Đồ án Tính toán thiết kế ly hợp ôtô

Đồ án môn học Tính toán thiết kế ly hợp ôtô LỜI NÓI ĐẦU Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đó. Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích. Trong khuôn khổ giới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán ly hợp xe tải. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Việt Hải và sự nổ lực của bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình. Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn. Do vậy, em rất mong các thầy (cô) thông cảm và chỉ bảo thêm để em được hoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình. Đà Nẵng, ngày tháng năm 2011 Sinh viên thực hiện NGUYỄN BÃO QUỐC MỤC LỤC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP 1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA LY HỢP 1.1. Công dụng -Ly hợp là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực. -Ly hợp dùng để ngắt - nối truyền động từ trục khuỷu động cơ đến hệ thống truyền lực. -Ngoài ra, ly hợp còn được dùng như một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải. 1.2. Yêu cầu đối với ly hợp - Ly hợp phải truyền được mô men quay lớn nhất của động cơ trong bất kỳ điều kiện làm việc nào. Hay nói cách khác, mô men ma sát của ly hợp phải luôn luôn lớn hơn mô men cực đại của động cơ. - Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng. Nghĩa là khi mở ly hợp, phần bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động. Như vậy momen quán tính quy dẫn của trục khuỷu và momen xoắn của động cơ bị triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp khi gài số, nếu không sẽ gây khó khăn cho việc gài số. - Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu. Tức là, mô men ma sát hình thành ở ly hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây dập răng của các bánh răng trong hộp số cũng như các cơ cấu truyền động khác trong hệ thống truyền lực. - Do ly hợp còn là cơ cấu an toàn nên yêu cầu phải tự trượt khi quá tải. Nếu khômg làm nhiệm vụ an toàn, khi phanh xe đột ngột xe sẽ chuyển động chậm dần với gia tốc tịnh tiến chậm dần là jp = (u là tốc độ tịnh tiến của xe trong quá trình phanh), và các chi tiết quay trong hệ thống truyền lực cũng quay chậm dần tương ứng. Nếu ly hợp đang đóng thì trục khuỷu động cơ cũng quay chậm dần với gia tốc góc là : Trong đó : ip : Tỷ số truyền của hộp số; io : Tỷ số truyền của truyền lực chính; rbx : Bán kính lăn bánh xe chủ động; we : Tốc độ góc trục khuỷu động cơ; wb : Tốc độ góc trục bánh xe; Vì vậy xuất hiện mô men lực quán tính của bánh đà bằng theo [2]: Mj = Jbdee = Jbd. Mô men này sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truyền lực .Do khi phanh xe đột ngột vận tốc v giảm nhanh làm cho tăng đột ngột, điều này khiến cho Mj truyền xuống hệ thống truyền lực tăng. Cũng theo lý thuyết ôtô, giá trị lớn nhất của Mj đạt được khi gia tốc phanh jp đạt giá trị cực đại Jmax. Trong đó : φ : Hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi phanh; δ : Hệ số xét đến ảnh hưởng của các khối lượng quay trong hệ thống truyền lực; có thể tính gần đúng bằng : d = 1+(0,04¸0,06).; với ih là tỷ số truyền của hộp số. g : Gia tốc trọng trường; Khi đó mô men lực quán tính cực đại có thể truyền qua ly hợp theo [2]: Mjmax = Thực nghiệm chứng tỏ rằng Mjmax có giá trị lớn hơn mô men xoắn cực đại của động cơ rất nhiều lần và có thể làm cho hệ thống truyền lực phía dưới bị quá tải. Do đó để tránh hiện tượng trên ly hợp phải tự trượt . Điều đó có nghĩa là ly hợp còn có tác dụng như một cơ cấu an toàn, bảo vệ cho hệ thống truyền lực không bị quá tải khi phanh đột ngột mà không kịp mở ly hợp. Ngoài ra, ly hợp phải có kết cấu gọn nhẹ, momen quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhất có thể nhằm giảm các lực va đạp lên bánh răng gài số (trường hợp không có bộ đồng tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồng tốc cũng như tăng nhanh thời gian gài số. Điều khiển dễ dàng và nhẹ nhàng, tuổi thọ cao. 1.3. Phân loại ly hợp Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Dựa theo tính chất truyền mô men, người ta phân ra các loại ly hợp sau : 1.3.1. Ly hợp ma sát cơ khí Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ sự ma sát của các bề mặt ma sát cơ khí. Loại này được sử dụng phổ biến trên hầu hết các ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay thế. - Theo hình dạng của bộ phận ma sát, có thể chia ra : Ly hợp ma sát đĩa (phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống). + Kiểu hình côn và hình trống ngày nay không dùng nữa vì mô men quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số. Kiểu ma sát đĩa dùng phổ biến và tuỳ theo cấu tạo có thể có kiểu một đĩa, kiểu hai đĩa hoặc có thể nhiều đĩa. Ly hợp một đĩa ma sát Ly hợp hai đĩa ma sát Hinh 1.1 : Ly hợp ma sát đĩa phẳng + Ly hợp ma sát một đĩa được dùng ở hầu hết trên tất cả các loại ôtô và máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và mô men quán tính của phần bị động nhỏ. + Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ được dùng trên xe tải lớn to (vì cần truyền mô men quay lớn). Nhược điểm của kiểu này là kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứt khoát (khó cách ly các đĩa bị động khỏi phần chủ động); tuy nhiên việc đóng ly hợp là êm dịu hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát được tiến hành từ từ hơn). - Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra : + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ Hình 1.2 : Ly hợp cơ khí lò xo trụ 1.Bánh đà; 2.Đĩa ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Đòn mở; 5.Ổ bi tỳ; 6.Vít điều chỉnh; 7.Vỏ ly hợp; 8.Lò xo trụ Nguyên lý làm việc: Ban đầu ly hợp ở trạng thái đóng nhờ lò xo trụ ép đĩa ép và đĩa ma sát vào bánh đà.Momen được truyền từ trục I đến trục II nhờ momen ma sát sinh ra trên bề mặt đĩa ma sát. Mở ly hợp: lực từ bàn đàp thông qua cơ cấu dẫn động ( không thể hiện trên hình) đẩy ổ bi tỳ 5 dịch chuyển sang trái tác dụng lực vào đòn mở thông qua cơ cấu đòn bẩy ép lò xo lại, kéo đĩa ép qua phải tách hai bề mặt ma sát ngắt momen truyền từ I sang II. Ưu điểm: Kiểu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu một lò xo bị gẫy ly hợp vần làm việc được). Nhược điểm: là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ không đều. Phạm vi sử dụng: Loại này được sử dụng phổ biến trên xe tải máy kéo và một số xe con. + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm : chỉ gồm duy nhất một lò xo hình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo trụ) bố trí ở giữa. Nhờ vậy áp suất sinh ra ở các bề mặt ma sát là đồng đều. Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gẫy thì ly hợp mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng. + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt : Hình 1.3 : Ly hợp cơ khí lò xo đĩa côn 1.Bánh đà; 2.Đĩa ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Lò xo đĩa nón cụt; 5.Vòng thép; 6.Đinh tán; 7.Vỏ ly hợp; 8.Ổ bi tỳ Nguyên lý làm việc tương tự như ly hợp ma sát cơ khí lò xo trụ nhưng ở đây ổ bi tỳ 8 tác dụng trực tiếp lên lò xo đĩa nón cụt (không có đòn mở). Ưu điểm: Chỉ có một lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát. Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ. Đặc tính của là xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm như loại lò xo hình trụ; vì vậy điều khiển nhẹ nhàng hơn. Nhược điểm: không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát bị mòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và khách cở nhỏ có đặc tính động lực tốt, sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số). 1.3.2. Ly hợp ma sát thuỷ lực Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát chất lỏng. ưu điểm nổi bậc của ly hợp thủy lực là rất êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) nhờ vậy giảm được tải trọng động cho động cơ và hệ thống truyền lực. Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì luôn có mô men dư (dù số vòng quay của động cơ rất thấp) gây khó khăn cho việc gài số. Vì vậy ly hợp thủy lực thường được dùng kết hợp với một ly hợp ma sát cơ khí để ngắt hoàn toàn ly hợp khi gài số. Ngoài ra ly hợp thuỷ lực luôn luôn có sự trượt (ít nhất 2¸3%) do vậy gây thêm tổn hao công suất động cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe. Mặc khác ly hợp thủy lực đòi hỏi cao về độ chính xác và kín khít cũng như dầu đặc biệt (có độ nhờn và nhiệt độ đông đặc thấp, không sủi bọt .v.v. ) nên giá thành ly hợp nói riêng và ôtô nói chung rất cao. Vì vậy ly hợp loại này chỉ sử dụng hạn chế trên các loại xe đặc biệt có công suất riêng lớn. 1.3.3. Ly hợp điện từ Đó là loại ly hợp mà mô men hình thành ở ly hợp nhờ mo men điện từ. Ly hợp điện từ truyền động êm dịu. Tuy vậy kết cấu kồng kềnh nên ít dùng trên ôtô mà thường được sử dụng trên tàu hoả, máy công trình... 1.4. Điều khiển dẫn động ly hợp Đối với ly hợp thường đóng (dùng lò xo ép), muốn mở ly hợp người ta phải dùng hệ thống điều khiển để truyền lực từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo, tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động.Điều khiển ly hợp có thển là điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực.Điều khiển ly hợp có trợ lực được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho người lái xe nhất là xe tải và xe khách có tải trọng lớn.Việc trợ lực cho ly hợp có thể là khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo. Hình 1.5 : Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu cơ khí 1.4.1.Điều khiển cơ khí: 1.Bàn đạp; 2.Thanh kéo; 3.Đòn trung gian; 4.Thanh đẩy; 5.Càng mở (bên ngoài); 6.Càng mở(bên trong); 7.Lò xo hồi vị; 8.Ổ bi tỳ; 9. Giá tùy động; 10. Nạng mở; 11.Đĩa ép; 12.Bánh đà; 13.Tấm ma sát. Nguyên lý làm việc: Lực tác dụng từ bàn đạp 1 sẽ thông qua đòn bẩy để kéo thanh kéo 2,đẩy thanh 4 qua phải làm quay càng mở 5-6 để ép vào ổ bi tỳ 8, tác dụng lực để mở ly hợp. Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, làm việc tin cậy. Nhược điểm: Mòn các khớp sau thời gian làm việc, tăng hành trình tự do của bàn đạp dẫn đến mở không hết ly hợp. Bố trí phức tạp, khó khăn nhất là khi ly hợp ở xa vị trí người lái xe (động cỏ bố trí sau). Hiệu suất thấp khi mòn và cũ. 1.4.2.Điều khiển thủy lực Hình 1.6 : Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu thuỷ lực 1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ; 6: Lò xo hồi vị và ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh chính. 9: Xi lanh công tác: 10: Nạng mở. 11: Ống trượt. 12: Đĩa ép. Nguyên lý làm việc:Dưới tác dụng của lái xe từ bàn đạp, dầu trong xilanh chính 8 sẽ theo đường ống để đến xylanh công tác 9.Dầu cao áp sẽ đẩy piston và do đó đẩy cần piston quay càng mở 10 tiến hành mở ly hợp. Ưu điểm: Khắc phục được hiện tượng mòn rơ các khớp. Có tính khuyếch đại cao. Hiệu suất cao, độ cứng vững cao. Giảm tải trọng động , có khả năng hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp. Dể lắp đặt. Nhược điểm: Kết cấu phức tạp,yêu cầu độ kín khít cao. Làm việc kém tin cậy khi có rò rỉ. Giá thành cao. Bảo dưỡng sửa chữa phức tạp. 1.4.3.Điều khiển ly hợp có trợ lực Điều khiển ly hợp có trợ lực cho phép giảm nhẹ lực điều khiểncủ lái xe trong quá trình mở ly hợp. Vì vậy được sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ôtô. 1.4.3.1.Trợ lực lò xo Điều khiển ly hợp có trợ lực lò xo (hoặc trợ lực chân không) với khả năng trợ lực không lớn nên sử dụng hạn chế trên một số xe con hoặc xe tải nhỏ. . Nguyên lý trợ lực: Khi không mở ly hợp lò xo có tác dụng như một lò xo hồi vị để kéo bàn đạp về vị trí ban đầu. Khi mở ly hợp, vị trí bàn đạp di chuyển quanh tâm cố định làm cho đầu di động của lò xo di chuyển theo và vì vậy phương của lực kéo lò xo chuyển dần về phía bên kia của tâm quay bàn đạp. Tại vị trí bàn đạp ứng với lúc mở ly hợp hoàn toàn, lực của lò xo có tác dụng hỗ trợ lực cho bàn đạp của người lái, làm giảm lực tác dụng của người lái xe trong quá trình mở ly hợp. 1.4.3.2.Trợ lực khí nén a. Điều khiển ly hợp cơ khí có trợ lực khí nén Hình 1.8 : Sơ đồ dẫn đông cơ khí trợ lực khí nén 1.Thanh đẩy; 2.Van; 3.Cần đẩy; 4.Piston trọ lực; 5.Cần piston trợ lực; 6.Ổ bi tỳ; 7.Bình khí nén. Nguyên lý trợ lực: Dưới tác dụng của lực bàn đạp để mở ly hợp, cần đẩy với van sẽ dịch chuyển tương đối với thanh đẩy làm mở van cấp khí nén.Khí nén từ bình chứa qua van theo đường ống đến xilanh trợ lực khí nén. Lực do áp suất khí nén tạo trong xylanh sẽ đẩy cần piston cùng với lực đẩy trên cần đẩy tiến hành mở ly hợp. Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị các chi tiết trở về vị trí ban đầu, còn khí nén từ xylanh trợ lực trở về van rồi qua các đường thông ra ngoài khí quyển. b. Điều khiển thủy lực trợ lực khí nén Hình 1.9 : Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén 1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ; 6: Lò xo hồi vị và ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh chính. 9: Xi lanh công tác: 10: Nạng mở. 11: Ống trượt. 12: Đĩa ép. Nguyên lý trợ lực: Dưới tác dụng lực lái xe từ bàn đạp 1, dầu trong xilanh chính sẽ theo đường ống để đến xylanh công tác. Dầu cao áp sẽ đẩy piston để tiến hành mở ly hợp. Đồng thời áp suất dầu cũng tác dụng lên piston của xilanh13 điều khiển mở van cấp khí nén cho hệ thống trợ lực. Khí nén từ bình chứa qua van rồi đến xylanh trọ lực khí nén hỗ trợ thêm lực mở ly hợp.Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, dầu trong các xylanh sẽ trở về, còn khí nén từ xylanh trợ lực trở về van rồi qua các đường thông ra ngoài khí quyển. 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 2.1 Mô men ma sát của ly hợp Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ Memax được xác định : Mms = Memax.b [N.m] Trong đó : Mms [N.m]. : Mô-men ma sát yêu cầu của ly hợp. Memax : Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m]. Theo đề Memax = 275[Nm]. : Hệ số dự trữ của ly hợp. Hệ số dự trữ b tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm momen ma sát trong quá trình sử dụng như: mòn vùng ma sát làm giảm lực ép 15% ÷20%. Giảm độ đàn hồi của lò xo ép làm giảm 8% ÷ 20%. Như vậy tổng lực ép do các yếu tố trên sẽ bị giảm khoảng 23% ÷30%.Hệ số b phải chọn không được nhỏ quá tuy vậy cũng không được lớn quá. Nếu b lớn thì phải tăng lực ép do đó cần tăng lực điều khiển ly hợp nên gây mệt mỏi cho người lái. Cùng với đó thì kích thước của ly hợp tăng và mất vai trò của cơ cấu an toàn. Căn cứ vào chủng loại xe và điều kiện làm việc thường xuyên của nó để chọn hệ số dự trữ b . Theo bảng B1.1 Bảng chọn hệ số dự trữ ly hợp b Loại xe Trị số b Xe tải, khách, máy kéo vận tải 1,60- 2,25 Ta có xe tải có trọng lượng không lớn, làm việc trong điều kiện bình thường, nên chọn hệ số dự trữ b về phía giới hạn giữa nên chọn b = 2. Thay số ta có : Mms = 275.2 = 550 [Nm]. 2.2 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp 2.2.1.Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động da dr R1 r R2 Hình 2.1 : Sơ đồ tính toán đĩa ma sát Ta có bán kính ngoài của bề mặt ma sát ly hợp được xác định theo [1]: R2 = Trong đó : : Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát chọn m = 0,25 zms : Số đôi bề mặt ma sát; ưu tiên chọn một đĩa bị động nên zms = 2. p : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát. Để bảo đảm tuổi thọ cho các tấm ma sát, giá trị cho phép [p] = (1,4.105 ¸ 2,5.105 )[N/m2]. Vì ly hợp có điều kiện làm việc tương đối cao nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên p = 2,2.105 [N/m2]. KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, KR = . Có thể chọn KR theo giới hạn . KR = 0,55.theo [1] : (0,53-0,75). Thay số vào công thức trên ta tính được : R2 = = 0,142 [m] = 142 ( mm) Suy ra bán kính trong của tấm ma sát R1 : R1 = R2.KR = 142.0,55 = 78,1 (mm) » 78 [mm] 2.2.2. Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m2] theo [1] : S = p. S = p. = 0,044[m2] Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát Rtb [m] theo [1] Rtb = Rtb = = 0,1131 [m] »113 [mm]. 2.2.3. Lực ép cần thiết FCT Lực ép cần thiết lên đĩa để truyền được mômen ma sát Mms [N] Thay số vào ta có: 9734,513s [N] Vậy Fct = 9734,513 [N]. 2.2.4. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trựơt. 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 nóng lò xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng ép của chúng. Vì vậy, việc xác định công trượt, công trượt riêng để hạn chế sự mòn, khống chế nhiệt độ cực đại nhằm bảo đảm tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết. 2.2.4.1. Mô men quán tính qui dẫn Ja [kg.m2]: Mô men quán tính khối lượng qui dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động theo [1]: Trong đó : Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô, Ga = 3000.9,81 = 29430 [N]. Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, Gm = 0[N]. g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2]. rbx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, rbx = 0,35 [m]. ih : Tỷ số truyền của hộp số. Tính công trượt cho số một, . ip : Tỷ số truyền số phụ. Không có hộp số phụ, ip = 1. io : Tỷ số truyền của truyền lực chính. dt : Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực; trong tính toán có thể lấy bằng dt = 1,05 ¸ 1,06. Chọn d = 1,05. Xác định tỷ số truyền lực chính io : Giá trị tỷ số truyền lực chính io cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số truyền cao nhất của hộp số ihn được xác định theo tốc độ chuyển động lớn nhất của động cơ ωemax ,với ihn=1 => Tính ih1 : ( tính cho số 1) Theo công thức IV-31 trang 128 sách lý thuyết ô tô – máy kéo , tác giả : Nguyễn Hữu Cẩn. Ta có : Bảng B 2- 1 : Bảng tham khảo các thông số ( sách hướng dẫn thiết kế ô tô – Lê Văn Tụy ): Loại xe Vận tải, khách trung bình 0,3 – 0,4 Chọn = 0,3 => Trong đó : : hiệu suất hệ thống truyền lực Xe tải: = 0,85 – 0,89 . chọn : = 0,85 Kiểm tra ih1 theo điều kiện bám: Pkmax ≤ Gφφmax => Với Gφ : trọng lượng bám của cầu chủ động.Đối với xe con tải trọng phân bố đều trên các cầu => Gφ=Ga/2=29430/2=14715[N]. φmax : hệ số bám lớn nhất (φmax = 0,6- 0,8). Chọn φmax = 0,7. => = 3,339 Chọn ih1=3. => = 2,01 (kg.m2) 2.2.4.2. Mô men cản chuyển động qui dẫn Ma [N.m] Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp được tính theo [1]: Trong đó : y : Hệ số cản tổng cộng của đường. Tính cho đường có y = 0,02 Pw : Lực cản của không khí. Khi khởi hành xe thì Pw = 0 (vì tốc độ quá nhỏ). it : Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (it = ih1.ip.io). ht : Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực. Xe tải, chọn ht = 0,85. Thay số ta được : = 17,49 [Nm]. 2.2.4.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2) Chúng ta có thể chọn một trong hai cách tính sau: Tính theo thời gian trượt tổng cộng của ly hợp t0 : Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu : t0 = 1,1 ¸ 2,5 [s] (chọn thời gian càng lớn, quá trình đóng ly hợp càng êm dịu nhưng công trượt sẽ tăng). ωe : tốc độ góc động cơ khi đóng ly hợp, khi tính toán lấy bằng tốc độ góc ứng với momen cực đại ωe = ωM = nM.π/30 = 2200.π/30 = 230,267 [rad/s]. ωa :tốc độ góc trục ly hợp.Tính toán cho lúc khởi động xe nên ωa =0. Tính thời gian trượt t1, t2 : Sử dụng công cụ solver của Microsoft Excel, với điều kiện ràng buộc kd > 0 và kd <= 1,5ß ( kd <= 3) Hệ số kết thúc trượt kd : kd = 1,61 khi t0 = 2,5 Thay kd vào công thức tính thời gian trượt t1 , t2 ta có : Kiểm tra hệ số đặc trưng cho cường độ tăng momen K ( Nm/s) K = Ma/t1 = 17,49/ 0,10351 = 168,99 ≈ 169 ͌ (Nm/s) So sánh với giá trị kinh nghiệm , đối với xe tải : K = 150 -750 ( Nm/s) Vậy : thỏa mãn 2.2.4.4. Tính công trượt tổng cộng của ly hợp Công trượt tổng cộng của ly hợp L [J] dược xác định  : Trong đó : t1, t2 : Thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn. Thay số các đại lượng đã biết vào ta tính được công trượt L [J]: L = = 59929,47 [J]. 2.2.4.5. Tính công trượt riêng cho ly hợp Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng; được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát ,kí hiệu lr [J/m2] theo [1] ta có : Trong đó : L : Công trượt tổng cộng của ly hợp. 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. Thay số vào ta có : = 677419,84 [J/m2] = 677 [KJ/m2]. Vậy, so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe tải (lr £ 800 [KJ/m2]) thì ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp. 2.2.5.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 nóng các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để bảo đảm sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây nên sự cháy các tấm ma sát hoặc ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò xo ép.v.v.. Với ly hợp một đĩa, nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định từ : n.L = m.c.DT Trong đó : L : Công trượt của toàn bộ ly hợp [J]. : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép. Với ly hợp một đĩa bị động thì n = 0,50. c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép hoặc gang có thể lấy c = 481,5 [J/kg0K]. m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg]. DT : Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng, [0C]. Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành của ôtô (ứng với hệ số cản của đường y = 0,02) không được vượt quá 100C. Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là : m ³ [kg] 2.2.6. Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt) Bề dày tối thiểu đĩa ép d[m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt (m) ở trên có thể được xác định theo công thức : d ³ Trong đó: : Khối lượng riêng của đĩa ép. Với vật liệu làm bằng gang r » 7800 [kg/m3] Thế số các đại lượng đã biết, ta xác định được bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chế độ nhiệt do trượt: d ³ d ³ 0,01803 [m] » 18[mm]. Chọn d = 20 mm để đảm bảo tính bền cần thiết. 2.2.7. Tính toán lò xo ép dây xoắn hình trụ 2.2.7.1. Lực ép cần thiết của một lò xo Flx [N] khi làm việc theo [1]: [N] Trong đó : - F : Lực ép cần thiết của ly hợp, [N] - k0 : Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng của lò xo; k0 = 1,05 1,08. - chọn ko = 1,05 - zlx : Số lượng lò xo sử dụng để tạo ra lực ép. Đối với xe tải zlx = 16 28. chọn zlx = 16 Thay số vào ta được : [N] 2.2.7.2. Độ cứng của một lò xo ép Clx [N/m] Độ cứng của một lò xo Clx được xác định theo điều kiện tối thiểu của hệ số dự trữ ly hợp min khi tấm ma sát đã mòn đến giới hạn phải thay thế. Được xác định ở công thức theo [1] : [N/m] Trong đó : min : Hệ số dự trữ ly hợp khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế, theo kinh nghiệm min = ( 0,8 0,85 ). Ta chọn min = 0,8.=1,6 - lm : Lượng mòn tổng cộng cho phép của các tấm ma sát, tính bằng [m]: l = 0,5.ms.Zms = 0,5.3,5.2 = 3,5 [mm]. Chọn ms = 3,5 Thay vào ta được : [N/m] 2.2.7.3. Lực nén lớn nhất tác dụng lên một lò xo Plxmax [N]  Lực nén lớn nhất tác dụng lên một lò xo được tính theo [1] : Flxmax = Flx + Clx.λm [N] (4.14) - : Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp, [m]. Độ biến dạng thêm chính bằng dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp được tính theo công thức: λ = δ.Z + δdh [mm] Trong đó : + δm: Khe mở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát, [m] ; đối với ly hợp một đĩa ma sát : Zms = 2 ; δm = 0,75 1,0 [mm] [1], chọn δm = 0,75 [mm]. + δdh : Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động, khi tính toán lấy δdh = 1 [mm] , thay vào ta được : => λ = 0,75.2 + 1 = 2,5 [mm] = 0,0025 [m] , thay tất cả vào ta được : Flxmax = 638,83+ 36504,57.0,0025 = 730,09 [N] ≈ 730 [N] 2.2.7.4. Kích thước hình học của dây lò xo 2.2.7.5. Đường kính dây lò xo d, đường kính trung bình D Quan hệ đường kính dây lò xo d và đường kính trung bình D được xác định theo công suất ứng suất tiếp tác dụng lên lò xo : [N/m2] Trong đó: - là ứng suất tiếp cho phép của vật liệu làm là xo, = 650 850 [MN/m2] chọn = 650 [MN/m2] - k là hệ số tăng ứng suất , chọn tỷ số D/d = 6 => k = 1,25 [1] Từ đó ta xác định được đường kính dây lò xo theo công thức : [m] = 4,6 [mm] Chọn d = 5 [mm] => D = k.d = 6.5 = 30 [mm] 2.2.7.6. Số vòng làm việc của lò xo Số vòng làm việc của lò xo được xác định từ công thức độ cứng Clx [N/m2] theo [1]: [N/m] => Chọn no = 6 [vòng] Với : G là mô đuyn đàn hồi dịch chuyển, G =0,81.1011 [N/m2] ; [1] 2.2.7.7. Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin [mm] Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin được xác định khi lò xo chịu tải lớn nhất Flxmax với khe hở tối thiểu giữa các vòng làm việc của lò xo là 1 [mm]. Lmin = (nlx-1).(d + 1) + (1,52).d + 2 [mm] [1] Trong đó : - (nlx-1) : Số bước 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. => Lmin = ( 6 – 1).( 5 + 1) + 2.5 + 2 = 44,52 [mm] 2.2.7.8. Chiều dài tự do của lò xo Lmax [mm] theo[1]: Chiều dài tự do của lò xo Lmax được xác định khi không chịu tải. Lmax = Lmin + λmax [mm] Trong đó: - max : Độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn nhất Flxmax. λ = [m] =20 [mm] => Lmax = 44,52 + 20 = 64,52 [mm] 2.2.7.9. Chiều dài làm việc của lò xo Llv [mm] Được xác định khi chịu lực ép Flx. Llv = L - λlv [mm] Trong đó: λlv : Độ biến dạng của lò xo khi chịu lực ép Flx : [m] = 17,5 [mm] => Llv = 64,52 – 17,5 = 47,02 (mm) ≈ 47 (mm) 2.3. Bộ phận giảm chấn xoắn Giảm chấn xoắn được dùng trong ly hợp, về nguyên tắc giảm chấn xoắn bao gồm 2 bộ phận : Bộ phận đàn hồi và bộ phận tiêu tán năng lượng dao động. - Bộ phận đàn hồi : Có thể là lò xo, thanh xoắn hay cao su, dùng để giảm độ cứng xoắn của hệ thống truyền lực. Nhờ đó giảm được tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực tránh được sự cộng hưởng ở tần số cao. Do độ cứng tối thiểu bị giới hạn bởi điều kiện kết cấu của ly hợp, nên hệ thống truyền lực không thể tránh khỏi cộng hưởng ở tần số thấp. - Bộ phận tiêu tán năng lượng : Dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp, làm việc theo nguyên lý ma sát, ma sát giữa các bề mặt có dịch chuyển tương đối, ma sát của bản thân vật liệu khi biến dạng. Đối với ly hợp thiết kế ta sử dụng bộ phận đàn hồi là các lò xo trụ, được đặt trong lỗ khoét trên vành moay ơ và trên phần xương của đĩa bị động. Còn các phần tử ma sát là các vành nhỏ bằng thép đặt giữa moay ơ và xương đia, có bề dày = 2,5 [mm] Nhược điểm của các lò xo xoắn là không thể thay đổi giá trị mô men xoắn. Để điều chỉnh momen của giảm chấn, chọn các kích thước các lỗ trên xương đĩa và moay ơ thích hợp, với kết cấu như vậy số lượng lò xo tham gia làm việc sẽ thay đổi theo giá trị momen xoắn. Kích thước hình học của lò xo giảm chấn, theo [3] : - dlx [mm]: Đường kính dây lò xo, d = (3 4) [mm] , chọn d = 3 [mm] - Dtbgc [mm] : Đường kính trung bình của lò xo Dtblx = (14 20) [mm] chọn Dtblx = 15 [mm] - nlx [vòng] : Số vòng của lò xo, nlx = (3 4) vòng, chọn nlx = 4 vòng - [mm] : Khe hở giứa các vòng, = (3 4) [mm], chọn = 4 [mm] - Llo [mm] : Lỗ để đặt các lò xo, Llo = ( 25 27 ) [mm], chọn Llo = 25 [mm] - Zlx : Số lượng lò xo giảm chấn, Zgc = (612) chọn Zgc = 6, - Rtbgc [mm] : Bán kính trung bình đặt đặt các lò xo Rtbgc = (80120) [mm] chọn Rtbgc = 80 [mm] Tính toán các thông số cơ bản của giảm chấn - Mô men khóa giảm chấn Mkgc xác định biên dạng lớn nhất của lò xo, được chọn như thế nào để giảm chấn không bị khóa cứng trong những điều kiện đường sá khác nhau, theo [3], gía trị Mkgc được tính theo công thức : Mkgc Memax + MJ = (1,2 1,4) Memax [N.m] Chọn Mkgc = 1,3.Memax = 1,3.275 = 357,5 [N.m] Trong đó : MJ = (0,2 0,4) Memax [N.m] là biên độ dao động mô men xoắn ở vùng cộng hưởng nguy hiểm nhất. - Mô men ma sát Mms của giảm chấn được xác định theo điều kiện đảm bảo cho biên độ các dao động cộng hưởng xuất hiện là nhỏ nhất, theo [3] Mms được tính theo công thức : Mmsgc = (0,060,17) Memax = 0,1. Memax = 0,1.275 = 27,5 [N.m] - Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn bị giới hạn bởi mô men lớn nhất truyền qua ly hợp Memax (khi các vòng lò xo tỳ sát vào nhau). Nghiã là ta có lực lớn nhất tác dụng lên mỗi lò xo giảm chấn Fmaxgc [N] , theo [1] Fmaxgc xác định bằng công thức : [N] [N] Độ cứng, ứng suất của lò xo được tính theo công thức : [N/m2] 2.4. Thân và vỏ ly hợp - Thân ly hợp được gắn với bánh đà nhờ các bu long và được định tâm nhờ các chốt định vị hay phần định vị chính của các bu long trên. - Thân ly hợp thường được chế tạo bằng phương pháp dập nguội, theo [5] có bề dày = (2,5 4) [mm] => ta chọn = 3 [mm], hình dạng và kích thước của nó phụ thuộc vào kết cấu ly hợp. Trên thân có khoét các lỗ lưu thông không khí để làm mát ly hợp - Vỏ được đúc bằng gang và định vị với động cơ nhờ các chốt định vị, đinh vị với hộp số nhờ mặt bích của nắp hộp số. 2.5. Đòn mở Các đòn mở được phân bố đều theo chu vi, một đầu tựa trên thân ly hợp còn đầu kia nối với đĩa ép. Theo [5] số lượng đòn mở ly hợp có từ ( 3 5 ), nhưng không được ít hơn 3, ta chọn số đòn là 4. Các đòn mở phải có độ cững vững cao, các khớp nối phải có ma sát nhỏ và kết cấu bù được sự không tương ứng về mặt động học giữa đầu đòn mở và đĩa ép ( đĩa ép luôn dịch chuyển theo chiều trục ly hợp, còn đầu đòn mở nối với đĩa ép lại quay quanh gối đỡ của nó tựa trên thân ly hợp. Ta sử dụng đòn mở cho ly hợp thiết kế có kết cấu và phương pháp lắp đặt đòn mở loại: Ổ bi kim và thanh xoắn. Với loại kết cấu này sự tương ứng về mặt động học được bù lại nhờ con lăn 1 có thể quay tự do quanh trục 2 của đòn mở. Khe hở giữa phiến tỳ và ổ mở đảm bảo ly hợp luôn luôn đóng kể cả khi các tấm ma sát mòn đến giới hạn cho phép. 2.6. Đĩa bị động. . H.6.1. Đĩa bị động 2.6.1. Xương đĩa : a. Công dụng : Xương đĩa là bộ phận gắn trên Moayơ và dùng để bắt chặt các tấm ma sát, nó là phần tử trung gian dùng để truyền mômen xoắn từ tấm ma sát đến trục sơ cấp hộp số. Xương đĩa có độ đàn hồi nên làm cho ly hợp đóng ngắt được êm dịu hơn. b. Kết cấu : Có rất nhiều loại kết cấu khác nhau : Qua tham khảo một số loại kết cấu xương đĩa hiện nay, ta chọn xương đĩa cần thiết kế thuộc loại xương đĩa có bộ phận giảm chấn. Ưu điểm của loại này là : Đóng mở ly hợp êm dịu, làm việc tin cậy, độ đảo của đĩa nhỏ. Tiết kiệm được vật liệu, giảm khối lượng chế tạo một chi tiết. Nhược điểm của loai này là : Tăng mômen quán tính đĩa bị động. Tăng chiều dày toàn bộ khi lắp tấm ma sát. Tăng hành trình tự do của bàn đạp do độ biến dạng đàn hồi theo phương vuông góc với măt đĩa. c. Vật liệu chế tạo đĩa : Để tăng mức độ êm dịu khi đóng ly hợp cho nên ta chọn vật liệu chế tạo chúng bằng thép lá có thành phần cacbon trung bình và cao (thép loại 40 ¸85) được tôi trong dầu và ép để tránh vênh. Chiều dày của xương đĩa từ 1,5 ¸ 3 [mm]. Chọn dxđ =2,5 mm. 2.6.2. Vòng ma sát, đĩa ma sát: a. Yêu cầu của vòng ma sát : Đảm bảo hệ số ma sát cần thiết và hệ số ma sát ít bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi nhiệt độ, tốc độ trượt và áp suất trên bề mặt. Có khả năng chống mòn lớn ở nhiệt độ cao (từ 537 ¸ 6230K) Trở lại khả năng ma sát ban đầu được nhanh chóng sau khi bị nung nóng hoặc bị làm lạnh. Làm việc tốt ở nhiệt độ cao ít bị sùi các chất dính, không có mùi khắc, không bị xốp. Có tính chất cơ học cao. b. Vật liệu chế tạo vòng ma sát, đĩa ma sát : Hiện nay thường dùng là phêrađô, phêrađô đồng và trong một số trường hợp là kim loại sứ. Chiều dày tấm ma sát dms = 3¸5[mm] nó chế tạo bằng phêrađô nghiền nhỏ có thấm chất dính sau đó đem ép đi. Các vòng ma sát bằng phêrađô có độ bền cơ học cao, không bị xốp và có thể làm việc ở nhiệt độ cao. Đối với ôtô làm việc trong điêu kiện nặng nhọc ta có thể chế tạo vòng ma sát bằng kim loai sứ bằng cách đem ép bột kim loại dưới áp suất cao, thành phần gồm có:73%Cu , 14%Pb , 7%Sn , 6% than. Với ly hợp cho loại xe thiết kế tải trọng 15000kg ta chế tạo vòng ma sát bằng phêrađô : dms = 5 mm . Cách lắp ghép tấm ma sát với xương đĩa : Ghép bằng đinh tán : Ưu điểm của phương pháp này là : Tiết kiệm vật liệu Bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng Nhược điểm của phương pháp này là : Không tận dụng hết chiều dày tấm ma sát (đến khi chạm vào đinh tán là phải thay thế ngay ) Vât liệu chế tạo đinh tán : đinh tán được làm bằng đồng đỏ, đồng thau mềm hoặc bằng nhôm có đường kính từ 4 ¸ 6mm theo dạng hình ống, dạng đinh tròn có đầu nữa hình cầu. Bố trí đinh tán : Đinh tán xếp theo 2 hàng. Khi gắn các tấn ma sát thì đầu đinh tán phải thụt xuống khỏi bề mặt tấm ma sát khoảng 1 ¸ 2 mm để tránh sự cọ sát giữa đinh tán và đĩa ép hoặc bánh đà khi đã mòn tấm ma sát. Tính toán đinh tán: tính theo ứng suất dập và ứng suất cắt : s = (6.1) tc = (6.2) Chiều rộng tấm ma sát : b = R – r = 142 – 78 = 64 (mm) Với bề rộng đĩa ma sát b = 0,064 [m] ta có thể bố trí 2 vòng đinh tán với bán kính : R1 = 100 [mm] R2 = 125 [mm] Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh được xác định theo công thức sau : Gọi F1i, F2i lần lượt là lực tác dụng lên đinh tán thứ i của dãy đinh thứ nhất và thứ hai. H.6.2. Sơ đồ tính lực tác dụng lên đinh tán Ta có Mms = F1i R1+ F2i R2 (6.3) Theo định lý Pitago (6.4) Mms = F1iR1 + F1i (6.5) (6.6) Tính cho cả ly hợp : (Mms =bMemax) => => Ta thấy lực tác dụng lên dãy đinh phía ngoài lớn hơn dãy đinh trong, nên ta chỉ kiểm tra cho dãy đinh phía ngoài. Chọn sơ bộ dãy ngoài bố trí 18 đinh, dãy trong bố trí 18 đinh. Ứng suất cắt và ứng suất dập cho phép nằm trong khoảng [sc] = 25 [MN/m2] [tc] = 10 [MN/m2] Từ công thức tính ứng suất cắt ta suy ra được công thức tính đường kính ngoài cho phép của đinh tán. dđt [m] Ta chọn dđt = 5 [mm] Từ công thức tính ứng suất dập ta suy ra được công thức tính chiều dài bị rèn dập cho phép của đinh tán. lđt [m] Ta chọn lđt = 2 [mm] Vậy đường kính ngoài của đinh tán dđt = 5 [mm] chiều dài bị rèn dập của đinh tán lđt = 2 [mm] 2.6.3. Mayơ đĩa bị động : Mayơ đĩa bị động được lắp trên trục then hoa của ly hợp theo kiểu lắp ghép trượt. Để có thể mài nhẵn dễ dàng các mặt bên của các then trục then hoa thì ở chổ nối tiếp mặt bên của then với bán kính trong của trục then hoa người ta làm rãnh hoặc lượn chuyển tiếp đều đặn với bán kính r. Hình dáng của then ảnh hưởng đến độ vững bền của trục ly hợp. Nếu chuyển tiếp đột ngột thì ở chân then sẽ có ứng suất cục bộ rất lớn. Các then có thể làm dạng thân khai hoặc vuông. Dạng thân khai đảm bảo bền và độ chính xác trùng tâm tốt hơn loại vuông góc. Trong nội dung thiết kế ta chọn dạng then hoa thân khai. Tính toán các kích thước cơ bản của Mayơ ly hợp : Xác định sơ bộ đường kính trục sơ cấp của hộp số : Ứng suất xoắn cho phép của thép cacbon chế tạo moayơ [] = 80 120 [MN/m2] - Chọn []= 80 [MN/m2] Đường kính cho phép của trục: dt [m] Chọn dt= 0,03 [m] Các then của Mayơ tính theo dập và cắt : Lực tác dụng trên bán kính trung bình của các then đối với mayơ là : Q = [N] (6.7) Trong đó : Z1- số lượng mayơ, Z1 = 2. Rtb =, bán kính trung bình của trục then hoa D = 50 [mm] , đường kính ngoài của các then ở trục ly hợp [mm] d = 40 [mm] , đường kính trong của các then moayơ đĩa thụ động [mm] => Q = [N ] Vật liệu chế tạo trục then hoa :được chế tạo bằng thép 40 hoặc 40X có: [sd]=20[MN/m2]; [tc ] = 10[MN/2]. Theo sách thiết kế và tính toán ô tô – máy kéo ( tác giả : Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên – năm 1987 ) Từ công thức tính ứng suất dập sd của then hoa ta xác định chiều dài tiếp xúc của then với moayơ: lm = [m] Trong đó : 0,75- hệ số tính đến sự phân bố tải trọng không đều lên các then h = -chiều cao của then . z = 20 - số lượng then chọn chiều dài tiếp xúc của then với mayơ lm = 50[mm] Từ công thức tính ứng suất cắt tc của then hoa ta xác định chiều rộng của chân then với moayơ: b á [m] chọn chiều rộng của chân then: b = 5 [mm] Hình 4.2. Sơ đồ tính toán moay ơ. 2.7. ĐĨA ÉP VÀ ĐĨA ÉP TRUNG GIAN : 2.7.1. Công dụng : Đĩa ép và đĩa ép trung gian là bộ phận dùng để ép chặt đĩa ma sát với bánh đà Nó là bộ phận dùng để tải nhiêt cho đĩa ma sát tromg thời gian hoạt động sinh ra nhiệt, nghĩa là nhận nhiệt của đĩa ép truyền ra môi trường ngoài là không khí. 2.7.2. Yêu cầu : Phải có độ cứng vững cao để tạo ra được lực ép phân bố đều trên bề mặt ma sát nhờ vào các lò xo ép. Phải có diện tích đủ lớn để truyền tải nhiệt ra môi trường bên ngoài. Khi cắt ly hợp đĩa ép và đĩa ép trung gian khômg làm ảnh hưởng đến đường truyền công suất của hệ thống truyền lực. 2.7.3. Kết cấu : Đĩa ép ngoài và đĩa ép trung gian phải quay cùng với bánh đà, khi mở hoặc đóng ly hợp hợp phải có khả năng chuyển dịch theo chiều trục do đó : Đối với đĩa ép trung gian :phải có cơ cấu định vị để tránh trường hợp ly hợp căt không hoàn toàn. Về mặt kết cấu thì đĩa trung gian gần giống với đĩa ép nhưng chiều dày làm việc dày hơn và được quay trơn . Đối với đĩa ép ngoài :Được bắt với thân ly hợp thông qua cơ cấu đòn bẩy. Về mặt kết cấu đĩa ép ngoài có hình dạng rất phức tạp ngoài bề mặt làm việc được mài bóng ra thì mặt bên kia của đĩa ép phải làm các gân tản nhiệt, phải có chô lõm vào để định vi các lò xo ép, phải có những mấu lồi để bắt các đòn bẩy cho quá trình đóng mở ly hợp, đĩa ép ngoài còn làm nhiệm vụ quan trọng nữa là thoát nhiệt cho nên về kích thước đĩa ép tương đối lớn và khối lượng cũng lớn. 2.7.4. Vật liệu chế tạo đĩa ép : Xuất phát từ nhiệm vụ của đĩa ép cho nên vật liệu chế tạo đĩa thường được đúc bằng gang xám có cấu trúc péclic. Để tăng độ vững bền và tuổi thọ các đĩa ép của ly hợp người ta đã chế tạo chúng bằng gang hợp kim. Ngoài ra để cường hoá các chỗ đúc cục bộ người ta có đặt cốt bằng dây đồng đường kính 5¸7mm được uốn cong theo hình khung để đúc .Nhờ các biện pháp trên mà độ bền các đĩa ép này so với những đĩa khác được đúc bằng gang thường sẽ tăng gần 1,5 lần . Các đĩa ép ngoài và trung gian chế tạo bằng gang xám có tính chất tốt như : CY24-48, C18-36 hay CY15-32, hoặc trong một số rất ít trường hợp chế tạo bằng gang hợp kim với tổng số chất hợp kim crôm, kẽm, môlíp đen không quá 2% 3.TÍNH TOÁN ĐIỀU KHIỂN LY HỢP Đối với ly hợp thường đóng (dùng lò xo ép), muốn mở ly hợp người ta phải dùng hệ thống điều khiển để truyền lực đạp từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo, tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động. Điều khiển ly hợp có thể là điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực. Điều khiển ly hợp có trợ lực (dẫn động cơ khí hoặc dầu) được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho lái xe; nhất là xe tải và khách có tải trọng lớn. Việc trợ lực cho ly hợp có thể là khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo. Theo kinh nghiệm trên nhiều loại xe tải hiện nay thường dùng hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực do dể dàng bố trí, gọn nhẹ, kích thước nhỏ phù hợp với những loại xe .Nên ta chọn tính toán, thiết kế hệ dẫn động thủy lực để điều khiển ly hợp. Trong quá trình tính toán nếu lực điều khiển mở ly hợp lớn hơn giới hạn cho phép thì dùng thêm trợ lực khí nén. 3.1.Xác định hành trình của bàn đạp Sbd [mm]: Các dịch chuyển trong hệ thống điều khiển ly hợp thường nhỏ hơn rất nhiều so với đơn vị đo một mét nên phần này có thể thống nhất dùng thứ nguyên của dịch chuyển là mm. Hình 3.1 : Sơ đồ tính toán dẫn động 1.Bàn đạp; 2.Càng đẩy piston; 3.Piston chính; 4.Xilanh chính; 5.Đường ống thủy lực; 6.Piston công tác; 7.Xylanh công tác; 8.Càng đẩy; 9.Càng mở (ngoài) ; 10.Khớp quay; 11.Càng mở (trong); 12.Ổ bi tỳ. Để mở ly hợp (ly hợp ôtô là kiểu thường đóng bởi lực ép lò xo) lái xe phải tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống điều khiển (ngày nay thường dùng truyền động bằng thủy lực), lực sẽ được khuếch đại và truyền đến đĩa ép một lực ngược chiều với lực ép lò xo và có giá trị bằng lực nén lò xo khi mở ly hợp. Tỷ số khuếch đại (tỷ số truyền idk) của hệ thống điều khiển càng lớn, lực điều khiển từ bàn đạp càng nhỏ và giảm nhẹ được điều kiện làm việc cho lái xe. Tuy vậy, tỷ số truyền bị giới hạn bởi hành trình dịch chuyển của bàn đạp do tầm với chân lái xe có hạnKhi mở ly hợp, đĩa ép sẽ tách khỏi đĩa bị động với khe hở tối thiểu giữa các đôi bề mặt ma sát dm nhằm bảo đảm cho đĩa ma sát bị động ly hợp tách hoàn toàn khỏi đĩa ép cũng như bánh đà động cơ. Thực tế, trước khi tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động, bàn đạp có khoảng chạy không tải để khắc phục tất cả các khe hở có thể có trong hệ thống điều khiển (khoảng chạy không này gọi là hành trình tự do). Quan hệ giữa các khe hở với độ dịch chuyển của bàn đạp Sbd [mm] (còn gọi là hành trình bàn đạp) khi ly hợp mở được xác định theo các tỷ số truyền của hệ thống điều khiển được xác định như sau : Trong đó : dm : Khe hở giữa mỗi đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp [mm]. zms = 2 và dm = 0,75 [mm] ddh : Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động. ddh = 1 [mm]. d0 : Khe hở tự do cần thiết giữa đòn mở và bạc mở, [mm]. Đối với xe tải: d0 » 3 ¸4 [mm]. Chọn d0 = 3 [mm]. d01 : Khe hở tự do cần thiết giữa bàn đạp và hệ thống dẫn động, [mm]. Chọn d01 » 1,5 [mm]. d02 : Khoảng cách mở lỗ thông bù dầu trong xylanh chính, [mm]. Chọn d02 » 0,5 [mm] (thường d02 » 0,5 ¸1 [mm]). : Tỷ số truyền của bàn đạp, ký hiệu ibd : Tỷ số truyền của dẫn động trung gian, ký hiệu itg. Chọn itg = 1 (thường itg » 0,9 ¸1,1) : Tỷ số truyền của càng đẩy bạc mở , ký hiệu ic. Chọn icm = 2 (thường icm » 1,4 ¸2,2) idk : Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống điều khiển; bằng tích các tỷ số truyền thành phần tham gia trong hệ thống điều khiển. Với idm là tỷ số truyền của đòn mở thường chọn i Ta suy ra : hành trình tính toán được phải nằm trong giới hạn tầm với (tầm duỗi chân) của người lái xe, với xe tải: [Sbd] » 170 ¸ 190 [mm]. Chọn [Sbd] = 190 [mm] Thế số, ta tính được tỷ số truyền của bàn đạp để Sbd Î [Sbd] như sau: (3.5) » 7,04 3.2. Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Fbd [N]: Lực cần thiết phải tạo ra ở bàn đạp khi mở ly hợp, ký hiệu Fbd [N], được xác định : Trong đó : Fmmax(*): Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo khi mở ly hợp. Từ kết quả đã tính : Fmmax(*)=Fct + Clx.λm.Zlx = 9734,513 + 36504,57.0,0025.16 = 11194,7 [N]. idk(*) : Tỷ số truyền của hệ thống điều khiển idk(*) = ibd.itg.icm idk(*) =7,04.1.2.3,8 = 53,504=i hdk : Hiệu suất của hệ thống điều khiển. Chọn hdk » 0,85 (hdk » 0,85 ¸ 0,90) Thế số ta có : Fbd ³ = 246,15 [N] Vậy lực đạp cần thiết ở bàn đạp của hệ thống điều nhỏ hơn lực bàn đạp cho phép . [Fbd ] = 250 [N], Suy ra hệ thống không cần trợ lực. 3.3. Kết cấu xy lanh 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 trong dòng dẫn động để mở ly hợp . Kết cấu xilanh chính gồm có: Xilanh, piston, bầu dầu, nắp bầu dầu, cần đẩy, lò xo hồi vị,vòng làm kín. Hình : kết cấu xilanh chính Lượng dầu trong bầu dầu và trong xilanh có nhiệm vụ cung cấp dầu cho dẫn động đồng thời tạo một áp suất dư tương đối để tránh hiện tượng lọt khí vào dẫn động vì kết cấu của xilanh chính loại này không có van ngược.Mặt khác lượng dầu này còn làm nhiệm vụ bù vào lượng dầu về không kịp khi nhả ly hợp. Piston có lỗ đóng vai trò của cả lỗ thông lẫn lỗ bù. Cần đẩy đóng vai trò của một tay đòn truyền chuyển động từ bàn đạp đến piston xilanh chính. Đường kính của xy lanh chính : Ta có : . chọn d1=d2=25 [mm] 3.4. Xy lanh công tác. Kết cấu của xy lanh công tác như trên hình (5.4) Hình 5.4. Kết cấu xi lanh làm việc 1 - Bu lông xả khí ; 2 - Đệm làm kín ; 3 - Piston làm việc : 4 - Cần đẩy đòn mở 5 - Màng chắn bụi Trên hình 5.4 là kết cấu của xi lanh công tác (làm việc) để làm kín mối ghép giữa piston và xi lanh người ta thường sử dụng các vòng làm kín bằng cao su. Trên xi lanh làm việc luôn có vít 1 để xả không khí ra khỏi dẫn động. Vít xả được bố trí ở vị trí cao nhất của xi lanh Đường kính của xy lanh công tác được tính theo công thức : [mm] Vậy đường kính của xy lanh công tác là 25 [mm]. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lê Văn Tụy. “Hướng Dẫn Thiết Kế Ôtô”. Đà Nẵng: Đại Học Bách Khoa –ĐHĐN. [2]. Lê Văn Tụy. “Kết Cấu Và Tính Toán Ôtô”. Đà Nẵng: Đại Học Bách Khoa –ĐHĐN. [3]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Thái Phạm Minh, Nguyễn Văn Tài, và Lê Thị Vàng. “Lý Thuyết Ô Tô Máy Kéo”. Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1998. [4] Giáo trình kết cấu tính toán và thiết kế ô tô, tác giả TS. Nguyễn Hoàng Việt, Khoa Cơ Khí Giao Thông, Trường ĐHBK Đà Nẵng. [5] Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo –tập I, tác giả :Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên.