MỤC LỤC
Trang
Danh mục hình vẽ: 3
Lời nói đầu: 4
Chương 1 : Tổng quan về hệ thống ly hợp trên ôtô 5
1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp 5
1.1. Công dụng ly hợp 5
1.2. Phân loại ly hợp 5
1.3. Yêu cầu ly hợp 7
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 8
2.1. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung
quanh
9
2.2. Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung
quanh
11
2.3. Ly hợp thuỷ lực 13
2.4. Ly hợp điện từ 14
Chương 2 : Lựa chọn phương án thiết kế 17
1. Các thông số tham khảo của xe ôtô tải 13 tấn 17
1.1. Công dụng của xe ôtô KAMAZ 55111 17
1.2. Các thông số tham khảo của xe KAMAZ 55111 18
2. Lựa chọn kết cấu cụm ly hợp lắp trên xe tải 13 tấn 20
2.1. Lựa chọn phương án dẫn động ly hợp 20
Chương 3 : Nội dung thiết kế tính toán 29
1. Xác định mômen ma sát của ly hợp 29
2. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp 29
2.1. Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động 29
2.2. Xác định số lượng đĩa bị động 31
3. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp 31
3.1. Tính công trượt 32
3.1. Đĩa bị động bị mòn bề mặt ma sát 68
3.2. Đĩa bị động bị cong vênh 68
3.3. Đĩa bị động bị dính dầu 69
3.4. Lò xo ép bị yếu hoặc gãy 69
3.5. Sai lệch khe hở bạc mở - đòn mở 69
4. Những hư hỏng thường gặp của bộ ly hợp và biện pháp khắc phục hư
hỏng
70
5. Phương pháp xác định trạng thái hư hỏng ly hợp dùng trong chẩn đoán 71
5.1. Các phương pháp xác định trạng thái trượt ly hợp 71
5.2. Các phương pháp xác định trạng thái dính ly hợp khi mở 72
5.3. Xác định hư hỏng qua âm thanh, mùi khét phát ra từ ly hợp 72
Kết Luận: 73
Tài liệu tham khảo: 74
DANH MỤC HÌNH VẼ:
Hình 1.1.Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa 9
Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa 11
Hình 1.3. Sơ đồ cấu tạo ly hợp thủy lực 13
Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo ly hợp điện từ 15
Hình 2.1. Xe tải tự đổ KAMAZ - 55111 17
Hình 2.2. Xe tải thùng KAMAZ 17
Hình 2.3. Xe tải thùng KAMAZ 18
Hình 2.4. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí 20
Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực 22
Hình 2.6.Sơ đồ cấu tạo xilanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực 23
Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén 25
Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén 27
Hình 3.1. Sơ đồ tính lò xo ép 39
Hình 3.2. Đặc tính chịu tải của lò xo và biến dạng của lò xo khi đóng và mở
ly hợp
55111 là loại ly hợp ma sát khô hai đĩa thường đóng. Các lò xo ép được bố trí xung
quanh, có hệ thống dẫn động thủy lực và có cường hóa khí nén.
3
Việc nắm vững phương pháp tính toán thiết kế, quy trình vận hành, tháo lắp
điều chỉnh, bảo dưỡng các cấp và sửa chữa lớn ly hợp là một việc cần thiết. Từ đó ta
có thể nâng cao khả năng vận chuyển, giảm giá thành vận chuyển, tăng tuổi thọ của
xe, đồng thời giảm cường độ lao động cho người lái.
Với sự nỗ lực của bản thân, bản đồ án của em đã hoàn thành. Tuy nhiên do trình
độ và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế còn thiếu, nên bản đồ án của em chắc chắn
sẽ còn nhiều thiếu sót. Em rất mong các thầy cô giáo cùng các bạn đóng góp ý kiến, để
bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
.Hưng Yên. Ngày 12 tháng 8 năm 2013
Sinh viên thiết kế
Lê Hoàng Thái
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN ÔTÔ
1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU CỦA LY HỢP
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.
- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị
quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp.
Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để
tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu
răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đổi số được dễ dàng. Khi nối êm dịu động
cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen
ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ. Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm.
- Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có :
+ Ma sát khô.
+ Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu).
Ưu điểm của ly hợp ma sát là : kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm của ly hợp ma sát là : các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng
trượt tương đối với nhau trong quá trình đóng ly hợp, các chi tiết trong ly hợp bị nung
nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma sát.
5
Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ biến ở các ôtô hiện nay do
những ưu điểm của nó.
Loại 2 : Ly hợp thủy lực : là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của
chất lỏng (thường là dầu).
Ưu điểm của ly hợp thủy lực là : làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác
dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe.
Nhược điểm của ly hợp thủy lực là : chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền
lực nhỏ do hiện tượng trượt.
Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ôtô, hiện tại mới được sử dụng ở một
số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài ôtô quân sự.
Loại 3 : Ly hợp điện từ : là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ
trường nam châm điện. Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
Loại 4 : Ly hợp liên hợp : là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai
trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ). Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
1.2.2. Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp
Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau :
Ly hợp thường đóng : loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay.
Ly hợp thường mở : loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như C -
100 , C - 80 , MTZ2
1.2.3. 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 :
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 β 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 (vì mở không dứt khoát sẽ làm cho khó gài số được êm
dịu).
- Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên
bánh răng khi khởi hành và sang số.
- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.
- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt.
- Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh và chăm sóc, tuổi thọ cao.
Ly hợp làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh quá tải cho hệ thống truyền lực.
Tất cả những yêu cầu trên, đều được đề cập đến trong quá trình chọn vật liệu,
thiết kế và tính toán các chi tiết của ly hợp.
7
2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LY HỢP.
- Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo người ta chia thành các bộ phận chính:
- Cơ cấu ly hợp: là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ
đến hệ thống truyền lực.
- Dẫn động ly hợp: là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp.
2.1. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh:
a. Sơ đồ cấu tạo chung:
1 2 3 4 5
6 7
13
tì vào đầu đòn mở 12. Nhờ có khớp bản lề của bản lề liên kết với vỏ 5 nên đầu kia của
đòn mở 12 sẽ kéo đĩa ép 3 nén lò xo 4 lại để dịch chuyển sang phải. Khi này các bề
mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra và ngắt truyền
động từ trục cơ tới trục sơ cấp của hộp số.
c. Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Kết cấu gọn, dễ điều chỉnh và sữa chữa.
+ Mở dứt khoát.
+ Thoát nhiệt tốt nên đảm bảo tuổi thọ cao cho bộ ly hợp.
9
- Nhược điểm:
+ Đóng không êm dịu.
+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm. Nếu truyền mômen trên 70 ÷ 80
KGm thì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớn làm cho ly
hợp cồng kềnh.
2.2. Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh :
a. Sơ đồ cấu tạo chung:
1 2 3 4 6
5
7
8
9 10 11
17
10
16 15 14 13 12
Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa
1 - Bánh đà ; 2 - Lò xo đĩa ép trung gian
3 - Đĩa ép trung gian ; 4 - Đĩa ma sát ; 5 - đĩa ép ngoài
6 - Bulông hạn chế ; 7 - Lò xo ép ; 8 - Vỏ ly hợp
9 - Bạc mở ; 10 - Trục ly hợp ; 11 - Bàn đạp
tương đối giữa các bề mặt ma sát của ly hợp. Hiện tượng này thường xuất hiện khi
đóng ly hợp (xảy ra trong thời gian ngắn) hoặc khi gặp quá tải (phanh đột ngột mà
không nhả ly hợp).
c. Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Đóng êm dịu (do có nhiều bề mặt ma sát).
+ Giảm được đường kính chung của đĩa ma sát, bánh đà … mà vẫn đảm bảo
truyền đủ mômen cần thiết của động cơ.
- Nhược điểm:
+Mở không dứt khoát, nhiệt lớn, kết cấu phức tạp nên khó bảo dưỡng và sữa
chữa.
2.3. Ly hợp thuỷ lực:
a. Sơ đồ cấu tạo chung:
Cấu tạo của ly hợp thủy lực được trình bày như hình vẽ bao gồm:
1
2
3
4
5
12
1. Bánh đà
2. Bánh tuabin
3. Bánh bơm
4. Trục sơ cấp
5. Vỏ ly hợp
Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo ly hợp thủy lực.
Các chi tiết chính của ly hợp gồm có bánh bơm, bánh tuabin. Các bánh công tác
này có dạng nửa hình vòng xuyến, được bố trí rất nhiều cánh dẫn theo chiều hướng
2.4. Ly hợp điện từ
Ly hợp điện từ là loại không những chỉ bố trí trên ôtô mà còn bố trí trong nhiều
lĩnh vực khác.
Ưu điểm là truyền động êm cho phép trượt lâu dài mà không ảnh hưởng tới hao
mòn các chi tiết của ly hợp.
a. Sơ đồ cấu tạo
chung:
Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo
14
ly hợp điện từ
1. Bánh đà
2. Khung từ
3. Cuộn dây
4. Lõi sắt bị động
5. Trục ly hợp
6. Mặt cắt
Các bộ phận chính của ly hợp điện từ bao gồm: phần cố định 2 trên đó có cuộn
dây điện từ 3. Bộ phận chủ động 1 được nối với trục khuỷu động cơ, bộ phận bị động
4 được nối với trục ly hợp (trục sơ cấp của hộp số). Các bộ phận chủ động, bị động và
bộ phận cố định có thể quay trơn với nhau thông qua các khe hở A, B, C, D. Để hiệu
suất truyền động cao các khe hở này phải nhỏ. Ngoài ra để tăng khả năng truyền mô
men từ phần chủ động sang phần bị động người ta bỏ bột sắt vào khoang kín giữa phần
chủ động và phần bị động.
b. Nguyên lý hoạt động:
- Nguyên lý làm việc dựa vào lực điện từ tương tác giữa phần chủ động và bị
động nhờ nam châm điện do cuộn dây 3 sinh ra.
- Trạng thái đóng ly hợp: Khi này cuộn dây 3 được cấp một dòng điện một
chiều và nó sẽ trở thành nam châm điện. Điện trường của nam châm sẽ khép kín mạch,
từ qua các bộ phận cố định 2, phần chủ động 1, phần bị động 4 theo đường mũi tên
như hình vẽ. Khi này dưới sự tương tác của lực điện từ phần chủ động 1 sẽ kéo phần bị
Hình 2.3: Xe đầu kéo KAMAZ
Xe Kamaz đã góp một phần không nhỏ trong công cuộc phát triển đất nước. Nhờ
những lợi ích mà nó mang lại , xe Kamaz ngày càng trở nên quen thuộc với những
người dân Việt nam.
1.2. Các thông số kỹ thuật của xe ôtô Kamaz 55111
17
Bảng Thông số kĩ thuật xe KAMAZ 55111
Loại ôtô Tự đổ
Tải trọng, kG 13000
Trọng lượng xe không tải, kG
- Cầu trước, kg
- 2 Cầu sau, kG
9050
3850
5200
Trọng lượng toàn bộ xe khi đủ tải, kG
- Cầu trước, kG
- 2 Cầu sau, kG
22200
5500
16700
Động cơ đốt trong KAMAZ – 740.11-240
18
Loại động cơ ĐIEZEL, tăng áp
Tỉ số nén 16
Dung tích công tác, l 10,85
Đường kính xy lanh/ Hành trình
piston, mm
120/120
Công suất lớn nhất ở 2200 V/ph, kW
- Dung tích thùng, m
3
- Góc nâng thùng xe, độ
- Hướng dỡ tải
6,6
60
Phía sau
Vận tốc chuyển động lớn nhất, Km/h 90
Khả năng vượt dốc, % 25
Bán kính quay vòng nhỏ nhất, m 9
19
2. LỰA CHỌN KẾT CẤU CỤM LY HỢP LẮP TRÊN XE TẢI 13 TẤN
2.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG LY HỢP
2.1.1: Phương án 1 : Dẫn động ly hợp bằng cơ 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,
Nhược điểm cơ bản của hệ thống dẫn động này là : yêu cầu lực tác động của
người lái nên bàn đạp ly hợp phải lớn, nhất là đối với loại xe ôtô hạng nặng.
∆
1 Q
bđ
8
2
δ 6
O
2
người lái đạp bàn đạp hết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫn chưa mở hoàn toàn, cũng
tạo hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽ gây mòn các bề mặt ma sát
một cách nhanh chóng.
Trong cả hai trường hợp nêu trên đều không có lợi, vì vậy phải điều chỉnh hành
trình tự do của bàn đạp ly hợp trong một miền cho phép.
Ưu điểm : Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ tin cậy làm việc cao, dễ tháo lắp
và sửa chữa.
Nhược điểm : Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp. Yêu cầu lực của người lái
tác dụng lên bàn đạp lớn. Hiệu suất truyền lực không cao.
2.1.2: Phương án 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 xilanh chính và xilanh công tác.
∆
3 4 2
Q
bđ
8 1
6 δ O
21
7
5
Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực
1. Bàn đạp ly hợp ; 2. Lò xo hồi vị
3. Xilanh chính ; 4. Piston xilanh chính
5. Đường ống dẫn dầu ; 6. Xilanh công tác
7. Càng mở ly hợp ; 8. Bạc mở ly hợp
22
2 3 4
a
1 C
van hồi dầu 12 để trở về khoang D, thì lượng dầu dư từ khoang D theo lỗ bù dầu b trở
về khoang C, đảm bảo cho ly hợp đóng hoàn toàn.
Lỗ bù dầu b còn có tác dụng điều hòa dầu khi nhiệt độ cao. Lúc nhiệt độ cao
dầu trong khoang D nở ra, làm áp suất dầu tăng lên, dầu qua lỗ bù dầu b về khoang C.
Vì thế khắc phục được hiện tượng tự mở ly hợp.
Ưu điểm : Kết cấu gọn, việc bố trí hệ thống dẫn động thủy lực đơn giản và
thuận tiện. Có thể đảm bảo việc đóng ly hợp êm dịu hơn so với hệ thống dẫn động ly
hợp bằng cơ khí. Ống dẫn dầu không có biến dạng lớn, nên hệ thống dẫn động thủy
lực có độ cứng cao. Đồng thời hệ thống dẫn động bằng thủy lực có thể dùng đóng mở
hai ly hợp.
Nhược điểm : Loại hệ thống dẫn động bằng thủy lực không phù hợp với những
xe có máy nén khí. Yêu cầu hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực cần có độ chính
xác cao.
24
2.1.3 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.
∆
2
O
1
1
3 Q
bđ
19
18
6
O
2
Copyright: Tài liệu đại học ©