MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ.......................................5
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại ly hợp........................................................5
1.1.1 Nhiệm vụ ly hợp............................................................................................ 5
1.1.2 Yêu cầu ly hợp...............................................................................................5
1.1.3 Phân loại ly hợp.............................................................................................6
1.2. Kết cấu ly hợp sử dụng trên ô tô.................................................................8
1.2.1. Ly hợp ma sát...............................................................................................8
1.2.2. Ly hợp thủy lực............................................................................................10
1.2.3. Ly hợp điện từ.............................................................................................11
CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN , THIẾT KẾ LY HỢP TRÊN XE 7 CHỖ.......................13
2.1. Lựa chọn cụm ly hợp...................................................................................14
2.1.1. Phương án 1: Ly hợp thủy lực.....................................................................14
2.1.2 Phương án 2: Ly hợp điện từ.......................................................................14
2.1.3 Phương án 3: Ly hợp ma sát khô.................................................................15
2.1.4 Phương án lựa chọn....................................................................................15
2.2. Phương án lựa chọn loại lò xo ép..............................................................16
2.2.1. Lò xo trụ......................................................................................................16
2.2.2. Lò xo côn.....................................................................................................17
2.2.3. Lò xo đĩa......................................................................................................17
2.2.4. Phương án lựa chọn....................................................................................18
2.3. Lựa chọn phương án dẫn động điều khiển loại ly hợp đĩa ma sát.........18
2.3.1. Phương án 1 : Dẫn động ly hợp bằng cơ khí .............................................19
2.3.2. Phương án 2: Dẫn động ly hợp bằng thủy lực.............................................21
2.3.3. Phương án 3: Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén...................21
2.3.4. Phương án 4: Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén................22
2.3.5 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không.....................................................23
2.3.6. Phương án lựa chọn....................................................................................23
2.4 Kết luận hệ thống ly hợp chọn thiết kế.......................................................24
2.5. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp.....................................................24
2.5.1. Xác định mô-men ma sát mà ly hợp cần truyền..........................................24
2.5.2 Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp..............................25
2.5.3. Tính lò xo giảm chấn....................................................................................27
2.6 Tính kiểm tra điều kiện làm việc ly hợp.......................................................31
2.6.1 Tính công trượt và công trượt riêng..............................................................31
2.6.2 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết ........................................................................33
2.7 Tính bền một số chi tiết ly hợp.....................................................................34
2.7.1. Tính bền đĩa bị động.....................................................................................34
2.7.2 Tính lò xo ép..................................................................................................37
2.7.3. Tính toán trục ly hợp.....................................................................................39
2.8 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp...............................................................45
2.8.1. Xác định lực và hành trình bàn đạp.............................................................45
2.8.2. Thiết kế hệ dẫn động thủy lực......................................................................46
CHƯƠNG III. KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LY HỢP...............................49
3.1. Chẩn đoán hư hỏng ly hợp..........................................................................49
3.1.1. Bị trượt khi đóng ly hợp................................................................................49
3.1.2. Bị rung giật, làm việc không êm khi đóng ly hợp.........................................50
3.1.3. Ly hợp không ngắt được hoàn toàn.............................................................51
3.1.4. Ly hợp phát ra tiếng kêu..............................................................................53
3.1.5. Bàn đạp ly hợp rung....................................................................................54
3.1.6. Đĩa ly hợp chóng mòn..................................................................................54
3.1.7. Bàn đạp ly hợp nặng...................................................................................55
3.1.8. Hẫng bàn đạp ly hợp...................................................................................56
3.2. Quy trình kiểm tra, sửa chữa ly hợp..........................................................56
3.2.1. Hiện tượng trượt ly hợp...............................................................................56
3.2.2. Hiện tượng khó sang số hoặc không sang được số:...................................57
3.2.3. Hiện tượng rung ly hợp khi khởi hành.........................................................58
3.2.4. Hiện tượng ly hợp bị kêu.............................................................................58
3.3. Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp...........................................................59
3.3.1 Tháo bộ ly hợp.............................................................................................59
3.3.2 Lắp bộ ly hợp...............................................................................................61
3.3.3 Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát ....................................................................64
3.3.4 Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp.................................66
3.3.5 Kiểm tra khớp trượt và vòng bi nhả ly hợp..................................................67
3.3.6. Bôi mỡ cho các chi tiết ..............................................................................69
KẾT LUẬN...........................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................71
LỜI NÓI ĐẦU
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 2025, 2035. 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 “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP CHO XE 7 CHỖ TRÊN CƠ SỞ XE FORD EVEREST XLT 4x2” 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.
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 Trường ĐH Công Nghệ GTVT đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
Em xin trân thành cảm ơn!
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại ly hợp
1.1.1 Nhiệm vụ 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 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
1.1.3 Phân loại ly hợp
a) Phân loại theo phương pháp truyền mômen
Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau:
- Loại 1: Ly hợp ma sát là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó gồm các loại sau:
+ Ly hợp ma sát loại đĩa : một đĩa, hai đĩa, nhiều đĩa .
+ Ly hợp ma sát loại hình côn : phần đĩa bị động có hình côn.
+ Ly hợp ma sát loại hình trống: phần đĩa bị động làm theo dạng má phanh tang trống.
c) Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép
Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau:
- Loại 1:
+ Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau:
+ Lò xo trụ: Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hang
d) Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp
Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:
+ Loại 1: Ly hợp điều khiển tự động.
+ Loại 2: Ly hợp điều khiển cưỡng bức.
Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ thống dẫn động ly hợp. Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma sát ở trạng thái luôn đóng.
1.2. Kết cấu ly hợp sử dụng trên ô tô
1.2.1. Ly hợp ma sát
1.2.1.1. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại địa ma sát khô 1 địa
a) 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, moay ơ, bộ phận giảm chấn (9) và trục ly hợp
b) Nguyên lý hoạt động của ly hợp ma sát khô một đĩa
- Trạng thái đóng
Bàn đạp ly hợp ở trạng thái ban đầu. Dưới tác dụng của các lò xo (4) bố trí trên ly hợp, đĩa bị động (2) được ép giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) bằng lực của lò xo (4)
1.2.1.2. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại địa ma sát khô 2 địa
a) Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại ma sát khô 2 đĩa
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 2 đĩa ma sát khô tương tự như ly hợp ma sát khô một đĩa. Điểm khác biệt của ly hợp ma sát 2 đĩa là có 2 đĩa bị động và đĩa ép trung gian.
b) Nguyên lý hoạt động của ly hợp ma sát khô hai đĩa
- Trạng thái đóng ly hợp:
Lực ép của các lò xo (7) ép chặt các đĩa ép ngoài, đĩa bị động ngoài ,đĩa ép trung gian, đĩa bị động trong, trên bánh đà thành một khối. mômen xoắn được truyền từ động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phận giảm chấn, Moay-ơ tới trục bị động ly hợp.
- Trạng thái ly hợp mở:
Khi tác động lực điều khiển lên bàn đạp thông qua các thanh kéo, bạc mở (9) dịch sang trái khắc phục khe hở ở giữa ô bi ‘T’ (12) và đầu đòn mở (13). ổ bi ‘T’ tiếp tục ép lên đầu đòn mở, đẩy đầu trong sang trái, đầu ngoài đòn mở dịch chuyển sang phải. Kéo đĩa ép ngoài (5) tách khỏi đĩa bị động ngoài, lò xo định vị (2) đẩy đĩa ép trong tiến sát đến đầu bu lông hạn chế (6), tách đĩa bị động trong ra khỏi bánh đà.
1.2.2. Ly hợp thủy lực
a) 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.
b) Nguyên lý hoạt động ly hợp thủy lực
Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác. Bánh bơm ly tâm và bánh tuabin hướng tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác. Trục của bánh bơm được nối với động cớ và trục của bánh tuabin được nối với hộp số.
1.2.3. 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 số. 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 LY HỢP TRÊN XE 7 CHỖ
Các thông số tham khảo của xe như bảng 2.1.
2.1. Lựa chọn cụm ly hợp
2.1.1. Phương án 1: Ly hợp thủy lực
a) Ưu điểm:
khả năng truyền tải năng lượng lớn, làm việc êm dịu.
b) Nhược điểm:
Ly hợp thủy lực không có khả năng ngắt hoàn toàn mô men truyền khi chuyển số, hiệu suất truyền lực thấp do có sự trượt và không có khả năng biến đổi mô men. Mặt khác ly hợp thủy lực đòi hỏi cao về độ chính xác, độ kín khít của các mối ghép nên rất khó chế tạo, yêu cầu các loại dầu đặc biệt (dầu có độ nhớt và nhiệt độ đông đặc thấp, không sủi bọt….) dẫn đến giá thành sẽ cao hơn ly hợp cơ khí thông thường rất nhiều.
2.1.3 Phương án 3: Ly hợp ma sát khô
a) Ưu điểm:
- Làm việc bền vững tin cậy
- Hiệu suất cao
- Mô men quán tính các chi tiết thụ động nhỏ
b) So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa:
- Nếu cùng một kích thước bao 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 rơ moóc hay bán rơ moóc.
- Nếu cùng truyền mô men như nhau dẫn tới kích thước bao ngoài của ly hợp 2 đĩa nhỏ hơn.
2.2. Phương án lựa chọn loại lò xo ép
2.2.1. Lò xo trụ
Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường (a)
Các lò xo trụ được bố trí theo chu vi đảm bảo ép đều lên bề mặt ma sát, được định tâm chắc chắn trên đĩa ép và vỏ ly hợp nhờ vấu hay cốc dẫn hướng.
2.2.2. Lò xo côn
Lò xo côn có đường đặc tính làm việc là đường (b)
a) Ưu điểm:
- Lực ép của lò xo lớn, nên thường được dùng trên ôtô có mômen của động cơ trên 500 Nm.
- Có thể giảm được không gian của kết cấu do lò xo có thể ép đến khi lò xo nằm trên một mặt phẳng.
b) Nhược điểm:
- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp sẽ chật và khó bố trí bạc mở ly hợp.
- Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn ép do đó việc điều chỉnh ly hợp sẽ phức tạp.
2.2.4. Phương án lựa chọn
Qua việc tham khảo các loại lò xo ép trên ly hợp xe con, với các ưu điểm nổi trội ta chọn loại lò xo ép là lò xo dạng đĩa.
2.3. Lựa chọn phương án dẫn động điều khiển loại ly hợp đĩa ma sát
Trợ lực có thể là : Cơ khí, chân không, khí nén.
2.3.1. Phương án 1 : Dẫn động ly hợp bằng cơ khí
2.3.1.1. Dẫn động cơ khí sử dụng thanh và cần
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...
2.3.1.2. Dẫn động cơ khí sử dụng cáp
a) Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo
- Có độ tin cậy làm việc cao
b) Nhược điểm:
- Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp
- Yêu cầu lực của người lái tác dụng lên bàn đạp lớn.
2.3.3. Phương án 3: Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn, khớp nối.
Đồng thời kết hợp với lực đẩy của khí nén.
a) Ưu điểm:
Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy, khi trợ lực khí nén hỏng thì hệ thống dẫn động cơ khí vẫn có thể điều khiển ly hợp được.
b) Nhược điểm:
Khi trợ lực hỏng thì lực bàn đạp lớn. Loại hệ thống dẫn động này phù hợp với những xe có máy nén khí.
2.3.4. Phương án 4: Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn và áp lực của dầu trong các xi lanh lực. Đồng thời kết hợp với áp lực của khí nén lấy từ các máy nén khí.
2.3.6. Phương án lựa chọn
Qua việc tham khảo sơ bộ các phương án, ta thấy phương án dẫn động thuỷ lực dùng trợ lực chân không là phương án có nhiều ưu điểm nổi bật, đảm bảo tính hài hoà, phù hợp với phương án dẫn động và trợ lực của loại xe thiết kế. Do đó ta chọn phương án dẫn động là dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không.
2.5. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
2.5.1. Xác định mô-men ma sát mà ly hợp cần truyền
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 :
Mc = b.Memax
-> Ta chọn b = 1,5
=> Vậy mô-men ma sát của ly hợp cần truyền :
Mc = b.Memax = 1,5.330 = 495 Nm
2.5.2 Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp
Cơ sở để xác định kích thước của ly hợp là ly hợp phải có khả năng truyền được mô men xoắn lớn hơn mô men cực đại của động cơ một ít.
Memax : Mômen cực đại của động cơ, tính theo Nm.
D : Đường kính ngoài của đĩa ma sát, tính theo cm.
C : Hệ số kinh nghiệm. Với ô-tô con C = 4,7
Suy ra : D2= 2. R2= 3,16. ≈ 28,5 cm = 285 mm
Ta thấy D quá nhỏ nên d cũng sẽ nhỏ gây khó khăn trong việc bố trí các chi tiết cũng như điều kiện làm việc của ly hợp. So sánh với xe tham khảo:
=> Ta chọn D = 300 mm
Mà [q] = 0,18 ¸ 0,23 [MPa] => q thỏa mãn
Mô-men ma sát của ly hợp đƣợc xác định theo công thức :
Mc = b.Memax = m .FΣ.Rtb.zµ
Áp suất này càng lớn thì tốc độ mài mòn càng cao do vậy ngƣời ta giới hạn áp suất này trong một giới hạn cho phép [q] nhất định. Đối với ô-tô con [q]= 180 ÷ 230 kN/m2. Chọn: [q]= 210 kN/m2
Thay q = [q]= 210 kN/m2, ta được zµ= 1,9
Số đồi bề mặt ma sát la số chẵn nên chọn: zµ= 2
=> Số đĩa bị động của ly hợp: n= 1
Thay số ta được: q = 201,68 kN/m2
Vậy: q = 201,68 kN/m2< [q]= 210 kN/m2
Bề mặt ma sát bảo đảm đủ độ bền cho phép.
2.5.3. Tính lò xo giảm chấn
Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ thống truyền lực đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moay-ơ trục ly hợp.
Gb: Trọng lƣợng bám của ôtô trên cầu chủ động: Gb = 15640 (N).
j: Hệ số bám của đường: Lấy j = 0,8.
rb: Bán kính làm việc của bánh xe: rb = 0,464 m.
i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính: i0 = 5,125
i1 : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1: i1 = 4,124
Thay vào công thức trên ta có: Mmax = 315 (N.m)
Mlx: Mômen sinh ra do lực của các lò xo.
Mms: Mômen ma sát.
Plxg: Lực ép của một lò xo giảm chấn.
Rlx: Bán kính đặt lò xo giảm chấn. Chọn Rlx = 50 mm = 0,05 m.
Zlx : Số lượng lò xo giảm chấn. Chọn Zlx = 6
Pms: Lực tác dụng trên vòng ma sát.
Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn (hay gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa bị động để xoay đĩa đi 1o so với moayơ):
S = 17,4.Rlx2.K.Zlx
Với : K: Độ cứng của một lò xo.K = 1300 N/m.
=> S = 17,4.Rlx2.K.Zlx = 17,4.0,052.1300.6 = 339,3 (Nm)
Vậy kích thƣớc đặt lỗ thanh tựa là :
B = d + l1 + l2 = 12 + 3,5 + 3,5 = 19 mm
Theo thực nghiệm thƣờng lấy:
Mms = 0,25.Mmax = 0,25.315 = 78,75 (Nm).
Suy ra: Mlx = Mmax – Mms = 315 – 78,75 = 236,25 (Nm).
Chiều dài làm việc của lò xo được tính theo công thức:
l1 = (n0 +1).d = (4+1).3 = 15 (mm).
Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
l2 = l1 + n0. l = 15 + 4.3 = 27 (mm).
Lò xo được kiểm tra theo ứng suất xoắn :
Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65 G có [t ] = 14.108 (N/m2).
Thay các thông số vào công thức tính t ta có: t = 8,2.108 (N/m2) < [t ] = 14.108 (N/m2).
Vậy lò xo đủ bền.
2.6 Tính kiểm tra điều kiện làm việc ly hợp
2.6.1 Tính công trượt và công trượt riêng
a) Công trượt :
G : Trọng lượng toàn bộ của xe, G = 2607 Kg = 26070 (N).
g : Gia tốc trọng trƣờng, g = 9,81 (m/s2).
rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe
Vậy công trượt: Wu = 3,49 (J).
b) Tính công trượt riêng:
A : Diện tích bề mặt ma sát
D , d : Đường kính trong và ngoài đĩa ma sát
Thay số được: Wu = 4,44.10-3 (J/cm2)
2.6.2 Kiểm tra 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, ...
c : Tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng c=481,5J/kgoC (đối với vật liệu gang và thép)
md : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép).
Vậy có: At = 3,86.10-3
Suy ra mức gia tăng nhiệt đảm bảo điều kiện
2.7 Tính bền một số chi tiết ly hợp
2.7.1. Tính bền đĩa bị động
Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa. Xương đĩa thường được chế tạo từ thép 65 nhiệt luyện tôi thể tích hoặc thép 20 tôi thấm. Chiều dày xương đĩa thường chọn từ (1,5 - 2,0) mm.
a) Đinh tán:
Đinh tán dùng để tán các tấm ma sát với xương đĩa được chế tạo từ đồng hoặc nhôm với đường kính từ 4¸6mm. Ta chọn d= 5 mm.
Đinh tán được kiểm bền theo ứng suất chèn dập và ứng suất cắt. Đinh tán được bố trí trên đĩa theo hai dãy tương ứng với:
r1 = 110 mm = 0,11 m
r2 = 140 mm = 0,14 m
b) Moayer đĩa bị động
Moay-ơ thường được thiết kế với độ dài đủ lớn để đĩa bị động đỡ bị đảo, với ly hợp làm việc trong điều kiện bình thường chiều dài của moay ơ thường được chọn bằng đường kính then hoa trên trục ly hợp L = D.
Thay số vào ta được: ec = 1,50.10-7 (N/cm2) ; ecd = 1,71.107 (N/cm2)
Chọn vật liệu chế tạo moayer là thép 40X có các ứng suất giới hạn là:
[sc] = 8.107 (N/m2).
[scd] = 15.107 (N/m2).
Như vậy ta thấy: sc < [sc] và .scd < [scd]
Vậy then hoa đủ bền.
2.7.2 Tính lò xo ép
Cơ cấu ép được dùng để tạo lực ép cho đĩa ép của ly hợp thường đóng xe con là lò xo đĩa kiểu nón cụt nhờ đó nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo trụ.
Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép Mn 65 có ứng suất tiếp cho phép
[t] = 650 ÷ 850(MN/m2)
[s ] =1000(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.
* Ta dùng lò xo ép là loại lò xo nón cụt xẻ rãnh:
Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa nón cụt được xác định theo công thức
Flx =k0 .FS
=> Flx = Få.k0 = 7920.1,05 = 8316(N)
2.7.3. Tính toán trục ly hợp
Trục ly hợp cũng đồng thời là trục sơ cấp của hộp số, ở cuối trục có bánh răng nghiêng liền trục. Đầu trước của trục lắp ổ bi trong khoang của bánh đà, đầu sau lắp lên thành vỏ hộp số.
Từ sơ đồ 2.19 ta có:
Trục I: Là trục ly hợp và cũng đồng thời là trục sơ cấp của hộp số.
Trục II : Là trục trung gian của hộp số.
Trục III : Là trục thứ cấp của hộp số.
Ta sẽ kiểm nghiệm trục tại chế độ mô men lớn nhất. Giả sử mô men trên trục là lớn nhất khi hộp số đặt ở tay số 1.
Các thông số tham khảo của các cặp bánh răng hộp số:
Đường kính vòng lăn bánh răng trục sơ cấp d1 = 60 mm = 0,06 m.
Đường kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d2 = 110 mm = 0,11 m.
Đường kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d3 = 40 mm = 0,04 m.
Trục I : M1 = Memax = 330 Nm.
Trục II: M2 = 605 Nm
Trục III: M2 = 1966 Nm
* Tính toán các lực trên các bánh răng của trục I và trục III:
Bánh răng trên trục số I là bánh răng nghiêng, ta chọn các thông số tham khảo như sau: Đường kính vòng lăn d1 = 0,06 m.
- Trục số III :
Bánh răng trên trục III là bánh răng thẳng. Có các thông số chọn theo tham khảo như sau :
Đường kính vòng lăn d4 = 0,13 m
Góc ăn khớp a = 200
Khi đó ta có:
Lực vòng: Pv4 = 30246 (N)
Lực hướng kính: Pr4 = 11008 (N)
YA có giá trị âm chứng tỏ YA có chiều ngƣợc với chiều đã giả thiết. Như vậy ta có các lực tác dụng lên trục I như sau:
Pv1 = 11000N Pr1 = 4418 N Pa1 = 5129 N
XA = 3830 N YA = 728 N
XB = 19151 N YB = 6719N
XC = 4321 N YC = 1573 N
- Kiểm tra bền trục I:
Tính mômen tại vị trí (B):
MxB = XA.200 = 3830.200 = 766000(N.mm)
MyB = YA.200 = 728.200 =145600(N.mm)
Tính mômen tại vị trí (C)
MxC = XA.250 - XB.50 = 3830.250 -19151.50 = -50(Nmm)
MyC = -YA.250 + YB.50 - Pa1.30 = -728.250 + 6719.50 - 5129.30 = 80(Nmm)
Ta nhận thấy tiết diện B là tiết diện nguy hiểm nhất. Như vậy ta sẽ kiểm tra bền cho trục I tại tiết diện B.
2.8 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp
Hệ thống dẫn động ly hợp được chọn là hệ thống dẫn động thủy lực có trợ chân không.
2.8.1. Xác định lực và hành trình bàn đạp
Với sơ đồ dẫn động như hình 2.24, ta có tỉ số truyền của dẫn động tính từ bàn đạp ly hợp tới đầu đĩa ép.
Ta chọn các thông số dựa trên tham khảo như sau:
a1 = 350 mm a2 = 60 mm
b1 = 150 mm b2 = 50 mm
d1 = 26 mm d2 = 30 mm Thay số vào ta có:
Suy ra: idd = 23,30
Thay số vào ta có: Qbd = 137,87 (N)
Với lực bàn đạp này nằm trong giới hạn cho phép của lực bàn đạp ly hợp xe con Qbd ≤ 150 N. Do đó không cần thiết kế tính toán thêm bộ trợ lực
Hành trình bàn đạp Sbd được xác định theo công thức:
Sbd = ( d + l2 ).idd
Vậy hành trình của bàn đạp là:
Sbd = ( 3 + 9 ).10,35 = 124,2 ( mm ).
Với hành trình bàn đạp cho phép [Sbd max ]£ 150 mm
=> Hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép
2.8.2. Thiết kế hệ dẫn động thủy lực
2.8.2.1. Tính toán thiết kế xi-lanh công tác
Hành trình làm việc của piston xy lanh công tác : S2 = 27 (mm).
Thay số vào ta có: V = 19085 (mm3)
Chọn chiều dầy thành xy lanh t = 4 mm. Đường kính ngoài:
D2 = d2 + 2.t = 30 + 2.4 = 38 mm.
D2 = d2 + 2.t = 30 + 2.4 = 38 mm.
* Kiểm bền cho xy lanh công tác:
Bán kính trung bình của xy lanh công tác: Rtb2 = 17 (mm)
Thay số vào ta có: s = 0,82.107 (N/m2
Vật liệu chế tạo xy lanh là gang CY 24 - 42 có [s] = 2,4.107 (N/m2). Ta thấy std2 < [s], vậy xy lanh công tác đủ bền.
2.8.2.2. Tính toán thiết kế xy lanh chính
Hành trình làm việc của piston xy lanh chính: S1 = 36 (mm)
Chọn chiều dầy thành xy lanh là t = 4 mm. Đường kính ngoài:
D1 = d1 + 2.t = 26 + 2.4 = 34 mm.
* Kiểm tra bền xy lanh chính:
Tính kiểm nghiệm bền cho xy lanh chính cũng tương tự như xy lanh công tác. Các thông số tính toán cho xy lanh chính là:
Bán kính trong: a1 = 13 (mm)
Bán kính ngoài: b1 = 17 (mm)
Thay số vào ta có: s = 1,6.107 (N/m2).
Vật liệu chế tạo xy lanh là gang CY 24 - 42 có [s] = 2,4.107 (N/m2).
Ta thấy std1 < [s], vậy xy lanh công tác đủ bền.
Kết luận :
Như vậy qua quá trình tính toán ta thấy hệ thống ly hợp đảm bảo yêu cầu về kích thước, độ bền và khả năng làm việc.
CHƯƠNG III
KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LY HỢP
3.1. Chẩn đoán hư hỏng ly hợp
3.1.1. Bị trượt khi đóng ly hợp
* Hiện tượng:
+ Khi tăng ga tốc độ xe không tăng theo tƣơng ứng, giảm công suất của động cơ khi lên dốc;
+ Ly hợp có mùi khét.
* Tác hại:
+ Làm đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà mòn nhanh;
+ Phát sinh ra nhiệt độ cao làm cháy các bề mặt ma sát, các đĩa bị rạn nứt, cong vênh, các lò xo bị giảm tính đàn hồi;
* Một số phương pháp xác định hiện tượng trượt ly hợp:
- Gài số cao, khởi hành xe: Tiến hành theo các bước
+ Chèn bánh xe;
+ Kéo hết phanh tay;
+ Đạp bàn đạp ly hợp và khởi động động cơ;
+ Gài số cao nhất (số 4 hoặc số 5);
3.1.2. Bị rung giật, làm việc không êm khi đóng ly hợp
* Hiện tượng: Xe bị rung giật khi khởi hành.
* Tác hại: Làm tăng tốc độ mòn của các chi tiết và gây cảm giác mệt mỏi khi lái xe.
* Những nguyên nhân gây ra hư hỏng này có thể là:
+ Bề mặt ma sát của đĩa ly hợp bị dính dầu mỡ;
+ Chân máy bị lỏng ;
+ Đinh tán bị lỏng hoặc gãy;
3.1.3. Ly hợp không ngắt được hoàn toàn
* Hiện tượng:
+ Chuyển số khó khăn;
+ Có tiếng va đập ở hộp số.
* Những nguyên nhân hư hỏng có thể là:
+ Hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không đúng (hành trình tự dó quá lớn);
+ Bàn đạp ly hợp ở vị trí quá thấp;
+ Đĩa ly hợp hoặc đĩa ép bị cong vênh;
3.1.4. Ly hợp phát ra tiếng kêu
* Có thể do một trong những nguyên nhân sau:
+ Bị mạt kim loại, hoặc đất cát lọt vào ly hợp.
+ Tiếng kêu phát ra khi đóng ly hợp: Then hoa trục ly hợp và moay ơ đĩa ly hợp quá mòn hoặc lò xo hay cao su giảm chấn bị hỏng.
+ Vòng bi đỡ đầu trục ly hợp trên đuôi trục khuỷu bị vỡ, rơ rão hoặc khô dầu mỡ bôi trơn.
+ Tiếng kêu phát ra khi ngắt ly hợp: Bi T mòn, hỏng hoặc khô dầu mỡ bôi trơn.
Phương pháp tìm ra tiếng kêu không bình thường:
+ Chèn khối chặn vào dưới các bánh xe.
3.1.6. Đĩa ly hợp chóng mòn
* Nguyên nhân hư hỏng có thể là:
+ Đĩa ép bị cong vênh hoặc mòn không đều .
+ Đĩa ly hợp bị cong vênh.
+ Bề mặt bánh đà bị cháy, mòn không đều hoặc bị đảo.
3.2. Quy trình kiểm tra, sửa chữa ly hợp
3.2.1. Hiện tượng trượt ly hợp
Hiện tượng trượt ly hợp như sơ đồ 3.1.
+ Nếu hành trình tự do của bàn đạp ly hợp bằng không, càng cắt luôn luôn được ấn vào, dẫn đến bàn ép không ép được đĩa ma sát vào bánh đà.
+ Nếu bề mặt bị dính dầu và bị mòn quá giới hạn cho phép -> ly hợp bị trượt.
3.2.3. Hiện tượng rung ly hợp khi khởi hành
Hiện tượng rung ly hợp khi khởi hành như sơ đồ 3.3.
3.3. Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp
3.3.1. Tháo bộ ly hợp
Chú ý: Trước khi tháo chúng ta cần phải :
- Vệ sinh sạch sẽ các cụm chi tiết có liên quan đến bộ ly hợp.
- Chuẩn bị các dụng cụ tháo bộ ly hợp đầy đủ.
- Với những loại vỏ ly hợp không có chốt định vị với bánh đà cần phải đánh dấu lắp ráp trước khi tháo.
a) Tháo cụm đĩa ép ra khỏi động cơ.
- Tháo cụm ly hợp khỏi động cơ
- Tháo đĩa ma sát
d) Tháo vòng bi đỡ :
- Dùng vam chuyên dùng để tháo vòng bi đỡ ra khỏi bánh đà.
3.3.2. Lắp bộ ly hợp
- Bước 1: Lắp ổ bi đỡ và càng mở
Chú ý:
+ Phải đồng tâm lựa búa, gõ nhẹ và đều.
+ Bôi mỡ vào ổ bi.
- Bước 3: Lắp ổ bi tỳ và càng mở
Chú ý:
+ Bôi mỡ cho ổ bi đỡ và ổ bi tỳ
+ Chiều lắp ghép của bi tỳ.
- Bước 5: Lắp xi lanh chính đến xi lanh công tác
Chú ý:
Siết đủ lực ở các bu lông và đai ốc.
- Bước 6: Lắp trục các đăng và hộp số
Chú ý:
+ Siết bu lông theo nguyên tắc đối chéo và đúng lực quy định.
3.3.3. 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 các tấm ma sát trên đĩa hoặc đinh tán bắt giữa xương đĩa với đĩa trong xương đĩa, gãy hoặc liệt lò xo giảm chấn, mòn xước mặt ma sát và mòn rãnh khớp then hoa của moay ơ..
Kiểm tra đĩa ma sát gồm những bước sau:
- Kiểm tra tình trạng mòn, xước của mặt đĩa ma sát, nếu mòn bậc và bề mặt ma sát bị hỏng thì phải thay. Đo độ chìm đầu đinh tán như hình vẽ để đánh giá độ mòn của đĩa ma sát.
- Với những đĩa ma sát dính dầu, về nguyên tắc phải thay. Cần kiểm tra rò rỉ dầu từ phớt đuôi trục khuỷu và phớt đầu trục vào hộp số.
- Các đĩa ma sát có bề mặt bị biến cứng nhiều hay có đinh tán bị lỏng thì phải thay.
- Kiểm tra phần then hoa của đĩa ma sát, nếu bị mòn nhiều thì phải thay.
- Kiểm tra lò xo giảm chấn và đĩa ốp hai bên, nếu hỏng => thay
3.3.4. Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp
a) Kiểm tra lò xo đĩa
* Kiểm tra
- Dùng SST: Dùng SST và thước đo chiều dày, kiểm tra độ thẳng hàng lá lò xo đĩa. Độ không thẳng hàng lớn nhất: 0,5 mm
- Dùng đồng hồ so:
Dùng đồng hồ so có con lăn, kiểm tra độ thẳng hàng các lá lò xo đĩa.
b) Kiểm tra đĩa ép
- Kiểm tra biến dạng, độ mòn, hư hỏng của bề mặt ma sát trên đĩa ép. c, kiểm tra vỏ ly hợp:
- Đặc biệt chú ý đến rạn nứt và biến dạng của vỏ ly hợp.
3.3.6. Bôi mỡ cho các chi tiết
Chú ý: Bôi một lượng mỡ tối thiểu lên các chi tiết quay để ngăn mỡ bám vào các bề mặt ma sát do lực ly tâm khi ly hợp quay.
KẾT LUẬN
Sau thời gian được giao thiết kế đồ án môn học, em đã cố gắng thực hiện và đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao là “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP CHO XE 7 CHỖ TRÊN CƠ SỞ XE FORD EVEREST XLT 4x2”.
Ngay từ lúc nhận được đề tài, 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 có một số hạn chế về thời gian cũng như kiến thức nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến góp ý 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: TS……………… cũng như các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đồ án môn học và trong suốt quá trình học tập .
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. TS. Nguyễn Hùng Mạnh (chủ biên), “Cấu tạo ô tô”. Nhà xuất bản Giao thông vận tải. Hà Nội, 2009.
[2]. TS. Nguyễn Hùng Mạnh, “Kết cấu và tính toán ô tô”. Nhà xuất bản Giao thông vận tải. Hà Nội.
[3]. Thái Nguyễn Bạch Liên (chủ biên), Trịnh Chí Thiện, Tô Đức Long, Nguyễn Văn Bang. “Kết cấu và tính toán ô tô”. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, 1984
[4]. Nguyễn Trọng Hoan, “Thiết kế và tính toán ô tô”. Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.
[5]. TS. Trương Mạnh Hùng, “Chuẩn đoán, bảo dưỡng và sữa chữa ô tô”. Nhà xuất bản Giao thông vận tải. Hà Nội, 2019.
[6]. Bùi Trọng Lựu, Nguyễn Văn Vượng, 1998, Sức bền vật liệu, NXB
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"