TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ LỜI NÓI ĐẦU Ngày công đổi đất nước, công nghiệp hoá đại hoá nhu cầu tất yếu nước phát triển Cùng với phát triển lĩnh vực, lĩnh vực giao thông nắm vai trò chủ đạo, đặc biệt vấn đề vận chuyển hàng hóa lại Trong phương tiện giao thông, ô tô sử dụng phổ biến để phục vụ nhu cầu người sống vận tải hàng hoá, du lịch Do đòi hỏi ngành ôtô cần có đổi mới, tối ưu hoá mặt kỹ thuật, hoàn thiện mặt công nghệ, để nâng cao tính đại, tính kinh tế, trình vận hành Đối với sinh viên, đồ án môn học nói chung đồ án thiết kế tính toán ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên vận dụng kiến thức học vào thực tế, phát huy khả tư sáng tạo trình nghiên cứu công tác sau Bên cạnh mục đích chung giúp sinh viên cố lại kiến thức học, với yêu cầu thiết kế đồ án giúp cho học viên chủ động việc tiếp cận với kết cấu thực tế Để từ gốp phần tạo nên tảng kiến thức tiền đề để sinh viên tiếp tục ứng dụng phát triển cho chuyên môn sau Trong trình làm đồ án này, em học nhiều điều nhờ hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Việt Hải góp ý chia sẻ thông tin bạn làm đồ án để em hoàn thành đồ án Do kiến thức hạn chế nên đồ án chắn không tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý thầy cô bạn bè Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Đặng Xuân Cường TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Mục lục Lời nói đầu Mục lục Chương1: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP ÔTÔ 1.1 Công dụng ly hợp 1.2 Phân loại ly hợp 1.3 Yêu cầu ly hợp Chương Tính toán mô men ma sát chọn loại, sơ đồ dẫn động 2.1 Mô men ma sát ly hợp 2.2 Chọn loại sơ đồ dẫn động ly hợp .7 2.2.1 Ly hợp ma sát khí 2.2.2.Ly hợp điện từ 2.2.3 Ly hợp ma sát thủy lực 2.3 Chọn sơ đồ dẫn động 10 2.3.1 Sơ đồ đẫn độngly hợp khí .10 2.3.2 Sơ đồ dẫn động ly hợp thủy lực 11 2.3.3 Sơ đồ dẫn động ly hợp có trợ lực khí nén 12 Chương Tính toán xác thông số ly hợp 13 3.1 Bán kính vành khăn bề mặt ma sát đĩa bị động 13 3.2 Diện tích bán kính trung bình hình vành khăn ma sát 14 3.3 Lực ép cấu ép 14 3.4 Công trượt riêng ly hợp 15 3.4.1 Mômen quán tính qui dẫn Ja 14 3.4.2 Mômen cản chuyển động qui dẫn Ma 16 3.4.3 Tính thời gian trượt giai đoạn (t1 & t2) .17 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ 3.4.4 Tính công trượt tổng cộng ly hợp L(J) 18 3.4.5 Tính công trượt riêng cho ly hợp 19 3.5 Nhiệt sinh trượt ly hợp 19 3.6 Bề dày tối thiểu đĩa ép 20 3.7 Xác định thông số cấu ép 20 3.7.1 Ưu nhược điểm lò xo trụ 21 3.7.2 Tính toán lò xo dây xoắn hình trụ 21 3.7.2.1 Tính lực ép cần thiết lò xo Flx(N) làm việc 21 3.7.2.2 Độ cứng lò xo dây xoắn Clx(N/m) 22 3.7.2.3 Lực tác dụng lớn lên lò xo ép 22 3.7.2.4 Kích thước hình học lò xo 23 Chương Tính toán thông số 4.1 Tính toán thông số điều khiển ly hợp thủy lực .28 4.2 Xác định hành trình bàn đạp 29 4.3 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp 31 Kết luận 32 Tài liệu tham khảo 33 s TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Chương TỔNG QUAN VỀ LY HỢP ÔTÔ 1.1 Công dụng ly hợp Ly hợp dùng để truyền mô men quay êm dịu để tách truyền động đến hệ thống truyền lực nhanh chóng dứt khoát Ngoài ly hợp dùng cấu an toàn cho hệ thống truyền lực động làm việc chế độ không tải cưỡng hệ thống truyền lực không bị tải mômen lớn 1.2 Phân loại ly hợp - Dựa vào tính chất truyền mômen, người ta phân loại: + Ly hợp ma sát khí + Ly hợp thủy lực + Ly hợp điện từ - Dựa vào hình dạng phận ma sát khí chia ra: + Ly hợp ma sát đĩa phẳng + Ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn) + Ly hợp ma sát hình trống (kiểu tang trống guốc ma sát ép vào tang trống) - Theo đặc điểm làm việc, chia ra: + Loại thường đóng + Loại không thường đóng 1.3 Yêu cầu ly hợp Từ nhiệm vụ mà ly hợp có yêu cầu sau: - Đảm bảo truyền mômen quay lớn động điều kiện sử dụng Tuy nhiên ma sát ly hợp không lớn nhằm đảm bảo nhiệm vụ làm cấu an toàn cho hệ thống truyền lực TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ - Mở ly hợp phải dứt khoát nhanh chóng trình làm đồng tốc độ đồng tốc nhanh chóng, rút ngắn thời gian gài số Nghĩa mở ly hợp, phần bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động thời gian ngắn nhất, ngược lại gây khó khăn cho việc gài số - Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu Tức mômen ma sát hình thành ly hợp phải tăng từ từ đóng ly hợp, có tránh tượng giật xe gây dập bánh hộp số cấu truyền động khác hệ thống truyền lực - Mômen quán tính chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhằm giảm va đập lên bánh gài số, giảm nhẹ điều kiện làm việc đồng tốc tăng nhanh thời gian gài số - Phải làm nhiệm vụ cấu an toàn để tránh cho hệ thống truyền lực bị tải Mômen ma sát không lớn để tránh xảy tượng gãy trục cácđăng Ngoài có yều cầu khác : + Điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ + Hệ số ma sát cao ổn định + Thoát nhiệt tốt, bền vững + Làm việc tin cậy, hiệu suất cao + Kích thước nhỏ gọn, kết cấu, sữa chữa, bảo dưỡng đơn giản + Giá thành rẽ Chương Tính toán mô men ma sát chọn loại sơ đồ dẫn động Bảng 1-1: Bảng thông số STT Thông số cho Ký hiệu Xe tải Đơn vị diesel Trọng lượng toàn Công suất cực đại động Số vòng quay ứng với Ne-max Mô men xoắn cực đại Ga Ne-max nN Me-max 7200 110 3200 370 (kg) (KW) (V/ph) (N.m) TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Số vòng quay ứng với Me-max Hệ số cản đường Vận tốc cực đại xe Bán kính làm việc bánh xe nM Ψmax Va max Rbx 2000 0,33 100 400 (v/ph) (-) (Km/h) (mm) 2.1 Mômen ma sát ly hợp Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay động ly hợp phải sinh mômen ma sát luôn lớn mômen quay cực đại động trình sử dụng, tức hệ số dự trữ phải luôn lớn Mômen ma sát Mms ly hợp theo [1] xác định theo công thức sau: Mms = Memax.β [N.m] (2.1) Trong đó: Mms [N.m] : Mômen ma sát cần thiết ly hợp Memax [N.m]: Mômen xoắn lớn động Theo đề Memax = 370 [N.m] β: Hệ số dự trữ ly hợp Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn (β >1) để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen xoắn động điều kiện làm việc (khi bề mặt ma sát bị dầu mở rơi vào, lò xo ép bị giảm tính đàn hồi, ma sát bị mòn…) Mặc khác hệ số β không lớn, ly hợp không làm tốt chức bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực tải Hệ số β thường xác định thực nghiệm, có tính đến yếu tố nói đặc biệt ý xét đến nhiều điều kiện làm việc nặng nhọc xe, đặc tính động lực học xe thiết kế Theo kinh nghiệm, xe tải thì: β = 1,6 ÷ 2,25 Vì xe tải có trọng lượng nhỏ, hoạt động thường xuyên điều kiện đường xá không đảm bảo, nên ta chọn β phía giới hạn xe tải, ta chọn β = 1,9 Thay thông số vào biểu thức 2.1 ta có: Mms = 370.1,9 = 703 [N.m] Vậy mômen ma sát yêu cầu ly hợp là: Mms = 703 [N.m] TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ 2.2Chọn loại sơ đồ dẫn động ly hợp 2.2.1 Ly hợp ma sát khí Đây loại ly hợp mà mômen ma sát hình thành ly hợp nhờ ma sát bề mặt ma sát khí a Theo hình dạng đặc điểm kết cấu chia chúng thành kiểu sau + Ly hợp ma sát đĩa phẳng + Ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn) + Ly hợp ma sát hình trống (kiểu tang trống guốc ma sát ép vào tang trống) - Đối với hai loại hình côn hình trống ngày không dùng mômen quán tính phần bị động lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số - Ly hợp ma sát đĩa phẳng dùng phổ biến có ưu điểm sau: + Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ + Việc đóng mở ly hợp dứt khoát dễ dàng + Mômen quán tính phần bị động nhỏ, ảnh hưởng đến việc gài số Nhưng bên cạnh có nhược điểm kết cấu trở nên cồng kềnh dùng nhiều đĩa ép b Theo đặc điểm kết cấu lò xo ép, chia ly hợp ma sát khí - Ly hợp ma sát khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Hình 1.1 Ly hợp ma sát khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh Trục khuỷu, Đĩa bị động, Bánh đà, Bánh răng, Lò xo ép, Đĩa ép Ổ bi tỳ, Trục ly hợp, Càng mở, 10 Tấm ma sát + Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao + Nhược điểm: Áp lực sinh bề mặt ma sát dễ không đồng bị nung nóng khác gẫy cục - Ly hợp ma sát khí kiểu lò xo ép trung tâm: + Ưu điểm: Áp suất sinh bề mặt ma sát đồng đều, điều khiển nhẹ nhàng + Nhược điểm: Độ tin cậy thấp, kết cấu đòn mở phức tạp điều chỉnh khó khăn nên sử dụng - Ly hợp ma sát khí lò xo ép đĩa nón cụt: + Ưu điểm: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ • Chỉ có lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí nên áp lực phân bố lên bề mặt ma sát • Lò xo làm nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu gọn nhẹ • Điều khiển nhẹ nhàng + Nhược điểm: Không thể điều chỉnh khe hở đòn mở bạc ma sát bị mòn nên ly hợp sử dụng xe du lịch xe khách cỡ nhỏ, có đặc tính động lực tốt, sử dụng điều kiện đường xá tốt, sang số c Theo đặc điểm làm việc chia - Ly hợp thường đóng - Ly hợp không thường đóng 2.2.2 Ly hợp điện từ Ly hợp điện từ có hai loại: có hỗn hợp sắt từ hỗn hợp sắt từ Ly hợp điện từ hỗn hợp sắt từ có ưu điểm: + Kết cấu đơn giản + Dễ tự động hóa trình điều khiển Tuy nhiên lại có nhược điểm sau: Các yêu cầu đặt vật liệu chế tạo lõi thép phần ứng mâu thuẩn Để đảm bảo cho ly hợp mở dứt khoát cần phải dùng sắt nguyên chất mềm, đẻ giảm mài mòn, chống xước lại phải dùng thép cứng Để khắc phục nhược nhược điểm trên, dùng ly hợp điện từ có hỗn hợp sắt từ, có ưu điểm: + Các bề mặt làm việc bị mài mòn + Có khả điều chỉnh vô cấp mô men xoắn + Không cần điều chỉnh sử dụng Tuy vập lại tồn nhược điểm sau: + Mô men quán tính phần bị động ly hợp lớn nên cần phải tăng kích thước đồng tốc hộp số + Mô men chịuan ảnh hưởng nhiều nguồn điện + Tốn kim loại màu nên giá thành cao + Hiệu suất thấp Do đó, việc sử dụng ly hợp điện từ bị hạn chế TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ 2.2.3 Ly hợp ma sát thủy lực Đây loại ly hợp mà mômen ma sát hình thành ly hợp nhờ ma sát thủy lực, ly hợp làm việc êm dịu (nhờ tính chất để trượt chất lỏng) giảm tải trọng động cho hệ thống truyền lực cho động Tuy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát có mô men dư (dù số vòng quay động thấp) làm ảnh hưởng đến việc gài số Ngoài ly hợp thủy lực luôn có trượt (ít từ 2-3%) gây tổn hao công suất động tăng tiêu hao nhiên liệu xe Mặt khác, ly hợp thủy lực đòi hỏi cao độ xác kín khít mối ghép, yêu cẩu có loại dầu đặc biệt (dầu có độ nhớt nhiệt độ đông đặc thấp, không sủi bọt ) nên giá thành cao ly hợp ma sát khí thông thường Do đó, loại ly hợp sử dụng hạn chế xe đặc biệt có công suất riêng lớn Qua phân tích tham khảo ly hợp số động cơ, với ô tô ta thiết kế ô tô tải, trọng lượng toàn 7200kg mô men ma sát cần thiết ly hợp tính M ms= 703 (N.m) Do đó, ta chọn ly hợp thiết kế dẫn động thủy lực ly hợp cần trợ lực trợ lực khí nén, sử dụng cấu ép lò xo trụ bố trí xung quanh 2.3.Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp 2.3.1 Sơ đồ dẫn động ly hợp khí f e Pbd b c d a δ0 10 10 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ m[kg] : Khối lượng chi tiết bị nung nóng ∆T[°K] : Độ tăng nhiệt độ chi tiết bị nung nóng Độ tăng nhiệt độ cho phép chi tiết tính toán lần khởi hành ôtô ( ứng với hệ số cản đường ψ = 0,02) không vượt 10°K Từ ta suy khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là: m ≥ 0,5.96427,1307 = 10,01 [kg] 481,5.10 2.7 Bề dày tối thiểu đĩa ép Bề dày tối thiểu đĩa ép δt [m] xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt (m) trên, theo [1] xác định theo công thức: m δt ≥ π ( R − R ).ρ (2.15) Trong : ρ[kg/m3] : Khối lượng riêng đĩa ép ρ ≈ 7800[kg/m3] vật liệu gang Các thông số khác thích Thay giá trị có vào (2.15) ta có: δt ≥ 10,01 = 0,024752 [m] ≈ 25 [mm] π (0,161 − 0,097 ).7800 2.8 Xác định thông số cấu ép Cơ cấu ép dùng để tạo lực ép cho đĩa ép ly hợp thường đóng, ly hợp ma sát khí ôtô thường sử dụng loại lò xo dây xoắn hình trụ, lò xo dây xoắn hình côn lò xo đĩa để tạo lực ép cho ly hợp Mỗi loại lò xo có ưu nhược điểm riêng Đối với xe thiết kế xe tải, ta chọn kiểu lò xo ép lò xo trụ 2.8.1 Ưu nhược điểm lò xo trụ - Ưu điểm: + Tính toán thiết kế đơn giản, dễ chế tạo + Dễ bố trí lắp đặt đảm bảo gọn gàng kết cấu có rộng chỗ để đặt ổ bi ép đòn mở ly hợp nằm trục ly hợp, độ tin cậy cao, cho phép điều chỉnh thuận lợi 47 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ - Nhược điểm : + Nếu trường hợp chế tạo độ cứng lò xo khác lực ép chúng khác làm cho lực ép bề mặt ma sát không + Trong thời gian làm việc có trường hợp lò xo trụ bị gãy đòi hỏi phải thay nguyên lò xo không tiết kiệm vật liệu + Khi làm việc có trường hợp lò xo bị ram lại không đảm bảo lực ép, lắp ráp cần phải có lớp cách nhiệt làm phức tạp thêm kết cấu 2.8.2 Tính toán lò xo dây xoắn hình trụ Lò xo thường chế tạo thép silic 60C, 60C2A thép măng gan 65 hay thép bon 85 có ứng suất cho phép [τ] = 650÷850 [MN/m 2] σ = 1000 [MN/m2] Lò xo tính toán nhằm đảm bảo lực ép cần thiết cho ly hợp 2.8.1.1 Tính lực ép cần thiết lò xo Flx[N] làm việc Theo [ 1] lực ép cần thiết lò xo tính theo công thức sau: k F Flx = z lx (2.16) Trong đó: F[N] : Lực ép cần thiết ly hợp F = 9535,85 [N] k0 : Hệ số tính đến giãn, nới lỏng lò xo, k0 = 1,05 ÷ 1,08 Chọn k0 = 1,06 zlx : Số lượng lò xo sử dụng để tạo lực ép, theo [1] xe tải zlx = 12 ÷ 18 Ta chọn zlx = 12 Thay giá trị biết vào (2.16) ta có: Flx = 1,06.9535,85 = 842,3 [N] 12 2.8.2.1 Độ cứng lò xo dây xoắn Clx[N/m] Độ cứng lò xo dây xoắn xác định theo điều kiện tối thiểu hệ số dự trữ ly hợp βmin ma sát mòn đến giới hạn phải thay Theo [1] độ cứng lò xo dây xoắn Clx[N/m] xác định sau: Clx = Flx  β 1 − l m  β    (2.17) 48 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Trong đó: β : Hệ số dự trữ tính toán ly hợp βmin : Hệ số dự trữ ly hợp ma sát mòn đến giới hạn phải thay Theo kinh nghiệm βmin= (0,8 ÷ 0,85) β = (0,8 ÷ 0,85).1,9 = (1,52÷1,62) Ta chọn βmin = 1,6 lm [m] : Lượng mòn tổng cộng cho phép ma sát Ta chọn phương pháp gắn ma sát vào đĩa phương pháp đinh tán nên theo [1] thì: lm = 0,25.δms.zms (2.18) Với δms bề dày ma sát, xe tải thì: δms =3,5÷6 Ta chọn δms = Thay vào (2.18) ta có: lm = 0,25.5.2 = 2,5 [mm] = 0,0025 [m] Thay giá trị có vào biểu thức (2.17) ta được: Clx = 842,3  1,6  1 −  = 53197,89 [N/m] 0,0025  1,9  2.8.2.3 Lực tác dụng lớn lên lò xo ép Theo [1] lực nén lớn tác dụng lên lò xo F lxmax(N) tính theo công thức sau: Flxmax = Flx + Clx.λm (2.19) Trong đó: Clx[N/m] : Độ cứng lò xo, Clx = 53197,89 [N/m] λm[m] : Độ biến dạng thêm lò xo mở ly hợp Độ biến dạng thêm lo xo độ dịch chuyển đĩa ép mở ly hợp λm = δm.zms + δdh (2.20) Với: δm[m] : Khe hở hoàn toàn đôi bề mặt ma sát Theo [1] ly hợp đĩa zms = δm = 0,75 ÷ 1[mm] Ta chọn δm = 0,8 [mm] δdh[m] : Độ dịch chuyển thêm cần thiết đĩa ép độ đàn hồi đĩa bị động δdh = 0,25 ÷ [mm], ta chọn δdh = 0,5 [mm] Thay vào (2.20) ta có: λm = 0,8.2 + 0,5 = 2,1 [mm] = 0,0021[m] Thay giá trị biết vào biểu thức (2.19) ta được: 49 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Flxmax = 842,3 + 53197,89.0,0021 = 954,01 [N] D 2.8.2.4 Kích thước hình học lò xo Hình 2.3 Sơ đồ tính lò xo ép d : Đường kính dây lò xo D : Đường kính trung bình lò xo Đường kính dây lò xo đường kính trung bình xác định từ công thức tính ứng suất τ [N/m2], số vòng làm việc nlx tính theo Clx từ bảng B1-2 theo [1] a Đường kính dây lò xo d[m] đường kính trung bình D[m] xác định từ công thức ứng suất τ [N/m2]: Theo [1] ta có: τ= 8.k D F lx max ≤ [τ ] π d d≥ 8.k  D   .Flx max π [τ ]  d  Suy ra: (2.21) Trong đó: [τ] : Ứng suất tiếp cho phép lò xo, [τ] = 650 ÷ 850 [MN/m 2] k : Hệ số tăng ứng suất tiếp lò xo bị xoắn chịu tải, chọn theo tỉ số D/d từ bảng B1-2 ( theo [1]) Ta chọn D/d = tra bảng ta k = 1,25 Các thông số khác thích Thay thông số biết vào biểu thức (2.21) ta được: 50 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ d ≥ 8.1,25 6.954,01 ≈ 4,7.10-3 [m] π 800.10 Ta chọn d = 5.10-3 [m] = [mm] Suy đường kính trung bình lò xo là: D = 6.d = 6.0,005 = 0,03[m] = 30 [mm] b Số vòng làm việc lò xo: Số vòng làm việc lò xo n lv tính theo Clx[N/m] từ bảng B1-2 theo [1] xác định sau: G.d Clx = 8.D nlx Suy ra: G.d nlx = 8.D Clx (2.22) Trong đó: nlx : Số vòng làm việc lò xo G : Môđun đàn hồi trượt vật liệu làm lò xo, G = 0,81.1011 [N/m2] D [m] : Đường kính trung bình lò xo d [m] : Đường kính dây lò xo Từ (2.22) thay số vào ta suy ra: nlx = 0,81.1011.0,005 = 4,4 [vòng] Chọn nlx = [vòng] 8.0,033.53197,89 c Chiều dài lò xo: - Chiều dài tối thiểu lò xo Lmin[mm] xác định lò xo chịu tải lớn Flxmax với khe hở tối thiểu vòng 1[mm], theo [1] ta có: Lmin = (nlx -1).(d+1) + (1,5÷2).d + (2.23) Trong đó: nlx -1 : Là số bước lò xo d [mm] : Đường kính dây lò xo xoắn (1,5÷2) : Số vòng không làm việc, tính thêm cho việc tỳ lò xo vào đế : Khe hở vòng tỳ với vòng làm việc 51 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Thay giá trị biết vào (2.23) ta được: Lmin = (7 -1).(5+1) + (1,5÷2).5 + = ( 33,5÷36) [mm] Chọn Lmin = 34 [mm] - Chiều dài tự lò xo Lmax [mm] xác định không chịu tải, theo [1] ta có: Lmax = Lmin + λmax (2.24) Trong đó: λmax : Độ biến dạng lớn lò xo chịu lực lớn Flxmax Flx max 954,01 λmax = C = = 0,018 [m] = 18 [mm] 53197,89 lx Thay giá trị có vào (2.24) ta được: Lmax = 34 + 18 = 52 [mm] - Chiều dài làm việc lò xo Llv [mm] xác định chịu lực ép Flx: Theo [1] ta có: Llv = Lmax - λlv (2.25) Trong đó: λlv : Độ biến dạng lò xo chịu lực ép Flx Flx 842,3 λlv = C = = 0,016 [m] = 16 [mm] 53197,89 lx Thay giá trị tính vào (2.25) ta được: Llv = 52 – 16 = 36 [mm] TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP 3.1 Phân tích chọn sơ đồ dẫn động ly hợp 3.1.1 Sơ đồ dẫn động ly hợp khí f e Pbd b c d a δ0 10 52 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Hình 3.1 Sơ đồ dẫn động ly hợp khí 1.Bánh đà động cơ, 2.Các ma sát đĩa bị động, 3.Đòn mở, 4.Giá đỡ đòn mở, Ổ bi tỳ, 6.Ống trượt, 7.Đòn mở bàn đạp ly hợp, 8.Thanh đẩy, 9.Càng mở, 10.Đĩa ép *Ưu, nhược điểm: -Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, chắn, độ tin cậy cao -Nhược điểm: + Sau thời gian sử dụng khâu khớp bị mòn, dẫn đến tăng hành trình tự bàn đạp ly hợp + Hiệu suất truyền động thấp + Độ cứng vững dẫn động thấp so với dẫn động thủy lực có nhiều khe hở khâu khớp 3.1.2 Sơ đồ dẫn động ly hợp thủy lực d1 b a e f δ0 d2 d 12 Pbd 10 c 11 53 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Hình 3.2 Sơ đồ dẫn động ly hợp thủy lực 1.Bánh đà động cơ, 2.Các ma sát đĩa bị động, 3.Đòn mở, 4.Giá đỡ đòn mở, Ống trượt, 6.Càng mở, 7.Xy lanh công tác, 8.Đường ống dẫn dầu, 9.Xy lanh chính, 10.Đòn mở bàn đạp ly hợp, 11.Ổ bi tỳ, 12.Đĩa ép * Ưu, nhược điểm: -Ưu điểm: + Khắc phục tượng rơ khâu khớp khí + Hiệu suất truyền động cao, độ cứng cao, dễ lắp đặt + Thuận tiện cho việc bố trí dẫn động cụm ly hợp cách xa vị trí lái xe + Truyền động êm dịu, có tính khuếch đại cao - Nhược điểm: + Kết cấu phức tạp, giá thành cao + Làm việc với độ tin cậy thấp, sửa chữa sử dụng phức tạp khí + Yêu cầu làm kín độ xác chi tiết lắp ghép cao 3.1.3 Dẫn động ly hợp có trợ lực khí nén Khi mà lực bàn đạp dùng để mở ly hợp vượt giới hạn cần phải có trợ lực Trợ lực dùng cho dẫn động khí dẫn động thủy lực 14 16 15 20 19 18 10 17 54 11 12 13 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Hình 3.3 Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén 1.Bánh đà, 2.Các ma sát đĩa bị động, 3.Đòn mở, 4.Giá đỡ đòn mở, Ổ bi tỳ, 6.Lò xo hồi vị ổ bi tỳ, 7.Xy lanh công tác, 8.Xy lanh trợ lực, 9.Cơ cấu phân phối, 10.Đường thông khí trời, 11.Buồng tỷ lệ, 12.Màng tỷ lệ, 13.Xy lanh dẫn động cấu trợ lực, 14.Bình khí nén, 15.Đòn mở bàn đạp ly hợp, 16.Xy lanh chính, 17.Tiết lưu, 18.Càng mở, 19.Ống trượt, 20.Đĩa ép Khi trợ lực đảm bảo kết cấu gọn cho hiệu trợ lực cao trợ lực khí nén Từ phân tích ta chọn dẫn động ly hợp thiết kế dẫn động thủy lực ly hợp cần trợ lực trợ lực khí nén 3.2 Tính toán thông số điều khiển ly hợp thủy lực:(với sơ đồ dẫn động hình 3.2) Để mở ly hợp lái xe phải tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống điều khiển, lực khuếch đại truyền đến đĩa ép lực ngược chiều với lực ép lò xo có giá trị lực nén lò xo mở ly hợp Tỷ số truyền idk hệ thống điều khiển lớn, lực điều khiển từ bàn đạp nhỏ giảm điều kiện làm việc người lái xe Tuy vậy, tỷ số truyền bị giới hạn hành trình dịch chuyển bàn đạp tầm với chân lái xe có hạn 3.2.1 Xác định hành trình bàn đạp Khi mở ly hợp, đĩa ép tách khỏi đĩa bị động với khe hở tối thiểu đôi bề mặt ma sát δm nhằm đảm bảo cho đĩa ma sát bị động ly hợp tách hoàn toàn khỏi đĩa ép bánh đà động Sơ đồ tính toán: Hình 3.2 Thực tế trước tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động, bàn đạp có khoảng chạy không tải để khắc phục tất khe hở có hệ thống điều khiển, khoảng chạy không gọi hành trình tự bàn đạp ly hợp Quan hệ khe hở với độ dịch chuyển bàn đạp ly hợp S bd [mm] mở ly hợp xác định theo tỷ số truyền hệ thống điều khiển Theo [1] ta có: 55 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ a c e a + (δ01 + δ02) b d f b Sbd = (δm.zms + δdh).idk + δ0 (3.1) Trong đó: δm [mm]: Khe hở đôi bề mặt ma sát mở ly hợp Ly hợp đĩa δ m = 0,75÷1 [mm] Chọn δm = 0,8 [mm] δdh [mm]: Độ dịch chuyển thêm cần thiết đĩa ép độ đàn hồi đĩa bị động, δ dh = 0,25÷1 [mm] Chọn δdh = 0,5[mm] δ0 [mm]: Khe hở tự cần thiết đòn mở bạc mở Xe tải δ = 2÷3[mm], ta chọn δ0 = [mm] δ01 [mm]: Khe hở tự cần thiết bàn đạp hệ thống dẫn động, δ 01 = 0,5÷1[mm], chọn δ01 = 0,5 [mm] δ02 [mm] : Khe hở tự có hệ thống dẫn động thủy lực khe hở bù dầu xy lanh, δ02 = 1,5÷2 [mm], chọn δ02 = 1,5 [mm] a : Tỷ số truyền bàn đạp, kí hiệu ibd b c : Tỷ số truyền dẫn động trung gian, kí hiệu itg d e : Tỷ số truyền đẩy bạc mở, kí hiệu icm f idk : Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống điều khiển Tỷ số truyền hệ thống điều khiển i dk tích tỷ số truyền thành phần tham gia hệ thống điều khiển: idk = a c e g = ibd itg icm.idm b d f h Với idm tỷ số truyền đòn mở Theo [1] ta có: + Tỷ số truyền trung gian : itg = 0,9÷1,1 Ta chọn itg = Vì chọn dẫn động thủy lực nên ta có: itg = l xlc d 22 = l xlct d12 Trong đó: • lxlc [mm], d1 [mm]: Tương ứng hành trình, đường kính xy lanh 56 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ • lxlct [mm], d2 [mm]: Tương ứng hành trình, đường kính xy lanh công tác Ta chọn: d1 = 25 [mm] d2 = 25 [mm] + Tỷ số truyền mở : icm = 1,4 ÷ 2,2 Chọn icm = Với kích thước: e = 172 [mm] f = 86 [mm] + Tỷ số truyền đòn mở : idm = 3,8 ÷ 5,5 Chọn idm = Với kích thước: g = 80 [mm] h = 16 [mm] Từ phương trình (3.1) ta viết lại sau: Sbd = [(δm.zms + δdh) itg.icm.idm + δ0 itg.icm + (δ01 + δ02)].ibd (3.2) Giá trị tỷ số truyền bàn đạp i bd với tỷ số truyền thành phần nêu phải xác định đủ lớn nhằm đảm bảo cho lực điều khiển từ bàn đạp nhỏ, đồng thời phải thõa mãn hành trình tổng cộng bàn đạp ly hợp S bd không vượt giới hạn tầm với chân người lái xe, tức Sbd ∈ [Sbd] Đối với xe tải [Sbd] theo [1] là: [Sbd] = 150÷180 [mm], ta chọn [Sbd] = 180 [mm] Từ (3.2) ta suy ra: ibd = = [ Sbd ] (δ m z ms + δ dh ).itg icm idm + δ itg icm + (δ 01 + δ 02 ) 180 (0,8.2 + 0,5).1.2.5 + 3.1.2 + (0,5 + 1,5) = 6,21 Vậy ibd = a / b = 6,21 Với a = 261[mm] b = 42 [mm] 3.2.2 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Lực cần thiết phải tạo bàn đạp mở ly hợp, kí hiệu F bd[N], theo [1] Fbd xác định sau: Fm max Fbd ≥ i η dk dk (3.3) Trong đó: - Fmmax [N]: Lực nén lớn lò xo ép tác dụng lên đĩa ép mở ly hợp 57 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Đối với lò xo dây xoắn ta có: Fmmax = (Flx + Clx.λm).zlx (3.4) Trong đó: + Flx [N]: Lực ép cần thiết lò xo đóng ly hợp Flx =842,3 [N] + Clx [N/m]: Độ cứng lò xo dây xoắn Clx = 53197,89 [N/m] + λm [m]: Độ biến dạng thêm lò xo mở ly hợp λm = 0,0021 [m] + zlx : Số lượng lò xo dây xoắn zlx = 12 Thay tất thông số có vào (3.4) ta được: Fmmax = (842,3 + 53197,89 0,0021).12 = 11448,18 [N] - ηdk : Hiệu suất hệ thống điều khiển Trong tính toán chọn hiệu suất η dk ≈ 0,85 ÷ 0,9 Chọn ηdk = 0,9 - idk : Tỷ số truyền chung hệ thống điều khiển idk = ibd itg icm.idm = 6,21.1.2.5= 62,1 Thay thông số có vào biểu thức (3.3) ta được: Fbd ≥ 11448,18 ≈ 204,83 [N] 62,1.0,9 -Vậy lực đạp cần thiết bàn đạp hệ thống điều khiển tính toán so với giá trị giới hạn cho phép xe tải [F bd] = 250[N] thõa mãn, không cần trợ lực cho hệ thống điều khiển ly hợp 58 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu kết cấu thực tế ly hợp thông qua trình tính toán thiết kế ly hợp cho ôtô em nhận thấy kết cấu ly hợp thiết kế phần phù hợp với yêu cầu đề Trong trình làm đồ án này, em học nhiều điều nhờ hướng dẫn tận tình thầy môn góp ý bạn làm đồ án để em hoàn thành đồ án Nhưng bên cạnh kiến thức hạn chế nhận thức thiếu xác số kết cấu, nên ly hợp thiết kế không tránh khỏi sai sót kết cấu số chi tiết Rất mong nhận góp ý thầy cô bạn bè 59 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Tụy Hướng dẫn thiết kế ôtô Khoa Cơ Khí Giao Thông – Trường Đại học Bách Khoa – ĐHĐN [2] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Lý thuyết ôtô máy kéo Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2007 [3] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy Nhà xuất giáo dục [4] Trần Hữu Quế Vẽ kỹ thuật khí, tập II Nhà xuất giáo dục, 1998 60 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ 61 [...]... 30 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ -Vậy lực đạp cần thiết ở bàn đạp của hệ thống điều khiển tính toán so với giá trị giới hạn cho phép đối với xe tải là [F bd] = 250[N] là thõa mãn, không cần trợ lực cho hệ thống điều khiển ly hợp 31 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ KẾT LUẬN Sau một thời gian tìm hiểu về kết cấu thực tế của ly hợp và thông qua quá trình tính toán thiết kế ly hợp cho ôtô thì em nhận thấy kết... số kết thúc trượt sẽ được xác định theo biểu thức (2.10) 18 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Memax [N.m]: Mômen xoắn lớn nhất của động cơ ωe : Tốc độ góc động cơ khi đóng ly hợp, khi tính toán lấy bằng tốc độ góc ứng với mômen cực đại ωe = ωN = 334,933 [rad/s] ωa : Tốc độ góc trục ly hợp Tính cho lúc khởi hành xe nên ωa = 0 [rad/s] Ma : Mô men cản chuyển động của ôtô qui dẫn về trục ly hợp, theo tính toán. .. việc xác định công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn và khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết ωm Mm Ml Jm ωa Ma Ja Hình 2.2 Sơ đồ tính toán công trượt 15 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ ω t Ly hợp Ôtô tăng Ôtô chuyển động bị trượt tốc với tốc độ ổn định Đồ thị tốc độ góc 3.4.1 Mômen quán tính qui dẫn Ja [kg.m2] Mômen quán tính qui dẫn J a được xác định từ... đối với các mối ghép Do đó ly hợp loại này chỉ sử dụng hạn chế trên các loại xe đặc biệt có công suất riêng lớn 1.3.3 Ly hợp điện từ Là loại ly hợp mà mômen hình thành ở ly hợp nhờ mômen điện từ 34 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ Hình 1.3 Ly hợp điện từ 1 Cuộn dây nâm châm điện, 2 Đĩa bị động, 3 Buly máy nén, 4 Trục máy nén, 5 Vòng bi kép, 6 Phớt kín trục, 7 Khe hở khi bộ ly hợp cắt khớp, 8 Nắp chắn bụi... [J] 3.4.5 Tính công trượt riêng cho ly hợp Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát, kí hiệu l r [J/m2], theo [1] thì công trượt riêng của ly hợp được tính như sau: 20 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ L lr = z π ( R 2 − R 2 ) ms 2 1 (2.13) Trong đó: L [J] : Công trượt tổng cộng của ly hợp, xác... + Kết cấu cồng kềnh + Trọng lượng trên một đơn vị công suất truyền là lớn nên ít dùng trên ôtô mà thường được sử dụng trên tàu hỏa hoặc các máy công trình cỡ lớn 1.4 Điều khiển ly hợp Gồm 2 loại chính:+ Điều khiển ly hợp bằng cơ khí + Điều khiển ly hợp bằng thủy lực 1.4.1 Điều khiển ly hợp bằng cơ khí + Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, chắc chắn, độ tin cậy cao, giá thành thấp 35 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP... 1,9.1,5 Kết quả tính tối ưu nhờ công cụ Solver ta có hệ số kết thúc trượt ly hợp kd: kd = 1,807589 Thay giá trị kd tính được vào các công thức tính thời gian trượt t1, t2 theo [1] ta có: (ωe − ωa ).2.J a t2 = (k M d e max − M a ) (2.11) M a t1 = t 2 ( k M d e max − M a ) Trong đó: 19 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ t1 : Thời gian trượt của giai đoạn I (giai đoạn ứng với tốc độ góc trục khuỷu và trục ly hợp. .. xoắn được xác định theo điều kiện tối thiểu của hệ số dự trữ ly hợp βmin khi tấm ma sát đã mòn đến giới hạn phải thay thế Theo [1] thì độ cứng của một lò xo dây xoắn Clx[N/m] được xác định như sau: Clx = Flx  β min 1 − l m  β    (2.17) Trong đó: 23 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ β : Hệ số dự trữ tính toán của ly hợp βmin : Hệ số dự trữ ly hợp khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế Theo kinh... [KJ/m2] thì ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp 3.5 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp Tính toán, kiểm tra nhiệt độ nung nóng các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò xo ép… Theo [1] thì với ly hợp một đĩa, nhiệt sinh ta làm nung nóng đĩa ép được xác... đặt đảm bảo gọn gàng về kết cấu và có rộng chỗ để đặt ổ bi ép của đòn mở ly hợp nằm trên trục ly hợp, độ tin cậy cao, cho phép điều chỉnh thuận lợi - Nhược điểm : 22 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP ÔTÔ + Nếu trong trường hợp chế tạo độ cứng của lò xo khác nhau thì lực ép của chúng cũng khác nhau do đó làm cho lực ép các bề mặt ma sát không đều nhau + Trong thời gian làm việc có trường hợp một lò xo trụ bị gãy