CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN các THÔNG số cơ bản của LY hợp

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP.
3.1) Bán kính vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động.
Như đã tính ở trước, bán kính ngoài của bề mặt ma sát R 2 = 180 mm. vậy ta suy ra
được bán kính trong của ma sát R1 sẽ là:
Ta có :

.

3.2) Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn ma sát.
-

Diện tích hình vành khăn của tấm ma sát được xác định theo công thức:

Thay số ta được :

-

Bán kính trung bình của hình vành khăn của tấm ma sát.

Theo công thức ta có :

3.3) Lực ép của cơ cấu ép.
Theo công thức tính momen ma sát ta suy ra công thức tính lực ép như sau:

3.4) Công trượt riêng của ly hợp.
3.4.1) Momen quán tính quy dẫn:


Momen quán tính quy dẫn được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ô tô
chuyển động ta có công thức sau:

Trong đó :
Ga là trọng lượng toàn bộ của ô tô.
Gm là trọng lượng toàn bộ của rơ mooc, trong trường hợp này Gm = 0N.
g là gia tốc trọng trường. g = 9,81 N.m/s2
Rbx là bán kính làm việc của bánh xe chủ động. Theo đề Rbx = 0,45 m.
ih.ip là tỷ số truyền của hộp số nhiều cấp.
i0 là tỷ số truyền của truyền lực chính.
là hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực.
trong tính toán có thể lấy bằng
-

. Ta chọn

Tính tỷ số truyền của hộp số nhiều cấp tại tay số một.
• Theo điều kiện kéo:

Với

theo đề.

.


,

là hiệu suất hệ thống truyền lực.

. Chọn

là tỷ số truyền của truyền lực chính.

Với

Đối với xe khách giá trị nằm trong khoảng

chọn

. Suy ra

.

là tỷ số truyền của hộp số ở tay số cao nhất. Trong trường hợp hộp số
không có số truyền tăng nên
Nên

Suy ra :

.
:


• Theo điều kiện bám:

Trong đó :
là trọng lượng bám của xe và có giá trị bằng

Với

.

là trọng lượng bám phân bố lên các cầu chủ động. Đối với xe khách

thì tải trọng phân bố ở cầu trước và cầu sau sẽ là
chủ động nên ta có :

. với

. Thường thì cầu sau

là trọng lượng toàn bộ của xe.

là hệ số phân bố tải trọng lên cầu chủ động.

(theo [1]

trang 43).
là hệ số bám của bánh xe so với mặt đường. thường có giá trị trong khoảng
do xe luôn chạy trên đường nhựa tốt nên ta chọn

.

Suy ra :

Do hiện nay các loại xe có giá trị tỷ số truyền

rất thấp để đảm bảo kích

thước của hộp số nhỏ, vậy khi thiết kế tính toán các thông số ly hợp ta cũng

phải chọn khoảng tỷ số truyền

ở giá trị nhỏ đảm bảo tính đồng nhất. Trong

trường hợp này ta chọn luôn giá trị

theo điều kiện kéo. Vậy

.

Từ các thông số đã tính được ta suy ra được momen quán tính quy dẫn:

3.4.2) Momen cản chuyển động quy dẫn:
Ta có:

Trong đó :
là trọng lượng toàn bộ của xe.

là hệ số cản tổng cộng của đường. Ta có

. Với

số cản lăn.
là lực cản của không khí. Xét lúc ô tô khởi hành nên

.

Suy ra :

3.4.3) Tính thời gian trượt của ly hợp trong các giai đoạn:

Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu là :

ta có phương trình :

là hệ


Trong đó :
là hệ số kết thúc trượt.

là tốc độ gốc của động cơ khi đóng ly hợp. Khi tính toán ta lấy lấy bằng tốc độ

gốc ứng với momen cực đại.

.

là tốc độ góc trục ly hợp tính lúc xe khởi hành.

.

Và các thông số khác đã được chú thích trong phần tính toán các thông số ở trên.
Biến đổi phương trình (1) ta được :

Thay số vào phương trình (2) ta được:

Giải phương trình này ta được:

Do
Khi đó ta có:

nên khi tính

có giá trị âm cho nên ta loại giá trị này.


Kiểm tra hệ số đặc trưng cho cường độ tăng cường momen :

So với giá trị kinh nghiệm đối với xe khách là

( Theo [2] trang

20). Ta thấy thỏa mãn.
3.4.4) Tính công trượt tổng cộng của ly hợp :
Công trượt tổng cổng của ly hợp được xác định theo công thức :

Thay số ta được :

3.4.5) Tính công trượt riêng của ly hợp :
công trượt riêng của ly hợp là công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của
các mặt ma sát.
Vậy theo công thức :


Vậy so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe khách

thì

ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp.
3.4.6) Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp :
Với ly hợp một đĩa ma sát, nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định theo

công thức sau:

Trong đó :
là công trượt tổng cộng của ly hợp.

là hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép. Với ly hợp một đĩa bị động thì

là nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng. Với vật liệu bằng thép hoặc gang
có thể lấy

.

là khối lượng chi tiết bị nung nóng.

là độ tăng nhiệt độ của các chi tiết bị nung nóng. Độ tăng nhiệt độ cho phép
của các chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành của ô tô không được vượt quá
10 0K. Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là:

3.4.7) Bê dày tối thiểu của đĩa ép :


Bề dày tối thiểu của đĩa ép

được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt

và có thể xác định theo công thức:

Trong đó :
là khối lượng riêng của đĩa ép, với vật liệu làm bằng gang
Vậy thay số ta được :

3.5) Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu ép:
3.5.1) Lực ép cần thiết của một lò xo dây xoắn:
Lực ép cần thiết tính cho một lò xo dây xoắn được xác định bằng công thức:

Trong đó :
là hệ số tính đến sự giãn nỡ sự nới lỏng của lò xo.

Thường thì

. ta chọn

.


là số lượng lò xo sử dụng để tạo ra lực ép. Đối với xe khách cỡ lớn thì
. Để tiện bố trí thì số lượng lò xo chỉ có thể là 18, 21 hoặc 24 ta
chọn

.

Suy ra :

3.5.2) Độ cứng của một lò xo dây xoắn Clx :
Theo điều kiện tạo ra lực ép cần thiết để hình thành momen ma sát yêu cầu đối với
hệ số dự trữ ly hợp

và điều kiện tối thiểu của hệ số dự trữ ly hợp

khi tấm

ma sát đã mòn đến giới hạn phải thay thế nghĩa là:

Trong đó :
là hệ số dự trữ của ly hợp khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế.
Theo kinh nghiệm thì

. Chọn

.

là lượng mòn tổng cộng cho phép của tấm ma sát. Chọn phương pháp gắn tấm
ma sát vào đĩa bằng phương pháp đinh tán nên ta có


Với

là độ dày của tấm ma sát. Với xe vận tải hành khách

chọn

Vậy :

3.5.3) Lực lớn nhất tạo ra bởi một lò xo ép :
Lực nén lớn nhất của một lò xo khi mở ly hợp được xác định bởi :

Trong đó:
là độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp tính bằng độ dịch chuyển của đĩa
ép khi mở ly hợp:
Ta có :

Với :

là khe hở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát. Với ly hợp một đĩa bị

động thì

ta chọn

để đảm bảo hành trình bàn

đạp không quá lớn.
là độ dịch chuyển thêm cần thiết của đĩa ép do đàn hồi của đĩa bị động.
chọn
Vậy ta có :

.


3.5.4) Đường kính dây và đường kính trung bình của lò xo :
Đường kính dây và đường kính trung bình được xác định từ các công thức tính
ứng suất .
Theo [1] trang 12 ta có công thức :

Trong đó :
là hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải. Ta chọn tỷ số D/d = 6
tra bảng ta được

(theo [1] bảng 2.1 trang 13).

là đường kính trung bình của lò xo.

là ứng suất tiếp cho phép của lò xo. Đối với vật liệu chế tạo lò xo là Silic 60C,
60C2A hoặc măng-gan 65 thì ứng suất cho phép

(theo

[1] trang 30)
Vậy ta có :

Vì

nên theo tiêu chuẩn ta có thể chọn

.


Suy ra đường kính trung bình của lò xo là :

3.5.5) Số vòng làm việc của lò xo :
Số vòng làm việc nlx của lò xo được tính theo C lx ta thừa nhận công thức sức bền
vật liệu sau :

Trong đó :
là mô đun đàn hồi trượt của vật liệu làm lò xo. Thường thì
vậy ta có:

3.5.6) Chiều dài của lò xo:
a) Chiều dài tối thiểu của lò xo:
Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin được xác định khi chịu tải lớn nhất. Với khe hở

tối thiểu giữa các vòng lò xo là 1 mm khi chịu nén lớn nhất (lúc mở ly hợp hoàn
toàn) thì ta có:

Trong đó :
là số vòng không làm việc tính thêm cho việc tỳ lò xo vào đế. Ta chọn số
vòng không làm việc là 2.


là khe hở giữa các vòng tỳ.
Thay số vào công thức trên ta được:

b) Chiều dài tự do của lò xo Lmax.
Chiều dài tự do của lò xo Lmax được xác định khi không tải. Ta có :

Trong đó :
độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn nhất F lxmax ( bao gồm cả độ
biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp và độ biến dạng của lò xo khi ly hợp
đóng). Nên ta có:

Với

đã xác định được ở trên ta suy ra :

c) Chiều dài làm việc của lò xo Llv được xác định khi chịu lực ép Flx.
Ta có :

Trong đó :
là độ biến dạng của lò xo khi chịu lực ép.

Nên :

Vậy :

• Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp.
a) Xác định các thông số cơ bản của điều khiển không có trợ lực.
-

Xác định hành trình của bàn đạp Sbd.
Hành trình của bàn đạp ly hợp phải được lựa chọn sao cho không vượt quá ra
ngoài giới hạn tầm với chân của người lái xe tức là
khách cở trung trở lên

(theo [1] trang 20 )

Ta chọn sơ bộ hành trình bàn đạp
-

để tính toán.

Xác định các tỷ số truyền của hệ thống dẫn động .
+ tỷ số truyền trung gian itg :
Theo kinh nghiệm

ta chọn

+ tỷ số truyền càng mở icm :
Thường thì
+ tỷ số truyền đòn mở idm :

. Đối với xe

chọn

.

.


Thường theo kinh nghiệm thì

chọn

.

+ tỷ số truyền của bàn đạp ibd :
Tỷ số truyền của bàn đạp được xác định thông qua hành trình bàn đạp cho
phép.
Nghĩa là :

(công thức trên suy ra từ công thức 1-10 theo [1] trang 18)
Trong đó :
là khe hở cần thiết giữa bàn đạp và hệ thống dẫn động chọn

.

là khoảng cách mở thông lỗ bù dầu trong xi lanh chính. Thường thì
. Ta chọn

.

là khe hở tự do cần thiết giữa đòn mở và bạc mở. như đã chọn

là khe hở cần thiết giữa mỗi đôi bề mặt ma sát. Chọn

.

.

là độ dịch chuyển thêm cần thiết của đĩa ép do đàn hồi của đĩa bị động.
chọn
Vậy ta có :


-

Xác định lực tác dụng lên bàn đạp :
Ta có: (theo công thức 1-10d [1] trang 20)

Trong đó :
là lực lớn nhất tác dụng lên đĩa ép khi mở ly hợp.

là tỷ số truyền của hệ thống dẫn động.

.

là hiệu suất của hệ thống điều khiển. đối với hệ thống dẫn động bằng thủy
lực thì

. Chọn

Vậy :

So với giá trị của lực bàn đạp cho phép của xe khách (F bd = 250 N theo [1]
trang 21 ) thì lực bàn đạp cần thiết để mở ly hợp trong trường hợp này là
không cần dùng trợ lực.
-

Sơ đồ tính toán hệ thống dẫn động :


b

a
f

d2

e

d

c
d1

Hình 3.1 : Sơ đồ tính toán hệ thống dẫn động.
b) Các kích thước chính của hệ thống dẫn động :
• Kích thước của bàn đạp a,b:
Qua tham khảo thì kích thước b thường là 42 mm nên ta chọn b = 42 mm từ tỷ
số truyền cần thiết của bàn đạp là ibd = 5,67 ta suy ra được :

a = 42.5,67 = 238 mm.
• Kích thước của xi lanh chính và xi lanh công tác d1, d2 :
Đường kính xi lanh chính có giá trị trong khoảng
d1= 25 mm.

vậy ta chọn


do ta đã chọn tỷ số truyền trung gian là itg = 1 nên ta có đường kính của xi lanh

công tác sẽ là :

.

• Kích thước của càng mở c, d :
Qua tham khảo và căn cứ vào tỷ số truyền thì ta có c = 200 mm và d = 100 mm
• Kích thước của đòn mở e, f :
Thông qua tỷ số truyền idm đã chọn khi tính toán là idm = 5 và cách bố trí đòn
mở cho phù hợp với kích thước của các chi tiết khác trong ly hợp (phụ thuộc
vào khoảng cách từ đầu đĩa ép đến tâm ổ bi tỳ do kích thước của đĩa ép quyết
định) nên ta có thể chọn e = 95 mm suy ra được f = 95/5 = 19 mm.


TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1]. TS Lê Văn Tụy, Hướng dẫn thiết kế ô tô (phần truyền lực trên ô tô), Đại
Học Bách Khoa Đà Nẵng.
[2]. TS Nguyễn Hoàng Việt, Kết cấu tính toán và thiết kế ô tô, Đại Học Bách
Khoa Đà Nẵng.