Tài liệu kỹ thuật Xây dựng một số phần mềm chuyên dụng sử dụng trong thiết kế tính toán ô tô (Phần 4)

Nội dung text: Tài liệu kỹ thuật Xây dựng một số phần mềm chuyên dụng sử dụng trong thiết kế tính toán ô tô (Phần 4)

1. Ch−ơng V. Tính toán Hệ thống ly hợp I. Đặt vấn đề 1.1. Tổng quát Ly hợp là một trong những cụm chủ yếu trong hệ thống truyền lực của ô tô, nó nằm giữa động cơ và hộp số chính. Ly hợp dùng để nối trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực, nó cho phép truyền mômen quay đ−ợc êm dịu và cắt truyền động đến hệ thống truyền lực đ−ợc nhanh chóng, dứt khoát. Nó còn đóng vai trò nh− một hệ thống an toàn cho hệ thống truyền lực và động cơ. Các công dụng chính của ly hợp là: - Đảm bảo an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khi gặp quả tải cũng nh− khi phanh đột ngột . - Nối và tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực một cách êm dịu và dứt khoát để giảm tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và đảm bảo truyền đ−ợc toàn bộ mô men quay từ động cơ đến hệ thống truyền lực. - Đảm bảo đ−ợc khi khởi động tại chỗ, khi tăng tốc, khi sang số ôtô chuyển động đ−ợc êm dịu. Các va đập ở các răng, ở các khớp nối phải nhỏ để tăng tuổi thọ cho các chi tiết. - Khi có hiện t−ợng cộng h−ởng (rung động lớn) ly hợp có khả năng dập tắt nhằm nâng cao chất l−ợng truyền lực. Bởi vậy ly hợp có các yêu cầu sau: - Truyền đ−ợc mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị tr−ợt ở bất cứ điều kiện tải nào. Muốn vậy mô men ma sát của ly hợp phải lớn hơn mô men cực đại của đông cơ một chút, tức là hệ số dự chữ β của ly hợp phải lớn hơn 1. - Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyền lực, không gây va đập các bánh răng, nhất là khi khởi động ô tô không bị giật. - Mở dứt khoát và nhanh chóng để giảm lực va đập các bánh răng. Nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn nhất. Nếu không mở dứt khoát thì sẽ khó gài số êm dịu vì mômen quay của động cơ và mômen qui dẫn đến trục khuỷu của tất cả các chi tiết chuyển động của động cơ sẽ truyền một phần đến trục sơ cấp của hộp số. - Mô men quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm các lực va đập lên bánh răng. - Làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh tác dụng lên hệ thống truyền lực những lực quá lớn khi gặp quá tải. - Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. - Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình th−ờng. - Kết cấu đơn giản, trọng l−ợng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh và chăm sóc dễ dàng. 1.2. Phân loại hệ thống ly hợp Hệ thống ly hợp trên mỗi xe có đặc điểm kết cấu riêng của nó, vì thế ph−ơng pháp và cách thức tính toán chúng cũng có những điểm riêng biệt. Do đó để có thể hệ thống hoá đ−ợc các hệ thống ly hợp chúng ta phải tiến hành phân loại và tổng hợp chúng. * Theo ph−ơng pháp truyền mômen: - 128 -
2. - Ly hợp ma sát: Mômen truyền động nhờ các mặt ma sát. - Ly hợp thuỷ lực: Mômen truyền nhờ chất lỏng. - Ly hợp điện từ: Mômen truyền nhờ tác dụng của từ tr−ờng nam châm điện. * Tuỳ theo hình dáng của các chi tiết ma sát: - Ly hợp đĩa (một, hai, hoặc nhiều đĩa). - Ly hợp hình côn (đĩa thụ động có dạng hình côn). - Ly hợp hình trống (phần thụ động làm theo kiểu má phanh và tang trống). Tuỳ theo số đĩa thụ động ng−ời ta chia ly hợp ma sát ra 1 đĩa, 2 đĩa hay nhiều đĩa. Ngày nay loại ly hợp hình côn và tang trống không dùng trên ô tô và máy kéo nữa, vì mô men quán tính chi tiết phần thụ động của chúng lớn gây nên tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp. * Theo ph−ơng pháp sinh lực ép trên đĩa chia ra: - Loại lò xo (lò xo trụ đặt xung quanh, lò xo côn đặt ở chính giữa). - 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. Mô men cực đại của động cơ t−ơng ứng với số vòng quay t−ơng đối cao. - Loại ly tâm: Ly hợp ly tâm th−ờng sử dụng khi điều khiển tự động, lực ly tâm sử dụng để đóng và mở ly hợp ,còn áp lực trên đĩa đ−ợc tạo ra bởi lò xo, ít khi lực ly tâm sử dụng để tạo ra áp lực trên đĩa ép . * Theo điều kiện làm việc th−ờng xuyên : - Ly hợp th−ờng đóng: dùng ở hầu hết các ô tô và ở ly hợp một số máy kéo. - Ly hợp không th−ờng đóng: th−ờng dùng ở các máy kéo xích C-100,C-80,KD 35 * Theo ph−ơng pháp điều khiển: - Loại điều khiển bằng sức ng−ời. - Loại điều khiển tự động. - 129 -
3. Hình 5.1.1. Ly hợp ma sát 1 đĩa th−ờng đóng 6 5 4 3 2 1 11 9 10 7 8 a) trạng thái đóng b) trạng thái mở 1- Bàn đạp; 2- Đòn mở; 3- Đĩa ép phía sau; 4- Đĩa ép phía tr−ớc; 5- Lò xo; 6- Bánh đà; 7- Bu lông nối giữa vỏ bánh đà và ly hợp; 8- Càng mở; 9- Bạc tr−ợt; 10-lò xo ép; 11-Vòng bi tì Hình 5.1.2. Ly hợp ma sát khô hai đĩa th−ờng đóng 1 6 8 7 65 5 4 2 1 2 3 4 3 1- Pistông sinh lực; 2- Lõ xo hồi vị; 1-bàn đạp ly hợp; 2-đòn dẫn động; 3-lò 3- Piston van phân phối; 4- Van khí nén; xo kéo; 4-càng mở; 5-khớp; 6-bi tì 5- Lò xo hồi vị; 6- Bình khí nén; 7- Bàn đạp ly hợp; 8 – Vòng bi tê a) Dẫn động cơ khí b) Dẫn động cơ khí c−ờng hoá khí nén Hình 5.1.3. Một số loại dẫn động ly hợp - 130 -
4. Với sự đa dạng của từng loại hệ thống ly hợp nh− trên, chúng ta thấy rằng khi sử dụng phải phân loại khá phức tạp và với mỗi loại lại có các quá trình và công thức tính toán khác nhau, nh− vậy là khá phức tạp và tốn nhiều công sức, thời gian tính toán lâu và nh− vậy là hiệu quả công việc thấp. Trong phạm vi ch−ơng trình, chúng tôi tiến hành phân loại cơ cấu ly hợp loại 1 đĩa, 2 đĩa, dẫn động cơ khí và tính toán cho từng loại này 1.3. Nhiệm vụ Ch−ơng trình tính toán thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống ly hợp thực hiện những nhiệm vụ sau: a. Với bài toán thiết kế: - Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống. - Kiểm tra bền các chi tiết quan trọng của hệ thống. b. Với bài toán kiểm nghiệm: - Kiểm tra các điều kiện làm việc của hệ thống (lực và hành trình bàn đạp, công tr−ợt và công tr−ợt riêng của ly hợp ly hợp) - Kiểm tra bền các chi tiết quan trọng của hệ thống. - 131 -
5. II. Các b−ớc tính toán: 2.1. Với bài toán thiết kế: Yêu cầu đặt ra đối với bài toán thiết kế là cho các thông số kỹ thuật của xe, cho điều kiện làm việc, chúng ta tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống ly hợp, sau đó kiểm tra các điều kiện làm việc và kiểm tra bền các chi tiết của hệ thống. Qui trình tính toán gồm các b−ớc sau: - Xác định mômen ma sát của ly hợp - Xác định các kích th−ớc cơ bản của ly hợp (Kích th−ớc của đĩa ma sát, số l−ợng đĩa,v.v ) - Tính công tr−ợt và công tr−ợt riêng - Xác định các thông số cơ bản của dẫn động ly hợp - Tính bền một số chi tiết của hệ thống 2.1.1. Xác định mômen ma sát của ly hợp Ml =β.Mđ (kGm) (5.1.1) Trong đó: Ml - Mômen ma sát của ly hợp (kGm) Mđ - Mômen xoắn của động cơ (kGm) Với ô tô Mđ = Memax, Memax là mômen xoắn cực đại của động cơ. β- Hệ số dự trữ của ly hợp. Hệ số β phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi tr−ờng hợp. Tuy nhiên β cũng không đ−ợc chọn lớn quá để tránh tăng kích th−ớc đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải. + Đối với xe du lịch : 1,75≥ β ≥1,3. + Đối với xe tải: 3,0 ≥ β ≥1,6. 2.1.2. Xác định kích th−ớc cơ bản của ly hợp. Mô men ma sát của ly hợp Ml còn đ−ợc tính theo công thức: Ml = βMđ = à.PΣ*Rtb*i (kGm) (5.1.2) Trong đó: à: Hệ số ma sát của vật liệu, chọn à = 0,3. PΣ: Tổng lực ép lên các đĩa ma sát (kG). i: Số đôi bề mặt ma sát. R + R R : Bán kính trung bình của đĩa ma sát (m), đ−ợc xác định theo công thức: R = 1 2 tb tb 2 R2: Bán kính ngoài của đĩa ma sát (m) R1: Bán kính trong của đĩa ma sát (m). - 132 -
6. Chọn sơ bộ đ−ờng kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức kinh nghiệm sau: M D = 2R = 3,16 e max (cm) (5.1.3) 2 2 C Memax- Mômen cực đại của động cơ (Nm) D2: Đ−ờng kính ngoài của đĩa ma sát (cm). D2 còn bị giới hạn bởi đ−ờng kính ngoài của bánh đà động cơ . C: Hệ số kinh nghiệm. Với ô tô con : C = 3,6; với ô tô tải : C = 4,7. Bán kính trong của đĩa ma sát đ−ợc chọn theo công thức: R1 = (0,53 ữ 0,75) R2 (cm) (5.1.4) Trị số R1 lấy nhỏ đối với loại động cơ có số vòng quay trục khuỷu thấp (loại động cơ diezel). Còn trị số R1 lớn ứng với động cơ số vòng quay cao (động cơ xăng). Với ly hợp một đĩa ma sát khô có số đĩa bị động là 1, số đôi bề mặt ma sát i = 2 Với ly hợp một đĩa ma sát khô có số đĩa bị động là 2, số đôi bề mặt ma sát i = 4 . Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát theo công thức: β.M d 2 q = 2 ≤ [q] (kG/cm ) (5.1.5) 2πR tb b.à.i Trong đó: b: Bề rộng tấm ma sát: b = R2 - R1 (cm) [q]: áp suất cho phép trên bề mặt đĩa ma sát. Với vật liệu làm bề mặt ma sát là phêrađo đồng có áp suất cho phép: [q] = 2,5 kG/cm2 2.1.3. Tính công tr−ợt và công tr−ợt riêng a. Công tr−ợt đ−ợc xác định theo công thức kinh nghiệm của viện HAMH: n 2 2 5,6.G.M .( 0 ) .r e max 100 b L = (kGm) (5.1.6) i 0 .i h .i f .(0,95.M e max .i t − G.rb .ψ) Trong đó: G: Trọng l−ợng toàn bộ của ô tô(KG) Memax: Mô men xoắn cực đại của động cơ (kGm) n0: Số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ, thông th−ờng n0 = 0,75nemax (vg/phút) i0: Tỷ số truyền của truyền lực chính ih: Tỷ số truyền của hộp số, ih = ih1 if: Tỷ số truyền của hộp số phụ (lấy ở số truyền thấp) it - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực: it = i0.ih.if ψ: Hệ số cản tổng cộng của mặt đ−ờng. ψ = f + tgα Với f là hệ số cản lăn, α là góc dốc cực đại của đ−ờng. - 133 -
7. rb - Bán kính làm việc của bánh xe (m) Nếu lốp đ−ợc dùng trên xe có kích th−ớc là B-d thì bán kính làm việc của bánh xe đ−ợc tính theo công thức ⎛ d ⎞ rb = λro = λ⎜B + ⎟.25,4 (mm) (5.1.7) ⎝ 2 ⎠ Trong đó: r0: Bán kính thiết kế λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp (0,93 - 0,935) B: Bề rộng của lốp (tính theo inch) d: Đ−ờng kính vành bánh xe (tính theo đơn vị inch) b. Xác định công tr−ợt riêng: Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát, ta phải xác định công tr−ợt riêng theo công thức sau: L l = ≤ [l ] (kGm/cm2 ) (5.1.8) 0 F * i 0 Trong đó: 2 l0: Công tr−ợt riêng (kGm/cm ) L: Công tr−ợt của ly hợp (kGm) i - Số đôi bề mặt ma sát F: Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (cm2) 2 2 2 F = π(R 2 − R1 ) (cm ) R2, R1: Bán kính ngoài và bán kính trong của đĩa bị động (cm) 2.1.4. Tính toán hệ thống dẫn động ly hợp (loại cơ khí của ly hợp th−ờng đóng) ∆l Qbd St f a e d δ b c Hình 5.2.1. Sơ đồ tính toán hệ thống dẫn động ly hợp (loại cơ khí) - 134 -
8. 2.1.4.1. Tính tỉ số truyền Tỉ số truyền của ly hợp đ−ợc chọn sao cho lực cần thiết của ng−ời lái tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp nằm trong giới hạn cho phép ' PΣ Q bd = ≤ [Q bd ] (kG) (5.1.9) i c .ηk Trong đó: Qbd: Lực của ng−ời lái tác dụng lên bàn đạp (KG) [Qbd]: Lực bàn đạp để mở ly hợp cho phép [Qbd] = 15 - 20 kG ' PΣ : Tổng lực ép cực đại của các lò xo ép lên đĩa ép khi mở ly hợp ' Lấy PΣ = 1,2* PΣ ( với PΣ là tổng lực ép của các lò xo ép lên đĩa ép khi ch−a mở ly hợp) βM e max PΣ = (kG) (5.1.10) àR tbi ic: Tỷ số truyền chung của hệ thống dẫn động (từ bàn đạp đến đĩa ép). Với sơ đồ dẫn động nh− hình vẽ, ta có: a c e i = . . (5.1.11) c b d f a, b, c, d, e, f: Các kích th−ớc t−ơng ứng với các đòn dẫn động và đòn mở ηk: Hiệu suất của cơ cấu dẫn động, chọn theo thực nghiệm. ηk = 0,8 - 0,85 2.1.4.2. Tính hành trình bàn đạp: Hành trình toàn bộ của bàn đạp đ−ợc xác định theo công thức: a c S = ∆l.i + δ. . = S + S ≤ []S (mm) (5.1.12) t c b d l o t Trong đó: ∆l: Tổng khe hở giữa các bề mặt ma sát khi mở ly hợp (mm) δ: Khe hở đầu đòn mở và bạc mở, th−ờng chọn δ = 3 - 5 mm [St]: Hành trình bàn đạp cho phép. Xe con: [St] = 150mm, xe tải [St] = 180mm 2.1.5. Tính bền một số chi tiết điển hình 2.1.5.1. Tính sức bền đĩa bị động: F2 l F1 r2 r1 d - 135 -
9. Để giảm kích th−ớc của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô chọn vật có hệ số ma sát cao. Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và x−ơng đĩa. X−ơng đĩa chế tạo bằng thép. Tấm ma sát chế tạo bằng vật liệu phêrađô. Tấm ma sát đ−ợc gắn với x−ơng đĩa bị động bằng đinh tán. Đinh tán bố trí trên đĩa theo hai dãy hoặc nhiều dãy. Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán đ−ợc xác định theo các công thức: M e max .r1 F1 = 2 2 (kG) (5.1.13) 2()r1 + r2 M e max .r2 F2 = 2 2 (kG) (5.1.14) 2()r1 + r2 Trong đó: r1: Bán kính vòng trong dãy đinh tán (cm) (chọn) r2: Bán kính vòng ngoài dãy đinh tán (cm) (chọn) Đinh tán đ−ợc kiểm tra theo ứng suất cắt và chèn dập. ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong: 4F τ = 1 ≤ []τ 2 c1 2 c (kG/cm ) (5.1.15) n1πd F σ = 1 ≤ []σ 2 cd1 cd (kG/cm ) (5.1.16) n1ld ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng ngoài: 4F 2 2 τc2 = 2 ≤ []τc ( kG/cm ) (5.1.17) n 2 πd F 2 2 σcd2 = ≤ []σcd (kG/cm ) (5.1.18) n 2ld Trong đó: 2 τc1, τc2: ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài (kG/cm ) 2 σcd1, σcd2: ứng suất chèn dập của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài (kG/cm ) n1, n2: Số l−ợng đinh tán bố trí ở vòng trong và vòng ngoài (chọn) F1, F2: Lực tác dụng lên dãy đinh tán vòng trong và vòng ngoài d: Đ−ờng kính đinh tán (cm). l: Chiều dài bị chèn dập của đinh tán(cm). 2 2 ứng suất cho phép ứng với vật liệu nêu ở trên: [τc] = 100 kG/cm ; [σcd] = 250 kG/cm 2.1.5.2. Trục ly hợp: Trục ly hợp vừa là trục sơ cấp hộp số, đầu cuối trục có cặp bánh răng luôn ăn khớp th−ờng là bánh răng nghiêng. Đầu tr−ớc của trục lắp ổ bi , đầu sau lắp ổ bi trên thành vỏ hộp số. - 136 -
10. Chọn sơ bộ đ−ờng kính trục theo công thức chi tiết máy: M e max d = 3 (cm) (5.1.19) 0,2*[]τ Trong đó: Memax - Mômen quay cực đại của động cơ, tính theo Nmm [τ]: ứng suất xoắn cho phép (MPa), [τ] = 15 ữ 50 MPa Sơ đồ lực tác dụng lên trục: a bc Ay My B x Pv By Ax Pa Pr Hình 5.2.2. Sơ đồ lực tác dụng lên trục ly hợp Tính các lực tác dụng lên bánh răng đầu ra trục ly hợp : Lực vòng Pv tác dụng trên mặt phẳng ngang: M t M e max cos(β) Pv = 2 = 2 (kG) (5.1.20) Z.ms Z.m Lực h−ớng kính Pr: tgα P = P (kG) (5.1.21) r v cosβ Lực chiều trục Pa Pa = Pv tgβ (kG) (5.1.22) Trong đó các thông số bánh răng đầu ra trục ly hợp gồm có: α: Góc lăn răng (độ) β: Góc nghiêng răng(độ) m: Mô đun răng (mm) Z: Số răng rc: Bán kính vòng lăn bánh răng Từ đó ta có thể tính lực tác dụng tại các gối tựa A,B của trục ly hợp : - 137 -
11. Ax=(Pr.c-Pa.rc)/(a+b) Ay=Pv.c/(a+b) Bx=(Pr.(a+b+c) - Pa.rc )/(a+b) By=Pv.(a+b+c)/(a+b) Khi đó ta có thể vẽ đ−ợc biểu đồ mô men MuX,MuY,MZ. Trên biểu đồ ta sẽ tìm ra điểm mà tại đó ứng suất tổng hợp là lớn nhất (điểm nguy hiểm). Thông th−ờng có 2 điểm nguy hiểm là vị trí B và vị trí lắp bánh răng Mômen uốn tổng hợp đ−ợc tính theo công thức: 2 2 2 M th = M ux + M uy + M z (kGm) (5.1.23) ứng suất uốn tổng hợp tại tiết diện nguy hiểm: M th σ = (kG/cm2) (5.1.24) th 0,1d 3 d: đ−ờng kính trục (tính theo cm) 2 Với vật liệu chế tạo trục là thép hợp kim 40X, ứng suất cho phép:[σth] = 500 kG/cm 2.1.5.3. Lò xo ép ly hợp: Lò xo ép dùng trong ly hợp th−ờng đóng là loại lò xo trụ . Căn cứ vào đ−ờng kính ngoài của đĩa bị động ta chọn số l−ợng lò xo ép là z. Đ−ờng kính ngoài đĩa bị động (mm) Đến 200 200 - 280 280 - 380 Số l−ợng lò xo ép 3 - 6 6 - 12 12 - 18 Khi mở ly hợp lò xo biến dạng thêm một l−ợng ∆l t−ơng ứng với lực ép PΣ '= 1,2*PΣ P Lực tác dụng trên một lò xo : P = Σ (kG) (5.1.25) lx z ' P ' Lực tác dụng trên một lò xo khi mở ly hợp: P = Σ (kG) (5.1.26) lx z Độ cứng của lò xo ép xác định theo công thức: 0,2* P C = lx (kG/cm) (5.1.27) ∆l Đ−ờng kính dây lò xo đ−ợc tính theo công thức: 3P D 3P d = lx = lx .c (cm) (5.1.28) [τ x ] d [τ x ] Trong đó: c = D/d = 5 - 8 (chọn tr−ớc) - 138 -
12. 2 [τx]: ứng suất xoắn cho phép. [τx] = 5000 - 7000 kG/cm Đ−ờng kính trung bình của vòng lò xo : D = c. d (cm) (5.1.28) Số vòng làm việc của lò xo đ−ợc xác định theo công thức : Gd 4 n = (5.1.29) 0 8CD3 Trong đó: G: Mô đun đàn hồi dịch chuyển = 8.105 (KG/cm2) Chiều dài toàn bộ lò xo ở trạng thái tự do đ−ợc tính theo công thức: L = (n0 + 2)d + δ1(n0 +1) + ∆l (cm) (5.1.30) δ1: Khe hở cực tiểu giữa vòng lò xo khi mở ly hợp. δ1 = (0,5 - 1)mm Tính lò xo theo ứng suất cắt: 8P Dk τ = lx ≤ [τ] (kG/cm2) (5.1.31) πd 3 4c −1 0,615 k: hệ số tập trung ứng suất. k = + (5.1.32) 4c − 4 c [τ]: ứng suất cho phép của vật liệu. [τ] = 6500 kG/cm2 2.2. Với bài toán kiểm nghiệm: Yêu cầu đặt ra đối với bài toán thiết kế là cho các thông số kỹ thuật của xe, thông số kỹ thuật của hệ thống ly hợp và điều kiện làm việc, chúng ta tính toán hệ số dự trữ ly hợp, kiểm tra các điều kiện làm việc và kiểm tra bền các chi tiết của hệ thống. Qui trình tính toán gồm các b−ớc sau: - Xác định tổng lực ép lên đĩa ma sát - Xác định mômen ma sát của ly hợp - Xác định hệ số dự trữ của ly hợp - Tính công tr−ợt và kiểm tra công tr−ợt riêng - Kiểm tra hành trình bàn đạp và lực bàn đạp - Tính bền một số chi tiết của hệ thống 2.2.1. Xác định lực ép lên đĩa ma sát Gd 4 ∆l Lực tác dụng trên một lò xo ép: Plx = 3 . (kG) (5.2.1) 8n 0 D 0,2 Trong đó: G: Mô đun đàn hồi dịch chuyển. G = 8.105 (KG/cm2) d: đ−ờng kính dây lò xo (cm) D: đ−ờng kính trung bình lò xo (cm) - 139 -
13. n0: số vòng làm việc của lò xo ∆l: độ biến dạng của lò xo (cm) Lực ép tổng cộng lên đĩa ma sát: PΣ = Plx . z (kG) (5.2.2) z: số l−ợng lò xo ép 2.2.2. Xác định mômen ma sát của ly hợp Mô men ma sát của ly hợp Ml còn đ−ợc tính theo công thức: Ml = à.PΣ*Rtb*i (kGm) (5.2.3) Trong đó: à: Hệ số ma sát của vật liệu, chọn à = 0,3. PΣ: Tổng lực ép lên các đĩa ma sát (kG). i: Số đôi bề mặt ma sát. R + R R : Bán kính trung bình của đĩa ma sát (m), đ−ợc xác định theo công thức: R = 1 2 tb tb 2 R2: Bán kính ngoài của đĩa ma sát (m) R1: Bán kính trong của đĩa ma sát (m). 2.2.3. Xác định hệ số dự trữ của ly hợp Hệ số dự trữ β của ly hợp đ−ợc tính theo công thức β = Ml/Mđ (kGm) (5.2.4) Trong đó: Ml - Mômen ma sát của ly hợp (kGm) Mđ - Mômen xoắn của động cơ (kGm) Với ô tô Mđ = Memax là mômen xoắn cực đại của động cơ. Hệ số β phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi tr−ờng hợp. Tuy nhiên β cũng không đ−ợc chọn lớn quá để tránh tăng kích th−ớc đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải. + Đối với xe du lịch : 1,75≥ β ≥1,3. + Đối với xe tải: 3,0 ≥ β ≥1,6. 2.2.4. Kiểm tra công tr−ợt và kiểm tra công tr−ợt riêng (T−ơng tự nh− ở phần thiết kế) 2.2.5. Kiểm tra hành trình bàn đạp và lực bàn đạp 2.2.5.1. Tính lực bàn đạp: Lực bàn đạp ly hợp đ−ợc tính theo công thức: ' PΣ Q bd = ≤ [Q bd ] (kG) (5.2.5) i c .ηk - 140 -
14. Trong đó: Qbd: Lực của ng−ời lái tác dụng lên bàn đạp (KG) [Qbd]: Lực bàn đạp để mở ly hợp cho phép [Qbd] = 6 - 8 kG ' PΣ : Tổng lực ép cực đại của các lò xo ép lên đĩa ép khi mở ly hợp ' Lấy PΣ = 1,2* PΣ ( với PΣ là tổng lực ép của các lò xo ép lên đĩa ép khi ch−a mở ly hợp) ic: Tỷ số truyền chung của hệ thống dẫn động (từ bàn đạp đến đĩa ép): a c e i = . . (5.2.6) c b d f a, b, c, d, e, f: Các kích th−ớc t−ơng ứng với các đòn dẫn động và đòn mở ηk: Hiệu suất của cơ cấu dẫn động, chọn theo thực nghiệm. ηk = 0,8 - 0,85 2.2.5.2. Tính hành trình bàn đạp: Hành trình toàn bộ của bàn đạp đ−ợc xác định theo công thức: a c S = ∆l.i + δ. . = S + S ≤ []S (mm) (5.2.7) t c b d l o t Trong đó: ∆l: Tổng khe hở giữa các bề mặt ma sát khi mở ly hợp (mm) δ: Khe hở đầu đòn mở và bạc mở, th−ờng chọn δ = 3 - 5 mm [St]: Hành trình bàn đạp cho phép. Xe con: [St] = 150mm, xe tải [St] = 180mm 2.2.6. Tính bền một số chi tiết của hệ thống 2.2.6.1. Tính bền đĩa bị động: (t−ơng tự nh− phần thiết kế) 2.2.6.2. Tính bền trục: (t−ơng tự nh− phần thiết kế) 2.2.6.3. Tính bền lò xo ép: Tính lò xo theo ứng suất cắt: 8P Dk τ = lx ≤ [τ] (kG/cm2) (5.2.8) πd 3 4c −1 0,615 k: hệ số tập trung ứng suất. k = + (5.2.9) 4c − 4 c [τ]: ứng suất cho phép của vật liệu. [τ] = 6500 kG/cm2 - 141 -
15. III. Sơ đồ thuật toán 3.1. Sơ đồ thuật toán tính toán thiết kế ly hợp Bắt đầu Nhập dữ liệu Xác định mômen ma sát của ly hợp Xác định kích th−ớc cơ bản của ly hợp Kiểm tra công tr−ợt, Sai công tr−ợt riêng Đúng Tính các thông số cơ bản của dẫn động Kiểm tra lực và hành trình bàn đạp Sai Đúng Kiểm tra bền các chi tiết Sai Đúng Xem kết quả Kết thúc Hình 5.3.1. Sơ đồ lôgíc thuật toán tính toán thiết kế hệ thống ly hợp Với trình tự các b−ớc tính toán thiết kế hệ thống ly hợp nh− ở phần II, chúng tôi đ−a ra sơ đồ thuật toán của bài toán thiết kế hệ thống ly hợp trên hình 5.3.1. Trong sơ đồ trên có các khối ch−ơng trình thực hiện các chức năng sau: - 142 -
16. 3.1.1. Khối nhập dữ liệu: Khối này thực hiện chức năng lựa chọn phần nhập dữ liệu của xe và các dữ liệu tham khảo của ly hợp, bao gồm: Các thông số kỹ thuật ôtô - Loại xe (con hay tải) - Trọng l−ợng toàn bộ của ô tô - Mômen cực đại của động cơ - Số vòng quay cực đại của động cơ - Tỷ số truyền của truyền lực chính. - Tỷ số truyền của hộp số chính - Tỷ số truyền của hộp số phụ. - Kích th−ớc lốp - Hệ số cản tổng cộng của mặt đ−ờng. Các thông số tham khảo thiết kế: - Loại ly hợp (1 đĩa, 2 đĩa) - Hệ số dự trữ của ly hợp - Hệ số ma sát của vật liệu - Hệ số tỉ lệ R1/R2 - Các kích th−ớc đòn dẫn động và đòn mở - Hiệu suất của cơ cấu dẫn động - Khe hở giữa các bề mặt ma sát khi mở ly hợp - Khe hở đầu đòn mở và bạc mở th−ờng chọn Các thông số tham khảo kiểm bền: - Bán kính vòng trong dãy đinh tán - Bán kính vòng ngoài dãy đinh tán - Số đinh tán bố trí ở vòng trong. - Số đinh tán bố trí ở vòng ngoài. - Đ−ờng kính đinh tán - Chiều dài bị chèn dập của đinh tán( mm). - Khe hở cực tiểu giữa vòng lò xo khi mở ly hợp - Độ biến dạng lò xo khi mở ly hợp - Tỉ lệ Giữa đ−ờng kính trung bình vòng lò xo/ đ−ờng kính dây lò xo - Các khoảng cách trên trục ly hợp - Góc lăn răng - Góc nghiêng răng - 143 -
17. - môđun răng - Số răng. - Bán kính bánh răng. 3.1.2. Khối xác định mô men ma sát của ly hợp: Khối này thực hiện việc tính toán mômen ma sát của ly hợp 3.1.3. Khối xác định các kích th−ớc cơ bản của ly hợp: Khối này thực hiện việc tính toán các kích th−ớc cơ bản của ly hợp nh−: lực ép tổng cộng, bán kính trong, ngoài, bề rộng đĩa ma sát. 3.1.4. Khối kiểm tra công tr−ợt, công tr−ợt riêng: Thực hiện quá trình tính toán và kiểm tra công tr−ợt và công tr−ợt riêng của ly hợp 3.1.5. Khối tính các thông số cơ bản của dẫn động: Thực hiện quá trình tính toán các thông số cơ bản của dẫn động ly hợp nh− tỉ số truyền của dẫn động 3.1.6. Khối kiểm tra lực và hành trình bàn đạp: Thực hiện quá trình tính toán kiểm tra các yêu cầu về điều kiện làm việc cho phép của ng−ời lái 3.1.7. Khối kiểm bền một số chi tiết: Thực hiện quá trình tính toán kiểm tra điều kiện bền của một số chi tiết quan trọng trong hệ thống nh− đĩa ép, trục ly hợp, lò xo ép. 3.1.8. Khối xem kết quả Sau khi đã tính toán và kiểm tra điều kiện làm việc, khối này sẽ thể hiện các kết quả tính toán các thông số của ly hợp, kết quả bền, v.v 3.1.9. Kết luận Sau khi đã hoàn thành tính toán thiết kế, chúng ta đ−a ra bảng tổng hợp các kết quả tính toán, trên cơ sở đó lựa chọn các ph−ơng án khả thi để tiến hành b−ớc chế tạo thực tế. - 144 -
18. 3.2. Sơ đồ thuật toán tính toán kiểm nghiệm ly hợp Bắt đầu Nhập dữ liệu Xác định tổng lực ép lên đĩa ép Xác định mômen ma sát của ly hợp Xác định hệ số dự trữ của ly hợp Kiểm tra Kiểm tra lực công tr−ợt, và hành trình bàn đạp công tr−ợt riêng ng−ời lái Kiểm tra bền các chi tiết Xem kết quả Kết thúc Hình 5.3.2. Sơ đồ lôgíc thuật toán tính toán kiểm nghiệm hệ thống ly hợp Với trình tự các b−ớc tính toán kiểm nghiệm hệ thống ly hợp nh− ở phần II, chúng tôi đ−a ra sơ đồ thuật toán của bài toán thiết kế hệ thống ly hợp trên hình 5.3.2. Trong sơ đồ trên có các khối ch−ơng trình thực hiện các chức năng sau: 3.2.1. Khối nhập dữ liệu: Khối này thực hiện chức năng lựa chọn phần nhập dữ liệu của xe và các dữ liệu hệ thống ly hợp, bao gồm: - 145 -