Hướng dẫn thiết kế ôtô
Mục đích của việc thiết kế môn học phần ly hợp ô tô nhằm xác định các thông số cơ bản của ly hợp ô tô. Đó là tính toán xác định số lượng kích thước bề mặt ma sát, cơ cấu ép và cơ cấu điều khiển của ly hợp nhằm đảm bảo các yêu cầu của ly hợp trong mọi điều kiện làm việc của ô tô
Hướng dẫn thiết kế ôtô
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
Ch−¬ng 1 : ThiÕt kÕ ly hîp «t«
Môc ®Ých cña viÖc thiÕt kÕ m«n häc phÇn ly hîp «t« nh»m x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè
c¬ b¶n cña ly hîp «t«. §ã lµ tÝnh to¸n x¸c ®Þnh sè l−îng vµ kÝch th−íc bÒ mÆt ma s¸t, c¬
cÊu Ðp vµ c¬ cÊu ®iÒu khiÓn cña ly hîp nh»m b¶o ®¶m c¸c yªu cÇu cña ly hîp trong mäi
®iÒu kiÖn lµm viÖc cña «t«.
1. TÝnh to¸n ®Üa bÞ ®éng vµ ®Üa Ðp:
1.1. M« men ma s¸t cña ly hîp :
Ly hîp ph¶i cã kh¶ n¨ng truyÒn hÕt m«-men xo¾n lín nhÊt cña ®éng c¬ Memax.
§Ó b¶o ®¶m yªu cÇu truyÒn hÕt m«-men xo¾n lín nhÊt cña ®éng c¬ trong mäi ®iÒu
kiÖn lµm viÖc, th× ta ph¶i cã :
Mms = Memax.β (1-1)
Trong ®ã :
Mms : M«-men ma s¸t cÇn thiÕt cña ly hîp, [N.m].
Mmax : M«-men xo¾n lín nhÊt cña ®éng c¬, [N.m]. (LÊy theo sè liÖu ®Ò cho, ®èi
víi m¸y kÐo m«-men nµy lÊy b»ng m« men ®Þnh møc Mn cña ®éng c¬).
β : HÖ sè dù tr÷ cña ly hîp.
HÖ sè dù tr÷ ly hîp β ph¶i ®ñ lín (β>1) ®Ó b¶o ®¶m cho ly hîp truyÒn hÕt m«-men
xo¾n ®éng c¬ trong mäi ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña nã (khi c¸c bÒ mÆt ma s¸t bÞ dÇu më r¬i
vµo, khi c¸c lß xo Ðp bÞ gi¶m tÝnh ®µn håi, khi c¸c tÊm ma s¸t bÞ mßn.v.v..). MÆc kh¸c hÖ
sè β kh«ng ®−îc lín qu¸, v× nh− thÕ ly hîp kh«ng lµm tèt chøc n¨ng b¶o vÖ an toµn cho
hÖ thèng truyÒn lùc khi qu¸ t¶i.
HÖ sè β th−êng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm; cã tÝnh ®Õn c¸c yÕu tè nh− ®·
nªu vµ ®Æc biÖt chó ý xÐt ®Õn ®iÒu kiÖn lµm viÖc nÆng nhäc cña xe, ®Æc tÝnh ®éng lùc häc
cña xe thiÕt kÕ. Gi¸ trÞ cña β cã thÓ tham kh¶o theo sè liÖu ë b¶ng B1-1 nh− sau :
B¶ng B1-1 : B¶ng chän hÖ sè dù tr÷ ly hîp β
Lo¹i xe TrÞ sè β
Xe du lÞch 1,35 ÷ 1,75
Xe t¶i, kh¸ch, m¸y kÐo vËn t¶i (kh«ng kÐo mooc) 1,60 ÷ 2,25
¤ t« t¶i cã mooc (hoÆc tÝnh n¨ng th«ng qua cao) 1,80 ÷ 3,00
M¸y kÐo n«ng nghiÖp kiÓu ly hîp th−êng ®ãng 2,00 ÷ 2,50
Chó ý : Gi¸ trÞ giíi h¹n trªn ®−îc chän cho xe lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn nÆng nhäc
(nh− t¶i träng lín, xe ho¹t ®éng trong nhiÒu lo¹i ®−êng, hoÆc kiÓu ly hîp kh«ng ®iÒu
chØnh ®−îc).
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 1
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
Ng−îc l¹i xe lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn kh«ng n¨ng nhäc, cã ®Æc tÝnh ®éng lùc häc
tèt th× chän vÒ phÝa giíi h¹n nhá.
VËy, c¨n cø vµo chñng lo¹i xe vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc th−êng xuyªn cña nã mµ ta
chän hÖ sè β thÝch hîp; tõ ®ã x¸c ®Þnh ®−îc m«-men ma s¸t cÇn thiÕt cña ly hîp theo
c«ng thøc (1-1) nh»m cã thÓ truyÒn hÕt m«-men xo¾n cña ®éng c¬ trong mäi ®iÒu kiÖn
ho¹t ®éng.
1.2. B¸n kÝnh h×nh vµnh kh¨n cña bÒ mÆt ma s¸t ®Üa bÞ ®éng :
NÕu gäi lùc Ðp tæng céng do c¬ cÊu Ðp t¹o ra lµ F [N], ®Æt t¹i b¸n kÝnh trung b×nh
Rtb [m] cña ®Üa bÞ ®éng, th× m«-men ma s¸t cña ly hîp Mms [N.m] do c¬ cÊu Ðp t¹o ra lµ :
Mms = µ.F.Rtb.zms (1-1b)
Trong ®ã :
µ : HÖ sè ma s¸t tr−ît gi÷a c¸c ®«i bÒ mÆt ma s¸t (tÊm ma s¸t víi ®Üa Ðp vµ
tÊm ma s¸t víi b¸nh ®µ).
zms : Sè ®«i bÒ mÆt ma s¸t; phô thuéc vµo sè ®Üa bÞ ®éng cña ly hîp:
+ Ly hîp mét ®Üa bÞ ®éng : zms = 2
+ Ly hîp hai ®Üa bÞ ®éng : zms = 4
Gäi p [N/m2] lµ ¸p suÊt ph¸p tuyÕn sinh ra ë c¸c ®«i bÒ mÆt ma s¸t d−íi t¸c dông
lùc Ðp F, vµ víi gi¶ thiÕt ¸p suÊt p lµ ph©n bè ®Òu trªn toµn bé bÒ mÆt ma s¸t (p = const).
Víi R1, R2 lµ b¸n kÝnh trong vµ ngoµi cña h×nh vµnh kh¨n th× m«-men ma s¸t cña ®Üa bÞ
®éng ly hîp Mms do c¬ cÊu Ðp t¹o ra ®−îc viÕt l¹i ë d¹ng triÓn khai theo kÝch th−íc cña
tÊm ma s¸t:
M ms = µpπR 3 (1 − K 3 )z ms
2 R (1-1c)
Trong ®ã :
p : ¸p suÊt ph¸p tuyÕn cña c¸c bÒ mÆt ma s¸t, [N/m2].
R1
KR : HÖ sè tû lÖ gi÷a b¸n kÝnh trong vµ ngoµi bÒ mÆt ma s¸t, KR = .
R2
Suy ra b¸n kÝnh ngoµi R2 [m] cña bÒ mÆt ma s¸t ®Üa bÞ ®éng ly hîp ®−îc x¸c ®Þnh
theo ¸p suÊt lµm viÖc cña c¸c bÒ mÆt ma s¸t.
3.β.M e max
R2 =
( ) (1-2)
3
2.z ms .µ.π.p. 1 − K 3
R
• Gi¸ trÞ ¸p suÊt lµm viÖc cña c¸c bÒ mÆt p lµ mét trong nh÷ng th«ng sè quan träng
quyÕt ®Þnh ®Õn l−îng mßn cña c¸c bÒ mÆt ma s¸t khi ly hîp tr−ît trong qu¸ tr×nh ®ãng ly
hîp sau gµi sè. Trong ®ã vµnh ma s¸t th−êng lµm b»ng vËt liÖu cã hÖ sè ma s¸t cao
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 2
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
nh−ng mÒm h¬n thÐp vµ gang. V× vËy trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ ph¶i chän gi¸ trÞ ¸p suÊt
lµm viÖc p nhá h¬n hoÆc b»ng gi¸ trÞ cho phÐp [p] = 1,4.105 ÷ 2,5.105 [N/m2] nh»m b¶o
®¶m tuæi thä cÇn thiÕt cho chóng gi÷a hai lÇn s÷a ch÷a thay thÕ.
Gi¸ trÞ giíi h¹n trªn ®−îc ¸p dông cho «t« cã ®éng c¬ nhiÒu xy lanh (lín h¬n 4),
®Æc tÝnh ®éng lùc cña xe tèt vµ lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ®−êng s¸ tèt (Ýt ph¶i sang sè) vµ
ng−îc l¹i «t« cã ®éng c¬ Ýt xy lanh, ®Æc tÝnh ®éng lùc cña xe kh«ng tèt vµ lµm viÖc trong
®iÒu kiÖn ®−êng s¸ xÊu.
• HÖ sè tû lÖ KR cã thÓ chän theo kinh nghiÖm b»ng KR = 0,53 ÷ 0,75. Gi¸ trÞ nhá
chØ dïng cho xe cã ®éng c¬ tèc ®é trung b×nh vµ thÊp vµ ®Æc tÝnh ®éng lùc xe tèt (Ýt ph¶i
sang sè).
Víi ®éng c¬ cao tèc, nÕu chän hÖ sè KR bÐ (tøc R1 vµ R2 kh¸c nhau lín) th× chªnh
lÖch tèc ®é tr−ît tiÕp tuyÕn ë mÐp trong vµ mÐp ngoµi cña vµnh tÊm ma s¸t sÏ lín, g©y ra
sù mßn kh«ng ®Òu tõ trong ra ngoµi lµm cho thêi h¹n phôc vô cña tÊm ma s¸t sÏ gi¶m. V×
vËy ®èi víi ®éng c¬ cao tèc nªn chän hÖ sè tû lÖ kR vÒ phÝa giíi h¹n trªn.
• HÖ sè ma s¸t µ phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè : vËt liÖu vµ t×nh tr¹ng cña ®«i bÒ mÆt
ma s¸t, tèc ®é tr−ît t−¬ng ®èi, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t. §èi víi ly hîp ma
s¸t c¬ khÝ «t« m¸y kÐo, hÖ sè ma s¸t gi÷a phª-ra-®« ®ång víi gang (hoÆc thÐp) th× hÖ sè
ma s¸t µ cã thÓ ®¹t ®Õn 0,35. Tuy vËy, do ¶nh h−ëng cña c¸c yÕu tè nhiÖt ®é, tèc ®é tr−ît
.v.v.. nªn khi tÝnh to¸n chØ chän trong kho¶ng µ = 0,22 ÷ 0,30.
• Sè ®«i bÒ mÆt ma s¸t zms th−êng chän b»ng 2 (tøc ly hîp mét ®Üa bÞ ®éng). ChØ
®èi víi m¸y kÐo hoÆc «t« t¶i lín; cã m«-men cùc ®¹i cña ®éng c¬ lín (tõ 465 [N.m] trë
lªn), lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn nÆng nhäc th× míi chän zms = 4 (ly hîp cã hai ®Üa bÞ ®éng).
Trong tÝnh to¸n thiÕt kÕ, b¸n kÝnh ngoµi cã thÓ R2 cã gi¸ trÞ qu¸ lín v−ît qu¸ giíi
h¹n ®−êng kÝnh bÒ mÆt ma s¸t cña b¸nh ®µ ®éng c¬ (tham chiÕu b¶ng B1-2). Lóc ®ã R2
ph¶i ®−îc tÝnh lÆp l¹i víi zms = 4.
B¶ng B1-2: Giíi h¹n cña ®−êng kÝnh ngoµi vµnh ma s¸t D2
M«men cùc ®¹i ®éng c¬ Sè vßng quay t−¬ng øng §−êng kÝnh cho phÐp
Memax[Nm] kh«ng lín h¬n nN [v/ph] kh«ng nhá h¬n D2 [mm] kh«ng lín h¬n
≤ 88 ÷ 240 ≥ 7000 ÷ 10000 ≤ 180 ÷ 240
≤ 200 ÷ 375 ≥ 4500 ÷ 5000 ≤ 250 ÷ 325
≤ 400 (465) ÷ 685(1080)* ≥ 3000 ÷ 4000 ≤ 340 ÷ 400
≤ 1080(1420)* ≥ 2500 ÷ 3000 ≤ 420
Chó thÝch * : Gi¸ trÞ trong dÊu ngoÆc ®¬n t−¬ng øng víi ly hîp cã thÓ 2 ®Üa bÞ ®éng.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 3
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
B¸n kÝnh trong cña bÒ mÆt ma s¸t R1 [m] ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua hÖ sè tû lÖ KR
®· chän khi tÝnh to¸n b¸n kÝnh ngoµi R2 ë trªn.
Tøc lµ: R1 = KRR2 (1-2b)
1.3. DiÖn tÝch vµ b¸n kÝn trung b×nh cña h×nh vµnh kh¨n tÊm ma s¸t :
DiÖn tÝch h×nh vµnh kh¨n tÊm ma s¸t S [m2]:
S = π (R 2 − R 1 )
2
2
(1-3)
B¸n kÝnh trung b×nh h×nh vµnh kh¨n cña tÊm ma sat Rtb [m]:
2 R2 − R13
3
Rtb = (1-3b)
3 R2 − R12
2
1.4. Lùc Ðp cña c¬ cÊu Ðp:
Sau khi ®· x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè kÝch th−íc cña vµnh ma s¸t, ta dÔ dµng x¸c
®Þnh ®−îc lùc Ðp cÇn thiÕt cña c¬ cÊu Ðp ph¶i t¹o ra mµ theo ®ã b¶o ®¶m ¸p suÊt lµm viÖc
®· chän vµ tháa m·n m«-men ma s¸t yªu cÇu:
β.M e max
F= (1-4)
µ.R tb z ms
1.5. C«ng tr−ît riªng cña ly hîp :
ViÖc x¸c ®Þnh kÝch th−íc cña bÒ mÆt ma s¸t theo ®iÒu kiÖn ¸p suÊt lµm viÖc kh«ng
v−ît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp nh− trªn ch−a ®ñ ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng chèng mßn cña ly hîp.
Khi c¸c ly hîp kh¸c nhau cã cïng ¸p suÊt lµm viÖc nh−ng víi «t« m¸y kÐo cã träng
l−îng kh¸c nhau th× sù hao mßn cña ly hîp sÏ kh¸c nhau.
Qu¸ tr×nh ®ãng ªm dÞu ly hîp bao giê còng kÌm theo sù tr−ît ly hîp gi÷a c¸c ®«i
bÒ mÆt ma s¸t. Sù tr−ît cña ly hîp lµm cho c¸c bÒ mÆt ma s¸t mßn, ®ång thêi sinh nhiÖt
nung nãng c¸c chi tiÕt tiÕp xóc víi c¸c bÒ mÆt trù¬t. NÕu c−êng ®é tr−ît qu¸ m¹nh sÏ lµm
mßn nhanh c¸c bÒ mÆt ma s¸t vµ nhiÖt sinh ra sÏ rÊt lín, cã thÓ lµm ch¸y côc bé c¸c tÊm
ma s¸t, lµm nung nãng lß xo Ðp tõ ®ã cã thÓ lµm gi¶m kh¶ n¨ng Ðp cña chóng.
V× vËy, viÖc x¸c ®Þnh c«ng tr−ît, c«ng tr−ît riªng ®Ó h¹n chÕ sù mßn, khèng chÕ
nhiÖt ®é cùc ®¹i nh»m b¶o ®¶m tuæi thä cho ly hîp lµ hÕt søc cÇn thiÕt.
§Ó ®¸nh gi¸ tuæi thä cña ly hîp theo ®iÒu kiÖn tr−ît, ng−êi ta dïng chØ tiªu c«ng
tr−ît riªng; ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng tr−ît trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch lµm viÖc cña c¸c bÒ
mÆt ma s¸t, kÝ hiÖu lr [J/m2] :
L
lr = (1-5)
z ms π ( R2 − R12 )
2
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 4
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
Trong ®ã :
L : C«ng tr−ît tæng céng cña ly hîp, [Jun].
zms : Sè ®«i bÒ mÆt ma s¸t.
R2 : B¸n kÝnh ngoµi h×nh vµnh kh¨n bÒ mÆt ma s¸t, [m].
R1 : B¸n kÝnh trong h×nh vµnh kh¨n cña bÒ mÆt ma s¸t, [m].
Sù tr−ît cña ly hîp diÔn ra ngay sau khi gµi sè vµ thùc hiÖn ®ãng ly hîp. §iÒu ®ã
cã thÓ xÉy ra lóc xe ®ang ch¹y hoÆc khi b¾t ®Çu khëi hµnh xe; trong ®ã tr−êng hîp xe b¾t
®Çu khëi hµnh sÏ cã c«ng tr−ît lín nhÊt v× lóc nµy sù chªnh lÖch tèc ®é gi÷a b¸nh ®µ
®éng c¬ vµ tèc ®é trôc ly hîp (xe ®ang ®øng yªn) lµ lín nhÊt.
Sù tr−ît ly hîp khi khëi hµnh xe còng cã thÓ cã hai tr−êng hîp : sù tr−ît ly hîp do
®ãng ly hîp ®ét ngét hoÆc sù tr−ît ly hîp do ®ãng ly hîp tõ tõ.
- Khi ®ãng ly hîp ®ét ngét (l¸i xe th¶ nhanh bµn ®¹p ly hîp) lµm cho ®Üa Ðp lao
nhanh vµo ®Üa bÞ ®éng, thêi gian tr−ît ng¾n nh−ng lùc Ðp t¨ng lªn nhanh lµm cho xe bÞ
giËt m¹nh, g©y t¶i träng ®éng lín ®èi víi hÖ thèng truyÒn lùc (do qu¸n tÝnh lao vµo cña
®Üa Ðp, lµm t¨ng thªm lùc Ðp, m« men ma s¸t ly hîp t¨ng lªn vµ do vËy ly hîp cã thÓ cho
phÐp truyÒn qua nã mét m« men qu¸n tÝnh lín h¬n m« men ma s¸t tÝnh to¸n theo 1-1).
- Khi ®ãng ly hîp tõ tõ : ViÖc ®ãng ly hîp hîp tõ tõ t¹o ®−îc sù ªm dÞu cÇn thiÕt
cho ly hîp vµ hÖ thèng truyÒn lùc. §ã lµ mét trong nh÷ng yªu cÇu quan träng cña ly hîp
nh»m b¶o ®¶m tÝnh ªm dÞu vµ kh«ng sinh ra va ®Ëp cho hÖ thèng truyÒn lùc. Tuy nhiªn
sù ®ãng tõ tõ ly hîp lµm cho thêi gian tr−ît kÐo dµi vµ do vËy c«ng tr−ît sÏ t¨ng lªn.
Qua kh¶o s¸t qu¸ tr×nh tr−ît ly hîp khÝ ®ãng ªm diu, chóng ta cã tr×nh tù c¸c b−íc
®Ó tÝnh c«ng tr−ît L[Jun] cña ly hîp nh− sau:
1.5.1 M« men qu¸n tÝnh qui dÉn Ja [kg.m2]:
M« men qu¸n tÝnh khèi l−îng qui dÉn Ja ®−îc x¸c ®Þnh tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng
®éng n¨ng khi «t« ®ang chuyÓn ®éng nh− sau :
⎛ G + Gm ⎞ rbx 2
Ja = ⎜ a
⎜ ⎟
⎟ (i i i ) 2 δ t (1-5a)
⎝ g ⎠ h po
Trong ®ã :
Ga : Träng l−îng toµn bé cña «t«, [N].
Gm : Träng l−îng toµn bé cña r¬ mooc hoÆc ®oµn xe kÐo theo, [N].
g : Gia tèc träng tr−êng, g = 9,81 [m/s2].
rbx : B¸n kÝnh lµm viÖc cña b¸nh xe chñ ®éng, [m].
ih,ip,io : Tû sè truyÒn t−¬ng øng cña hép sè, hép sè phô vµ truyÒn lùc chÝnh.
δt : HÖ sè tÝnh ®Õn c¸c khèi l−îng chuyÓn ®éng quay trong hÖ thèng truyÒn
lùc; trong tÝnh to¸n cã thÓ lÊy b»ng δt = 1,05 ÷ 1,06.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 5
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
1.5.2 M« men c¶n chuyÓn ®éng qui dÉn Ma [N.m]:
M« men c¶n chuyÓn ®éng cña xe qui dÉn vÒ trôc ly hîp ®−îc tÝnh b»ng :
M a = [(Ga + Gm )ψ + Pω ]
rbx
(1-5b)
i tη t
Trong ®ã :
ψ : HÖ sè c¶n tæng céng cña ®−êng.
Pω : Lùc c¶n cña kh«ng khÝ, [N].
it : Tû sè truyÒn chung hÖ thèng truyÒn lùc (it = ih.ip.io).
ηt : HiÖu suÊt thuËn cña hÖ thèng truyÒn lùc.
C¸c th«ng sè kh¸c ®· ®−îc chó thÝch.
1.5.3 TÝnh thêi gian tr−ît ly hîp trong c¸c giai ®o¹n (t1 vµ t2):
Chóng ta cã thÓ chän mét trong hai c¸ch tÝnh sau:
a) TÝnh theo thêi gian tr−ît tæng céng cña ly hîp t0 :
Chän thêi gian ®ãng ly hîp ªm dÞu : t0 = 1,1 ÷ 2,5 [s] (chän thêi gian cµng lín,
qu¸ tr×nh ®ãng ly hîp cµng ªm dÞu nh−ng c«ng tr−ît sÏ t¨ng).
TÝnh hÖ sè kÕt thóc tr−ît k® (k® >0) ly hîp tõ ph−¬ng tr×nh :
k d .M e max (ω e − ω a ).2.J a
t0 = (1-5c)
(k d .M e max − M a ) 2
TÝnh thêi gian tr−ît t1, t2 :
⎧ (ωe − ω a ).2.J a
⎪t 2 = (k .M
⎪ d e max − M a )
⎨ (1-5c’)
⎪t = t Ma
⎪
⎩
1 2
(k d .M e max − M a )
Trong ®ã k® lµ hÖ sè kÕt thóc tr−ît; x¸c ®Þnh tû sè cña m«men ma s¸t h×nh thµnh
so víi m«men cùc ®¹i ®éng c¬ mµ t¹i ®ã ly hîp b¾t ®Çu hÕt tr−ît (k® = Mms/Memax). Trong
hÖ ba ph−¬ng tr×nh trªn k® lµ Èn sè phô cña hÖ ph−¬ng tr×nh.
b) TÝnh theo hÖ sè c−êng ®é t¨ng m«men K:
Chän hÖ sè K (®Æc tr−ng cho c−êng ®é t¨ng m«men K = Mms/t0):
- Xe du lÞch vµ kh¸ch : K = 50 ÷ 150 [N.m/s].
- Xe vËn t¶i hµng hãa : K = 150 ÷ 750 [N.m/s].
TÝnh thêi gian tr−ît t1, t2 :
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 6
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
⎧ M
⎪t1 = a
⎪ K
⎨ (1-5d)
⎪t = 2 J a (ω e − ω a )
⎪2
⎩ K
KiÓm tra thêi gian tr−ît tæng céng : t1 + t2 = t0 ∈ (1,1 ÷ 2,5 [s]). NÕu kh«ng thâa
qu¸ tr×nh chän K vµ tÝnh t1, t2 sÏ ®−îc lÆp l¹i.
1.5.4 TÝnh c«ng tr−ît tæng céng cña ly hîp L [J]
⎛t 2 ⎞ 1
L = M a .(ω e − ωa ).⎜ 1 + t 2 ⎟ + J a .(ωe − ωa ) 2 (1-5e)
⎝2 3 ⎠ 2
Trong ®ã :
t1 : Thêi gian tr−ît cña giai ®o¹n I, ®−îc x¸c ®Þnh tõ (1-5c hoÆc 1-5d).
t2 : Thêi gian tr−ît cña giai ®o¹n II, ®−îc x¸c ®Þnh tõ (1-5c hoÆc 1-5d).
Chó ý :
Khi ®ãng ly hîp ªm dÞu, c«ng tr−ît L phô thuéc rÊt lín vµo träng l−îng cña
xe. Khi t¨ng träng l−îng (hoÆc kÐo thªm ®oµn xe) th× c«ng tr−ît t¨ng nhanh (v× L tû lÖ
víi Ma, Ja, t1, t2 mµ tÊt c¶ c¸c th«ng sè nµy ®Òu t¨ng theo sù t¨ng cña träng l−îng xe).
Khi t¨ng gi¸ trÞ tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc th× c«ng tr−ît gi¶m (v×
Ma, Ja, t1, t2 tû lÖ nghÞch víi tû sè truyÒn). §iÒu ®ã cho ta kÕt luËn r»ng khi khëi hµnh xe,
ta ph¶i khëi hµnh víi sè truyÒn thÊp cña hép sè (ih1) ®Ó gi¶m c«ng tr−ît cña ly hîp.
Khi khëi hµnh xe t¹i chç c«ng tr−ît lµ lín h¬n c¶ (v× lóc ®ã ωa = 0 nªn hiÖu
sè ωe - ωa lµ lín nhÊt). §éng c¬ cµng cao tèc, c«ng tr−ît cµng lín.
Trong tÝnh to¸n, cã thÓ lÊy tèc ®é gãc ®éng c¬ ωe b»ng tèc ®é gãc øng víi m«
men cùc ®¹i (ωe = ωM) vµ tÝnh to¸n kiÓm tra c«ng tr−ît riªng øng víi chÕ ®é khëi hµnh xe
t¹i chç (ωa = 0 ). Gi¸ trÞ c«ng tr−ît riªng tÝnh theo c«ng thøc (1-5) ph¶i n»m trong giíi
h¹n cho phÐp (tÝnh cho sè truyÒn thÊp ihI víi hÖ sè c¶n tæng céng cña ®−êng ψ = 0,02).
Xe con : lr ≤ 1000 [KJ/m2]
Xe kh¸c t¶i vµ kh¸ch : lr ≤ 800 [KJ/m2]
§Ó cã thÓ ®¬n gi¶n h¬n trong tÝnh to¸n, Gi¸o s− A.I Gri-skª-vich ®Ò nghÞ sö
dông c«ng thøc tÝnh c«ng tr−ît L (tÝnh b»ng [J]) nh− sau:
M e max ω e2
L = Ja (1-5’)
( M e max − M a ) 2
Trong ®ã :
Memax : M« men quay cùc ®¹i cña ®éng c¬, [Nm].
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 7
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
Ma : M« men c¶n chuyÓn ®éng cña xe qui dÉn vÒ trôc ly hîp, [Nm].
Ja : M« men qu¸n tÝnh khèi l−îng cña xe qui dÉn vÒ trôc ly hîp, [kgm2]
ωe : Tèc ®é gãc cña trôc khuûu ®éng c¬ khi ®ãng ly hîp ªm dÞu, [rad/s].
Tèc ®é gãc ωe ®−îc x¸c ®Þnh theo chñng lo¹i ®éng c¬ :
- §èi víi ®éng c¬ x¨ng : ωe = ωM /3 + 50π
- §èi víi ®éng c¬ diªzel : ωe = 0,75ωN
ë ®©y ωM, ωN lµ tèc ®é gãc trôc khuûu ®éng c¬ øng víi m« men cùc ®¹i vµ c«ng
suÊt cùc ®¹i.
C«ng tr−ît riªng trong tr−êng hîp nµy còng kiÓm tra theo c«ng thøc (1-5). KÕt
qu¶ tÝnh c«ng tr−ît, c«ng tr−ît riªng cña mét sè xe cã thÓ tham kh¶o ë b¶ng B1-3.
B¶ng B1-3: C«ng tr−ît, c«ng tr−ît riªng cña mét sè xe tham kh¶o (ψ = 0,02)
M¸c xe L [KJ] ë ih1 lr [KJ/m2] ë ih1 L [KJ] ë ih2 lr [KJ/m2] ë ih2
ZAZ-968M 15,5 513 52,3 1732
BAZ-2101 16,8 538 46,4 1487
GAZ-24 27,0 611 66,4 1502
GAZ-53A 22,0 222 113,3 1142
ZIL-130-76 33,2 260 104,2 815
KAMAZ-53212 44,5 182 67,9 278
KAMAZ-5410 43,9 180 67,1 275
KAMAZ-5511 31,4 129 47,7 196
MAZ-500A-8926 36,3 107 125,8 371
MAZ-53352-886 13,7 404 51,2 151
MAZ-5336-8378 26,3 726 52,4 145
SCANIA LB-111 21,3 106 38,7 193
SCANIA LT-146S 42 13,4 475 24,3 86
BEDFORD TM 1500 39,5 260 139,2 918
BEDFORD TM 1900 43,9 161 74,9 274
§èi víi m¸y kÐo, kiÓm tra c«ng tr−ît riªng còng theo c«ng thøc (1-1), cßn
c«ng tr−ît L [J] ®−îc tÝnh theo c«ng thøc cña Gi¸o s− L¬-vèp :
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 8
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
ωn
2
L= (1-5”)
⎛ 1 ⎞⎛ 1 1 ⎞
2⎜1 − ⎟.⎜ +
⎜ β ⎟⎜ J ⎟
⎟
⎝ ⎠⎝ e Ja ⎠
Trong ®ã :
ωn : Tèc ®é gãc ®Þnh møc cña ®éng c¬, [rad/s].
β : HÖ sè dù tr÷ ly hîp.
C¸c th«ng sè kh¸c nh− ®· chó thÝch ë trªn.
§èi víi m¸y kÐo, m« men qu¸n tÝnh khèi l−îng qui dÉn vÒ trôc khuûu ®éng c¬ Je
®−îc x¸c ®Þnh gÇn ®óng theo m« men qu¸n tÝnh cña b¸nh ®µ Jbd (Je = 1,2.Jbd ).
M« men qu¸n tÝnh khèi luîng cña b¸nh ®µ Jbd [kg.m2] cã thÓ tÝnh (h×nh H1-1):
( 3) (
2.π .ρ .b(i ) . R2 ( i ) − R14(i )
4
)
Jbd = ∑
i = (1) 4
Trong ®ã :
b(i) : ChiÒu dµy cña khèi l−îng thµnh phÇn thø i (i=1÷3), [m].
R1(i) : B¸nkÝnh trong cña vµnh cã khèi l−îng thµnh phÇn thø i, [m].
R2(i) : B¸nkÝnh ngoµi cña vµnh cã khèi l−îng thµnh phÇn thø i, [m].
ρ : Khèi l−îng riªng cña vËt liÖu lµm b¸nh ®µ, ®èi víi thÐp hoÆc gang th×
khèi l−îng riªng ρ = 7800 [kg/m3].
b(3)
R2(3)
b(2)
R2(2)=R1(3)
R1(1) R2(1)=R1(2)
b(1)
H×nh H1-1 : S¬ ®å tÝnh m« men qu¸n tÝnh b¸nh ®µ
M« men qu¸n tÝnh khèi l−îng qui dÉn cña liªn hîp m¸y Ja [kg.m2] cã thÓ ®−îc
tÝnh b»ng biÓu thøc :
⎛ G ⎞ r2
J a = ⎜ ∑ ⎟. bx .δ t
⎜ g ⎟ i2 (1-5”’)
⎝ ⎠ ∑
Trong ®ã :
G∑ : Träng l−îng toµn bé cña liªn hîp m¸y, [N].
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 9
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
g : Gia tèc träng tr−êng, g = 9,81 [m/s2].
rbx : B¸n kÝnh lµm viÖc cña b¸nh xe chñ ®éng, [m].
i∑ : Tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc.
δt : HÖ sè tÝnh ®Õn c¸c khèi l−îng chuyÓn ®éng quay trong hÖ thèng truyÒn
lùc; khi tÝnh to¸n cã thÓ lÊy b»ng δt = 1,05.
C«ng tr−ît riªng cña m¸y kÐo khi tÝnh kiÓm tra víi hÖ sè c¶n tæng céng cña ®−êng
ψ = 0,16 ë sè truyÒn thÊp kh«ng v−ît qu¸ 300 [KJ/m2].
1.6. NhiÖt sinh ra do tr−ît ly hîp :
Ngoµi viÖc tÝnh to¸n kiÓm tra c«ng tr−ît riªng cña ly hîp, cßn cÇn ph¶i tÝnh to¸n
kiÓm tra nhiÖt ®é nung nãng c¸c chi tiÕt cña ly hîp trong qu¸ tr×nh tr−ît ly hîp ®Ó b¶o
®¶m sù lµm viÖc b×nh th−êng cña ly hîp, kh«ng ¶nh h−ëng nhiÒu ®Õn hÖ sè ma s¸t, kh«ng
g©y nªn sù ch¸y c¸c tÊm ma s¸t hoÆc ¶nh h−ëng ®Õn sù ®µn håi cña lß xo Ðp.v.v..
§Ó tÝnh to¸n nhiÖt sinh ra do ly hîp tr−ît , víi gi¶ thiÕt thêi gian tr−ît ly hîp lµ rÊt
ng¾n (t0 = 1,1 ÷ 2,5); nhiÖt sinh ra kh«ng kÞp truyÒn cho c¸c chi tiÕt vµ m«i tr−êng xung
quanh mµ chØ truyÒn cho c¸c chi tiÕt trùc tiÕp xÉy ra sù tr−ît. Th−êng c¸c tÊm ma s¸t cã
®é dÉn nhiÖt rÊt kÐm nªn cã thÓ coi tÊt c¶ nhiÖt ph¸t sinh sÏ truyÒn cho ®Üa Ðp, ®Üa Ðp
trung gian (ly hîp hai ®Üa bÞ ®éng) vµ b¸nh ®µ ®éng c¬.
Víi gi¶ thiÕt c«ng tr−ît ë c¸c bÒ mÆt ma s¸t lµ nh− nhau nªn nhiÖt sinh ra ë c¸c
®«i bÒ mÆt ma s¸t lµ b»ng nhau, ta cã l−îng nhiÖt mµ ®Üa Ðp hoÆc b¸nh ®µ nhËn ®−îc lµ:
ν.L = m.c.∆T (1-6)
Trong ®ã :
L : C«ng tr−ît cña toµn bé ly hîp, [J].
ν : HÖ sè x¸c ®Þnh phÇn nhiÖt ®Ó nung nãng b¸nh ®µ hoÆc ®Üa Ðp.
- Víi ly hîp mét ®Üa bÞ ®éng : ν = 0,50.
- Víi ly hîp hai ®Üa bÞ ®éng : ν = 0,25 cho ®Üa Ðp.
: ν = 0,50 cho ®Üa Ðp trung gian.
c : NhiÖt dung riªng cña chi tiÕt bÞ nung nãng, víi vËt liÖu b»ng thÐp hoÆc
gang cã thÓ lÊy c = 481,5 [J/kg0K].
m : Khèi l−îng chi tiÕt bÞ nung nãng, [kg].
∆T : §é t¨ng nhiÖt ®é cña chi tiÕt bÞ nung nãng, [0K].
§é t¨ng nhiÖt ®é cho phÐp cña chi tiÕt tÝnh to¸n ®èi víi mçi lÇn khëi hµnh cña «t«
(øng víi hÖ sè c¶n ψ = 0,02) kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 100K (khi cã kÐo mooc kh«ng ®−îc
v−ît qu¸ 200K). Cßn ®èi víi m¸y kÐo, ph¶i nhá h¬n 50K (øng víi hÖ sè c¶n ψ = 0,16).
BÒ dµy tèi thiÓu ®Üa Ðp (theo chÕ ®é nhiÖt) : BÒ dµy tèi thiÓu ®Üa Ðp theo chÕ ®é
nhiÖt δ[m] ®−îc x¸c ®Þnh theo khèi l−îng tÝnh to¸n chÕ ®é nhiÖt (m) ë trªn cã thÓ ®−îc
x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 10
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
m
δ ≥ (1-6b)
π(R − R 1 )ρ
2
2
2
Trong ®ã:
ρ : Khèi l−îng riªng cña ®Üa Ðp. Víi vËt liÖu lµm b»ng gang ρ ≈ 7800 [kg/m3]
1.7 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña c¬ cÊu Ðp:
Ly hîp ma s¸t c¬ khÝ «t« th−êng sö dông c¸c lo¹i lß xo d©y xo¾n h×nh trô, lß xo
d©y xo¾n h×nh c«n hoÆc lß xo ®Üa ®Ó t¹o ra lùc Ðp cho ly hîp.
Lo¹i lß xo d©y xo¾n trô bè trÝ xung quanh ®−îc sö dông réng r·i h¬n c¶ nhê kÕt
cÊu chung cña ly hîp ®¬n gi¶n, ®é tin cËy cao vµ cho phÐp ®iÒu chØnh thuËn lîi.
Lß xo ®Üa kiÓu nãn côt ®−îc sö dông nhiÒu ë xe du lÞch, c¸c xe t¶i vµ kh¸ch cì
nhá v× cã ®Æc tÝnh phi tuyÕn rÊt phï hîp víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña ly hîp (h×nh H1-3).
H¬n n÷a, nã cã kÕt cÊu gän víi nhiÒu −u ®iÓm næi bËc h¬n h¼n kiÓu lß xo d©y xo¾n.
1.7.1 TÝnh to¸n lß xo d©y xo¾n (h×nh trô hoÆc h×nh c«n) :
Lß xo ly hîp th−êng ®−îc chÕ t¹o b»ng thÐp silic 60C, 60C2A hoÆc thÐp m¨ng-
gan 65 hay c¸c bon 85 cã øng suÊt cho phÐp [τ] = 650 ÷ 850 [MN/m2]. Lß xo ®−îc tÝnh
to¸n nh»m b¶o ®¶m lùc Ðp F cÇn thiÕt cho ly hîp.
1.7.1.1 Lùc Ðp cÇn thiÕt cña mét lß xo Flx [N] khi lµm viÖc :
k 0F
Flx = (1-7)
z lx
Trong ®ã :
F : Lùc Ðp cÇn thiÕt cña ly hîp, [N]; x¸c ®Þnh theo (1-4).
k0 : HÖ sè tÝnh ®Õn sù gi·n, sù níi láng cña lß xo; k0 = 1,05 ÷ 1,08.
zlx : Sè l−îng lß xo sö dông ®Ó t¹o ra lùc Ðp; cã thÓ cã tõ 12 ®Õn 28 lß xo tuú
theo lo¹i xe. §èi víi xe du lÞch, t¶i vµ kh¸ch cë nhá: zlx = 12 ÷ 18
§èi víi xe vËn t¶i vµ kh¸ch cë lín : zlx = 16 ÷ 28
1.7.1.2 §é cøng cña mét lß xo Ðp Clx [N/m]:
§é cøng cña mét lß xo clx ®−îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn tèi thiÓu cña hÖ sè dù tr÷
ly hîp βmin khi tÊm ma s¸t ®· mßn ®Õn giíi h¹n ph¶i thay thÕ. NghÜa lµ ta ph¶i cã :
Flx ⎛ β min ⎞
Clx = ⎜1 −
⎜ ⎟
⎟ (1-7’)
lm ⎝ β ⎠
Trong ®ã :
β : HÖ sè dù tr÷ tÝnh to¸n cña ly hîp.
βmin : HÖ sè dù tr÷ ly hîp khi tÊm ma s¸t mßn ®Õn giíi h¹n ph¶i thay thÕ.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 11
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
Theo kinh nghiÖm βmin = (0,8÷0,85)β.
lm : L−îng mßn tæng céng cho phÐp cña c¸c tÊm ma s¸t, tÝnh b»ng [m]:
+ lm = 0,25.δms.zms khi tÊm ma s¸t g¾n vµo ®Üa bÞ ®éng b»ng ®inh t¸n.
+ lm = 0,5.δms.zms khi tÊm ma s¸t g¾n vµo ®Üa b»ng ph−¬ng ph¸p d¸n.
Víi δms lµ ®é dµy cña mét tÊm ma s¸t, cã gi¸ trÞ n»m trong kho¶ng sau :
- Xe du lÞch : δms = 2,5 ÷ 4,5 (gi¸ trÞ nhá khi dïng ph−¬ng ph¸p d¸n).
- Xe vËn t¶i : δms = 3,5 ÷ 6,0 (gi¸ trÞ lín khi dïng ®inh t¸n).
1.7.1.3 Lùc lín nhÊt t¸c dông lªn mét lß xo Ðp Flxmax [N]:
Lùc nÐn lín nhÊt t¸c dông lªn mét lß xo Flxmax [N] ®−îc x¸c ®Þnh b»ng :
Flxmax = Flx + Clxλm (1-7”)
Trong ®ã :
Clx : §é cøng cña mét lß xo, [N/m].
λm : §é biÕn d¹ng thªm cña lß xo khi më ly hîp, [m].
§é biÕn d¹ng thªm λm chÝnh b»ng ®é dÞch chuyÓn cña ®Üa Ðp khi më ly hîp :
λm = δmzms + δdh (1-7”’)
Trong ®ã :
δm : Khe hë hoµn toµn gi÷a mçi ®«i bÒ mÆt ma s¸t, [m].
zms : Sè ®«i bÒ mÆt ma s¸t.
δdh : §é dÞch chuyÓn thªm cÇn thiÕt cña ®Üa Ðp do ®é ®µn håi cña ®Üa bÞ ®éng.
Khi tÝnh to¸n cã thÓ lÊy : δdh = 0,25 ÷ 1,0 [mm].
+ §èi víi ly hîp mét ®Üa : zms = 2; δm = 0,75 ÷ 1,0 [mm].
+ §èi víi ly hîp hai ®Üa : zms = 4; δm = 0,60 ÷ 0,7 [mm].
1.7.1.4 KÝch th−íc h×nh häc cña lß xo:
§−êng kÝnh d©y lß xo d[m] vµ ®−êng kÝnh trung b×nh D[m] ®−îc x¸c ®Þnh tõ c¸c
c«ng thøc tÝnh øng suÊt τ[N/m2]; cßn sè vßng lµm viÖc nlx tÝnh theo Clx tõ b¶ng B1-2:
B¶ng B1-2 : C¸c c«ng thøc tÝnh to¸n lß xo.
d d
KiÓu D1 D1
lß D
xo a
D2 D2 b
øng suÊt 8kD 8D 2 D 2 (**)
τ= Flx (*) τ= Flx τ= Flx
[N/m2] πd 3 πd 3 2νab 2
§é cøng Gd 4 Gd 4 4Gd 4 (* * *)
Clx = C lx = C lx =
[N/m] 8D 3 nlx 2(D1 + D 2 )(D1 + D 2 )n lx
2 γ (D1 + D 2 )(D1 + D 2 )n lx
2
2
2
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 12
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
D a
C¸c hÖ sè k vµ ν, γ trong b¶ng B1-2 ®−îc x¸c ®Þnh theo tû sè vµ :
d b
(*) D/d 3 4 5 6 7 8 9 10
k 1,58 1,40 1,31 1,25 1,21 1,18 1,16 1,14
(**) a/b 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 - -
ν 0,208 0,231 0,246 0,258 0,267 0,282 - -
(***) γ 5,57 2,67 1,713 1,256 0,995 0,698 - -
Trong ®ã
d : §−êng kÝnh d©y lß xo, [m].
D, D1,2 : C¸c ®−êng kÝnh trung b×nh cña lß xo, [m].
a, b : KÝch th−íc d©y lß xo d¹ng ch÷ nhËt, [m].
τ : øng suÊt cña lß xo, [N/m2].
k, ν : HÖ sè t¨ng øng suÊt.
γ : HÖ sè biÕn ®æi ®é cøng.
nlx : Sè vßng lµm viÖc cña lß xo.
G : M«-duyn ®µn håi tr−ît cña vËt liÖu lµm lß xo, G=0,81.1011 [N/m2].
a) §−êng kÝnh d©y lß xo d[m] vµ ®−êng kÝnh trung b×nh D[m] ®−îc x¸c ®Þnh tõ
c«ng thøc tÝnh øng suÊt τ[N/m2].
8kD
τ = Flx max ≤ [τ] (1-7a)
πd 3
Suy ra:
8k ⎛ D ⎞
d ≥ ⎜ ⎟Flx max (1-7a’)
π[τ] ⎝ d ⎠
Trong ®ã
[τ] : øng suÊt tiÕp cho phÐp cña lß xo. [τ] = [N/m2].
k : HÖ sè t¨ng øng suÊt , ®−îc chän theo tû sè D/d tõ b¶ng B1-2.
Suy ra ®−êng kÝnh trung b×nh cña lß xo :
D = Kd.d (Víi Kd = D/d)
b) Sè vßng lµm viÖc cña lß xo:
Sè vßng lµm viÖc nlx cña lß xo ®−îc tÝnh theo Clx [N/m] tõ b¶ng B1-2 nh− sau:
Gd 4
Clx = (1-7b)
8D 3 nlx
Trong ®ã
nlx : Sè vßng lµm viÖc cña lß xo.
G : M«-duyn ®µn håi tr−ît cña vËt liÖu lµm lß xo, G=0,81.1011 [N/m2].
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 13
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
Tõ (1-7b) suy ra :
Gd 4
nlx = (1-7b’)
8D 3C lx
c) ChiÒu dµi tèi thiÓu cña lß xo Lmin [mm] ®−îc x¸c ®Þnh khi lß xo chÞu t¶i lín
nhÊt Flxmax víi khe hë tèi thiÓu gi÷a c¸c vßng lµ 1 [mm].
Lmin = (nlx-1).(d + 1) + (1,5÷2).d + 2 (1-7c)
Trong ®ã :
(nlx-1) : Sè b−íc lß xo.
d : §−êng kÝnh d©y lß xo xo¾n, tÝnh b»ng [mm].
(1,5÷2): Sè vßng kh«ng lµm viÖc; ®−îc tÝnh thªm cho viÖc tú lß xo vµo ®Õ.
2 : Khe hë gi÷a c¸c vßng tú víi vßng lµm viÖc.
d) ChiÒu dµi tù do cña lß xo Lmax [mm] ®−îc x¸c ®Þnh khi kh«ng chÞu t¶i.
Lmax = Lmin + λmax (1-7d)
Trong ®ã:
λmax : §é biÕn d¹ng lín nhÊt cña lß xo khi chÞu lùc lín nhÊt Flxmax.
Flx max
λmax = (1-7d’)
C lx
e) ChiÒu dµi lµm viÖc cña lß xo Llv [mm] ®−îc x¸c ®Þnh khi chÞu lùc Ðp Flx.
Llv = Lmax - λlv (1-7e)
Trong ®ã:
λlv : §é biÕn d¹ng cña lß xo khi chÞu lùc Ðp Flx.
Flx
λlv = (1-7e’)
C lx
1.7.2 TÝnh to¸n c¸c kÝch th−íc lß xo ®Üa nãn côt:
Lùc Ðp yªu cÇu cña lß xo :
Flx = k0.F (1-8)
Trong ®ã:
F : Lùc Ðp cÇn thiÕt cña ly hîp, [N]; x¸c ®Þnh theo (1-4).
k0 : HÖ sè tÝnh ®Õn sù gi·n, sù níi láng cña lß xo; k0 = 1,05 ÷ 1,08.
S¬ ®å ®Ó tÝnh to¸n lß xo ®Üa nãn côt cã xÎ r·nh h−íng t©m thÓ hiÖn trªn h×nh H1-2.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 14
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
h
Flx
B
De
Da
α Fm
Da
Di
H×nh H1-2 : S¬ ®å tÝnh lß xo ®Üa nãn côt.
Lùc nÐn do lß xo nãn côt t¹o ra Flx ®Ó Ðp lªn ®Üa Ðp nh»m t¹o ra m«-men ma s¸t
cho ly hîp ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c th«ng sè cña lß xo nh− sau :
2 πE δ d λ ln(1 / k 1 ) ⎡ 2 ⎛ (1 − k 1 ) ⎞ ⎛ λ (1 − k 1 ) ⎞⎤
Flx = δ + ⎜h − λ
2 ⎢ d ⎜ ⎟.⎜ h −
⎟⎜ ⎟⎥ (1-8b)
3 (1 − µ p ) D e (1 − k 2 ) ⎣
2 2
⎝ (1 − k 2 ) ⎠ ⎝ 2 (1 − k 2 ) ⎟⎦
⎠
Trong ®ã :
De : §−êng kÝnh lín cña nãn côt øng víi vÞ trÝ tú lªn ®Üa Ðp, [m].
λ : §é dÞch chuyÓn (biÕn d¹ng) cu¶ lß xo, [m].
E : M«-duyn ®µn håi kÐo nÐn, E = 2,1.1011 [N/m2].
µp : HÖ sè poat-x«ng, ®èi víi thÐp lß xo : µp = 0,26.
δd : §é dµy cña lß xo ®Üa, [m]; (th−êng δd = 2÷3,5 mm)
h : H×nh chiÕu cña phÇn kh«ng xÎ r·nh lªn trôc cña nãn côt, [m].
k1, k2 : C¸c tû sè kÝch th−íc cña ®Üa nãn côt; ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :
Da (D e + D a )
k1 = ; k2 = (1-8')
De 2D e
Víi : Da : §−êng kÝnh qua mÐp xe r·nh, [m] (xem h×nh H1-2).
T−¬ng quan c¸c th«ng sè kÝch th−íc cña lß xo ®Üa th−êng cã gi¸ trÞ n»m trong
kho¶ng sau :
De ≈ (0,94 ÷ 0,97).2R2 (víi R2 lµ b¸n kÝnh ngoµi tÊm ma s¸t).
De De h
= 1,2 ÷ 1,5 ; = 75 ÷ 100 ; = 1,5 ÷ 2
Da δd δd
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 15
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
C¸c th«ng sè ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh sao cho khi lß xo nãn côt ®−îc Ðp ph¼ng vµo ly
hîp (λ = h/2) th× lùc Ðp do lß xo t¹o ra Flx ph¶i ®¹t b»ng lùc Ðp yªu cÇu Flx = k0.F x¸c
®Þnh tõ (1-4).
KÝch th−íc ®Ønh nãn côt Di (xem h×nh H1-2) quyÕt ®Þnh kÝch th−íc lß xo lµm
nhiÖm vô ®ßn më. KÝch th−íc ®Æc tr−ng cho ®ßn më Di cïng c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n nªu
trªn ph¶i tho· m·n ®iÒu kiÖn bÒn khi më ly hîp (λ = h) lµ :
⎧
⎪
⎪ 2F D 0,5E 0,5(D − D a )α 2 + δ d α
⎪σ= 2 m a +
δ d (D i + D a ) 1 − µ 2 Da
⎪ p
⎪ (D e − D a )
⎨D = (1-8c)
⎪ ⎛D ⎞
Ln⎜ e ⎟
⎜D ⎟
⎪ ⎝ a⎠
⎪
⎪ ⎛ 2h ⎞
⎪α = Arc tan⎜ ⎜D −D ⎟ ⎟
⎩ ⎝ e a ⎠
Trong ®ã :
σ : øng suÊt lín nhÊt t¹i ®iÓm nguy hiÓm (®iÓm B h×nh H1-2), [N/m2]
Di : §−êng kÝnh ®Ønh ®Üa nãn côt, [m].
Trong tÝnh to¸n cã thÓ chän : De/Di ≥ 1,5
Fm : Lùc t¸c dông lªn ®Ønh nãn khi më ly hîp, [N], x¸c ®Þnh b»ng :
⎧ (D e − D c )
⎪Fm = Flx (D − D )
⎪
⎨
c i
(1-8c’)
⎪D = (D e + D a )
⎪ c
⎩ 2
C¸c th«ng sè kh¸c ®· ®−îc chó thÝch.
Víi ®é dÞch chuyÓn cña ®Üa Ðp khi më ly hîp hoµn toµn (ly hîp mét ®Üa bÞ ®éng)
n»m trong kho¶ng 1,5 ÷ 2,5 [mm] th× chiÒu cao cña nãn côt (phÇn kh«ng xÎ r·nh) th−êng
vµo kho¶ng h ≈ 3 ÷ 5 [mm].
Lóc ®ã ®é dµy cña ®Üa δd ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh ®ång thêi víi Da vµ h theo (1-8b) sao
cho Flx = f(λ, δd, Da, h) ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i (Flxmax) quanh gi¸ trÞ λ = h/2 vµ lùc Flx t¹o ra t¹i
biÕn d¹ng λ = h/2 ph¶i b»ng lùc Ðp yªu cµu cña lß xo (Flx = k0.F x¸c ®Þnh tõ 1-8).
§Æc tÝnh biÕn thiªn Flx = f(λ) cña lß xo ®Üa nãn côt x¸c ®Þnh theo (1-8b) cã d¹ng
nh− ®å thÞ biÓu diÔn trªn h×nh H1-3.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 16
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
§Æc tÝnh lß xo ®Üa nãn côt xÎ r¶nh
Flx [N]
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0 λ [m]
0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040
H×nh H1-3: §Æc tÝnh phi tuyÕn lß xo ®Üa nã côt.
1.8 TÝnh to¸n lß xo gi¶m chÊn:
C¸c lß xo gi¶m chÊn ®−îc ®Æt theo h−íng tiÕp tuyÕn trong c¸c lç ®−îc khoÐt trªn
may-¬ cña ®Üa bÞ ®éng. B¸n kÝnh trung b×nh tiÕp tuyÕn víi t©m c¸c lß xo vµo kho¶ng tõ
Rtbg=80÷120 mm. Sè l−îng lß xo th−êng 6 ÷12 cã ®−êng kÝnh d©y d = 3÷4 mm, ®−êng
kÝnh trung b×nh cña lß xo D = 14÷19 mm vµ sè vßng tõ 3÷4 vßng. §é cøng tèi thiÓu cña
lß xo gi¶m chÊn bÞ giíi h¹n bëi m« men lín nhÊt truyÒn qua ly hîp Mmax = Memax.β (khi
c¸c vßng lß xo võa tú s¸t vµo nhau). Nghi· lµ ta cã lùc lín nhÊt t¸c dông lªn mçi lß xo
gi¶m chÊn Fmaxgc [N] x¸c ®Þnh b»ng :
(M max − M msgc )
Fmax gc = (1-9)
z g R tbgc
Trong ®ã :
Rtbgc : B¸n kÝnh trung b×nh cña vÞ trÝ ®Æt c¸c lß xo gi¶m chÊn, [m].
zg : Sè l−îng c¸c lß xo gi¶m chÊn.
Mmsgc : M« men ma s¸t cña gi¶m chÊn, Mmsgc = (0,06÷0,17).Memax víi Memax lµ m«
men cùc ®¹i cña ®éng c¬.
§é cøng cgc [N/m] vµ øng suÊt τ [N/m2] cña lß xo gi¶m chÊn ®−îc tÝnh theo c¸c
c«ng thøc ë b¶ng B1-2. Lß xo cña gi¶m chÊn cßn ph¶i ®−îc kiÓm tra gãc xoay t−¬ng ®èi
cña ®Üa bÞ ®éng so víi may-¬ khi m« men nÐn ban ®Çu cña ly hîp M0gc =
(0,08÷0,15)Memax. Gãc quay t−¬ng ®èi n»m trong kháng ϕg = 20 30' ÷ 30 40'.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 17
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
2. TÝnh to¸n ®iÒu khiÓn ly hîp :
§èi víi ly hîp th−êng ®ãng (dïng lß xo Ðp), muèn më ly hîp ng−êi ta ph¶i dïng
hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ó truyÒn lùc ®¹p tõ bµn ®¹p ly hîp ®Õn ®Üa Ðp nh»m th¾ng lùc Ðp lß
xo, t¸ch ®Üa Ðp khái ®Üa ma s¸t bÞ ®éng.
§iÒu khiÓn ly hîp cã thÓ lµ ®iÒu khiÓn c¬ khÝ, ®iÒu khiÓn thñy lùc. §iÒu khiÓn ly
hîp cã trî lùc (dÉn ®éng c¬ khÝ hoÆc dÇu) ®−îc ¸p dông réng r·i nh»m gi¶m lùc ®iÒu
khiÓn cho l¸i xe; nhÊt lµ xe t¶i vµ kh¸ch cã t¶i träng lín. ViÖc trî lùc cho ly hîp cã thÓ lµ
khÝ nÐn, trî lùc ch©n kh«ng hoÆc lß xo.
2.1 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ®iÒu khiÓn ly hîp kh«ng cã trî lùc:
§Ó më ly hîp («t« lµ kiÓu th−êng ®ãng) l¸i xe ph¶i t¸c dông lùc vµo bµn ®¹p ly
hîp, th«ng qua hÖ thèng ®iÒu khiÓn, lùc sÏ ®−îc khuÕch ®¹i vµ truyÒn ®Õn ®Üa Ðp mét lùc
ng−îc chiÒu víi lùc Ðp lß xo vµ cã gi¸ trÞ b»ng lùc nÐn lß xo khi ly hîp ë tr¹ng th¸i më.
Tû sè khuÕch ®¹i (tû sè truyÒn idk) cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn cµng lín, lùc ®iÒu khiÓn tõ
bµn ®¹p cµng nhá vµ gi¶m nhÑ ®−îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc cho l¸i xe. Tuy vËy, tû sè truyÒn
nµy bÞ giíi h¹n bëi hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña bµn ®¹p do tÇm víi ch©n l¸i xe cã h¹n.
2.1.1 X¸c ®Þnh hµnh tr×nh cña bµn ®¹p Sbd [mm]*: (*C¸c dÞch chuyÓn trong hÖ thèng
®iÒu khiÓn ly hîp th−ëng nhá h¬n rÊt nhiÒu so víi ®¬n vÞ ®o mét mÐt nªn phÇn nµy cã thÓ
thèng nhÊt dïng thø nguyªn cña dÞch chuyÓn lµ mm).
Khi më ly hîp, ®Üa Ðp sÏ t¸ch khái ®Üa bÞ ®éng víi khe hë tèi thiÓu gi÷a c¸c ®«i
bÒ mÆt ma s¸t δm nh»m b¶o ®¶m cho ®Üa ma s¸t bÞ ®éng ly hîp t¸ch hoµn toµn khái ®Üa Ðp
còng nh− b¸nh ®µ ®éng c¬.
S¬ ®å tÝnh to¸n hÖ thèng ®iÒu khiÓn ly hîp kh«ng cã trî lùc cã thÓ tham kh¶o
thªm gi¸o tr×nh.
Thùc tÕ, tr−íc khi t¸ch ®Üa Ðp khái ®Üa ma s¸t bÞ ®éng, bµn ®¹p cã kho¶ng ch¹y
kh«ng t¶i ®Ó kh¾c phôc tÊt c¶ c¸c khe hë cã thÓ cã trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn (kho¶ng
ch¹y kh«ng nµy gäi lµ hµnh tr×nh tù do).
Quan hÖ gi÷a c¸c khe hë víi ®é dÞch chuyÓn cña bµn ®¹p Sbd [mm] (cßn gäi lµ
hµnh tr×nh bµn ®¹p) khi ly hîp më ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c tû sè truyÒn cña hÖ thèng ®iÒu
khiÓn ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau :
ace a
Sbd = (δ m z ms + δ dh )i dk + δ 0 + (δ 01 + δ 02 ) (1-10)
bdf b
Trong ®ã :
δm : Khe hë gi÷a mçi ®«i bÒ mÆt ma s¸t khi më ly hîp, [mm].
zms : Sè ®«i bÒ mÆt ma s¸t.
δdh : §é dÞch chuyÓn cña ®Üa Ðp khi tÝnh ®Õn ®é ®µn håi cña ®Üa bÞ ®éng.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 18
H−íng dÉn thiÕt kÕ «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C¬ khÝ ¤t«
δ0 : Khe hë tù do cÇn thiÕt gi÷a ®ßn më vµ b¹c më, [mm].
δ01 : Khe hë tù do cÇn thiÕt gi÷a bµn ®¹p vµ hÖ thèng dÉn ®éng, [mm].
δ02 : Khe hë tù do cã thÓ cã trong hÖ thèng dÉn ®éng, [mm].
a
: Tû sè truyÒn cña bµn ®¹p, ký hiÖu ibd.
b
c
: Tû sè truyÒn cña dÉn ®éng trung gian, ký hiÖu itg.
d
e
: Tû sè truyÒn cña cµng ®Èy b¹c më , ký hiÖu icm.
f
idk : Tû sè truyÒn chung cña toµn bé hÖ thèng ®iÒu khiÓn.
Tû sè truyÒn cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn idk chÝnh b»ng tÝch c¸c tû sè truyÒn thµnh
phÇn tham gia trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn:
a c e g
idk = . . . (1-10a)
b d f h
Trong ®ã :
g
: Tû sè truyÒn cña ®ßn më, ký hiÖu idm.
h
Tû sè truyÒn cña dÉn ®éng trung gian itg ®èi víi ®iÒu khiÓn c¬ khÝ lo¹i ®ßn ®−îc
x¸c ®Þnh theo c¸c c¸nh tay ®ßn c/d cña ®ßn trung gian. Víi lo¹i d©y kÐo th× itg = 1.
Cßn tû sè truyÒn cña dÉn ®éng thñy lùc th× itg x¸c ®Þnh b»ng :
2
l xlc d 2
itg = = 2 (1-10b)
l xlct d1
Trong ®ã :
lxlc, d1 : T−¬ng øng lµ hµnh tr×nh, ®−êng kÝnh xy lanh chÝnh, [mm].
lxlct, d2 : T−¬ng øng lµ hµnh tr×nh, ®−êng kÝnh xy lanh c«ng t¸c, [mm].
Trong tÝnh to¸n cã thÓ chän c¸c khe hë tù do vµ c¸c tû sè truyÒn thµnh phÇn theo
kinh nghiÖm nh− sau :
+ Khe hë δ0 :
- §èi víi xe du lÞch, t¶i vµ kh¸ch cë: δ0 ≈ 2 ÷3 [mm]
- §èi víi xe t¶i vµ kh¸ch cë trung trë lªn: δ0 ≈ 3 ÷4 [mm]
(Gi¸ trÞ lín ®−îc chän cho xe lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn nÆng nhäc h¬n).
+ Khe hë δ01 ≈ 0,5 ÷ 1,0 [mm]
+ Khe hë δ02:
- §èi víi dÉn ®éng c¬ khÝ: khe hë trong c¸c khíp quay δ02 ≈ 0,5 ÷1 [mm]
- Víi dÉn ®éng thñy lùc: khe hë lç bï dÇu trong xilanh δ02 ≈ 1,5 ÷2 [mm]
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 19
