MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP DỰA TRÊN XE INNOVA 2016

LỜI NÓI ĐẦU.. 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ4

1.1      Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp. 4

1.1.1      Công dụng ly hợp. 4

1.1.2      Yêu cầu ly hợp. 4

1.1.3      Phân loại ly hợp. 4

1.2      Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp. 9

1.2.1      Ly hợp ma sát khô. 9

1.2.2      Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát15

1.3      Lựa chọn phương án dẫn động. 21

1.3.1      Dẫn động ly hợp bằng cơ khí21

1.3.2      Dẫn động ly hợp bằng thủy lực. 23

1.3.3      Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén. 25

1.3.4      Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén. 26

1.3.5      Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không. 28

1.4      Giới thiệu xe innova 2016. 30

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP.. 32

2.1      Các thông số của xe tham khảo innova. 32

2.2      Tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp. 33

2.2.1      Xác định mômen ma sát của ly hợp. 33

2.2.2      Xác định kích thước cơ bản của ly hợp. 33

2.2.3      Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp. 35

2.2.4      Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu. 37

2.3      Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp. 55

2.3.1      Xác định lực và hành trình bàn đạp. 55

2.3.2      Thiết kế dẫn động thủy lực. 56

2.3.3      Thiết kế bộ trợ lực chân không. 59

CHƯƠNG 3: KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA LY HỢP TRÊN XE INNOVA 2016  61

3.1     Kiểm tra các hư hỏng ly hợp. 61

3.1.1     Bị trượt khi đóng ly hợp. 61

3.1.2      Bị rung giật, làm việc không êm khi đóng ly hợp. 62

3.1.3     Ly hợp không ngắt được hoàn toàn. 62

3.1.4     Ly hợp phát ra tiếng kêu. 63

3.1.5     Bàn đạp ly hợp rung. 64

3.1.6      Đĩa ly hợp chóng mòn. 64

3.1.7     Bàn đạp ly hợp nặng. 64

3.1.8     Hẫng bàn đạp ly hợp. 65

3.2      Quy trình kiểm tra, sửa chữa ly hợp. 65

3.2.1     Hiện tượng trượt ly hợp. 65

3.2.2      Hiện tượng rung ly hợp khi khởi hành. 66

3.2.3      Hiện tượng ly hợp bị kêu. 66

3.2.4      Hiện tượng khó sang số hoặc không sang được số. 67

3.3     Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp. 68

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.. 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 79

 

LỜI NÓI ĐẦU

Ôtô là phương tiện vận tải chủ yếu hiện nay và cả trong tương lai. Nó đóng vai trò hết sức quan trọng đối với đời sống con người và đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Ôtô không chỉ là phương tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách, hàng hóa mà ngày nay ôtô còn là những tác phẩm nghệ thuật, thể hiện vẻ đẹp sang trọng và sự hòan mỹ. Ôtô là phương tiện chủ chốt trong ngành giao thông vận tải đang không ngừng phát triển cả về quy mô và chất lượng để tạo điều kiện cho một nền kinh tế phát triển. Vì vậy ở nước ta hiện nay Đảng và nhà nước đang rất chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô.

Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của nước ta hiện nay với chủ trương “Công nghiệp hoá-hiện đại hoá ” đã có nhiều loại ôtô được nhập khẩu và lắp ráp tại Việt Nam. Dòng xe con du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi bởi chúng có nhiều tính năng ưu việt: Điều khiển dễ dàng, an toàn, độ bền tốt và kích thước nhỏ gọn nên đi lại nhẹ nhàng, dễ dàng trong các đường hẹp, đặc biệt là trong thành phố với rất nhiều phương tiện giao thông lưu thông trên đường. Với mục tiêu là nghiên cứu thiết kế hệ thống ly hợp theo hướng giảm nhẹ lao động cho người lái, giảm hành trình bàn đạp, song kết cấu phải đơn giản nên em được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống ly hợp cho xe con.

Với nội dung như vậy, em đã tập trung nghiên cứu tính toán kiểm nghiệm trên xe cơ sở innova, tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không. Phần còn lại của đồ án là tính toán thiết kế hệ dẫn động và xây dựng quy trình bảo dưỡng ly hợp. Ly hợp này sẽ có kết cấu đơn giản, lực điều khiển của người lái sẽ nhẹ hơn và đảm bảo hành trình bàn đạp hợp lý. Các bộ phận thiết kế có thể sản xuất được trong nước.

 Trong quá trình làm đồ án,  mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng và được sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn ôtô, Truờng Đại học Công Nghệ  GTVT. Xong do khả năng và thời gian có hạn nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong sự góp ý, phê bình của các thầy và các bạn trong lớp.

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Thiều Sỹ Nam và các thầy trong Bộ môn ôtô Truờng Đại học Công Nghệ GTVT đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ

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 ô tô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng là:

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

             - Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp 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.

1.1.2       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. Khi đó, 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, khi sang số lúc ô tô 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, đảm bảo độ bền cao, làm việc tin cậy. Giá thành thấp.

1.1.3       Phân loại ly hợp

Ly hợp trên ô tô 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.

1.1.3.1     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 (hình 1.1), hai đĩa (hình 1.2), nhiều đĩa.

- Ly hợp ma sát loại hình côn: Phần đĩa bị động có hình côn.

- Ly hợp ma sát loại hình trống: Phần đĩa bị động làm theo dạng má phanh tang trống.

ly hợp ma sát loại hình côn 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 phêrađô hoặc phêrađô đồng.

- Gang với phêrađô.

- Thép với phêrađô 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

Ly hợp ma sát là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.

Nhược điểm

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 ô tô hiện nay do những ưu điểm của nó.

Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa

1. Bánh đà; 2. Đĩa bị động; 3. Đĩa ép;

4. Vỏ ly hợp; 5. Vỏ lò xo ép; 6. Vỏ ly hợp;

 7. Lò xo giảm chấn; 8. Ổ bi tì;  9. Càng gạt; 10. Đòn mở; 11. Nạng gạt và đai ốc;

12. Các te; 13. Ổ con lăn; 14. Ổ bi kim.

Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa

 

1. Bánh đà

2. Lò xo định vị

3. Đĩa ép trung         gian             

4. Đĩa bị động

5. Đĩa ép ngoài           

6. Bu long hạn chế

7. Lò xo ép      

8. Vỏ ly hợp

9. Ống trượt

10. Trục bị động

14. Càng gạt    

15. Ổ bi tỳ

16. Đòn mở

17. Lò xo giảm chấn

Loại 2: Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu).

Sơ đồ ly hợp thủy lực được biểu diễn như hình 1.3.

Ưu điểm

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

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 ô tô, hiện tại mới được sử dụng ở một số loại xe ô tô du lịch, ô tô vận tải hạng nặng và một vài ô tô quân sự.

Hình 1.3. Sơ đồ ly hợp thủy lực

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.

Sơ đồ ly hợp điện từ được biểu diễn như hình 1.4.

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.

Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ

1. Bánh đà; 2. Khung từ; 3. Cuộn dây;

4. Mạt sắt; 5. Lõi thép bị động nối với hộp sô; 6. Trục ly hợp

1.1.3.2     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.

1.1.3.3     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 trụ:  Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hang .

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 ô tô 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, thường dùng 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.

1.1.3.4     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 nén...trợ lực điều khiển ly hợp thường gặp trên ôtô ngày nay.

1.2        Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp

1.2.1       Ly hợp ma sát khô

Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản:

- Chủ động.

- Bị động.

- Dẫn động điều khiển.

1.2.1.1     Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa  

   Sơ đồ cấu tạo như hình 1.5.

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, moay ơ, bộ phận giảm chấn (9) và trục ly hợp).

Hình 1.5. 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

5. Vỏ ly hợp

6. Bạc mở        

7. Bi "T"

8. Đòn mở

9. Lò xo giảm chấn

10. Càng mở

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 ở trạng thái ban đầu. Dưới tác dụng của các lò xo (4) bố  trí trên ly hợp, đĩa bị động (2) được ép giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) bằng lực của lò xo (4). 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 trị mômen ma sát ly hợp. Ly hợp sẽ trượt và đóng vai trò là cơ cấu an toàn tránh quá tải cho hệ thống truyền lực.

Trạng thái mở ly hợp.

Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp, bàn đạp dịch chuyển→ đòn kéo dịch chuyển→ càng mở (10) tác động lên bi ‘T’ (7) dịch sang trái khắc phục khe hở ‘δ’ → tác động đòn mở (8) ép lò xo (4) 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.

1.2.1.2     Sơ đồ cấu tạo của ly ma sát khô 2 đĩa 

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 1.6.

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). 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 (13), 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).

Hình 1.6. 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. Càng mở

12. Bi "T"

13. Đòn mở

14. Lò xo

 

Phần bị động

Gồm có hai đĩa ma sát bị động (4) cùng với bộ giảm chấn (14) dập tắt dao động xoắn. 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 moayơ.

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 truyền từ động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phận giảm chấn, moayơ tới trục bị động ly hợp.

Trạng thái ly hợp mở.

Khi tác động lực điều khiển lên bàn đạp thông qua các thanh kéo, bạc mở (9) dịch sang trái khắc phục khe hở ở giữa ô bi ‘T’ (12) và đầu đòn mở (13), ổ bi ‘T’ tiếp tục ép lên đầu đòn mở, đẩy đầu trong sang trái, đầu ngoài đòn mở dịch chuyển sang phải. Kéo đĩa 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.

So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa

- Nếu cùng một kích thước bao 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 ôtô 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 2 đĩa so với 1 đĩa đó là ly hợp 2 đĩa có kết cấu phúc tạp, quá trình mở kém dứt khoát.

1.2.1.3     Ly hợp thủy lực    

Cấu tạo theo sơ đồ hình 1.7.

Ly hợp thủy lực truyền mô men thông qua chất lỏng.

Cấu tạo của ly hợp gồm 2 phần:

Phần chủ động: Là phần bánh bơm, bánh đà.

Phần bị động: Là phần bánh tuabin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc.

Nguyên lý hoạt động

Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác. Bánh bơm ly tâm và bánh tuabin hướng tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác. Trục của bánh bơm được nối với động cớ và trục của bánh tuabin được nối với hộp số.

Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng công tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánh bơm. Khi ra khỏi  cánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các bánh tuabin quay theo. Nhờ đó năng lượng được truyền từ bánh bơm sang bánh tuabin nhờ dòng chảy chất lỏng.

Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen,  nó chỉ làm việc như một khớp nối thuần túy nên nó còn gọi là khớp nối thủy lực.

Ưu điểm

Có thể thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục, có khả năng truyền tải mômen lớn, cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp.

Nhược điểm : Không có khả năng biến đổi mômen nên đã hạn chế phạm vi sử dụng của nó trên ôtô, hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỷ số truyền nhỏ. Độ nhạy cao làm ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợp với động cơ đốt trong.

Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý ly hợp thủy lực

1.2.1.4     Ly hợp điện từ

Ly hợp điện từ hình thành với 2 dạng kết cấu:

-         Ly hợp ma sát sử dụng lực ép điện từ.

-         Ly hợp điện tử làm việc theo nguyên lý nam châm điện bột.

Cả hai loại này đều sử dụng nguyên tắc đóng mở ly hợp thông qua công tắc đóng mở mạch điện bố trí tại cần gài số. Như vậy không cần bố trí bàn đạp ly hợp và thực hiện điều khiển theo hệ thống ‘điều khiển hai pedal’.

Sau đây ta xét sơ đồ ly hợp điện nam châm bột. Có ba dạng kết cấu:

-         Cuộn dây bố trí tĩnh tại trên phần cố định của vỏ.

-         Cuộn dây quay cùng bánh đà.

-         Cuộn dây quay cùng đĩa bị động.

Xét ly hợp bố trí cuộn dây quay cùng bánh đà.

Cấu tạo theo sơ đồ hình 1.8.

Cấu tạo của chúng gồm ba phần:

Phần chủ động: Bao gồm bánh đà (1), vỏ ly hợp, cuộn dây( 3), khung từ (2).

Phần bị động: Bao gồm lõi thép bị động (5), nối với trục chủ động của hộp số(6).

Nguyên lý hoạt động.

Khi có dòng điện qua cuộn dây (3). Xung quanh nó sẽ xuất hiện từ thông có dạng vòng tròn khép kín đi qua không gian khe hở từ (4) có chứa bột kim loại đặc biệt. Từ thông đi qua bột kim loại này sẽ tập trung dọc theo chiều lực nam châm, tạo thành những sợi cứng. Nối phần chủ động và phần bị động với nhau truyền mômen từ động cơ tới hệ thống truyền lực.

Khi ngắt điện của cuộn dây, bột thép lại trở lên di động và ly hợp được ngắt.

Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ

 

1. Bánhđà;  2. Khung từ; 3. Cuộn dây

4. Bột kim loại; 5. Lõi thép bị động nối với hộp số; 6. Trục ly hợp.

 

Ưu điểm

Khả năng chống quá tải tốt, bố trí dẫn động dễ dàng.

Nhược điểm

Chế tạo phức tạp, bảo dưỡng và sửa chữa khó khăn, giá thành đắt.

Kết luận: Như vậy đối với xe con không đòi hỏi công suất và mô men lớn ta chọn ly hợp là ly hợp ma sát khô 1 đĩa với những ưu điểm nổi bật:

- Đơn giản trong chế tạo.

- Có khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt.

 - Khối lượng nhỏ.

 - Thuận lợi trong bảo dưỡng và sửa chữa.

 - Giá thành thấp.            

1.2.2       Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát

1.2.2.1     Lò xo ép

Lò xo ép trong ly hợp ma sát là chi tiết quan 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 ôtô 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 F và biến dạng D_l)  của các loại lò xo được thể hiện hình 1.9.

Hình 1.9. Đặc tính các loại lò xo ép ly hợp

a. Lò xo côn                       b. Lò xo trụ                             c. Lò xo đĩa

   F_l. Lực ép                               D_l. Biến dạng của lò xo

+ Lò xo trụ

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 1.9.

Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép.

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng của lực ly tâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp.

Ưu điểm

- Kết cấu nhỏ gọn, khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép tác dụng lên đĩa ép lớn.

- Đảm bảo được lực ép đều lên các bề mặt ma sát bằng cách bố trí các lò xo đối xứng với nhau và với các đòn mở.

- Luôn giữ được đặc tính tuyến tính trong toàn bộ vùng làm việc.

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản.

Nhược điểm

Các lò xo thường không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn toàn, đặc biệt là sau một thời gian làm việc lực ép của các lò xo sẽ không đều nhau. Do đó phải chế tạo lò xo thật chính xác nếu không thì lực ép không đều sẽ làm cho đĩa ma sát mòn không đều và dễ bị cong vênh.

+ Lò xo côn xoắn

Lò xo côn xoắn có đường đặc tính làm việc là đường a trên hình 1.9.

Ưu điểm

- Lực ép lên lò xo lớn, nên thường được dùng trên ôtô có mômen của động cơ trên 50 KGm.

- Có thể giảm được không gian của kết cấu do lò xo có thể ép đến khi lò xo nằm trên một mặt phẳng.

Nhược điểm

- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp chật và khó bố trí bạc mở ly hợp.

- Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn ép do đó việc điều chỉnh ly hợp sẽ phức tạp.

- Lò xo côn có dạng tuyến tính ở vùng làm việc nhỏ, sau đó khi các vòng lò xo bắt đầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh. Do đó nó đòi hỏi phải tạo được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của lò xo sẽ giảm rất nhanh.

+ Lò xo đĩa

Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 1.9.

Ưu điểm

-Lò xo đĩa cấu đơn giản và kích thước nhỏ, lực ép đều giúp đĩa ma sát lâu mòn.

- Lò xo đĩa lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn và khi đĩa ma sát bị mòn thì lực ép thay đổi không đáng kể.

Nhược điểm:

- Việc chế tạo khó khăn.

- Chỉ tạo được lực ép nhỏ không phù hợp xe tải trọng lớn, chủ yếu trên xe con.

Kết luận

Qua việc tham khảo các loại lò xo ép trên ly hợp xe con, với các ưu điểm nổi trội ta chọn loại lò xo ép là lò xo đĩa, dạng thường đóng.

1.2.2.2     Đĩa ép và đĩa trung gian

Hình 1.10. Cấu tạo truyền mô men giữa động cơ tới đĩa ép

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, chốt, thanh nối đàn hồi, được thể hiện qua hình 1.10. 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).

1.2.2.3     Đĩa bị động

Sơ đồ đĩa bị động như hình 1.11

Đĩa bị động được lắp trên then hoa trục bị động gồm: Xương đĩa (5) bằng thép mỏng, tấm ma sát (1) và bộ phận dập tắt dao động (6,10).

Xương đĩa được tán chặt với 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 200­­­­­ và tức thời đến 350. Tấm ma sát có thể sử dụng phụ da thiếc (ổn định hệ số ma sát), đồng (nâng cao khả năng truyền nhiệt), chì (giảm tốc độ mài mòn, chống xước). Tuổi 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 1.11. Sơ đồ đĩa bị động       

 

1, 13. Tấm ma sát                    2, 3. Các cánh xương đĩa                 14, 15. Đinh tán                          

5. Xương đĩa                            6, 9. Vòng ma sát giảm chấn           7. Chốt truyền lực

8. Moayơ                                  10. Đệm điều chỉnh                         

11. Lò xo giảm chấn               12. Tấm ốp giữ bộ giảm chấn

1.2.2.4     Bộ giảm chấn

Sơ đồ bộ giảm chấn như hình 1.12.

Dập tắt dao động xoắn ở đĩa bị động 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 thống truyền 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.

Sử 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 moayơ và hoạt động theo nguyên tắc hấp thụ và phân tán năng lượng.

Xương đĩa bị động được nối với đĩa trong bằng  đinh tán. Trên đĩa trong có các cửa sổ chứa lò xò một đầu lò xo tựa trên đĩa trong của xương đĩa, đầu kia tựa vào đĩa moayơ.

Trạng thái (a) chưa chịu tải lò xo bị nén đẩy các tấm đệm lò xo khắc phục hết khe hở cửa sổ.

Trạng thái (b): Khi xuất hiện tải hay bị dao động cộng hưởng, xương đĩa và moayơ 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 do đó, 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.

Hình 1.12. Sơ đồ bộ giảm chấn

1.2.2.5     Đòn mở ly hợp

Đòn mở ly hợp là khâu nối giữa  phần dẫn động điều khiển và phần chủ động đĩa ép ly 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 theohình 1.13.

Hình 1.13. Sơ đồ cấu tạo đòn mở ly hợp

1. Đĩa ép

2. Đòn mở

3. Ổ bi kim

4. Điểm tỳ

5. Dẫn động điều

khiển ly hợp

6. Bạc mở

7. Vỏ ly hợp

1.3        Lựa chọn phương án dẫn động

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.

1.3.1       Dẫn động ly hợp bằng cơ 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.

Nguyên lý làm việc.

Sơ đồ cấu tạo như hình 1.14.

Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (7) sẽ làm cho cần của trục bàn đạp ly hợp quay quanh tâm O₁ kéo đòn dẫn động của ly hợp (9) dịch chuyển sang phải (theo chiều mũi tên). Làm cho càng mở ly hợp (6) quay quanh O₂. Càng mở gạt bạc mở (4) sang trái (theo chiều mũi tên) tác động vào đầu đòn mở của ly hợp, kéo đĩa ép tách ra khỏi đĩa ma sát.

Khi người lái nhả bàn đạp (7) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (8), bàn đạp trở về vị trí ban đầu duy trì khe hở  d giữa bạc mở với đầu đòn mở. Nhờ có các lò xo ép để ép đĩa ép tiếp xúc với đĩa ma sát, ly hợp được đóng lại.

Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp thường từ 130 ¸ 180 mm. Trong quá trình làm việc, do hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, nên đĩa ma sát thường bị mòn, do đó hành trình tự do của bàn đạp ly hợp bị giảm xuống. Khi các bề mặt ma sát mòn tới mức nào đó thì hành trình tự do của ly hợp giảm tới mức tối đa, sẽ không tạo được cảm giác cho người lái nữa, đồng thời gây hiện tượng tự ngắt ly hợp. Trong trường hợp khác, khi hành trình tự do của bàn đạp ly hợp quá lớn, làm cho người lái đạp bàn đạp hết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫn chưa mở hoàn toàn, cũng tạo hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽ gây mòn các bề mặt ma sát một cách nhanh chóng.

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

Ưu điểm

Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ tin cậy làm việc cao, dễ tháo lắp và sửa chữa.

Nhược điểm

Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp. Yêu cầu lực của người lái tác dụng lên bàn đạp lớn. Hiệu suất truyền lực không cao.

Hình 1.14. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí

1. Đĩa bị động 

2. Đĩa ép

3. Lò xo ép

4. Bạc mở

5, 8. Lò xo hồi vị

6. Càng mở

7. Bàn đạp

9. Đòn dẫn động

Hình 1.15. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực

1. Đĩa bị động

2. Đĩa ép

3. Lò xo ép

4. Bạc mở

5, 7. Lò xo hồi vị

6. Xy lanh chính

8. Bàn đạp

9. Càng mở

10.Xy lanh công       tác

11. Ống dẫn dầu

1.3.2       Dẫn động ly hợp bằng thủy lực

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

Nguyên lý làm việc

Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.15.

Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.16.

Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (8), nhờ thanh đẩy, đẩy piston của xilanh chính (6) sang trái, bịt lỗ bù dầu b (h 1.15), làm dầu trong khoang D bị nén lại. Khi áp lực dầu trong khoang D thắng lực ép của lò xo van một chiều (17) ở van một chiều (16) thì van một chiều mở ra. Lúc này dầu từ khoang D theo đường ống dẫn dầu (11) (h 1.16) vào xilanh công tác (10) đẩy piston sang phải, làm cho càng mở ly hợp (9) quay quanh O, đồng thời đẩy bạc mở (4) sang trái (theo chiều mũi tên). Bạc mở tác động nên đầu dưới của đòn mở ly hợp tách đĩa ép ra khỏi bề mặt ma sát. Ly hợp được mở.

Khi người thả bàn đạp ly hợp (8) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (7) và lò xo ép làm các piston của xilanh chính và xilanh công tác từ từ trở về vị trí ban đầu. Lúc này dầu từ xilanh công tác (10) theo đường ống dẫn dầu (11) qua van hồi dầu (18) vào khoang D.

Hình 1.16. Sơ đồ cấu tạo xilanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực

3. Xilanh

4. Piston

9. Bình chứa dầu

10. Nút đổ dầu vào

11. Tấm chắn dầu

12. Cần piston

13. Lá thép mỏng hình sao

14. Phớt làm kín

15. Lò xo hồi vị pisto

16. Van  một chiều

17. Lò xo van một chiều             18. Van hồi dầu

a. Lỗ cung cấp dầu                                             b. Lỗ điều hòa

Khi người lái nhả nhanh bàn đạp ly hợp (8), thì do sức cản của đường ống và sức cản của van hồi dầu (18) làm cho dầu từ xilanh công tác (10) không kịp về điền đầy vào khoang D. Vì thế tạo ra độ chân không ở khoang D. Nên dầu từ khoang C qua lỗ cung cấp dầu (a) vào khoang E, rồi sau đó dầu qua lỗ nhỏ ở mặt đầu piston ép phớt cao su (14) để lọt sang bổ sung dầu cho khoang D (tránh hiện tượng lọt khí vào khoang D, khi khoang D có độ chân không). Khi dầu đã khắc phục được sức cản của đường ống và van hồi dầu (18) để trở về khoang D, thì lượng dầu dư từ khoang  D theo lỗ bù dầu (b) trở về khoang C, đảm bảo cho ly hợp đóng hoàn toàn.

Lỗ bù dầu (b) còn có tác dụng điều hòa dầu khi nhiệt độ cao. Lúc nhiệt độ cao dầu trong khoang D nở ra, làm áp suất dầu tăng lên, dầu qua lỗ bù dầu (b) về khoang C. Vì thế khắc phục được hiện tượng tự mở ly hợp.

Ưu điểm

Kết cấu gọn, việc bố trí hệ thống dẫn động thủy lực đơn giản và thuận tiện. Đảm bảo đóng ly hợp êm dịu hơn so với hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí.

Nhược điểm :Loại hệ thống dẫn động bằng thủy lực không phù hợp với những xe có máy nén khí. Yêu cầu hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực cần có độ chính xác cao.

1.3.3       Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén

Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn, khớp nối. Đồng thời kết hợp với các lực đẩy của khí nén sơ đồ hình 1.17.

Nguyên lý làm việc

Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm cho đòn dẫn động (2) quay quanh O₁, thông qua thanh kéo (3) làm đòn (4) quay quanh O₂ và qua thanh kéo (5) làm đòn dẫn động (7) quay quanh O₃. Nhờ có đòn dẫn động (8) cùng với mặt bích của xilanh phân phối (9) và đẩy thân van phân phối (10) sang phải (theo chiều mũi tên). Khi mặt phải của thân van phân phối chạm vào đai ốc hạn chế hành trình trên cần piston (15) thì làm cho càng mở ly hợp (16) quay quanh O₄  và đẩy bạc mở ly hợp (19) sang trái (theo chiều mũi tên). Ly hợp được mở.

Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạn chế hành trình của cần piston (15) thì đầu piston van phân phối (14) cũng tỳ vào phớt van (12) và làm van (12) mở ra. Khí nén lúc này từ khoang A qua van (12) vào khoang B, rồi theo đường dẫn khí nén (13) vào xilanh (17) và đẩy xilanh lực dịch chuyển làm đòn dẫn động (18) quay quanh O₄. Kết hợp với càng mở ly hợp (16) quay và đẩy bạc mở ly hợp (19) sang trái. Ly hợp được mở.

Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp (1) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (6)  kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu. Đồng thời thông qua đòn dẫn động (8) kéo thân van phân phối  (10)  sang trái, khi mặt đầu bên phải của piston (14) chạm vào mặt bích bên phải của thân van thì piston (14) được đẩy sang trái, làm càng mở ly hợp (16) quay và đẩy bạc mở ly hợp (19) sang phải. Cùng lúc đó, dưới tác dụng của lò xo hồi vị phớt van phân phối (12) và đẩy van này đóng kín cửa van. Khí nén từ xilanh lực (17) theo đường dẫn khí nén (13) vào khoang B và qua đường thông với khí trời a ở thân piston (14) ra ngoài. Lúc này ly hợp ở trạng thái đóng hoàn toàn.

Ưu điểm

Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy, khi cường hóa khí nén hỏng thì hệ thống dẫn động cơ khí vẫn có thể điều khiển ly hợp được.

Nhược điểm

Khi cường hóa hỏng thì lực bàn đạp lớn. Loại hệ thống dẫn động này phù hợp với những xe có máy nén khí.

Hình 1.17. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén

 1. Bàn đạp ly hợp

3, 5. Thanh kéo

2, 4, 7, 8, 18. Đòn dẫn động 

6. Lò xo hồi vị

9. Mặt bích của xilanh phân phối 

10. Thân van phân phối

11. Đường dẫn khí nén vào

12. Phớt van phân phối

13. Đường dẫn khí nén

14. Piston van phân phối

15. Cần piston                                               16. Càng mở ly hợp

17. Xilanh công tác

19. Bạc mở ly hợp

1.3.4       Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén 

Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn và áp lực của dầu trong các xilanh lực. Đồng thời kết hợp với áp lực của khí nén lấy từ các máy nén khí sơ đồ hình 1.18.

Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực có cường hóa khí nén

1. Bàn đạp ly hợp                                            2. Lò xo hồi vị

3. Xilanh chính

4 ; 13. Đường ống

dẫn dầu

5. Xilanh công tác                                           6. Piston xilanh

7. Cần piston

8. Xilanh thủy lực

9. Piston xilanh thủy

lực

10. Cần piston xilanh thủy lực

11. Càng mở ly hợp

12. Bạc mở ly hợp

14. Piston xilanh mởvan

15. Cốc van phân phối

16. Màng ngăn

17. Van xả

18. Van nạp

19. Đường ống dẫn khí nén                                                                                         

Nguyên lý làm việc

Khi tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm choquay quanh O₁ và đẩy cần piston của xilanh chính (3) đi xuống. Dầu xilanh chính (3) được piston nén lại và theo đường ống (4) vào xilanh thủy lực (8). Áp lực dầu tác dụng vào mặt piston xilanh thủy lực (9) và đẩy cần piston (10) sang phải. Làm càng ly hợp (11) quay quanh O₂ đẩy bạc mở (12) sang trái. Ly hợp được mở. Đồng thời dầu có áp suất theo đường ống dẫn dầu (13) tác dụng lên piston xilanh mở van (14) thì đẩy piston (14) cùng cốc van (15) và màng ngăn (16) sang trái. Đóng van xả (17) lại và van nạp (18) được mở ra. Khí nén từ máy nén khí theo đường ống dẫn khí nén (19) qua van nạp (18) vào khoang A, rồi theo lỗ thông xuống khoang B và đẩy piston xilanh (6) cùng cần piston (7) sang phải. Kết hợp với lực đẩy của áp lực dầu, đẩy piston xilanh thủy lực (9) cùng cần piston (10) làm cho càng mở ly hợp (11) quay quanh O₂ và đẩy bạc mở ly hợp (12) sang trái. Ly hợp được mở. Khi thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (2) kéo bàn đạp về vị trí ban đầu. Piston của xilanh chính (3) dịch lên phía trên và dầu từ xilanh công tác trở về xilanh chính. Đồng thời van xả (17) mở, van nạp (18) đóng lại. Khí nén từ khoang B qua lỗ thông sang khoang A và qua van xả (17) rồi theo lỗ trên cốc van phân phối (15) thông với khí trời ra ngoài. Ly hợp đóng hoàn toàn.

Ưu điểm

Có độ việc tin cậy, khi cường hóa khí nén hỏng thì hệ thống dẫn động bằng thủy lực vẫn hoạt động bình thường. Lực tác dụng vào bàn đạp ly hợp nhỏ. Hành trình toàn bộ của bàn đạp không lớn . Đảm bảo được yêu cầu đóng ly hợp êm dịu, mở dứt khoát và dùng phù hợp với những xe có máy nén khí.

Nhược điểm

Kết cấu phức tạp, bảo dưỡng, điều chỉnh sửa chữa khó khăn và yêu cầu độ chính xác của hệ thống dẫn động cao.

1.3.5       Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

Hình 1.19. Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

1. Ống dẫn dầu           

2. Xy lanh công tác

3. Càng mở

4. Bi T

5. Đĩa ép

6. Đĩa bị động

7. Lò xo ép

8. Lò xo hồi vị bi T

9. Họng hút

10. Bàn đạp

11. Lò xo hồi vị bàn đạp

12. Bộ trợ lực

13. Xy lanh chính

Hình 1.20. Sơ đồ bộ trợ lực chân không

     1. Van điều khiển

         2. Van chân không

3, 6. Lò xo hồi vị

4. Van khí

5. Màng cao su

Nguyên lý hoạt động

Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không hình 1.19.

Sơ đồ cấu tạo bộ trợ lực chân không hình 1.20.

Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí (4) mở ra đồng thời van điều khiển (1) (bằng cao su) đóng van chân không (2) lại. Lúc này khoang B được nối với khoang khí trời C và khoang B không thông với khoang chân không A, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B, làm van chân không chuyển động sang trái đẩy pittông của xy lanh chính (13) sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống (1) sang xy lanh công tác (2) đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở (3) đẩy bi T (4) ép vào đòn mở (5) làm mở ly hợp.

Khi đóng ly hợp: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lò xo hồi vị làm van khí (4) trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí (4) ép chặt làm mở van chân không (2) ra. Kết quả là khoang A thông với khoang B và khoang B không thông với khoang C nữa. Hai khoang A và B không có sự chênh lệch áp suất nên không sinh ra trợ lực nữa và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu.

Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại. Nhưng màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không (2) đi theo nên đẩy van điều khiển (1) ép chặt vào van khí (4) làm đóng van khí. Lúc này cả van khí và van chân không đều được đóng lại và không khí trong khoang B không đổi, sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B là ổn định. Như vậy đĩa ép vẫn được giữ ở một vị trí nhất định, tức là ly hợp vẫn được mở ở một vị trí nhất định.

Ưu điểm

- Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng.

- Không tốn công suất cũng như nhiên liệu cho bộ trợ lực.

- Khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được.

Nhược điểm

- Kết cấu phức tạp nên khó chế tạo, bảo dưỡng và sữa chữa.

- Cần độ kín khít cao để tránh rò rỉ dầu và khí.

- Do độ chân không không lớn nên muốn có lực trợ lực lớn thì phải tăng kích thước màng sinh lực dẫn đến kết cấu cồng kềnh.

Kết luận

Qua việc tham khảo sơ bộ các phương án, ta thấy phương án dẫn động thuỷ lực dùng trợ lực chân không là phương án có nhiều ưu điểm nổi bật, đảm bảo tính hài hoà, phù hợp với phương án dẫn động và trợ lực của loại xe thiết kế. Do đó ta chọn phương án dẫn động là dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không.

Như vậy loại ly hợp mà ta chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô 1 đĩa  sử dụng lò xo đĩa, dạng thường đóng, dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không.

1.4        Giới thiệu xe innova 2016

 

Hình 1.21. Xe innova 2016

Innova  là một dòng xe phân khúc trung xe đa dụng của Toyota. Innova là dòng xe luôn nằm trong mẫu xe bán chạy nhất qua các năm. Bởi những ưu biêt mà nó mang nại cho người dùng. Với khả năng vận hành tốt, thiết kế thanh lich đầy phong cách, nội thất sang trọng đầy tiện nghi cùng hệ thống an toàn đầy chuẩn mực. Toyota không chỉ chinh phục những khách hàng khó tính mà còn khiến cho đối thủ của các dòng xe kiêng dè và ghen tị. Toyota Innova 2016 thế hệ mới có kích thước tổng quan 4.735 x 1.830 x 1.795mm, chiều dài cơ sở 2.750mm.  Kích thước này đồng nghĩa với việc thế hệ hoàn toàn mới của Innova sẽ dài hơn bản hiện tại 180mm, rộng hơn 60mm, cao hơn 45mm và giữ nguyên trục cơ sở.  Xe được trang bị động cơ xăng VVT-i 2.0L, công suất 102 kW tại 5.600 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại 183 Nm tại 4.000 vòng/phút, đi kèm hệ thống truyền lực của xe ở dạng nhiều cấp hộp số sàn 5 cấp hoặc hoặc hộp số tự động 6 cấp. Trong đó ly hợp lắp trên  xe là ly hợp ma sát khô 1 đĩa, dẫn động bằng thủy lực. Hộp số lắp trên xe là là loại hộp số cơ khí có 5 cấp số tiến và 1 cấp số lùi. Lốp bản G, V là 205/65 R16 còn lốp bản Q cao cấp nhất là 215/65 R17 với lưới tản nhiệt thiết kế hai thanh ngang mạ chrome chạy ngang mới. Hệ thống treo trước tay đòn kép, lò xo cuộn và thanh cân bằng, treo sau dạng liên kết 4 điểm, lò xo cuộn, tay đòn bên. Hệ thống phanh: phanh trước là phanh đĩa thông gió, phanh sau là tang chống.

Các trang bị ngoại thất: Đèn pha projector LED, bản G và V sử dụng mâm hợp kim 16inch còn bản Q dùng mâm hợp kim 17inch, đèn hậu LED hình boomerang, 6 màu ngoại thất.

Giống như ngoại thất, nội thất của Innova 2016 cũng được cải tiến mạnh mẽ. Đó là sự bổ sung của màn hình cảm ứng 7inch, hỗ trợ điều khiển bằng giọng nói và kết nối Bluetooth. Toàn bộ các bản của Innova 2016 đều được trang bị hệ thống chống trộm, cảnh báo khi cửa chưa đóng chặt, cảm biến lùi phía sau, chống bó cứng phanh ABS, phân phối phanh điện tử EBD, túi khí kép phía trước và túi khí đầu gối. Bản Q còn có túi khí cạnh bên, hai hệ thống cân bằng điện tử VSC và hỗ trợ khởi hành ngang dốc HAC.

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP

2.1        Các thông số của xe tham khảo innova   

STT	Thống số	Giá trị
1	Kích thước bao (mm)     - Chiều dài toàn bộ     - Chiều rộng toàn bộ     - Chiều cao toàn bộ	4738 1830 1790
2	Chiều dài cơ sở (mm)	2750
3	Chiều rộng cơ sở (trước và sau)	1540 -1540
4	Trọng lượng bản thân (KG)	1700
5	Trọng lượng toàn bộ (KG	2330
6	Tốc độ cực đại (km/h)	200
7	Động cơ	4 xilanh thẳng hàng, 16 van, cam kép với VVT-i
8	Công suất cực đại(KW) (Đạt được ở 5600 vg/ph)	102
9	Mômen xoắn cực đại (N.m) (Đạt được ở 4000 vg/ph)	183
10	Hộp số	5 tay số
11	Tỷ số truyền của hộp số	số 1: 4,12; lùi: 4,12
12	Tỉ số truyền của truyền lực chính	4,53
13	Kích thước lốp	205/65R16
14	Ly hợp	Lò xo màng, dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không

2.2        Tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp

2.2.1       Xác định mômen ma sát của ly hợp

   Ly hợp cần được thiết kế sao cho phải truyền hết mômen của động cơ và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải. Với hai yêu cầu như vậy mômen ma sát của ly hợp được tính theo công thức:

M_c= b . M_{e max}

Trong đó :

M_{e max}: Là mômen xoắn cực đại của động cơ.

b: Là hệ số dự trữ của ly hợp.

Hệ số b phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi trường hợp. Tuy nhiên hệ số b cũng không được chọn quá lớn để tránh tăng kích thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải. Hệ sốb được chọn theo thực nghiệm.

Tra bảng 1 sách ‘ hướng dẫn thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô’, ta xác định hệ số dự trữ của ly hợp: Với ôtô con:  b = 1,3 ¸ 1,75

®          Ta chọn          b = 1,5

Vậy mômen ma sát của ly hợp là:

M_c= b . M_{e max} = 1,5 . 183= 274,5 Nm

2.2.2       Xác định kích thước cơ bản của ly hợp

2.2.2.1     Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động

Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:

 M_c= b . M_{e max}= m . P_å . R_tb .i

Trong đó :

M_{e max} - Mômen cực đại của động cơ (Nm).

   D₂ - Đường kính ngoài của đĩa ma sát ( cm.)

   C - Hệ số kinh nghiệm. với ôtô con ®C = 4,7

® D₂ = 2 R₂ = 3,16 = 3,16  = 20cm =200 mm

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

Thì ta thấy rằng           D₂ = 200 mm < D_bđ = 365 mm                   

   Vậy ta chọn D₂ =250mm

   ® Bán kính ngoài của đĩa ma sát : R₂ = 125 mm

   Bán kính trong của đĩa ma sát được tính theo bán kính ngoài :

   R₁ = (0,53¸ 0,75) R₂ = (0,53 ¸ 0,75) . 125 = (58,3¸ 82,5) mm

   ®        chọn trị số R₁:           R₁ = 75 mm

   Þ        Bán kính ma sát trung bình được tính theo công thức :

 R_tb =

Đối với ôtô con: =(0,55  0,7) nên:

R_tb 0,5(r+R) = 0,5(0,125+0,075) = 0,1 (m).

Như vậy ta đã tính được các kích thước của đĩa ma sát với:

Đường kính ngoài:         D = 0,25 m.

Đường kính trong:          d = 0,15 m.

Độ dầy của tấm ma sát:  d = 4,0 mm.

2.2.2.2     Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát

Lực ép tổng cộng được tính từ mômen ma sát của ly hợp, mômen này được tính theo công thức như sau:

M_LH = F_N.R_tb

Trong đó:

- F_N: Lực ma sát tổng hợp theo phương tiếp tuyến.

- R_tb: Bán kính ma sát tương đương tay đòn đặt lực F_N.

- R_tb = 0,1 (m).

Như vậy biểu thức tính mômen ma sát của ly hợp được viết lại như sau:

M­_LH = k_zmF_NR_tbi

Trong đó:

- k_z: k_z =1.

- m : Hệ số ma sát của cặp vật liệu. m = 0,28

  -i: Là số đôi bề mặt ma sát,  i = 2.

Khi đó lực ép tổng được tính như sau:

F_N =

Thay số vào ta tính được:

F_N = = 4901 (N)

Áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát q là một trong những thông số quan trọng đánh giá chế độ làm việc của ly hợp: q =

Trong đó A là diện tích làm việc của bề mặt ma sát, được tính bằng:

A =          Suy ra:                 q =  =

Thay số vào ta có:

q = = =  156082 (N/m²) » 0,156 (MPa)

Đối với xe con: [q] = 0,18  0,23 (MPa). Như vậy áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát q = 0,148 (MPa) < [q] (Thoả mãn)

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

Khi đóng ly hợp có thể xảy ra 2 trường hợp :

- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp. Trường hợp này không tốt nên phải tránh.

- Đóng ly hợp một cách êm dịu: Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởi động tại chỗ sẽ là thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp . Trong sử dụng thường sử dụng phương pháp này nên ta tính công trượt sinh ra trong trường hợp này.

2.2.3.1     Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ

Phương pháp này sử dụng công thức theo kinh nghiệm của viện HAHM:

 

L =

Trong đó :                                                                    

L - Công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (Nm).

G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô.     G = 23300 N

M_{e max} - Mômen xoắn cực đại của động cơ.  M_{e max} = 183 Nm

n_o - Số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ.

chọn   n_o = 0,75 n_{e max} = 0,75 . 4000 = 3000 vg/ph

với n_{e max} là số vòng quay cực đại của động cơ.

r_b  :  Bán kính làm việc của lốp : với cỡ lốp 205/65R16

: Hệ số biến dạng của lốp , chọn loại lốp áp suất thấp; =0,935.

i_t - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực: i_t = i_o .i_h .i_f = 18,664

i_o - Tỷ số truyền của truyền lực chính.                    i_o = 4,53

i_h - Tỷ số truyền của hộp số chính.               i_h = i_h1 = 4,12

i_f - Tỷ số truyền của hộp số phụ.                              i_f = 1

Y - Hệ số cản tổng cộng của đường.            Y = f + tga

f - Hệ số cản lăn          ;           a - Góc dốc của đường

Khi tính toán có thể chọn  Y = 0,16

   Þ        Vậy công trượt sinh ra khi khởi động tại chỗ là:

L =  = 53870  Nm

2.2.3.2     Xác định công trượt riêng

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

l₀ =

Trong đó:

   - l₀ : Công trượt riêng.

   - L : Công trượt, L = 53870 J.

  - F : Diện tích bề mặt ma sát đĩa bị động

F = p.(R² - r²) = 3,14.(12,5² - 7,5²) = 314 (cm^2­).

   - i : Số đôi bề mặt ma sát, i = 2.

Thay số vào ta có:

l₀ = = 85,7 (J/cm²).

Thỏa mãn l₀< [l₀] = 100 ¸ 120 (J/cm²).

2.2.3.3     Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết

Công trượt sinh ra nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép , lò xo và các chi tiêt khác...

Do đó phải kiểm tra nhiệt độ các chi tiết , bắng cách xác định độ tăng nhiệt độ theo công thức.

Dt = < [DT]

Trong đó :

- g : Hệ số xác định phần nhiệt truyền cho chi tiết. Đối với ly hợp ma sát một đĩa có:  g = 0,5.

- L : Công trượt, L =  J.

- c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, đối  với vật liệu gang và thép có c = 481,5 J/kg.⁰C.

- m_t : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép) lấy tham khảo m_t = 6 kg.

- [Dt] : Độ tăng nhiệt độ cho phép. Với ôtô con [Dt] = 10 ⁰C.

Thay số vào ta có:

Dt =  = = 9,3⁰C < [Dt]

Thỏa mãn điều kiện cho phép.

2.2.4       Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu

2.2.4.1     Tính sức bền đĩa bị động

Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa được ghép với nhau bằng đinh tán, xương đĩa lại được ghép với moay ơ đĩa bị động bằng đinh tán. Xương đĩa bị động thường được chế tạo từ thép 65 nhiệt luyện bằng cách tôi thể tích hoặc thép 20 tôi tấm. Đĩa bị động được kiểm bền cho hai chi tiết là đinh tán và moay ơ.

Đinh tán được kiểm bền theo ứng suất chèn dập và ứng suất cắt, có hai loại đinh tán cần được kiểm tra là đinh tán dùng để tán các tấm ma sát với xương đĩa và đinh tán dùng để ghép xương đĩa với moay ơ đĩa bị động.

Hình 2.1. Cấu tạo đĩa bị động

a, Với đinh tán dùng để tán các tấm ma sát với xương đĩa, thường được chế tạo từ đồng hoặc nhôm với đường kính 4 ¸ 6 mm. Đinh tán được bố trí theo vòng tròn nhiều dãy (thường là hai dãy).

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí đinh tán trên tấm ma sát

 

Nếu coi lực tác dụng lên đinh tán tỷ lệ thuận với bán kính vòng tròn bố trí đinh tán thì lực tác dụng lên các đinh tán được xác định theo công thức:

                        F₁= ;                F₂ =

Trong đó:

- F₁, F₂ : Lực tác dụng lên đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài có bán kính lần lượt là r₁ và r₂.

- M_emax : Mômen lớn nhất của động cơ, M_emax = 183 Nm.

- r₁, r₂ : Bán kính vòng trong và vòng ngoài của các dãy đinh tán. Tham khảo số liệu của các xe tương đương ta lấy:  

               r₁ = 90 mm = 0,09 m.              

               r₂ = 110 mm = 0,11 m.

Suy ra:      

F₁ =

F₂ =

Ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong, vòng ngoài phải thỏa mãn điều kiện:

 ;                ;

s_cd1  =;                 s_cd2  = ;

Trong đó :

- s_c1, s_c2: Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài.

- s_cd1, s_cd2: Ứng suất chèn dập của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài.

- n: Số đinh tán bố trí ở mỗi vòng, chọn n₁ = n₂ = 16.

- d: Đường kính đinh tán, chọn d = 5 mm = 0,005 m. 

- l: Chiều dày bị chèn dập của đinh tán, lấy l = 2 mm = 0,002 m.

- [s_c]: Ứng suất cắt cho phép, [s_c]= 30 MPa.

- [s_cd] : Ứng suất chèn dập cho phép, [s_cd] = 80 MPa.

Ta nhận thấy F₁< F₂ nên s_c1c2 và s_cd1cd2 do vậy ta chỉ kiểm tra cho đinh tán ở vòng ngoài.

Thay số vào ta có:

s_c2  = =  = 1,58.10⁶ (N/m²) = 1,50 MPa < [s_c].

s_cd2  = = = 3,1.10⁶ (N/m²) = 3,1 MPa < [s_cd].

Như vậy ta thấy :        s_c< [s_c] ,  s_cd< [s_cd].

Vậy đinh tán nối các tấm ma sát với xương đĩa đủ bền.

b) Với các đinh tán nối đĩa bị động với moay ơ cũng được kiểm nghiệm tương tự như trên. Các đinh tán nối đĩa bị động với moay ơ được chế tạo bằng thép với đường kính từ 6 ¸ 10 mm.

Lực tác dụng lên đinh tán được tính theo công thức:

F =

Với r là bán kính đặt đinh tán, chọn tham khảo r = 55 mm = 0,055 m.

Thay số vào ta có:

F =  = =  3327 (N/m²).

Ứng suất cắt và chèn dập:

  ;s_cd  =;

Chọn theo xe tham khảo đường kính đinh tán là:      d = 8 mm.

Số lượng đinh tán là: n = 6.

Chiều dài chèn dập của đinh tán: l = 5 mm.

Với các ứng suất giới hạn :    [s_c] = 30 MPa ; [s_cd] = 80 MPa.

Thay số vào ta có:

                (N/m²) = 11 MPa. < [s_­c] ;

               s_cd  =(N/m²) = 52,45 MPa. < [s_cd].

Vậy đinh tán nối đĩa bị động và moay ơ đủ bền.

2.2.4.2     Tính sức bền moayơ đĩa bị động

   Moay ơ thường được thiết kế với độ dài đủ lớn để đĩa bị động đỡ bị đảo, với ly hợp làm việc trong điều kiện bình thường chiều dài của moay ơ thường được chọn bằng đường kính then hoa trên trục ly hợp L = D.

Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo moay ơ đĩa bị động

Then hoa của moay ơ được tính theo chèn dập và cắt:

Trong đó:

- M_emax: Mômen lớn nhất của động cơ, M_emax = 183 Nm.          

- z₁: Số moay ơ, với ly hợp ma sát một đĩa có.z₁ = 1.

   - z₂: Số then hoa của moay ơ.         z₂ = 10.

   - L: Chiều dài của moay ơ.                               L = 40 mm = 0,04 m.

   - D: Đường kính ngoài của then hoa.                       D = 40 mm = 0,04 m.

   - d: Đường kính trong của then hoa.                d = 32 mm=0.032 m.

   - b: Bề rộng một then hoa.                                         b = 5 mm = 0,005 m.

Các thông số trên được chọn theo xe tham khảo. 

Trong đó:

[s] là ứng suất xoắn cho phép. Với vật liệu chế tạo moay ơ là thép 40X có:

[s] = 4.10⁷ N/m².

Thay số vào ta được:

 = 5.10⁶ (N/m²)

 = 6,3.10⁶ (N/m²).

Chọn vật liệu chế tạo moay ơ là thép 40X có các ứng suất giới hạn là:

[s_c] = 1,2.10⁷ (N/m²); [s_cd] = 2.10⁷ (N/m²).

Như vậy ta thấy :        s_c< [s_­c]; s_cd< [s_cd].

Vậy then hoa đủ bền.

2.2.4.3     Lò xo màng

Xét quan hệ giữa biên dạng và lực ép:

Hình 2.4. Lò xo đĩa lao DST và biểu đồ so sánh

khả năng làm việc của lò xo đĩa và lò so trụ

         Khi tác dụng lực vào lò xo đĩa thì ban đầu cần 1 lực lớn hơn lực tác dụng vào lò xo trụ cho cùng 1 biến dạng, sau đó khi biến dạng tăng lên thì lò xo màng đảm bảo cho lực điều khiển người lái nhẹ đi. Sơ đồ tính toán lò xo đĩa được thể hiện trên hình 2.6:

Hình 2.5. Hình ảnh cụ thể của 1 ly hợp dùng lò xo màng

Hinh 2.6. Sơ đồ tính toán lò xo ép

Lực ép cần sinh ra để ép đĩa ép khi đóng ly hợp:

F_N=== 4901 (N).

Dựa trên cơ sở xe tham khảo và các yêu cầu trong việc lựa chọn, thiết kế lò xo màng ta chọn các kích thươc cơ bản sau:

- Đường kính ngoài lò xo màng: D_e = 260 mm;

- Đường kính trong: D_i= 60 mm;

- Chiều dày lò xo màng: δ= 2,5 mm;

- Số thanh phân bố đều lên màng: Z= 24;

- Lực ép tổng hợp F_å được thể hiện thông qua số kết cấu như sau: 

F_å=....[δ² + (h – l₁. ).( h - .)]

Trong đó :

- F­_å : Lực ép tổng hợp.

- K₁ = =  0,82 ; ( D_a= 212 mm).

- K₂ = =  0,85 ; ( D_c= 220 mm).

 

- E: Môđun đàn hồi: E = 2.10⁵ N/m_­m².

- µ_P: Hệ số: µ_P= 0,26.

- h: Chiều cao: h = 2,2.δ = 2,2.2,5 = 5,5 (mm).

(Hệ số 2,2 đảm bảo vùng lực ép không đổi rộng và không lật lò xo).

- l₁: Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép.

Với ôtô con chọn l_­1 = 2 mm. Dịch chuyển của đầu các thanh mở l­₂ khi ngắt ly hợp được coi là tạo bởi 2 dịch chuyển,gồm l’₂ là dịch chuyển gây nên do đầu ngoài của đĩa quay quanh điểm O và l”₂ là dịch chuyển do biến dạng của thanh: l₂ = l’₂ + l”₂. Theo sơ đồ trên có thể thấy:

l’₂ = l₁ (mm).

Trên thực tế, biến dạng của các thanh l”_2­ nhỏ hơn nhiều so với l’₂ nên có thể bỏ qua được. Ta lấy: l₂ = l’₂ = 8 mm.

Thay số ta được:

F_å=....[2,5²+(5,5–2.).(5,5-.)]

 = 5340 (N).

So sánh ta thấy: F_å> F_N= 4901(N). Lực ép lớn hơn dẫn đến hệ số β tăng lên. Ta tính lại hệ số β:

Ta có : M_LH= β.M_emax=µ.F_å.i.R_tb nên : = ==1,63.

Kết quả này nằm trong vùng cho phép của β (β=1,3-1,75).

Do vậy kích thước của lò xo đạt tiêu chuẩn.

Lò xo đĩa được tính bền bằng cách xác định ứng suất tại điểm chịu tải nhất ở trạng thái biến dạng tối đa (thành đĩa phẳng). Điểm chịu tải lớn nhất là tâm của phần tử  đàn hồi giữa các thanh mở với vành ngoài của hình nón.

Ứng suất được tính theo công thức :

                                             σ =+.

Trong đó:

- D == = 235 (mm).

- = 2h/ (D_e – D_a) = 2.5,5/ ( 260 – 212 ) = 0,23.

- F_n: Lực cần tác dụng để ngắt ly hợp được tính bằng:

- F_n== = 1225 (N).

Các giá trị của F_n và l_2­ được sử dụng để tính toán dẫn động sau này.

Vậy:    σ =+. = 759(N/mm²)

Chọn vật liệu chế tạo lò xo đĩa là thép 60C2A có ứng suất giới hạn:

[σ] = 1400 MPa > σ = 743 N/mm². = 743 MPa.

Vậy lò xo đĩa đủ bền.

2.2.4.4     Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp

          Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ thống truyền lực đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moayơ trục ly hợp.

Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được xác định theo công thức:

M_max= .

Trong đó:

- G_b : Trọng lượng bám của ôtô trên cầu chủ động: G_b = 13980 (N).

-  : Hệ số bám của đường, lấy.  = 0,8.

- r_b : Bán kính làm việc của bánh xe.  r_b = 0,381 m.

- i₀ : Tỉ số truyền của truyền lực chính. i_o = 4,53.

- i₁ : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1. i₁ = 4,12.

- i_f1 : Tỉ số truyền của hộp số phụ. i_f1 = 1.

Thay vào công thức trên ta có:

M_max =  = 228 (Nm).

Mômen quay truyền qua giảm chấn được tính bằng tổng mômen quay của các lực lò xo giảm chấn và mômen ma sát:

M_g = M_max = M_lx + M_ms = P₁.R₁.Z₁ + P₂.R₂.Z₂

Trong đó :

- M_lx : Mômen sinh ra do lực của các lò xo.

- M_ms : Mômen ma sát.

- P₁ : Lực ép của một lò xo giảm chấn.

- R₁ : Bán kính đặt lò xo giảm chấn.Chọn R₁ = 50 mm = 0,05 m.

- Z₁ : Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên moay ơ, chọn Z₁ = 6.

- P₂ : Lực tác dụng trên vòng ma sát.

- R₂ : Bán kính trung bình đặt lực ma sát. Chọn R₂ = 30 mm = 0.03 m.

- Z₂ : Số lượng vòng ma sát. Chọn Z₂ = 2.

Khi chưa truyền mômen quay, thanh tựa nối các đĩa sẽ có khe hở l₁ , l₂ tới các thành bên của moayơ. Theo sơ đồ hình 3.16 ta có :

- l₁: Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạncủa

lò xo khi truyền mômen từ động cơ.

       - l₂: Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn              l₁       d        l₂

của lò xo khi truyền mômen bám từ bánh xe.                                         

Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn:                                                     B

(hay gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa bị động để xoay đĩa đi 1^o so với moayơ).

S = 17,4 . R₁² .K . Z₁

Trong đó :     

- K: Độ cứng của một lò xo. K = 1300 N/m.

- Z₁: Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên một moayơ. Z₁ = 6.

Þ          S = 17,4 . R₁² .K . Z₁ = 17,4 . 0,05² .1300 .6 = 340 Nm.

Các cửa sổ đặt lò xo của moayơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn chiều dài tự do của lò xo một ít, lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu. Với: A = (25 ¸ 27) mm. Ta chọn A = 25 mm. Khi chuyển mômen quay từ động cơ và từ bánh xe qua bộ phận giảm chấn giống nhau thì cửa sổ ở moayơ và ở đĩa bị động có chiều dài như nhau. Ở các giảm chấn có độ cứng khác nhau, chiều dài cửa sổ moayơ phải bé hơn so với cửa sổ ở đĩa một đoạn: a = A₁ - A 

Cửa sổ moayơ                                                              Cửa sổ tấm đệm

Hình 2.7. Cửa sổ đặt lò xo giảm chấn trên moayơ

 

Thường a = (1,4¸ 1,6) mm. Chọn a = 1,5 mm.

Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc (1 ¸ 1,5^o). Ta chọn 1,5^o

Đường kính thanh tựa chọn d = (10 ¸ 12) mm đặt trong kích thước lỗ B.

Ta chọn d = 12 mm

Kích thước lỗ B được xác định theo khe hở l₁ ,l₂. Các trị số l₁ , l₂ chọn trong khoảng từ (2,5 ¸ 4) mm. Ta chọn: l₁ = l₂ = 3,5 mm

Vậy kích thước đặt lỗ thanh tựa là :

B = d + l₁ + l₂ = 12 + 3,5 + 3,5 = 19 mm

Theo thực nghiệm thường lấy:

M_ms = 0,2.M_max = 0,25.228 = 57 (Nm).

Suy ra: 

M_lx = M_max – M_ms = 228 - 57 = 171 (Nm).

Ta có lực ép tác dụng lên một lò xo giảm chấn là:

P₁ =  =  = 570 (N).

Số vòng làm việc của lò xo giảm chấn:

n₀ =

Trong đó:

- G : Môđun đàn hồi dịch chuyển, G = 8.10¹⁰ (N/m²).

- l : Là độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc, chọn l = 3 mm = 0,003 m.

- d: Đường kính dây lò xo, chọn d = 3 mm = 0,003 m.

- P₁ : Là lực ép của một lò xo giảm chấn, P₁ = 570 N.

- D : Là đường kính trung bình của vòng lò xo, chọn D = 20 mm = 0,02 m

Thay số vào ta có:

n₀ =  = 3,6.

Lấy n₀ = 4 (vòng). Chiều dài làm liệc của lò xo được tính theo công thức:
                        l₁ = (n₀ +1).d = 5.3 = 15 (mm).

Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:

               l₂ = l₁ + n_0­. = 15 + 4.3 = 27 (mm).

Lò xo được kiểm tra theo ứng suất xoắn :

.

Trong đó :

- P₁ : Lực ép của một lò xo giảm chấn, P₁ = 570 N.

- D : Đường kính trung bình của vòng lò xo, D = 0,02 m.

- d : Đường kính dây lò xo, d = 3 mm.

- k : Hệ số tập trung ứng suất:

k = ;          Với  C =  =  = 6,7.

Thay số vào ta có: 

k =  =  = 1,22.

Thay các thông số vào công thức tính t ta có:

 = 10,7.10⁸ (N/m²).

Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65 có  = 14.10⁸ (N/m²).

Vậy lò xo đủ bền.

.......

	4.7. Lắp cụm xilanh chính chấp hành. - Lắp cụm xi lanh chính vào vị trí. - Lắp nối mối ghép với đường ống dầu của hai xi lanh chính và xi lanh chấp hành. - Lắp xi lanh chấp hành vào vị trí.
5	Kiểm tra và điều chỉnh.
	5.1. Xả e cơ cấu điều khiển ly hợp.
	5.1.1. Đổ dầu chợ lực và bình chứa.		Dầu chơ lực.	Dùng đúng loai dầu hiện dùng.
	5.1.2.  Lắp ống nhựa trắng vào nút xả e.
	5.1.3. Đạp bàn đạp nhiều lần (Đổ them dầu nếu cần).
	5.1.4. Nới vít xả e cho dâu và không khí ra ngoài , xiết vít nại.		Cơ le,dây nối, bình chứa thủy tinh.
	5.1.5.  Nhấc chân khỏi bàn đạp , và đạp nại cứ như thế cho dến khi chỉ còn dầu ra.			Làm nại nhiều lần cho đến khi chỉ còn dầu ra.
	5.1.6. Kiểm tra mức dầu và bổ xung dầu nếu cần thiết (dầu đúng chủng loại và ở vị trí Max).
	5.2. Điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp.
	5.2.1. Đặt thước đo mm vuông góc sàn xe , song song với truc bàn đap lyhợp.		Thướcđo.
	5.2.3. Dùng tay ấn bàn đap xuống cho đến khi nặng thì dừng nại, đọc trỉ số dich chuyển trên thước.nếu không đảm bảo điề chỉnh thong qua bu long hãm trên bàn đạp.			Hành chình tự do 10 30mm.

 

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN

Trong thời gian 12 tuần, với sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Thiều Sỹ Nam em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao đó là “ Tính toán thiết kế ly hợp dựa trên xe Innova 2016 ”.

Quá trình tính toán được thực hiên đúng quy trình, các kết quả tính toán hoàn toàn đảm bảo độ bền, độ chính xác cũng như đảm bảo tính kinh tế của các chi tiết và của hệ thống.

Qua quá trình tìm hiểu, tính toán em thấy: Việc hoàn thành nhiệm vụ “ Tính toán thiết kế ly hợp dựa trên xe Innova 2016 ” là một cơ hội tốt để em tổng kết lại những kiến thức đã được học trong suốt 5 năm qua. Và cũng là một bước đi quan trọng để em tiếp cận gần hơn nữa ngành công nghiệp ô tô nói chung.

Dù đã rất cố gắng để hoàn thiện nhiệm vụ nhưng còn nhiều bỡ ngỡ, kiến thức của bản thân còn hạn chế, chưa có nhiều cơ hội tiếp cận với thực tế… nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong có được sự nhận xét đánh giá và đóng góp của các thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn và có thể áp dung vào trong thực tế.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Thiều Sỹ Nam và các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn !

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Chủ biên Nguyễn Hữu Cẩn (1978),  Giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp.

[2]. Lê Thị Vàng (1992), Thiết kế hệ thống ly hợp ôtô - máy kéo, NXB Đại học tại chức, ĐHBK Hà Nội.

[3]. PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan (2007), Thiết kế tính toán ôtô, Hà Nội.

[4]. Nguyễn Khắc Trai (2000), Cấu tạo hệ thống ôtô con, NXB KHKT.

[5]. Nguyễn Khắc Trai (2000), Cấu tạo gầm xe con, NXB KHKT.

[6]. Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng (2003), Sức bền vật liệu, , NXB Giáo Dục.

[7]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Trần Xuân Việt (2005), Sổ tay công nghệ chế tạo máy, NXB KHKT.

[8]. Ninh Đức Tốn (2000), Bài giảng dung sai, Trường ĐHBK Hà Nội.