Đồ án môn học thiết kế ôtô ly hợp

Chương II CÔNG TRƯỢT SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH ĐÓNG LY HỢP Khi đóng ly hợp sẽ có hiện tượng trượt các đĩa ở thời gian đầu cho đến khinào đĩa chủ động và đĩa thụ động quay như một hệ thống

Chương 1 CÔNG DỤNG –PHÂN LOẠI –YÊU CẦU

1.1 Công dụng :

Ly hợp là một trong những cụm nhỏ chủ yếu của ôtô máy kéo Ly hợpdùng để nối trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực , để truyền mômenquay động cơ được êm dịu và cắt truyền động đến hệ thống truyền lực đượcnhanh chóng , dứt khoát , làm nhiệm vụ an toàn khi mômen lớn quá mức quiđịnh …

1.2 Yêu cầu :

Ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau :

1 Truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ởbất cứ điều kiện sử dụng nào Muốn như vậy thì mômen ma sát của lyhợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ một ít , nghĩa là hệ sốdự trữ mômen của ly hợp phải lớn hơn 1

2 Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyềnlực , không gây va đập các bánh răng Ngoài ra khi ly hợp đóng êmdịu thì ôtô máy kéo khởi hành không giật , làm cho người lái đỡ mệt ,nhất là khi ôtô chạy ở đường phố hoặc khi máy kéo làm việc ở cánhđồng nhỏ phải sử dụng ly hợp nhiều

3 Mở dứt khoát và nhanh chóng , nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từđộng cơ đến hệ thống truyền lực thời gian rất ngắn Nếu mở khôngdứt khoát thì khó gài số êm dịu vì mômen quay của động cơ vàmômen quy dẫn đến trục khuỷu của tất cả các chi tiết chuyển độngcủa động cơ sẽ truyền một phần đến trục sơ cấp của hộp số , cho nênkhi dịch các bánh răng khỏi sự ăn khớp để gài số khác sẽ rất khó khăn

vì trên các bánh răng ta muốn dịch chuyển sẽ có tác dụng của lực domômen nói trên sinh ra Ngoài ra mômen ma sát của ly hợp sẽ làmquay trục sơ cấp và trục trung gian của hộp số làm khó khăn cho việcđồng đều tốc độ các bánh răng cần gài Mở dứt khoát và nhanh chóngsẽ giảm lực va đập các bánh răng

4 Mômen quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm các lực

va đập lên bánh răng

5 Làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh tác dụng lên hệ thống truyềnlực những lực quá lớn khi gặp quá tải

6 Điều khiển dễ dàng , lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

7 Đảm bảo điều kiện thoát nhiệt tốt

8 Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt , đảm bảo sự làm việc bình thường

9 Kết cấu đơn giản , trọng lượng nhỏ , làm việc bền , điều khiển vàchăm sóc dễ dàng

1.3 Phân loại :

Tuỳ theo cách truyền mômen quay từ trục khuỷu đến trục hệ thống truyềnlực người ta chia ra các loại :

1 Ma sát – Truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát

2 Thủy lực – truyền mômen quay bằng chất lỏng

3 Nam châm điện –truyền mômen quay nhờ tác dụng của trường nam châmđịên

4 Liên hợp - truyền mômen quay bằng cách kết hợp các loại kể trên

Ở ôtô máy kéo ly hợp ma sát được dùng nhiều nhất Ly hợp loại thuỷ lựcngày nay cũng đang được phát triển trong ngành chế tạo ôtô máy kéo vì nó có

ưu điểm căn bản là giảm được tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực

Tuỳ theo hình dạng của các chi tiết ở ly hợp loại ma sát người ta chia ra :

ly hợp đĩa (phẩn thụ động gồm một , hai hay đĩa nhiều đĩa ) , ly hợp hình côn( đĩa thụ động có dạng hình côn ) và ly hợp hình trống (phần thụ động làm theokiểu má phanh và tang trống )

Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không dùng trên ôtô máy kéonữa vì mômen quán tính của chi tiết thụ động của chúng lớn gây nên tải trọng

va đập lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp

Tuỳ theo số đĩa thụ động người ta chia ly hợp ma sát ra một , hai hoặcnhiều đĩa

Ly hợp một đĩa hiện nay dùng nhiều trên ôtô máy kéo vì nó đơn giản giárẻ , và mômen quán tính của chi tiết thụ động bé

Ở ôtô tuỳ theo phương pháp phát sinh lực lên đĩa ép người ta chia ly hợploại lò xo , loại nửa ly tâm ở đấy lực ép sinh ra bởi các lò xo và lực ly tâm củacác trọng khối phụ thuộc và loại ly tâm

Loại nửa ly tâm dùng ở ôtô du lịch và vận tải trọng cỡ nhỏ vì ở đấy mômencực đại của động cơ tương ứng với số vòng quay tương đối cao

Loại ly tâm thường được dùng để làm dễ dàng điều khiển ôtô Trong các

ly hợp loại ly tâm thì lực ly tâm dùng để đóng mở ly hợp , còn lực để ép là do lò

xo ,ít khi dùng lực ly tâm để ép đĩa ép Loại ly hợp này không được sử dụngrộng rãi

Theo phương pháp điều khiển ly hợp có thể chia ra loại điều khiển bằngsức người và loại điều khiển tự động

1.4 Chọn phương án thiết kế :

a) Ly hợp ma sát khô :

Ly hợp ma sát khô hiện nay gồm loại một đĩa hay nhiều đĩa ma sát Hiệnnay loại ly hợp một đĩa ma sát có lò xo hình trụ đuợc sử nhiều Lò xo ép có thểdùng một lò xo trung tâm (dùng ở xe du lịch hay tải nhẹ ) hoặc dùng nhiều lò xođặt xung quanh đĩa ép ( dùng trên xe tải )

* Ưu điểm : có kết cấu đơn giản , đảm bảo thoát nhiệt tốt , thuận tiện chocông tác bảo dưỡng và sữa chửa , mômen quán tính của chi tiết thụ động bé

* Nhược điểm : loại này đóng mở không êm dịu bằng loại nhiều đĩa

Ly hợp ly tâm :

Ly hợp nối ngắt tự động theo chế độ biến thiên tốc độ góc của động cơ

* Ưu điểm : không có sự trượt khi động cơ quay nhanh , điều khiển dễ dàng

* Nhược điểm : kết cấu phức tạp vì có thêm ly hợp phụ và khớp một chiềuđể truyền mômen quay ngược lại khi phanh ôtô

b) Ly hợp điện từ :

Quá trình đóng và ngắt nhờ lực điện từ của nam châm

* Ưu điểm : kết cấu đơn giản , dễ tự động hoá quá trình điều khiển , mặt

ma sát hao mòn ít

* Nhược điểm : Bộ phận tự động có mômen quán tính lớn

c) Ly hợp thuỷ lực :

Có hai loại : ly hợp thuỷ tĩnh và ly hợp thuỷ động

* Ưu điểm : giảm tải trọng động lên động cơ và hệ thống truyền lực khithay đổi đột ngột chế độ làm việc Tăng sự bám , không giật khi gài số Điềukhiển đơn giản , dễ tự động hoá quá trình điều khiển Ít hao mòn , cho phépkhởi động khi đang gài số

* Nhược điểm : không đảm bảo mở dứt khoát , độ trượt lớn , kết cấu phứctạp

d) Ly hợp loại hổn hợp :

Thường dùng loại ly hợp ma sát kết hợp thuỷ lực

* Ưu điểm : kết hợp được ưu diểm các loại ly hợp trên

* Nhược điểm : kết cấu phức tạp , giá thành cao

e) Kết luận :

Từ bốn loại ly hợp trên ta thấy ly hợp ma sát khô một đĩa có cơ cấu dẫnđộng kết hợp thuỷ lực là phù hợp nhất với loại xe tải 15 tấn vì kết cấu đơn giảngiá thành thấp dễ bảo dưỡng và sữa chửa Do đó ta sẽ chọn loại ly hợp một(hoặc hai ) đĩa ma sát khô để thiết kế

1.5 Kết cấu các chi tiết chính và nguyên lý làm việc của ly hợp một đĩa ma sát khô :

a)Cacte ly hợp : làm bằng gang có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trongcủa ly hợp , nối liền với hộp số bằng bulông và đai ốc

b)Đĩa bị động : là một đĩa mỏng , trên đĩa có rãnh xẻ hướng tâm chia đĩathành nhiều phần bằng nhau để giảm độ cứng và tăng độ đàn hồi Trên đĩa coágắn các tấm ma sát bằng đinh tán Đĩa thụ đợng nối với moayơ bằng đinh tán Moayơ được nối với trục bằng then hoa Ngoài ra trên đĩa bị động còn có lò xogiảm chấn ở tần số cao và các tấm giảm chấn ở tần số thấp

c)Mâm ép : Chế tạo bằng gang xám , có trọng lượng khá lớn để làm thoátnhiệt tốt từ các bề mặt ma sát Đĩa ép phải cứng để ép đều lên các vòng masát Trên đĩa ép có chỗ gờ lên hoặc các ống dẫn hướng để định hoặc hướng lò

xo ép

d)Đòn mở : chế tạo bằng thép , có động cứng cao Đòn mở tựa một đầulên ly hợp , đầu còn lại nối tiếp với đĩa ép Trên đòn mở có bắt vít điều chỉnh e)Thân ly hợp : chế tạo bằng thép , được bắt cứng vào bánh đà bằngbulông , trên thân ly hợp có khoan các lổ để đặt lò xo ép

f)Lò xo ép : lò xo dạng hình trụ , bố trí xung quanh , chịu nén tạo lực nénlên đĩa ép

1.6 Nguyên lý làm việc :

Ly hợp ma sát hoạt động dựa vào lực ma sát Mômen được truyền nhờ masát giữa bề mặt bánh đà và đĩa ma sát

Đĩa ép được nối với bánh đà nhờ càng phân ly và vỏ ly hợp tạo thành phầnchủ động luôn quay cùng vận tốc với trục khuỷu động cơ

Bình thường ly hợp ở trạng thái đóng và mômen truyền qua ly hợp tới hệthống truyền lực nhờ các lò xo ép chặt phần chủ động và bị động thành mộtkhối

Khi sang số hoặc phanh , người lái tác dụng lực vào bàn đạp ,qua hệ thốngđiều khiển làm càng phân ly đẩy bạc mở tỳ lên đòn mở và tách đĩa ép khỏi đĩa

bị động làm ngắt mômen truyền từ động cơ sang hệ thống truyền lực

Chương II CÔNG TRƯỢT SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH

ĐÓNG LY HỢP

Khi đóng ly hợp sẽ có hiện tượng trượt các đĩa ở thời gian đầu cho đến khinào đĩa chủ động và đĩa thụ động quay như một hệ thống động học liền Khi cácđĩa bị trượt sẽ sinh ra công ma sát làm nung nóng các chi tiết của ly hợp lên quánhiệt độ làm việc bình thường , làm hao mòn các tấm ma sát và nguy hiểm nhấtlà các lò xo ép có thể bị ram ở nhiệt độ như vậy , mất khả năng ép Vì thế việcxác định công trượt trong thời gian đóng ly hợp là một điều cần thiết

Trong quá trình gài số ở ôtô theo sự đổi số từ thấp lên cao hoặc từ caoxuống thấp mà quá trình gài có thể tiến hành khác nhau Khi đổi số từ thấp lêncao (thí dụ từ số I lên số II , hoặc số II lên số III …) tốc độ góc của trục khuỷuđộng cơ trong khi đóng ly hợp cao hơn tốc độ góc của trục sơ cấp hộp số , vì vậymômen quay của động cơ Mm không nên lớn để tránh tăng công trượt Khi đổitừ số cao xuống số thấp tốc độ góc của trục khuỷu có thể thấp hơn tốc độ góccủa trục sơ cấp và trong trường hợp này khi đóng ly hợp cần phải có mômen Mmnào đấy của động cơ để làm đồng đều các tốc độ góc nói trên Nhưng ở tronghai trường hợp kể trên tuỳ theo kỹ thuật của người lái tốc độ góc của trục khuỷuvà trục sơ cấp của hộp số có thể đồng đều , nghĩa là m = ih a do đó công trượtcó thể giảm đến tối thiểu

Khi ôtô khởi động tại chỗ sự đồng đều nói trên không thể thực hiện được vì

’m > 0 và a = 0 Trong trường hợp này công trượt sẽ cực đại

Nghiên cứu quá trình trượt của ly hợp có thể dựa trên đồ thị tăng tốc củaôtô được ghi lại từ thí nghiệm trong thực Quá trình đóng mở ly hợp sẽ ảnhhưởng đến quá trình trượt ly hợp , vì vậy ta sẽ nghiên cứu trước tiên quá trìnhđóng ly hợp Qúa trình đóng ly hợp có thể có hai trưòng hợp sau :

1.Đóng ly hợp đột ngột :

Lúc đó động cơ đang quay ở số vòng quay cao thì người lái thả đột ngộtbàn đạp ly hợp Khởi động tại chỗ như vậy sẽ sinh ra giật rất lớn lớn nhất là khi

ly hợp có hệ số dự trữ  cao Chế độ đóng ly hợp như thế gấn giống với sơ đồtính toán trình bày dưới đây mặc dù trong thực tế cần tránh viếc đóng ly hợp độtngột

Biểu thị a là tốc độ của trục động cơ trước lúc đóng ly hợp và 4 là tốc độgóc sau khi đóng ly hợp ( cuối thời kỳ trượt ) : Hệ số hạ tốc độ góc tương đối

cụa trúc ñoông cô khi ñoùng ly hôïp ñöôïc bieơu thò laø

3

4 3

ω

ω

k  heô soâ naøy khi ñoùng lyhôïp ñoôt ngoôt seõ coù giaù trò k3 = 0,35 – 0,5

2.Ñoùng ly hôïp eđm dòu :

Khi ñoùng ly hôïp eđm dòu seõ bạo ñạm cho ođtođ khôûi ñoông tái choê ñöôïc eđmdòu , ñieău naøy yeđu caău quan tróng khi söû dúng ođtođ Trong tröôøng hôïp nạy ngöôøilaùi thạ baøn ñáp ly hôïp töø töø keơ töø khi caùc beă maịt ma saùt chám vaøo nhau , do ñoùtaíng thôøi gian tröôït vaø taíng cođng tröôït Heô soâ k3 trong tröôøng hôïp naøy coù giaù tròk3 = 0,6 – 0,9

Tuyø theo cheâ ñoô ñoùng ly hôïp maø thôøi gian tröôït ly hôïp to seõ coù giaù trò sauñađy ( khi khôûi ñoông tái choê ); khi ñoùng ly hôïp ñoôt ngoôt to = 0,6 – 1,1s , khi ñoùngeđm dòu to = 1,6 – 2,5 s Neâu tieâp túc taíng toâc thì toâc ñoô cụa ođtođ seõ taíng tôùi giaù tròv1 töông öùng vôùi toâc ñoô goùc cöïc ñái cụa trúc ñoông cô 2

Toâc ñoô cöïc ñái cụa trúc ñoông cô ñöôïc xaùc ñònh bôûi boô phaôn hán cheâ soâvoøng quay ñaịt trong ođtođ vaôn tại hoaịc bôûi söï suy xeùt cụa ngöôøi laùi Tái thôøiñieơm öùng vôùi ñieơm d ngöôøi laùi nhạ ly hôïp , baøn ñápnhieđn lieôu ( chađn ga ) ñöôïcthạ ra vaø toâc ñoô goùc cụa trúc khuyûu ñoông cô há xuoâng ñeân giaù trò 1 Nhòp ñoô hátoâc ñoô goùc cụa trúc khuyûu ñoông cô khi thạ chađn ga vaø môû ly hôïp ñöôïc ñaịc tröngbôûi heô soâ

1

1 2

ω ω

k   , noù bieơu thò söï oơn ñònh laøm vieôc cụa ly hôïp Heô soâ naøy coùgiaù trò 94 – 105 1/s2 ( 900 – 1000 vg/ph/s )

Trong thôøi gian t2 giöõa ñieơm d vaø e vaø thôøi gian cháy tieâp theo ngöôøi laùitieân haønh chuyeơn soâ Ngöôøi laùi thạ baøn ñáp ly hôïp ( ñoùng ly hôïp ) vaø ñoăng tôøiaân baøn ñáp ga ñeơ taíng soâ voøng quay m vaø toâc ñoô goùc naøy seõ há xuoâng do ñóa lyhôïp bò cuoân theo Tái ñieơm h toâc ñoô goùc cụa trúc ñoông cô laø 4 vaø sau ñoù baĩtñaău quaù trình taíng toâc ñoô cụa ođtođ ôû soâ truyeăn tieâp theo Thôøi gian to öùng vôùithôøi gian tröôït ly hôïp khi chuyeơn soâ

Toâc ñoô v cụa ođtođ ñát giaù trò cöïc ñái ôû soâ truyeăn ñaõ cho tái ñieơm d toâc ñoônaøy seõ há xuoâng trong giai ñoán t3 do toâc ñoô chuyeơn ñoông laøm giạm ñeân toâc ñoồùng vôùi ñieơm e , luùc ñoù ly hôïp vò cuoân theo thì toâc ñoô ođtođ baĩt ñaău taíng Thôøigian toaøn boô khi chuyeơn soâ laø t4

) i i i (

r g

G G J

o p h

bx m

ih = ih1 = 9.97 (xe tham khảo TATRA 148S1)

ip :tỷ số truyền của hộp số phụ.Xe không có hộp số phụ do đó

ip = 1

io : truyền lực chính ;

io : 8.21 (xe tham khảo)rbx : bán kính làm việc của bánh xe rbx = 0,61 (m)

Mômen cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp :

tl o p h

bx m

o

r KFv ψ G G

 : góc trượt của ly hợp Công trượt của ly hợp được xác định theo phương trình sau :



α

O α M

Trên cơ sở phân tích ở trên về hai phương pháp đóng ly hợp chúng ta có haiphương pháp để tính công trượt của ly hợp Ở đây ta chọn phương pháp tínhtoán thứ hai vì nó đơn giản trong tính toán và phù hợp với điều kiện làm việccủa xe tải

Phương pháp này tính đến quá trình diễn biến thực tế khi đóng ly hợp gồmhai giai đoạn :

1.Tăng mômen quay của ly hợp M1 từ 0 đến Ma khi bắt đầu đóng ly hợp ,lúc đó ôtô bắt đầu khởi động tại chỗ

2.Tăng mômen quay của ly hợp M1 đến giá trị mà sự trượt của ly hợpkhông còn nữa

Công của động cơ ở giai đoạn đầu của thời gian t1 sẽ tiêu hao cho sự trượtvà nung nóng ly hợp

Công trượt ở giai đoạn đầu L1 xác định như sau :

1 1

2 t

ω ω M

a



Công của động cơ ở giai đoạn thứ hai của thời gian t2 tiêu tốn cho việc tăngtốc trục bị động của ly hợp và sẽ thắng các sức cản chuyển động của ôtô

Công trượt ở giai đoạn thứ hai sẽ xác định theo công thức sau :

2

3

2 2

1

t ω ω M ω

ω J

L  a m  a  a m  a

Công trượt toàn bộ của ly hợp sẽ là :

2 2

1 2

2

1 ) 3

2 2 )(

M L L

Ở đây : k – hệ số tỷ lệ , đặc trưng cho nhịp độ tăng mômen của đĩa ly hợp M1

khi đóng ly hợp

Đối với ôtô vận tải k = 150 – 750 Nm/s Chọn k = 400 Nm/s

Giá trị của A xác định theo công thức sau :

) (

a : tốc độ góc của trục ly hợp Khi khởi động a = 0

Tốc độ góc của trục động cơ khi đóng ly hợp có thể thừa nhận không đổivà bằng tốc độ góc ứng với mômen cực đại của động cơ

Cần phải chú ý rằng khi đóng ly hợp đột ngột sẽ sinh ra lực xung kích lớn ởcác bánh răng và các chi tiết của hệ thống truyền lực làm ảnh hưởng đến độbền của các cơ cấu ôtô , do đó có thể kết luận sự đóng ly hợp êm dịu trong khităng nhanh mômen ma sát M1 là trường hợp tốt nhất

Trong quá trình đóng ly hợp phần lớn công ma sát do sự trượt các đĩa thụđộng sẽ biến thành nhiệt làm nóng các chi tiết của ly hợp , làm hao mòn nhanhcác tấm ma sát Ngoài ra còn có thể dẫn đến hiện tượng ram lò ép làm giảmlực ép chung lên đĩa ép Để tránh hiện tượng này cần phải để ý đến khả năngthoát nhiệt khi thiết kế ly hợp

Chương III XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN ,TÍNH TOÁN CÔNG TRƯỢT RIÊNG HAO MÒN VÀ NHIỆT ĐỘ CỦA LY HỢP :

Tính toán ly hợp loại ma sát nhằm mục đích xác định số lượng và kíchthước các bề mặt ma sát cần thiết để truyền mômen quay của động cơ , xácđịnh lực ép lên bề mặt ma sát , xác định tỷ số truyền của cơ cấu điều khiển lyhợp , cũng như xác định kích thước các chi tiết khác.

Kích thước của ly hợp được xác định từ cơ sở có khả năng truyền mômenquay lớn hơn mômen quay của động cơ một ít Sở dĩ phải tính theo mômenđộng cơ là để đảm bảo truyền được hết mômen quay của động cơ đến hệ thốngtruyền lực trong trường hợp khi đĩa ma sát bị dầu nhờn rơi vào , hoặc khi cácmặt ma sát bị hao mòn , hoặc khi các lò xo ép bị mất tính đàn hồi đi một ít Mômen ma sát mà ly hợp cần truyền là :

Ml = .Mđ

Ở đây : M1: mômen ma sát của ly hợp , Nm

Mđ : mômen quay của động cơ , đối với ôtô lấy mômen cực đạicủa động cơ ( Mđ = Memax ) , Nm

 : hệ số dự trữ của ly hợp

Chọn hệ số dự trữ  cần phải cẩn thận Nếu lấy  nhỏ thì không đảm bảotruyền mômen tốt ; nếu lấy  rất lớn thì ly hợp không thể làm nhiệm vụ bộphận an toàn để tránh tải trọng lớn tác dụng lên hệ thống truyền lực khi thayđổi đột ngột chế độ làm việc Hệ số  còn làm cho ly hợïp khỏi mất nhiều công

do trượt , nhất là ở ôtô có trọng lượng lớn Khi các tấm ma sát bị hao mòn đĩaép sẽ chuyển dịch đến bánh đà , do đó chiều dài làm việc của lò xo ép tăng lênvà lực ép sẽ giảm

Để cho ly hợp đảm bảo việc truyền mômen lớn nhất của động cơ trongđiều kiện hao mòn cho phép các tấm ma sát trong sử dụng , thì hệ số  cần phảilấy tương đối lớn ,nhất là ở các kết cấu ly hợp không có điều chỉnh lò xo ép Khi  lớn thì công trượt cũng giảm và tăng được thời gian phục vụ của ly hợp ;nhưng  lớn thì lực ép lên đĩa lớn , phải tăng số đĩa hoặc lích thước đĩa ; do đóđòi hỏi lực tác dụng lên bàn đạp điều khiển ly hợp phải lớn và làm tăng trọnglượng kim loại trong kết cấu

Hiện nay chưa có phương pháp tính toán để xác định trị số của  Trị số được xác định bằng phương pháp thực nghiệm có tính đến các điều phân tích ởtrên để dùng khi thiết kế như sau :

Đối với ôtô vận tải không làm việc với rơmoóc chọn  = 2

M1 = = 2 770,085 = 1540,17 (N.m)

Đường kính ngoài của vòng ma sát bị giới hạn bởi đường kính ngoài củabánh đà động cơ Đối với ôtô có thể chọn đường kính ngoài của vòng ma sáttheo công thức thực nghiệm sau :

D R M C e max

2

2  2  3 , 16 = 46 (cm)

Ở đây : D2 – Đường kính ngoài của vòng ma sát , cm ;

Memax – mômen cực đại của động cơ , N.m ;

của ly hợp nhưng vẫn đảm bảo làm việc an toàn

Bán kính ngoài vòng ma sát :

R2 = 18 cm (chọn)

Khi thiết kế bán kính trong của vòng ma sát

có thể xác định sơ bộ như sau :

3 1

3 2

2

R R

R R

R t b





 = 14.38(cm)Hệ số ma sát  phụ thuộc vào nhiều yếu tố nguyên liệu của bề mặt masát , tình trạng của tấm ma sát , nhiệt độ và áp suất trên bề mặt ma sát

Để đơn giản tính toán có thể thừa nhận rằng hệ số ma sát chỉ phụ thuộcbởi nguyên liệu của bề mặt ma sát

Thường ở ôtô hay dùng các bề mặt ma sát thép với phêrađô hoặc phêrađôđồng có hệ số ma sát khô lớn nhất là 0,35 , nhưng tính đến những điều kiệnnhiệt độ , tốc độ trượt tương đối làm giảm hệ số đó đi cho nên khi tính ta lấy  =0,25 - 0,35 Chọn  = 0,33

Chọn số bề mặt ma sát là p = 2 ( một đĩa ma sát )

Lực ép cần thiết lên các đĩa để truyền mômen ma sát M :

P R M p

b t

d

.

P q







 = 230 (KN/m2 )Aùp suất cho phép lên bề mặt ma sát đối với đĩa ma sát làm bằng phêrađôlà : [q] = 100 – 250 KN/m2 Vậy áp suất trên vòng ma sát thoả điều kiện chophép của vật liệu

Aùp suất trên bề mặt ma sát chưa đánh giá được khả năng chống mòn của lyhợp Khi các ly hợp có cùng một áp suất lên bề mặt ma sát nhưng đặt trên ôtôcó trọng lượng khác nhau thì sự hao mòn của các ly hợp ấy sẽ khác nhau Lyhợp ở ôtô có trọng lượng lớn sẽ hao mòn nhiều vì thời gian trượt lúc đóng lyhợp bị kéo dài hơn Bởi thế cần thiết phải kiểm tra công trượt khi khởi độngđoàn xe ôtô

Đối với ôtô công trượt riêng được tính theo công thức :

p ).

R R ( π

L p

F

L

1

2 2 0





 = 551,8 (kJ/m2)Vậy Lo = 551,5 < [Lo] = 400 – 600 kJ/m2 Thoả mãn yêu cầu về công trượtriêng cho phép

Kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết bị nung nóng trong quá trình ly hợptrượt :

a g c

L ν

T 

Trong đó :

T : nhiệt độ tăng lên của chi tiết ; oK

 : hệ số xác định phần công trượt để nung nóng chi tiết cần tính

 = 0,5 ( đối với ly hợp 1 đĩa )

L : công trượt toàn bộ

ga :khối lượng của chi tiết bị nung nóng , chọn ga = 12 (kg)

 T = 6,5 (oK)

Vậy ly hợp thỏa điều kiện nhiệt độ cho phép là từ 8 – 10oK

Chương IV PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA LY HỢP :

Chọn loại ly hợp cho ôtô là tuỳ thuộc vào điều kiện sử dụng

Các loại ly hợp của ôtô là loại thường đóng một hoặc hai đĩa thụ động Lyhợp một đĩa thụ động thường dùng ở tất cả các loại ôtô ; ưu điểm của nó la kếtcấu đơn giản , thoát nhiệt tốt và mở dứt khoát ; khuyết điểm là đóng không êmdịu bằng ly hợp nhiều đĩa

Ly hợp có bộ giảm chấn đặt ở đĩa thụ động và dùng lò xo ép hình trụ đặt ởxung quanh Bộ giảm chấn có tác dụng dập tắt các chấn động xoắn sinh ra giữađộng cơ và hệ thống truyền lực Trước kia bộ phận giảm chấn dùng nhiều trênôtô du lịch , ngày nay trên ôtô vận tải cũng dùng tương đối rộng rãi

Khi cân truyền mômen quay lớn mà kích thước bố trí cần nhỏ thì có thểdùng ly hợp nhiều đĩa thụ động Ưu điểm của ly hợp nhiều đĩa thụ động làđóng êm dịu , khuyết điểm là mở không dứt khoát và kết cấu phức tạp

Khi dùng ly hợp hai đĩa thụ động thì đĩa chủ động trung gian được quay nhờchốt gắn ở bánh đà Ngoài ra khi mở ly hợp , đĩa chủ động trung gian được dẩy

ra khỏi đĩa thụ động đằng trước nhờ các lò xo và định ở vị trí nhất định để khỏiép vào đĩa thụ động đằng sau nhờ các chốt định vị Chốt định vị này phải điềuchỉnh được

Ly hợp với đòn mở nửa ly tâm : Đặc điểm của ly hợp này là trên đòn mởcó trọng khối phụ , khi ly hợp làm việc trọng khối này sẽ sinh ra lực ly tâm, épmạnh thêm vào đĩa ép , nhờ thế các lò xo ép có thể làm với độ cứng ít hơn

Ly hợp với lò ép hình côn (lò xo trung tâm ) có ưu điểm là sinh ra lực épđều lên bề mặt vòng ma sát và có thể rút ngắn chiều dài của ly hợp , vì lò éphình côn có đặc điểm là có thể ép cho đến khi cả lò xo có thể nằm trong mặtphẳng , còn lò xo hình trụ khi ép còn phải để khoảng cách tối thiểu giữa cácvòng lò xo là 1 mm Khuyết điểm khi dùng lò xo ép hình côn là khoảng khônggian ở gần trục ly hợp sẽ chật chội , khó bố trí bạc mở ly hợp Ly hợp nàyđược dùng trên ôtô với mômen quay cần truyền lớn hơn 500 Nm

Khi sử dụng lò xo hình côn thì áp suất của lò xo tác dụng lên đĩa ép phảiqua các đòn , do đó việc điều chỉnh ly hợp trở nên phức tạp

Ly hợp có lò xo ép loại đĩa : ly hợp này dùng ntrên ôtô vận tải Đặc điểmcủa loại ly hợp này là lò xo ép làm luôn nhiệm vụ đòn mở , kết cấu đơn giản.Đường đặc tính của lò xo ép loại đĩa là phi tuyến

Để giảm tải trọng động lên động cơ và hệ thống truyền lực ở một số ôtô đãsử dụng ly hợp thuỷ lực với hộp số có cấp Sau ly hợp thuỷ lực bố trí ly hợp masát để ly hợp mở được dứt khoát , dễ gài số

Khi dùng ly hợp thuỷ lực thì trọng lượng toàn bộ của ly hợp sẽ nặng hơn so với

ly hợp ma sát thường dùng trên ôtô , nhưng trọng lượng chung của ôtô khôngtăng lên vì ly hợp thuỷ lực làm luôn nhiệm vụ bánh đà động cơ

Hiện nay ly hợp thuỷ lực chưa được sử dụng rộng rãi vì còn một số nhượcđiểm cần khắc phục

Ở ôtô thường dùng động cơ cao tốc , số vòng quay của trục khuỷu lớn , vìthế không dùng ly hợp không thường đóng để khỏi sinh ra va đập khi gài số Sở

dĩ ly hợp không thương đóng sinh ra va đập khi gài số là vì mômen quán tínhphần thụ động của ly hợp này khá lớn Ly hợp loại hình côn và loại trống (phầnthụ động dạmg côn và dạng loại má phanh ) hiện nay không dùng nữa là vìmômen quán tính phần thụ động của chúng khá lớn

Chương V KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA

LY HỢP :

1.Đĩa thụ động :

Ở ôtô và máy kéo thường dùng loại ly hợp một hai đĩa thụ động với tấm

ma sát có hệ số ma sát cao là nhằm mục đích giảm kích thước và giảm kim loạicủa ly hợp Còn ở ly hợp nhiều đĩa có thể làm đĩa thụ động có tấm ma sát hoặckhông có tấm ma sát Ly hợp với đĩa thép không có tấm ma sát thường làmviệc trong dầu để tăng khả năng thoát nhiệt

(ly hợp này đặt trong hộp số hoặc ở truyền

động trục thu công suất )

Ly hợp một đĩa của ôtô hiện nay chỉ

dùng đĩa thụ động loại đàn hồi .Độ

đàn hồi của đĩa thụ động đảm bảo bằng

cách cho nó những hình thù nhất định hoặc

dùng thêm những chi tiết đặc biệt có khả

năng làm giảm độ cứng của đĩa Để giảm độ

cứng , trên đĩa thụ động có xẻ các đường hướng tâm

Các đường xẻ này chia đĩa thụ động ra nhiều phần Các phần này uốn vềcác phía khác nhau Số lượng đường xẻ từ 4 đến 12 tuỳ theo đường kính củađĩa Các đường xẻ này làm cho đĩa thụ động đỡ vênh khi bị nóng lên lúc làmviệc

Để giảm chiều rộng (tăng độ đàn hồi ) chỗ nối tiếp của phần ngoài vớiphần trung tâm của đĩa thì đường xẻ có thể làm theo hình chữ T Các đĩa đànhồi tăng thêm độ êm dịu khi đòng ly hợp , nhưng cũng đồng thời kéo dài thờigian đóng ly hợp Khuyết điểm của đĩa thụ động có các phần được uốn về cácphía khác nhau là khó mà có được độ cứng như nhau ở tất cả các phần

Khi đặt lò xo tấm gợn sóng giữa đĩa thụ động và tấm ma sát thì độ cứngtrên bề mặt của đĩa thụ động tương đối đều hơn

Nếu thay đổi độ cứng của lò xo tấm có thể ảnh hưởng đến độ cứng chungcủa đĩa thụ động

Để tăng độ tiếp xúc đồng đều và tăng bề mặt tiếp xúc của tấm ma sáttrong quá trình đóng ly hợp thì số lò xo tấm không được nhỏ hơn 6 Khi đặt lò

xo tấm giữa đĩa thụ động và tấm ma sát mà muốn mở ly hợp dứt khoát thì hànhtrình dịch chuyển của đĩa ép phải tăng lên một ít Điều này có thể thực hiệnđược nếu vẫn giữ nguyên hành trình của bàn đạp bằng cách giảm tỷ số truyềncủa hệ thống dẫn động ly hợp và như vậy phải tăng lực tác dụng lên bàn đạp Cũng vì thế mà ở các ly hợp truyền mômen quay lớn không dùng các đĩa thụđộng đàn hồi có lò xo tấm

Để tăng độ êm dịu khi đóng ly hợp thì đĩa thụ động không làm phẳng màlàm hình côn (góc ở đỉnh khoảng 176o ) Khi đóng ly hợp thì đĩa hình côn sẽ tiếp

xúc với bề mặt ma sát của đĩa ép và bánh đà không tức thời , mà tiến hành từ từtheo quá trình ép đĩa , do đó làm tăng độ êm dịu khi đóng ly hợp vì mômenquay được truyền từ từ

Đĩa thụ động được nối với trục ly hợp nhờ moayơ , moayơ nối với đĩa thụđộng bằng đinh tán rất ít khi dùng bulông Chế tạo đĩa thụ động liền một khốithì không tiện về phương diện công nghệ chế tạo , để hợp lý hơn cần chế tạochúng riêng rẽ

Đĩa thụ động có thể làm với bộ phận giảm chấn hoặc không có giảm chấn Khi đặt bộ phận giảm chấn thì kết cấu của đĩa sẽ thay đổi , trọng lượng vàmômen quán tính sẽ tăng lên Đĩa thụ động cần có tính chất đàn hồi lớn đểtăng êm dịu khi đóng ly hợp cho nên chúng được chế tạo bằng lá thép có thànhphần cacbon tiếp nối với phần thụ động của ly hợp bằng các rãnh then hoa thìcác rãnh then hoa được tính theo dập trên cơ sở làm thế nào cho đĩa thụ độngkhông sinh ra trên bề mặt trống những vết hằn , do đó ứng suất dập cho phéptrung bình và cao ( thép loại 45 đến 85 ) được tôi trong dầu và ép để tránhvênh Lò xo tấm được chế tạo từ lá thép mỏng có thành phần cacbon cao Nếu đĩa thụ động trực sẽ lấy là [d] = 3- 4 MN/m2

Các đinh tán nối đĩa thụ động với moayơ chế tạo bằng thép với đường kính6- 10 mm Đinh tán tính toán theo cắt dập Ứng suất cắt cho phép [ ]= 30 MN/

m2 , ứng suất dập cho phép [d ] = 80 MN/m2

-Có khả năng chống mòn lớn ở nhiệt độ cao (đến 573 – 623 oK )

-Trở lai khả năng ma sát như ban đầu được nhanh chóng sau khi bị nungnóng hoặc bị làm lạnh

-Làm việc tốt , ở nhiệt độ cao ít bị sùi các chất dính , không có mùi khét ,không bị xốp

-Có tính chất cơ học cao (độ bền , độ đàn hồi và độ dẻo )

Nguyên liệu hiện nay thường dùng để làm vòng ma sát là phêrađô ,phêrađô đồng và trong một số trường hợp là kim loại sứ Phêra đô hiện nayđược dùng rộng rãi nhất, chiều dày tấm ma sát độ 3 – 4 mm Nó chế tạo bằngphêrađô nghiền nhỏ có thấm chất dính , sau đó đem đi ép Các vòng ma sát

bằng phêrađô có độ bền cơ học cao , không bị xốp và có thể làm việc ở nhiệtđộ cao Vòng ma sát bằng phêrađô đồng hoặc phêrađô có hạt kim loại màu vàchất dính hiện nay không được sử dụng nữa Mặc dù có thêm kim loại màu , hệsố ma sát của các vòng ma sát này thực tế vẫn không khác hệ số ma sát củavòng ma sát bằng phêrađô bình thường

Thời gian sau này , còn dùng phêrađô cao su để làm tấm ma sát , nó gồmcó phêrađô và chất dính bằng cao su

Vòng ma sát bằng phêrađô có độ dẫn nhiệt thấp , hệ số ma sát của chúngphụ thuộc vào nhiệt độ

Thời gian gần đây trên ôtô bắt đầu sử dụng vòng ma sát bằng kim loại sứ Các đĩa thụ động có bề mặt ma sát bằng kim loại sứ được chế tạo bằng cáchđem ép bột kim loại dưới áp suất cao thành các vòng ma sát

Tiếp đó đặt các vòng ma sát đã ép xong lên đĩa thép rồi đưa vào lò điện

Ở đây xảy ra quá trình nung chảy vòng ma sát có cơ sở bột đồng và gắn liềnvòng này với thép Vòng ma sát chế tạo bằng kim loại sứ so với vòng ma sátbằng phêrađô sẽ có độ chống mòn tốt , hệ số ma sát cao hơn , hkông nhạy cảmvới sự tăng nhiệt độ , áp suất cho phép lên bề mặt ma sát cao hơn và độ dẫnnhiệt tốt hơn Chiều dày của tấm ma sát bằng kim loại sứ 1,2 – 4 mm Đặc điểmcủa kim loại sứ là bở , do đó cần thiết phải gắn chúng với đĩa ép bằng cáchnung chảy

Trong điều kiện sử dụng bình thường thì vòng ma sát chế tạo bằng phêrađôbảo đảm khả năng làm việc tốt và chế tạo rẻ Vòng ma sát bằng lim loại sứ chỉnên dùng trong trường hợp cần thiết vì nó chế tạo bằng kim loại màu nên đắttiền

Các tấm ma sát bằng phêrađô được gắn với đĩa thép bằng cách dán hoặcbằng đinh tán Phương pháp dán ít được dùng vì chất dính kết đặc biệt dùng đểdính tấm ma sát vào đĩa sẽ dính rất chặt và khi tấm ma sát bị mòn thì không thểtách ra khỏi đĩa để thay bằng tấm ma sát khác được trong trường hợp nàythường phải thay toàn bộ đĩa thụ động Phương pháp gắn bằng đinh tán đượcdùng nhiều Đinh tán làm bằng đồng đỏ , thau mềm hoặc bằng nhôm với đườngkính từ 4 – 6 mm theo dạng hình ống , dạng đinh tròn có khoét rỗng ở một đầurồi khi gắn bị ép toè đầu ra , hoặc dạng đinh tròn có đầu nửa chỏm cầu

Tuỳ theo đường kính và chiều rộng đĩa ma sát mà các đinh tán có thể xếptheo hai hoặc 3 hàng , theo lối bàn cờ Khi gắn các tấm ma sát thì đầu các đinhtán phải thụt xuống khỏi bề mặt tấm ma sát độ 1 - 2 mm để tránh sự cọ sát cácđinh vào đĩa ép hoặc bánh đà khi tấm ma sát bị hao mòn Sở dĩ đinh tán làm