NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG PHÂN TẤNG VÔ CẤP CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH

BỘ GIÁO DỤC & ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI






KIỀU QUANG THỌ



NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG VÔ CẤP
PHÂN TẦNG CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH



LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHUYÊN NGÀNH:

MÃ SỐ:
KỸ THUẬT CƠ KHÍ
60 52 01 03





NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. BÙI VIỆT ðỨC

HÀ NỘI - 2014
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
i

LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan các kết quả nghiên cứu và ñiều tra ñược trình bày trong
luận văn là do tôi thực hiện, các số liệu công bố hoàn toàn trung thực và chưa hề
ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã
ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả luận văn



Kiều Quang Thọ

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn:
Ban Giám hiệu Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, Viện ñào tạo Sau ñại
học, Khoa Cơ ñiện, Bộ môn ðộng lực.
Hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc ñến:
TS. Bùi Việt ðức – Trưởng Bộ môn ðộng lực - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại
học Nông nghiệp Hà Nội ñã dành nhiều thời gian quý báu ñể tận tình hướng dẫn,
giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
PGS. TS. Bùi Hải Triều – Nguyên Trưởng bộ môn ðộng lực - Trường ðại
học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi ñể tôi thực hiện luận văn
này.
Các thầy cô trong Bộ môn ðộng lực - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội.
Nghiên cứu sinh Nguyễn Công Thuật - Bộ môn Ô tô - Khoa Ô tô Trường
ðại học Công nghiệp Việt – Hung.
ðể hoàn thành luận văn này, tôi còn nhận ñược sự ñộng viên khích lệ rất lớn
của người thân, gia ñình và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn những tình cảm cao
quý ñó.
Tác giả luận văn

Kiều Quang Thọ

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮA VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ viii

ðẶT VẤN ðỀ 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1. Khái quát về truyền ñộng vô cấp (CVT) 3

1.2. Phân loại truyền ñộng vô cấp 5

1.2.1. Hộp số vô cấp loại cơ khí 5

1.2.2. Hộp số vô cấp dạng thủy lực 11

1.3.3. Hộp số dùng truyền ñộng ñiện (Tðð) 13

1.2.4. So sánh các loại hộp số vô cấp (CVT) 14

1.2.5. Tiêu chí lựa chọn hệ thống truyền lực hợp lý cho máy kéo 15

2.2. Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu của ñề tài luận văn 16

2.2.1. Mục ñích 16

2.2.2. Nhiệm vụ 16

CHƯƠNG II XÂY DỰNG SƠ ðỒ TRUYỀN ðỘNG VÔ CẤP PHÂN
TẦNG CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH 17

2.1. Các sơ ñồ truyền ñộng bao vòng trên máy kéo, máy nông nghiệp
tự hành 17

2.2. Phác thảo hệ thống truyền ñộng vô cấp phân tầng trên cơ sở bộ truyền
ñai bản rộng biến tốc 19

2.2.1.

Kết cấu tổng thể 20

2.2.2. ðộng cơ 21

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật

iv

2.2.3.

Hệ thống truyền lực 22

2.2.4.

Bộ truyền ñai bản rộng vô cấp 23

CHƯƠNG III XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRUYỀN ðỘNG ðAI VÔ CẤP 28

3.1. Các nghiên cứu về truyền ñộng ñai biến tốc 28

3.2. Cơ sở lý thuyết bộ truyền ñộng ñai biến tốc 29

3.3. ðộng lực học quá trình thay ñổi tỷ số truyền 34

3.3.1. Xác ñịnh loại ñai và ñường kính lớn nhất của bộ truyền ñai
vô cấp 34

3.3.2. Xác ñịnh chiều dài dây ñai 35

3.3.3. Xác ñịnh ñường kính nhỏ nhất của các bánh ñai và khoảng
ñiều chỉnh 36

3.3.4.

Xác ñịnh khoảng cách trục e của bộ truyền ñai 37

3.3.5.

Kiệm nghiệm góc ôm β 38

3.3.6. Tính lực căng ban ñầu của ñai và lực tác dụng lên trục 38

3.3.7.

Tính toán cơ cấu ép bánh ñai chủ ñộng 39

3.3.8.

Tính toán lò xo ép bánh ñai bị ñộng 44

3.3.9.

Mô hình mô phỏng quá trình thay ñổi tỷ số truyền bộ truyền ñai 47

CHƯƠNG IV XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG TRUYỀN ðỘNG VÔ
CẤP PHÂN TẦNG CHO MÁY KÉO NHỎ 4 BÁNH 48

4.1. Mô hình mô phỏng 48

4.1.1. Sơ ñồ mô phỏng truyền ñộng ñai vô cấp trên hệ thống truyền
lực máy kéo 48

4.1.2. ðộng cơ 49

4.1.3. Truyền ñộng ñai vô cấp 50

4.1.4.

Ly hợp 50

4.1.5. Hộp số, cầu sau 51

4.1.6. Mạch ñiều khiển thủy lực 52

4.2. Mô phỏng mô hình bằng phần mền Matlab-simulik 52

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
v

4.2.1.

Giới thiệu Matlab – Simulink 52

4.2.2. Mô phỏng mô hình 55

4.2.3. Khảo sát một số trạng thái hoạt ñộng của mô hình 58

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

5.1. Kết luận 66

5.2. Kiến nghị 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHẦN PHỤ LỤC 71

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮA VIẾT TẮT

CHLBð Cộng hòa liên bang ðức
CVT Continuously Variable Transmission
LHM Liên hợp máy
IVT Infinitely variable transmission
PS Pferdestarke
TCVT Toroidal Continuously Variable Transmission
Tð Truyền ñộng
Tðð Truyền ñộng ñiện
TðTð Truyền ñộng thủy ñộng
VDP Variable-diameter pulley
M
c
Mô men cản
M
e
Mô men ñộng cơ
i
tl
Tỷ số truyền lực



Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Tên bảng Trang
Bảng 1.1. ðánh giá các loại truyền ñộng. 14

Bảng 1.2. So sánh các loại truyền ñộng bao vòng vô cấp 15

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ðỒ THỊ

STT Tên hình vẽ Trang

Hình 1.1. Hộp số vô cấp Mercedes - Benz 3

Hình 1.2. So sánh hiệu quả của một hộp số vô cấp (CVT) với hộp
số thường [30] 4

Hình 1.3. Sơ ñồ phân loại truyền ñộng vô cấp 5

Hình 1.4. Hình ảnh cấu tạo hộp số vô cấp kiểu puly ñai và dây ñai truyền 6

Hình 1.5. Truyền ñộng ñai kim loại vô cấp trên ô tô 7

Hình 1.6. Kết cấu hộp số vô cấp loại con lăn (TCVT) 9

Hình 1.7. Các chế ñộ làm việc của hộp số vô cấp kiểu con lăn 9

Hình 1.8. Sơ ñồ cấu tạo của hộp số vô cấp kiểu IVT 10

Hình 1.9. Hộp số vô cấp kiểu con lăn tròn 11

Hình 1.10. Sơ ñồ nguyên lý của hộp số vô cấp loại thủy tĩnh 12

Hình 1.11. Sơ ñồ cấu tạo hộp số dùng truyền ñộng thủy ñộng 13

Hình 1.12. Sơ ñồ hệ thống Hybrid 14

Hình 2.1. Sơ ñồ hệ thống truyền ñộng máy kéo Reimers ASL8 [16] 17

Hình 2.2. Nguyên mẫu truyền loại ZF / P.I.V. Reimers ASL 210 [17] 18

Hình 2.3. Sơ ñồ truyền ñộng mẫu máy kéo nghiên cứu của Tu. Muenchen [18] 18

Hình 2.4. Sơ ñồ hệ thống truyền ñộng máy gặt ñập liên hợp E512 [19] 19

Hình 2.5. Sơ ñồ bố trí hệ thống truyền lực của máy kéo nghiên cứu 22

Hình 2.6. Cấu tạo bánh ñai chủ ñộng 23

Hình 2.7. Cấu tạo bánh ñai bị ñộng 24

Hình 2.8. Cấu tạo dây ñai cao su 24

Hình 2.9. Cấu tạo dây ñai kim loại 25

Hình 2.10. Xy lanh tác ñộng ñơn thông dụng [8] 26

Hình 3.1. Mô hình bộ truyền ñai bản rộng vô cấp 30

Hình 3.2. Sơ ñồ truyền ñộng ñai vô cấp ñiều khiển bằng thủy lực 31

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
ix

Hình 3.3. Van phân phối con trượt dọc 3/3 tác ñộng bằng tay có lò xo
trả về 32

Hình 3.4. Nguyên lý thay ñổi tỷ số truyền của vô cấp 33

Hình 3.5. Kết cấu bộ truyền ñai vô cấp RD b 34

Hình 3.6. Mô hình truyền ñộng vô cấp bằng ñai bản rộng 35

Hình 3.7. Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của bộ truyền ñai vô cấp 36

Hình 3.8. Phân tích lực trên các bánh ñai 40

Hình 3.9. Xylanh tác ñộng một chiều cần piston một phía 42

Hình 3.10. Các kích thước và tải trọng tác dụng lên lò xo chịu nén 45

Hình 4.1. Sơ ñồ truyền lực máy kéo 48

Hình 4.2. ðường ñặc tính của ñộng cơ sử dụng khảo nghiệm trong ñề tài 49

Hình 4.3. Mô hình truyền lực máy kéo 51

Hình 4.4. Sơ ñồ mạch ñiều khiển thủy lực 52

Hình 4.5. Hệ thống thư viện phần mềm Matlab - Simulink 54

Hình 4.6. Sơ ñồ khối của mô hình máy kéo 56

Hình 4.7. Chương trình mô phỏng máy kéo trên phần mềm Matlab –
Simulink 56

Hình 4.8. Kết quả khảo sát 1 58

Hình 4.9. Kết quả khảo sát 2 59

Hình 4.10. Kết quả khảo sát 3 60

Hình 4.11. Kết quả khảo sát 4 61

Hình 4.12. Kết quả khảo sát 5 62

Hình 4.13. Kết quả khảo sát 6 63

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
1

ðẶT VẤN ðỀ

Máy kéo là nguồn ñộng lực quan trọng ñể phát triển cơ khí hóa nông
nghiệp ở Việt nam. Hiện nay ñang có khoảng 140000 máy kéo các loại với
tổng công suất gần 4 triệu kW ñang hoạt ñộng trong sản xuất Nông Lâm
nghiệp và phát triển nông thôn. Như vậy với khoảng 10 triệu ha ñất Nông

nghiệp, trang bị công suất ñộng lực cho 1 ha trung bình 0,4 kW.
ða số các máy kéo sử dụng trong sản xuất Nông nghiệp (khoảng 50%
thị phần) là máy kéo nhỏ 2 bánh công suất 8 ñến 10 kW, kết cấu ñơn giản ñể
thực hiện các nhiệm vụ khác nhau như làm ñất, thu hoạch và vận chuyển.
Nền công nghiệp chế tạo máy kéo ở nước ta hiện nay ñang ở giai ñoạn
ñầu, mới chỉ sản xuất ñược các hệ thống máy ñơn giản trên cơ sở các máy kéo
nhỏ 8 ñến 12 PS, ñang hướng ñến sản xuất các máy kéo nhỏ 4 bánh công suất
18, 20, 25 và 30 PS, ñã có kế hoạch dự kiến chế tạo và lắp ráp các máy kéo
lớn hơn công suất 50 ñến 80 PS.
Các máy kéo nhỏ cần ñược trang bị một hệ thống truyền ñộng có khả
năng sử dụng hết công suất của ñộng cơ trong toàn bộ vùng vận tốc làm việc.
ðể thực hiện ñược ñiều này, các hộp số phân cấp thường phải có rất nhiều cấp
số truyền, ñiều ñó dẫn ñến sự phức tạp về kết cấu của hộp số và khó khăn
trong việc sử dụng vận hành. Vì vậy việc phát triển hệ thống truyền ñộng vô
cấp trên máy kéo là cần thiết.
Truyền ñộng vô cấp trên các máy nông nghiệp tự hành và máy kéo ñã
ñược phát triển trên thế giới từ vài thập kỷ gần ñây. ðối với các máy kéo lớn,
hệ thống truyền ñộng vô cấp ưu tiên sử dụng hộp số phân nhánh công suất
thủy tĩnh. Truyền ñộng thủy tĩnh yêu cầu chi phí ñầu tư lớn do giá thành của
các thành phần cấu trúc thủy lực cao. Do các nguyên nhân về chi phí chế tạo,
trọng lượng và hiệu suất nên việc sử dụng hộp số thủy tĩnh trên các máy kéo
công suất nhỏ là không phù hợp.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
2

Trên các loại máy kéo nhỏ ñã và ñang ñược ưu tiên phát triển ở nước
ta, truyền ñộng ñai vô cấp ñược ñánh giá là phù hợp nhất. Truyền ñộng ñai vô
cấp có hiệu suất truyền hợp lý, các yêu cầu về lực ép và kết cấu bộ ñiều khiển
không cao. Do kết cấu ñơn giản sẽ dẫn ñến chi phí chế tạo thấp, do an toàn
hoạt ñộng cao sẽ dẫn ñến chi phí vận hành nhỏ. Trong lĩnh vực kỹ thuật máy

kéo ñã có những kết quả nghiên cứu bước ñầu về hệ thống truyền ñộng ñai vô
cấp lắp trên máy kéo nhỏ sản xuất tại Việt nam. Hệ thống truyền lực thiết kế
cho máy kéo nhỏ là một hệ thống vô cấp phân tầng, kết nối một bộ truyền
ñộng ñai vô cấp ñiều khiển ñược với một hộp số cơ học 2 cấp truyền. Như
vậy máy kéo sẽ thực hiện việc ñiều khiển vận tốc vô cấp và cài tầng nhanh
khi thực hiện nhiệm vụ vận chuyển và sẽ thực hiện việc canh tác trên ñồng
với vận tốc làm việc ñược ñiều khiển vô cấp với cài tầng chậm.
Trong quá trình hoạt ñộng canh tác trên ñồng hoặc vận chuyển trên
ñường nông thôn, tải trọng của máy kéo luôn biến ñộng và thường là biến
ñộng nhanh hơn phản ứng tác ñộng của người ñiều khiển. Tải trọng biến ñổi
làm dịch chuyển ñiểm làm việc trên ñặc tính của ñộng cơ, có thể ra khỏi vùng
làm việc hợp lý, làm xấu các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của LHM nếu người lái
không kịp thời thay ñổi tỷ số truyền cho phù hợp. ðể giữ ñiểm làm việc của
LHM tại vùng có lợi nhất trên ñặc tính ñộng cơ, cần thiết một giải pháp ñiều
khiển tự ñộng tỷ số truyền trên mỗi tầng vận tốc làm việc của máy kéo khi
hoạt ñộng trên ñồng hoặc thực hiện công việc vận chuyển.
Từ các phân tích trên ñây, tác giả ñề xuất ñề tài: “Nghiên cứu hệ thống
truyền ñộng vô cấp phân tầng cho máy kéo nhỏ 4 bánh”

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
3

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về truyền ñộng vô cấp (CVT)
Trái ngược với hôp số có cấp, CVT (Continuously Variable
Transmission) là một hộp số có thể thay ñổi vô cấp (tốc ñộ) qua một số của tỷ
số truyền hiệu dụng (có ích) giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất.

Hình 1.1. Hộp số vô cấp Mercedes - Benz

Tính linh hoạt này của CVT cho phép duy trì một tốc ñộ góc không ñổi
trong một giải vận tốc ñầu ra. Như vậy CVT có thể cho phép các ñộng cơ
luôn hoạt ñộng ở vùng hiệu suất tối ưu nhất.
Truyền ñộng biến tốc ngày càng ñược ứng dụng rộng rãi trên ô tô và
máy kéo. Nó có một lợi thế vượt trội so với truyền ñộng thông thường do nó
có dải tỷ số truyền thay ñổi tự lựa liên tục. ðiều này cho phép ñộng cơ hoạt
ñộng tại các ñiểm làm việc tối ưu nhất về công suất, truyền mô men và tiết
kiệm nhiên liệu. Vì lý do này, các hộp số vô cấp (CVT) ñược trang bị trên ô
tô máy kéo ngày nay nhằm ñảm bảo tính kinh tế hơn so với những chiếc xe
ñược trang bị hộp số thường hay hộp số tự ñộng bánh răng hành tinh. Ngoài
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
4

lợi thế về mặt kinh tế thì hộp số truyền ñộng biến tốc vẫn có tiềm năng khá
lớn trong hiệu quả truyền dẫn, nó ñược thể hiện trong hình dưới ñây.

Hình 1.2. So sánh hiệu quả của một hộp số vô cấp (CVT)

với hộp số thường [30]
Các hộp số nói chung dùng ñể thay ñổi tỷ số truyền từ ñộng cơ tới
cầu chủ ñộng. Nói một cách khác nếu không có hộp số, chiếc xe chỉ chạy
ñược ở một tốc ñộ duy nhất với một tốc ñộ cực ñại nhất ñịnh. Ngoài ra khả
năng tăng tốc từ khi xuất phát cùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị
hạn chế nếu như nó không sử dụng hộp số. Vì vậy hộp số sử dụng một hệ
thống bánh răng khác nhau từ thấp ñến cao ñể biến ñổi mô men xoắn của
ñộng cơ phù hợp với nhiều ñiều kiện vận hành (khởi hành, tăng tốc, leo
dốc ). Các số có thể ñược cài theo cách thông thường bằng tay hoặc tự
ñộng.
ðể kết nối, truyền và biến ñổi chuyển ñộng từ ñộng cơ ñến bộ phận di
ñộng, bên cạnh hộp số có cấp, hiện nay trên thế giới ñã và ñang sử dụng rất

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
5

phổ biến các dạng truyền ñộng vô cấp (CVT) trong hệ thống truyền lực của
máy kéo.
Thực tế sử dụng cho thấy CVT có nhiều ưu ñiểm vượt trội so với
truyền ñộng có cấp.
- Thay ñổi trạng thái hoạt ñộng (tốc ñộ, mômen) liên tục, êm dịu.
- Máy kéo luôn làm việc trong dải công suất tối ưu không phụ thuộc vào tốc ñộ.
- Phản ứng linh hoạt theo các ñiều kiện thay ñổi của ñộng cơ hoặc tải trọng.
Với các ưu ñiểm của CVT, cho phép máy kéo có thể thỏa mãn các yêu
cầu về kinh tế, kỹ thuật và môi trường trong sử dụng máy.
1.2. Phân loại truyền ñộng vô cấp
Hệ thống truyền ñộng vô cấp ñược chia thành các loại dựa và sơ ñồ
sau:










Hình 1.3. Sơ ñồ phân loại truyền ñộng vô cấp
1.2.1. Hộp số vô cấp loại cơ khí
Truyền ñộng cơ học vô cấp dựa trên nguyên tắc ma sát giữa các chi tiết
của bộ phận dẫn ñộng, sự thay ñổi tỷ số truyền ñược thực hiện liên tục, thông
qua sự thay ñổi vị trí của các con lăn với ñĩa ma sát hoặc của dây ñai với bánh

ñai.
ÐAI XÍCHÐAI BẢN RỘNG
ÐAI KIM LO
ẠI
TRUYỀN ðỘNG VÔ CẤP

TÐ THỦY LỰC
TÐ CƠ HỌC
TÐ ðI
ỆN
TH
ỦY TĨNH
TH
ỦY ðỘNG
Ð
ĨA MA SÁT
BAO VÒNG
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
6

1.2.1.1. CVT trên cơ sở biến ñổi ñường kính của puly ñai và dây ñai truyền
Là loại hộp số vô cấp thông thường nhất trong hệ thồng CVT, có hai
puly hình chữ V ñược chia vuông góc với trục quay, với một vành ñai chữ V
chạy giữa chúng. Số truyền là sự thay ñổi bằng cách di chuyển hai phần của
một puly gần nhau hơn và hai phần của puly khác xa nhau hơn. Do vành ñai
có hình dạng mặt cắt ngang là chữ V, do nguyên nhân này vành ñai gối lên
một nơi cao hơn ở một puly và một chỗ thấp hơn ở một puly khác. Hành ñộng
này có hiệu lực thay ñổi ñường kính của các puly. Khoảng cách giữa các puly
là không ñổi, chiều dày của vành ñai là không ñổi nhưng vẫn thay ñổi ñược tỷ
số truyền vậy có nghĩa là cả hai puly có thể ñiều chỉnh ñược (một lớn hơn và

một cái khác nhỏ hơn) một cách ñồng thời phù hợp với sự duy trì chính xác
giá trị lực căng của dây ñai.
Các bộ phận cơ bản của hộp số vô cấp kiểu VDP:
- ðai truyền (vành ñai) ñược làm bằng kim loại hay băng cao su có
công suất cao.
- Một hệ gồm hai puly (một puly ñầu vào và một puly ñầu ra) ñường
kính của hai puly này có thể thay ñổi ñược.
- Có các bộ vi xử lý và các cảm biến ñể theo dõi và ñiều khiển sự thay
ñổi ñường kính của hai puly trên.







Hình 1.4. Hình ảnh cấu tạo hộp số vô cấp kiểu puly ñai và dây ñai truyền

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
7

Hệ puli với ñường kính thay ñổi là kiểu truyền ñộng phổ biến của
CVT. Mỗi puli ñược tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 20
0
và
ñặt ñối diện với nhau. Một dây ñai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón
này. Dây ñai hình chữ V có ưu ñiểm hơn nếu chúng ñược làm từ cao su vì
có ma sát cao, hạn chế trượt.
Hai khối hình nón này có thể thay ñổi khoảng cách giữa chúng. Khi
hai khối hình nón tách ra xa nhau, dây ñai ngập sâu vào trong rãnh và bán

kính của dây ñai quấn quanh puli sẽ giảm ñi. Khi hai khối hình nón này ở
gần nhau thì bán kính của dây ñai tăng lên. CVT có thể sử dụng áp suất thủy
lực hoặc lò xo ñể tạo ra lực cần thiết thay ñổi khoảng cách giữa hai khối
hình nón.
Khoảng cách giữa trục của puli tới ñiểm quấn của dây ñai ñược gọi là
bán kính quay (picth radius). Tỷ số của bán kính quay trên puli chủ ñộng và
bán kính quay của puli bị ñộng xác lập nên “số” của hộp số.

Hình 1.5. Truyền ñộng ñai kim loại vô cấp trên ô tô
Khi một puli tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính ñể giữ
cho dây ñai luôn bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số
các tỷ số truyền từ mức thấp nhất cho ñến cao nhất. Ví dụ khi bán kính quay
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
8

nhỏ trên puli chủ ñộng và lớn trên puli bị ñộng thì tốc ñộ quay của puli bị
ñộng sẽ giảm kết quả là có ñược “số thấp". Khi bán kính quay của puli chủ
ñộng lớn và của puli bị ñộng nhỏ thì tốc ñộ của puli bị ñộng tăng lên và kết
quả là ñược “số cao".
Do có nhiều ưu ñiểm CVT ñã ñược ứng dụng không chỉ riêng xe
hơi mà còn cho nhiều loại máy và thiết bị khác nhau. CVT ñã ñược sử dụng
nhiều trên các máy gia công kim loại, thiết bị kiểm tra sửa chữa ñiện, bơm
cao áp, nó cũng có mặt trên nhiều loại phương tiện khác nhau bao gồm
ñầu kéo (tractor), xe trượt tuyết (snowmobile) và scooter. Trong tất cả
các ứng dụng này, hộp số ñều dựa trên loại dây ñai cao su chất lượng tốt và
ñàn hồi thấp. Tuy nhiên nó vẫn bị trượt và kéo dãn ra do ñó giảm ñi hiệu quả
làm việc.
Những loại vật liệu mới cũng ñược giới thiệu ñể chế tạo ra hộp số vô
cấp CVT có ñộ tin cậy và hiệu quả làm việc cao hơn nữa. Một trong
những cải tiến quan trọng nhất ñó là thiết kế và phát triển một dây ñai mới

nối giữa hai puli. ðây là loại dây phức hợp ñược làm từ một vài lá thép mỏng
(khoảng từ 9-12) kết hợp cùng với những phiến thép có ñộ cứng cao, ñược
tạo hình ôm chặt lấy các lá kim loại. Dây ñai bằng kim loại không bị trượt
và có ñộ bền cao hơn, cho phép CVT có thể làm việc với mô-men ñộng cơ
cao hơn và êm hơn so với dây ñai cao su.
1.2.1.2. Hộp số CVT trên cơ sở dạng hình xuyến hoặc con lăn
Hộp số vô cấp kiểu này ñược tạo thành từ các ñĩa và con lăn rằng
truyền công suất giữa các ñĩa với nhau. Những vật tròn hình ñĩa có thể ñược
mô tả bằng gần như 2 nửa hình nón, ñiểm tới ñiểm, với các phía ñược làm
lõm xuống thành lòng ñĩa như vậy hai nửa có thể ñiền ñầy trung tâm của phần
lõm của một vành xuyến. Một ñĩa là ñầu vào (nối với ñộng cơ), còn một ñĩa
khác là ñầu ra, chúng không hoàn toàn tiếp xúc với nhau. Công suất ñược
truyền từ bên này tới bên khác bằng các con lăn. Khi trục con lăn là vuông
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
9

góc với trục của hình nón - phần gần, nó tiếp xúc với hình nón - phần gần
trong vị trí ở cùng ñường kính và do ñó cho một tỷ số truyền là 1:1.








Hình 1.6. Kết cấu hộp số vô cấp loại con lăn (TCVT)
Hoạt ñộng của hộp số vô cấp kiểu hình xuyến:

Hình 1.7. Các chế ñộ làm việc của hộp số vô cấp kiểu con lăn

Những con lăn này quay cùng với trục quay nằm ngang và tiếp xúc
với hai ñĩa quay tại các vùng khác nhau. Khi con lăn tiếp xúc với ñĩa quay
chủ ñộng gần tâm thì nó sẽ tiếp xúc với ñĩa bị ñộng ở gần viền bên ngoài kết
quả là giảm ñược tốc ñộ và tăng momen (số thấp). Khi con lăn tiếp xúc với
ñĩa chủ ñộng ở gần mép thì nó lại tiếp xúc với ñĩa bị ñộng tại gần trục quay
kết quả là làm tăng tốc ñộ và giảm momen (số cao).
Hộp số truyền với tỉ số
truy
ền 1:1

Hộp số truyền với tỉ số
truy
ền thấp

Hộp số truyền với tỉ số
truy
ền cao

Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
10

1.2.1.3. Infinitely Variable transmission (IVT)
Các hộp số vô cấp kiểu IVT là kết quả của sự kết hợp của một CVT ñã
tìm hiểu ở trên với hệ thống các bánh răng hành tinh.
Loại ñặc biệt của CVT là IVT (infinitely variable transmission), trong
ñó khoảng thay ñổi của tỉ số từ 0 ñến cực ñại. Tốc ñộ ñầu ra zero (số thấp-low
gear) với tốc ñộ ñầu vào hữu hạn kéo theo một tỉ số truyền vô hạn nghĩa là có
thể ñạt tới khả năng ñiều khiển tốc ñộ liên tục với ñầu vào hữu hạn bởi hộp
giảm tốc IVT.
Cấu tạo của hộp số vô cấp kiểu IVT ñược thể hiện ở hình sau:

Hình 1.8. Sơ ñồ cấu tạo của hộp số vô cấp kiểu IVT
1.2.1.4. Traction - drive CVT
Một kiểu hoàn toàn mới của CVT là Traction - drive CVT. Traction -
drive CVT ñược xem như là loại hiệu quả nhất của CVT tại thời ñiểm này.
Một mô hình thương mại sản xuất như NuVinci sử dụng cả hai thành phần
của CVT và bộ truyền ñộng hành tinh.
NuVinci CVP thật dễ dàng và hệ thống truyền êm ñược dùng cho xe
ñạp. Người lá xe có thể ñiều khiển dừng và di chuyển. Nó sử dụng công nghệ
tiên tiến sẽ ñưa thêm người lên xe ñạp bằng cách cho phép các nhà sản xuất
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
11

tạo ra sản phẩm hấp dẫn hơn cho người ñi không hài lòng với hệ truyền rẽ
bánh thông thường.

Hình 1.9. Hộp số vô cấp kiểu con lăn tròn
* Ưu ñiểm của CVT cơ khí:
- Có kết cấu ñơn giản
- Dễ chế tạo, dễ dàng thay thế.
- Phù hợp với ñiều kiện chế tạo và sử dụng ở Việt Nam.
- Chi phí chế tạo thấp.
* Nhược ñiểm của CVT cơ khí:
- Yêu cầu chính xác khi lắp ráp.
- Hiệu suất thấp do trượt và mất mát do ma sát
1.2.2. Hộp số vô cấp dạng thủy lực
1.2.2.1. Hydrostatic CVTs (dạng thủy tĩnh CVTs)
Cả hai loại CVT puli-dây ñai và Toroidal là những ví dụ về hộp số vô
cấp dựa trên cơ sở ma sát trượt làm việc bằng thay ñổi bán kính của ñiểm
liên kết giữa hai vật quay. Có một loại nữa ñược gọi là hộp số vô cấp thủy

tĩnh (hydrostatic CVT). Chúng sử dụng bơm ñể thay ñổi lưu lượng chất
lỏng chảy qua motor thủy tĩnh. Loại hộp số này, ñộng cơ làm quay trục
máy bơm ñể bơm chất lỏng ở bên nhánh chủ ñộng. Ở bên nhánh bị ñộng,
dòng chất lỏng chuyển ñộng qua mô tơ thủy tĩnh biến thành chuyển ñộng
quay của trục ñộng cơ.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
12


Hình 1.10. Sơ ñồ nguyên lý của hộp số vô cấp loại thủy tĩnh
Thông thường, hộp số thủy tĩnh kết hợp cùng với bộ bánh răng hành
tinh và ly hợp ñể tạo thành hệ thống hybrid ñược gọi là hộp số cơ khí thủy
lực. Hộp số cơ khí thủy lực chuyển công suất từ ñộng cơ ñến các bánh xe
thông qua ba chế ñộ khác nhau. Tại tốc ñộ thấp, công suất ñược truyền bằng
thủy lực, ở tốc ñộ cao nó ñược truyền bằng cơ khí. Ở khoảng giá trị trung bình
sử dụng cả hai cơ cấu thủy lực và cơ khí ñể truyền công suất. Hộp số cơ khí
thủy lực là ý tưởng phù hợp cho các ứng dụng tải trọng nặng như các máy
nông nghiệp và xe ñịa hình.
1.2.2.2. Hộp số dùng truyền ñộng thủy ñộng (TðTð)
Truyền ñộng thủy ñộng sử dụng chủ yếu ñộng năng của chất lỏng trong
truyền ñộng. Một ứng dụng của kiểu truyền ñộng này là biến mô thủy lực.
Trong hệ thống truyền lực của các loại xe ôtô tốc ñộ cao hoặc máy tự hành
công suất lớn, biến mô thường kết hợp với hộp số hành tinh và ñược sử dụng
ñể ñóng ngắt truyền ñộng (ly hợp) và thay ñổi mômen (biến mô).



Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
13

Hình 1.11. Sơ ñồ cấu tạo hộp số dùng truyền ñộng thủy ñộng
Hộp số dùng truyền ñộng thủy ñộng gồm các bộ phận chính sau:
- Bộ biến mô (Bộ biến ñổi mômen).
- Bộ bánh răng hành tinh.
- Bộ ñiều khiển thủy lực.
- Bộ truyền ñộng bánh răng cuối cùng.
- Các thanh ñiều khiển.
- Dầu hộp số.
* Ưu ñiểm của hộp số CVT thủy lực:
- Kết cấu ñơn giản và tạo tính linh ñộng trong lắp ráp.
- Dễ ñiều khiển và dễ tự ñộng hóa.
* Nhược ñiểm của hộp số CVT thủy lực:
- Hiệu suất thấp do hao tổn thủy lực dầu.
- Yêu cầu công nghệ chế tạo hiện ñại.
- Giá thành cao.
1.3.3. Hộp số dùng truyền ñộng ñiện (Tðð)
Tðð ñược ứng dụng phổ biến trên các loại xe lai (Hybrid) hoặc xe
nâng hàng, kiểu truyền ñộng này không gây ồn, tiếc kiệm nhiên liệu (xe lai).
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
14

Tuy nhiên do một số hạn chế như hiệu suất thấp, giá thành chế tạo cao, thể
tích riêng lớn, nên Tðð hầu như không ñược ứng dụng trên máy kéo.

Hình 1.12. Sơ ñồ hệ thống Hybrid
1.2.4. So sánh các loại hộp số vô cấp (CVT)
Các tiêu chí ñể so sánh, ñánh giá các loại CVT là những cơ sở cho việc
lực chọn một bộ truyền ñộng hợp lý cho máy kéo. Các tiêu chí trong bảng 1
và 2 ñã ñược lược hóa, thể hiện khá rõ nét ñặc tính các bộ phận truyền ñộng

ñang ñược sử dụng phổ biến hiện nay.
Bảng 1.1. ðánh giá các loại truyền ñộng.
Kiểu truyền ñộng
Tiêu chí ñánh giá
Bánh
răng
Xích vô
cấp
Thủy
ñộng
Thủy
tĩnh
ðiện từ

Mật ñộ công suất + + + + + + - - -
Hiệu suất + + + - - - -
Tình trạng phát triển + + + + + 0
Khả năng ñảo chiều - - + + - + +
Tính chất khởi hành - - + + + + + +
ðồ ồn 0 0 - - + + +
Khối lượng + + - + - -
Giá thành chế tạo + + + - + - -
Tổng cộng 7 4 2 1 - 2
+ + Rất tốt, + tốt, 0 Bình thường, - Kém, - - Rất kém.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật
15

Bảng 1.2. So sánh các loại truyền ñộng bao vòng vô cấp.
Loại truyền ñộng bao vòng vô cấp
Tiêu chí

ðai bản rộng

Xích Dây kim loại

Hiệu suất (%) 90 – 96 90 – 97 90 - 97
Công suất cực ñại (kW) 160 400 400
Mô men xoắn cực ñại (Nm) 200 500 500
Phạm vi thay ñổi tỷ số truyền 9 6 6
Hệ số ma sát 0.45 0.1 0.1
Lực ép (kN) 1 – 3 15 – 30 10 – 20
Môi trường làm việc Khô Khô hoặc ướt Ướt
Tuổi thọ Trung bình Cao Cao
Giá thành Thấp Cao Cao

1.2.5. Tiêu chí lựa chọn hệ thống truyền lực hợp lý cho máy kéo
Từ các phân tích ở phần trên và căn cứ vào thực tế sản xuất chế tạo và
sử dụng kéo của Việt Nam, có thể áp dụng một số tiêu chí dưới ñây ñể lựa
chọn hệ thống truyền lực máy kéo:
- Hiệu suất: bao gồm hiệu suất truyền lực và hiệu suất sử dụng máy.
Hiệu suất truyền lực liên quan ñến kết cấu và khả năng hoạt ñộng của hệ
thống, hiệu suất sử dụng chịu ảnh hưởng nhiều bởi tính vạn năng của máy
kéo.
- ðộ tin cậy: liên quan ñến công nghệ chế tạo, cho ñến nay công nghiệp
chế tạo máy của Việt Nam ñã tiếp cận ñược với một số công nghệ chế tạo
máy tiên tiến trên thế giới, có thể sản xuất chế tạo các chi tiết máy chất lượng
ñảm bảo, ñạt ñược ñộ tin cậy cần thiết.
- Giá thành chế tạo: ñây là chỉ tiêu phụ thuộc vào tỷ lệ nội ñịa hóa sản
xuất chế tạo máy kéo, giá máy sẽ giảm khi tỷ lệ nội ñịa hóa cao. Ngoài ra việc