MỤC LỤC

Mục lục.................................................................................................3

Lời nói đầu...........................................................................................7

Chương 1: Giới thiệu chung về  lhc xe tăng  Pt76...........................9

1.1. Công dụng ..................................................................................9

1.2   Cấu tạo chung......................................................................................10

1.2.1  Tính năng kĩ chiến thuật của xe tăng ẽề-76.............................. ..10

1.2.2. Cấu tạo ly hợp chính xe tăng  ẽề-76 ....................................... ..12

1.3. Nguyên lý làm việc của ly hợp chính.......................................... ..17

1.4. Dẫn động điều khiển ly hợp chính.............................................. ..19

1.5. Kiểm tra điều khiển LHC và dẫn động điều khiển...................... ..22

Chương 2: Các nội dung tính toán thiết kế lhc...............................25

2.1  Yêu cầu đối với ly hợp............................................................... ..25

2.1.1. Truyền hết mô men xoắn của động cơ trong thời ................... ..25

2.1.2. Ly hợp mở phải dứt khoát....................................................... ..25

2.1.3. Ly hợp phải đóng êm dịu........................................................ ..26

2.1.4. Mô men quán tính phần bị động của ly hợp nhỏ..................... ..27

2.1.5. Lực chiều trục trong ly hợp được cân bằng.............................. ..27

2.1.6. Thoát nhiệt tốt...................................................................................27

2.1.7. Điều khiển nhẹ nhàng........................................................................27

2.1.8. Các bề mặt làm việc có độ bền cao...................................................28

2.2. Tính toán thiết kế LHC xe tăng hạng nhẹ............................................28

2.2.1. Chọn sơ đồ nguyên lý của ly hợp......................................................29

2.2.2. Xác định các thông số của ly hợp ma sát..........................................29

2.2.3. Xác định các kích thước lò xo cơ cấu tạo lực ép...............................32

2.3 áp dụng tính toán thiết kế xe tăng hạng nhẹ

Chương 3:  Các nội dung tính toán kiểm nghiệm lhc.........................43

3.1 Xác định áp suất riêng trên bề mặt ma sát.................................. ..43

3.2. Xác định hệ số dự trữ mô men b................................................ ..44

3.3. Tính nhiệt................................................................................... ..45

3.4. Tính toán kiểm tra bền các chi tiết.............................................. ..50

3.5. áp dụng tính toán kiểm nghiệm LHC cho xe tăng hạng .....................55

Chương 4: Xây dựngchươngtrình tính toán bằng Simulink_simdriveline...........70

4.1. Giới thiệu chung về phần mềm Simulink_Simdriveline......................70

4.2. Lập chương trình tính toán thiết kế ly hợp...........................................78

4.3. Lập chương trình tính toán kiểm nghiệm LHC bằng...........................80

4.4. Chương trình tính toán thiết kế kiểm nghiệm......................................83

Kết luận và kiến nghị.........................................................................89

Tài liệu tham khảo.............................................................................90

LỜI NÓI ĐẦU

Xe tăng là trang bị chiến đấu có hoả lực mạnh, tính cơ động cao và khả năng tự bảo vệ tốt nên trong chiến tranh nó là lực lượng đột kích chủ yếu, có tính chất quyết định đến thắng lợi của chiến trường. Chính vì vậy xe tăng đă trở thành một trang bị quan trọng không thể thiếu trong quân đội.

Trong quân đội ta phần lớn xe tăng là xe thế hệ thứ nhất được các nước XHCN viện trợ trong chiến tranh. Trải qua thời gian dài khai thác sử dụng các xe đó đều xuống cấp, hơn nữa trong điều kiện trong nước hiện nay vẫn chưa có khả năng chế tạo được xe tăng và việc mua sắm xe mới còn hạn chế. Do đó việc giữ gìn bảo quản khai thác tốt là vấn đề hết sức cần thiết. Bên cạnh đó cũng cần tính tới việc tính toán thiết kế chế tạo một số chi tiết để thay thế nhằm đảm bảo cho xe phục vụ lâu dài trong quân đội.

Ứng dụng phần mềm trong tính toán thiết kế và kiểm nghiệm các cụm chi tiết của xe tăng là vấn đề đang được áp dụng rộng rãi, nhằm mục đích nâng cao hiệu quả công việc, tiết kiệm chi phí cho chế tạo và kiểm nghiệm chẩn đoán tình trạng kĩ thuật các cụm chi tiết, nâng cao độ chính xác trong tính toán thiết kế và kiểm nghiệm. Hơn nữa sử dụng phần mềm trong tính toán đem lại hiệu quả cao hơn trong học tập và trong nghiên cứu.

Được sự phân công của bộ môn Tăng Thiết Giáp - Khoa Động lực, khi làm đồ án tốt nghiệp tôi được giao đề tài:“Tính toán thiết kế và kiểm nghiệm ly hợp chính xe tăng hạng nhẹ bằng SimDriveline” .

Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm các phần sau:

* Phần thuyết minh:

Lời nói đầu

Chương 1: Đặc điểm cấu tạo chung xe tăng PT-76.   

Chương 2: Các nội dung tính toán thiết kế ly hợp chính.

Chương 3: Các nội dung tính toán kiểm nghiệm ly hợp chính.

Chương 4: Xây dựng chương trình tính toán bằng Simulink_ SimDriveline

Kết luận.

Tài liệu tham khảo

* Phần bản vẽ:

Cấu tạo ly hợp chính xe tăng PT-76 

Sơ đồ hệ thống truyền lực xe tăng PT -76 

Đĩa ma sát bị động ly hợp chính xe tăng PT -76 

Sơ đồ liên kết các khối trong chương trình tính toán 

Đặc tính động lực học quá trình trượt ly hợp chính

Đồ thị biến thiên độ tăng nhiệt độ ly hợp chính 

Qua tìm hiểu nhiệm vụ em thấy đây là một đề tài mang tính chất ứng dụng lớn nhưng do thời gian ngắn và khả năng chuyên môn còn hạn chế nên đồ án tốt nghiệp sẽ không tránh khỏi thiết sót. Vì vậy em rất mong đ­ược sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy giáo và các bạn trong lớp để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp bảo đảm chất lượng, đúng kế hoạch.

Em  xin chân thành cảm ơn!

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LY HỢP CHÍNH XE TĂNG PT-76

1.1. Công dụng

Ly hợp là một kết cấu trong HTTL được biểu diễn như Hình 1.1.

* Ly hợp có công dụng

- Truyền mô men xoắn từ trục khuỷu động cơ đến trục chủ động của hộp số và cụm truyền lực phía sau.

- Cắt nguồn động lực khi cần thiết: ví dụ như khởi hành xe, sang số, khi phanh xe đột ngột…

1.2. Cấu tạo chung

1.2.1. Tính năng chiến kĩ thật của xe tăng ẽề-76

Tính năng chiến kĩ thật của xe tăng PT-76 như bảng 1.1.

1.2.2. Cấu tạo ly hợp chính xe tăng PT-76

Ly hợp chính xe tăng pt-76 là loại ly hợp thường đóng, ma sát khô giữa thép và pherađô, có hai đĩa bị động, cân bằng hoàn toàn lực dọc trục, cơ cấu mở kiểu bi, đóng bằng lò xo ép bố trí xung quanh. Cấu tạo của ly hợp chính xe tăng pt -76 được thể hiện trên Hình 1.2.

* Phần chủ động gồm có:

Tang chủ động 1, hai đĩa ma sát chủ động 39, đĩa ép 41, đĩa tách 12, các lò xo ép 3, 18 chốt 6 và các chi tiết khác trên phần chủ động.

+ Tang chủ động được lắp vào bánh đà 40 bằng các bu lông 42 để truyền mô men xoắn từ động cơ sang ly hợp. Đệm làm kín 43 đặt giữa bánh đà và tang chủ động để chắn bụi vào các chi tiết bên trong. Mặt trong tang chủ động có răng trong luôn ăn khớp với răng ngoài của các đĩa ma sát chủ động 39 và của đĩa ép 41.

+ Đĩa ma sát chủ động 39 (gồm có hai đĩa) được làm bằng thép có răng ngoài để ăn khớp với răng trong của tang chủ động, hai mặt đĩa được mài phẳng là bề mặt ma sát với đĩa bị động.

+ Đĩa ép 41 được chế tạo bằng thép dùng để ép chặt các đĩa ma sát với nhau. Mặt trong của đĩa được mài phẳng và là bề mặt ma sát. Đĩa có răng ngoài để ăn khớp với răng trong của tang chủ động. Trên đĩa ép có khoan 18 lỗ cách đều nhau trên chu vi một đường tròn có tâm trùng với tâm trục ly hợp để cố định 18 chốt bằng đai ốc.

* Phần bị động gồm có:

Tang bị động 35, hai đĩa ma sát bị động 36 trên hai bề mặt bên được gắn các tấm pherađô 37 bằng các đinh tán dạng ống hình trụ 38, trục 28, mặt bích 18 và các chi tiết khác.

* Cơ cấu mở gồm có:

Gồm có vòng cách của bát mở cố định 23, bát cố định 7, tay đòn 25 của bát mở cố định, vòng cách của bát mở di động 14, bát mở di động 13, tay quay bát mở di động 26, ba viên bi mở 8 và lò xo tách 16.

Các ổ bi trong ly hợp và ba viên bi mở được bôi trơn bằng mỡ bơm qua ba lỗ trên đĩa tách, lỗ này đậy bằng nút 24 và vòng đệm làm kín. Để ngăn mỡ chảy từ các ổ bi ra ngoài người ta đặt các vòng phớt chắn dầu 11.

1.3. Nguyên lý làm việc của ly hợp chính:

Ly hợp chính xe tăng ẽề-76  là loại ly hợp thường đóng, nó có hai trạng thái làm việc là trạng thái đóng và trạng thái mở.

* Trạng thái đóng của ly hợp chính :    

Lúc này cơ cấu mở không làm việc các lò xo ép 3 (Hình 1.2) tì vào tang chủ động đầu kia tì vào đĩa ép 41 (Hình 1.2) ép khối đĩa ma sát lại làm cho phần chủ động và phần bị động của ly hợp chính quay thành một khối. 

* Trạng thái mở của ly hợp chính:

Trạng thái mở của ly hợp được biểu diễn trên (Hình 1.5). Khi lái xe đạp bàn đạp ly hợp, nhờ có hệ thống   dẫn động điều khiển, bát mở di động quay đi một góc .ở giai đoạn đầu khe hở tự do giữa viên bi và khuyết giảm dần, khi hết khe hở tự do thì viên bi lăn trên bề mặt nông dần của rãnh lúc này bát di động tham gia vào hai chuyển động quay và tịnh tiến làm bát mở di động đẩy xa bát mở cố định. 

1.4. Dẫn động điều khiển ly hợp chính

 * Công dụng: Dẫn động điều khiển ly hợp chính dùng để cho người lái điều khiển đóng mở ly hợp chính từ khoang điều khiển.

Dẫn động điều khiển ly hợp chính như hình 3.5.

* Cấu tạo: Dẫn động điều khiển ly hợp chính gồm có: bàn đạp ly hợp 1 được hàn trên trục 3 có thể quay trên ổ đỡ 4. Trên bàn đạp có hàn một tấm thép để hạn chế hành trình bàn đạp. Bàn đạp 1 được nối với cần kéo 5,6 và nối với tay đòn của ống 7 bằng các chốt. 

* Nguyên lý làm việc của dẫn động điều khiển:

Để mở ly hợp chính thì lái xe đạp bàn đạp 1 đến khi đòn tì vào bu lông 2. Lúc này do các tay đòn 7 và 13 được nối với bàn đạp và nối với nhau bằng các cần kéo nên chúng cùng dịch chuyển. Qua tay đòn 13 và thanh kéo 14 lực được truyền tới tay quay bát di động.

Bát mở di động quay làm cho các viên bi trượt trong rãnh lõm đẩy bát mở cố định và bát mở di động tách ra, ly hợp mở hoàn toàn. ở giai đoạn đầu, dịch chuyển hành trình bàn đạp chỉ để khắc phục khe hở tự do của cơ cấu mở, gọi là hành trình tự do của bàn đạp.

1.5. Kiểm tra điều chỉnh ly hợp chính và dẫn động điều khiển

Trong quá trình sử dụng, các tham số của ly hợp chính và dẫn động điều khiển của nó có thể bị thay đổi do rất nhiều nguyên nhân: do các đĩa ma sát bị mài mòn hoặc cong vênh, các khuyết và các viên bi của cơ cấu mở, các khớp nối bản lề của hệ dẫn động bị mài mòn, do điều chỉnh không đúng ... Từ đó dẫn tới ly hợp làm việc không bình thường và có thể bị hư hỏng. 

* Mục đích của việc kiểm tra điều chỉnh ly hợp chính và dẫn động điều khiển của nó

- Khôi phục lại khe hở tự do của cơ cấu mở ly hợp. Bình thường thì khe hở này phải bảo đảm từ (0,9 - 1,2) mm, tương đương với hành trình tự do của chốt tay quay bát di động là (10 - 21) mm (đo theo giây cung khi đã tháo cần kéo dọc)

- Khôi phục lại hành trình làm việc của đĩa ép: đảm bảo đạt (2,7 - 3,5) mm

* Thứ tự các bước kiểm tra, điều chỉnh ly hợp chính và dẫn động điều khiển của nó:

Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do của cần kéo dọc 9. Muốn vậy cần phải tiến hành các bước sau:

- Vạch dấu thứ nhất lên cần kéo dọc của cơ cấu quay vòng và phanh dừng theo đường mút của khớp điều chỉnh cần kéo dọc 9, khi bàn đạp ly hợp chính nằm ở vị trí ban đầu.

- Đạp hết hành trình tự do của bàn đạp và đánh dấu thứ hai lên cần kéo dọc của dẫn động điều khiển ly hợp bên và phanh dừng.

* Kiểm tra và điều chỉnh dẫn động điều khiển ly hợp chính và dẫn động khoá gài truyền động bơi:

Khi đạp hết cỡ bàn đạp ly hợp chính thì các khóa khớp gài phải tách hoàn toàn và cần điều khiển gài truyền động bơi phải nằm vào một trong ba vị trí bơi nước vừa đi cạn vừa bơi nước, đi cạn hoàn toàn.

Điều chỉnh khoá khớp gài truyền động bơi được thực hiện bằng cách thay độ dài cần kéo 26.

Chương 2

CÁC NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP CHÍNH

2.1. Yêu cầu đối với ly hợp

Kết cấu cụm ly hợp phải đảm bảo các yêu cầu sau:

2.1.1. Truyền hết mô men xoắn của động cơ trong thời gian dài, đồng thời là cơ cấu an toàn trong hệ thống truyền lực.

Đạt được yêu cầu này cần sử dụng biện pháp sau:

- Chọn đúng hệ số dự trữ mô men (õ) của ly hợp.

- Sử dụng vật liệu ma sát có hệ số ma sát ổn định.

- Trị số áp suất trên bề mặt ma sát cần thiết không vượt quá giá trị cho phép của vật liệu ma sát.

2.1.2. Ly hợp mở phải dứt khoát.

Khi ly hợp mở dứt khoát việc sang số sẽ dễ dàng, tải trọng tác dụng lên khớp gài nhỏ, cơ cấu làm việc không ồn, các bề mặt làm việc không bị hư hỏng.

Đảm bảo yêu cầu này cần sử dụng các biện pháp sau:

- Hành trình đĩa ép khi ly hợp mở đảm bảo tạo được khe hở cần thiết giữa các bề mặt ma sát.

- Định tâm tốt giữa tang ngoài và tang trong của ly hợp.

2.1.3. Ly hợp phải đóng êm dịu

Khi ly hợp đóng êm dịu, mô men truyền đến các cụm trong hệ thống truyền lực tăng dần, xe các khởi hành êm tránh tải trọng động tác dụng lên các chi tiết. Biện pháp kết cấu đảm bảo ly hợp đóng êm dịu:

- Dùng ly hợp nhiều đĩa ma sát và ly hợp làm việc trong dầu.

- Xẻ rãnh và uốn vênh xương đĩa ma sát bị động. Đặt giảm chấn lò xo trụ hoặc lò xo lá trên đĩa bị động để mô men xoắn không tăng đột ngột khi đóng ly hợp.

2.1.6. Thoát nhiệt tốt

Thoát nhiệt tốt đảm bảo ly hợp làm việc sẽ tin cậy, mòn ít hơn và tránh các đĩa ma sát không bị cong vênh vì quá nhiệt.

  Các biện pháp bảo đảm:

- Gia công các lỗ thông gió trên tang trống và xẻ rãnh trên các đĩa ma sát.

- Tấm đệm ma sát trên các đĩa không quá dày.

2.1.8. Các bề mặt làm việc có độ bền cao

Bề mặt làm việc có độ bền mòn cao sẽ tăng được tuổi thọ và độ tin cậy sử dụng của ly hợp, giảm bớt số lần điều chỉnh khe hở tự do của ly hợp. Yêu cầu được đảm bảo bằng các biện pháp như:

- Dùng cơ cấu ma sát làm việc trong dầu.

- Phân bố đồng đều áp lực riêng trên bề mặt ma sát, lựa chọn giá trị áp suất trên bề mặt ma sát hợp lý.

- Trọng lượng chiến đấu của xe G.

- Chọn vật liệu ma sát sử dụng, xác định các thông số cơ bản như hệ số ma sát à, áp suất cho phép [q].

- Biết bố trí chung của xe thiết kế, quan hệ các cụm trong hệ thống truyền lực, thể tích không gian cho phép bố trí ly hợp, xác định kích thước bao của ly hợp.

2.2.1. Chọn sơ đồ nguyên lý của hợp

Trên cơ sở nghiên cứu tham khảo các loại xe, phân tích đặc điểm kết cấu một số cụm ly hợp trên các xe hiện có dựa trên các yêu cầu đối với ly hợp, sau đó căn cứ vào đề tài cụ thể chọn sơ đồ nguyên lý tối ưu cho ly hợp thiết kế thoả mãn các yêu cầu chiến kĩ thuật của nhiệm vụ đề tài đặt ra. 

2.2.2. Xác định các thông số của ly hợp ma sát

  Cần xác định các thông số, kích thước chủ yếu của ly hợp như:

- Số cặp bề mặt ma sát Z.

- Các kích thước bề mặt ma sát: bán kính trung bình của đĩa ma sát R_tb, chiều rộng đĩa ma sát b.

- Xác định lực ép tác dụng lên khối đĩa ma sát P, tính toán cơ cấu tạo lực ép.

- Tính toán dẫn động điều khiển.

2.2.3. Xác định các kích thước lò xo cơ cấu tạo lực ép

Tổng lực nén của lò xo cơ cấu tạo lực ép bằng lực P xác định theo biểu thức (10). Số lượng, đường kính vòng lò xo (Z, D) chọn theo điều kiện kết cấu bố trí chung của ly hợp.

Khi thiết kế ly hợp làm việc trong dầu, để tạo lực ép lớn cần đặt nhiều lò xo, đảm bảo kích thước và bố trí hợp lý kết cấu ly hợp, dùng lò xo kép lồng đồng tâm. Vì kết cấu lò xo kép nên độ biến dạng của hai lò xo là như nhau, ta chỉ cần xác định độ biến dạng cho một lò xo. Các tính toán tiếp theo tương tự.

2.3. áp dụng tính toán thiết kế LHC xe tăng hạng nhẹ

2.3.1. Chọn các thông số tính toán.

2.3.1.1 Các thông số về xe:

- Trọng lượng toàn bộ xe                               14 [tấn].

- Mô men xoắn cực đại của động cơ             M_emax =   1100 [N.m].

- Số vòng quay của động cơ ở chế độ mô men xoắn lớn nhất  n_M= 1100 [v/ph]. 

- Công suất lớn nhất của động cơ                     N_emax=180 [kw].

- Số vòng quay của động cơ ở chế độ công suất lớn nhất    n_N= 1800 [v/ph].

2.3.1.2. Chọn các thông số của vật liệu ma sát ly hợp

- Vật liệu đĩa ma sát bằng thép và pherađô.

- Hệ số tính đến sự giảm diện tích bề mặt làm việc đĩa ma sát do làm các rãnh: với ma sát khô, bề mặt tấm ma sát không xẻ rãnh : = 1.

- Chọn áp suất riêng cho phép trên bề mặt ma sát.

Áp suất riêng trên bề mặt ma sát của ly hợp chính. Để bảo đảm cho ly hợp chính truyền được mô men lớn mà vẫn bảo đảm độ bền mòn hợp lý và điều khiển ly hợp nhẹ nhàng thì giá trị (q) phải nằm trong giới hạn cho phép của vật liệu ma sát. Với vật liệu ma sát là thép và pherađô chọn q = 0,124 [Mpa].

2.3.1.3. Chọn thông số về kết cấu ly hợp:

Căn cứ vào bố trí chung trong hệ thống truyền lực, sau khi dựng sơ đồ nguyên lý để đảm bảo kết cấu chọn:

- Ly hợp có cơ cấu tạo lực ép bằng lò xo trụ, bố trí xung quanh cách đều nhau tạo lực ép đều trên các bề mặt đĩa ma sát.

- Bán kính vòng ngoài đĩa ma sát R₁= 222,5 [mm].

- Bán kính vòng trong đĩa ma sát R₂ = 150 [mm].

- Đường kính trung bình của vòng cuốn lò xo D = 27,4 [mm].

- Khe hở giữa các bề mặt ma sát khi ly hợp mở:

Khe hở này cần đảm bảo cho ly hợp mở được an toàn. Theo [2] với ly hợp ma sát khô giữa thép với chất dẻo, khe hở này trong khoảng (0,4 - 0,8) [mm]. Chọn  r = 0,24 [mm].

2.3.2. Tính toán thiết kế ly hợp chính xe tăng

2.3.2.1. Xác định mô men tự do lớn nhất của động cơ

Các thông số của động cơ cho ở đặc tính ngoài. Khi tính toán cần kể đến tổn hao của thiết bị động lực. 

Thay các giá trị vào công thức (3) có: N_dM = 8,07 [kW].       

Với giá trị đã xác định được thay vào công thức (2) có: N_dM = 106,77 [ kW ].

Thay vào công thức (1) có:  N_dmax = 1015,9 [N.m].     

2.3.2.2. Xác định mô men tính toán của ly hợp chính (M_t).

Thay giá trị vào công thức (5) có:N_t = 1-15,9 (N.m).

2.3.2.4. Xác định lực ép tổng cộng trên khối đĩa ma sát

r: Bán kính trung bình đĩa ma sát: r = 0,18625 (m)

b: Chiều rộng đĩa ma sát: b = 0,0725 (m).

e : Hệ số kể đến sự giảm diện tích bề mặt đĩa ma sát do xẻ rãnh, với đĩa ma sát không xẻ rãnh lấy e = 1.

Thay các giá trị vào công thức (7) ta có:

P = 2.3,14.0,18625.124000.0,0725.1 = 10515,15 [N]. = 10515 [N]

2.3.2.7. Tính toán cơ cấu tạo lực ép

Với ly hợp thiết kế, sử dụng cơ cấu tạo lực ép bằng lò xo, bố trí xung quanh cách đều nhau, đảm bảo lực nén đều trên các bề mặt ma sát. Với yêu cầu kết cấu gọn, tạo lực ép lớn chọn sử dụng lò xo trụ. 

Với kích thước chọn của ly hợp, bố trí 18 lò xo ép. Kích thước lò xo chọn:

- Đường kính vòng lò xo: D = 27,4 [mm].

- Chọn hệ số biến dạng của lò xo: f₀ = 0,02 (mm/N).

- Vật liệu chế tạo lò xo là thép 50C ễ AÃẻẹề  B 2052 – 43 sau khi chế tạo xong tráng một lớp kẽm dày 0,02 [mm].

a. Tính lực nén của một lò xo ép:

P: Lực ép tổng cộng của cơ cấu ép. P = 10515 (N).

n: Số lò xo ép. n = 18.

Thay các giá trị vào công thức (11) có: P_k = 584,17 [N].

b. Xác định biến dạng của lò xo:

Thay các giá trị vào biểu rhức (14) có: f = 1,4483 (cm).

d. Xác định đường kính dây cuốn lò xo:

Với giá trị xác định được ta có: d₀  = 0,45 (cm) = 4,5 (mm).

e. Tính số vòng lò xo cần làm việc : (K)

d: Đường kính dây cuốn lò xo d = 4,5 [mm]

D: Đường kính vòng lò xo ngoài   D = 27,4 [mm]

P_lxmax: Lực nén cực đại của lò xo P_lxmax = 724,17 [N].

G: Mô đun dàn hồi của vật liệu làm lò xo G = 8,5.10⁵ (KG/cm²).

Để phù hợp với kết cấu và công nghệ chế tạo lấy K = 8 vòng.

f. Tính chiều dài tự do của lò xo: 

Thay số vào công thức trên ta được: L₀= 13,683 + (8 + 2).4,5 + (8 + 1).1,2 = 69 [mm].

Chương 3

CÁ NỘI DUNG TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM LY HỢP CHÍNH

3.1. Xác định áp suất riêng trên bề mặt ma sát q.

Để đảm bảo cho ly hợp truyền được mô men lớn, độ bền mòn hợp lý và điều khiển nhẹ nhàng thì q phải nằm trong giới hạn cho phép của vật liệu ma sát.

Giá trị [q] cho phép của vật liệu ma sát theo tài liệu [2] có với vật liệu ma sát là pherađô có [q] = (0,10,2) Mpa và vật liệu thép có [q] = 0,25 [Mpa] .

3.2. Xác định hệ số dự trữ mô men b

Hệ số dự trữ mô men của ly hợp B bảo đảm yêu cầu truyền triệt để mô men xoắn của động cơ, đồng thời đảm bảo cho ly hợp là cơ cấu an toàn cho các chi tiết trong hệ thống động truyền lực. B lớn làm cho kết cấu và việc điều khiển ly hợp nặng nề hơn, đồng thời làm mất vai trò là cơ cấu an toàn. 

3.3. Tính nhiệt

Trong quá trình đóng ly hợp có sự trượt tương đối giữa các bề mặt ma tiếp xúc của các đĩa ma sát. Do trượt, công ma sát sinh ra biến thành nhiệt đốt nóng các chi tiết của ly hợp, làm cho các đĩa ma sát bị mòn nhanh hoặc cong vênh, nứt các chi tiết, cháy dính các bề mặt đĩa ma sát. Nhiệt sinh ra có thể làm cho các lò xo ép bị ram ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, dẫn tới độ cứng của các lò xo bị giảm dần làm giảm lực ép của các lò xo, giảm hệ số dự trữ mô men b, ly hợp không truyền hết mô men xoắn của động cơ. 

3.3.1. Trị số dòng nhiệt riêng

Ly hợp làm ở chế độ trượt nhiều nhất khi khởi hành (với ly hợp chính và ly hợp đóng số khởi hành trong hộp số hành tinh), khi điều chỉnh bán kính quay vòng (với các ly hợp khoá).

Với ly hợp chính khi xác định công trượt ta giả thiết:

- Việc đóng ly hợp xảy ra là tức thời.

- Số vòng quay tính toán của động cơ ở thời điểm đóng ly hợp bằng số vòng quay ở chế độ công suất động cơ đạt cực đại n_X

Điều kiện tấm ma sát đảm bảo yêu cầu bền nhiệt là: l [l]. Giá trị công trượt riêng cho phép với các cơ cấu ma sát khô (phanh, ly hợp) là: [l] = 50.10⁶ (J/m²), cơ cấu ma sát làm việc trong đầu ít mòn và dễ thoát nhiệt hơn có công trượt riêng cho phép lớn hơn [l] = (80.10 - 10⁶) [J/m²]. Khi công trượt riêng nhỏ, cơ cấu ma sát ít mòn và đỡ nóng nhưng xe khởi hành không êm dịu

3.3.2.  Độ tăng nhiệt độ trên các bề mặt ma sát

Toàn bộ công trượt L_t trên bề mặt ma sát sẽ chuyển thành nhiệt năng Q_t, làm tăng nhiệt độ các chi tiết. Trong quá trình tính toán, giả thiết toàn bộ công trượt được chuyển thành nhiệt năng L< Q_t và toàn bộ nhiệt năng này chỉ nung nóng các đĩa ma sát (coi như không có sự truyền nhiệt ra môi trường và các chi tiết khác). Các giả thiết này hoàn toàn phù hợp với thực tế vì thời gian trượt thường rất ngắn khoảng từ (1,5 - 2 ) giây.

3.4. Tính toán kiểm tra bền các chi tiết

3.4.1. Lò xo

Lò xo ép của ly hợp chính làm việc nặng nề nhất khi bị nén hết cỡ ở trạng thái khi ly hợp chính mở hoàn toàn. 

Ta có:

D: Đường kính trung bình của lò xo.

d: Đường kính dây cuốn lò xo.

3.4.2. Răng đĩa ma sát

Các răng đĩa ma sát cũng như các răng trên tang chủ động và bị động phải đảm bảo truyền được mô men lớn, độ bền cao, ít mòn đảm bảo các đĩa di chuyển dễ dàng khi đóng mở ly hợp.

ứng suất cắt chân răng của đĩa ma sát ăn khớp với tang trong cũng được tính tương tự.

3.4.3. Tính bền cơ cấu mở kiểu bi

Trong quá trình làm việc, các viên bi mở trượt trên rãnh bi, chúng chịu một ứng suất tiếp xúc rất lớn, rãnh bi bị mòn do tác động của lực ép các lò xo ép và ma sát giữa các viên bi với rãnh bi.

a. Xác định các lực tác dụng lên các chi tiết của cơ cấu mở.

Đối với cơ cấu mở kiểu bi, khi tính toán ta phải xác định lực P_m cần thiết tác động lên tay quay đĩa di động để tính toán dẫn động điều khiển, bảo đảm ly hợp mở hoàn toàn. 

Rãnh đảm bảo điều kiện bền khi  e< [e]. Với các mác thép  20X2H4A, 12XH4A, bề mặt làm việc được xe men tít hoá có độ cứng HRC = (56 - 60), ứng suất cho phép.

3.5. Áp dụng tính toán kiểm nghiệm  LHC cho xe tăng hạng nhẹ

Đối với ly hợp chính, yêu cầu quan trọng nhất phải truyền hết mô men xoắn của động cơ trong thời gian dài, nhưng đồng thời cũng phải là cơ cấu an toàn bảo vệ cho các chi tiết của động cơ và hệ thống truyền lực tránh bị quá tải khi có tải trọng thay đổi đột ngột. Để bảo đảm yêu cầu này, mô men ma sát của ly hợp chính phải lớn hơn mô men xoắn cực đại của động cơ cần truyền qua một giá trị cho phép.

- Áp suất riêng trên bề mặt (q).

- Hệ số dự trữ mô men của ly hợp (b).

- Công trượt (L₀).

- Tính toán nhiệt cho ly hợp.

- Kiểm tra bền cho các chi tiết cơ bản.

3.5.1. Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát của ly hợp thiết kế

Các thông số liên quan biết trước khi tính toán kiểm nghiệm

- Số vòng lò xo n_x = 8 (vòng)

- Chiều dài lò xo ép ở trạng thái tự do L₀= 69.

- Chiều dài lò xo ép ở trạng thái ly hợp chính đóng hoàn toàn: L₁= 47 [mm].

- Chiều dài lò xo ép ở trạng thái ly hợp chính mở hoàn toàn: L₂= 44 [mm].

Theo tài liệu [2] với vật liệu ma sát là pherađô có

[q] = (0,1 - 0,2) [MPa] và vật liệu thép có [q] = 0,25 [MPa].

Trong công thức (19) có:

P: Tổng lực ép của lò xo cơ cấu ép

Với kích thước lò xo tính toán, lực ép thực tế được tính như sau:

P = n.P₀                                                         (20)

Với: n: Số lò xo ép, n = 18

Thay các giá trị vào công thức (22) có: C_lx = 26475 [N/m]

Thay các giá trị vào công thức (21): P₀=  52950.22.10^-3 = 582,45 [N].

 Thay các giá trị vào công thức (20): P = 582,45.18 = 10484  [N]

b: Chiều rộng bề mặt đĩa ma sát  b = 7,25 [cm]

Thay các giá trị vào công thức (19) có: q = 0,123 [MPa].

Theo tài liệu [2] [q] = (0,1 - 0,2) đối chiếu kết quả tính được thoả mãn điều kiện trên.

3.5.3. Tính toán xác định công trượt trên toàn bộ bề mặt ma sát của ly hợp chính

Trong quá trình đóng ly hợp có sự trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát. Quá trình trượt xảy ra từ lúc các đĩa ma sát bắt đầu tiếp xúc cho tới khi chúng quay cùng tốc độ. Trong quá trình này, công ma sát sinh ra sẽ biến thành nhiệt đốt nóng các chi tiết của ly hợp, làm cho các đĩa ma sát bị mòn nhanh hoặc cong vênh, nứt các chi tiết, cháy dính các đĩa ma sát. Nhiệt sinh ra có thể làm cho các lò xo ép bị ram ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, dẫn tới độ cứng của lò xo giảm dần, giảm lực ép, giảm hệ số dự trữ mô men xoắn của động cơ. 

Ly hợp làm việc ở chế độ trượt nhiều nhất khi xe khởi hành. Xác định công trượt, ta tính cho ly hợp khởi hành xe ở số II và sử dụng một số giả thiết sau:

- Việc đóng ly hợp xảy ra tức thời.

- Số vòng quay tính toán của động cơ ở thời điểm hiện đóng ly hợp bằng  số vòng quay ở chế độ công suất động cơ đạt cực đại.

Tra bảng 1.7 [1] trang 69, ta xác định được mô men quán tính của các chi tiết quay phần chủ động, bao gồm cả động cơ và phần chủ động của ly hợp, quy dẫn về trục động cơ.

I_d= 0,3654 + 0,185 = 0,5504 [kG.m.s²]

Thay các giá trị tính được vào công thức (27) tính công trượt trên bề mặt ma sát của ly hợp chính ta có:

L_tr = 15281.9,81 = 149906,6 [J].

Để đánh giá, so sánh điều kiện làm việc của ly hợp, người ta dùng thông số công trượt riêng trên một đơn vị diện tích bề mặt ma sát của ly hợp. 

Thay giá trị F₀  vào công thức (32) ta được: l_tr = 440,901 [kJ/m³]

So sánh giá trị công trượt riêng cho phép theo [1] [l₀] = 500 [kJ/m²] ta thấy công trượt của xe nằm trong giới hạn cho phép.

3.5.4. Tính toán nhiệt cho ly hợp

Khi ly hợp trượt, công trượt trên bề mặt ma sát sẽ chuyển thành nhiệt làm tăng nhiệt độ của các chi tiết. Nếu nhiệt độ tăng lên quá lớn có thể làm cho các đĩa bị cong vênh, cháy, mài mòn nhanh. Các lò ép giảm độ cứng làm ảnh hưởng rất xấu tới chất lượng làm việc của ly hợp. Do vậy ta cần tính toán kiểm nghiệm độ tăng nhiệt độ (At) của ly hợp.

Với đĩa ma sát bằng phe ra đô:

- c₂= 1256 [J/kg.⁰K]

- u₂ = 1842,2 [J/m.h.⁰K]

- p₂ = 1790 [kg/m³]

Thay các giá trị vào (33) ta tính được

At₁ = 14,45 [⁰K]

At₂ = 10,61 [⁰K]

Kết quả cho thấy độ tăng nhiệt độ các đĩa ma sát trong giới hạn cho phép.

3.5.5. Tính toán kiểm bền cho răng ngoài của đĩa ma sát chủ động.

Các răng đĩa ma sát cũng như các răng trên tang chủ động và bị động phải đảm bảo truyền được mô men lớn, độ bền cao, ít mòn đảm bảo các đĩa di chuyển dễ dàng khi nđóng ly hợp. Các răng của đĩa ma sát chủ động làm việc nặng nề nhất khi truyền mô men xoắn lớn nhất. 

Đối với răng trong của tang chủ động không cần kiểm bền, bởi vì số răng, biên dạng răng, mô đun răng... có kết cấu giống răng của đĩa ma sát chủ động, hơn nữa răng được phay liền trên kết cấu của tang chủ động có chiều rộng răng lớn. Nên ta chỉ cần kiểm bền cho các răng của đĩa ma sát chủ động bảo đảm điều kiện bền là đủ.

Ta có:

- b = 6,5 [mm]: Chiều rộng chân răng, hay chiều dày đĩa ma sát ở phần liên kết 

- D_cn = Z₁.m – 2.k.m

Trong đó:

Z₁ = 152

m = 3: mô đun răng

k = 0,8: Hệ số dịch chỉnh chiều cao răng.

D_cn= 125.3 – 2.0,8.3 = 451,2 [mm] 

Thay số vào công thức (35) t = 0,298  [MPa]

So sánh với giá trị ứng suất cắt cho phép [t_t] = 1,5 [MPa]. Như vậy răng của đĩa ma sát chủ động bảo đảm điều kiện bền về ứng suất cắt chân răng.

3.5.7. Kết luận

Qua kết quả tính toán kiểm nghiệm ly hợp chính xe tăng hạng nhẹ ta thấy:

* Hệ số dự trữ mô men của ly hợp là b = 2,3 nằm trong phạm vi cho phép của ly hợp chính ma sát khô. Như vậy, ly hợp chính bảo đảm truyền hết mô men xoắn của động cơ trong thời gian làm việc dài, đồng thời bảo đảm được chức năng là cơ cấu an toàn cho động cơ và các chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi quá tải, kết cấu ly hợp gọn.

Qua các kết quả tính toán kiểm nghiệm ly hợp chính xe tăng, các thông số tính toán kiểm nghiệm đều nằm trong giới hạn cho phép, bảo đảm ly hợp chính sử dụng bền, tin cậy, lâu dài.

Chương 4

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN BẰNG MIMULINK - SIMDRIVELINE

4.1. Giới thiệu chung về phần mềm Simulink_SimDriveline

4.1.1. Simulink_SimDriveline

+ Simulink : Là chương trình tính toán hiện đại, cho phép tính toán nhanh và chính xác các phép tính.

+ SimDriveline: Được hiểu nghĩa là mô phỏng theo dòng lực và vậy ứng dụng để mô phỏng động lực học cho xe rất phù hợp.

Điểm hơn hẳn của SimDriveline so với các công cụ khác là liên kết giữa các khối tính toán giống như liên kết của hệ cơ thực tương tác là hai chiều và đưa được yếu tố điều khiển vào từng khối cho phép biểu diễn được động lực học thực của cơ hệ.

4.1.2. Thư viện trong Simulink-SimDriveline

4.1.2.1. Simulink

* Simulink là phần chương trình mở rộng của Matlab nhằm mục đích mô phỏng hoá, mô phỏng và khảo sát các hệ thống động học. Giao diện đồ hoạ trên màn hình của simulink cho phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín hiệu với các khối chức năng quen thuộc.

Tất cả các khối chức năng đều được xây dựng theo một mẫu (hình 4.3) giống nhau. Mỗi khối có nhiều đầu vào/ra (trừ trường hợp ngoại lệ: các khối thuộc hai thư viện Sources và Sinks) có tên và ở trung tâm hình khối chữ nhật có biểu tượng (hàm truyền đạt, đồ thị đặc tính hay tên file) thể hiện đặc điểm riêng của khối. Người sử dụng có thể thay tuỳ ý thay đổi tên của khối tuy nhiên mỗi tên chỉ sử dụng một lần duy nhất trong phạm vi cửa sổ mô hình mô phỏng.

* Thư viện Sources

Khi nháy chuột kép vào ký hiệu Sources, cửa sổ của thư viện con với các khối chức năng sẽ mở ra. Các khối chuẩn trong đó bao gồm các nguồn phát tín hiệu, các khối cho phép nhập số liệu từ một File, hay từ Matlab Workspace.

+ Khối Constant  tạo nên một hằng số (không phụ thuộc thời gian) thực hoặc phức. Hằng số đó có thể là scalar, vector hay ma trận, tuỳ theo cách ta khai báo tham số Constant Value là véc tơ hàng hay cột với kích cỡ [1 x n] hay [n x 1] dưới dạng ma trận. Nếu ô đó không được chọn, các vector hàng hay cột đó chỉ được sử dụng như vector với chiều dài n , tức tín hiệu 1-D.

+  Khối Product  thực hiện phép nhân từng phần tử hay nhân ma trận, cũng như phép chia giữa các tín hiệu vào (dạng 1-D hay 2-D) của khối, phụ thuộc vào giá trị đặt của tham số Multiplication và Number of inputs.

4.1.2.2. SimDriveline

Là một phần mềm mở rộng của Matlab (một Toolbox trong Matlab) SimDriveline có ứng dụng rất lớn trong các bài toán cơ học khảo sát các đặc tính chuyển động của vật. Điều đó được thấy rõ trong thư viện của SimDriveline với những Block được xây dựng sẵn tượng trưng cho vật thể để khảo sát. 

Block này được lấy trong thư viện Dynamic Element của thư viện lớn SimDriveline đặc trưng cho một cụm ly hợp trên xe.

Thực chất cụm ly hợp này được xây dựng từ các Block nhỏ của simulink và SimDriveline (hình 4.7).

Với các thông số của bộ ly hợp vừa thiết kế ra được nhập vào qua các cửa sổ ( Block Parameters ).

- Như số lượng bề mặt ma sát của ly hợp thiết kế ra.

- Bán kính trung bình đĩa ma sát [m].

- Lực pháp tuyến [N].

- Hệ số ma sát.

- Hệ số ma sát tĩnh.

4.2. Lập chương trình tính toán thiết kế ly hợp

+ Trên cơ sở phân tích, tính toán của chương 2, xây dựng chương trình tính toán thiết kế ly hợp chính bằng Simulink

+ Sơ đồ trong chương trình tính toán. 

 4.3. Lập chương trình tính toán kiểm nghiệm LHC bằng SimDriveline và Simulink

+ Trên cơ sở phân tích tính toán kiểm nghiệm ly hợp chính ở chương 3 ta tiến hành xây dựng chương trình tính toán kiểm nghiệm LHC xe tăng bằng phần mềm SimDriveline và Simulink.

+ Sơ đồ trong tính toán thiết kế

+ Mô hình trong SimDriveline_Simulink tính toán

4.4. Chương trình tính toán thiết kế và kiểm nghiệm LHC bằng Simulink và SimDriveline

+ Sơ đồ tính toán thiết kế và kiểm nghiệm

+ Kết quả của quá trình tính toán

Sau khi chạy chương trình thực hiện các lệnh trong Matlab trong cửa sổ (Workspace) cho ta các số liệu các đường đồ thị như sau:

Số liệu đồ thị động học quá trình tăng tốc của ly hợp

+ Kết quả bằng số và đồ thị cho thấy

- Thời gian trượt của LHC là 3,14 (s).

- Mô men ma sát tăng đến giá trị lớn nhất: M_mc = 2343,17 [N.m].

- Dựng các đồ thị đặc tính mô men ma sát và vận tốc góc phần chủ động và bị động biểu diễn đúng ĐLH quá trình trượt của ly hợp.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Qua một thời gian 3 tháng làm việc tích cực và hiệu quả, cùng với sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy giáo cùng  các thầy trong bộ môn Tăng Thiết Giáp _ Khoa Động : TS………………Lực, đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành. Đề tài đã giải quyết được những vấn đề sau:

1. Tìm hiểu chung về tính năng kĩ chiến thuật xe tăng ẽề-76.

2. Tìm hiểu về cấu tạo chung ly hợp, dẫn động điều khiển LHC xe tăng PT-76.

3. Các nội dung trong tính toán thiết kế và tính toán kiểm nghiệm LHC xe tăng hạng nhẹ.

4. Tìm hiểu và xây dựng chương trình tính toán thiết kế và kiểm nghiệm LHC xe tăng hạng nhẹ bằng phần mềm Simulink_SimDriveline.

Hướng phát triển của đề tài:

Đề tài có thể dùng làm tài liệu tham khảo, là cơ sở để tính toán các vấn đề tiếp theo.

Do điều kiện thời gian, điều kiện thực tế cũng như khả năng có hạn của bản thân nên đồ án không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy giáo và các đồng chí trong lớp. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS………………cùng các thầy trong bộ môn Tăng Thiết Giáp, Khoa Động Lực đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và làm đồ án.        

                                                                                        Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                     Học viên thực hiện

                                                                                    …………………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Văn Luận, Nguyễn Văn Tần, Lê Trung Dũng (biên dịch),

Lý thuyết xe tăng - HVKTQS  - 1990

2. Nguyễn Văn Luận, Lê Kỳ Nam

Kết cấu và tính toán xe tăng - thiết giáp (phần thứ 2) - HVKTQS - 1999

3. Võ Văn Trung

Cấu tạo xe tăng hạng nhẹ (T3) – HVKTQS - 2004

4. Vũ Quốc Bảo

Cấu tạo xe tăng  (xe chiến đấu bộ binh BMP-1) (T4) - HVKTQS - 2004

5. Hà Quang Minh

Lý thuyết động cơ đốt trong - NXBQĐND – 2002

6. Nguyễn Phùng Quang

Matlab & simulink dành cho kĩ sư điều khiển tự động – NXB KHOA HọC Và Kĩ THUậT - 2004

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"