TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN XE TẢI THACO
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.. 4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ.. 6
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp. 6
1.1.1 Công dụng ly hợp. 6
1.1.2 Phân loại ly hợp. 7
1.1.3 Yêu cầu ly hợp:10
1.2 Ly hợp ma sát khô:. 10
1.2.1 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa:10
1.2.2 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại ma sát khô 2 đĩa:14
1.2.3. So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa. 16
1.3. Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát. 16
1.3.1. Lò xo ép. 16
1.3.2 Đĩa ép và đĩa trung gian. 17
1.3.4 Bộ giảm chấn. 20
1.3.5 Đòn mở ly hợp. 21
1.4 Các kiểu dẫn động. 22
1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cớ khí22
1.4.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực. 24
1.4.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén. 27
1.4.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có cường hóa khí nén. 29
1.5 Một số ly hợp khác. 31
1.5.1 Ly hợp thủy lực. 31
1.5.2 Ly hợp điện từ. 32
Chương 2: KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT LY HỢP TRÊN XE TẢI THACO 34
2.1 Giới thiệu về xe cơ sở. Xe tảiTHACO.. 34
2.1.2 Thông số kỹ thuật của xe. 35
2.1.3 Cấu tạo của ly hợp trên xe THACO.. 35
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN XE THACO 41
3.1 Xác định mômen ma sát của ly hợp. 41
3.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp. 42
3.2.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động. 42
3.2.2 Xác định số lượng đĩa bị động. 43
3.3 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp. 43
3.3.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ. 44
3.3.2 Xác định công trượt riêng. 45
3.3.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết45
3.3.4 Bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chế độ nhiệt46
3.4 Tính toán sức bền một số chi tiết điển hình của ly hơp. 47
3.4.1 Tính sức bền đĩa bị động. 47
3.4.2 Tính sức bền moayơ đĩa bị động. 50
3.4.3 Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp. 51
3.5 Tính lò xo ép. 55
3.5.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa nón cụt56
3.5.2 Kích thước cơ bản và đặc tính của lò xo ép nón cụt xẻ rãnh 56
3.6 Tính sức bền trục ly hợp. 60
3.6.1 Chế độ tính toán trục ly hợp. 60
3.6.2 Tính các lực tác dụng lên cặp bánh răng luôn ăn khớp. 60
3.6.3 Tính các lực tác dụng lên cặp bánh răng gài số 1. 61
3.6.4 Tính các phản lực tác dụng lên trục ở vị trí lắp ổ lăn. 61
3.6.5 Tính các mômen trên trục ly hợp và vẽ biểu đồ mômen 64
3.7 Thiết kế hệ thống dẫn động ly hợp. 68
3.7.1 Thiết kế tính toán xilanh công tác. 70
3.7.2 Thiết kế tính toán xilanh chính. 72
3.8 Thiết kế bộ trợ lực chân không. 73
3.8.1 Xác định mà bộ cường hóa phải thực hiện. 73
3.8.2 Xác định thiết diện màng sinh lực và hành trình màng sinh lực 73
3.8.3 Tính lò xo hồi vị màng sinh lực. 74
3.8.4 Kiểm bền lò xo theo ứng suất xoắn. 75
KẾT LUẬN.. 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 77
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với sự phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượt bậc và thu được những thành tựu quan trọng. Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng phổ biến trong đời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ôtô phục vụ cho việc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con người. Ngoài ra ôtô còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như : Y tế, cứu hoả, cứu hộ….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước. Thực tế nhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô với những đề án chiến lược dài hạn đến năm 2015, 2020. Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng được tiếp cận nhiều hơn với các công nghệ tiên tiến trên thế giới trong đó có công nghệ về ôtô. Công nghệ ôtô mặc dù là một công nghệ xuất hiện đã lâu nhưng trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệ mới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtô truyền thống. Ngoài ra người ta còn phát minh ra những công nghệ mới nhằm thay đổi ôtô truyền thống như nghiên cứu ôtô dùng động cơ Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái tự động…. Tuy nhiên trong điều kiện của nước ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiện những công nghệ về ôtô truyền thống.
Trên ôtô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau. Trong đó ly hợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực của ôtô. Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ôtô, tính năng điều khiển của ôtô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô. Nên để chế tạo được một chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng. Do đó em đã được giao đề tài “ Thiết kế hệ thống ly hợp xe tải THACO” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô và quy trình thiết kế chế tạo hệ thống ly hợp cho ôtô. Với đề tài được giao, em đã chọn xe THACO làm xe cơ sở để tham khảo các thông số ban đầu. Hiện nay loại xe này đang được bán rộng khắp tại nước ta và được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực trở hành hóa có trọng tải lớn, như xây dựng, công trường.v.v.. Đóng góp một phần trong việc công nghiệp hóa hiện đại hóa của nước nhà. Trong nội dung đồ án, em đã cố gắng trình bày một cách cụ thể nhất về hệ thống ly hợp trên ôtô, bao gồm từ phần tổng quan về hệ thống ly hợp đến quy trình thiết kế chế tạo một bộ ly hợp hoàn chỉnh có thể hoạt động được cũng như những hư hỏng có thể xảy ra và cách bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống ly hợp.
Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể của thầy giáo DƯƠNG QUANG MINHcùng các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, em đã hoàn thành đồ án của mình. Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy trong bộ môn.
Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn DƯƠNG QUANG MINHvà các thầy giáo trong bộ môn Ôtô Trường ĐH Công Nghệ GTVT đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp
1.1.1 Công dụng ly hợp
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng là:
Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển.
Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số.
Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp.ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đổi số được dễ dàng. Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ. Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm.
Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục (không bị chết máy). Do đó, không phải khởi động động cơ nhiều lần.
1.1.2 Phân loại ly hợp
Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách:
Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
a) Phân loại theo phương pháp truyền mômen
Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau:
Loại 1: Ly hợp ma sát là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó gồm các loại sau:
Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có:
Ly hợp ma sát loại đĩa (một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa).
Ly hợp ma sát loại hình nón.
Ly hợp ma sát loại hình trống.
Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ. Còn ly hợp ma sát loại hình nón và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các chi tiết của hệ thống truyền lực.
Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có:
Thép với gang.
Thép với thép.
Thép với pherado hoặc pherado đồng.
Gang với pherado.
Thép với pherado cao su.
Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có:
Ma sát khô.
Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu).
Ưu điểm: Của ly hợp ma sát là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm: Của ly hợp ma sát là các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng trượt tương đối với nhau trong quá trình đóng ly hợp, các chi tiết trong ly hợp bị nung nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma sát.Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ biến ở các ôtô hiện nay do những ưu điểm của nó.
Loại 2 Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu).
Ưu điểm: Của ly hợp thủy lực là làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe.
Nhược điểm: Của ly hợp thủy lực là chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt. 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.
Loại 3 Ly hợp điện từ: Là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện. Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
Loại 4 Ly hợp liên hợp: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ). Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
b) Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp:
Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại:
Ly hợp thường đóng: Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay.
Ly hợp thường mở: Loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như
C - 100, MTZ2 ...
c) Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép:
Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau:
Loại 1 Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau:
- Lò xo đặt xung quanh: Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hàng.
- Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn).
- Lò xo đĩa ( lò xo màng )
Trong các loại trên thì ly hợp dùng lò xo trụ và lò xo đĩa được áp dụng khá phổ biến trên các ôtô hiện nay, vì nó có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo được lực ép lớn theo yêu cầu và làm việc tin cậy.
Loại 2 Ly hợp điện từ: Lực ép là lực điện từ.
Loại 3 Ly hợp ly tâm: Là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp. Loại này ít được sử dụng trên các ôtô quân sự.
Loại 4 Ly hợp nửa ly tâm: Là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào. Loại này có kết cấu phức tạp nên ít được sử dụng phổ biến.
d) Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp:
Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:
Loại 1 Ly hợp điều khiển tự động.
Loại 2 Ly hợp điều khiển cưỡng bức.
Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ thống dẫn động ly hợp. Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma sát ở trạng thái luôn đóng.
Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp thì người ta lại chia ra thành 3 loại sau:
- Dẫn động bằng cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm đòn nối.
Loại này được dùng trên xe con với yêu cầu lực ép nhỏ.
- Dẫn động bằng thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn nối và đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng.
- Dẫn động có trợ lực: là tổ hợp của các phương pháp dẫn động cơ khí hoặc thủy lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: cơ khí, thủy lực áp suất cao, chân không, khí nen...trợ lực điều khiển ly hợp thường gặp trên ôto ngày nay
1.1.3 Yêu cầu ly hợp:
Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
- Truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào. Muốn vậy thì mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ (có nghĩa là hệ số dự trữ mômen b của ly hợp phải lớn hơn 1).
- Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động.
- Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn
- Khối lượng các chi tiết, mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh răng khi khởi hành và sang số.
- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.
- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt. Hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ tới hệ số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi.
- Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều khiển và thuận tiện trong bảo dưỡng và tháo lắp.
Ngoài các yêu cầu trên ly hợp cũng như các chi tiêt khác cần đảm bảo độ bền cao, làm việc tin cậy. Giá thành thấp.
1.2 Ly hợp ma sát khô:
Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản:
- Chủ dộng
- Bị động
- Dẫn động điều khiển
1.2.1 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
1. bánh đà 2. đĩa ma sát 3. đĩa ép . 4. lò xo ép 11.bi "T".
5. vỏ ly hợp 6. bạc mở . 7. bàn đạp 8. lò xo hồi vị bàn đạp
9. đòn kéo 10. càng mở 12. đòn mở 13. lò xo giảm chấn
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
1.đĩa bị động . 2.đĩa ép
3.càng mở .
4. bộ giảm chấn . 5. vỏ trong ly hợp . 6.ô bi tỳ .
7.lò xo ép .
8.lò xo đĩa .
Cấu tạo theo hình 1.1
Phần chủ động:
bao gồm vỏ ly hợp (5) được bắt cố định với bánh đà (1) bằng các bu lông, đĩa ép (3) cùng các chi tiết trên vỏ ly hợp (lò xo ép, đòn mở ) đĩa ép (3) nối với vỏ ly hợp bằng thanh mỏng đàn hồi. đảm bảo truyền được mômen từ vỏ lên đĩa ép và dịch chuyển dọc trục khi đóng, ngắt ly hợp. Lực ép lò xo ép truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹp chặt đĩa bị động với bánh đà.
Phần bị động:
đĩa bị động (2) ( gồm cả chi tiết xương đĩa bị động, các tấm ma sát, mayer, bộ phận giảm chấn (13) và trục ly hợp
Phần dẫn động:
gồm các chi tiết liên kết từ bàn đạp (7) →đòn kéo (9)→càng mở (10)→bạc mở(6)→bi ‘T’ (11)→đòn mở (12).
Và lò xo hồi vị càng mở(10) có điểm tựa trên các te.
Đòn mở (12) có điểm tựa trên vỏ ly hợp.
Nguyên lý hoạt động:
Sự làm việc của ly hợp được chia thành hai trạng thái cơ bản là : Đóng và Mở .
Trạng thái đóng:
Bàn đạp ly hợp(7) ở trạng thái ban đầu. Dưới tác dụng của các lò xo (5) bố trí trên ly hợp, đĩa bị động (2) được ép giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) bằng lực của lò xo (5). Mômen ma sát được tạo lên giữa chúng. Mômen xoắn chuyền từ phần chủ động tới phần bị động qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động (2) với bánh đà và đĩa ép tới trục bị động của ly hợp sang hộp số.
khi làm việc, do một số nguyên nhân nào đó, mômen hệ thống truyền lực lớn hơn giá trịn mômen ma sáy ly hợp, ly hợp sẽ trượt và đóng vai trò là cơ cấu an toàn trành quá tải cho hệ thông truyền lực.
Trạng thái mở ly hợp:
Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp(7) bàn đạp dịch chuyển→đòn kéo (9) dịch sang trái→ càng mở (10) tác động lên bi ‘T’ (11) dịch sang phải khắc phục khe hở ‘δ’ →tác động đòn mở (12) ép lò xo (5) kéo đĩa ép (3) dịch chuyển sang phải tách các bề mặt ma sát của đĩa bị động ra khỏi bánh đà và đĩa ép. Mômen ma sát giảm dần và triệt tiêu. Ly hợp được mở thực hiện ngắt mômen truyền từ động cơ tới hệ thống truyền lực.
1.2.2 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại ma sát khô 2 đĩa:
Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa
1 - bánh đà 2 - lò xo đĩa ép trung gian
3 - đĩa ép trung gian 4 - đĩa ma sát; 5 - đĩa ép ngoài
6 - bulông hạn chế 7 - lò xo ép 8 - vỏ ly hợp
9 - bạc mở 10 - trục ly hợp 11 - bàn đạp
12 - lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp 13 - thanh kéo
14 - càng mở 15 - bi "T" 16 - đòn mở
17 - lò xo giảm chấn.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 2 đĩa ma sát khô tương tự như ly hợp ma sát khô một đĩa. Điểm khác biệt của ly hợp ma sát 2 đĩa là có 2 đĩa bị động và đĩa ép trung gian.
Cấu tạo theo sơ đồ hình 1.3:
Phần chủ động:
Bao gồm bánh đà (1), đĩa ép trung gian (3), đĩa ép ngoài (5) và vỏ ly hợp (8). Bánh đà có dạng cốc trụ bên trong chứa các đĩa ép và đĩa bị động của cụm ly hợp. Mômen từ động cơ được truyền từ trục khuỷa tới bánh đà sang đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài nhờ các rãnh trên bánh đà và các vấu của đĩa (3) và (5). Như vậy các đĩa (3) và (5) có thể di chuyển dọc trục so với bánh đà và các vấu có thể trượt dọc theo các rãnh để hạn chế dịch chuyển của đĩa trung gian (3), kết cấu sử dụng bu lông hạn chế (6). Các chi tiết đòn mở (16), các lò xo ép (7) (một dãy, hai dãy , hoặc lò xo đĩa ) bố trí liên kết với đĩa ép ngoài nằm trong vỏ ly hợp (8)
Phần bị động :
Gồm có hai đĩa ma sát bị động (4) cùng với bộ giảm chấn dập tắt dao động xoăn. Đĩa bị động bên trong nằm giữa bánh đà và đĩa ép trung gian. Đĩa bị động bên ngoài nằm giữa đĩa ép trung gian và đĩa ngoài. Các đĩa bị động (4) liên kết với các trục bị động của ly hợp bằng mối ghép then hoa di trượt trên moayer
Phần dẫn động:
Bao gồm bàn đạp (11) lò xo hồi vị (12), thanh kéo (13), càng gạt (14), ổ bi ‘T’ (15), đòn mở (10)
Nguyên lý hoạt động:
Trạng thái đóng ly hợp:
Lực ép của các lò xo (7) ép chặt các đĩa ép ngoài, đĩa bị động ngoài ,đĩa ép trung gian, đĩa bị động trong, trên bánh đà thành một khối. mômen xoắn được chuyền từ động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phận giảm chấn, mayer tới trục bị động ly hợp.
Trạng thái ly hợp mở :
Khi tác động lực điều khiển lên bàn đạp (11) thông qua thanh kéo (13), càng mở (14) đẩy ống trượt (9) dích sang trái khắc phục khe hở ở giữa ô bi ‘T’ (15) và đầu đòn mở (16). ổ bị ‘T’ tiếp tục ép lên đầu đòn mở, đầy đầu trong sang trái, đầu ngoài đòn mở dịch chuyển sang phải. Kéo đĩ ép ngoài (5) tách khỏi đĩa bị động ngoài, lò xo định vị (2) đẩy đĩa ép trong tiến sát đến đầu bu lông hạn chế (6), tách đĩa bị động trong ra khỏi bánh đà. Lực ép của lò xo ép không truyền tới đĩa bị động phần bị động và phần chủ động được tách ra. Mômen từ động cơ được truyền sang hệ thống truyền lực bị ngắt.
1.2.3. So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa
Nếu cùng một đĩa ép báo ngoài và lực ép như nhau. Ly hợp 2 đĩa (với 2 đôi bề mặt ma sát) truyền được mômen lớn hơn, do vậy được dùng trên xe ô tô có tải trọng lớn hoặc ô tô kéo rơmoc hay bán rơmoc nặng .
Nếu cùng truyền mô men như nhau dẫn tới kích thước của ly hợp 2 đĩa nhỏ hơn .
Ly hợp ma sát khô 2 đĩa đóng êm dịu hơn ly hợp ma sát khô 1 đĩa
Nhược điểm của ly hợp ma sát 1 đĩa so với 1 đĩa. Ly hợp 2 đĩa có kết cấu phúc tạp, quá trình mở kém dứt khoát .
1.3. Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát
1.3.1. Lò xo ép
Lò xo ép trong ly hợp ma sát là chi tiết quán trọng nhất có tác dụng tạo lên lực ép của ly hợp. Lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn luôn bị nén để tạo lực ép truyền lên đĩa ép. Khi mở ly hợp các lò xo ép có thể làm việc ở trạng thái tăng tải (lò xo trụ, lò xo côn) hoặc được giảm tải (lò xo đĩa ).
Lò xo ép được chế tạo từ các loại thép có độ cứng cao và được nhiệt luyện, nhằm ổn đinh lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao.
Kết cấu, kích thước và đặc tính của cụm ly hợp được xác định theo loại lò xo ép.
Trong ly hợp ô tô thường được xử dụng lò xo trụ, lò xo côn và lò xo đĩa, kết cấu ở trạng thái tự do đặc tính biến dạng (quan hệ lực p và biến dạng δ ) của các loại lò xo được thể hiện hình dưới.
Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn lực ép của lò xo theo độ biến dạng của lò xo
Lò xo trụ (a) có đường đặc tính tuyến tính. Lò xo côn (b) có dạng parabol. Khi mở ly hợp các lò xo này đòi hỏi lực điều khiển lớn (pa2< p ); (pb2< p) điều này dẫn tới trượt nhiều các bề mặt ma sát mòn nhanh. Để khắc phục các nhược điểm trên. Đặc tính của lò xo đĩa tạo nên lực ép thay đổi không đáng kể trong vùng làm việc, kể cả khi mòn và khi mở ly hợp pc2 ~ p ; pc1 ~ p
1.3.2 Đĩa ép và đĩa trung gian
Đĩa ép và đĩa trung gian đảm nhận nhiệm vụ tạo mặt phẳng ép với đĩa bị động. Truyền mômen xoắn của động cơ tới đĩa bị động. Kết cấu truyền mômen này được thực hiện bằng các vấu, chôt, thanh nối đàn hồi, được thể hiện qua hình (1.5).
Hình 1.5 Cấu tạo truyền mô men giữa động cơ tới đĩa ép
Đồng thời trong điều kiện luôn chịu nhiệt sinh ra ở bề mặt ma sát. Đĩa ép và đĩa trung gian còn đảm bảo việc hấp thụ và truyền nhiệt ra môi trường. Các đĩa được chế tạo từ gang đặc còn có các gân hoặc rãnh hướng tâm thoát nhiệt ra ngoài. Tăng độ cứng đĩa ép các vấu (a,c) của đĩa ép nằm trong rãnh của vỏ ly hợp đảm bảo liên kết chắc chắn. Do xuất hiện ma sát ở liên kết, làm tăng điều khiển mở ly hợp.
Liên kết bằng thanh nối mỏng đàn hồi (b) đảm bảo di chuyển đĩa ép không có ma sát. Một đầu thanh nối được tán với vỏ ly hợp, đầu còn lại được bắt vào đĩa ép. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở ly hợp xe con và xe tải.
Ở ly hợp hai đĩa liên kết có thể thực hiện nhờ chốt cố định trên bánh đà (d,e) đĩa trung gian có thể liên kết với bánh đà nhờ vấu hoặc chốt hướng tâm, chốt dọc trục (c,d,e)
1.3.3 Đĩa bị động
Xương đĩa được tán chặt vơi các cánh hình chữ ‘T’ làm bằng thép lò xo. Các cánh được bẻ vênh về các hướng khác nhau và tán với các tấm ma sát (1). Cấu trúc như vậy đảm bảo cho các bề mặt ma sát được tiếp xúc tốt, đóng êm dịu, ngăn ngừa sự cong vênh khi bị nung nóng dẫn đến làm giảm độ cứng dọc trục của đĩa bị động.
Các tấm ma sát (1) được cố định vào các cánh chữ ‘T’ theo phương pháp tán độc lập. Bề mặt của tấm ma sát có rãnh thông gió và để thoát sản phẩm mài mòn. Vật liệu tấm ma sát được làm từ nguồn gốc amiang. Tấm ma sát có hệ số ma sát cố định, chịu mài mòn cao với khả năng làm việc nhiệt độ lâu dài đến 2000 độ C và tức thời đến 3500 độ C. Tấm ma sát có thể sử dụng phụ da thiếc (ồn định hệ số ma sát), đồng (nâng cao khả năng truyền nhiệt), chì ( giảm tốc độ mài mòn, chống xước ). Tuồi thọ làm việc của tấm ma sát quyết định tuổi thọ của ly hợp do vậy vật liệu của nó ngày được hoàn thiện.
Hình 1.6Sơ đồ đĩa ma sát
1- Đinh tán; 2- Lò xo giảm chấn; 3- Tấm ma sát; 4- Tấm xương đĩa; 5- Moay ơ
Hình 1.7 Sơ đồ đĩa bị động
1.3.4 Bộ giảm chấn
Dập tặt dao động xoắn ở đĩa bị dộng bao gồm hai nhóm chi tiết cơ bản
Nhóm chi tiết đàn hồi
Dùng để giảm dao động có tần số cao xuất hiện trong hệ thông tryền lực do có sự kích động cưỡng bức theo chu kì từ động cơ hoặc mặt đường.
Nhóm chi tiết hấp thụ năng lượng dao động
Xử dụng các tấm ma sát bằng pherado hay kim loại chịu mòn.
Cấu tạo bộ giảm chấn
Đa dạng, nhưng đều được bố trí nối giữa xương đĩa bị động với mayer và hoạt động theo nguyên tắc hập thụ và phân tán năng lượng
Xương đĩa bị động được nối với đĩa trong bằng đinh tán. Trên đĩa trong có khoác các cửa sổ chứa lò xò một đầu lò xo tựa trên đĩa trong của xương đĩa, đầu kia tựa vào đĩa mayer.
Trạng thái (a) chưa chịu tải lò xo bị nén đẩy các tấm đệm lò xo khắc phục hết khe hở cửa sổ
Hình 1.8 Sơ đồ bộ giảm chân
Trạng thái (b): Khi xuất hiện tải hay bị dao động cộng hưởng, xương đĩa và mayer dịch chuyển với nhau 1 góc α chiều dài lò xo bị thu ngắn.
Nhờ bố trí lò xo nằm trên chu vi truyền lực→ độ cứng của hệ thống truyền lực giảm. Giúp nâng cao khả năng truyền êm mômen xoắn và hạn chế tải trọng động do dao động cộng hưởng gây ra.
1.3.5 Đòn mở ly hợp
Đòn mở ly hợp là khâu nối giữa phần dẫn động điều khiển và phần chủ động đĩa ép li hợp. Đòn mở đảm nhận truyền lực điều khiển để mở đĩa ép trong cụm ly hợp. Khi mở ly hợp lực điều khiển cần ép lò xo ép lại. Kéo đĩa ép tách các bề mặt ma sát. Lực điều khiển tác dụng lên đòn mở lớn, nên đòn mở thường có từ 3 chiếc trở lên, bố trí đều theo chu vi. Đòn mở được liên kết với đĩa chủ động và cùng quay với vỏ ly hợp. Đòn mở được chế tạo từ thép hợp kim có trọng lượng và kích thước nhỏ. Tiết diện của đòn mở phụ thuộc vào không gian và phương pháp chế tạo, đúc hoặc dập. Phần lớn các ly hợp lò xo đĩa xử dụng lò xo ép xẻ rãnh để tạo thành đòn mở.
Cấu trúc liên kết lựa được trình bày theo hình 1.9
Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo đòn mở ly hợp
1.đĩa ép .
2.đòn mở .
3.ổ bi kim
4.điểm tỳ .
6.bạc mở .
7.vỏ ly hợp .
5.dẫn động điều khiển ly hợp
Dẫn động điều khiển ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lài từ bàn đạp ly hợp tới đòn mở để thực hiện ngắt ly hợp. Dẫn động điều khiển cần phải đảm bảo kết cấu đơn giản, dễ xử dụng, điều khiển nhẹ nhàng bằng lực bàn đạp của người lái,
Dẫn động ly hợp thường có các loại sau:
Dấn động cơ khí dấn động thủy lực dẫn động có trợ lực
Trợ lực có thể là cơ khí, chân không, khí nén.
1.4 Các kiểu dẫn động
1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cớ khí
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các đòn, khớp nối và được lắp theo nguyên lý đòn bẩy. Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao. Hệ thống dẫn động này được sử dụng phổ 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 của người lái nên bàn đạp ly hợp phải lớn, nhất là đối với loại xe ôtô hạng nặng.
.........
Trong đó :
: Là lực ép cần thiết để ngắt ly hợp. =9954,55(N)
: Là hiệu suất dẫn động. Ta chọn = 0,9
Qbd = 523,37 (N)
Hành trình bàn đạp được xác theo công thức
St= Slv+ S0
Trong đó :
St : là hành trình tổng( toàn bộ) của bàn đạp ly hợp
So: là hành trình tự do của bàn đạp để khắc phục khe hở
So được tính:
So=
: khe hở giữa ổ bi mở và đầu nhỏ của lò xo, chọn : = 3mm
Þ S0= 3.19,02=57,06(mm)
Slv: là hành trình làm việc của bàn đạp.
Slv= idd.l2
l2: Hành trình của đầu nhỏ lò xo đĩa
l2=
Trong đó :
l1 là hành trình làm việc của đầu to lò xo đĩa để mở ly hợp, chọn l1=1,5 mm
Þ Slv= 4,2.19,02 =79,88(mm)
ÞSt= 57,06 + 79,88 = 136,94(mm) 137(mm)
Hành trình này nằm trong giới hạn cho phép [St]= 180 (mm)
3.7.1 Thiết kế tính toán xilanh công tác
a. Xác định kích thước xi lanh công tác
Hành trình làm việc của piston công tác S2 được xác định :
S2=
Trong đó:
hành trình của bi mở S1
S1= l2+ =4,2 + 3 = 7,2(mm)
ÞS2= =15,44(mm)
Ta xác định được thể tích dầu trong xi lanh công tác:
V2 =
d2= 25 mm (theo xe tham khảo)
V2 =
Chọn chiều dày ống t =4mm
b. Kiểm tra bền xilanh công tác
Đường kớnh ngoài: D2= d2+ 2t = 25+2.4 = 33(mm)
ÞRtb==(mm)
Nhận thấy t > 0,1Rtb nên ta kiểm tra bền xy lanh công tác theo ứng suất sinh ra trên ống dây:
Ứng suất hướng tâm :
P
Trong đó:
P: áp suất trong ống:
P = =
r :khoảng cách từ điểm xét đến đường tâm ống
b: bán kính ngoài. b = =(mm)
a: bán kính trong a = = (mm)
Từ biểu đồ mômen ta thấy điểm nguy hiểm nằm ở mép trong A của ống.
Theo thuyết bền ứng suất lớn nhất
====
Vật liệu chế tạo xylanh là gang CY24-42 có []= 2,4. 107(N/ m2).
So sánh< [], do vậy xylanh công tác đủ bền
3.7.2 Thiết kế tính toán xilanh chính
a. Xác định các kích thước
Hành trình xylanh chính: S3= S2. = 15,44.1,32=26,09(mm)26(mm)
Thể tích dầu thực tế trong xylanh chính phải lớn hơn tính toán 1 chút. Vì hiệu suất dẫn động dầu <1.
Nên thể tích dầu là: V3= 1,1.
Đường kính trong d1 = 19(mm), chiều dày t=4(mm). Thông số lấy theo xe tham khảo
b. Kiểm tra độ bền xi lanh chính
Đường kính ngoài: D1=d1+ 2t= 19 + 2.4= 27(mm)
Rtb= =(mm)
Nhận thấy t > 0,1Rtb nên ta kiểm tra bền xylanh chính theo ứng suất sinh ra trên ống dây .Tương tự như kiểm tra xylanh công tác
Ứng suất lớn nhất là mép trong (A) của ống
=
a = = (mm) ; b = =(mm)
= < []= 2,4. 107(N/ m2)
Vậy xylanh chính đủ bền.
3.8 Thiết kế bộ trợ lực chân không
3.8.1 Xác định mà bộ cường hóa phải thực hiện
Ta có khi không cường hóa lực bàn đạp là : Qbđk=538 (N)
Đề giảm bớt sức lao động của ngườ lái ta lắp thêm bộ trợ lực tác động lên bàn đạp ta chọn là : Qbđc= 120(N).Ta bố trí cường hóa nối tiếp giữa bàn đạp và xylanh chính.
Khi đó ta xác định lực cường hóa phải sinh ra.
Qc=( Qbđk- Qbđc)a/b = ( 538-120).420/80= 2115,5(N)
Vậy bộ cường hóa chân không phải sinh ra 1 lực là 2115,5(N), ta chọn lực mở van cường hóa là 60(N)
3.8.2 Xác định thiết diện màng sinh lực và hành trình màng sinh lực
S =
Trong đú: Qc= 2115,5(N)
Pmax: Là lực lớn nhất tác dụng lên lò xo màng. Pmax= 15%Qc
S: tiết diện màng sinh lực
P: độ chênh áp suất trước và sau màng sinh lực
Chọn P=7.104(N/m2) = 0,07(N/mm2) ứng với chế độ làm việc không tải của máy hút chân không.
Vậy ta có: S= = 34778,5(mm2)
=>đường kính màng sinh lực: == 26(mm)
Hành trình màng sinh lực Sm= S3 = 26(mm)
3.8.3 Tính lò xo hồi vị màng sinh lực
Khi bộ cường hóa sinh hết lực của mình thì lúc đó lò xo hồi vị chịu tải lớn nhất. Để xác định kích thước lò xo hồi vị ta chọn tải trọng lớn nhất tác dụng lên nó là: Pmax= 15%Qc= 15%.2194,5=319 (N)
Lực lò xo ghép ban đầu: Pbđ= 7%.Qc= 148 (N)
Xác định số vòng làm việc của lò xo: no=
:độ biến dạng của lò xo từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc
=Sm= 26(mm)
G: mô đun đàn hồi dịch chuyển. G = 8.1010 (N/m2)
d:đường kính dày làm lò xo. Chọn d = 4(mm)
D: đường kính trung bình đặt lò xo. Chọn D =46 (mm)
Vậy no= (vòng)
Số vòng toàn bộ của lò xo: n = n0 + 1= 16 (vòng)
Giả thiết khe hở cực tiểu giữa các vòng lò xo này khi mở hết ly hợp là
=1,5(mm).
Vậy chiều dài của lò xo là: l = n.d + .d + Sm= 16.3 + 1,5.3 + 26 = 78,5(mm)
3.8.4 Kiểm bền lò xo theo ứng suất xoắn
=
Trong đó k là hệ số ảnh hưởng: k = 1,13
=> =
Vật liệu chế tạo lũ xo là thộp 60T cú ứng suất cho phộp là []=7. 108(N/m2) nờn lũ xo đủ bền.
KẾT LUẬN
Sau thời gian được giao thiết kế đồ án tôt nghiệp, em đã cố gắng thực hiện và đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao là “Thiết kế hệ thống ly hợp xe ôtô tải 4 tấn”.
Ngay từ lúc nhận được đề tài tốt nghiệp, em đã tiến hành khảo sát thực tế, tìm tòi các tài liệu tham khảo từ đó làm cơ sở để vận dụng những kiến thức đã học được trong nhà trường cũng như tham khảo các ý kiến chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn để hoàn thành đồ án.
Quá trình tính toán lựa chọn các thông số và các kích thước của ly hợp được em tiến hành một cách chính xác và đảm bảo độ tin cậy cao. Quá trình kiểm nghiệm ly hợp cũng được em tiến hành cẩn thận và đã cho những kết quả nằm trong giới hạn an toàn cho phép. Từ đó em có thể kết luận hệ thống ly hợp em đã thiết kế hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu cơ bản đối với một cụm ly hợp. Như vậy đồ án của em đã giải quyết được các yêu cầu đề ra, cả về mặt lý thuyết cũng như khả năng ứng dụng thực tế.
Mặc dù bản thân em đã cố gắng rất nhiều và nhận được sự hướng dẫn tận tình từ phía giáo viên hướng dẫn nhưng do thời gian cũng như kiến thức của em còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến góp ý, phê bình của các thầy giáo trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn DƯƠNG QUANG MINH và các thầy giáo trong bộ môn Ôtô Trường Đại Học Công Nghệ GTVT đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo - Chủ biên Nguyễn Hữu Cẩn, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1978.
2. Hướng dẫn đồ án môn học “ Thiết kế hệ thống ly hợp ôtô - máy kéo” - Lê Thị Vàng, NXB Đại học tại chức, ĐHBK Hà Nội, 1992.
3. Tập bài giảng “ Thiết kế tính toán ôtô” - PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan, Hà Nội, 2005.
4. Cấu tạo hệ thống ôtô con - Nguyễn Khắc Trai, NXB KHKT, 2000.
5. Cấu tạo gầm xe con - Nguyễn Khắc Trai, NXB KHKT, 2000.
6. Sức bền vật liệu. Tập 1,2 - Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng, NXB Giáo Dục, 2003.
7. Sổ tay công nghệ chế tạo máy. Tập 1,2,3 - Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, NXB KHKT. 2005.
8. Bài giảng dung sai - Ninh Đức Tốn, Trường ĐHBK Hà Nội 2000.
