưu điểm : Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy, khi cường hóa khí nén hỏng thì

hệ thống dẫn động bằng thủy lực vẫn hoạt động bình thường Lực của người lái tácdụng vào bàn đạp ly hợp nhỏ Hành trình toàn bộ của bàn đạp không lớn Loại hệ thốngdẫn động này thì đảm bảo được yêu cầu đóng ly hợp êm dịu, mở dứt khoát và dùng phùhợp với những xe có máy nén khí

Nhược điểm : Kết cấu phức tạp, bảo dưỡng, điều chỉnh, sửa chữa khó khăn yêu

cầu về độ chính xác của hệ thống dẫn động cao

3.4 Phương án 4 : Dẫn động cơ khí trợ lực khí nén

Hình 2-8 : Sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí trợ lực khí nén

2 ; 4 ; 7 ; 8 ; 18 Đòn dẫn động ; 6 Lò xo hồi vị

9 Mặt bích xi lanh phân phối ; 10 Thân van phân phối

11 Đường dẫn khí nén vào ; 12 Phớt van phân phối

13 Đường dẫn khí nén ; 14 Piston van phân phối

17 Xilanh công tác ; 19 Bạc mở ly hợp Nguyên lý làm việc : Khi người lái tác dụng một lực Qbd lên bàn đạp ly hợp 1,làm cho đòn dẫn động 2 quay quanh O1 , thông qua thanh kéo 3 làm đòn 4 quay quanhO2 và qua thanh kéo 5 làm đòn dẫn động 7 quay quanh O3 Nhờ có đòn dẫn động 8cùng với mặt bích của xilanh phân phối 9 và đẩy thân van phân phối 10 sang phải(theo chiều mũi tên) Khi mặt phải của thân van phân phối chạm vào đai ốc hạn chếhành trình nắp trên cần piston 15 thì làm cho càng mở ly hợp 16 quay quanh O4 và đẩybạc mở ly hợp 19 sang trái (theo chiều mũi tên) Ly hợp được mở

Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạnchế hành trình của cần piston 15 thì đầu piston van phân phối 14 cũng tỳ vào phớt van

12 và làm van 12 mở ra Khí nén lúc này từ khoang A qua van 12 vào khoang B, rồitheo đường dẫn khí nén 13 vào xilanh 17 và đẩy xilanh lực dịch chuyển làm đòn dẫnđộng 18 quay quanh O4 Kết hợp với càng mở ly hợp 16 quay và đẩy bạc mở ly hợp 19sang trái Ly hợp được mở.

Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi

vị 6 kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời thông qua đòn dẫn động 8 kéo thânvan phân phối 10 sang trái, khi mặt đầu bên phải của piston 14 chạm vào mặt bích bênphải của thân van thì piston 14 được đẩy snag trái, làm càng mở ly hợp 16 quay và đẩybạc mở ly hợp 19 sang phải Cùng lúc đó, dưới tác dụng của lò xo hồi vị phớt van phânphối 12 và đẩy van này đóng kien cửa van Khí nén từ xilanh17 theo đường dẫn khínén 13 vào khoang B và qua đường thông với khí trời A ở thân piston 14 ra ngoài Lúcnày ly hợp ở trạng thái đóng hoàn toàn

- Ưu điểm : Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy , khi cường háo khí nén hỏng thì

hệ thống dẫn động cơ khí vẫn có thể điều khiển được ly hợp được

- Nhược điểm : Khi cường hóa hỏng thì lực bàn đạp lớn Loại hệ thống này phù

hợp loại xe có máy nén khí

Qua phân tích, tìm hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động, xem xét ưu điểm và nhượcđiểm của từng phương pháp dẫn động ly hợp ta thấy :

Phương án 4 : Dẫn động cơ khí trợ lực khí nén phù hợp để áp dụng cho việc thiết kế

hệ thống ly hợp xe tải 8 tấn trên cơ sở xe Hyundai HD170

Phương án này đảm bảo nguyên tắc :

- Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy

- Lực bàn đạp phải đủ lớn để có cảm giác mở ly hợp

- Sử dụng phải chắc chắn nhẹ nhàng

- Dễ chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP

Thông số cho trước của ôtô:

Số liệu Xe tham khảo:

- Toàn tải bánh trước 4330(kg)

- Toàn tải bánh sau 12670(kg)

- Công suất tối đa 290ps/2000rpm

- Mômen xoắn cực đại Memax = 110 (KG.m)

- Kích thước Moayơ: (B.d) 260x508 (mm)

- Đường kính bánh đà xe tham khảo D170 Dbđ = 365 mm

- io Tỉ số truyền của truyền lực chính, io= 6,53

- ih Tỉ số truyền của hộp số chính ih = 7,82

- if Tỉ số truyền của hộp số phụ(lấy ở số truyền thấp nhất), if=1

-  Hệ số cản tổng cộng của đường, với đường tốt lấy  = 0,7

- B Chiều rộng vành xe = 11 inch = 279,4 mm

- d Đường kính lắp vành = 20 inch = 508 mm

1 Xác định mômen ma sát của ly hợp :

Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men lớn nhất của động cơ Memax để đảmbảo điều kiện này, mô-men ma sát (Mms) của ly hợp xác định theo công thức:

Trong đó : Mms : Mô-men ma sát cần thiết của ly hợp (N.m)

Memax : Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ(N.m)

 : Hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số  phải đủ lớn (> 1) để đảm bảo truyền hết mômen xoắn của động cơtrong mọi trường hợp( khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ rơi vào, khi các lò xo ép bịgiảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát bị mòn…) Tuy nhiên  cũng không được chọnquá lớn, vì như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyềnlực khi quá tải

Hệ số  được chọn theo bảng 1 [I] Theo [trang 5 – Sách thiết kế hệ thống lyhợp của ôtô- máy kéo Lê Thị Vàng -ĐHBK Hà Nội 1992]

Với ô tô tải: = 1,62,25 Ta chọn  = 2

Mc=  Me max=  P Rtb i (3.2)

 - hệ số ma sátP - tổng lực ép lên đĩa ma sát (kG)

I - số đôi bề mặt ma sátRtb – bán kính ma sát trung bình (cm)

Memax- mômen cực đại của động cơ, Nm

D2- đường kính ngoài của đĩa ma sát, cm

R2- bán kính ngoài của đĩa ma sát, cm.

c- hệ số kinh nghiệm lấy theo loại ô tô ( Đối với ôtô tải c = 3,6)

Theo [Trang 6 – Sách ‘’ Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô máy kéo ’’ ĐHBK Hà Nội của Lê Thị Vàng ]

D2=2 R2=3 , 16√M e max

c =3,16

110.9,813,6 = 54,7(cm) = 547mm (3)

So sánh đường kính ngoài của đĩa ma sát với đường kính bánh đà động cơ lấy theo xetham khảo : Dbđ = 365 mm (đường kính trong lòng)

thì ta thấy rằng D2 = 547mm > Dbđ = 365 mm

Như vậy có hai phương án

+ Nếu ta giữ nguyên đường kính ngoài của đĩa ma sát D2 = 547 mm và tăngđường kính của bánh đà thì phương án này không thực hiện được Vì nó liên quan đếncân bằng động cơ

+ Nếu ta giảm đường kính ngoài từ D2 = 547 mm xuống D2 = 350 mm (lấy theo

xe tham khảo) và tăng số đôi bề mặt ma sát thì phương án này là phù hợp Vậy ta chọnphương án này

3 1 3 2

R R

R R 3

3 3

1 175

100 175

i = tb

c

RP

M

2 tb

Bề mặt ma sát bảo đảm đủ độ bền cho phép

3 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp

Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp:

-Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi độtngột thả bàn đạp ly hợp Trường này không tốt nên phải tránh.Vì khi đóng đột ngột nhưvậy làm cho đĩa ép lao nhanh vào đĩa bị động,thời gian trượt ngắn nhưng lực ép tăng

nhanh lên làm cho xe bị giật mạnh,gây tải trọng động lớn với hệ truyền lực(do quántính lao vào của đĩa ép,nên làm tăng thêm lực ép tác dụng lên đĩa bị động,mô men masát của ly hợp lúc tăng lên và do vậy ly hợp có thể truyền qua nó một mô men quántính lớn hơn mô men ma sát)

-Đóng ly hợp một cách êm dịu Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởiđộng tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra trongquá trình đóng ly hợp Trong sử dụng thường dùng phương pháp này nên ta tính côngtrượt sinh ra trong trường hợp này

3.1 -Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ ôtô

Phương pháp này sử dụng công thức tính theo kinh nghiệm của viện HAMH

G- là toàn bộ trọng lượng của ôtô(kG) G= 17100 kgMemax mô men xoắn cực đại của động cơ (KGm).Memax= 110KGmno- số vòng quay của động cơ khi khởi động ôtô tại chỗ

it- là tỉ số truyền của hệ thống truyền lực it=i0.ih.if= 6,53.7,82.1=51,06io- tỉ số truyền của truyền lực chính, io= 6,53

ih- tỉ số truyền của hộp số chính ih= ih1 , ih = 7,82if- tỉ số truyền của hộp số phụ (lấy ở số truyền thấp nhất), if=1

- hệ số cản tổng cộng của đường,  = 0,16 Thay vào công thức (3.6) ta được :

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát, ta phải xác định công trượt riêng theocông thức sau:

lo = F i

L

 [lo] (KGm/cm2) (3.7)Trong đó : lo - công trượt riêng

L - công trượt của ly hợp (KGm)

F - diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (cm2)

i - số đôi bề mặt ma sát i = 4[lo] – công trượt riêng cho phép

Tra theo [bảng 4 ,Trang 12 – Sách ‘’ Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô máy kéo ’’

ĐHBK Hà Nội của Lê Thị Vàng ]

Với ô tô tải có trọng tải > 5 tấn  [lo] = 4,0 6,0 kGm/cm2

L

2 1 2

2  

2924, 64 3,14 (17,5   10 ) 4  = 1,13 kGm/cm2< [lo]

Vậy công trượt thỏa mãn điều kiện cho phép

4 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết

Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, đĩa ép trung gian ở

L m

c

L T

t t

.



(0C) (3.8) Trong đó:

L- công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt (kGm)

mt- khối lượng chi tiết bị nung nóng (kG).

Gt- trọng lượng chi tiết bị nung nóng (kG) Ta chọn Gt= 5,0kG

- hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính

Đối với đĩa ép ngoài  =

12n =

12⋅2 = 0, 25

14

Đối với đĩa ép trung gian ở ly hợp 2 đĩa  =

1

n = 0,5

12

n- số lượng đĩa bị động n =2 [T] - độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết

Với ôtô không có kéo rơmoóc : [T] = 8 oC  10 oCNhận xét :

- Đối với đĩa ép trung gian khi bị trượt thì cả hai bề mặt đều tham gia

- Đối với đĩa ép ngoài và bánh đà khi bị trượt thì chỉ có 1 bề mặt tham gia

Như vậy đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài có khối lượng tương đương nhau,bánh đà có khối lượng lớn hơn.Nhưng khi bị trượt thì đĩa ép trung gian có độ tăng nhiệt

độ gấp hai lần so với đĩa ép ngoài và bánh đà Do đó ta chỉ cần kiểm tra độ tăng nhiệt

độ của đĩa ép trung gian nên đảm bảo điều kiện cho phép là được

Thay vào (3.8) ta được:

- Khi đĩa ép ngoài bị nung nóng (với độ tăng nhiệt độ T chỉ bằng 1/2 độ tăngnhiệt độ của đĩa ép trung gian), thì lò xo ép cũng có độ tăng nhiệt độ còn nhỏ hơn độtăng nhiệt độ của đĩa ép ngoài (do có đệm cách nhiệt) Do vậy, ta không cần kiểm tranhiệt độ của lò xo ép

5 Tính toán hệ thống dẫn động ly hợp

Ở chương 2 ta đã chọn Phương án 4 : Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóakhí nén làm phương án dẫn động điều khiển ly hợp

Hình 3-2 :Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén

5.1 Xác định lực tác dụng lên piston cường hóa :

Lực của người lái tác dụng lên bàn đạp khi chưa có cường hóa :

P

Trong đó :

P' - tổng lực ép cực đại của các lò xo ép tác dụng lên đĩa ép

ic - tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động

 - hiệu suất của cơ cấu dẫn động, thường chọn  = 0,75  0,80

Theo sơ đồ hình 3-2 ta có : ic = n

mh

gf

ed

cb

gf

ed

cb

Mi