Đồ án Môn học ôtô II: tính toán thiết kế bộ ly hợp cho xe tải 20 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN MÔN HỌC ÔTÔ II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP CHO XE TẢI 20 TẤN Giáo viên hướng dẫn : DƯƠNG XUÂN MỸ Sinh Viên Thực Hiện : LÊ ĐỨC THUẬN Lớp : ĐHCN Ô TÔ A-K4 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường CÔNG NGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tô nói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan,Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế. Sau khi học xong môn học ÔTÔ 2, chúng em được tổ bộ môn giao làm nhiệm vụ bài làm đồ án môn học. Trong quá trình tính toán để hoàn thành bài tậ lớn môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các bạn trong nhóm, và sự hướng dẫn hết sức tận tình của thầy giáo Dương Xuân Mỹ, giờ đây sau một thời gian làm việc hăng say, nghiêm túc chúng em đã hoàn thành xong bài tập lớn môn hoc Tính toán thiết kế ôtô. Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình. Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của mình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới. Cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Dương Xuân Mỹ đã giúp em sớm hoàn thành tốt đồ án môn hoc này. Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong khoa. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Lê Đức Thuận NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn: Dương Xuân Mỹ Kết quả đánh giá : ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... Giáo viên chấm: ........................................... Kết quả đánh giá : ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... ĐỒ ÁN MÔN HỌC ÔTÔ II Tên đề tài : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP CHO XE TẢI 20 TẤN A. Số liệu cho trước Xe tải tự đổ 20 tấn Trọng lượng xe không tải 11 tấn Ma sát khô một đĩa , cơ cấu ép là lò xo hình trụ Tốc độ tối đa : 92Km/h Mô men xoắn lớn nhất 1275N.m Xe tham khảo KAMAZ KD B. Phần thiết kế và tính toán 1. Xác định mô men ma sát của ly hợp, xác định hệ số dự trữ mô men 2. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp 3. Tính công trượt riêng - Tính công trượt của ly hợp khi khởi động ô tô máy kéo - Xác định công trượt riêng - Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết 4. Tính toán động học và động lực học của hệ thống dẫn động 5. Tính sức bền của một số chi tiết 6. Nhận xét và kết luận C. Phần đồ thị và bản vẽ 1. Bản vẽ mặt cắt dọc và ngang của ly hợp 2. Bản vẽ chế tạo một chi tiết điển hình NỘI DUNG TÍNH TOÁN I. Tính toán các thông số cơ bản của ôtô: I.1. Trọng lượng toàn bộ của ôtô: Trọng lượng toàn bộ ô tô được xác định theo công thức sau: G = Ga =2660(kg) (1-1) I.2. Bán kính làm việc của bánh xe chủ động: Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau: rbx = (mm) (1-2) Trong đó : B : Chiều rộng lốp d : Đường kính vành Theo đề : Kí hiệu của bánh xe 8,4-15 Ở đây : B = 8,4 (inh) = 213,36 (mm) d = 15 (inh) = 381 (mm) Thay số vào (1-2) ta được : rbx = =(mm) I.3. Tỷ số truyền của truyền lực chính io: ta có io =5,14 II .Xác định mô men ma sát của ly hợp: Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen xoắn lớn nhất của của động cơ . Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện thì ta phải có : Mms =Memax.β (1-3) [N.m] Trong đó : - Mms : mômen ma sát cần thiết của ly hợp . [N.m] - Memax :mômen xoắn lớn nhất của động cơ . [N.m].Theo đề Memax=1275 [N.m] = 1275 x 9,81 = 12,51 KN/m - β : hệ số dự trữ của ly hợp . Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn ( β > 1) để đảm bảo ly hợp truyền hết mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ rơi vào, khi các lo xo ép bị giảm tính đàn hồi ,khi các tấm ma sát bị mòn ,…) .Mặt khác hệ số β cũng không được lớn quá vì như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải . Hệ số β được chọn theo thực nghiệm : Đối với ôtô tải: β = 1,65 ÷ 2,25. Chọn β =1,95 Thay số vào ta có : Mms =Memax.β =166,7.1,95 =325,06 [N.m] III . Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp : III.1. Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động : Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định : R2 = (1-4) Trong đó : : Thường ở ôtô máy kéo hay dùng các bề mặt ma sát thép với phêrađô đồng có hệ số ma sát khô lớn nhất là 0,35; nhưng tính đến những điều kiện nhiệt độ, tốc độ trượt tương đối làm giảm hệ số đó đi, cho nên hệ số ma sát khi tính toán theo kinh nghiệm là:. m = 0,22 ¸ 0,3. Ta chọn Zmz : Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Zmz =2 P : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát .Để đảm bảo tuổi thọ cho các tấm ma sát giá trị p cho phép là [p] =1,4.105÷2,5.105 [N/m2 ].Vì ly hợp làm việc trong điều kiện nhẹ nên có thể chộn áp suất theo giới hạn trên: p=1,76.105 [N/m2 ] KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát , KR ==0,53÷0,75 .Chọn KR =0,66 Thay vào (1-2) ta có : R2 =(m) R2=190(mm). Suy ra bán kính trong R1 của tấm ma sát là : R1 =R2.0,6=190.0,66=125,4 (mm) Khi chọn số đôi bề mặt ma sát bằng 2 thì phải kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát bằng công thức sau : Trong đó : Memax :Mômen cực đại của động cơ .Memax=166,7[N.m] b : Hệ số dự trữ của ly hợp .b=1,66 Rtb :Bán kính trung bình của tấm masát .Rtb =0,159[m] b : Bề rộng của hình vành khăn tấm masát.b=190-125,4=64,6[mm] µ: hệ số masát .Vật liệu tấm masát là pherado đồng có µ=0,25 [q]=250 KN/m2 .áp lực riêng cho phép trên tấm bề mặt ma sát i:Số đôi bề mặt ma sát.i=2(Một đĩa bị động) Thay vào công thức ta có: 171,05 [KN/m2 ] q<[q] nên với một đĩa ma sát thì ly hợp vẫn đảm bảo bền khi làm việc III.2. Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát: Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S[m2 ] được xác định theo công thức : S=p.(R22 –R12)=3,14.(0,192 -0,1252 )=0,06 [m2 ] Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát : Rtb = [m] III.3. Lực ép của cơ cấu ép : Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát ,ta dễ dàng tính được lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo được áp suất làm việc đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu : F = (1-5) F= [N] IV. Tính công trượt riêng của ly hợp : Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo diều kiện áp suất làm việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly hợp .Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ôtô máy kéo khác nhau có trọng lượng khác nhau thì thì sự hao mòn của ly hợp cũng khác nhau. Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt của ky hợp giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bè mặt ma sát mòn đồng thời sinh nhiệt làm nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt .Nếu cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn ,có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát ,làm nung nong lò xo ép ,từ đó có thể làm giảm tính đàn hồi của lò xo. Vì vậy việc xác định công trượt ,công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn ,khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết . IV.1. Mô men quán tính quy dẫn Ja [kg.m.s2 ]: Mô men quán tính khối lượng quy dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động xác định theo công thức sau: Ja = [kg.m.s2 ] (1-6) Trong đó : Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô .Ga=2660 [KG] Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơmóc. Gm =0 g : Gia tốc trọng trường .g=9,81 [m/s2 ] rbx :Bánh kính làm việc của bánh xe chủ động . rbx =0,4038 [m] ih1 : Tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1 . Theo đề ih1 =4,124 ip : Tỷ số truyền của hộp số phụ . ip =1 io :Tỷ số truyền của truyền lực chính .io =5,14 : Hệ số tính đến khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực .trong tính toán thiết kế lấy =1,05÷1,06. Chọn =1,05. Thay số vào (1-6) ta có : Ja = [kg.m.s2 ] Ja = [kg.m.s2] IV.2. Mô men cản chuyển động quy dẫn Ma [KG.m]: Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo công thức sau: Ma = [KG.m] (1-7) Trong đó : : Hệ số cản tổng cộng của đường .=f+tga với f =0,02 là hệ số cản lăn ,a =00 là góc dốc của mặt đường . =0,02+tg00 =0,02 : Lực cản của không khí . Khi khởi hành xe thì =0(vì tốc độ quá nhỏ). it : Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(it=io.ih1.ip) : Hiệu suất của hệ thống truyền lực .Đối với ôtô con =0,9÷0,93.Chọn =0,93 Thay số vào công thức (1-7) ta có: Ma = = [KG.m] IV.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2): Thời gian đóng ly hợp được chia làm hai giai đoạn : Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu được xác định theo công thức: t1= [s] (1-8) Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai ,được xác định theo công thức : t2 = (1-9) Trong đó : -k :Hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tăng mômen khi đóng ly hợp và được xác định theo công thức kinh nghiệm : Đối với xe tải k=15÷75[KG.m/s] Chọn k=30 [KGm/s] A : Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức : (1-10) Với : wm =2200[v/p] tốc độ góc ứng với mômen cực đại của động cơ wm =2200.3,14/30=230,26[rad/s] wa =0 tốc độ góc của trục ly hợp tính toán cho lúc khởi hanh xe. Thay số vào công thức (1-10) ta có: = Thay số vào công thức (1-8) và (1-9) ta có: t1== [s] t2 == [s] IV.4. Tính công trượt tổng cộng : Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau: [KG.m] (1-9) Trong đó t1 ,t2 thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn dã được tính ở trên. Thay số vào (1-9) ta có: [KG.m] IV.5. Tính công trượt riêng cho ly hợp: Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt ,người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng ;được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát được xác định theo công thức sau: (1-10) Trong đó : L :Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác đinh ở trên . zms :Số đôi bề mặt ma sát .Ly hợp một đĩa bị động nên zms =2 R2 ,R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát [cm]. Thay số vào công thức (1-10) ta có: [KG.m/cm2 ] Công trựơt cho phép đối với xe con là :Lr =10÷12 [KG.m/cm2 ]. So sánh kết quả tính được giữa công trượt riêng và công trượt riêng cho phép ta thấy Lr<[Lr ] vì vậy ly hợp làm việc đảm bảo được tuổi thọ. IV.6. Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp : Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng ,ly hợp còn cần phải tính toán kiểm tra nhiệt độ nung nong các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp ,không ảnh hưỡng nhiều đến hệ số ma sát , không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưỡng đến sự đàn hồi của lo xo ép ,…. Với ly hợp một đĩa nhiệt sinh ra làm nung nong đĩa ép được xác định theo công thức: v.L =m.c.ΔT (1-11) Trong đó : L : Công trượt toàn bộ của ly hợp , đã được xác định từ (1-9) v : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt dĩa bị động thì v=0,50 c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu làm bằng thép hoặc gang có thể lấy c=481,5 [J/kg0K] m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng [kg] ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng ,[0K] Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đố với mỗi lần khởi hành của ôtô(ứng với hệ số cản của đường ψ=0,02) không được vượt quá 100K. Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu là : [kg2.m/J] =3,1[kg] IV.7. Chiều dày tối thiểu của đĩa ép (theo chế độ nhiệt): Bề dày tối thiểu của đĩa ép d [m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức : (1-12) Trong đó : r :Khối lượng riêng của đĩa ép .Với vật liệu làm bằng gang thì r=7800[kg/m3 ] Thay số các đại lượng đã biết vào (1-12) ta có: [m] = 61,8 [mm] V. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp : V.1. Tính toán sức bền của đĩa bị động . -Để giảm kích thước của ly hợp ,khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô ,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao .đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa .Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50 và 85). Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado .phêrado đồng hoặc Atbet đồng . -Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán .Vật liệu của đinh tán băng thép hoặc nhôm . -Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (3÷6)mm.Đối với xe tải có thể chọn đường kính đinh tán là 4mm. -Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (1,5÷2,0)mm.Chọn 1,5mm. -Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kinh trong là r1 và bán kính ngoài là r2 .Số lượng đinh tán có thể chọn n=36 đinh tán .Dãy ngoài có bán kính là r2=82 [mm] ,với số lượng đinh tán là n2=20 .Dãy trong có bán kính là r1=68 [mm] ,với số lượng đinh tán là n1=16. Lực tác dung lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức : [N] [N] (1-13) Lần lượt thay số vào (1-13) ta có : [N] [N] Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập . - Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là: [N/m2 ] (1-14) Thay số vào (1-14) ta có :[N/m2 ]=5,54[kg/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là: [N/m2 ] (1-15) Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán .Chọn l=1[mm] Thay số vào (1-15) ta có: [N/m2 ] 21,76 [kg/cm2 ] Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [] =100 [kg/cm2 ] [] =250 [kg/cm2 ]. Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài: -Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là: [N/m2 ]=5,35 [kg/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là: [N/m2 ] =20,99 [kg/cm2 ] Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [] =100 [kg/cm2 ] [] =250 [kg/cm2 ]. V.2. Tính toán Moay-ơ đĩa bị động : Chiều dài moay-ơ được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động ,moay-ơ được lắp với xương đĩa bị động bằng đinh tán và ghép với trục bằng then hoa .Tính toán moay-ơ ta tính toán theo ứng suất cắt và dập trên then hoa. Do trục ly hợp cũng là trục sơ cấp của hộp số ,nên đường kính ngoài trục ly hợp D được tính theo trục sơ cấp hộp số được tính sơ bộ bằng công thức sau: (1-16) Trong đó : kd là hệ số kinh nghiệm .k=4,0÷4,6 .chọn k=4,6 Memax =166,7 [N.m]: mômen cực đại của động cơ. Ta có : [mm] .Chọn D=22 [mm]. Với D =22 [mm] ta tra bảng (7-26) sách thiết kế chi tiết máy ta có các thông số khác của then hoa như sau: Sử dụng then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng trung bình. -Đường kính trong : d=18 [mm] -Chiều rộng của răng : b=5 [mm] -Số răng là :Z=6 Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4D=1,4.22=30,8[mm]. Khi làm việc then hoa của moay-ỏ chịu ứng suất chèn dập và cắt và được kiểm nghiệm theo công thức sau: -Ứng suất cắt: (1-17) -Ứng suất chèn dập : (1-18) Trong đó : Memax :Mô men cực đại của động cơ .Memax =166,7[N.m]. Z1 :Số lượng moay-ơ riêng biệt ,với ly hợp một đĩa bị động thì Z1=1 Z2 :Số then hoa của moay-ơ. Z2 =6 L : Chiều dài moay-ơ .L=30,8[mm]=0,0308[m] D : Đường kính ngoài của then hoa . D=22[mm]=0,022[m]. d : Đường kính trong của then hoa . d=18[mm] = 0,018[m]. b : Chiều rộng then hoa . b =5 [mm]=0,005[m] Lần lượt thay số vào công thức (1-17) và (1-18) ta có: [N/m2 ] =62,88 [kg/cm2 ] [N/m2 ] =157,2 [kg/cm2 ] Vật liệu chế tạo moay-ơ thường là thép 40 ,40X .Ứng suất cho phép là: kg/cm2 kg/cm2 . So sánh kết quả tính được với ứng suất cho phép ta thấy ly hợp làm việc đảm bảo bền. Tính toán đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động: Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng thép có đường kính d=(6÷10)mm .Đồi với xe tải chọn d=8 (mm). Đường kính mũ đinh tán được tính theo công thức sau: Dmd =(1,6÷1,75).d ,chọn Dmd =1,6.d=1,69.8=9,6[mm]. f52 Sơ đồ tính toán đinh tán gắn xương đĩa bị động với moay-ơ. Đinh tán được bố trí một dãy với đường kính là d =54 [mm] ,số lượng đinh tán chọn n=8 (đinh). Lực tác dụng lên đinh tán được xác định theo công thức sau: [N] Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập : -Ứng suất cắt của đinh tán : [N/m2 ] =95,19 [KG/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là: [N/m2 ] =448,33 [KG/cm2] Trong đó: F : Lực tác dụng lên đinh tán .F=2111,11 [N] n : Số đinh tán .n=8 [đinh ] d : Đường kính đinh tán . d=8[mm] l : Chiều dài chèn dập của đinh tán .chọn l=1[mm] Trị số ứng suất cho phép : [] = 300 KG/cm2 = 800 KG/cm2 Ta thấy : và nên đinh tán đảm bảo bền. V.3.Tính toán lò xo ép ly hợp: Lò xo ép dùng trong ly hợp thường đóng thường sử dụng lò xo ép dạng trụ và được đặt xung quanh đĩa ép . Số lượng của lò xo được chọn theo đường kính ngoài của đĩa bị động. Lực tác dụng lên mỗi lò xo cho phép trong giới hạn sau: -Đối với xe du lịch và xe con : Flx ≤(60÷70)kg =(600÷700)N V.3.1.Lực ép cần thiết của một lò xo: Lực ép cần thiết tính cho một lò xo được xác định theo công thức sau: [N] (1-19) Trong đó : -F :lực ép cần thiết của ly hợp .F=4089[N] -ko :Hệ số tính đến sự giản nở ,sự nới lỏng của lò xo.ko=(1,05÷1,08).chọn ko=1,08 -zlx :Số lượng lò xo ép. zlx=6 Thay số vào công thức (1-19) ta có: [N] V.3.2.Độ cứng của một lò xo ép: Độ cứng của một lò xo được xác định theo hai điều kiện :Tạo ra lực ép cần thiết để hình thành mômen ma sát yêu cầu với hệ số dự trữ b và điều kiện tối thiểu của hệ số dự trữ ly hợp bmin khi tấm ma sát đã mòn đến giới hạn phải thay thế Nghĩa là ta phải có: [N/m] (1-20) Trong đó: -b:Hệ số dự trữ của ly hợp. b=1,66 -bmin:Hệ số dự trữ của ly hợp khi tấm ma sát bị mòn phải thay thế.Theo kinh nghiệm bmin=(0,8÷0,85).b.Chọn bmin=0,8b=0,8.1,66=1,328. -lm:Lượng mòn tổng cộng cho phép của tấm ma sát. lm=0,5.dms.zms Với: -dms:Độ dày tấm ma sát .dms=3,5[mm] -zms:Số đôi bề mặt ma sát .zms=2 Nên : lm=0,5.0,0035.2=0,0035[m] Thay số vào công thức (1-20) ta có: [N/m] V.3.3.Lực lớn nhất tác dụng lên một lò xo ép: Lực lớn nhất tác dụng lên một lò xo ép được xác định bằng công thức sau: Flxmax=Flx+Clx.lm [N] (1-21) Trong đó: -lm:Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp .Độ biến dạng này chính bằng độ dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp và được xác đinh theo công thức sau: lm=dm.zms+ddh Với: -dm:Khe hở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát.dm=(0,75÷1)mm.Chọn dm=0,80mm. -ddh:Độ dịch chuyển thêm cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động .Chọn ddh=1. Nên : lm=0,8.2+1=2,6[mm]=0,0026[m] Thay số đã biết vào công thức (1-21) ta có: Flxmax=448,2+25611,86.0,0026=514,79[N] V.345.Đường kính dây và đường kính trung bình của lò xo: Đường kính dây lò xo được xác định bằng công thức sau: [m] (1-22) Trong đó : -d: Đường kính của dây lò xo -D:Đường kính trung bình của lò xo -[]:Ứng suất tiếp cho phép của lò xo.[]=650.106 [N/m2 ] -k:Hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải được chọn theo tỷ số D/d theo bảng sau: D/d 3 4 5 6 7 8 9 10 k 1,58 1,40 1,31 1,25 1,21 1,18 1,16 1,14 Chọn D/d=6 ta được k=1,25 Thay số vào công thức (1-22) ta có: ==3,36.10-3 [m]»3,5[mm] Từ đó ta có đường kính trung bình của lò xo là: D=5.d=4.3.5=14[mm] V.3.5.Số vòng làm việc của lò xo: Số vòng làm việc nlv của lò xo được xác định độ cứng của lõ xo như sau: Þ (1-23) Trong đó: -G:Mô đun đàn hồi trượt của vật liệu làm lò xo .G=0,81.1011 [N/m2 ] -d:Đường kính dây lò xo.d=3,6[mm] -D:Đường kính trung bình của lò xo.D=21,6[mm] Thay số vào công thức (1-23) ta có: [vòng] V.3.6.Chiều dài của lò xo: Chiều dài tối thiểu của lò xo: Được xác định khi chịu tải lớn nhất với khe hở tối thiểu giữa các vòng lò xo là 1mm. Lmin=(nlv-1)(d+1)+(1,5÷2)d+2 (1-24) Trong đó: -(nlv-1):Số bước của lò xo. -d:Đường kính dây lò xo. -(1,5÷2):Số vòng không làm việc được tính thêm cho việc tỳ lò xo vào đế. -2:Khe hở giữa các vòng tỳ với vòng làm việc. Thay số vào công thức (1-24) ta có: Lmin=(6,6-1)(3,6+1)+(1,5÷2)3,6+2=(33,16÷34,96)mm Chọn Lmin=35[mm] Chiều dài tự do của lò xo: Chiều dài tự do của lò xo được xác định khi không chịu tải và được xác định bằng công thức sau: Lmax=Lmin+lmax (1-25) Trong đó : -Lmin:Chiều dài tối thiểu của lò xo.Lmin=35[mm] -lmax:Độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu tải lớn nhất. lmax=[m]=20[mm] Thay số vào công thức (1-25) ta có: Lmax=35+20=55[mm] Chiều dài làm việc của lò xo: Được xác đinh khi chịu lực ép Flx theo công thức sau” Llv=Lmax-llv (1-26) Trong đó: -llv:Độ biến dạng của lò xo khi chịu lực ép Flx. [m]=17[mm] Nên: Llv=55-17=38[mm] V.4.Tính toán lò xo giảm chấn: Lò xo giảm chấn được đặt theo hướng tiếp tuyến trong các lỗ được khoét 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 moay-ơ trục ly hợp. -Bán kính đặt lò xo thường được chọn theo đường kính ngoài mặt bích moay-ơ và nằm trong giới hạn sau: R=(40÷60)mm.Chọn theo xe tham khảo R=40[mm]. -Số lượng lò xo giảm chấn : Theo xe tham khảo n=6 Lực cực đại tác dụng lên một lò xo được xác định theo công thức sau: [N] (1-27) Trong đó: -R:Bán kính đặt các lò xo giảm chấn.R=40[mm] -n:Số lượng lò xo giảm chấn.n=6 -Mms:Mômen ma sát của ly hợp.Theo (1-3) Mms=94,66[N.m] -Mmsgc:Mômen ma sát giảm chấn.Theo kinh nghiệm Mmsgc=(0,06÷0,17)Memax=(0,06÷0,17).57=(3,42÷9,69). Chọn Mmsgc=4,56[N.m] Thay số vào công thức (1-27) ta có: [N] V.4.1.Đường kính trung bình của vòng lò xo: Đường kính trung bình của lò xo thường được chọn trong giới hạn sau: D=(14÷19)mm.Chọn D=15[mm]. V.4.2.Đường kính dây lò xo: Đường kính trung bình của lò xo thường được chọn trong giới hạn sau: d=(3÷4)mm.Chọn d=3[mm] V.4.3.Số vòng làm việc của lò xo: Số vòng làm việc của lò xo được xác định bằng công thức sau: (1-28) Trong đó: -G:Môđuyn dàn hồi dịch chuyển.G=8.105 [KG/cm2 ]=7,85.1010 [N/m2 ] -l:Độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc thường được chọn trong khoảng (2,5÷4)mm.Chọn l=3[mm] Thay các đại lượng đã biết vào công thức (1-28) ta có: [vòng] V.4.4.Chiều dài làm việc của lò xo giảm chấn: Chiều dài làm việc của lò xo giảm chấn ứng với khe hở giữa các vòng bằng 0 được xác định bằng công thức sau: Llv=no.d=9,4.3=28,2[mm] V.4.5.Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do: Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do được xác định theo công thức sau: Lmax=Llv+l+0,5.d=28,2+3+0,5.3=32,7[mm] V.4.6.Độ cứng của lò xo: Độ cứng của lò xo được xác định theo công thức sau: [N/m] Với G, n0, d, D là các đại lượng đã biết Nên: [N/m] V.4.7.Kiểm nghiệm lò xo giảm chấn: Lò xo giảm chấn được kiểm nghiệm theo ứng suất xoắn: (1-29) Trong đó: -Fmaxgc:lực cực đại tác dụng lên một lò xo giảm chấn.Fmaxgc=375,42[N] -D:Đường kính trung bình của vòng lò xo.D=15[mm] -d:Đường kính dây lò xo.d=3[mm] -k:Hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải được chọn theo tỷ số D/d theo bảng sau: D/d 3 4 5 6 7 8 9 10 k 1,58 1,40 1,31 1,25 1,21 1,18 1,16 1,14 Do D/d=15/3=5 nên k=1,31 Thay các đại lượng đã biết vào công thức (1-29) ta có: [N/m2 ] =2031,27[KG/cm2 ] Vật liệu chế tạo lò xo giảm chấn là thép các bon cao như 80,thép 65 có ứng suất cho phép ÷8000)KG/cm2 . nên lò xo giảm chấn làm việc đảm bảo bền. Bảng thông số và đặc tính làm việc của lò xo ép và lò xo giảm chấn: Loại lò xo Lò xo ép Lò xo giảm chấn Số lượng lò xo 6 6 Bán kính đặt lò xo (mm) 76,25 40 Đường kính dây lò xo(mm) 3,6 3 Đường kính trung bình của lò xo(mm) 21,6 15 Số vòng làm việc của lò xo (vòng) 6,6 9,4 Chiều dài tối thiểu của lò xo(mm) 35 Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do(mm) 55 32,7 Chiều dài làm việc của lò xo (mm) 38 28,2 Độ cứng của một lò xo (N/m) 25611,86 25053,19 Lực ép lớn nhất lên một lò xo (N) 514,79 375,42 VI.Tính toán và thiết kế dẫn động ly hợp: VI.1.Tính toán dẫn động ly hợp: VI.1.1.Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp: Các kích thước cơ bản và các thông số động học của cơ cấu dẫn động ly hợp của xe tham khảo Mockbur 401 theo sơ đồ ở trên hình vẽ. Kích thước đòn dẫn động (mm) a b c d e f 200 35 50 55 125 81 Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực và cơ khí kết hợp VI.1.2.Xác định hành trình của bàn đạp ly hợp: -Hành trình tự do của bàn đạp:Để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và bạc mở,được xác định bằng công thức sau: [mm] (1-30) -Hành trình làm việc của bàn đạp ly hợp: [mm] (1-31) -Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp: [mm] (1-32) Trong đó: -lm:Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp.Theo (1-21) thì lm=2,6[mm] -ibđ:Tỷ số truyền bàn đạp. ibđ=a/b=200/35=5,72 -idm:Tỷ số truyền đòn mở. idm=e/f=125/81=1,54 -inm:Tỷ số truyền nạng mở. inm=c/d=50/55=0,91 -itg:Tỷ số truyền dẫn động thuỷ lực. itg=(d2/d1)2 .Ở đây d1 ,d2 là đường kính xilanh chính và xilanh làm việc .Với kết cấu ôtô hiện nay thì d1»d2=19÷32[mm].Chọn d1=20 ,d2 =25[mm] nên itg=1,25 -do:Khe hở giữa đầu tì đòn mở và bạc mở.do=2÷3[mm] chọn do=2[mm] -d01:Khe hở cần thiết giữa piston của xilanh chính với thanh truyền lực của bàn đạp .d01=0,5÷1[mm]. Chọn d01=1[mm] -d02:Hành trình đóng lổ thông bù dầu trong xilanh chính. d02=1,5÷2[mm].Chọn d02=1,5[mm] Thay các thông số đã biết vào các công thức (1-30), (1-31), (1-32) ta có: =2,6.1,54.0,91.5,27.=30[mm] =28,16+30=58,16[mm] Lực cần thiết của người lái tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp là: [N] (1-33) Trong đó: -hdk:Hiệu suất dẫn động.Đối với dẫn động thuỷ lực hdk=0,8÷0,9.Chọn hdk=0,9 -idk:Tỷ số truyền dẫn động. idk=ibd.inm.itg.idm=5,27.0,91.1,25.1,54=9,23 -Fm:Lực cần thiết để mở ly hợp,được xác định bằng công thức sau: Fm=Flx+Clx,lm.zlx [N] (1-34) Với : -Flx:Lực ép cần thiết của một lò xo khi mở ly hợp.Flx=448,2[N] -Clx:Độ cứng của lò xo.Clx=25611,86[N/m] -lm:Độ biết dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp.Theo (1-21) lm=2,6[mm] -zlx:Số lượng lò xo ép .zlx=6 Thay số vào công thức (1-33) và (1-34) ta có : Fm = 448,2+25611,86.0,0026.6 = 847,75[N] [N] = 10[KG] Đối với xe tải thì [Fbd ] = 150[N] = 15[KG] thoã mãn điều kiện và không cần trợ lực . VI.2.Kết cấu các bộ phận chính của dẫn động ly hợp: VI.2.1.Kết cấu xilanh chính: Xilanh chính là bộ phận quan trọng không thể thiếu trong mọi dẫn động thuỷ lực .Xilanh chính có nhiệm vụ cung cấp dầu cho toàn bộ hệ thống ,tạo áp suất dòng trong hệ thống để mở ly hợp. Kết cấu xilanh chính như sau: 1-xilanh ; 2-Lỗ bù ; 3-Lỗ thông khí ; 4-Nút đậy ; 5-Vòng chặn ; 6-Lỗ thông ; 7-Piston ; 8-Phớt làm kín ; 9-Vòng chặn ; 10-Van 1 chiều ; 11-Van ngược chiều ; 12-Lò xo ; 13-Phớt làm kín ; 14-Đệm cánh ; 15-Lỗ thông ; 16-Vòng chắn bụi ; 17-Bu lông điều chỉnh ; 18-Cần đẩy Kết cấu xilanh chính Trên thân xilanh chính có lỗ bù 2 nối thông bình chứa với dẫn động(khi ở vị trí ban đầu) để bù dầu trong dẫn động trong trường hợp có hao hụt .Lỗ thông 6 cho dầu đi từ phía sau ra phía trước piston ,khi uốn cong mép cao su 13 ,điền đầy khoảng không trước piston trong truờng hợp người lái nhả bàn đạp đột ngột để tránh lọt khí vào dẫn động và hỗng bàn đạp khi người lái đập bàn đạp. Đệm cánh 14 chế tạo bằng thép mỏng đàn hồi để che không cho nút làm kín 13 tiếp xúc trực tiếp với mép lỗ thông 6 trên đầu piston nhằm tăng tuổi thọ . Ở đầu ra của xilanh chính có bố trí van ngược 11 ,van này có tác dụng duy trì trong dẫn động một áp suất dư nhỏ để tránh không cho không khí lọt vào dẫn động.Bởi vì chất lỏng dẫn động muốn trở về xilanh chính phải có một áp suất đủ để thắng được lực lò xo của van ngược. Van 1 chiều 10 bố trí ở đầu van ngược chỉ cho chất lỏng ở đầu xilanh chính di qua đến dẫn động mà không cho chất lỏng đi theo chiều ngược lại. Cần 18 đóng vai trò là một tay đòn truyền dẫn động từ bàn đạp đến piston xilanh chính. VI.2.2.Tính toán xilanh chính: Lực tác dụng lên bàn đạp để tạo áp suất đã chọn trong hệ thống được xác định bằng công thức sau: [KN] (1-34) Trong đó: -Fbd:Lực của bàn đạp ly hợp.Theo (1-33) Fbd=100[N] -D:Đường kính xilanh chính.D=20[mm]=0,02[m] -p1:Áp suất đã chọn trong đường ống.[kN/m2 ] -ibd:Tỷ số truyền của bàn đạp.ibd=5,27 -htl:Hiệu suất truyền động thuỷ lực ,khi tính toán chọn htl=0,9 Từ công thức (1-34) ta có: [KN/m2 ] (1-35) Thay các đại lượng đã biết vao công thức (1-35) ta có: [N/m2 ]=54,39[KN/m2 ] Vậy p1=54,39[KN/m2 ] Áp suất dư trong hệ thống cho phép từ 5000÷8000[KN/m2 ] .Như vậy với đường kính xilanh chính đã chọn như trên thì thoã mãn áp suất trong hệ thống. VI.2.3.Xilanh làm việc: 1- Bulông xã khí ; 2-Nút làm kín ; 3-Giá đỡ ; 4-Lò xo chống lật ; 5-Piston làm việc ; 6-Cần đẩy ; 7-Vòng cao su nhăn bụi. Trên xilanh làm việc luôn có một vít xã khí 1 để xã không khí ra dẫn động ,đảm bảo áp suất dẫn động là ổn định không đổi khi làm việc .Vít xã được bố trí cao nhất trên xilanh.