Khao sat he thong truyen luc thuy co tren xe toyotacamry 200 a3pgwqa3es 20130110104030 4

Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

MỤC LỤC
1. Mục đích ý nghĩa của đề tài..................................................................................2
2. Tổng quan về hệ thống truyền lực thủy cơ...........................................................3
2.1. Yêu cầu, phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ..............................................4
2.1.1. Yêu cầu....................................................................................................4
2.1.2. Phân loại...................................................................................................4
2.2. Hệ thống truyền động thủy động....................................................................5
2.2.1. Tổng quan.................................................................................................5
2.2.2. Biến mô thủy lực......................................................................................6
2.2.2.1. Kết cấu...............................................................................................6
2.2.2.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc............................................................10
2.2.2.3. Các thơng số đánh giá và đặc tính của biến mơ...............................15
2.2.3. Hộp số hành tinh....................................................................................22
2.2.3.1. Giới thiệu.........................................................................................22
2.2.3.2. Ưu, nhược điểm...............................................................................23
2.2.3.3. Phân loại..........................................................................................23
2.2.3.4. Quan hệ động học và động lực học của các dãy hành tinh...............26
2.2.3.5. Tải trọng tác dụng lên cơ cấu khóa..................................................28
2.2.3.6. Điều kiện cơng nghệ của bánh răng trong cơ cấu hành tinh............30
2.2.3.7. Các cơ cấu hành tinh thường dùng trên ô tô.....................................32
3. Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe TOYOTA - CAMRY 2007.........40
3.1. Giới thiệu chung về xe TOYOTA – CAMRY 2007......................................40
3.2. Khảo sát hộp số thủy cơ................................................................................45
3.2.1. Biến mơ thủy lực....................................................................................45
3.2.2. Ly hợp khóa biến mô..............................................................................49
3.2.3. Bộ truyền bánh răng hành tinh...............................................................50
3.2.4. Ly hợp số tiến (C1).................................................................................53
3.2.5. Ly hợp số lùi.(C2 )...................................................................................55
3.2.6. Ly hợp C0 ..............................................................................................56

3.2.7. Ly hợp U/D (C3) ....................................................................................57
3.2.8. Khớp một chiều F1, F2............................................................................59
3.2.9. Phanh hãm..............................................................................................60
3.2.10. Bơm dầu hộp số....................................................................................62
3.2.11. Cơ cấu khóa trục bị động:.....................................................................63
3.3. Bộ điều khiển điện tử hệ thống truyền lực ...................................................65
3.4. Điều khiển thủy lực.......................................................................................67
3.4.1. Khái quát................................................................................................67
3.4.2. Chức năng nhiệm vụ của hệ thống thủy lực............................................68
3.4.3. Các van cơ bản trong hộp số U250E......................................................68
3.4.3.1. Van điều khiển điện.........................................................................68
3.4.3.2. Van điều áp sơ cấp...........................................................................71
3.4.3.3. Van điều áp thứ cấp.........................................................................72
3.4.3.4. Van rơ le khóa biến mơ....................................................................72
3.4.4. Điều khiển hoạt động các van thủy lực..................................................73
3.5. Cầu chủ động................................................................................................77
4. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống truyền lực thủy cơ...........................................80
1


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

4.1. Tính tỷ số truyền hộp số thủy cơ...................................................................80
4.2. Tính tốn thiết kế kiểm tra đường kính một bộ phận của ly hợp của hộp số
thủy cơ ................................................................................................................90
5. Các hư hỏng, kiểm tra bảo dưỡng sữa chữa hệ thống truyền lực thủy cơ............94
5.1. Kiểm tra sữa chữa hộp số hành tinh..............................................................94
5.2. Kiểm tra sữa chữa bộ vi sai...........................................................................96
6. Kết luận...............................................................................................................98
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................99

2


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

1. Mục đích ý nghĩa của đề tài.
Nền công nghiệp ô tô trên thế giới ngày càng phát triển mạnh, tuy chỉ là phương
tiện di chuyển của con người nhưng nó khơng thể thiếu trong thời đại công nghiệp
ngày nay. Bên cạnh các sản phẩm khác của nền cơng nghiệp được tự động hóa, thì
hiện nay trên ơ tơ tự động hóa cũng đã được tích hợp trong nhiều bộ phận và ngày
càng hồn thiện chúng nhằm nâng cao các tính năng của ơ tơ cho mục đích sữ dụng
của con người.
Với hệ thống truyền lực mà đặc biệt là phần hộp số, tuy với kết cấu phức tạp
nhưng lại giúp người điều khiển đơn giản hóa việc điều khiển, đảm bảo cho người
điều khiển có trình độ khơng cao có thể điều khiển dễ dàng. Mặt khác nó cịn giảm
bớt lao động lái cho người điều khiển.
Truyền động thủy cơ mà điển hình là hộp số tự động đáp ứng những yêu cầu nói
trên. Hộp số tự động có kết cấu khá phức tạp so với hộp số cơ khí thơng thường. Do
vậy việc nghiên cứu và nắm vững nguyên lý hoạt động của nó trang bị cho cán bộ
kỷ thuật những kiến thức nhằm nâng cao hiệu quả trong quá trình sữ dụng, khai thác
và sửa chữa được hiệu quả tốt.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế và sự hiểu biết của bản thân, có sự chấp thuận của
giáo viên hướng dẫn em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên
xe TOYOTA - CAMRY “ để làm đề tài tốt nghiệp.
Nội dung của đề tài là tìm hiểu về kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống
truyền lực thủy cơ bao gồm: Biến mô thủy lực, hộp số tự động bộ truyền bánh răng
hành tinh, hệ thống điều khiển số và bộ điều khiển hệ thống truyền lực.
Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn khó tránh khỏi những sai sót. Vì vậy
em rất mong có được sự chỉ bảo thêm của thầy và sự góp ý kiến của các bạn để đề

tài thêm hoàn chỉnh.

3


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

2. Tổng quan về hệ thống truyền lực thủy cơ.
Truyền động thủy cơ là sự kết hợp giữa truyền động cơ khí và truyền động thủy
lực. Bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen truyền
nối từ động cơ đến bánh xe chủ động.
Truyền động thủy cơ được coi là truyền động tốt nhất vì nó kết hợp các ưu điểm
của truyền lực cơ khí và truyền lực thủy lực.
2.1. Yêu cầu, phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ.
2.1.1. Yêu cầu.
- Dễ dàng thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh chuyển động
trục sơ cấp ngay khi ô tô đang chuyển động.
- Cho phép đảo chiều của ô tô một cách dễ dàng.
- Truyền động êm, khơng gây ra tiếng ờn.
- Có thể đề phòng sự cố khi động cơ và dẫn động quá tải.
- Đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tải
trọng bên ngồi.
- Vận tốc truyền động đảm bảo khơng có xảy ra va đập thủy lực, tổn thất công suất
và xâm thực.
- Truyền được công suất lớn với độ êm dịu cao.
- Hiệu suất truyền động cao, hệ số thay đổi mơ men lớn.
- Kết cấu gọn nhẹ, có qn tính nhỏ.
2.1.2. Phân loại.
Truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động thủy động. Sự truyền năng lượng từ
trục khuỷu động cơ sang trục bị dẫn chủ yếu nhờ động năng của chất lỏng, phần áp

năng chỉ tạo áp suất dư nhất định tránh hiện tượng lọt khí từ bên ngồi vào làm
giảm hiệu suất truyền động. Kết cấu gờm có biến mơ men và hộp số cơ khí.
Dựa vào kết cấu hộp số cơ khí có thể chia thành các loại sau:
+ Biến mô thủy lực với hộp số cơ khí (trục cố định)
+ Biến mơ thủy lực với hộp số cơ khí (trục di động)

4


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

Truyền động cơ khí kết hợp với truyền động thủy thủy tĩnh. Truyền năng lượng
từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ áp năng của dịng chất lỏng. Nó chỉ thực hiện việc
truyền mơmen mà không thay đổi giá trị mômen truyền.
Khi vận hành ô tô cần thiết phải thay đổi tốc độ chuyển động và giá trị lực kéo
trong một phạm vi rộng. Để đảm bảo một phạm vi điều chỉnh như vậy nên trên xe ô
tô người ta sử dụng truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động thủy động
2.2. Hệ thống truyền động thủy động.
2.2.1. Tổng quan.
Truyền động thủy động là một tổ hợp các cơ cấu thủy lực và máy thủy lực, thơng
thường chủ yếu là có hai máy thủy lực cánh dẫn: bơm ly tâm và tua bin thủy lực.
Trong truyền động thủy động dùng môi trường chất lỏng làm không gian để
truyền cơ năng mà dùng chủ yếu là động năng của dòng chất lỏng chuyển động cịn
phần lực tĩnh rất ít (áp suất chất lỏng p khoảng từ (0,15 - 0,3) MN/m 2, vận tốc của
dòng chất lỏng từ (50 – 60) m/s).
Cơ năng được truyền từ bộ phận dẫn động đến bộ phận công tác, trong đó có thể
biến đổi vận tốc, lực, mơ men và biến đổi dạng theo quy luật của chuyển động.
Truyền động thủy động phù hợp với việc truyền công suất lớn và đặc điểm êm
dịu ổn định và dễ tự động hóa mà các truyền động khác khơng có.
Truyền động thủy động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìm phương

pháp truyền cơng suất lớn với vận tốc cao của các động cơ đến chân vịt tàu thủy.
Nhưng nó được nghiên cứu kỹ và sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp
trong khoảng 50 năm gần đây, nhất là trong ngành động lực.
Năm 1907 truyền động thủy động được dùng trên các hạm đội để truyền và biến
mơ men quay, nhưng lúc này có kết cấu rất cồng kềnh, nặng và hiệu suất chung rất
thấp (nhỏ hơn 70%) do bơm và tua bin đặt xa nhau, chất lỏng được truyền từ bơm
đến tua bin thông qua hệ thống các đường ống và mối nối.
Do đó, Fttinger (người Đức) đã nghiên cứu và đề xuất ghép bánh bơm và bánh
tua bin lại gần nhau trong một vỏ chung, loại bỏ các ống dẫn, mối nối và các bộ
phận phụ khác. Trên cơ sở đó người ta thực hiện hai kết cấu của mômen động thủy
động khác nhau rõ rệt là khớp nối thủy lực và biến mô men thủy lực.
Nhược điểm lớn nhất của truyền động thủy động là khả năng khuếch đại mômen
khoảng 2-3 lần nếu tăng lên nữa thì hiệu suất sẽ giảm thấp. Để tăng mômen động cơ
5


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

lên đáng kể và mở rộng phạm vi vận tốc làm việc đồng thời để tăng hiệu suất chung,
người ta dùng truyền động thủy cơ. Nó gờm truyền lực thủy lực kết hợp với biến tốc
cơ khí. Phần thủy lực đảm bảo tính chất làm việc êm, tự động thay đổi vô cấp vận
tốc của trục bị dẫn phù hợp với tải trọng tác dụng lên trục đó. Phần cơ khí tỷ số giữa
các trục dẫn và bị dẫn được lớn hơn, làm cho hiệu suất chung của bộ truyền có trị số
cao đáp ứng yêu cầu sử dụng nhiều loại.
2.2.2. Biến mô thủy lực.
2.2.2.1. Kết cấu.
- Bánh bơm: Được gắn với vỏ biến mơ và có rất nhiều cánh có dạng cong lắp theo
hướng kính ở bên trong, số lượng cánh và biên dạng cánh được chọn theo công suất
động cơ sữ dụng chúng và loại hệ thống truyền lực phía sau. Trên cánh bơm cịn lắp
đặt vành dẫn hướng ở phía cạnh trong của cánh để dẫn hướng cho dòng chảy của

bơm được êm
1
2

6

3
7
4

5

Mvào, nvào

8
2

Hình 2-1 Kết cấu bánh bơm.
1- Bánh bơm, 2- Vành dẫn hướng , 3- Vỏ biến mô, 4- Vỏ hộp số,
5- Trục sơ cấp hộp số, 6- Bu lông nối tấm dẫn động với bánh bơm,
7- Tẫm dẫn động, 8- Cánh van.
Với nhiệm vụ là giúp tích tụ năng lượng lên các dịng dầu chuyển động trong
biến mơ nhờ lấy năng lượng từ trục khuỷu động cơ thì kết cấu và chất lượng bề mặt
cánh bơm ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và cả quá trình khuếch đại mơ men của
biến mơ. Vì vậy việc đúc liền và gia công bề mặt cánh bơm trên bánh bơm địi hỏi
cơng nghệ gia cơng rất cao khơng phải hãng sản xuất ơ tơ nào cũng làm được, cịn
6


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

phương pháp lắp rời từng cánh lên bánh mang cánh thì được chấp nhận rộng rãi và
nhanh chóng vì tính cơng nghệ và tính kinh tế cao của phương pháp này.
Ngày nay đa số các biến mô thủy lực dùng trên ô tô điều chế tạo theo phương
pháp lắp từng cánh rời nhưng nếu là biến mô này sử dụng trên tàu biển hay phương
tiện thuộc lĩnh vực quân sự thì phương pháp đúc liền các cánh với vỏ biến mô được
dùng nhiều hơn.
- Tuốc bin: Rất nhiều cánh quạt được lắp trong tuốc bin. Hướng cong của các cánh
này ngược chiều với các cánh trên cách bơm. Tuốc bin lắp trên trục sơ cấp hộp số
sao cho các cánh của nó đối diện với các cánh trên bánh bơm, giữa chúng có khe hở
rất nhỏ.
1
2

2

4

Mt, nt
5
6

Hình 2-2 Kết cấu bánh tuốc bin
1- Bánh tuốc bin; 2- Vành dẫn hướng; 3- Vỏ bộ biến mô;
4 - Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp hộp số; 6- Cánh van.
Mt , nt - Mômen và số vòng quay tua bin
Cánh tua bin được thiết kế với góc đặt cánh lớn hơn so với cánh bơm. Vì cánh
tua bin có nhiệm vụ thu nhận động năng và áp năng được vận chuyển theo dòng dầu
đi ra từ cánh bơm. Ngoài ra về số lượng cánh là bằng số lượng cánh mang trên bánh
bơm, cũng được thiết kế các vành dẫn hướng để dịng chảy được êm. Cơng nghệ

chế tạo và yêu cầu bề mặt của bánh tua bin có nhiều điểm tương đờng với nhau.
- Bộ đảo chiều : là bộ phận đặt giữa bánh bơm và tua bin. Công dụng của bộ đảo
chiều là thay đổi chiều dòng dầu chuyển động từ tâm tua bin đến tâm bánh bơm

7


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

Chiều dịng dầu chuyển động từ bánh bơm sang bánh tua bin là cùng chiều với
chiều quay kim đờng hờ, nhưng chiều dịng dầu đi qua bánh tua bin thì ngược lại.
Nếu để dịng dầu trở lai bánh bơm thì chiều của nó sẽ đối diện với chiều dòng dầu
đi ra từ bánh bơm. Bánh bơm phải sử dụng một phần mômen từ động cơ để làm
thay đổi chiều chuyển động dòng dầu của dòng dầu đến từ tua bin.
Khi áp dụng bộ đảo chiều, nó điều chỉnh chiều chuyển động của dịng dầu sau
khi ra khỏi bánh tua bin cùng chiều với chiều dịng dầu đi ra khỏi bánh bơm.
Bộ đảo chiều gờm có : bánh phản ứng lắp ghép với khớp một chiều
Bánh phản ứng : Bố trí nhiều cánh để tiếp nhận dòng dầu đi ra từ cánh tuabin và
hướng cho chúng đập vào mặt sau của cánh bơm làm cho cánh bơm được “cường
hóa”. Khi chất lỏng qua bánh phản ứng sẽ truyền cho nó một mơmen quay, nhưng
do bánh cố định với vỏ nên có tác dụng như một điểm tựa và truyền lại cho chất
lỏng một mômen động lượng. Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mơmen quay của
trục dẫn truyền cho trục bị dẫn không thay đổi. Khi đó biến mơmen làm việc như
một khớp nối thủy lực.
1
2

4

3

M, n
5

Hình 2-3 Bánh phản ứng
1- Bánh phản ứng; 2- Khớp một chiều; 3- Trục stator;
4- Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp hộp số.
M, n – Mô men và số vịng quay trục sơ cấp hộp số.
Tuy khơng đóng vai trị chủ đạo trong việc truyền cơng suất nhưng bánh phản
ứng lại có vai trị quyết định tới hiệu suất của cả biến mô thủy lực trong một số
trường hợp, đồng thời là khả năng giúp biến mô khuếch đại mô men do động cơ
sinh ra trong một số trường hợp. Đây là lý do chính bánh phản ứng được thiết kế
cùng bánh bơm và bánh tua bin trong cùng một biến mô thủy lực.
8


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

Khớp một chiều:
Bánh phản ứng với mục đích khuếch đại mơmen động cơ sinh ra và ngăn chặn
hiện tượng giảm hiệu suất của biến mô thủy lực, khi tốc độ bánh tua bin gần bằng
tốc độ bánh bơm thì bánh phản ứng cần phải có khớp một chiều đi liền cùng kết cấu
của nó. Hiện nay trong các loại hộp số tự động có hai loại khớp một chiều hay sử
dụng nhiều nhất là loại dùng bi trụ và loại dùng con lăn.
+ Khớp một chiều dạng bi trụ.
Dạng trụ lăn (Hình 2-4), bao gờm bốn chi tiết: vành trong, vành ngồi, các bi trụ
và lị xo tỳ giữ bi trụ ln tiếp xúc với các vành. Bề mặt làm việc của một vành
được làm ở dạng hình trụ, cịn vành kia dạng cong theo hướng tạo nên chiều rộng
chứa bi thay đổi (dạng đường cong thân khai). Do vậy, giữa chúng tạo thành hình
chêm.

1
2
3

4
5

6

Hình 2-4 Khớp một chiều dạng bi trụ
1 - Vành ngồi; 2 - Bi trụ ; 3 - Lị xo tỳ; 4 - Đệm tỳ;
5 -Vành trong; 6- Mặt rãnh chêm;
Nguyên lý làm việc:
Gồm một vành trụ trong trơn và một vành ngồi có mặt cong theo hướng tạo nên
chiều rộng chứa bi thay đổi. Các viên bi trụ nằm trong rãnh chêm này và luôn luôn
được tỳ sát vào thành bằng các lị xo tạo xu hướng ln khóa giữa hai vành với
nhau. Khi các viên bi chạy vào chỗ hẹp tạo trạng thái khóa. Sự dịch chuyển của viên
bi phụ thuộc vào chiều quay, chiều nghiêng của mặt chêm.

9


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

+ Khớp một chiều dạng cam.
Loại thứ hai hay được dùng là loại dùng con lăn dạng cam để thực hiện khóa. Có
kết cấu bao gờm: Vành trong, vành ngồi, các con lăn bằng thép và lị xo giữ có
nhiệm vụ giữ cho các con lăn ln có xu hướng tỳ vào hai vành và khóa vành ngồi
với vành trong (hình 2-5a và 2-5b). Tuy chỉ với kết cấu rất đơn giản như vậy nhưng
khớp một chiều này lại đóng vai trị rất quan trọng trong việc giúp cho bánh phản

ứng đạt được ý đồ thiết kế đưa ra.
Con lăn dạng cam được lắp giữa hai vành trong và ngoài của bánh phản ứng, có
nhiệm vụ chỉ cho hai vành trong và ngồi của stator quay tự do với nhau theo chiều
A còn theo chiều B thì khơng được.
Khi vịng ngồi có hướng quay theo hướng như (hình 2-5a), nó sẽ ấn vào đầu các
con lăn. Do khoảng cách L 1< L nên con lăn bị nghiêng đi, cho phép vịng ngồi
quay.

Hình 2-5a Khớp một chiều dạng cam.
1- Vành ngoài; 2- Cam; 3- Vành trong; 4- Lị xo giữ.
Khi vịng ngồi có hướng quay theo chiều ngược lại, con lăn không thể nghiêng
đi do khoảng cách L2 > L. Kết quả làm cho con lăn có tác dụng như một miếng
chêm khóa vành ngồi và giữ cho nó khơng chuyển động. Lị xo giữ được lắp thêm
để trợ giúp thêm con lăn, nó giữ cho các con lăn ln nghiêng một chút theo hướng
khóa vịng ngồi.

10


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

Hình 2-5b Khớp một chiều dạng cam.
2.2.2.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc.
Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến mômen thủy lực (hình 2-6a). Ngồi các bánh
bơm và bánh tua bin cịn có thêm một bộ phận nữa là bánh phản ứng. Bánh phản
ứng được đặt trên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) cho phép quay tự do theo
một chiều.
6
7
8

R 2 R1

Mt nt
,

9

Mb, nb

5

10

4

11

3
2

12

1

Hình 2-6a Sơ đờ ngun lý của biến mô men thủy lực.
1- Bánh bơm; 2- Vành dẫn hướng; 3- Vỏ biến mô; 4- Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp
hộp số; 6- Bu lông; 7- Tấm dẫn động; 8- Khớp một chiều; 9- Trục khuỷu động
cơ; 10 - Bánh phản ứng; 11- Bánh tua bin; 12- Vành dẫn hướng bánh tua bin;
Mb, nb- Mô men và số vịng quay bánh bơm.
Mb, nb- Mơ men và số vịng quay bánh tua bin

11


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

Nguyên lý làm việc:
Bánh bơm 1 được gắn cố định với tấm dẫn động 7 nối cứng với trục khuỷu động
cơ 9 và quay với tốc độ góc b
Bánh tua bin 11 được lắp trên trục bị động 1 (trục sơ cấp hộp số) bằng then hoa
và quay với tốc độ góc T
Các bánh nằm trong một vành xuyến khép kín tạo b̀ng cơng tác và được nạp
đầy chất lỏng có áp suất dư. Hình dạng b̀ng cơng tác đảm bảo tổn thất năng lượng
ít nhất khi chất lỏng chuyển từ bánh này sang bánh khác
Trong biến mô men tryền năng lượng qua chất lỏng. Chất lỏng có áp suất đóng
vai trị truyền năng lượng giữa tua bin và bánh bơm. Cụ thể bánh bơm (B), tua bin
(T), bánh phản ứng (P) đặt trong dầu có áp suất và đặt trong vỏ kín, khi bánh bơm
quay cùng với động cơ làm cho dầu chuyển động, dưới tác dụng của lực ly tâm dầu
chạy ra ngoài và tăng tốc độ. Ở mép bên ngoài dầu đạt tốc độ cao nhất và hướng
theo các bánh trong bánh bơm đập vào bánh của tua bin, tại tua bin nó truyền năng
lượng và giảm dần tốc độ theo các cánh dẫn của tua bin chạy vào trong. Khi dầu tới
mép trong bánh tua bin nó rơi vào cánh của bánh phản ứng và theo các cánh dẫn
chuyển sang bánh bơm. Cứ như thế chất lỏng chuyển động tuần hồn theo đường
xoắn ốc trong giới hạn hình xuyến ( B  T , T  P, P  B) .

Hình 2-6b Chuyển động của dịng dầu trong biến mơ.
Q trình dầu chuyển động trong bánh bơm là q trình tích năng, q trình dầu
di chuyển trong bánh tua bin là q trình truyền năng lượng, cịn trong bánh phản
ứng là quá trình đổi hướng chuyển động.
Nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực dựa trên cơ sở của định luật biến
thiên mô men động lượng và được giải thích như sau: Tại điểm dịng dầu đi vào

bánh bơm, tốc độ dịng chất lỏng trung bình, biểu diễn bằng đường chấm gạch

12


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

(hình 2-6c) có giá trị tuyệt đối là v b1. Tốc độ này có thể phân tích thành hai thành
phần: Tốc độ vịng hay còn gọi là tốc độ theo ub1 và tốc độ tương đối wb1.
Ut2
Vt2

R2




Ub2

wt2

Wb1

Ut1
R1

Vb1



R2

Vt1
wt1
nt

Wb2

Vb2



Ub1
R1

Vt1

nb

Vb1

Hình 2-6c Sơ đờ ngun lý làm việc của biến mô men thủy lực.
Sau khi đi vào bánh bơm, chất lỏng chuyển động theo profin cánh dẫn đi từ tâm
ra mép ngồi (hình 2-6c). Dịng chất lỏng có tốc độ là

vb 2 ub 2  wb 2

(2.1)

Khi chuyển động từ trong ra ngồi bánh bơm trong vịng lưu thơng, năng lượng

và động lượng của dịng chất lỏng tăng lên nhờ mô men truyền cho bánh bơm từ
trục khuỷu động cơ. Hiệu mô men động lượng của chất lỏng đối với trục quay của
bánh bơm khi đi vào và đi ra khỏi nó chính bằng mơ men trên trục bánh bơm và xác
định theo biểu thức :
M b m( R2 . b 2 . cos   R1 . b1 . cos  )

(2.2)

Ở đây:
m

G
g

: Khối lượng chất lỏng chảy qua bánh bơm trong một giây.

R1, R2: Bán kính bánh công tác ở điểm vào và điểm ra của chất lỏng trên quỹ
đạo trung bình.
a, b:

Góc tương ứng giữa các vec-tơ tốc độ tuyệt đối v b1, vb2 và các tốc độ
theo ub1, ub2 (hình 2-6c).

Khi chất lỏng đi ra khỏi bánh bơm thì cũng là đi vào bánh tua bin. Vì giữa bánh
bơm và bánh tua bin khơng có bánh phản ứng nên động năng của dịng chất lỏng
khi ra khỏi bánh bơm và vào bánh tua bin khơng thay đổi, nhưng vận tốc tuyệt đối
của dịng chất lỏng khi ra khỏi bánh tua bin sẽ thay đổi chiều (do hình dạng của
bánh tua bin).
13

Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

Điều này có nghĩa là khi đi từ ngoài vào trong, chất lỏng truyền cho tua bin một
mômen bằng về trị số với mô men trên trục bánh bơm. Mặc khác theo định luật biến
thiên mơmen động lượng thì mơ men tác dụng lên bánh tua bin cũng chính bằng
hiệu mơ men động lượng của chất lỏng đối với trục quay tua bin khi đi vào và ra
khỏi nó, do đó :
M t M b m R2vb2 cos  R1vt1 cos 

(2.3)

Ở đây:  - Góc giữa u t1 và v t1 tại điểm ra của bánh tuốcbin.
Khi ra khỏi bánh tua bin, dòng chất lỏng chảy qua bánh phản ứng được gắn cố
định thơng qua khớp một chiều và tác dụng lên nó một mô men M p cùng hướng với
mô men Mb và có giá trị bằng:
M p m R1vb1 cos  R1vt1 cos 

(2.4)

So sánh các biểu thức (2.1), (2.2) và (2.3) ta thấy rõ rằng:
M t ( M b  M p )

Nếu khơng có bánh phản ứng thì: vt1 = vb1 và
Nên :

(2.5)
 

Mt = Mb

(2.6)

Tức là biến mô men trở thành ly hợp thủy động nên chỉ có tác dụng truyền mà
không biến đổi mô men.
Bánh phản ứng cố định làm lệch dòng chất lỏng chảy ra từ bánh tua bin về phía
hướng quay của bánh bơm, tạo điều kiện cho sự quay của nó, vì thế để quay bánh
bơm chỉ địi hỏi một mơ men M b < Mt. Đó là nguyên lý của sự biến đổi mô men
trong biến mô men thủy lực.
Khi tốc độ quay của bánh bơm nb = const, sự tăng tải trọng tác dụng lên trục bánh
tua bin làm giảm tốc độ quay n t của nó, do vậy lực ly tâm tác dụng lên chất lỏng
hướng ngược chiều với dòng chảy trong bánh đó giảm, làm lưu lượng chất lỏng
tuần hồn qua bánh tua bin tăng. Tốc độ V t1 tăng và góc  giảm. Kết quả làm mơ
men xoắn Mt tăng cho đến khi cân bằng với mô men tải có ích.
Nếu tải trọng bên ngồi giảm thì số vịng quay của bánh tua bin tăng lên và do đó
mơ men xoắn của bánh đó giảm tới trạng thái cân bằng mới với mơ men cản.
Q trình tự động điều chỉnh chế độ làm việc của biến mô men thủy lực lúc này
ngược với quá trình đã trình bày ở trên.
Nguyên lý khuyếch đại mô men.
14


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

Khi biến mô ở chế độ khuyếch đại mô men, biến mô sử dụng năng lượng còn lại
của dòng dầu sau khi đi qua tua bin và bánh phản ứng tiếp tục tác động vào cánh
bơm bằng cách nhờ vào tác dụng chuyển hướng của bánh phản ứng thay đổi hướng
va đập của dòng dầu quay về vào sau cánh bơm. Bánh phản ứng khóa cứng với vỏ
của biến mơ men thủy lực nên dịng chất lỏng khơng trao đổi năng lượng với nó,
nghĩa là trong bánh phản ứng chỉ có biến đổi áp năng thành động năng. Động năng

có được này sẽ truyền cho bánh bơm khi dòng dầu quay về bánh bơm. Vì vậy mơ
men quay trên trục bánh tua bin có được sẽ lớn hơn mômen trên trục bánh bơm tại
cùng một thời điểm.
Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mô men xoắn của trục chủ động truyền cho
trục bị động khơng thể tăng được. Khi đó biến mơ men thủy lực làm việc như ly
hợp thủy động.
2.2.2.3. Các thông số đánh giá và đặc tính của biến mơ.
a. Các thông số đánh giá.
- Hệ số mô men: Phản ánh quan hệ giữa mô men và các thông số làm việc của biến
mô men:
 MB 
T 

MB
.D 5 .n B2

MT
.D 5 .n B2

(2.7)
(2.8)

Ở đây:
 - Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)
D - Đường kính lớn nhất trên đĩa bơm (m).
MB ,  MT - là hệ số mô men của bánh bơm và bánh tua bin, chúng phụ

thuộc vào tỷ số truyền i.
- Hệ số biến mô men: Là tỷ số giữa mô men quay tác dụng lên trục bánh tua bin với
mô men quay tác dụng lên trục bánh bơm.

K

M t  MT

M b  MB

(2.9)

- Tỷ số truyền i: Là tỷ số giữa số vòng quay bánh tua bin với số vòng quay bánh
bơm.
15


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục
i

nT
nB

(2.10)

- Hiệu suất: Do tổn thất một phần công suất cho ma sát và va đập khi chất lỏng
tuần hồn trong biến mơ men nên:
Nt = Nb - NR =  .Nb

(2.11)

Trong đó:
NR - Công suất tổn hao.
Nt - Công suất trên trục tua bin

Nb - Cơng suất trên trục bánh bơm


Do đó:


N T M T .nT
n  nT

K .i K  1  B
N B M B .n B
nT


Đại lượng S 

n B  nT
nT


 K 1  S 

(2.12)

là độ trượt của bánh tua bin so bánh bơm.

Khi ô tô, máy kéo bắt đầu khởi động nt = 0 thì S và Mt cực đại, cịn  = 0.
Trong q trình tăng tốc n t tăng thì S và M t lại giảm, còn  tăng lên. Ở số vòng
quay bánh tua bin nt = ntmax độ trượt bằng khoảng (23)% nên  = 98% (đối với ly
hợp thủy động).

b. Đường đặc tính biến mơ.
Đường đặc tính của biến mơ men thủy lực khác với đường đặc tính của ly hợp
thủy động vì trong biến mơ men thủy lực, chất lỏng ln luôn được chứa đầy trong
buồng làm việc. Hơn nữa chất lỏng nạp vào cần có áp suất dư vì biến mơ men thủy
lực chỉ có thể làm việc ổn định khi hồn tồn khơng có hiện tượng xâm thực (chất
lỏng khơng chứa bọt khí). Hiện tượng này xảy ra do tốc độ góc quay của bánh cơng
tác lớn và nhiệt độ chất lỏng làm việc cao, nhất là ở lối vào các rãnh cánh dẫn của
bánh bơm.
Biến mô men thủy lực cũng có các đường đặc tính như ly hợp thủy động. Các
đường đặc tính này dùng để phân tích và lựa chọn chế độ làm việc của biến mô men
sao cho phù hợp với động cơ dẫn động và tải trọng ngồi để có hiệu suất cao nhất.
- Đường đặc tính ngồi :

16


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

Đặc tính ngồi được xây dựng trên cơ sở thực nghiệm là quan hệ giữa M B, MT, Mp
và nT với tỷ số truyền động học i 

nt
khi số vịng quay bánh bơm khơng đổi (n b =
nb

const).
Trong phần lớn thời gian làm việc MT>MB, khi đó Mp cùng chiều với MB và
MT = MB + MP.

Hình 2-7 Đường đặc tính ngồi của biến mô men thủy lực (Khi nb = const).

A- Vùng biến mô thủy lực làm việc. B- Vùng biến mô thủy lực không làm việc.
 Hiệu suất biến mô men thủy lực. K- Hệ số biến mô men. i- Tỷ số truyền.

Mb- Mô men trên trục bánh bơm. Mt – Mô men trên trục tua bin.
Mp – Mô men phản xạ.
Đặc tính ngồi có hai vùng (hình 2-7).
Vùng A là vùng làm việc tương ứng với chế độ biến mô men. Trong vùng này hệ
số biến mô men K thay đổi từ Kmax (khi i = 0) đến K = 1 (khi i = iM = 0,60,8).
Vùng B là vùng biến mơ men thuỷ lực khơng làm việc, bởi vì do sự tăng của n t
dẫn đến hướng của dòng chất lỏng khi ra khỏi tua bin thay đổi đến mức M p có giá
trị âm, lúc này bộ phận bánh phản ứng của biến mô men thuỷ lực trở thành bộ phận
làm giảm hiệu suất biến mô. Hiệu suất  của biến mơ men có dạng parabol bậc hai.
Từ đờ thị ta thấy rõ rằng:
17


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục

Khi K > 1 thì    
Khi K < 1 thì   giảm nhanh đến giá trị không.
Khi K = 1 thì giải phóng cho bánh phản ứng quay tự do theo chiều dịng chảy
trên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) nhờ lắp bánh phản ứng trên khớp này.
Như vậy khi Mp đổi dấu lúc này bánh phản ứng khơng cịn tác dụng lên dịng
chất lỏng nữa, khi đó biến mơ men làm việc ở chế độ ly hợp thủy động. Nhược
điểm của phương pháp này là khi biến mô men làm việc ở chế độ ly hợp thuỷ động
bánh phản ứng có tác dụng cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng.
Nối cứng trục bơm và trục tua bin : Việc nối cứng hai trục nhờ ly hợp ma sát lắp
đặt trong biến mô men, khi i = imax, khi đó  sẽ tăng vọt đến  = 1 (nếu bỏ qua các
tổn thất cơ khí trong biến mơ men).
- Đường đặc tính khơng thứ ngun.

Là quan hệ giữa các hệ số mô men b và  t với tỷ số truyền động học:
i

nt
nb

(2.13)

Để xây dựng các quan hệ này ta dùng công thức:
b 

Mb
M
t  2 t 5
2 5 ;
nb D
nt D

(2.14)

(D – Đường kính lớn nhất của biến tốc thủy lực.)
Để đánh giá về tổn thất năng lượng và các tính chất biến đổi của biến mô men,
chúng ta cần vẽ bổ sung thêm các đường cong biểu diễn quan hệ giữa hiệu suất 
và hệ số biến mô men K với tỷ số truyền động học : i 

nt
nb

Hệ số biến mô men:
M t t .i 2

K

Mb
b

Hiệu suất:



Nt M tnt ti 3


Nb M bnb b

(2.15)
(2.16)

18


Ket-noi.com diễn đàn cơng nghê, giáo dục

K




K










0

iM

imax

Hình 2-8 Đường đặc tính ngồi biến mơ dạng tổng qt.
K- Đường biểu diễn hệ số biến mô men,  - Đường biểu diễn hệ số mô
men xoắn, i- Tỷ số truyền động học ( tỷ số vịng quay).
Qua đờ thị ta thấy rằng đường đặc tính khơng phụ thuộc vào các giá trị tuyệt đối
của , n, D và đúng với biến mô men có kích thước bất kỳ, nếu các bánh của nó
đờng dạng hình học với các bánh của biến mơ men mẫu dùng để thí nghiệm xác
định đường đặc tính ngồi
- Đặc tính tải :
Đặc tính tải là quan hệ giữa mơ men xoắn M b với số vịng quay nb của bánh
bơm được biểu diễn trên (hình 2-9).
Áp dụng cơng thức (2.6), sự phụ thuộc đó có thể biểu diễn thành :
Mb = b .. nb2.D5

(2.17)

Tính chất biến đổi của biến mô men thủy lực được đặc trưng bởi độ nhạy và

được đánh giá bằng hệ số  . Nó cho biết sự thay đổi mơ men cần thiết để quay
bánh bơm với sự thay đổi chế độ tốc độ làm việc của bánh tua bin.
Hệ số độ nhạy   bằng tỷ số giữa các giá trị mô men bánh bơm M b khi i = 0 và
khi K = 1 (nb = const).

19


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục



M b (i 0)
M b (K 1)

(2.18)

Do số vòng quay bánh bơm n b không đổi nên Mb tỷ lệ thuận với hệ số mơ men
b , do đó hệ số độ nhạy  có thể biểu diễn bằng sự phụ thuộc sau đây:


b  i 0
b K 1

(2.19)

Giá trị  có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn một, biến mô men thủy lực khơng
nhạy (  = 1), có độ nhạy thuận (  > 1) và độ nhạy nghịch (  < 1).
Trong các biến mô men thủy lực khi sự thay đổi số vịng quay trục bánh tua bin
nt (mơ men xoắn Mt) mà số vòng quay bánh bơm nb và mô men xoắn bánh bơm Mb

vẫn không thay đổi được gọi là biến mô men thủy lực không nhạy.
Ở biến mô men thủy lực không nhạy b = const ở mọi giá trị i (hình 2-9a). Bởi
vậy đặc tính tải của nó được thể hiện bằng một đường cong parabol, còn điều kiện
động cơ đốt trong làm việc cùng với biến mô men thủy lực khi bàn đạp ga ở những
vị trí khác nhau (cung cấp nhiên liệu khác nhau) được thể hiện bằng các điểm a, a',
a'', a'''... mà quỹ tích của chúng là một đường cong của hàm số Mb = f(nb).
Ở biến mô men thủy lực nhạy hệ số mô men b phụ thuộc vào tỷ số i 

nt
,
nb

nghĩa là khi có sự thay đổi số vòng quay n t trên trục bánh tua bin (hay Mt) sẽ kèm
theo sự thay đổi tự động số vòng quay trên trục bánh bơm n b, do đó đường đặc tính
của nó được thể hiện bằng họ parabol. Mỗi một đường cong ứng với sự phụ thuộc
Mb = f(nb) đối với một giá trị hệ số mô men b nhất định và một trị số tỷ số truyền i
cụ thể.
Khi độ nhạy thuận (  > 1) sự thích ứng của động cơ được sử dụng. Thật vậy,
giả sử trong các điều kiện chuyển động của ô tô cho trước, sự làm việc của động cơ
và biến mô men được thể hiện bằng tọa độ điểm a (hình 2-9c). Lực cản chuyển
động tăng lên thì tỷ số truyền i 

nt
sẽ giảm xuống và khi vị trí bàn đạp ga không
nb

thay đổi, sẽ tự động chuyển sang các chế độ làm việc thể hiện bằng các điểm b, c,
d,...đồng thời tăng mơ men xoắn.
Ở biến mơ men thủy lực có độ nhạy nghịch (  < 1) sẽ khơng có ý nghĩa thực tế
đối với ô tô.

20