TỔNG QUAN VỀ LY HỢP
Công dụng
Ly hợp ô tô là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực vì vậy nó có các chức năng chính 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 chuyển số
Ly hợp không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực mà còn là một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi gặp tình trạng quá tải Nếu khớp nối ly hợp không ngắt được truyền động từ trục khuỷu động cơ đến hệ thống truyền lực trong quá trình gài số, việc này sẽ gây khó khăn trong việc chuyển số và có thể dẫn đến tình trạng dập răng hoặc thậm chí gãy vỡ hộp số.
Phân loại
1.2.1 Theo phương pháp truyền momen
Theo phương pháp truyền mô men từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực người ta chia ly hợp thành các loại sau:
- Ly hợp ma sát: mô men truyền động nhờ các bề mặt ma sát.
- Ly hợp thuỷ lực: mô men truyền động nhờ năng lượng của chất lỏng.
- Ly hợp điện từ: mô men truyền động nhờ tác dụng của trường nam châm điện.
- Ly hợp liên hợp: mô men truyền động bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên.
1.2.2 Theo trạng thái làm việc của ly hợp
Theo trạng thái làm việc của ly hợp người ta chia ly hợp thành các loại sau:
1.2.3 Theo phương sinh lực ép trên đĩa ép
Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép người ta chia ra thành các loại ly hợp sau:
- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa).
- Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào.
- Loại ly tâm: ly hợp ly tâm sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp.
1.2.4 Theo phương pháp dẫn động
Theo phương pháp dẫn động ly hợp người ta chia ly hợp thành các loại sau:
- Ly hợp dẫn động cơ khí.
- Ly hợp dẫn động thuỷ lực.
- Ly hợp dẫn động có cường hoá:
+ Ly hợp dẫn động cơ khí cường hoá khí nén.
+ Ly hợp dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén.
Yêu cầu của ly hợp
- Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào.
Khi thực hiện thao tác đóng ly hợp, cần phải nhẹ nhàng để giảm thiểu lực va đập phát sinh trong các răng của hộp số Điều này rất quan trọng không chỉ trong quá trình khởi động ô tô mà còn khi chuyển số khi xe đang di chuyển.
- Khi mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn.
- 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.
- Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc.
Đặc điểm cấu tạo của bộ ly hợp
Hình 2.1 - Sơ đồ cấu tạo ly hợp 1 đĩa ma sát
Bánh đà, đĩa ma sát, và thân ly hợp là những bộ phận quan trọng trong hệ thống ly hợp Đĩa ép và đòn mở ly hợp giúp truyền lực hiệu quả, trong khi lò xo hồi vị và bạc mở ly hợp đảm bảo hoạt động ổn định Bàn đạp và lò xo hồi vị hỗ trợ người lái trong việc điều khiển ly hợp, cùng với thanh kéo và cơ cấu điều chỉnh hành trình tự do của ly hợp để tối ưu hóa hiệu suất Cuối cùng, lò xo ép và bộ phận giảm chấn đĩa ma sát đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu rung động và tăng cường độ bền cho hệ thống.
I.Trục khuỷu; II.Trục ly hợp
Nguyên lý làm việc của ly hợp
Khi đạp pedal ly hợp, sức đẩy cơ khí từ bộ phận ly hợp và các bộ phận đòn bẩy tác động lên càng đẩy ly hợp Càng đẩy sẽ di chuyển bạc đạn chà vào giữa các mâm ép, khiến bề mặt mâm ép tách rời đĩa ly hợp và làm cho đĩa ma sát không còn tiếp xúc với bánh đà Nhờ đó, trục khuỷu của động cơ quay mà không làm quay đĩa ly hợp ở đầu vào trục hộp số.
Khi nhả pedal ly hợp, lò xo trong mâm ép tạo áp lực, khóa chặt bánh đà, đĩa ma sát, mâm ép và đĩa đầu vào hộp số Điều này cho phép động cơ quay trục sơ cấp hộp số, bánh răng hộp số, cardan, cầu xe và các bánh xe, giúp truyền động hiệu quả.
Khi ly hợp ở vị trí đóng, vỏ ly hợp được gắn chặt với bánh đà thông qua các bulông, cùng quay với bánh đà Đĩa ép ép chặt đĩa ma sát và bánh đà, trong khi moay ở đĩa ma sát được lắp trượt trên trục sơ cấp hộp số và các rãnh then hoa, khiến cho đĩa ma sát quay trục sơ cấp hộp số Tại vị trí này, ly hợp luôn luôn trong trạng thái đóng.
Khi ly hợp mở, lực từ pedal được truyền qua cơ cấu cần đẩy đến càng mở ly hợp, tác động lên bạc đạn chà Bạc đạn này đè lên đầu cần mở, kéo đĩa ép ra xa, tách đĩa ma sát khỏi bánh đà và đĩa ép, ngăn không cho mômen động cơ truyền qua hộp số.
TÍNH TOÁN LY HỢP
Thông số ban đầu
Thông số kỹ thuật xe
STT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Công suất cực đại Nemax 120 Kw
2 Số vòng quay ứng với công suất cực đại nN 2900 vòng/phút
3 Momen xoắn cực đại Memax 294 N.m
4 Số vòng quay ứng với momen xoắn cực đại nM 2000 vòng/phút
5 Trọng lượng toàn tải m 8800 Kg
7 Chiều dài cơ sở L 3375 mm
8 Khả năng leo dốc cực đại αmax 18°
9 Dung tí công tác Vh 2,5 lít
Momen ma sát của ly hợp cần truyền
Ml – Momen ma sát cực đại của ly hợp
Mdc – Momen cực đại của động cơ β – Hệ số dự trữ của ly hợp (Bảng 2.1)
Chọn đường kính ngoài, trong và bề dày của tấm ma sát
* Đường kính ngoài của tấm ma sát được chọn dựa theo đường kính của bánh đà và công thức thực nghiệm sau:
Trong đó: A – Hệ số kinh nghiệm, chọn tùy vào loại xe ôtô.
Tra bảng 2.2 giáo trình BTL TT ÔTÔ với loại xe ôtô tải chọn: A=0,36
Tra bảng 2.3 giáo trình BTL TT ÔTÔ chọn:
D= 280mm→ R 2 0 mm=0,14 m d= 180mm→ R 1 mm=0,09 m Đĩa ma sát của bộ ly hợp
Lực ép cần thiết lên các đĩa ma sát để truyền momen
Rtb – Bán kính ma sát trung bình.
3 0,12 3 −0,08 3 0,12 2 −0,08 2 =0,1 m z ms – Số đôi bề mặt ma sát.
* Chọn z ms =2 (1 đĩa thụ động) μ – Hệ số ma sát.
Tra bảng 2.4 giáo trình BTL TT ÔTÔ với nguyên liệu của các bề mặt ma sát là Thép và phêrađô chọn: μ= 0,3
Kiểm nghiệm áp suất (q) tác dụng lên bề mặt ma sát với số đôi bề mặt ma sát z ms =2: q= P
Kết luận: Đĩa ma sát đủ bền
Trong đó: q – Áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát.
P – Lực ép cần thiết tác dụng lên bề mặt ma sát.
Hành trình của đĩa ép
-Để đảm bảo ly hợp mở hoàn toàn thì khe hở của đĩa ép thường nằm trong khoảng (0,5-1mm), do đó tổng hành trình của đĩa ép là:
- Đối với ly hợp 1 đĩa thì Ʃ∆0=(2mm – 4mm) vậy chọn Ʃ∆0= 2 mm.
Kiểm tra ly hợp theo công trượt
- Bán kính thiết kế của bánh xe (r0): r 0 = ( H + d 2 ) 25,4= ( 7 + 16 2 ) 25,481 mm
H – Chiều cao của phần đầu lốp xe (mm). d – Đường kính vành bánh xe (inch).
- Bán kính làm việc của bánh xe (rbx): r bx =λ r 0 =0,93.38154,33 mm=0,354 m
Trong đó: λ – Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp.
* Với lốp áp suất thấp: λ=0,93 ÷ 0,985=¿ chọn λ=0,93
- Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0): i 0 =θ r bx
Trong đó: θ – Hệ số vòng quay của động cơ.
* Đối với xe tải: θ@ ÷ 50=¿ chọnθP
- Tỷ số truyền ở tay số 1 (ih1): i h 1 = G ❑ max r bx
Trong đó: g – Gia tốc trọng trường, g= 10 m/ s 2 ψmax – Hệ số cản tổng cộng lớn nhất. ψ max =f + i=0,015 +0,285 =0,3
Trong đó: f – Hệ số cản lăn: f =0,015 i – Hệ số cản dốc: i= tan16° =0,285 ηtl – Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Tra bảng 3.1 giáo trình BTL TT ÔTÔ đối với ôtô tải: η tl = 0,89
- Momen quán tính của ôtô và rơmóc quy dân về trục của ly hợp (Ja):
Gm – Trọng lượng móoc (N) ip – Tỷ số truyền hộp số phụ ( i p =1 nếu xe không có hộp số phụ).
- Ma – Momen cản chuyển động quy dẫn về trụ ly hợp ( N.m)
Ma=[(Ga+Gm) ψ + KFV 2 ] i r bx h 1 i p i 0 η tl = (8800.10).0,015.5,35.1.6,68 0,89 0,354 =¿14,69 N/m
- Thời gian trượt ly hợp t1, t2: t 1 = M a k = 14,69
Với ô tô du lịch chọn: k %0 Nm/ s ψ – Hệ số cản tổng cộng của đường khi khởi động tại chỗ, ψ= 0,015
- Giá trị A được tính bởi công thức sau:
Trong đó: ωm – Tốc độc góc của trục động cơ trước khi đóng ly hợp, 1/s. ω m = π 2000
30 9,44(rad/s) ωa – Tốc độ góc của đĩa bị động ly hợp, 1/s, ( khi khởi động tại chổ, ωa=0).
- Công động cơ ở giai đoạn đầu:
- Công động cơ ở giai đoạn 2:
- Công trượt toàn bộ của ly hợp:
Công trượt không thể dùng để đánh giá điều kiện làm việc của ly hợp Để xác định mức độ làm việc nặng nhọc của ly hợp, cần phải tính toán công trượt riêng.
- Công trượt riêng của ly hợp: l= L
Trong đó: l – Công trượt riêng (KJ/m 2 ).
L – Công trượt toàn bộ của ly hợp (J).
F – Diện tích bề mặt ma sát (m 2 ). p – Số đôi bề mặt ma sát.
[l] – Công trượt riêng cho phép.
Kiểm tra độ tăng nhiệt độ của ly hợp
Khi ly hợp được đóng, công trượt chuyển hóa thành nhiệt năng, dẫn đến việc làm nóng các chi tiết của ly hợp Do đó, bên cạnh việc kiểm tra công trượt, cần thiết phải theo dõi nhiệt độ của các chi tiết bị nung nóng trong quá trình trượt.
- Khi khỏi hành xe tại chỗ, công trượt sinh ra sẽ lớn nhất Bởi vậy, tính toán nhiệt độ của ly hợp cần phải kiểm tra lúc khởi hành.
- Nhiệt độ tăng lên của chi tiết tiếp xúc trực tiếp với tấm ma sát trong thời gian ly hợp bị trượt được xác định bởi công thức:
T – Nhiệt độ tăng lên của chi tiết (°C).
Công trượt toàn bộ được sinh ra khi đóng ly hợp (J) liên quan đến nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng (cP0, J/Kg.độ) và hệ số xác định phần công trượt cần thiết để nung nóng chi tiết.
* Đối với ly hợp 1 đĩa: v=0,5 gn – Khối lượng của chi tiết bi nung nóng (Kg). g n = V h.γ = π
D1, D2 – Đường kính trong, đường kính ngoài của đĩa ma sát.
Dbd – Đường kính bánh đà, chọn D bd @0 mm h1 – Độ dày đĩa ép. h 1 = ( 0,045 ÷ 0,06 ) D 2 = ( 0,045 ÷ 0,06 ) 280= ( 12,6 ÷ 16,8 ) mm
⇒ Chọn h 1 mm h2 – Độ dày bánh đà, chọn h 2 0 mm γ – Khối lượng riêng của vật liệu.
⇒ γu80 Kg/ m 3 (khối lượng riêng của gang để chế tạo đĩa ép).
Giá trị tăng lên mỗi lần đóng ly gợp không được quá 15°C.
Tính toán các chi tiết chính của ly hợp
2.8.1 Lò xo ép của ly hợp
Trong các loại ly hợp ô tô, lò xo ép đóng vai trò quan trọng với nhiều kiểu dáng như lò xo côn và lò xo màng Lò xo trụ, được chế tạo chủ yếu từ thép mangan và thép silic, thường được sử dụng rộng rãi và có thể được đặt ở vị trí trung tâm hoặc xung quanh Sau quá trình tôi trong dầu và ram, lò xo trụ đạt được độ rắn bề mặt từ HCR8 đến HCR45, đảm bảo hiệu suất và độ bền cao cho hệ thống ly hợp.
Bài toán tính lò xo ép ly hợp đòi hỏi lựa chọn kích thước phù hợp để đảm bảo lực ép ban đầu đáp ứng yêu cầu về đặc tính đàn hồi và độ bền Các lò xo trong ly hợp thường được đặt ở trạng thái ép ban đầu, và lực ép tổng hợp của các lò xo khi tác động lên đĩa ép phải bằng lực P cần thiết để truyền momen quay.
- Lực ép cần thiết để truyền momen quay (khi ly hợp đóng):
Mms – Momen ma sát của ly hợp. μ – Hệ số ma sát.
Rtb – Bán kính trung bình của vành ma sát. z ms – số đôi bề mặt ma sát.
- Lực tác dụng lên 1 lò xo (khi đóng ly hợp):
- Lực ép lò xo khi mở ly hợp:
- Lực tác dụng lên 1 lò xo (khi mở ly hợp):
+ Xe tải trọng nặng, chọn [ P ' 0 ] 00 N
+ Tra bảng 1.1 giáo trình BTL TT ÔTÔ chọn n 0 =6
Với: n0 – Số lượng lò xo ép.
- Kiểm tra ứng suất xoắn, biến dạng nén và độ cứng lò xo:
+ Tra bảng 2.6 giáo trình BTL TT ÔTÔ chọn kiểu lò xo là lò xo trụ, tiết diện tròn.
+ Tra bảng 2.7 giáo trình BTL TT ÔTÔ chọn D/ d=5 ⇒ k=1,3
Chọn vật liệu chế tạo lò xo là thép cacbon cao (55 – 65):
- Đường kính dây lò xo: d ≥ √ 8 k P π [ τ ' 0 ] D d = √ 8 1,3.965,71 3,14.800 5= 4,47 mm⇒ Chọnd =5 mm
C – Độ cứng lò xo (N/mm). Ʃ∆0 – Hành trình đĩa ép (mm).
P0 – Lực tác dụng lên 1 lò xo (khi đóng ly hợp) (N).
- Ứng suất xoắn của lò xo: τ = 8 P ' 0 D π d 3 k≤ [ τ ]0 N / mm 2
- Số vòng làm việc của lò xo: i= G d 4
G – Modun đàn hồi của vật liệu lò xo, G= 8.10 4 N / mm 2
- Tổng số vòng làm việc của lò xo: i Σ =i+ ( 1,5 ÷ 2 ) =5 + ( 1,5 ÷ 2 ) = ( 6,5 ÷ 7 ) vòng
- Độ biến dạng nén của lò xo: Δl = 8 P ' 0 D 3 i
- Chiều dài của lò xo khi các vòng sít nhau: l t =( i Σ −0,5) d= ( 7−0,5 ) 52.5 mm
- Độ mềm của lò xo: λ 1 = 8 C 3
- Chuyển vị cho phép của lò xo: λ= λ 1 i P' 0 =0,0025.5 965,71,07 mm
- Khe hở giữa các vòng lò xo khi chịu tải lớn nhất: δ =1 mm
- Chiều dài lò xo khi chưa chịu tải: l 0 =l t + ( t−d ) i2.5+ ( 8,4−5 ) 5 I,5 mm≈ 50 mm
* Đĩa bị động gồm 2 phần chính: xương đĩa nị động và phần moayơ.
Xương đĩa bị động được chế tạo từ thép lò xo 65Mn, 70Mn, 85Mn được tôi và ram hoặc thép cacbon thấp 20, 30 thấm nitơ và tôi, nhằm giảm độ cong vênh khi nung nóng và tăng độ êm dịu khi đóng ly hợp Để đạt được điều này, xương đĩa được thiết kế với các rãnh hướng tâm từ 4 đến 12 và các cánh kiểu gợn sóng Ngoài ra, việc sử dụng xương đĩa bị động hình côn cũng góp phần nâng cao khả năng đóng ly hợp êm dịu Kích thước của đĩa bị động được xác định dựa trên đường kính vành ma sát, trong khi chiều dày của đĩa thường nằm trong một khoảng nhất định.
S 2 = ( 1,3 ÷ 2,5 ) mm Tính toán đĩa bị động ly hợp bao gồm tính ứng suất chèn dập và ứng suất cắt.
Moayơ đĩa bị động có then hoa ăn khớp với trúc sơ cấp của hộp số, được chế tạo từ các loại thép như 40, 45, và 40Cr Sau quá trình gia công, moayơ được tôi và ram để đạt độ cứng bề mặt then hoa từ HRC8 đến HRC45 Độ bền của then hoa moayơ được tính toán dựa trên ứng suất chèn dập và ứng suất cắt.
- Đường kính trục sơ cấp hộp số: d = (9 ÷ 10 ¿ √ 3 M emax = (9 ÷ 10 ¿ √ 3 294 = (59 ÷ 66 ¿ mm
- Tra bảng kích thước then hoa TCVN 4365:1986 chọn then hoa:
+ d= 52mm – Đường kính trong của then hoa.
+ D= 60 mm – Đường kính ngoài của then hoa.
+ l=1,4 D=1,4.60 mm – Chiều dài then hoa.
- Kiểm nghiệm ứng suất chèn dập: σ chd = 8 M d max
⇒ Thỏa điều kiện chèn dập.
- Kiểm nghiệm ứng suất cắt: τ c = 4 M d max
D,d – Đường kính ngoài và trong then hoa. z,b,l – Số răng then hoa, bề rộng then hoa và chiều dài then hoa.
- Đĩa ép phải quay cùng bánh đà, khi đong mở ly hợp phải có khả năng dịch chuyển dọc trục của ly hợp.
- Đĩa ép phải có khả năng thoát nhiệt tốt từ các bề mặt ma sát, bằng cách hút nhiệt vào bản thân chúng rồi truyền ra không khí.
Các đĩa ép cần có độ cứng cao để đảm bảo lực ép phân bố đều lên các vòng ma sát Để cải thiện khả năng thoát nhiệt, các đĩa thường được thiết kế với các gân giống như cánh quạt, giúp tạo ra luồng gió hiệu quả.
Để nâng cao độ cứng vững cho các đĩa ép ly hợp, người ta thường sử dụng gang hợp kim trong chế tạo Bên cạnh đó, để cường hóa các khu vực đúc cục bộ, việc đặt cốt bằng đồng có đường kính từ 5 đến 7 mm cũng được áp dụng.
Khi chọn đường kính đĩa ép, cần căn cứ vào đường kính vành ma sát và kích thước bánh đà, đồng thời kiểm tra kích thước theo vận tốc vòng giới hạn Đối với chiều dày đĩa ép, có thể áp dụng công thức thực nghiệm để lựa chọn phù hợp.
Với: D – Đường kính ngoài vành ma sát.
- Các chi tiết dẫn hướng, nối ghép bánh đà với đĩa ép tính theo ứng suất chèn dập: σ chd = γ M d max
Với: γ – Hệ số phân chia momen xoắn đến đĩa ép chủ động.
M d max – Momen xoắn cực đại. n – Số vòng quay tiếp xúc, thường bằng 3 hoặc 4.
R – Khoảng cách từ tâm đến vòng tiếp xúc (m).
2 =0,12 m f – Diện tích tiếp xúc (m 2 ). f = π ( R 2 2 −R 1 2 ) = π ( 0,14 2 −0,09 2 ) =0,036 m 2 Ứng suất cho phép: [ σ chd ] = ( 10 ÷ 15 ) MN / m 2
Giảm chấn trong ly hợp ôtô có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn giao động xoắn cộng hưởng, bảo vệ hệ thống truyền lực Hiện nay, các giảm chấn ly hợp được thiết kế theo nguyên tắc chung, trong đó đĩa thụ động được kết nối với moayơ thông qua các chi tiết đàn hồi.
- Thông thường có 2 loại giảm chấn:
Giảm chấn cao su có cấu trúc đơn giản nhưng kích thước lớn, dẫn đến việc tăng momen quán tính quay của đĩa bị động Hơn nữa, khi ly hợp hoạt động, nhiệt độ tăng cao có thể ảnh hưởng đến độ bền và các tính chất vật lý của cao su.
* Giảm chấn lò xo: được sủ dụng phổ biến hiện nay Số lượng lò xo trụ thường là 6 ÷ 12 chiếc, được chế tạo bằng thép mangan.
- Momen cực đại Mmax giới hạn độ cứng tối thiểu của lò xo thường lấy bằng momen xác định theo điều kiện bám với hệ số φ=0,8 :
G2 – Trọng lượng tác dụng lên các bánh chủ động (N).
G 2 =0,5 G 0 = 0,5.8800.10D000 N rbx – Bán kính bánh xe (m). i0 – Tỉ số truyền lực chính. ih1 – Tỉ số truyền hợp số ở tay số 1.
Trong ô tô, ly hợp và hộp số được thiết kế liền nhau để đảm bảo cần gạt số dễ dàng tiếp cận từ buồng lái Trên trục ly hợp, bánh răng chủ động luôn ăn khớp với hộp số và thường được kết nối qua khớp nối.
- Trục ly hợp của ôtô thường được chế tạo bằng các loại thép như: 40Cr, 18CrMnTi, 12CrNi3A, 30CrMnTi,….
- Đường kính sơ bộ trục sơ cấp hợp số: d sb = ( 9 ÷ 10 ) √ 3 M emax = ( 9÷ 10 ) √ 3 294= ( 59,84 ÷ 66,49 ) mm
- Chọn bánh răng sơ cấp hợp số:
+ Modun pháp: m n =3 (bảng 3.5 giáo trình BTL TT ÔTÔ).
+ Góc nghiêng răng của cặp bánh răng ăn khớp: β0 °
+ Số răng của bánh răng: Z
- Đường kính vòng chia: d= m n Z cos β = 3.17 cos30° X,89 mm ≈ 59 mm= 0,059 m
- Momen tính toán thứ 1: M t =M e max i h4 η h 4 )4.1.0,89 &1,66 N m
Me max – Momen cực đại của động cơ (N.m). ih4 – Tỷ số truyền tay số 4. ηh4 – Hiệu suất truyền lực ở tay số 4.
- Lực tác dụng lên bánh răng:
+ Lực hướng tâm: P r1 = P 1 tan α cos β = 8869,83 tan 20 ° cos 30° = 3727,78 N
+ Lực dọc trục: P a 1 =P 1 tan β69,83 tan 30 °Q21 N
- Sơ đồ lực tác dụng lên trục sơ cấp hộp số:
- Xét trong mặt phẳng đứng yoz:
- Xét trong mặt phẳng ngang xoz:
- Tính gần đúng đươngg kính trục:
Chọn ứng suất cho phép: [ σ ]= 70 N /mm 2
Trong quá trình làm việc, bánh trăng trên trục ly hợp tạo ra momen xoắn kết hợp với momen uốn Ứng suất tổng hợp σ th tại tiết diện nguy hiểm được xác định bởi sự tác động của cả hai loại momen này.
Mx, My – Momen uốn tác dụng lên tiết diện nguy hiểm (N.mm).
Mz – Momen xoắn tác dụng lên tiết diện nguy hiểm (N.mm). d – Đường kính tiết diện nguy hiểm (mm).
Đinh tán được sử dụng để nối ghép các vành ma sát vào đĩa bị động, thường được chế tạo từ đồng hoặc nhôm với đường kính từ 4 đến 6 mm Đinh tán này được tính toán bền theo cắt và bền dập, và có thể được bố trí thành nhiều dãy trên các đĩa ly hợp theo hình vòng tròn Khi tính toán lực tác dụng lên đinh tán, lực này được phân bố trên mỗi vòng tỉ lệ với bán kính lắp đặt của từng vòng, từ đó cho phép xác định lực tác dụng cụ thể lên từng đinh tán.
F1 – Lực tác dụng lên mỗi đinh tán ở vòng trong (N).
F2 – Lực tác dụng lên mỗi đinh tán ở vòng ngoài (N). r1 – Bán kính lắp đinh tán theo vòng trong (m). r 1 = 2 R 1 + R 2
3 =0,106 m r2 – Bán kính lắp đinh tán theo vòng ngoài (m). r 2 = R 1 +2 R 2
Me max – Momen xoắn cực đại của động cơ (N.m). n1 – Số lượng đinh tán ở vòng ngoài: n 1 n2 – Số lượng đinh tán ở vòng ngoài: n 2
- Ứng suất cắt đinh tán:
⇒ Đinh tán thỏa điều kiện bền cắt.
⇒ Đinh tán thỏa điều kiện bền cắt.
- Ứng suất chèn dập của đinh tán:
⇒ Đinh tán thỏa điều kiện bền chèn dập.
⇒ Đinh tán thỏa điều kiện bền chèn dập.
Trong đó: d – Đường kính thân đinh tán (mm): d= 5 mm μ – Hệ số ma sát: μ= 0,3 l – Chiều dài tiếp xúc của đinh tán với đĩa bị động (mm): l= 4 mm
Đòn mở là bộ phận quan trọng để mở ly hợp, yêu cầu có độ cứng tốt, đặc biệt trong mặt phẳng tác dụng lực Để đảm bảo quá trình đóng mở diễn ra êm dịu, cần sử dụng đĩa thụ động đàn hồi Số lượng đòn mở nên được chọn tùy theo kích thước của ly hợp, với số lượng tối thiểu là 3 chiếc.
-Đòn mở ly hợp được chế tạo từ thép cacbon, được tôi và ram hoặc từ gang rèn
- Đòn mở ly hợp được tính bền uốn tại tiết diện nguy hiểm.
- Momen uốn cực đại tại tiết diện E – E là:
Pm – Phân lực tác dụng lên mỗi đòn mở (N), n – Số đòn mở, chọn n=4 l1 – Khoảng cách giữa hai gối bản lề (mm), chọn l 1 mm
6 u0( mm 3 ) Trong đó: d – Đường kính lỗ gối bản lề (mm), chọn b mm
D – Chiều rộng đòn mở (mm), chọn D= 20 mm b – Bề dày đòn mở (mm), chọn b mm
- Ứng suất uốn tại tiết diện E – E:
* Chọn vật liệu chế tạo đòn mở là gang rèn với [ σ u ] = ( 60 ÷ 80 ) N / mm 2 σ u = M u
⇒ Đòn mở thỏa điều kiện bền uốn.
Thiết kế cơ cấu điều khiển ly hợp
* Ly hợp dẫn động kiểu cơ khí:
Hình 2.3 Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí.
1.Đĩa bị động 2.Đĩa ép 3.Đòn mở.
4.Bi T 5.Lò xo hồi vị bi T 6.Càng mở.
7.Bàn đạp 8.Lò xo hồi vị bàn đạp 9.Đòn dẫn động. Nguyên lý làm việc:
Khi ngắt ly hợp, người lái tác dụng lực vào bàn đạp, qua đó lực được truyền qua đòn dẫn động và càng mở, khiến bi dịch chuyển sang trái và tỳ vào đầu đòn mở Hệ thống này kéo đĩa ép và đĩa bị động tách rời khỏi các bề mặt làm việc, từ đó mở ly hợp.
Khi đóng ly hợp, người lái không tác dụng lực vào bàn đạp, khiến lò xo hồi vị kéo bàn đạp về vị trí ban đầu Đồng thời, lò xo hồi vị bi T dịch chuyển sang phải và không còn ép vào đòn mở, cho phép lò xo ép lại ép đĩa ép và đĩa bị động trở về trạng thái làm việc ban đầu Ưu điểm của quá trình này là giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định hơn.
+Kết cấu đơn giản nên dễ chế tạo và bảo dưỡng, sửa chữa.
+Mở nhanh và dứt khoát.
Nhược điểm của hệ thống là lực ma sát giữa các cơ cấu lớn, gây khó khăn khi đạp Tuy nhiên, vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng trợ lực Ngoài ra, việc đóng cũng không được êm dịu.
* Ly hợp dẫn động thủy lực:
Hình 2.4 Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực.
1.Đĩa bị động 2.Đĩa ép 3.Đòn mở.
4.Bi T 5.Lò xo hồi vị bi T 6.Xy lanh chính. 7.Bàn đạp 8.Lò xo hồi vị bàn đạp 9.Càng mở.
10.Xy lanh công tác 11.Ống dẫn dầu.
Khi ngắt ly hợp, lực tác dụng lên bàn đạp sẽ khiến dầu từ xy lanh chính đi vào xy lanh công tác, đẩy pittông sang phải Quá trình này thông qua càng mở đẩy bi ép vào đòn mở, dẫn đến việc kéo đĩa ép và đĩa bị động tách ra, từ đó mở ly hợp.
Khi người lái ngừng tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, lò xo hồi vị bi T và lò xo hồi vị bàn đạp sẽ đẩy pittông của xy lanh công tác sang trái, giúp dầu được đẩy qua ống trở về xy lanh chính, đưa bàn đạp về vị trí ban đầu Đồng thời, bi T cũng được tách ra khỏi đòn mở, làm cho ly hợp mở ra.
+ Kết cấu đơn giản, dễ bố trí trên xe.
+ Dẫn động êm, có thể tạo được lực bàn đạp lớn.
Nhược điểm:+ Các chi tiết cần độ kín khít tốt nên khó khăn trong việc chế tạo và chăm sóc, bảo dưỡng.
2.9.2 Lựa chọn cơ cấu điều khiển
Đối với xe con, việc điều khiển nhẹ nhàng và đạt hiệu suất cao là rất quan trọng Do đó, lựa chọn ly hợp dẫn động thủy lực là hợp lý Tuy nhiên, cần xem xét và tính toán xem có cần trợ lực hay không.
Hình 2.5 Sơ đồ ly hợp đĩa ma sát dẫn động thủy lực.
2.9.3 Tính toán cơ cấu điều khiển
- Chọn: a = 200mm b = 30mm c = 230mm d = 70mm e = 80mm g = 15mm d1 = 20mm d2 = 25mm
- Tỷ số truyền tổng cộng: i c = a.c.e d 2 2 b d g.d 1 2 =¿ 200.230.80.25 2
- Hành trình của bàn đạp:
Sbđ – Hành trình tổng cộng của bàn đạp ( khoảng 150 ÷ 180 mm ¿
𝛿 – Khe hở giữa đầu đòn mở và bạc mở (mm), Chọn δ =4 mm Δf – Hành trình dịch chuyển của đãi ép (mm). p – Số đôi bề mặt ma sát
- Lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp:
P – Lực nén tổng hợp tác dụng lên các đĩa của ly hợp (N).
Hệ số 1,2 được sử dụng để tính đến các lò xo nén của ly hợp bi nén khi tách mở ly hợp Tỷ số truyền tổng cộng được ký hiệu là ic, trong khi hiệu suất truyền lực được biểu thị bằng η, với giá trị dao động từ 0,7 đến 0,8.
