MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU.. 5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ.. 7
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp. 7
1.1.1 Công dụng ly hợp. 7
1.1.2 Phân loại ly hợp. 7
1.1.3 Yêu cầu ly hợp: 10
1.2 Ly hợp ma sát khô:. 11
1.2.1 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa: 11
1.2.2 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại ma sát khô 2 đĩa: 14
1.2.3. So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa. 16
1.3. Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát. 16
1.3.1. Lò xo ép. 16
1.3.2 Đĩa ép và đĩa trung gian. 17
1.3.4 Bộ giảm chấn. 20
1.3.5 Đòn mở ly hợp. 21
1.4 Các kiểu dẫn động. 22
1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cớ khí 22
1.4.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực. 24
1.4.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén. 27
1.4.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có cường hóa khí nén. 29
1.5 Một số ly hợp khác. 31
1.5.1 Ly hợp thủy lực. 31
1.5.2 Ly hợp điện từ. 32
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP.. 34
2.1 Giới thiệu về xe cơ sở xe HINO.. 34
2.1.2 Thông số kỹ thuật của xe. 35
2.1.3 Cấu tạo của ly hợp trên xe HINO.. 35
2.2 Xác định mômen ma sát của ly hợp. 37
2.3 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp. 37
2.3.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động. 37
2.3.2 Xác định số lượng đĩa bị động. 38
2.4 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp. 39
2.4.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ. 39
2.4.2 Xác định công trượt riêng. 41
2.4.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết 41
2.4.4 Bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chế độ nhiệt 42
2.5 Tính toán sức bền một số chi tiết điển hình của ly hơp. 42
2.5.1 Tính sức bền đĩa bị động. 42
2.5.2 Tính sức bền moayơ đĩa bị động. 45
2.5.3 Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp. 47
2.6 Tính lò xo ép. 51
2.6.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa nón cụt 51
2.6.2 Kích thước cơ bản và đặc tính của lò xo ép nón cụt xẻ rãnh. 51
2.7 Tính sức bền trục ly hợp. 55
2.7.1 Chế độ tính toán trục ly hợp. 55
2.7.2 Tính các lực tác dụng lên cặp bánh răng luôn ăn khớp. 56
2.7.3 Tính các lực tác dụng lên cặp bánh răng gài số 1. 56
2.7.4 Tính các phản lực tác dụng lên trục ở vị trí lắp ổ lăn. 57
2.7.5 Tính các mômen trên trục ly hợp và vẽ biểu đồ mômen. 59
2.8 Thiết kế hệ thống dẫn động ly hợp. 64
2.8.1 Thiết kế tính toán xilanh công tác. 66
2.8.2 Thiết kế tính toán xilanh chính. 68
2.9 Thiết kế bộ trợ lực chân không. 69
2.9.1 Xác định mà bộ cường hóa phải thực hiện. 69
2.9.2 Xác định thiết diện màng sinh lực và hành trình màng sinh lực. 70
2.9.3 Tính lò xo hồi vị màng sinh lực. 70
2.9.4 Kiểm bền lò xo theo ứng suất xoắn. 71
CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT.. 72
3.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết. 72
3.1.1 Phân tích chức năng. 72
3.1.2 Yêu cầu kĩ thuật đối với pistong. 72
3.2 Phân tích công nghệ và chọn chuẩn gia công. 73
3.2.1 Tính công nghệ. 73
3.2.2 Chọn chuẩn công nghệ. 73
3.2.3 Phương pháp chế tạo phôi 73
3.2.4 Phương pháp gia công chi tiết 73
3.2.5 Đồ gá. 73
3.3 Các nguyên công gia công chi tiết. 73
3.3.1 Nguyên công : Khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm (mặt C ). 73
3.3.2 Nguyên công : Khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm (mặt A ). 75
3.3.3 Nguyên công 3: Tiện tinh, hạ bậc và tiện rãnh lắp phớt 76
3.3.4 Nguyên công 4 : doa lỗ đặt ty đẩy. 77
3.3.5 Nguyên công 5: mài tròn mặt ngoài theo bề mặt làm việc của xy lanh. 78
3.3.6 Nguyên công 6: kiểm tra. 78
CHƯƠNG IV : SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNGVÀ ĐIỀU CHỈNH LY HỢP.. 79
4.1 Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát. 79
4.2 Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp. 80
4.3 Lắp bộ ly hợp và điều chỉnh độ đồng đều của các đòn mở. 80
4.4 Kiểm tra khớp trượt và vòng bi nhả ly hợp. 81
4.5 Lắp cơ cấu điều khiển và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp. 81
4.6 Những hư hỏng thường gặp và bảo dưỡng sửa chữa. 82
4.6.1 Ly hợp bị trượt 82
4.6.2 Ly hợp ngắt không hoàn toàn. 83
4.6.3 Ly hợp đóng đột ngột 84
4.6.4 Ly hợp phát ra tiếng kêu. 85
4.6.5 Bàn đạp ly hợp bị rung. 85
4.6.6 Đĩa ép bị mòn nhanh. 85
4.6.7 Bàn đạp ly hợp nặng. 86
4.6.8 Hỏng hệ thống dẫn động thuỷ lực. 86
KẾT LUẬN.. 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 88
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với sự phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượt bậc và thu được những thành tựu quan trọng. Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng phổ biến trong đời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ôtô phục vụ cho việc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con người. Ngoài ra ôtô còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như : Y tế, cứu hoả, cứu hộ….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước. Thực tế nhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô với những đề án chiến lược dài hạn đến năm 2015, 2020. Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng được tiếp cận nhiều hơn với các công nghệ tiên tiến trên thế giới trong đó có công nghệ về ôtô. Công nghệ ôtô mặc dù là một công nghệ xuất hiện đã lâu nhưng trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệ mới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtô truyền thống. Ngoài ra người ta còn phát minh ra những công nghệ mới nhằm thay đổi ôtô truyền thống như nghiên cứu ôtô dùng động cơ Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái tự động…. Tuy nhiên trong điều kiện của nước ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiện những công nghệ về ôtô truyền thống.
Trên ôtô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau. Trong đó ly hợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực của ôtô. Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ôtô, tính năng điều khiển của ôtô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô. Nên để chế tạo được một chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng. Do đó em đã được giao đề tài “Thiết kế hệ thống ly hợp xe ôtô tải 5 tấn Hino WU422” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô và quy trình thiết kế chế tạo hệ thống ly hợp cho ôtô. Với đề tài được giao, em đã chọn xe HINO làm xe cơ sở để tham khảo các thông số ban đầu. Hiện nay loại xe này đang được bán rộng khắp tại nước ta và được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực trở hành hóa có trọng tải lớn, như xây dựng, công trường.v.v.. Đóng góp một phần trong việc công nghiệp hóa hiện đại hóa của nước nhà. Trong nội dung đồ án, em đã cố gắng trình bày một cách cụ thể nhất về hệ thống ly hợp trên ôtô, bao gồm từ phần tổng quan về hệ thống ly hợp đến quy trình thiết kế chế tạo một bộ ly hợp hoàn chỉnh có thể hoạt động được cũng như những hư hỏng có thể xảy ra và cách bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống ly hợp.
Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể của thầy giáo :TS…………….. cùng các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, em đã hoàn thành đồ án của mình. Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy trong bộ môn.
Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn :TS…………….. và các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, Viện Cơ khí động lực, Trường ĐHBK Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
Hà Nội, ngày …. tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp
1.1.1 Công dụng ly hợp
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng là:
Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển.
Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số.
1.1.2 Phân loại ly hợp
Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách:
Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
1.1.3 Yêu cầu ly hợp:
Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
- Truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào. Muốn vậy thì mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ (có nghĩa là hệ số dự trữ mômen b của ly hợp phải lớn hơn 1).
- Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động.
- Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn
1.2 Ly hợp ma sát khô:
Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản:
- Chủ dộng
- Bị động
- Dẫn động điều khiển
1.2.1 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa:
Phần chủ động:
bao gồm vỏ ly hợp (5) được bắt cố định với bánh đà (1) bằng các bu lông, đĩa ép (3) cùng các chi tiết trên vỏ ly hợp (lò xo ép, đòn mở ) đĩa ép (3) nối với vỏ ly hợp bằng thanh mỏng đàn hồi. đảm bảo truyền được mômen từ vỏ lên đĩa ép và dịch chuyển dọc trục khi đóng, ngắt ly hợp. Lực ép lò xo ép truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹp chặt đĩa bị động với bánh đà.
Phần bị động:
đĩa bị động (2) ( gồm cả chi tiết xương đĩa bị động, các tấm ma sát, mayer, bộ phận giảm chấn (13) và trục ly hợp
Phần dẫn động:
gồm các chi tiết liên kết từ bàn đạp (7) →đòn kéo (9)→càng mở (10)→bạc mở(6)→bi ‘T’ (11)→đòn mở (12).
1.2.3. So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa
Nếu cùng một đĩa ép báo ngoài và lực ép như nhau. Ly hợp 2 đĩa (với 2 đôi bề mặt ma sát) truyền được mômen lớn hơn, do vậy được dùng trên xe ô tô có tải trọng lớn hoặc ô tô kéo rơmoc hay bán rơmoc nặng .
Nếu cùng truyền mô men như nhau dẫn tới kích thước của ly hợp 2 đĩa nhỏ hơn .
Ly hợp ma sát khô 2 đĩa đóng êm dịu hơn ly hợp ma sát khô 1 đĩa
Nhược điểm của ly hợp ma sát 1 đĩa so với 1 đĩa. Ly hợp 2 đĩa có kết cấu phúc tạp, quá trình mở kém dứt khoát .
1.3. Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát
1.3.1. Lò xo ép
Lò xo ép trong ly hợp ma sát là chi tiết quán trọng nhất có tác dụng tạo lên lực ép của ly hợp. Lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn luôn bị nén để tạo lực ép truyền lên đĩa ép. Khi mở ly hợp các lò xo ép có thể làm việc ở trạng thái tăng tải (lò xo trụ, lò xo côn) hoặc được giảm tải (lò xo đĩa ).
Lò xo ép được chế tạo từ các loại thép có độ cứng cao và được nhiệt luyện, nhằm ổn đinh lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao.
1.3.2 Đĩa ép và đĩa trung gian
Đĩa ép và đĩa trung gian đảm nhận nhiệm vụ tạo mặt phẳng ép với đĩa bị động. Truyền mômen xoắn của động cơ tới đĩa bị động. Kết cấu truyền mômen này được thực hiện bằng các vấu, chôt, thanh nối đàn hồi, được thể hiện qua hình (1.6).
1.3.3 Đĩa bị động
Sơ đồ (hình 1.7)
Đĩa bị động được lắp trên then hoa trục bị động gồm: Xương đĩa (5) bằng thép mỏng, tấm ma sát (1) và bộ phận dập tắt dao động (6,10)
Xương đĩa được tán chặt vơi các cánh hình chữ ‘T’ làm bằng thép lò xo. Các cánh được bẻ vênh về các hướng khác nhau và tán với các tấm ma sát (1). Cấu trúc như vậy đảm bảo cho các bề mặt ma sát được tiếp xúc tốt, đóng êm dịu, ngăn ngừa sự cong vênh khi bị nung nóng dẫn đến làm giảm độ cứng dọc trục của đĩa bị động.
1.3.4 Bộ giảm chấn
Dập tặt dao động xoắn ở đĩa bị dộng bao gồm hai nhóm chi tiết cơ bản
Nhóm chi tiết đàn hồi
Dùng để giảm dao động có tần số cao xuất hiện trong hệ thông tryền lực do có sự kích động cưỡng bức theo chu kì từ động cơ hoặc mặt đường.
Nhóm chi tiết hấp thụ năng lượng dao động
Xử dụng các tấm ma sát bằng pherado hay kim loại chịu mòn.
Cấu tạo bộ giảm chấn
Đa dạng, nhưng đều được bố trí nối giữa xương đĩa bị động với mayer và hoạt động theo nguyên tắc hập thụ và phân tán năng lượng
1.3.5 Đòn mở ly hợp
Đòn mở ly hợp là khâu nối giữa phần dẫn động điều khiển và phần chủ động đĩa ép li hợp. Đòn mở đảm nhận truyền lực điều khiển để mở đĩa ép trong cụm ly hợp. Khi mở ly hợp lực điều khiển cần ép lò xo ép lại. Kéo đĩa ép tách các bề mặt ma sát. Lực điều khiển tác dụng lên đòn mở lớn, nên đòn mở thường có từ 3 chiếc trở lên, bố trí đều theo chu vi. Đòn mở được liên kết với đĩa chủ động và cùng quay với vỏ ly hợp. Đòn mở được chế tạo từ thép hợp kim có trọng lượng và kích thước nhỏ.
1.4 Các kiểu dẫn động
1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cớ khí
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các đòn, khớp nối và được lắp theo nguyên lý đòn bẩy. Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao. Hệ thống dẫn động này được sử dụng phổ biến ở các ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN-131, ...
1.4.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cách dùng áp lực của chất lỏng (dầu) trong các xy lanh chính và công tác.
Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.12
Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.13
1.4.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn, khớp nối. Đồng thời kết hợp với các lực đẩy của khí nén sơ đồ hình 1.14
Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm cho đòn dẫn động (2) quay quanh O1, thông qua thanh kéo (3) làm đòn (4) quay quanh O2 và qua thanh kéo (5) làm đòn dẫn động (7) quay quanh O3 . Nhờ có đòn dẫn động (8) cùng với mặt bích của xilanh phân phối (9) và đẩy thân van phân phối (10) sang phải (theo chiều mũi tên). Khi mặt phải của thân van phân phối chạm vào đai ốc hạn chế hành trình nắp trên cần piston (15) thì làm cho càng mở ly hợp (16) quay quanh O4 và đẩy bạc mở ly hợp (19) sang trái (theo chiều mũi tên). Ly hợp được mở.
1.4.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có cường hóa khí nén
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn và áp lực của dầu trong các xilanh lực. Đồng thời kết hợp với áp lực của khí nén lấy từ các máy nén khí. sơ đồ hình 1.4.4
1.5 Một số ly hợp khác
1.5.1 Ly hợp thủy lực
Ly hợp thủy lực truyền mô men thông qua chất lỏng.
Cấu tạo của ly hợp gồm 2 phần:
Phần chủ động là phần bánh bơm, bánh đà.
Phần bị động là phần bánh tuabin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc.
1.5.2 Ly hợp điện từ
Ly hợp điện từ hình thành với 2 dạng kết cấu:
- Ly hợp ma sát sử dụng lực ép điện từ
- Ly hợp điện tử làm việc theo nguyên lý nam châm điện bột.
Cả hai loại này đều sử dụng nguyên tắc đóng mở ly hợp thông qua công tắc đóng mở mạch điện bố trí tại cần gài sô. Như vậy không cần bố trí bàn đạp ly hợp và thực hiện điều khiển theo hệ thống ‘điều khiển hai pedal’.
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP
2.1 Giới thiệu về xe Hino series 300
HINO là một trong những loại xe vận tải được dựng nhiều trong việc vận chuyển hàng hóa bằng đường bộ, ở nước ta. Nó là loại xe do HINO MOTO VIỆT NAM cung cấp. xe có thể hoạt động trong mọi đường xá. Sức trở của ôtô với nhiều trọng lương khác nhau. từ 3,5 tấn đến 24 tấn, tùy từng xe. Xe có một cabin là loại cabin lật. Trên cabin có 3 chỗ : 2 ghế ngồi và 1 ghế nằm. Thùng xe được chế tạo bằng thép, động cơ lắp trên xe HINO là loại động cơ 4 kỳ, 4 xi lanh thẳng hàng,tua bin tăng áp và két làm mát khí nạp, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nước. Công suất động cơ là 96kw ở số vòng quay 2500vg/phút.
2.1.2 Thông số kỹ thuật của xe
Các thông số kỹ thuật của xe Hino WU422 như bảng.
2.1.3 Cấu tạo của ly hợp trên xe HINO
Ly hợp trên xe HINO là loại ma sát khô một đĩa,
Phần chủ động bao gồm:
bánh đà (17), nắp ly hợp (11), lò xo ép(9), đĩa ép (12), bánh đà (17) được liên kết với nắp ly hợp bằng bu lông, lò xo ép (9) được liên kết với nắp ly hợp (11) bằng vòng bốt (10). Lò xo ép liên kết với đĩa ép bởi vòng kẹp (3)
Phần bị động bao gồm:
đĩa bị động (đĩa ma sát) được cấu tạo bởi mặt đệm ly hợp (15), đĩa đệm(16), lò xo giảm chấn (4), mặt đệm giảm chấn (5), mayer và trục chủ động của hộp số
Phần điều khiển bao gồm:
Ở trạng thái đóng: Khi động cơ quay mômen được truyền từ bánh đà qua cỏc bulụng tới vỏ ly hợp → tới lò xo ép. Dưới lực ép của lò xo. Mômen tiếp tục được truyền tới đĩa ép → tới trục tới đĩa bị động thông qua các bề mặt ma sát giữa bánh đà ↔ đĩa bị động ↔ đĩa ép. Sau đó tới trục chủ động hộp số thông qua mayer.
2.2 Xác định mômen ma sát của ly hợp
Ly hợp cần được thiết kế sao cho nó phải truyền được hết mômen của động cơ và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải. Với hai yêu cầu như vậy mômen ma sát của ly hợp được tính theo công thức:
MLH = b . Me max
Trong đó:
MLH: Mômen ma sát cần thiết của ly hợp (N.m)
Me max: Mômen xoắn cực đại của động cơ (N.m)
b: Hệ số dự trữ của ly hợp.
Hệ số b phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi trường hợp. Tuy nhiên hệ số b cũng không được chọn lớn quá để tránh tăng kích thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải.
Me max = 365(N.m)
MLH = b . Me max = 2,0.365 = 730 (N.m)
2.3 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
2.3.1 Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động
Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:
MLH = b . Me max = m . På . Rtb . i
Trong đó:
m : Hệ số ma sát.
På : Tổng lực ép lên các đĩa ma sát (kG).
i: Số đôi bề mặt ma sát.
Bán kính trong của đĩa ma sát được tính theo bán kính ngoài:
R1 = (0,53 ¸ 0,75) R2 = (0,53 ¸ 0,75) . 160 = (84,8 ¸ 120) mm
Do động cơ quay với vận tốc cao nên trong quá trình xử dụng phần mép tấm ma sát bị mòn nhiều hơn phần bên trong của tấm ma sát nên ảnh hưởng tới việc truyền mômen của đĩa bị động. Do vậy cần chọn đường kính trong càng gần đường kính ngoài càng tốt.
=> chọn R1 = 100 mm
2.3.2 Xác định số lượng đĩa bị động
Số đôi bề mặt ma sát phải là số chẵn Þ Lấyi = 2
Vậy số lượng đĩa bị động của ly hợp là: n = 1
Vậy q = 185.103 (N/m2) < [q] = 200.103(N/m2)
Bề mặt ma sát bảo đảm đủ độ bền cho phép.
2.4 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp:
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp. Trường hợp này không tốt nên phải tránh.
- Đóng ly hợp một cách êm dịu: Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởi động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp.
2.4.1 Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ
Phương pháp này sử dụng công thức tính theo kinh nghiệm của Viện HAHM.
Ta có:
L : Công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (KGm).
G : Trọng lượng toàn bộ của ôtô. G = 7500 kG
Me max : Mômen xoắn cực đại của động cơ.Me max = 365(N.m) = 36,5 (kG.m)
no : Số vòng quay của động cơ khi khởi động ôtô tại chỗ.
Chọn no = 0,75 ne max = 0,75 . 2500 = 1875 (vg/ph)
Với ne max là số vòng quay cực đại của động cơ.
rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m). rb = l . ro
Þ Vậy công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ :
L = 4374(kG.m)
L = 4374(kG.m) = 3740(N.m) = 43,74 (KJ)
2.4.2 Xác định công trượt riêng
lo - công trượt riêng.(KJ/m2)
L: Công trượt của ly hợp (KJ).
F: Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (m2).
I: Số đôi bề mặt ma sát.i = 2
[lo]: Công trượt riêng cho phép. (KJ/m2)
Tra bảng 4 Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô", ta xác định công trượt riêng cho phép :
Với ôtô tải có trọng tải > 5 tấn => [lo] = (400 600)(KJ/m2)
Ta chọn [lo] =500(KJ/m2) lo = 446,47(KJ/m2) < [lo] =500(KJ/m2)
Vậy công trượt riêng thỏa mãn điều kiện cho phép.
2.4.3 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết
Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, đĩa ép trung gian ở ly hợp 2 đĩa, lò xo, ...
g: Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng bánh đà hoặc đĩa ép. Với ly hợp 1 đĩa bị động: g = 0,5
L: Công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt (N.m).
C: Tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng. Với thép và gang c = 481,5 (J/kg0K)
DT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng ( 0K )
mt: Khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg). Tra bảng (5) sách hướng dẫn ‘thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô’ mt =6 (kg)
[DT] - độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết.
Với ôtô không có kéo rơmoóc : [DT] = 8 oC ¸ 10 oC
DT = 7,570k
Vậy DT < [DT] điều kiện bền nhiệt được thỏa mãn
2.5 Tính toán sức bền một số chi tiết điển hình của ly hơp
2.5.1 Tính sức bền đĩa bị động
Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa được ghép với nhau bằng đinh tán, xương đĩa được ghép với nhau bằng đinh tán, xương đĩa lại được ghép với mayer đĩa bị động bằng đinh tán.
Vật liệu của tấm ma sát thường chọn là loại phêrađô. Xương đĩa thường chế tạo bằng thép cacbon trung bình và cao®Ta chọn thép C50
Chiều dày xương đĩa thường chọn từ (1,5 ¸ 2,0) (mm). Ta chọn dx = 2 (mm)
Chiều dày tấm ma sát thường chọn từ (3 ¸ 5) (mm). Ta chọn d = 4 (mm
Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán. Vật liệu của đinh tán được chế tạo bằng đồng, có đường kính d = 4 mm. Đinh tán được bố trí trên đĩa theo hai dãy tương ứng với các bán kính như sau:
Vòng trong: r1 = 120 (mm) = 0,12 (m)
Vòng ngoài: r2 = 140 (mm) = 0,14 (m)
2.5.2 Tính sức bền moayơ đĩa bị động
Chiều dài của moayơ đĩa bị động được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động. Moayơ được ghép với xương đĩa bị động bằng đinh tán và lắp với trục ly hợp bằng then hoa.
Chiều dài moayơ thường chọn bằng đường kính ngoài của then hoa trục ly hợp. Khi điều kiện làm việc nặng nhọc thì chọn L = 1,4 D (D là đường kính ngoài của then hoa trục ly hợp). Với ly hợp có hai đĩa bị động thì chiều dài mỗi moayơ riêng biệt phải giảm nhiều, nên ta chọn L = 40 mm (lấy theo xe tham khảo).
Đinh tán nối moayơ với xương đĩa bị động thường làm bằng thép có đường kính
d = (6 ¸ 10) mm => Ta chọn d = 8 mm
2.6 Tính lò xo ép
Cơ cấu ép được dung để tạo lực ép cho đĩa ép của ly hợp thường đóng xe tải HINO là lò xo đĩa kiểu nón cụt nhờ nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo dây xoắn
Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép măng gan 65 có ứng suất tiếp cho phép
[t] = 650 ÷ 850(MN/m2)
Lò xo được tính toán nhằm xác định các thông số hình học cơ bản nhằm thỏa mãn lực F cần thiết cho ly hợp. Kích thước của lò xo đĩa nón cụt còn phải bảo đảm điều kiện bền với chức năng là đòn mở
2.6.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa nón cụt
Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa nón cụt được xác định theo công thức
Flx = k0.
Thay số ta có: Flx = k0. = 1,08.9217,18 = 9954,55 (N)
2.6.2 Kích thước cơ bản và đặc tính của lò xo ép nón cụt xẻ rãnh
De: Đường kính lớn của lò xo đĩa nón cụt ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép(m). Chọn De = 0,95.(2.R2) = 0,95.2.0,16 = 0,304 (m)
Thỏa mãn vùng cho phép β=(1,8÷2,25)
Kích thước đặc trưng cho đòn mở của lò xo đĩa theo yêu cầu đặc tính làm việc. Phải thỏa mãn điều kiện bền khi mở ly hợp.
2.7 Tính sức bền trục ly hợp
Trục ly hợp vừa là trục sơ cấp hộp số, đầu cuối của trục có cặp bánh răng nghiêng luôn ăn khớp. Đầu trước của trục lắp ổ bi và đặt trong khoang của bánh đà, đầu sau lắp ổ bi trên thành vỏ hộp số.
2.7.1 Chế độ tính toán trục ly hợp
Ta có mômen truyền từ động cơ xuống trục ly hợp : Me max = 18,6 kGm.
Mômen bánh truyền tới trục ly hợ :
Mφ = 609,7 (N)
Ta thấy Mφ > Me max
Vậy ta dùng mômen truyền từ động cơ để tính toán cho trục ly hợp
2.7.2 Tính các lực tác dụng lên cặp bánh răng luôn ăn khớp
Các thông số của bánh răng nghiêng luôn ăn khớp :
Đường kính đỉnh răng da = 102,98(mm)
Đường kính vòng chia d = 94,48 (mm)
Đường kính chân răng df = 83,85(mm)
Môđun pháp tuyến mn =4,25( mm)
Số răng Z = 21
Góc nghiêng của răng b = 250 ; góc ăn khớp a = 200
Bề rộng vành răng B = 30(mm)
2.7.5 Tính các mômen trên trục ly hợp và vẽ biểu đồ mômen
Ta đặt trục ly hợp trong hệ trục (Oxyz).
Như vậy trục ly hợp chịu uốn theo phương Ox và Oy, xoắn quanh Oz.
Trục ly hợp được chế tạo bằng thép 40X, có ứng suất cho phép :
[sth] = (5 ¸ 7).107(N/m2); [tc] = 3.107(N/m2);
[scd] = 2,5.107(N/m2);
Từ biểu đồ mômen, ta thấy rằng các vị trí trên trục ly hợp có tiết diện nguy hiểm.
Tiết diện (11) lắp ổ lăn trên trục (kiểm tra theo bền uốn).
Tiết diện (12) lắp moayơ đĩa bị động (kiểm tra độ chèn dập then).
Tiết diện (13) có bánh răng luôn ăn khớp (tính độ võng góc xoay).
Tính bền trục ly hợp tại vị trí có then hoa :
Các thông số cơ bản của then hoa được chọn theo xe tham khảo.
Đường kính đỉnh của then hoa : da = 45 mm
Đường kính chân của then hoa : df = 36 mm
Đường kính vòng chia của then hoa : d = 40,5 mm
Bề rộng của then hoa : B = 5 mm
Chiều cao của then hoa : h = 4,5 mm
Số lượng của then hoa : z = 10
Chiều dài của moayơ : l = 42 mm
Þ Vậy gå = 0,00018( rad) < [gå] = 0,001 rad
Góc xoay của trục ly hợp đạt yêu cầu cho phép.
2.8 Thiết kế hệ thống dẫn động ly hợp
Hệ thống dẫn động được chọn là hệ thống dẫn động có trợ lực chân không.
Ta có :
a = 420 mm b = 80 mm
c =178 mm d = 83 mm
Þ Slv= 4,2.19,02 =79,88(mm)
ÞSt= 57,06 + 79,88 = 136,94(mm) 137(mm)
Hành trình này nằm trong giới hạn cho phép [St]= 180 (mm)
2.9 Thiết kế bộ trợ lực chân không
2.9.1 Xác định mà bộ cường hóa phải thực hiện
Ta có khi không cường hóa lực bàn đạp là : Qbđk=538 (N)
Đề giảm bớt sức lao động của ngườ lái ta lắp thêm bộ trợ lực tác động lên bàn đạp ta chọn là : Qbđc= 120(N).Ta bố trí cường hóa nối tiếp giữa bàn đạp và xylanh chính.
Khi đó ta xác định lực cường hóa phải sinh ra.
Qc=( Qbđk- Qbđc)a/b = ( 538-120).420/80= 2194,5(N)
Vậy bộ cường hóa chân không phải sinh ra 1 lực là 2194,5(N), ta chọn lực mở van cường hóa là 60(N)
2.9.3 Tính lò xo hồi vị màng sinh lực
Khi bộ cường hóa sinh hết lực của mình thì lúc đó lò xo hồi vị chịu tải lớn nhất. Để xác định kích thước lò xo hồi vị ta chọn tải trọng lớn nhất tác dụng lên nó là:
Pmax= 15%Qc= 15%.2194,5=329 (N)
Lực lò xo ghép ban đầu: Pbđ= 7%.Qc= 154 (N)
Số vòng toàn bộ của lò xo: n = n0 + 1= 16 (vòng)
Giả thiết khe hở cực tiểu giữa các vòng lò xo này khi mở hết ly hợp là: =1,5(mm).
Vậy chiều dài của lò xo là: l = n.d + .d + Sm= 16.3 + 1,5.3 + 26 = 78,5(mm)
CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT
3.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết
3.1.1 Phân tích chức năng
Chi tiết gia công là pistong của xi lanh công tác trong hệ thống dẫn động ly hợp.
3.1.2 Yêu cầu kĩ thuật đối với pistong
Vật liệu chế tạo là nhôm hợp kim. Dạt độ bóng và dung sai như hình vẽ. các kích thước không ghi dung sai thì lấy bằng dung sai của máy.
Dung sai độ đồng trục của mặt trụ là 0,15(mm)
Nhiệt luyện đạt độ cứng 50HRC
3.2 Phân tích công nghệ và chọn chuẩn gia công
3.2.1 Tính công nghệ
Điều kiện kỹ thuật có thể gia công được kết cấu pistong phù hợp với điều kiện làm việc, công nghệ lắp ráp đơn giản, khi chọn chuẩn và gá đặt chi tiết gia công.
3.2.4 Phương pháp gia công chi tiết
Do phương pháp gia công không phức tạp, với số lượng ít nên ta gia công chi tiết trên máy thông dụng và đồ gá vạn năng sẵn có để gia công chi tiết, như vậy việc gia công chi tiết thuộc loại đơn chiếc.
3.2.5 Đồ gá
Ta dung đồ gá vạn năng để gia công chi tiế, làm như vậy để hạ giá thành sản phẩm.
3.3 Các nguyên công gia công chi tiết
3.3.1 Nguyên công : Khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm (mặt C )
Định vị và kẹp chặt: chi tiết được định vị và kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm. Ta chọn như sau
* Bước 1: Tiện thô mặt ngoài đầu C đạt Φ 20(mm)
Thực hiện trên máy tiện T614
Dao P9 (thép gió)
Lượng chạy dao S= 0,25
Chiều sâu cắt t= 1 (mm)
Tốc đố máy n= 1380(vg/ph)
* Bước 3 :
Khoan lỗ tâm Φ6
Thực hiện trên máy T614
Dao mũi khoan Φ6
Lượng chạy dao S = 0,25(mm/vg)
Chiều sâu lỗ l = 16(mm)
Tốc độ máy n = 1380
3.3.3 Nguyên công 3: Tiện tinh, hạ bậc và tiện rãnh lắp phớt
* Bước 1:
Chống tu vào 2 lỗ tâm thực hiện trên máy tiện T614
Tiện tinh mặt (A) và mặt (C) đạt Φ19±0,5
Dao tiện DTP9 1250
Lượng chạy dao S = 0,15(mm/vg)
Chiều sâu cắt t = 0,5(mm)
Tốc độ máy n = 1380(vg/ph)
* Bước 3 :
Hạ bậc và tiện rãnh đầu (C) đạt Φ15 và Φ11
Thực hiện trên dao DTP9 1250
Lượng chạy dao S = 0,2(mm/vg)
Chiều sâu cắt t = 0,5(mm)
Tốc độ máy n = 1380(vg/ph
3.3.5 Nguyên công 5: mài tròn mặt ngoài theo bề mặt làm việc của xy lanh
Hạ bậc và tiện rãnh đầu (A) đạt Φ19±0,1
Thực hiền trên máy mài 3
Dùng dao mài 1k450-125
Tốc độ máy n1=450( vg/ph)
Tốc độ máy n2= 2250 (vg/ph)
Lượng chạy dao S = 0,05(mm/vg)
Chiều sâu cắt t = 0,1 mm.
3.3.6 Nguyên công 6: kiểm tra
Kiểm tra kích thước bằng thước cặp
Kiểm tra độ vuông góc, độ tròn, độ đồng trục, bằng đồng hồ kiểm.
CHƯƠNG IV: SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG VÀ ĐIỀU CHỈNH LY HỢP
4.1 Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát
Đĩa ma sát là bộ phận quan trọng nhất của bộ ly hợp ma sát, hư hỏng chính của đĩa ma sát có thể là nứt, vỡ, cong vênh, lỏng đinh tán bắt chặt các tấm ma sát trên đĩa hoặc đinh tán bắt giữ đĩa ma sát trên moay ơ, gãy hoặc liệt lò xo giảm chấn, mòn xước mặt ma sát và mòn rãnh khớp then hoa của moay ơ.
4.2 Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp
Đĩa ép có thể có các hư hỏng như nứt, vỡ, cong vênh, xước hoặc mòn thành gờ trên bề mặt ma sát hoặc mòn hỏng giá lắp đòn mở. Đĩa ép bị nứt, vỡ, cong vênh lớn phải thay mới. Đĩa ép có hiện tượng xước hoặc mòn thành gờ nhẹ được sửa chữa bằng cách mài phẳng lại hoặc đánh bóng bằng vải nhám.
4.3 Lắp bộ ly hợp và điều chỉnh độ đồng đều của các đòn mở
Sau khi kiểm tra, sửa chữa đia ma sát và các chi tiết của cụm đĩa ép, tiến hành lắp cụm vỏ ly hợp, đĩa ép, lò xo và đòn mở. Cần chú ý đảm bảo các bề mặt ma sát của đĩa ma sát, của đĩa ép và của bánh đà sạch, không dính dầu mỡ trước khi lắp bộ ly hợp lên bánh đà (dùng xăng để rửa sạch nếu bẩn). Kiểm tra vòng bi gối trục sơ cấp hốp số ở đuôi trục khuỷu, nếu không bị rơ, lỏng thì bôi mỡ và chuẩn bị lắp bộ ly hợp.
4.5 Lắp cơ cấu điều khiển và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp
Cần kiểm tra thanh nối đảm bảo không bị biến dạng so với trạng thái nguyên thuỷ, tra mỡ vào các khớp nối rồi lắp hoàn chỉnh cơ cấu dẫn động để các thanh nối chuyển động trơn tru, nhẹ nhàng, không bị chạm hoặc kẹt bởi các chi tiết xung quanh.
4.6 Những hư hỏng thường gặp và bảo dưỡng sửa chữa
4.6.1 Ly hợp bị trượt
Biểu hiện:
- Khi tăng ga vận tốc của xe không tăng theo tương ứng.
- Có mùi khét.
Nguyên nhân:
- Khe hở giữa đầu đòn mở và bi T không có hay không có hành trình tự do của bàn đạp.
- Do lò xo ép bị yếu.
4.6.2 Ly hợp ngắt không hoàn toàn
Biểu hiện: Sang số khó, gây va đập ở hộp số khi chuyển số.
Nguyên nhân:
- Hành trình tự do bàn đạp quá lớn.
- Các đầu đòn mở không nằm trong cùng mặt phẳng do đĩa bị động và đĩa ép bị cong vênh. Do khe hở đầu đòn mở lớn quá nên không mở được đĩa ép làm đĩa ép bị cong vênh.
- Do ổ bi T bị kẹt.
4.6.5 Bàn đạp ly hợp bị rung
Nguyên nhân:
- Bánh đà bị cong vênh hoặc lắp không đúng.
- Vỏ ly hợp bị lắp lệch tâm bánh đà.
- Chỉnh các đầu đòn mở không đều.
Khắc phục:
- Kiểm tra trạng thái kỹ thuật của bánh đà, nếu cong vênh cần thay thế hoặc sữa chữa, nếu lắp không đúng càn lắp lại.
- Kiểm tra điều chỉnh lại vỏ ly hợp.
4.6.8 Hỏng hệ thống dẫn động thuỷ lực
Nguyên nhân:
- Hư hỏng xy lanh chính hoặc xy lanh công tác.
- Các mối nối có thể bị hở làm chảy dầu.
Khắc phục:
- Kiểm tra xy lanh chính và xy lanh công tác.
- Kiểm tra các mối nối phải đảm bảo độ kín khít.
KẾT LUẬN
Sau thời gian được giao thiết kế đồ án tôt nghiệp, em đã cố gắng thực hiện và đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao là “Thiết kế hệ thống ly hợp xe ôtô tải 5 tấn Hino WU422”
Ngay từ lúc nhận được đề tài tốt nghiệp, em đã tiến hành khảo sát thực tế, tìm tòi các tài liệu tham khảo từ đó làm cơ sở để vận dụng những kiến thức đã học được trong nhà trường cũng như tham khảo các ý kiến chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn để hoàn thành đồ án.
Quá trình tính toán lựa chọn các thông số và các kích thước của ly hợp được em tiến hành một cách chính xác và đảm bảo độ tin cậy cao. Quá trình kiểm nghiệm ly hợp cũng được em tiến hành cẩn thận và đã cho những kết quả nằm trong giới hạn an toàn cho phép. Từ đó em có thể kết luận hệ thống ly hợp em đã thiết kế hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu cơ bản đối với một cụm ly hợp. Như vậy đồ án của em đã giải quyết được các yêu cầu đề ra, cả về mặt lý thuyết cũng như khả năng ứng dụng thực tế.
Mặc dù bản thân em đã cố gắng rất nhiều và nhận được sự hướng dẫn tận tình từ phía giáo viên hướng dẫn nhưng do thời gian cũng như kiến thức của em còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến góp ý, phê bình của các thầy giáo trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: TS…………….. và các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, Viện Cơ khí động lực, Trường ĐHBK Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo - Chủ biên Nguyễn Hữu Cẩn, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1978.
2. Hướng dẫn đồ án môn học “ Thiết kế hệ thống ly hợp ôtô - máy kéo” - Lê Thị Vàng, NXB Đại học tại chức, ĐHBK Hà Nội, 1992.
3. Tập bài giảng “ Thiết kế tính toán ôtô” - PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan, Hà Nội, 2005.
4. Cấu tạo hệ thống ôtô con - Nguyễn Khắc Trai, NXB KHKT, 2000.
5. Cấu tạo gầm xe con - Nguyễn Khắc Trai, NXB KHKT, 2000.
6. Sức bền vật liệu. Tập 1,2 - Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng, NXB Giáo Dục, 2003.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"