MỤC LỤC

MỤC LỤC....1

LỜI NÓI ĐẦU.. 2

MỘT SỐ KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN.. 3

CHƯƠNG I . ĐẶT VẤN ĐỀ. 4

1.1 Mục đích. 4

1.2 Phương pháp nghiên cứu. 4

1.3 Giới thiệu chung về xe M113. 5

1.3.1 Xe M113 và sơ đồ hệ thống truyền lực của nó. 5

1.3.2 Sơ đồ hệ thống truyền lực. 5

1.3.3 Tính năng kỹ chiến thuật cơ bản. 6

CHƯƠNG II. HỘP SỐ XE M113. 9

2.1 Bộ biến mô men thủy lực. 10

2.1.1 Công dụng. 10

2.1.2 Cấu tạo bộ biến mô men thủy lực. 10

2.1.3 Chế độ làm việc của bộ biến mô men thủy lực. 12

2.1.3.1 Chế độ bộ biến mô men. 13

2.1.3.2  Chế độ khớp nối thủy lực. 13

2. 1. 3. 3 Chế độ khoá bộ biến mô men. 13

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số M113. 14

2.2.1 Cấu tạo. 14

2.2.1.1 Dãy hành tinh tách. 17

2.2.1.2 Dãy hành tinh trung gian. 17

2.2.1.3 Dãy hành tinh số chậm. 18

2.2.1.4 Dãy hành tinh số lùi. 18

2.2.2 Nguyên lý làm việc của hộp số. 19

2.2.2.1 Khi đi số 0 (xe dừng) 22

2.2.2.2 Khi đi số 1. 22

2.2.2.3  Khi đi số 2. 23

2.2.2.4 Khi đi số 3. 24

2.2.2.5 Khi đi  số 4. 26

2.2.2.6 Khi đi số 5. 27

2.2.2.7 Khi đi số 6. 28

2.2.2.8 Khi đi số lùi. 29

CHƯƠNG III. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SANG SỐ XE M113. 31

3.1 Hệ thống điều khiển thủy lực. 31

3.1.1 Cấu tạo. 31

3.2 Các phần tử điều khiển cơ bản. 32

3.2.1 Bơm dầu. 32

3.2.2 Van điều khiển áp suất chính. 33

3.2.3 Van bướm ga và van điều khiển bướm ga. 34

3.2.4 Van chọn số. 35

3.2.5 Van điều khiển li hợp khóa. 36

3.2.7 Van điều khiển dãy tách và van quá điều khiển dãy tách. 37

3.2.8 Cảm biến tốc độ. 38

3.2.9  Van điều khiển phanh của dãy hành tinh trung gian (F₅) và li hợp số nhanh (L₄). 39

3. 2. 10 Van điều khiển bộ làm chậm thủy lực. 40

3.3  Hoạt động của hệ thống thủy lực. 41

3.3.1 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 0. 41

3.3.2 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 1. 42

2.3.3 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 2. 43

2.3.4 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 3. 44

2.3.5 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 4. 46

3.2.6 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 5. 46

3.2.7 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 6. 47

3.2.8 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số lùi. 48

CHƯƠNG IV. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH GIẢN ĐỒ CHUYỂN SỐ.. 49

4.1 Các thông số đầu vào. 49

4.1.1 Đặc tính động cơ 75MV8. 49

4.1.2 Đặc tính không thứ nguyên của bộ biến mô men thủy lực. 50

4.2 Tính toán điều khiển sang số. 53

4.2.1 Xây dựng đặc tính quy dẫn của động cơ. 53

4.2.2 Xây dựng đặc tính phối hợp làm việc giữa động cơ và bộ biến mô men thủy lực. 55

4.2.3 Xây dựng đặc tính kéo chuyển động thẳng của xe. 58

4.2.3.1 Xác định vận tốc chuyển động thẳng của xe. 58

4.2.3.2 Xác định lực kéo đơn vị trên các dải xích. 59

4.2.3.3 Xác định giản đồ chuyển số lý thuyết. 59

4.2.3.3.1 Quan điểm về điểm chuyển số. 59

4.2.3.3.2 Với hệ thống truyền lực cơ khí. 61

4.2.4.3.3 Với hệ thống truyền lực thủy cơ - cơ khí. 62

4.2.4.3.4 Xây dựng chương trình tìm điểm chuyển số. 64

4.2.4.3.5 Xây dựng giản đồ chuyển số. 66

CHƯƠNG V. KẾT LUẬN.. 68

TÀI  LIỆU  THAM  KHẢO.. 69

PHỤ  LỤC.. 70

LỜI NÓI ĐẦU

   Xe M113 là xe thiết giáp chở quân chạy bằng xích và đã được Mỹ tiêu chuẩn hóa. Năm 1960 hãng FMC đã sản xuất loạt xe đầu tiên. Tính đến tháng 03/1992 đã có hơn 50 kiểu xe cùng họ đã được sản xuất tại Mỹ và các nước.

   Ưu điểm nổi bật của xe M113 có trọng lượng nhỏ, dễ chuyên chở, có thể đổ bộ bằng máy bay hoặc các phương tiện khác, có khả năng cơ động tốt trên mọi địa hình. Xe có kết cấu gọn, độ tin cậy của các cụm và các thiết bị trên xe cao. Do có nhiều ưu điểm nên sau hơn 40 năm ra đời xe M113 vẫn được quân đội các nước quan tâm nghiên cứu cải tiến.

   Sau ngày giải phóng miền Nam năm 1975, quân đội ta thu được một số lượng khá lớn xe tăng thiết giáp của địch trong đó phần lớn là xe M113, chủ yếu là xe M113 lắp động cơ xăng kiểu 75MV8 (chiếm 87,5% ).

   Hiện nay, xe M113 đã được trang bị trong biên chế chính thức của các đơn vị Tăng - Thiết giáp phía Nam và dự trữ trong các kho của bộ. Theo thống kê của năm 1999, số xe M113 hiện có của quân đội ta hiện nay được phân cấp chất lượng như sau: Xe cấp 2 và 3 chiếm 89%, xe cấp 4 chiếm 7%, còn lại xe cấp 5 chiếm 4%.

   Sau nhiều năm sử dụng trong chiến đấu và huấn luyện, nhiều xe M113 đã xuống cấp, vật tư phụ tùng thay thế ngày càng khan hiếm, khả năng nhập ngoại rất khó khăn nên chất lượng sửa chữa không đảm bảo, làm ảnh hưởng đến độ tin cậy của xe. Điều này ảnh hưởng lớn đến khả năng sãn sàng chiến đấu và huấn luyện của các đơn vị Tăng - Thiết giáp được trang bị xe M113.

   Tóm lại, xe M113 của ta hiện nay đã bị lạc hậu nhiều về tính năng so với các xe họ M113 đã được cải tiến, nâng cấp ở một số quốc gia trong khu vực cũng như trên thế giới. Vì vậy, việc nghiên cứu cải tiến xe M113 là một nhu  cấp thiết đối với quân đội ta hiện nay.

   Hệ thống truyền lực của xe M113 nói chung và hệ thống thuỷ lực điều khiển hệ thống truyền lực nói riêng thuộc dạng điển hình đối với các loại xe có hệ thống truyền lực tự động. Bài toán khảo sát hệ thống thủy lực điều khiển hệ thống truyền lực xe M113 có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nghiên cứu một loại trang bị, cải tiến nâng cấp xe cũng như trong việc bảo dưỡng sữa chữa, tính toán thiết kế một hệ thống truyền lực tự động mới. Cho đến nay, vấn đề này vẫn chưa được nghiên cứu một cách tỉ mỉ kĩ lưỡng.

   Xuất phát từ những lý do trên, dưới sự hướng dẫn của thầy giáo: TS…………, tôi thực hiện đồ án tốt nghiệp “Khảo sát hệ thống thủy lực điều khiển hệ thống truyền lực hộp số M113 ”.

Nội dung của đồ án gồm:

Chương I: Đặt vấn đề.

Chương II: Hộp số xe M113.

Chương III: Hệ thống điều khiển sang số xe M113.Chương IV: Tính toán, xây dựng giản đồ chuyển số.

Chương V: Kết luận.

   Do điều kiện về thời gian cũng như kiến thức còn hạn chế, đồ án còn nhiều khuyết điểm. Kính mong các thầy giáo và các bạn đóng góp ý kiến để tôi hoàn thiện hơn trong quá trình học tập và công tác sau này. Tôi xin chân thành cảm ơn.

CHƯƠNG I

ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. Mục đích.

Xác định điểm chuyển số giữa các tay số là một vấn đề cơ bản khi nghiên cứu, khảo sát chất lượng động lực học của xe. Hiện nay, có rất nhiều quan điểm khác nhau về điểm chuyển số giữa các tay số. Trong đó có hai quan điểm cơ bản là điểm chuyển số phải đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu và quan điểm điểm chuyển số phải đảm bảo tính chất động lực học tốt.

Các phương pháp cổ điển khi nghiên cứu, khai thác chủ yếu theo đặc tính ngoài của động cơ, vì vậy đôi khi nghiên cứu chưa toàn diện.

1.2. Phương pháp nghiên cứu.

Trên cơ sở hộp số TX200 - 2 và các tài liệu liên quan, tôi nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc của các cụm, cơ cấu trong hộp số M113 và hệ thống điều khiển nó.

1.3 Giới thiệu chung về xe M113.

1.3.1 Xe M113 và sơ đồ hệ thống truyền lực của nó.

Xe M113 và sơ đồ hệ thống truyền lực của nó thể hiện như hình 1.1.

1.3.2 Sơ đồ hệ thống truyền lực.

Sơ đồ hệ thống truyền lực thể hiện như hình 1.2.

1.3.3 Tính năng kỹ chiến thuật cơ bản.

Tính năng kỹ chiến thuật cơ bản thể hiện như bảng 1.1.

CHƯƠNG II

HỘP SỐ XE M113

Hộp số trên xe M113 (kí hiệu TX 200 - 2) là hộp số thủy cơ gồm bộ biến mô men thuỷ lực và hộp số hành tinh ba bậc tự do. Hộp số có bốn dãy hành tinh kiểu Wilson với sáu phần tử điều khiển là bốn phanh và hai li hợp. Hộp số có sáu số tiến và một số lùi, làm việc tự động phụ thuộc vào lực cản mặt đường và công suất của động cơ theo các khoảng chọn trên cần chọn số là R, N, 3 - 6, 3 - 5, 3 - 4, và 1 - 2.

2.1 Bộ biến mô men thủy lực.

2.1.1 Công dụng.

Bộ biến mô men thuỷ lực là bộ truyền dùng dung môi chất lỏng làm khâu trung gian để truyền và biến đổi mô men từ  hộp truyền lực trung gian đến hộp số

2.1.2 Cấu tạo bộ biến mô men thủy lực.

Bộ biến mô men thuỷ lực trên xe M113 bao gồm: bánh bơm, bánh tua bin, bánh phản ứng và li hợp khoá.

Bánh bơm là khâu chủ động của bộ biến mô men thuỷ lực, nó quay trên ổ bi cầu và bắt chặt bằng bu lông vào tấm đầu nối Bộ biến mô men và quay cùng với động cơ. Các cánh bánh bơm có biên dạng phù hợp để đưa dòng chất lỏng đến bánh tua bin và nhận dòng chất lỏng từ bánh phản ứng đến tạo thành dòng chất lỏng khép kín.

Bánh tua bin là khâu bị động của bộ biến mô men thuỷ lực, liên kết với trục chủ động của hộp số hành tinh bằng then hoa. Trên bánh tua bin các cánh làm việc cũng được bố trí theo đường tròn. Hình dạng của chúng được tính toán sao cho chúng sử dụng được dòng chất lỏng do bánh bơm đưa tới

Li hợp khoá của bộ biến mô men thuỷ lực dùng để khóa bánh bơm và bánh tua bin thành một khối (thực hiện truyền thẳng). Li hợp khoá gồm đĩa chủ động gắn với bánh bơm, đĩa bị động gắn với bánh tua bin. Li hợp khoá được được điều khiển tự động bằng thủy lực.

2.1.3 Chế độ làm việc của bộ biến mô men thủy lực.

Để tìm hiểu các chế độ làm việc của bộ biến mô men thủy lực, trước hết ta xem xét đặc tính không thứ nguyên của nó. Đây là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số mô men bánh bơm gl_b, bánh tua bin gl_t hiệu suất truyền h_t với tần số vòng của bánh tua bin khi bánh bơm quay với tần số tối ưu.

Cân bằng mô men trên bánh tua bin ta có:

M_t = M_b + M_a

Trong đó: M_a là mô men trên bánh phản ứng, quy định M_a >0 khi bánh phản ứng quay cùng chiều với bánh bơm.

2.1.3.1 Chế độ bộ biến mô men.

Để nâng cao hiệu suất của cả hệ thống truyền lực, bộ biến mô men thuỷ lực chỉ làm việc khi hiệu suất của bộ truyền từ bánh bơm sang bánh tua bin đạt giá trị giới hạn h_gh (hình 2.4).

2.1.3.2  Chế độ khớp nối thủy lực.

Khi dòng công suất tác dụng lên bánh phản ứng đổi chiều, nhờ khớp một chiều bánh phản ứng bát đầu quay tự do theo dòng chất lỏng, nó không gây cản. Lúc này, bộ biến mô men thuỷ lực trở thành khớp nối thủy lực, mô men trên bánh phản ứng M_a =0. Vì vậy, mô men trên bánh tua bin M_t bằng mô men trên bánh bơm M_b.

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hộp số M113.

2.2.1 Cấu tạo.

Hộp số xe M113 là hộp số được tổng hợp từ bốn dãy hành tinh cơ bản. Nếu không tính đến bộ biến mô men, hộp số có ba bậc tự do với sáu phần tử điều khiển (hai li hợp và bốn phanh).

Cấu tạo của hộp số M113 được thể hiện như hình dưới.

2.2.1.1 Dãy hành tinh tách.

Bánh răng ngoại luân 13 (hình 2.5) nối liền với trục vào hộp số (trục tua bin) nó là khâu chủ động có 59 răng.

Bánh răng mặt trời ăn khớp ngoài với bánh răng hành tinh. Bánh răng mặt trời nối liền với tang trong của phanh tách chậm 16 và tang ngoài của li hợp tách nhanh 15. Nó có 23 răng.

Giá hành tinh 70 là khâu bị động nối liền với tang trong của li hợp tách nhanh, nối cứng với trục ra dãy1. Phanh tách chậm 16 để phanh bánh răng mặt trời khi đi các số 1, 3, 5 và số lùi. Phanh tách chậm 16 có các đĩa ma sát làm bằng thép, bề mặt bằng đồng, răng trong ăn khớp với tang ngoài của li hợp tách nhanh 15. Đĩa chặn gắn liền với bộ làm chậm thủy lực. Đĩa chủ động là mặt đáy của piston 18.

2.2.1.2 Dãy hành tinh trung gian.

Bánh răng mặt trời 56 (hình 2.5) nối với giá hành tinh đồng thời nối với bánh răng mặt trời của dãy hành tinh thứ 3 (D₃).

Bánh răng 56 có 31 răng ăn khớp then hoa với trục ra của dãy hành tinh thứ nhất (D₁).

Có 6 bánh răng hành tinh, mỗi bánh răng có 14 răng.

Bánh răng ngoại luân có 59 răng nối với tang trong của phanh dãy trung gian F₅ (25). Giá hành tinh nối với tang trong của li hợp số nhanh L₄, đồng thời nối với phanh dãy chậm F₆ (30).

2.2.1.3 Dãy hành tinh số chậm.

Dãy hành tinh này có bốn bánh răng hành tinh, mỗi bánh răng có 19 răng. Giá hành tinh nối với trục ra của hộp số.

Bánh răng mặt trời có 21 răng ăn khớp then hoa với trục ra của dãy hành tinh thứ nhất (D₁).

Bánh răng ngoại luân 28 có 59 răng, nối với giá hành tinh của dãy thứ hai, nối với tang trong của phanh dãy chậm F₆ (30) và nối với bánh răng mặt trời của dãy hành tinh thứ tư. Tang ngoài của phanh dãy chậm F_6­ nối với vỏ, nó có tác dụng phanh bánh răng ngoại luân của dãy hành tinh thứ ba khi đi số 1, 2. F₆ có tang ngoài nối với giá piston, tang trong bánh răng ngoại luân (D₃), giá hành tinh D₂ và bánh răng mặt trời D₄.

2.2.2 Nguyên lý làm việc của hộp số.

Để tìm hiểu nguyên lý làm việc của hộp số trước hết ta tìm hiểu sơ đồ của hộp số TX 200 - 2.

Sự làm việc của hộp số được điều khiển nhờ hệ thống thủy lực với các van tự động đóng mở đường dầu theo tốc độ  chuyển động của xe, độ mở của bướm ga và khoảng chọn số của người lái. Khi đó, hộp số chỉ cho phép lên xuống số trong khoảng chọn. Van chọn có các khoảng chọn tương ứng với các vị trí của cần số chọn. Có sáu khoảng chọn là R, N, 1 - 2, 3 - 4, 3 - 5, 3 - 6.

2.2.2.1 Khi đi số 0 (xe dừng)

Phanh F₃ phanh bánh răng mặt trời của dãy hành tinh tách D₁. Dòng công suất từ động cơ đến qua dãy hành tinh D₁ ra trục ra của D₁. Do các phần tử điều khiển còn lại đều mở nên các chi tiết hộp số quay không tải. Dòng lực không truyền tới trục ra hộp số (xe đứng yên).

2.2.2.2 Khi đi số 1

Có hai chế độ khi hộp số ở số 1. Ban đầu tốc độ xe còn nhỏ L₁ mở (chế độ thủy cơ) sau đó tốc độ đạt đến một giá trị xác định thì L₁  đóng (chế độ cơ khí). Phanh F₃ và F₆ đóng, các phần tử  còn lại mở. 

Vì F₃, F₆  đóng cho nên bánh răng mặt trời D₁, bánh răng ngoại luân D₃ bị phanh lại. Nên ta có:

w₁₁ = 0                             w₀₁ = w₁₃               w_BD = w₀₃

w₂₃ = 0                             w_CD = w₂₁

Như vậy, tỷ số truyền i₁ = 5,295.

2.2.2.3  Khi đi số 2.

Li hợp khóa L₁, Li hợp tách nhanh  L₂ và phanh dãy hành tinh chậm F₆ đóng, các phần tử điều khiển còn lại mở. Khi đó bộ biến mô men làm việc ở chế độ khớp nối. Bánh răng mặt trời D₁ và giá hành tinh D₁ bị  khoá cứng nên dãy 1 quay thành một khối, tỷ số truyền qua D₁ là 1. Bánh răng ngoại luân của D₃ bị phanh lại. Khi đó dòng công suất từ động cơ truyền thẳng tới hộp số qua D₁ D₃ đến trục ra của hộp số.

Vì L₂, F₆ đóng nên

w₁₃ = w_CD                         w₂₃ = 0

w₀₃ = w_BD                         Tỷ số truyền D₁  = 1

2.2.2.4 Khi đi số 3.

Phanh F₃ và phanh F₅ đóng, các phần tử điều khiển còn lại mở. Khi đó bánh răng ngoại luân của D₂ và bánh răng mặt trời D₂ bị phanh lại. Trong hộp số lúc này có 3 dãy hành tinh tham gia truyền lực D₁, D₂ và D₃.

Vì F₃, F₅ đóng, bánh răng ngoại luân D₂ bị phanh lại bánh răng mặt trời D₁ bị phanh. Nên ta có:

w₁₁ = 0          w_CD = w₂₁    w₀₁  = w₁₂  =  w₁₃

w₂₂ = 0          w_BD = w₀₃    w₀₂ = w₂₃

Như vậy, tỷ số truyền số 3: i₃ = 2,697.

2.2.2.6 Khi đi số 5

Li hợp khóa L₁, phanh tách chậm F₃ và li hợp số nhanh L₄ đóng, các phần tử điều khiển còn lại mở. Bộ biến mô men làm việc ở chế độ khớp nối thủy lực. Bánh răng mặt trời của D₂ và giá hành tinh của D₂ khoá cứng với nhau nên D₂ quay thành một khối. Bánh răng ngoại luân của D₃ và bánh răng mặt trời của D₃ bị khoá cứng nên D₃ quay thành một khối.

Phương trình động học dãy hành tinh D₁ và D₃:

w₁₁ - (K₁ +1).w₀₁ + K₁.w_CD = 0                            (2.9)

w₁₁ - (K₃ +1).w_BD + K₃.w₁₁ = 0                            (2.10)

Từ (2.10) Ta có w_BD = w₁₁.

Như vậy, tỷ số truyền số 5 i₅ = 1,390.

2.2.2.7 Khi đi số 6

Li hợp khóa L₁, li hợp tách nhanh L₂ và li hợp số nhanh L₄  đóng các phần tử điều khiển còn lại mở. Bộ biến mô men làm việc ở chế độ khớp nối thủy lực. Bánh răng mặt trời của D₁ bị khoá cứng với giá hành tinh D₁ nên D₁ quay thành một khối. Bánh răng mặt trời của D₂ bị khoá cứng với giá hành tinh D₂ quay thành một khối. Bánh răng mặt trời D₃ bị khoá cứng nối bánh răng ngoại luân D₃ nên D₃ quay thành một khối. Vậy D₁, D₂ và D₃ tham gia truyền tải.

 Tương tự như khi hộp số ở số 5, trong trường hợp này tỷ số truyền của dãy D₁ và D₃ đều bằng 1. Dãy D₂ là khâu trung gian để đảm bảo tốc độ quay của bánh răng mặt trời của D­₁ luôn bằng tốc độ quay của trục ra của hộp số (do li hợp dãy trung gian đóng).

 Do vậy tỷ số truyền của hộp số khi nó ở số 6 là i₆ = 1.

2.2.2.8 Khi đi số lùi.

Phanh tách chậm L₃ và phanh số lùi L₇ đóng, các phần tử điều khiển còn lại mở. Bánh răng mặt trời của D₃ và bánh răng ngoại luân của D₄ bị phanh lại. Lúc này D₁, D₃ và D₄ tham gia truyền lực.

Bánh răng mặt trời D₃, bánh răng ngoại luân D₃ quay theo chiều kim đồng hồ. Bánh răng mặt trời D₄ và bánh răng hành tinh D₃ quay ngược chiều kim đồng hồ. Bánh răng hành tinh D₄ vừa quay vừa lăn trên bánh răng ngoại luân D₄ cố định. Giá hành tinh D₄ quay ngược chiều kim đồng hồ. Vì vậy làm giảm tốc độ của trục ra hộp số.

Vì L₃, F₇ đóng, nên

w₁₁ = 0                    w₀₃  = w_BD = w₀₄

w₁₂ = w₀₁      w₂₁  =  w_CD       w₁₄ = w₂₃           w₂₄  =  0

Như vậy tỷ số truyền số lùi i_R = 6,042.

CHƯƠNG III   

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SANG SỐ XE M113

3.1 Hệ thống điều khiển thủy lực.

3.1.1 Cấu tạo.

Cấu tạo hệ thống điều khiển hộp số TX 200 - 2 được thể hiện ở hình 3.1.

3.2 Các phần tử điều khiển cơ bản.

3.2.1 Bơm dầu.

Bơm dầu ở hộp số xe M 113 gồm 2 bơm kiểu bánh răng ăn khớp trong lệch tâm (hình 3.2). Bơm dầu phía trước được đặt ở trên vách ngăn giữa biến mô men và hộp số, được dẫn động bởi trục của bánh bơm. Bơm dầu phía sau được đặt sau dãy hành tinh số lùi và được dẫn động bởi giá hành tinh  số lùi. 

Nguyên lý làm việc của bơm: Do sự quay không đồng tâm nên các bánh răng vừa ăn khớp tạo nên các khoang dầu. Khi trục chủ động quay, khoang dầu tạo nên bởi giữa các bề mặt răng tăng dần thể tích tương ứng với quá trình hút, tiếp theo khoang dầu bị thu hẹp thể tích và tăng áp suất. Quá trình bơm xảy ra liên tục tạo nên áp suất dầu cho đường dầu ra cung cấp cho hệ thống thuỷ lực.

3.2.2 Van điều khiển áp suất chính.

Van điều chỉnh áp suất chính là một trong những van cơ bản nhất của hệ thống thủy lực điều khiển hộp số xe M113. Van này thuộc dạng van trượt, hoạt động nhờ áp suất trong các đường dầu và các lò xo trong van. Trong quá trình họat động, van nhận dầu truyền từ đường dầu chính (được cung cấp từ bơm dầu). 

3.2.4 Van chọn số.

Van chọn số liên kết cứng với cần chọn số trong buồng lái, nó cho phép chọn số 0, số lùi hay bất cứ một trong bốn khoảng số tiến. Tương ứng với mỗi vị trí chọn số của người lái, van chọn số sẽ hoạt động và nó làm thay đổi áp suất dầu trong hệ thống thủy lực. Tín hiệu từ van này kết hợp với tín hiệu từ cảm biến tốc độ và độ mở của bướm ga để hộp số tự động chuyển số trong phạm vi khoảng số đã chọn.

3.2.5 Van điều khiển li hợp khóa.

Van điều khiển li hợp khóa là một trong những van cơ bản của hệ thống thủy lực. Trong quá trình hoạt động, van có hai chức năng cơ bản là:Van  đưa dầu đến li hợp khóa khi tốc độ đầu vào hộp số (tốc độ quay của bánh bơm) đạt đến một giá trị  xác định; chức năng thứ hai của van là đưa dầu đến biến mô men khi li hợp khóa mở và ngắt đường dầu ở biến mô men khi li hợp đóng.

3.2.8 Cảm biến tốc độ.

Trong hệ thống điều khiển thủy lực hộp số M113 có hai cảm biến tốc độ. Cảm biến tốc độ trước nằm ở phía trước của li hợp số nhanh. Cảm biến tốc độ sau nằm ở phía sau của dãy hành tinh số lùi.

Mỗi cảm biến có một vành góp, vành góp này cùng tất cả các chi tiết gắn chặt với nó đều quay trong quá trình làm việc. Bao quanh vành góp này là rãnh nằm ở cạnh của vành góp. Ở phía ngoài có một cổng hứng dầu. Khi vành góp quay, dầu được điền đầy vào vành góp thông qua cổng này.

Cũng như van cảm biến tốc độ trước, van cảm biến tốc độ sau nhận tín hiệu điều khiển từ  tốc độ quay của trục ra của hộp số và áp suất của nó tỷ lệ với tốc độ quay này. Sau đó, nó sẽ đưa ra các tín hiệu điều khiển đến các van, phanh, và các li hợp điều khiển. Van này liên hệ tiếp với các van như: van điều khiển dãy tách, van chuyển số trung gian - cao, van điều khiển li hợp... Tương ứng với mỗi tốc độ quay xác định,  cảm biến có những tín hiệu điều khiển phù hợp để điều khiển sự hoạt động của li hợp khóa. Tuy nhiên, nó chỉ hoạt động khi hộp số ở các số tiến.

3.2.10 Van điều khiển bộ làm chậm thủy lực.

Van điều khiển bộ làm chậm thủy lực được liên kết với bàn đạp chân ga trong buồng lái. Tùy thuộc vào vị trí chân ga nó đóng hoặc mở bộ làm chậm thủy lực. Có hai chế độ làm việc cơ bản của van. Khi bướm ga mở nhỏ, dầu phía trên không đủ để thắng lực của lò xo phía dưới, vì vậy thân van không cho đường dầu đến van. 

3.3 Hoạt động của hệ thống thủy lực.

3.3.1 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 0.

Dầu cung cấp từ bơm đến van điều khiển áp suất chính. Từ đây dầu được dưa tới các van để điều khiển toàn bộ hệ thống thủy lực.

Với van chọn số, đường dầu đến (tín hiệu điều khiển) là đường đầu từ van điều khiển li hợp (van này được điều khiển bằng van điều khiển áp suất chính). Trong trường hợp này, chỉ có đường dầu số 8 (hình 3.11) hoạt động. Các đường còn lại, đường số 2 (hình 3.11), số 4 (hình 3.11), số 6 (hình3.11) đều không có dầu.

Van điều khiển li hợp nhận dầu truyền từ van điều khiển áp suất chính và van bướm ga. Sau đó dầu được chuyển đến biến mô men và van khóa li hợp khóa. Do không có tín hiệu điều khiển từ cảm biến tốc độ trước nên van không di chuyển lên trên được. Vì vậy, không khóa được li hợp khóa hay trong trường hợp này li hợp khóa mở.

3.3.2 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 1.

Dầu được cung cấp từ bơm trước tới van điều khiển áp suất chính. Sau đó dầu được đưa tới các van, các cơ cấu chấp hành. Tùy theo độ mở của bướm ga và tốc độ của xe các van có các chế độ làm việc khác nhau. Trong trường hợp này, có hai chế độ làm việc là chế độ làm việc có biến mô (thủy cơ) và chế độ làm việc không có biến mô (cơ khí).

Van điều khiển dãy tách nhận dầu từ van bướm ga, van cảm biến tốc độ trước và van cảm biến tốc độ sau. Khi đó thân di chuyển lên làm mở đường dầu đến phanh tách nhanh. Vì vậy, phanh tách chậm đóng.

2.3.3 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 2.

Dầu được cung cấp từ bơm trước đến van điều chỉnh áp suất chính. Sau đó dầu được chuyển đến các van chấp hành.

 Với van bướm ga và van điều khiển bướm ga, các van này nhận dầu truyền từ van điều chỉnh áp suất chính. Sau đó, dầu được chuyển tới các van như: van điều khiển li hợp, van điều khiển dãy tách, van trễ dãy tách...

Với van chọn số, các đường dầu số 2 (hình 3.13), số 4 (hình 3.13) và số 6 (hình 3.13) mở, còn đường dầu số 8 (hình 3.13) trong trường hợp này không có dầu.

Van trễ dãy tách nhận dầu từ van điều khiển áp suất chính, van điều khiển dãy tách và van chọn số. Do các đường dầu này ở phía dưới nên nó đẩy thân van dịch chuyển lên phía trên làm ló xo nén lại và mở đường dầu đến phanh của dãy hành tinh chậm. Vì vậy, trong trường hợp này bánh răng mặt trời của dãy hành tinh chậm đứng yên.

2.3.4 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 3.

Tương tự như khi hộp số ở tay số 1, trong trường hợp này hộp số cũng có hai chế độ làm việc là chế độ thủy cơ và chế độ cơ khí.

Với van chọn số, tuỳ thuộc vào vị trí chọn số của người lái nó sẽ có những tín hiệu điều khiển khác nhau. Nếu ở tay số 3 - 4, van sẽ mở các đường dầu số 2, số 4, số 6 còn đóng đường dầu số 8 (hình 3.15). Nếu hộp số ở tay số 3 -5, chỉ có đường dầu số 6 hoạt động. Nếu hộp số ở tay số 3 - 6, có hai đường dầu có dầu là đường số 6 và đường số 8.

3.2.6 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 5.

Khi hộp số ở số 5, hộp số chỉ hoạt động ở chế độ cơ khí.

Với van chọn số, nếu hộp số ở tay số 3 - 5, chỉ có đường dầu số 6 (hình 3.17) dẫn dầu tới van điều khiển dãy tách là có dầu, các đường còn lại liên kết với van đều không có dầu.

Van điều khiển li hợp nhận dầu từ van điều khiển áp suất chính và van điều khiển bướm ga, van cảm biến tốc độ trước. Sau đó, nó đưa tín hiệu điều khiển đến van khóa li hợp.

Van khóa li hợp nhận dầu điều khiển từ van điều khiển li hợp và van điều khiển áp suất chính. Vì vậy, thân van di chuyển lên phía trên làm mở đường dầu dẫn đến li hợp. Do đó, trong trường hợp này li hợp khóa đóng. Hộp số làm việc ở chế độ cơ khí.

3.2.7 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số 6.

Tương tự như khi hộp số ở các tay số cơ khí thuần tuý. Trong trường hợp này, tốc độ quay của bánh tua bin (hay tốc độ xe) lớn vì vậy tín hiệu điều khiển từ cảm biến tốc độ trước lớn. Do đó, đến van điều khiển li hợp đóng đường dầu đến bộ biến mô men đồng thời mở đường dầu đến van khóa li hợp. Và vì vậy, li hợp khóa đóng.

Trong trường hợp này, đường dầu số 6 và đường dầu số 8 (hình 3.18) có dầu, các đường còn lại (số 2 và số 4) không có dầu.

3.2.8 Hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực khi hộp số ở số lùi.

Tương tự như khi hộp số ở số 0, dầu cung cấp từ bơm đến van điều khiển áp suất chính sau đó dầu được chuyển đến các van trong hệ thống điều khiển thủy lực.

Van chọn số nhận dầu từ van khóa li hợp và mở thông với đường dầu số 8 (hình 3.19). Vì ở tay số 0 nên cần chọn số ở vị trí trên cùng do đó đường dầu đến mở thông với đường dầu đến phanh số lùi và đóng phần tử này.

CHƯƠNG IV

 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH GIẢN ĐỒ CHUYỂN SỐ

4.1 Các thông số đầu vào.

Xác định giản đồ sang số thực chất là việc tính toán, xác định các điểm chuyển số giữa các tay số ở từng chế độ làm việc của xe. Để xác định các điểm chuyển số này trước hết phải biết được các thông số về xe M113.

4.1.1 Đặc tính động cơ 75MV8.

Qua thử nghiệm trên bệ thử, các giá trị của mô men động cơ M_e (Nm) đo được thể hiện ở bảng dưới.

Trong bảng số liệu trên, tương ứng với tốc độ quay trục khuỷu của động cơ (từ 700 - 3900 vòng/phút) và độ mở của bướm ga (0 - 100 %) ta có giá trị của mô men của động cơ.

Từ bảng số liệu này ta có đồ thị đặc tính của động cơ 75MV8 thể hiện như hình 4.1.

4.1.2 Đặc tính không thứ nguyên của bộ biến mô men thủy lực.

Hiện nay, có nhiều bộ biến mô men thuỷ lực (máy thủy lực) khác nhau. Tuy nhiên, để thuận tiện trong quá trình thiết kế cũng như trong quá trình sử dụng chúng được chế tạo theo từng họ nhất định. Để đặc trưng cho các bộ biến mô men khác nhau nhưng có vòng tuần hoàn chất lỏng công tác thoả mãn các quy luật đồng dạng, người ta sử dụng đặc tính không thứ nguyên. 

Ta có:

i_p là tỷ số truyền của hộp truyền lực trung gian.

Với bộ biến mô men thuỷ lực trên xe M113 n_b = 3900 (vòng/phút).

g là trọng lượng riêng của chất lỏng công tác

M_t  và l_T là mô men và hệ số mô men của bánh tua bin.

M_b và l_B là mô men và hệ số mô men của bánh bơm.

D là đường kính công tác của dòng chất lỏng.

n_b và n_t là tốc độ quay của bánh bơm và bánh tua bin.

N_t là công suất nhận được từ tua bin (KW)

N_b là công suất truyền đến bánh bơm (KW)

Các giá trị của các thông số trên được cho dưới bảng 4.1

Với các giá trị này ta  có thể vẽ đồ thị đặc tính không thứ nguyên như hình 4.2.

4.2 Tính toán điều khiển sang số.

4.2.1 Xây dựng đặc tính quy dẫn của động cơ.

Trên cơ sở các số liệu về đặc tính của động cơ, ta xây dựng đường đặc tính quy dẫn của động cơ. Đây là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa mô men của động cơ quy về đầu trục bánh bơm và số vòng quay của nó.

Ta có:

Md là mô men tự do của động cơ.

i_p là tỷ số truyền của hộp truyền lực trung gian. Ở đây i_p = 1.

h_p là hiệu suất của hộp truyền lực trung gian. Vì hộp truyền lực trung gian của xe M113 có 02 cặp bánh răng thẳng ăn khớp nên theo tài liệu [4] ta chọn hiệu suất của 01 cặp là 0,97. Do vậy, h_p = 0,97² = 0,94.

n_e là số vòng quay của động cơ.

D là đường kính công tác của biến mô men thủy lực. Với biến mô men của xe M113, D=0,332 (m).

N_dlN là tổn thất công suất chung của thiết bị động lực ở chế độ công suất lớn nhất. Với xe M113, xe có quạt gió làm mát.

Theo tài liệu [5], có thể lấy gần đúng:

N_dlN = 0,15.N_{e max}              (4.11)

N_emax là công suất lớn nhất của động cơ.

Với động cơ 75MV8 có N_emax = 156,87 (KW).

Thay các công thức trên ta  xác định được đặc tính quy dẫn của động cơ về bánh bơm.

4.2.2 Xây dựng đặc tính phối hợp làm việc giữa động cơ và bộ biến mô men thủy lực.

Đặc tính phối hợp làm việc giữa động cơ và bộ biến mô men thủy lực chính là đường đặc tính kết hợp giữa đặc tính không thứ nguyên của bộ biến mô men và đường đặc tính quy dẫn động cơ về truc vào của bộ biến mô men (bánh bơm). Nó chính là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của mô men bánh tua bin vào số vòng quay của nó trong vùng làm việc của biến mô men. Tức là hàm M_t = f(n_t) khi hiệu suất của biến mô men đạt h_BMM < 0,75.

Để xây dựng đặc tính đầu ra ta đặt hai đường đặc tính không thứ nguyên của biến mô men thủy lực và đặc tính của động cơ về trục bánh bơm sao cho trục hoành của chúng nằm trên cùng một đường thẳng và các đường cong gl_t, gl_b, gl_d có cùng tỷ lệ xích (như hình vẽ trên). Trong vùng làm việc của biến mô men thủy lực, ta chia thành một số khoảng tùy ý, sau đó gióng các đường thẳng song song với trục tung cắt các đương cong gl_t, gl_b. 

4.2.3 Xây dựng đặc tính kéo chuyển động thẳng của xe.

4.2.3.1 Xác định vận tốc chuyển động thẳng của xe.

Ta có:

r_cd là bán kính của bánh sao chủ động.

Với xe M113 r_cd = 0,255(m).

n_t là số vòng quay của bánh tua bin.

i_tc là tỷ số truyền tổng cộng của các cụm cơ khí nằm giữa bánh tua bin và bánh sao chủ động: i_tc = i_hsk.i_qv.i_c

i_hsk là tỷ số truyền của hộp số khi nó ở số truyền k

i_qv là tỷ số truyền của cơ cấu quay vòng i_qv = 1,28.

i_c là tỷ số truyền của truyền lực cạnh i_c = 3,93

4.2.3.2 Xác định lực kéo đơn vị trên các dải xích.

Ta có:

h_tc là hiệu suất tổng cộng của các cụm cơ khí nằm giữa biến mô men và bánh sao chủ động.

h_tc = h_hsk h_qv h_c h_xk

h_hsk là hiệu suất của hộp số ở số truyền k.

h_qv là hiệu suất của cơ cấu quay vòng.

h_xk là hiệu suất của dải xích ở số truyền k.

Theo tài liệu [5] có: h_xk = 0,92 - 0,00018.v²_kmax

v_kmax là vận tốc lớn nhất của xe ở tay số k.

4.2.3.3 Xác định giản đồ chuyển số lý thuyết.

4.2.3.3.1 Quan điểm về điểm chuyển số.

Giả sử quá trình tăng tốc bắt đầu từ  số 1 với đặc tính kéo như trên hình vẽ với góc mở bướm ga không thay đổi. Trong hệ thống truyền lực quá trính tăng tốc ở số 1 kết thúc ở điểm A và sẽ sang số 2. Ở số 2, quá trình tăng tốc tại điểm C và tiếp tục để lên số tiếp theo. Khi tốc độ xe giảm, quá trình về từ số 2 xuống số 1 diễn ra ở điểm D để sử dụng hoàn toàn lực kéo riêng ở số 2. 

4.2.3.3.2 Với hệ thống truyền lực cơ khí.

Nếu hai tay số liền nhau không cắt nhau.

Trong quá trình lên số, theo quan điểm động học, điểm chuyển số giữa hai tay số đó chính là điểm có vận tốc lớn nhất (điểm A) của tay số thấp hơn. Điều này được thể hiện qua hình dưới.

Trong quá trình xuống số, xe sẽ chuyển động đến điểm có lực kéo riêng lớn nhất của tay số cao hơn (điểm B) và xuống số ở điểm này.

Nếu hai tay số liền nhau cắt nhau (hình 4.7)

4.2.4.3.4 Xây dựng chương trình tìm điểm chuyển số.

Trên đây là lý thuyết về điểm chuyển số, trong phần tính toán cụ thể, các điểm chuyển số được xác định bằng chương trình. Chương trình này tính toán bằng phần mềm Matlab - Simulink.

Sơ đồ thuật toán thể hiện trong hình 4.10.

4.2.4.3.5 Xây dựng giản đồ chuyển số.

Trên cơ sở các điểm chuyển số ở các tay số và độ mở bướm ga tương ứng đã xác định được, nối các điểm này với nhau ta được giản đồ chuyển số ở các tay số.

CHƯƠNG V

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu, được sự hướng dẫn của thầy giáo: TS………….. và các thầy giáo trong khoa động lực tôi đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ đồ án “Khảo sát hệ thống thuỷ lực điều khiển hệ thống truyền lực hộp số M113”

   Những nội dung chính đồ án đã trình bày:

- Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hộp số TX 200 - 2.

- Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống thuỷ lực điều khiển hệ thống truyền lực hộp số M113.

- Xây dựng chương trình tính toán, xác định giản đồ chuyển số theo quan điểm đảm bảo tính động lực học.

Tóm lại, đồ án đã hoàn thành đúng tiến độ tuy nhiên vẫn còn một số vấn đề chưa được giải quyết một cách triệt để. Vì vậy, hướng phát triển tiếp theo của đồ án là:

- Đo các thông số thực của các chi tiết trong hệ thống thủy lực để xây dựng mô hình tính toán điểm chuyển số thực của xe M113.

- Xây dựng giản đồ chuyển số theo quan điểm đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu và từng bước tối ưu hoá quá trình chuyển số.

   Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS………….. và các thầy giáo trong khoa động lực đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án này.

                                    Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                             Học viên thực hiện

                              ……………..

TÀI  LIỆU THAM  KHẢO

1. Cục kỹ thuật binh chủng; Cấu tạo hệ thồng truyền lực và vận hành xe M113; Hà nội - 2001.

2. Bộ Tư lệnh Tăng Thiết giáp; Sổ tay tra cứu xe tăng thiết giáp; Hà nội- 1999.

3. Nguyễn Văn Luận, Lê Kỳ Nam; Kết cấu và tính toán xe tăng - Thiết giáp (Phần hai); Học viện KTQS - 1999.

4. Đỗ Quyết Thắng; Chi tiết máy; Học viện KTQS - 1994.

5. L.V.XERGEIEV; Nguyễn Văn Luận, Nguyễn Văn Tần, Lê Trung Dũng dịch; Lý thuyết xe tăng; Học viện KTQS - 1990

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"