Lời nói đầu Sau khi học xong môn học lý thuyết ô tô máy công trình, kết cấu và tính toán ô tô.

Sinh viên được giao làm đồ án môn học. Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và

cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lại của

con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại phương tiện rất

phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu

đó. Trong các loại ôtô, xe tải là phương tiện chủ yếu dùng để chuyên chở hàng hóa.

Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế

các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe tải là rất thiết thực và bổ ích. Trong khuôn khổ

giới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán ly hợp xe

tải. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã

được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố lại

kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó.

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Th.s Nguyễn Văn Đông và sự nổ lực của

bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình.

Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi những sai sót,

nhầm lẫn. Do vậy, em rất mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm để em được hoàn

thiện hơn trong quá trình học tập của mình.

1.TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN ÔTÔ 1.1 Công dụng ,phân loại,yêu cầu của ly hợp lắp trên ôtô: 1.1.1 Công dụng: Ly hợp là một trong những cụm chủ yếu của ôtô-máy kéo.Ly hợp dùng để nối trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực, để truyền mômen quay được êm dịu và cắt truyền

động đến hệ thống truyền lực được nhanh chóng,dứt khoát. Ngoài ra ly hợp còn đảm bảo cho động cơ khi động cơ làm việc ở chế độ không tải cưỡng bức và hệ thống truyền lực không bị quá tải bởi những momen quá lớn. 1.1.2 Phân loại: Tuỳ theo tính chất truyền mômen ,đặc điểm kết cấu v.v..có thể phân loại ly hợp ra các loại sau: + Dựa theo tính chất truyền mômen,người ta phân ra các loại ly hợp ma sát cơ khí,ly hợp thuỷ lực,ly hợp điện từ. + Dựa theo hình dạng của bộ phận ma sát cơ khí,có thể chia ra :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 ( kiểu tang trông và guốc ma sát ép vào tang trông ). +Theo đặc điểm làm việc , có thể chia ra : loại thường đóng và không thường đóng. 1.1.3 Yêu cầu : Có 5 yêu chính cầu lớn đối với ly hợp là : -Đảm bảo truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. -Đóng êm dịu để tăng từ từ momen quay lên trục của hệ thống truyền lực, không gây ra va đập ở các bánh răng. Ngoài ra khi ly hợp đóng êm dịu thì ôtô khởi hành hoặc tăng tốc từ từ không giật,làm cho người lái và hành khách đỡ mệt. -Mở dứt khoát và nhanh chóng nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực trong thời gian rất ngắn. -Mômen quán tính của các chi tiết phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm các lực va đập lên bánh răng khi sang số ,dễ gài số và giảm mài mòn các bề mặt ma sát của đồng tốc. -Phải làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh tác dụng lên hệ thống truyền lực những mômen quá lớn khi gặp quá tải.Vì vậy mômen ma sát phải không được lớn quá. Ngoài ra còn các yêu cầu khác như: +Điều khiển dễ dàng,lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. +Hệ số ma sát cao và ổn định. +Thoát nhiệt tốt. +Làm việc bền vững tin cậy. +Hiệu suất cao. +Giá thành rẻ, kết cấu ,sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản. +Kích thước nhỏ gọn. 1.2 Lựa chọn phương án thiết kế : 1.2.1 Lựa chọn cụm ly hợp : • Ly hợp ma sát cơ khí: -Ưu điểm : + Làm việc bền vững, tin cậy.

+Hiệu suất cao. +Mômen quán tính của các chi tiết thụ động nhỏ.

+++

Thephẳng ) kiểu tang Ly hợplớn ,ảnh Ly hợphai đĩa h 1-trục khbulông éthanh ké19-lò xo22-đĩa b Ly hợkéo nhờ phần bị đ Kiểu quay lớnkhoát (khơn loại

Th + Ly hcấu đơn ).Nhượcphổ biến

+Kích thước+Giá thành r+Sử dụng ,beo hình dạn,ly hợp ma g trông và gp ma sát có hưởng khôp ma sát đĩahoặc có thể

Hình

huỷu; 2-bánép; 8-gối đỡéo; 14-đòn bo ép tách đĩabị động sau;ợp ma sát m

kết cấu đơnđộng nhỏ ítly hợp ma

n ).Nhược đkhó cách ly i một đĩa(nhheo đặc điểmhợp ma sát cgiản ,gọn n

c điểm là ápn trên xe tải

c nhỏ gọn. rẻ. ảo dưỡng ,s

ng của bộ phsát đĩa côn

guốc ma sát dạng hình

ông tốt đến a phẳng dùnnhiều đĩa.

h 1.1 Sơ đồnh đà; 3-đĩaỡ cần ép; 9-bẩy; 15-lò xa trung gian 24-đĩa trun

một đĩa bị độn giản ,gọnt ảnh hưởngsát hai đĩa bđiểm của loạđĩa bị động

hờ sự tiếp xm kết cấu ccơ khí kiểu nhẹ ,độ tin cp lực sinh rai ,máy kéo v

sửa chữa dểhận ma sát

n ( đĩa bị độnt ép vào tancôn và hìnhviệc gài số ng phổ biến

ồ ly hợp loạa bị động; 4cần ép; 10-xo hồi vị; 1n; 20-bu lônng gian; ,25ộng được sửn nhẹ ,việc mg đến việc gbị động chỉại ly hợp nà

g khỏi phần xúc các bề mcủa lò xo ép

nhiều lò xocậy cao (nếua ở các bề mvà một số x

ể dàng. ,ly hợp ma ng có dạng

ng trông ). h trống mômnên ngày n

n .Tuỳ theo

ại một đĩa v4-đĩa ép; 5-c-vòng nhả li6-lò xo ép;

ng điều chỉn5-đĩa bị độnử dụng phổ mở ly hợp dgài số. ỉ được dùngày là kết cấuchủ động),

mặt ma sát đp ,có thể chio ép hình trụu một lò xo

mặt ma sát dxe con.

sát có ba lohình côn )

men quán tínay người tacấu tạo có

và hai đĩacácte ly hợpi hợp; 11-tr17,23-chốt

nh đĩa ép trung trước.

biến ở hầu dễ dứt khoá

g trên xe tảiu phức tạp ,tuy nhiên vđược tiến hàia ly hợp maụ bố trí xun

o bị gẫy ly hdễ không đề

oại : ly hợp ,ly hợp ma

ính của phầa không dùnthể có kiểu

p; 6-chụp bárục ly hợp; t dẫn hướngung gian; 2

hết các loạát và mômen

i lớn (vì cần, việc mở ly

việc đóng lyành từ từ hơa sát cơ khíng quanh .khợp vẫn làmều.loại này

ma sát đĩa sát hình trố

ần bị động qng nữa . một đĩa ,ki

ánh trớn; 7-12-bàn đạpg; 18-gối đỡ1-đĩa chủ đ

ại ôtô và mán quán tính

n truyền môy hợp khó dy hợp là êmơn). í ra :

kiểu này có km việc đượcđược sử dụ

( đĩa ống (

quá

iểu

-; 13-ỡ; động;

áy của

ômen dứt

m dịu

kết c ụng

+Ly hợ(hoặc cóma sát làkết cấu đ +Ly hợtrí ở giữ Ly hợpkết cấu rtăng thêmlà khôngkiểu nàytrong điề Hì Để hiểu đồ trên. vào đĩa éđĩa, khi Điều nàyđối với l Còn khi đặt lên đhợp của suất của ép đặt lêgiảm xu

ợp ma sát có thể một hoà đồng đều đòn mở phứợp ma sát ca nên áp lự

p lò xo kiểu rất gọn nhẹ m như loại g thể điều chy chỉ sử dụnều kiện đườ

ình 1.2 Biểu

rõ hơn các Ở điều kiệnép ly hợp mấn hết cỡ by có nghĩa llò xo trụ vớ

độ mòn ở bđĩa ép ly hợloại lò xo đly hợp kiểu

ên đĩa ép ly ống, làm ch

cơ khí kiểu loặc hai lò x.Tuy nhiênức tạp và đicơ khí kiểu lc phân bố đnày có nhi.Đặc tính clò xo hình hỉnh khe hở

ng trên xe dờng tốt (ít p

u đồ so sán

ưu điểm nổn làm việc b

một lực ép (Pàn đạp ly hlà đối với loới mức chính

bề mặt tiếp ợp của loại lđĩa là P1, cũu lò xo đĩa khợp lò xo

ho ly hợp bị

lò xo ép truxo trụ )bố trín độ tin cậy iều chỉnh rấlò xo ép đĩađều lên bề mều ưu điểm

của lò xo là trụ , vì vậyở giữa đòn m

du lịch và khhải sang số

nh khả năn

ổi bật của lòbình thườngP0) như nhợp, mỗi sứcoại lò xo đĩah lệch được

xúc của đĩalò xo trụ giảũng bằng P0không bị gitrụ giảm xuị trượt.

ung tâm : Chí ở giữa .Nhthấp (nếu lòất khó khăn a nón cut : Cmặt ma sát .

m nổi bật :Lòphi tuyến n

y điều khiểnmở và bạc mhách cở nhỏố)

ng làm việc

ò xo đĩa so g, nghĩa là kau đối với cc ép trở thàna, lực cần pc thể hiện b

a ly hợp vưảm đến P’10. Điều đó iảm cho tới uống P’1. D

hỉ gồm duyhờ vậy áp suò xo bị gảynên ít sử dụ

Chỉ có một . ò xo làm luônên lực để mn nhẹ nhàngmở khi tâmỏ có đặc tín

của lò xo đ

với lò xo trkhi đĩa ly hcả hai loại: nh P2 và P’

phải ấn vào bằng “a”.

ợt qua một . Mặt khác,có nghĩa làgiới hạn m

Do đó, khả n

y nhất một luất sinh ra

y thì ly hợp ụng. lò xo kiểu

ôn nhiệm vmở ly hợp hg hơn .Nhượ

m ma sát bị mnh động lực

đĩa và lò xo

rụ, chúng taợp hoàn toàloại lò xo t’2. bàn đạp ly

giới hạn ch sức ép đặt , khả năng t

mòn của đĩa.năng truyền

ò xo hình cở các bề mặmất tác dụn

đĩa nón cụt

vụ đòn mở nhầu như khôợc điểm cơ mòn nên ly tốt ,sử dụng

o trụ

a hãy xem bàn mới, khi trụ và loại lò

hợp nhỏ hơ

ho phép, sứclên đĩa ép ltruyền công. Ngược lại,n công suất

côn ặt ng ),

t bố

nên ông bản hợp g

biểu đặt ò xo

ơn

c ép ly g , sức

Theo đặc điểm làm việc ,có thể chia ra : Ly hợp thường đóng và ly hợp không thương đóng . + Ly hợp thường đóng là loại ly hợp kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong quá trình làm việc.Ly hợp chỉ được mở thông qua hệ thống dẫn động dưới tác dụng của lực bàn đạp ở bàn đạp đạp ly hợp. + Ly hợp không thường đóng là loại ly hợp không có lò xo ép .Đĩa bị động và chủ động được ép vào nhau thông qua một hệ thông đòn đặc biệt .Việc đóng hoặc mở ly hợp đều phải thông qua hệ thống đòn này dưới tác động lực điều khiển của người lái.Loại ly hợp này có mômen quán tính của phần bị động ly hợp khá lớn nên thường phải có phanh con riêng để hảm trục ly hợp trước khi gài số nhằm tránh sự va đập răng của các bánh răng gài số.

• Ly hợp ma sát thuỷ lực : Đây là loại ly hợp mà mômen ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát thuỷ lực là ly hợp làm việc rất êm dịu ( nhờ tính chất dể trượt của chất lỏng ) vì vậy giảm tải trọng động cho hệ thống truyền lực củng như cho động cơ. Tuy vậy ly hợp thuỷ lực lại mở không dứt khoát vì luôn có mômen dư (dù số vòng quay của động cơ rất thấp)làm ảnh hưởng đến việc gài số Ngoài ra ly hợp thuỷ lực luôn luôn có sự trượt (ít nhất 2-3%)do vậy gây ra tổn hao công suất động cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe.Mặt khác ly hợp thuỷ lực đòi hỏi cao về độ chính xác va kín khít đối với các mối ghép, yêu cầu có các loại dầu đặc biệt (dầu có độ nhờn và nhiệt độ đông đặc thấp,không sủi bọt .v.v...)nên giá thành ly hợp nói riêng và giá thành ôtô nói chung là cao hơn ly hợp ma sát cơ khí thông thường.Do đó ,loại ly hợp này chỉ sử dụng hạn chế trên các xe đặc biệt có công suất riêng lớn.

• Ly hợp điện từ : đây là loại ly hợp mà mômen hình thành ở ly hợp nhờ mô men điện từ .Ly hợp điện từ truyền động êm dịu ,Tuy vậy kết cấu công kềnh và trọng lượng trên đơn vị công suất truyền là lớn nên ít dùng trên ôtô mà thường được sử dụng trên tàu hoặc xe máy công trình cỡ lớn. Ly hợp động cơ thiết kế dùng để lắp trên xe tải nhỏ .Qua phân tích và tham khảo động

cơ mẫu ta chọn cụm ly hợp thiết kế là ly hợp thường đóng,ly hợp ma sát cơ khí loại một đĩa bị động ,sử dụng cơ cấu ép lò xo đĩa côn. 1.2.2 Lựa chọn dẫn động ly hợp. Trên ô tô máy kéo hiện nay thường dùng hai loại dẫn động là : Dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực. Ngoài ra để đảm bảo sự điều khiển nhẹ nhàng,giảm cường độ lao động cho người lái và tăng tính tiện nghi người ta còn dùng trợ lực khí nén hoặc trợ lực chân không. +Dẫn động cơ khí :

1.Bàn đạp 2.Thanh kéo 3.Đòn trung gian 4.Thanh đẩy 5.Càng mở (bên ngoài) 6.Càng mở (bên trong) 7.Lò xo hồi vị

2

4

3

6

5

17891011

12

13

8.Ổ bi tỳ 9. Giá tùy động 10. Nạng mở

11.Đĩa ép 12.Bánh đà

13.Tấm masát.

-Ưu điểm :đơn giản ,rẻ tiền ,làm việc tin cậy -Nhược điểm : hiệu suất thấp nhất là khi dẫn động dài do động cơ đặt xa người lái ( do có nhiều khâu khớp).Độ cứng của dẫn động thấp hơn so với dẫn động thủy lực do nhiều khe hở trong các khâu khớp. Khó lắp đặt nhất là khi ca bin kiểu lật +Dẫn động thủy lực:

1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ; 6: Lò xo hồi vị và ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh chính. 9: Xi lanh công tác: 10: Nạng mở. 11: Ống trượt. 12: Đĩa ép. -Ưu điểm: Hiệu suất cao ,độ cứng vững cao. Dễ lắp đặt (nhờ có thể sử dụng đường ống và các khớp nối mềm. ). Có khả năng hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột, giảm tải trọng động. -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 động của chất lỏng làm việc có thể làm cho các đường ống bị rung động , giá thanh cao . Làm kém việc tin cậy khi có rò rỉ ,bảo dưỡng sửa chữa phức tạp.

+ Dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén:

12 11 10

12

43

9

65 7 8

Hình 1.4 Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu thuỷ

H.1.5 Sơ đồ ly hợp dẫn động thuỷ lực (có trợ lực khí nén) 1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. 6:

Lò xo hồi vị ổ bi tỳ. 7: Xi lanh công tác. 8: Xi lanh trợ lực. 9: Cơ cấu phân phối. 10: Đường thông khí trời. 11: Buồng tỷ lệ. 12: Màng tỷ lệ. 13: Xilanh dẫn động cơ cấu trợ lực. 14: Bình khí nén. 15: Bàn đạp. 16: Xilanh chính. 17: Tiết lưu. 18: Nạng mở. 19: Ống trượt. 20: Đĩa ép.

-Ưu điểm :Điều khiển đóng mở ly hợp nhẹ nhàng ,hiệu suất cao -Nhược điểm : Bố trí phức tạp,giá thành cao Qua các phân tích trên , đồng thời tham khảo dẫn động ly hợp của xe tham khảo tương đương ta chọn dẫn động ly hợp là dẫn động thủy lực. 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP

2.1 .Xác định mô men ma sát của ly hợp : Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ Memax

Để đảm bảo điều kiện này, momen ma sát ( Mms) của ly hợp định được xác theo [2] : Mms =β .Me max (2.1) 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) β : Hệ số dự trữ của ly hợp. Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn (β f1)để đảm bảo ly hợp truyền hết mô men xoắn của động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó(khi các bề mặt ma sát bị dầu mở rơi vào,khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi,khi các tấm ma sát bị mòn...).Mặt khác nếu hệ số β lớn quá thì phải tăng lực ép do đó cần tăng lực điều khiển ly hợp nên gây mệt mỏi cho người lái đồng thời ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khí quá tải. Đối với xe tải nhẹ ,theo [2] β = 1,6 ÷ 2,25 Chọn β =2

Theo đề bài Memax= 172[Nm] thế số vào [2.1] ta có : Mms=172.2=344(Nm) 2.2. Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp 2.2.1 Bán kính vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động Xác định quan hệ giữa Mms, D và các thông số khác ta xác định như sau: Xét 1 phân tố diện tích vô cùng bé trên bề mặt ma sát như hình 2.1 Diện tích phân tố có chiều dài ρ.dα , chiều rộng dρ là: ds = ρ.dα.dρ

Nếu áp suất trên bề mặt ma sát là p thì áp lực tác dụng lên bề mặt phân bố là dN: dN = p.ds = p.ρ.dα.dρ

Dưới tác dụng của áp lực này, trên phân bố xuất hiện lực ma sát dT: dT= μ .dN = μ p.ρ.dα.dρ. với μ : hệ số ma sát: Theo [2] ta có μ = 0,25 ⎟ 0,35.

Chọn μ = 0,3

Momen ma sát do phân bố sinh ra sẽ là dM1: dM1 = ρ.dT = μ .p. ρ2. dα.dρ.

Hình 2.1: Sơ đồ tính toán các kích thước cơ bản của đĩa bị động.

dα

dρ

R1 ρ

R2

0

Toàn bộ vòng ma sát sinh ra một mômen là M1

2π R

21

0 r

M =μ.p dα. ρ .dρ∫ ∫

3 32 1

1R -RM =μ.p.2π.

3

Toàn bộ ly hợp sẽ sinh ra một mômen ma sát Mms : 3 3

ms ms 1 2 1 ms2πM =Z .M =μ.p (R - R ).Z3

Nếu đặt : 1 1r

2 2

R Dk = =R D

: là hệ số đường kính.

ta có: 3 3ms r ms2

2πM =μ.p R (1-k ).Z3

Với Zms : Số đôi bề mặt ma sát. Zms=2

⇒ ms32 3r ms

3.MR =2.π.μ.p.(1- k ).Z

[m] (2.2)

Theo tài liệu [2] kr = 0,53 ÷ 0,75 vì động cơ có tốc độ trung bình nên chọn Kr = 0,65 Đảm bảo tuổi thọ cần thiết. Một trong các chỉ tiêu để đánh giá tuổi thọ của đĩa bị động là áp suất tác dụng lên vòng ma sát (p) .Áp suất trên bề mặt đĩa bị động (p) phải thỏa mãn điều kiện p≤ [p].[KN/m2]. Theo tài liệu [2] ta có: [p]=140÷250 [kN/m2] Chọn [p]=220 [kN/m2] Thế số vào (2.2) ta tính được :

R2= 35 3

3.3442.2.0,3.π.2,2.10 .(1-0.65 )

=0,12(m)=120(mm)

⇒ R2=120 (mm) Theo [2] bán kính R2 = 90÷ 120 vậy R2=120 (Thảo mãn) Bán trính trong tấm ma sát R1 R1=R2.kr=120.0,65=78(mm) 2.2.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát: Theo [2]: -Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S(mm2 ) được xác định : S=

2

2 21π.(R -R )

S= 2 2 2.(120 78 ) 0,026(m )π − = -Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát Rtb (mm) được xác định :

Rtb=3 32 12 22 1

2.R -R3.R -R

=3 3

2 2

2.(120 78 ) 1003.(120 78 )

−=

−(mm)

2.2.3 Lực ép của cơ cấu ép : Lực ép cần thiết đươc xác định theo [2]:

P = mstb

ms

ZRM

μ =

mstb

maxe

ZRM

μβ (2.3)

P = 3

2.172 5719,60,3.100.10 .2− = [N]

2.3 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp : Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo điều kiện áp suất làm việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly hợp .Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ôtô máy kéo có trọng lượng khác nhau thì sự hao mòn của ly hợp sẻ khác nhau. Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ củng kèm theo sự trượt ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát ,sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn .Đồng thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trượt.nếu cường độ trượt quá mạnh sẻ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẻ rất lớn ,có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát ,làm nung nóng lò xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng ép của chúng. Vì vậy ,việc xác định công trượt ,công trượt riêng để hạn chế sự mòn ,khống chế nhiệt độ cực đại nhằm bảo đảm tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết.

Jm

Ja

Ma,ωa

a)

ω

Ly hợp bị trượt

Ôtô tăng tốc

Ôtô chuyển động với tốc độ ổn định

b)

Hình 2.2. Sơ đồ tính công trượt của ly a)Mô hình hóa hệ động cơ - truyền lực. b) Đồ thị tốc độ góc.

Mm, mω Me

2.3.1 Mô men quán tính quy dẫn Ja [ kg.m2 ] : Theo tài liệu [2] Mômen quán tính Ja được tính theo công thức:

2

a m bxa t2

h1 p 0

G +G rJ =( ). .δg (i .i .i )

[N.m/s2 ] (2.4)

Trong đó : Ga :Trọng lượng toàn bộ của ôtô , Ga= 2985.9,81 =29282,85 [N] Gm: trọng lượng toàn bộ của rơmooc hoặc đoàn xe kéo theo,Gm = 0 (N) g :gia tốc trọng trường , g =9,81 [m/s2] tδ : hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực ,theo [2] tδ =1,05÷1,06. chọn tδ =1,05

rbx - Bán kính làm việc của bánh xe.Tra thông số kỹ thuật về xe tham khảo, ta có

:Ký hiệu lốp là Trước/Sau 6.00-14/Dual 5.00-12 Theo [3] bán kính thiết kế của xe tính theo

công thức:

4,25).2

(0dBr += (2.5)

Trong đó : B_chiều rộng của lốp , B = 5 [insơ]

d_đường kính vành bánh xe , d= 12 [insơ]

Suy ra : 012(5 ).25,42

r = + = 279,4 [mm]

Và bán kính làm việc của bánh xe là: 0.rrbx λ=

Với λ _hệ số làm việc kể đến sự biến dạng của lốp .Theo [ ]3

λ =0,93-0,935_Ứng với lốp có áp suất thấp.

λ =0,945-0,95_Ứng với lốp có áp suất cao.

Chọn λ =0,935

Vậy , ta có : bxr 0,935.279,4 261[ ]mm= = = 0,261[m]

ip : Không có hộp số phụ , ip = 1 : i0 :Tỷ số truyền của truyền lực chính được xác định theo biểu thức sau :

O

ω .remax bxi =i vhn amax

ở đây : ihn : tỷ số truyền của số cao nhất ,ihn=1

emaxω : tốc độ góc lớn nhất của động cơ. emaxω = λ . Nω Theo [3] đối với ôtô dùng động cơ điêdel thì λ =0,8÷0,9

Chọn λ =0,9 ⇒ emaxω =0,9. 2π.415060

=391,128(rad/s)

⇒ i0=391,128.0,261.3600

131.1000=2,8

ih1 :Tỷ số truyền của số I : ih1 phải đảm bảo thoả mãn - điều kiện kéo

- điều kiện bám - điều kiện tăng tốc tối thiểu của ôtô

nghĩa là : - ih1 ≥ maxψ .G .ra bx

M .i .ηemax 0 t

- ih1 ≤ φ.G .rφ bx

M .i .ηemax 0 t

- ih1 ≤ω .remin bxv .iamix 0

Với maxψ hệ số cản lớn nhất của đường ,theo đề ra maxψ =0,3 Ga=29282,85[N] Memax=172 i0 =2,8

tη hiệu suất hệ thống truyền lực ,theo [3] với xe tải : - tη =0,89 -φ =0,6÷0,8 chọn φ =0,7

φG :Trọng lượng bám của xe,Theo [ ]2 :

φG = Gcd.mcd Gcd :Trọng lượng phân bố lên các cầu chủ động mcd :Hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu chủ động , mcd=1,2÷ 1,35 chọn mcd=1,2 vậy φG = 0,5.29282,85.1,2=17570 (N)

eminω :tốc độ ổn định nhỏ nhất khi đầy tải.Theo [2] với ôtô tải cở trung

eminω =500÷600 (v/ph) chọn eminω =600(v/ph) = π.60030

=62,832(rad/s)

aminv tốc độ chuyển động tịnh tiến nhỏ nhất của ôtô. Theo [2] với ôtô tải cở trung aminv = 4÷5 (km/h) chọn aminv = 4(km/h )=1,1(m/s) Vậy ta có :

ih1 ≥ 0,3.29282,85.0,261172.2,8.0,89

=5,3

ih1≤ 0,7.17570.0,261

172.2,8.0,89=7,4

ih1≤62,832.0,261

1,1.2,8=5,32

Vậy chọn ih1=5,3 Thay các số liệu trên vào công thức (2.4) ta có:

2

a 2

29282,85+0 0,261J = .1,059,81 (5,3.1.2,8)

⎡ ⎤⎢ ⎥⎣ ⎦

= 0,97[kg/s2] 2.3.2 Mô men cản chuyển động quy dẫn Ma [N.m] : Mômen cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp, theo tài liệu [2] được tính theo công thức:

r2 bxM =[(G +G ).ψ+k.F.V ].a a m i .i .i .ηhI p 0 t

[Nm] (2.6)

Với: Ga :Trọng lượng toàn bộ của ôtô, Ga=29282,85 [N] Gm :Khối lượng rơmoóc, Gm = 0

k.F.V2 = 0 :Khi khởi động tại chỗ V = 0. rbx = 0,261 [m] ihI = 5,3 ip = 1 i0 = 2,8 Theo tài liệu [3] Ta có: Hiệu suất của hệ thống truyền lực ηt= 0,8÷0,9 chọn ηt= 0,89 ψ = f + i (2.7) Vì khi tính công trượt của ly hợp ta tính trong trường hợp xe khởi động tại chỗ, nên ta có: f = f0 Theo [3] f0 =0,015 02,0÷ . chọn f0 =0,02 ⇒ f= f0 =0,02 Khảo sát ôtô trên đường bằng nên i= 0 Vậy ψ 0,02= Thay các số liệu trên vào công thức (2.6) ta có:

a0,261M =29282,85.0,02.

5,3.1.2,8.0,89 = 11,57 [Nm]

2.3.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2) Chọn cách tính theo thời gian trượt tổng cộng của ly hợp t0 : Chọn trước thời gian trượt ly hợp êm dịu t0=2 (s)

Theo [2] Tính hệ số kết thúc trượt ly hợp kđ(kđf0) theo phương trình :

t0=k .M .(ω -ω ).2.Jd emax e a a

2(k .M -M )d emax a

( 2.8)

Trong đó Memax=172(N.m) eω :tốc độ góc của động cơ khi đóng ly hợp ,khi tính toán ta lấy eω = Mω

Mω = Mn .π30

= 2400.π30

=251,327 (rad/s)

aω :tốc độ góc của trục ly hợp ,tính toán cho lúc khởi hành nên chọn aω =0

Ja=0,97 (kg/m2) Ma=11,57 (N.m) Sử dụng công cụ solver của Excel cho trước giá trị kđ = x 0f bất kỳ Thiết lập bài toán tối ưu ,theo (2.8) và t0 =2 như đã chọn . Kết quả tối ưu nhờ công cụ (Solver) ta có được hệ số kết thúc trượt ly hợp kd = 1,549 vậy ta có thời gian trượt :

t2=(ω - ω ).2.Je a a

(k .M - M )d emax a= (251,327 0).2.0,97

(1,549.172 11,57)−−

=1,912 (s)

t1=t2.Ma

k .M - Md emax a=1,912. 11,57

1,549.172 11,57−=0,088 (s)

2.3.4 Tính công trượt tổng cộng của ly hợp Theo [2] công trượt tổng cộng của ly hợp L(J) được xác định :

L = Ma.t 2 1 21(ω - ω ).( + .t )+ .J .(ω - ω )e a 2 a e a2 3 2

(2.9)

Trong đó : Ma=11,57 (N.m) Ja=0,97 (kg/m2) t2 =1,912 (s) t1=0,088 (s)

eω = 251,327 (rad/s) Thay số vào (2.9) ta được:

L = 11,57. 20,088 2 1251,327.( .1,912) .0,97.(251,327)2 3 2

+ + =34453,62 (J)

2.3.5 Tính công trượt riêng của ly hợp Theo [2] công trượt riêng của ly hợp được tính theo công thức :

lr=L

2 2Z .π.(R -R )ms 2 1

(2.10)

Trong đó L :công trượt tổng cộng của ly hợp ,L =34453,62 (J) Zms :số đôi bề mặt ma sát , Zms=2 R1 :bán kính trong tấm ma sát R1=78 (mm)=0,078(m) R2 :bán kính ngoài tấm ma sát R2=120 (mm)=0,120 (m) Thay số vào (2.10) ta được

lr=34453,62

2 22.π.(0,120 -0,078 )=450(KJ/m2) theo [2] lr≤1000(KJ/m2)

vậy lr = 450 (KJ/m2) (thoã mãn) 2.4 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp Với giả thiết công trượt ở các bề mặt ma sát là như nhau nên nhiệt sinh ra ở các đôi bề mặt ma sát là bằng nhau . Theo [2 ] lượng nhiệt mà đĩa ép hoặc bánh đà nhận được là : ν.L=m.c.ΔT Trong đó : L :Công trượt của toàn bộ ly hợp ,(J). ν :Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng bánh đà hoặc đĩa ép . -Với ly hợp một đĩa bị động ν =0,5 c :Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu bằng thép hoặc gang có thể lấy c=481,5 (J/kg0K). m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng . ΔT :Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng, (0K) Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mổi lần khởi hành của ôtô (ứng với hệ số cản ψ 0,02= ) nằm trong khoảng (10÷15)0C . Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là:

m ≥ ν.Lc.ΔT

⇒m ≥ 0,5.34453,62481,5.10

⇒m≥3,577 (kg)

Theo [2] bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt) được xác định theo công thức : mδ 2 2π.(R -R ).ρ2 1

≥ (2.11)

Trong đó : ρ :Khối lượng riêng của đĩa ép . Với vật liệu làm bằng gang ρ =7800(kg/m3) Thay số vào (2.11) ta được :

3,577δ 2 2π.(0,120 -0,078 ).7800≥ =0,01764 (m)=17,64(mm)

.

Hình 2.3 Kết cấu đĩa bị động

2.5 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp 2.5.1 Đĩa bị động Các vòng ma sát (3) được gắn lên xương đĩa (1)

bằng mối ghép đinh tán (5), xương đĩa được gắn với

moay ơ (2) của đĩa bị động thông qua mối ghép đinh

tán và bộ phận giảm chấn xoắn (4).

2.5.1.1. Xương đĩa:

Xương đĩa chế tạo bằng thép lá, dày 1,5÷3

[mm] có thành phần cacbon trung bình hoặc cao, để

có thể tạo cho đĩa tính đàn hồi cần thiết đảm bảo yêu

cầu êm dịu khi đóng ly hợp.

Xương đĩa có hai loại đàn hồi và không đàn hồi.

Loại không đàn hồi ít dùng.

Để đảm bảo bề mặt ma sát tiếp xúc tốt, không cong

vênh khi bị đốt nóng và đảm bảo yêu cầu êm dịu khi

đóng ly hợp người ta dùng xương đĩa loại đàn hồi:

xương đĩa chia ra nhiều phần rẻ quạt bằng rãnh

hướng kính hay chữ T.

Đối với xương đĩa đàn hồi, để tăng độ đàn hồi theo chiều trục, nhờ đó tăng độ êm dịu

khi đóng ly hợp người ta sử dụng các biện pháp sau :

Uốn cong các phần rẻ quạt của xương đĩa về các phía khác nhau tạo cho nó một hình

dáng xác định. Loại này rất khó tạo độ cứng giữa các phần.

Để khắc phục nhược điểm trên, người ta sử dụng các lò xo lá dạng sóng đặc giữa

xương và vòng ma sát. Một vòng ma sát được gắn trực tiếp trên xương và một vòng gắn với

lò xo lá.

Tuy nhiên sử dụng biện pháp tăng độ đàn hồi của đĩa ép làm tăng hành trình cần thiết

của đĩa ép để đảm bảo cho ly hợp mở dứt khoát, tăng mômen quán tính của đĩa và yêu cầu

mối lắp ghép giữa vòng ma sát với xương đĩa phải lớn.

m

n

đ

d

2

é

c

C

Ngoà

mômen quá

những phần

được gắn lê

Qua

dùng cho lo

2.5.1.2. Đin

• Giới

Đinh tá

ép và bánh đ

Đinh tá

Ở đây,

có đường kí

• Tính

Các đinh tán

Đường

Đường

ài ra có một

án tính của đ

n cung mỏng

ên cung này

phân tích k

oại ly hợp ta

nh tán :

i thiệu kết c

án thường đ

đà khi vòng

án có dạng

ta chọn loạ

ính d = 4 [m

h toán mối

n được tính

Hìn

kính đinh t

kính mũ đi

t kết cấu xư

đĩa bị động

g dạng sóng

y sẽ có một k

kết cấu các l

a thiết kế.

cấu chung:

được chế tạ

g ma sát quá

hình trụ trò

ại đinh tán c

mm].

ghép đinh

h toán theo c

nh 2.4.Sơ đ

tán : d = 4 [

inh : Dmd =

ương đĩa ho

mà vẫn đảm

g gắn với ph

khoảng các

loại xương

:

ạo từ các kim

á mòn.

òn đặc hoặc

chế tạo bằn

tán

cắt và dập,

đồ tính bền

[mm].

(1,6 ÷ 1,75

Dm

d

oàn thiện hơ

m bảo độ đ

hần xương

ch nhất định

đĩa ta chọn

m loại mềm

c rỗng, đườn

ng vật liệu đ

sơ đồ tính t

đinh tán.

5)d; chọn Dm

l

ơn, cho phép

àn hồi cần t

chính bằng

h.

n loại xương

m như đồng,

ng kính từ 4

đồng đỏ, dạn

toán như trê

md = 1,6d =

d

p giảm khố

thiết. Đĩa b

g đinh tán. C

g đĩa đàn hồ

, nhôm để tr

4 ÷ 6 [mm].

ng đinh tán

ên hình 2.4

1,6.4 = 6,4

i lượng và

ị động có

Các vòng m

ồi dạng sóng

ránh xướt đ

.

n hình trụ đặ

4[mm].

ma sát

g

đĩa

ặc,

Lực tác dụng lên mỗi đinh tán của dãy thứ i được tính theo công thức sau [2]:

∑=

= k

iid

imsi

rZ

rMF

1

2 (2.15)

Trong đó :

Zd - Số dãy đinh tán; chọn Zd = 2.

ri - Bán kính lắp các dãy đinh tán.

b- Chiều dày tấm ma sát ,b=R2-R1=0,120-0,078=0,042[m]

1 10,0420,078 0,092[ ]

3 3br R m= + = + =

2 20,0420,12 0,106[ ]

3 3br R m= − = − =

Lực tác dụng lên mỗi dãy là:

1 2

..

ms i

d i

M rFZ r

=∑

Lực tác dụng lên dãy đinh thứ nhất :

1 2 2

2.172.0,092 803[ ]2.(0,092 0,106 )

F N= =+

Lực tác dụng lên dãy đinh tán thứ hai :

2 2 2

2.172.0,106 925,5( )2.(0,092 0,106 )

F N= =+

Chu vi đường tròn bố trí các dãy đinh tán :

C1 = 2π r1 = 2.3,14.92= 578[mm].

C2 = 2π r2 = 2.3,14.106= 666[mm].

Số đinh tán có thể bố trí tối đa trên các chu vi trên là :

n1 = C1/Dmd = 578/6,4 = 90(đinh); chọn n1 = 12(đinh)

n2 = C2/Dmd = 666/6,4 = 104(đinh); chọn n2 = 12(đinh).

Ứng suất dập tác dụng lên mỗi đinh của của dãy được tính theo công thức sau [2]

dlnF

di

id =σ (2.16).

Trong đó :

ld - chiều dài chịu dập của đinh tán, và được xác định theo công thức:

ld = (1,5-1,7)d + δ

Chọn: dld .5,1+= δ

δ - chiều dày lắp ghép, δ =1.,5-3;chọn δ = 2 [mm].

ld = 2+1,5.4 = 8 [mm].

Như vậy ta có :

6 2 211 6

1

803 2,1.10 [ / ] 2,1 /12.8.4.10d

d

F N m MN mn l d

σ−

⎡ ⎤= = = = ⎣ ⎦

6 2 222 6

2

925,5 2,4.10 [ / ] 2,4 /12.8.4.10d

d

F N m MN mn l d

σ−

⎡ ⎤= = = = ⎣ ⎦

Ứng suất cắt tác dụng lên mỗi đinh của dãy :

2

.2dnF

i

ic π

τ = (2.17)

+ Đối với dãy đinh thứ nhất :

6 2 211 2 2 6

1

2. 2.803 2,6610 [ / ] 2,66[ / ]3,14.12.4 .10c

F N m MN mn d

τπ −

= = = =

+ Đối với dãy đinh thứ hai :

6 2 222 2 2 6

2

2. 2.925,5 3.10 [ / ] 3[ / ]3,14.12.4 .10c

F N m MN mn d

τπ −

= = = =

So sánh các kết quả tính được ta thấy :

1dσ , 2dσ < [ dσ ] = 25 [MPa]

1cτ , 2cτ < [ cτ ] = 10 [MPa]

Vậy mối ghép đinh tán đảm bảo độ bền khi làm việc.

2.5.1.3. Giảm chấn xoắn:

Giảm chấn xoắn được dùng để :

- Tránh cho hệ thống truyền lực khỏi những dao động xoắn cộng hưởng nguy hiểm ở

tần số cao, sinh ra khi một trong các tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực trùng với

tần số của momen lực kích thích (momen thây đổi của động cơ)

- Dập tắt các dao động cộng hưởng ở tần số thấp.

Bộ phận giảm chấn xoắn gồm hai bộ phận chính là bộ phận đàn hồi và bộ phận tiêu

tán năng lượng.

Bộ phận đàn hồi dùng để giảm độ cứng xoắn của hệ thống truyền lực, nhờ đó giảm

được tần số dao động riêng của nó và loại trừ khả năng xuất hiện cộng hưởng ở tần số cao.

Do độ cứng tối thiểu của chi tiết đàn hồi bị giới hạn bởi điều kiện kết cấu của ly hợp, nên hệ

thống truyền lực không tránh khỏi cộng hưởng ở tần số thấp. Vì thế ngoài bộ phận đàn hồi

giảm chấn xoắn còn có bộ phận tiêu tán năng lượng để dập tắt những dao động cộng hưởng

này.

Với ly hợp thiết kế các giảm chấn xoắn với phần tử đàn hồi là các lò xo trụ đặt trong

lổ khoét trên vành moay ơ và trên đầu xương của đĩa bị động, còn phần tử ma sát là các đĩa

nhỏ bằng thép đặt giữa moay ơ và đĩa bị động.

Để mở rộng vùng hiệu quả của giảm chấn, có đặt tính đàn hồi phi tuyến. Độ cứng của

phần tử đàn hồi được làm thay đổi bằng cách : đặt các lò xo có chiều dài khác nhau vào các

lổ khoét có kích thước như nhau hoặc chọn kích thước các lổ trên xương đĩa bị động và trên

vành moay ơ cho thích hợp. Với kết cấu như vậy, số lượng các lò xo tham gia làm việc sẽ

thay đổi theo giá trị mômen xoắn. Theo sự tăng mô men, số lượng các lò xo tham gia truyền

lực tăng lên, làm tăng độ cứng của giảm chấn.