TÍNH TOÁN THIẾT kế cụm LY hợp

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP
2.1 Mô men ma sát của ly hợp
Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ
Memax được xác định :
Mms = Memax.β

[N.m]

Trong đó :
Mms [N.m]. : Mô-men ma sát yêu cầu của ly hợp.
Memax
: Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m].
Theo đề Memax = 275[Nm].
β

: Hệ số dự trữ của ly hợp.

Hệ số dự trữ β tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm momen ma sát
trong quá trình sử dụng như:
Mòn vùng ma sát làm giảm lực ép 15% ÷20%.
Giảm độ đàn hồi của lò xo ép làm giảm 8% ÷ 20%.
Như vậy tổng lực ép do các yếu tố trên sẽ bị giảm khoảng 23% ÷30%.Hệ số β phải
chọn không được nhỏ quá tuy vậy cũng không được lớn quá. Nếu β lớn thì phải
tăng lực ép do đó cần tăng lực điều khiển ly hợp nên gây mệt mỏi cho người lái.
Cùng với đó thì kích thước của ly hợp tăng và mất vai trò của cơ cấu an toàn.
Căn cứ vào chủng loại xe và điều kiện làm việc thường xuyên của nó để
chọn hệ số dự trữ β .
Theo bảng B1.1 Bảng chọn hệ số dự trữ ly hợp β
Loại xe
Xe tải, khách, máy kéo vận tải

Trị số β
1,60- 2,25

Ta có xe tải có trọng lượng không lớn, làm việc trong điều kiện bình thường,
nên chọn hệ số dự trữ β về phía giới hạn giữa nên chọn β = 2.


Thay số ta có : Mms = 275.2 = 550 [Nm].
2.2 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp
2.2.1.Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động
dα

R2

dρ
ρ

R1

Hình 2.1 : Sơ đồ tính toán đĩa ma sát
Ta có bán kính ngoài của bề mặt ma sát ly hợp được xác định theo [1]:
R2 =

3

3.β .M e max
2.z ms .µ.π . p. 1 − K R3

(

)

Trong đó :
µ

: Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát chọn µ = 0,25

zms
p

: Số đôi bề mặt ma sát; ưu tiên chọn một đĩa bị động nên zms = 2.
: Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát. Để bảo đảm tuổi thọ cho

các tấm ma sát, giá trị cho phép [p] = (1,4.105 ÷ 2,5.105 )[N/m2].
Vì ly hợp có điều kiện làm việc tương đối cao nên có thể chọn áp suất theo
giới hạn trên p = 2,2.105 [N/m2].
KR

R1

: Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, KR = R .
2

Có thể chọn KR theo giới hạn . KR = 0,55.theo [1] : (0,53-0,75).
Thay số vào công thức trên ta tính được :


R2

=

3

3.2.275
2.2.0,25.π .2,2.10 5 1 − 0,55 3

(

)

= 0,142 [m] = 142 ( mm)
Suy ra bán kính trong của tấm ma sát R1 :
R1

= R2.KR
= 142.0,55 = 78,1 (mm)
≈ 78 [mm]

2.2.2. Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m2] theo [1] :
S

= π. (R 22 − R 12 )

S

= π. (0,142 2 − 0,078 2 )
= 0,044[m2]

Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát Rtb [m] theo [1]

2 R23 − R13
3 R22 − R12

Rtb

=

Rtb

2 (0,142 3 − 0,078 3 )
=
3 (0,142 2 − 0,078 2 )

= 0,1131 [m]

≈113 [mm].

2.2.3. Lực ép cần thiết FCT
Lực ép cần thiết lên đĩa để truyền được mômen ma sát Mms
Fct =

β .M e max
[N]
µ .Rtb z ms

Thay số vào ta có:
Fct =

Vậy

2.275
= 9734,513s [N]
0,25.0,113.2

Fct = 9734,513 [N].


2.2.4. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp

ω

ωe

Je Ja
ωe

ms

M

Ma ωa

Me
Mms

(t)

β.M emax
ωe = ωa

(t)

ωe (t
)

ωa

M

Ma

ωa
t1

t2

t

Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly hợp giữa
các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng
thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trựơt. Nếu cường độ
trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn, có
thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát, làm nung nóng lò xo ép từ đó có thể làm giảm
khả năng ép của chúng.
Vì vậy, việc xác định công trượt, công trượt riêng để hạn chế sự mòn, khống
chế nhiệt độ cực đại nhằm bảo đảm tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết.
2.2.4.1. Mô men quán tính qui dẫn Ja [kg.m2]:
Mô men quán tính khối lượng qui dẫn J a được xác định từ điều kiện cân
bằng động năng khi ôtô đang chuyển động theo [1]:
 G a + G m  rbx2


J a = 
δ
2 t
g

 (i h i p i o )

Trong đó :
Ga
: Trọng lượng toàn bộ của ôtô, Ga = 3000.9,81 = 29430 [N].
Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, Gm = 0[N].


g
rbx
ih
ip
io

: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2].
: Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, rbx = 0,35 [m].
: Tỷ số truyền của hộp số. Tính công trượt cho số một, .
: Tỷ số truyền số phụ. Không có hộp số phụ, ip = 1.
: Tỷ số truyền của truyền lực chính.

δt

: Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống

truyền lực; trong tính toán có thể lấy bằng δt = 1,05 ÷ 1,06. Chọn δ = 1,05.
• Xác định tỷ số truyền lực chính io :
Giá trị tỷ số truyền lực chính i o cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số
truyền cao nhất của hộp số ihn được xác định theo tốc độ chuyển động lớn
nhất của động cơ ωemax
ω
Vmax = N Rbx ,với ihn=1
ihn .i0
=>

i0 =

ω n Rbx π .n.Rbx π .4200.0,35
=
=
= 4,618
1000
Vmax
Vmax
30.120.
3600

• Tính ih1 : ( tính cho số 1)
Theo công thức IV-31 trang 128 sách lý thuyết ô tô – máy kéo , tác giả :
Nguyễn Hữu Cẩn.
Ta có :
Gψ max Rbx
ih1 ≥
M e max .i0 .η t
Bảng B 2- 1 : Bảng tham khảo các thông ψ max số ( sách hướng dẫn thiết kế ô tô

– Lê Văn Tụy ):
Loại xe
Vận tải, khách trung bình
Chọn ψ max = 0,3
29430.0,3.0,35
ih1 ≥
= 2,863
=>
275.4,618.0,85
Trong đó : ηt : hiệu suất hệ thống truyền lực

ψ max

0,3 – 0,4


Xe tải: ηt = 0,85 – 0,89 . chọn ηt : = 0,85
Kiểm tra ih1 theo điều kiện bám:
Pkmax ≤ Gφφmax
Gϕ R
ih1 ≤ ϕ max bx
=>
M e max .i0 .ηt
Với Gφ : trọng lượng bám của cầu chủ động.Đối với xe con tải trọng phân bố
đều trên các cầu => Gφ=Ga/2=29430/2=14715[N].
φmax : hệ số bám lớn nhất (φmax = 0,6- 0,8). Chọn φmax = 0,7.
14715.0,7.0,35
ih1 ≤
=>
= 3,339

275.4,618.0,85
Chọn ih1=3.
 29430  0,35 2
1,05 = 2,01 (kg.m2)

=> J a = 
2
 9,81  (4,618.3)

2.2.4.2. Mô men cản chuyển động qui dẫn Ma [N.m]
Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp được tính theo [1]:
M a = [ (Ga + Gm )ψ + Pω ]

rbx
it η t

Trong đó :
ψ

: Hệ số cản tổng cộng của đường. Tính cho đường có ψ = 0,02

Pω
: Lực cản của không khí. Khi khởi hành xe thì P ω = 0 (vì tốc độ quá
nhỏ).
it
: Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (it = ih1.ip.io).
ηt

: Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực. Xe tải, chọn ηt = 0,85.

Thay số ta được :
M a = [ 29430.0,02]

0,35
= 17,49 [Nm].
3.1.4,618.0,85

2.2.4.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2)
Chúng ta có thể chọn một trong hai cách tính sau:


Tính theo thời gian trượt tổng cộng của ly hợp t0 :
Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu : t0 = 1,1 ÷ 2,5 [s] (chọn thời gian càng lớn, quá
trình đóng ly hợp càng êm dịu nhưng công trượt sẽ tăng).
ωe : tốc độ góc động cơ khi đóng ly hợp, khi tính toán lấy bằng tốc độ góc ứng với
momen cực đại ωe = ωM = nM.π/30 = 2200.π/30 = 230,267 [rad/s].
ωa :tốc độ góc trục ly hợp.Tính toán cho lúc khởi động xe nên ωa =0.
Tính thời gian trượt t1, t2 :
(ω e − ω a ).2.J a

t 2 = (k .M

d
e max − M a )

Ma
t = t
1
2


(k d .M e max − M a )

Sử dụng công cụ solver của Microsoft Excel, với điều kiện ràng buộc k d > 0 và kd
<= 1,5ß ( kd <= 3)
Hệ số kết thúc trượt kd :
kd = 1,61 khi t0 = 2,5
Thay kd vào công thức tính thời gian trượt t1 , t2

t2 =

ta có :

(ω e − ω a ).2. j a
= 2,396( s )
k d .M e max − M a

t1 = t 2 .

Ma
k d .M e max − M a

= 0,1035( s )

Kiểm tra hệ số đặc trưng cho cường độ tăng momen K ( Nm/s)
K = Ma/t1 = 17,49/ 0,10351 = 168,99 ≈ 169 ͌ (Nm/s)
So sánh với giá trị kinh nghiệm , đối với xe tải : K = 150 -750 ( Nm/s)
Vậy : thỏa mãn
2.2.4.4. Tính công trượt tổng cộng của ly hợp
Công trượt tổng cộng của ly hợp L [J] dược xác định :

2  1
t
L = M a .(ω e − ω a ). 1 + t 2  + J a .(ω e − ω a ) 2
2 3  2

Trong đó :
t1, t2 : Thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn.
Thay số các đại lượng đã biết vào ta tính được công trượt L [J]:
 0,1035 2
 1
+ .2,396  + 2,01.(230,267 − 0) 2
3
 2
 2

L = 17,49.(230,267 − 0).

= 59929,47 [J].
2.2.4.5. Tính công trượt riêng cho ly hợp
Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu
công trượt riêng; được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc
của các bề mặt ma sát ,kí hiệu lr [J/m2] theo [1] ta có :
lr =

L
z ms π(R 22 − R 12 )

Trong đó :
L

: Công trượt tổng cộng của ly hợp.
zms : Số đôi bề mặt ma sát, ly hợp một đĩa bị động nên zms = 2.
R2, R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài, vòng trong của hình vành khăn bề
mặt ma sát.
Thay số vào ta có :
lr =

59929,47
2.π .(0,142 2 − 0,078 2 )

= 677419,84 [J/m2]
= 677 [KJ/m2].
Vậy, so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe tải (l r ≤ 800 [KJ/m2])
thì ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp.


2.2.5.Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp
Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng, ly hợp còn cần phải tính toán
kiểm tra nhiệt độ nung nóng các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để
bảo đảm sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma
sát, không gây nên sự cháy các tấm ma sát hoặc ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò
xo ép.v.v..
Với ly hợp một đĩa, nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định từ :
ν.L

= m.c.∆T

Trong đó :
L
: Công trượt của toàn bộ ly hợp [J].

ν

: Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép. Với ly hợp một đĩa
bị động thì ν = 0,50.

c
: Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép
hoặc gang có thể lấy c = 481,5 [J/kg0K].
m
: Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg].
∆T

: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng, [0C].

Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành
của ôtô (ứng với hệ số cản của đường ψ = 0,02) không được vượt quá 100C.
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là :
m

≥

0,5.59929,47
= 6,22 [kg]
481,5.10

2.2.6. Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt)
Bề dày tối thiểu đĩa ép δ[m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ
nhiệt (m) ở trên có thể được xác định theo công thức :
δ
Trong đó:

m

≥ π(R 2 − R 2 )ρ
2
1


ρ : Khối lượng riêng của đĩa ép.
Với vật liệu làm bằng gang ρ ≈ 7800 [kg/m3]
Thế số các đại lượng đã biết, ta xác định được bề dày tối thiểu của đĩa ép
theo chế độ nhiệt do trượt:
6,22

δ

≥ π (0,142 2 − 0,078 2 ).7800

δ

≥ 0,01803 [m] ≈ 18[mm].

Chọn δ = 20 mm để đảm bảo tính bền cần thiết.
2.2.7. Tính toán lò xo ép dây xoắn hình trụ
2.2.7.1. Lực ép cần thiết của một lò xo Flx [N] khi làm việc theo [1]:
Flx =

ko.F
z lx

[N]

Trong đó :
- F : Lực ép cần thiết của ly hợp, [N]
- k0 : Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng của lò xo; k0 = 1,05 ÷ 1,08.
- chọn ko = 1,05
- zlx : Số lượng lò xo sử dụng để tạo ra lực ép. Đối với xe tải zlx = 16 ÷ 28. chọn
zlx = 16
Thay số vào ta được : Flx =

1,05.9734513
= 638,83
16

[N]

2.2.7.2. Độ cứng của một lò xo ép Clx [N/m]
Độ cứng của một lò xo Clx được xác định theo điều kiện tối thiểu của hệ số dự trữ
ly hợp β min khi tấm ma sát đã mòn đến giới hạn phải thay thế. Được xác định ở
công thức theo [1] :
Trong đó :

C lx =

Flx
lm

 β min
1 −
β




 [N/m]



β min : Hệ số dự trữ ly hợp khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế, theo kinh

nghiệm β min = ( 0,8 ÷ 0,85 ) β . Ta chọn β min = 0,8. β =1,6
- lm : Lượng mòn tổng cộng cho phép của các tấm ma sát, tính bằng [m]:
l m = 0,5. δ ms.Zms = 0,5.3,5.2 = 3,5 [mm]. Chọn δ ms = 3,5
638,83

Thay vào ta được : Clx = 3,5.10 −3 (1 − 0,8) = 36504,57 [N/m]
2.2.7.3. Lực nén lớn nhất tác dụng lên một lò xo Plxmax [N]
Lực nén lớn nhất tác dụng lên một lò xo được tính theo [1] :
Flxmax = Flx + Clx.λm
- λ

m

[N] (4.14)

: Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp, [m]. Độ biến dạng thêm λ

m

chính bằng dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp được tính theo công thức:
λ m = δ m .Z ms + δdh

[mm]

Trong đó :
+ δm: Khe mở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát, [m] ; đối với ly hợp một đĩa
ma sát : Zms = 2 ; δm = 0,75 ÷ 1,0 [mm] [1], chọn δm = 0,75 [mm].
+ δdh : Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động, khi tính
toán lấy δdh = 1 [mm] , thay vào ta được :
=> λ m = 0,75.2 + 1 = 2,5 [mm] = 0,0025 [m] , thay tất cả vào ta được :
Flxmax = 638,83+ 36504,57.0,0025 = 730,09 [N] ≈ 730 [N]
2.2.7.4. Kích thước hình học của dây lò xo


D

2.2.7.5. Đường kính dây lò xo d, đường kính trung bình D
Quan hệ đường kính dây lò xo d và đường kính trung bình D được xác định theo
công suất ứng suất tiếp tác dụng lên lò xo :
τ=

8.k .D
.Flx max ≤ [τ ] [N/m2]
3
π .d

Trong đó:
- [τ ] là ứng suất tiếp cho phép của vật liệu làm là xo, [τ ] = 650 ÷ 850 [MN/m2]
chọn [τ ] = 650 [MN/m2]
- k là hệ số tăng ứng suất , chọn tỷ số D/d = 6 => k = 1,25

[1]

Từ đó ta xác định được đường kính dây lò xo theo công thức :
d2 ≥

8.Flx max .k D
8Flx max .k D
8.1,25.6.730
. ⇒d≥
. =
= 0,00463 [m] = 4,6 [mm]
π [τ ]. d
π [τ ]. d
3,14.650.10 6

Chọn d = 5 [mm] => D = k.d = 6.5 = 30 [mm]
2.2.7.6. Số vòng làm việc của lò xo
Số vòng làm việc của lò xo được xác định từ công thức độ cứng C lx [N/m2] theo
[1]:
C lx =

G.d 4
[N/m]
8.D 3 .n o

G.d 4
0,81.1011.(5.10 −3 ) 4
=
= 6,42
=> n0 =

8.D 3C lx 8.(30.10 −3 ) 3 .36504,57


Chọn no = 6 [vòng]
Với : G là mô đuyn đàn hồi dịch chuyển, G =0,81.1011 [N/m2] ; [1]
2.2.7.7. Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin [mm]
Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin được xác định khi lò xo chịu tải lớn
nhất Flxmax với khe hở tối thiểu giữa các vòng làm việc của lò xo là 1 [mm].
Lmin = (nlx-1).(d + 1) + (1,5 ÷ 2).d + 2 [mm]

[1]

Trong đó :
- (nlx-1) : Số bước lò xo.
- (1,5 ÷ 2): Số vòng không làm việc; được tính thêm cho việc tỳ lò xo vào đế
2 : Khe hở giữa các vòng tỳ với vòng làm việc.
=> Lmin = ( 6 – 1).( 5 + 1) + 2.5 + 2 = 44,52 [mm]
2.2.7.8. Chiều dài tự do của lò xo Lmax [mm] theo[1]:
Chiều dài tự do của lò xo Lmax được xác định khi không chịu tải.
Lmax = Lmin + λmax

[mm]

Trong đó:
- λ max : Độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn nhất Flxmax.
λ max =

Fllx max
730,1
=

= 0,02 [m] =20 [mm]
C lx
36504,57

=> Lmax = 44,52 + 20 = 64,52 [mm]
2.2.7.9. Chiều dài làm việc của lò xo Llv [mm]
Được xác định khi chịu lực ép Flx.
Llv = L max - λlv

[mm]

Trong đó:
λlv : Độ biến dạng của lò xo khi chịu lực ép Flx :


λlv =

Flx
638,83
=
= 0,01752 [m] = 17,5 [mm]
C lx 36504,57

=> Llv = 64,52 – 17,5 = 47,02 (mm) ≈ 47 (mm)
2.3. Bộ phận giảm chấn xoắn
Giảm chấn xoắn được dùng trong ly hợp, về nguyên tắc giảm chấn xoắn bao
gồm 2 bộ phận : Bộ phận đàn hồi và bộ phận tiêu tán năng lượng dao động.
- Bộ phận đàn hồi : Có thể là lò xo, thanh xoắn hay cao su, dùng để giảm độ
cứng xoắn của hệ thống truyền lực. Nhờ đó giảm được tần số dao động riêng của
hệ thống truyền lực tránh được sự cộng hưởng ở tần số cao. Do độ cứng tối thiểu bị

giới hạn bởi điều kiện kết cấu của ly hợp, nên hệ thống truyền lực không thể tránh
khỏi cộng hưởng ở tần số thấp.
- Bộ phận tiêu tán năng lượng : Dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp,
làm việc theo nguyên lý ma sát, ma sát giữa các bề mặt có dịch chuyển tương đối,
ma sát của bản thân vật liệu khi biến dạng.
Đối với ly hợp thiết kế ta sử dụng bộ phận đàn hồi là các lò xo trụ, được đặt
trong lỗ khoét trên vành moay ơ và trên phần xương của đĩa bị động. Còn các phần
tử ma sát là các vành nhỏ bằng thép đặt giữa moay ơ và xương đia, có bề dày δ v =
2,5 [mm]
Nhược điểm của các lò xo xoắn là không thể thay đổi giá trị mô men xoắn.
Để điều chỉnh momen của giảm chấn, chọn các kích thước các lỗ trên xương đĩa và
moay ơ thích hợp, với kết cấu như vậy số lượng lò xo tham gia làm việc sẽ thay đổi
theo giá trị momen xoắn.
Kích thước hình học của lò xo giảm chấn, theo [3] :
- dlx [mm]: Đường kính dây lò xo, d = (3 ÷ 4) [mm] , chọn d = 3 [mm]
- Dtbgc [mm] : Đường kính trung bình của lò xo Dtblx = (14 ÷ 20) [mm]
chọn Dtblx = 15 [mm]
- nlx [vòng] : Số vòng của lò xo, nlx = (3 ÷ 4) vòng, chọn nlx = 4 vòng


- δ [mm] : Khe hở giứa các vòng, δ = (3 ÷ 4) [mm], chọn δ = 4 [mm]
- Llo [mm] : Lỗ để đặt các lò xo, Llo = ( 25 ÷ 27 ) [mm],
chọn Llo = 25 [mm]
- Zlx : Số lượng lò xo giảm chấn, Zgc = (6 ÷ 12) chọn Zgc = 6,
- Rtbgc [mm] : Bán kính trung bình đặt đặt các lò xo Rtbgc = (80 ÷ 120) [mm]
chọn Rtbgc = 80 [mm]
Tính toán các thông số cơ bản của giảm chấn
- Mô men khóa giảm chấn Mkgc xác định biên dạng lớn nhất của lò xo, được
chọn như thế nào để giảm chấn không bị khóa cứng trong những điều kiện đường
sá khác nhau, theo [3], gía trị Mkgc được tính theo công thức :

Mkgc ≥ Memax + ∆ MJ = (1,2 ÷ 1,4) Memax [N.m]
Chọn Mkgc = 1,3.Memax = 1,3.275 = 357,5 [N.m]
Trong đó : ∆ MJ = (0,2 ÷ 0,4) Memax [N.m] là biên độ dao động mô men xoắn
ở vùng cộng hưởng nguy hiểm nhất.
- Mô men ma sát Mms của giảm chấn được xác định theo điều kiện đảm bảo
cho biên độ các dao động cộng hưởng xuất hiện là nhỏ nhất, theo [3] Mms được tính
theo công thức : Mmsgc = (0,06 ÷ 0,17) Memax = 0,1. Memax = 0,1.275 = 27,5 [N.m]
- Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn bị giới hạn bởi mô men lớn nhất
truyền qua ly hợp Memax (khi các vòng lò xo tỳ sát vào nhau). Nghiã là ta có lực
lớn nhất tác dụng lên mỗi lò xo giảm chấn F maxgc [N] , theo [1] Fmaxgc xác định bằng
công thức :
Fmax gc =

Fmax gc =

M e max − M msgc
Z lx .Rtbgc
M e max − M msgc
Z lx .Rtbgc

[N]
=

275 − 27,5
= 515,625 [N]
6.80.10 −3

Độ cứng, ứng suất của lò xo được tính theo công thức :

C lx gc =

G.d lx
3

4

8.Dtbgc .nlx

=

0,81.1011.(3.10 −3 ) 4
= 60750 [N/m2]
8.(15.10 −3 ) 3 .4

2.4. Thân và vỏ ly hợp
- Thân ly hợp được gắn với bánh đà nhờ các bu long và được định tâm nhờ các
chốt
định vị hay phần định vị chính của các bu long trên.
- Thân ly hợp thường được chế tạo bằng phương pháp dập nguội, theo [5] có bề
dày ∆ = (2,5 ÷ 4) [mm] => ta chọn ∆ = 3 [mm], hình dạng và kích thước của nó phụ
thuộc vào kết cấu ly hợp. Trên thân có khoét các lỗ lưu thông không khí để làm
mát ly hợp
- Vỏ được đúc bằng gang và định vị với động cơ nhờ các chốt định vị, đinh vị
với hộp số nhờ mặt bích của nắp hộp số.
2.5. Đòn mở
Các đòn mở được phân bố đều theo chu vi, một đầu tựa trên thân ly hợp còn
đầu kia nối với đĩa ép. Theo [5] số lượng đòn mở ly hợp có từ ( 3 ÷ 5 ), nhưng
không được ít hơn 3, ta chọn số đòn là 4.
Các đòn mở phải có độ cững vững cao, các khớp nối phải có ma sát nhỏ và

kết cấu bù được sự không tương ứng về mặt động học giữa đầu đòn mở và đĩa ép
( đĩa ép luôn dịch chuyển theo chiều trục ly hợp, còn đầu đòn mở nối với đĩa ép lại
quay quanh gối đỡ của nó tựa trên thân ly hợp.
Ta sử dụng đòn mở cho ly hợp thiết kế có kết cấu và phương pháp lắp đặt
đòn mở loại: Ổ bi kim và thanh xoắn. Với loại kết cấu này sự tương ứng về mặt
động học được bù lại nhờ con lăn 1 có thể quay tự do quanh trục 2 của đòn mở.
Khe hở δ o giữa phiến tỳ và ổ mở đảm bảo ly hợp luôn luôn đóng kể cả khi
các tấm ma sát mòn đến giới hạn cho phép.
2.6. Đĩa bị động.
.


Voìng ma saït
Âinh taïn
Xæång âéa
Loì xo giaím cháún
Voìng ma saït giaím cháún
Moayå

H.6.1. Đĩa bị động
2.6.1. Xương đĩa :
a. Công dụng :
Xương đĩa là bộ phận gắn trên Moayơ và dùng để bắt chặt các tấm ma sát, nó
là phần tử trung gian dùng để truyền mômen xoắn từ tấm ma sát đến trục sơ cấp
hộp số.
Xương đĩa có độ đàn hồi nên làm cho ly hợp đóng ngắt được êm dịu hơn.
b. Kết cấu :
Có rất nhiều loại kết cấu khác nhau :
Qua tham khảo một số loại kết cấu xương đĩa hiện nay, ta chọn xương đĩa cần
thiết kế thuộc loại xương đĩa có bộ phận giảm chấn.

Ưu điểm của loại này là :


Đóng mở ly hợp êm dịu, làm việc tin cậy, độ đảo của đĩa nhỏ.
Tiết kiệm được vật liệu, giảm khối lượng chế tạo một chi tiết.
Nhược điểm của loai này là :
Tăng mômen quán tính đĩa bị động.
Tăng chiều dày toàn bộ khi lắp tấm ma sát.
Tăng hành trình tự do của bàn đạp do độ biến dạng đàn hồi theo phương
vuông góc với măt đĩa.
c. Vật liệu chế tạo đĩa :
Để tăng mức độ êm dịu khi đóng ly hợp cho nên ta chọn vật liệu chế tạo
chúng bằng thép lá có thành phần cacbon trung bình và cao (thép loại 40 ÷85)
được tôi trong dầu và ép để tránh vênh. Chiều dày của xương đĩa từ 1,5 ÷ 3 [mm].
Chọn δxđ =2,5 mm.
2.6.2. Vòng ma sát, đĩa ma sát:
a. Yêu cầu của vòng ma sát :
Đảm bảo hệ số ma sát cần thiết và hệ số ma sát ít bị ảnh hưởng khi có sự thay
đổi nhiệt độ, tốc độ trượt và áp suất trên bề mặt.
Có khả năng chống mòn lớn ở nhiệt độ cao (từ 537 ÷ 6230K)
Trở lại khả năng ma sát ban đầu được nhanh chóng sau khi bị nung nóng hoặc
bị làm lạnh.
Làm việc tốt ở nhiệt độ cao ít bị sùi các chất dính, không có mùi khắc, không
bị xốp.
Có tính chất cơ học cao.
b. Vật liệu chế tạo vòng ma sát, đĩa ma sát :
Hiện nay thường dùng là phêrađô, phêrađô đồng và trong một số trường hợp
là kim loại sứ.

Chiều dày tấm ma sát δms = 3÷5[mm] nó chế tạo bằng phêrađô nghiền nhỏ có
thấm chất dính sau đó đem ép đi. Các vòng ma sát bằng phêrađô có độ bền cơ học
cao, không bị xốp và có thể làm việc ở nhiệt độ cao.
Đối với ôtô làm việc trong điêu kiện nặng nhọc ta có thể chế tạo vòng ma sát
bằng kim loai sứ bằng cách đem ép bột kim loại dưới áp suất cao, thành phần gồm
có:73%Cu , 14%Pb , 7%Sn , 6% than.
Với ly hợp cho loại xe thiết kế tải trọng 15000kg ta chế tạo vòng ma sát bằng
phêrađô : δms = 5 mm .
Cách lắp ghép tấm ma sát với xương đĩa :
Ghép bằng đinh tán :
Ưu điểm của phương pháp này là :
Tiết kiệm vật liệu
Bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng
Nhược điểm của phương pháp này là :
Không tận dụng hết chiều dày tấm ma sát (đến khi chạm vào đinh tán là
phải thay thế ngay )
Vât liệu chế tạo đinh tán : đinh tán được làm bằng đồng đỏ, đồng thau mềm
hoặc bằng nhôm có đường kính từ 4 ÷ 6mm theo dạng hình ống, dạng đinh tròn có
đầu nữa hình cầu.
Bố trí đinh tán :
Đinh tán xếp theo 2 hàng. Khi gắn các tấn ma sát thì đầu đinh tán phải
thụt xuống khỏi bề mặt tấm ma sát khoảng 1 ÷ 2 mm để tránh sự cọ sát giữa đinh
tán và đĩa ép hoặc bánh đà khi đã mòn tấm ma sát.
Tính toán đinh tán:
tính theo ứng suất dập và ứng suất cắt :
F

σ= S
d
F

τc = S
c

(6.1)
(6.2)

Chiều rộng tấm ma sát :
b = R – r = 142 – 78 = 64 (mm)


Với bề rộng đĩa ma sát b = 0,064 [m] ta có thể bố trí 2 vòng đinh tán với bán
kính :
R1 = 100 [mm]
R2 = 125 [mm]
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh được xác định theo công thức sau :
Gọi F1i, F2i lần lượt là lực tác dụng lên đinh tán thứ i của dãy đinh thứ nhất và
thứ hai.

H.6.2. Sơ đồ tính lực tác dụng lên đinh tán
Ta có Mms = F1i R1+ F2i R2 (6.3)
F

R

R

1i
1
2

Theo định lý Pitago F = R ⇒ F2i = R F1i
2i
2
1

(

Mms = F1iR1 + F1i

2

F R + R2
R2
R2 = 1i 1
R1
R1

2

(6.4)

)⇒F

1i

=

M ms R1

(R

1

⇒ F2i =

F1 =
F2 =

M ms R1

(

2

Z ms R1 + R2

2

)

2

)

M ms R2

(

2

Z ms R1 + R2

(Mms =βMemax)

+ R2

M ms R2

(R

1

Tính cho cả ly hợp :

2

2

+ R2

2

2

)

)

(6.5)
(6.6)

=>

F1 =

2.275.0,10
= 1073,17[N]
2 0,10 2 + 0,125 2

=>

F2 =

2.275.0,125
= 1341,46[N]
2 0,10 2 + 0,125 2

(

)

(

)

Ta thấy lực tác dụng lên dãy đinh phía ngoài lớn hơn dãy đinh trong, nên ta
chỉ kiểm tra cho dãy đinh phía ngoài.
Chọn sơ bộ dãy ngoài bố trí 18 đinh, dãy trong bố trí 18 đinh. Ứng suất cắt và
[σc] = 25 [MN/m2]

ứng suất dập cho phép nằm trong khoảng

[τc] = 10 [MN/m2]
Từ công thức tính ứng suất cắt ta suy ra được công thức tính đường kính
ngoài cho phép của đinh tán.
dđt ≥

4.F2
4.1341,46
=
= 0,0031
n.[τ c ].π
18.10.10 6.3,14

[m]

Ta chọn dđt = 5 [mm]
Từ công thức tính ứng suất dập ta suy ra được công thức tính chiều dài bị rèn
dập cho phép của đinh tán.
lđt ≥

F2
1341,46
=
= 0,00097
n.[σ c ].π
18.25.10 6.3,14

[m]

Ta chọn lđt = 2 [mm]
Vậy đường kính ngoài của đinh tán dđt = 5 [mm]
chiều dài bị rèn dập của đinh tán lđt = 2 [mm]
Fi

2

ri

Dmd

d

l


2.6.3. Mayơ đĩa bị động :
Mayơ đĩa bị động được lắp trên trục then hoa của ly hợp theo kiểu lắp ghép
trượt.
Để có thể mài nhẵn dễ dàng các mặt bên của các then trục then hoa thì ở chổ
nối tiếp mặt bên của then với bán kính trong của trục then hoa người ta làm rãnh
hoặc lượn chuyển tiếp đều đặn với bán kính r. Hình dáng của then ảnh hưởng đến
độ vững bền của trục ly hợp. Nếu chuyển tiếp đột ngột thì ở chân then sẽ có ứng
suất cục bộ rất lớn. Các then có thể làm dạng thân khai hoặc vuông. Dạng thân
khai đảm bảo bền và độ chính xác trùng tâm tốt hơn loại vuông góc. Trong nội
dung thiết kế ta chọn dạng then hoa thân khai.
Tính toán các kích thước cơ bản của Mayơ ly hợp :
Xác định sơ bộ đường kính trục sơ cấp của hộp số :
Ứng suất xoắn cho phép của thép cacbon chế tạo moayơ

[ τ ] = 80 ÷ 120 [MN/m2] - Chọn [ τ ]= 80 [MN/m2]
Đường kính cho phép của trục:
dt ≥

3

β .M e max
2.275
=3
= 0,0325
0,2.[τ ]
0,2.80.10 6

[m]

Chọn dt= 0,03 [m]
Các then của Mayơ tính theo dập và cắt :
Lực tác dụng trên bán kính trung bình của các then đối với mayơ là :
β .M e max

Q = Z .R [N]
1
tb
Trong đó :

(6.7)

Z1- số lượng mayơ, Z1 = 2.
1
4

1
4

Rtb = ( D + d ) = ( 50 + 40) = 22,5[mm] , bán kính trung bình của trục then
hoa
D = 50 [mm] , đường kính ngoài của các then ở trục ly hợp [mm]
d = 40 [mm] , đường kính trong của các then moayơ đĩa thụ động [mm]
2.275

=> Q = 2.22,5.10 −3 = 12222,222

[N ]


Vật liệu chế tạo trục then hoa :được chế tạo bằng thép 40 hoặc 40X có:
[σd]=20[MN/m2]; [τc ] = 10[MN/2]. Theo sách thiết kế và tính toán ô tô – máy kéo
( tác giả : Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên – năm 1987 )
Từ công thức tính ứng suất dập σd của then hoa ta xác định chiều dài tiếp xúc
của then với moayơ:
β .M

2.275

e max
lm = = 0,75.z.h.[σ ].R = 0,75.20.0,005.20.10 6.0,0225 = 0,0163
tb

Trong đó :
h=

[m]

0,75- hệ số tính đến sự phân bố tải trọng không đều lên các then
1
( 50 − 40) = 5[mm] -chiều cao của then .
2

z = 20 - số lượng then
chọnchiều dài tiếp xúc của then với mayơ

lm = 50[mm]

Từ công thức tính ứng suất cắt τc của then hoa ta xác định chiều rộng của chân
then với moayơ:
Q

12222,222

b  0,75.z.l .[τ ] = 0,75.20.0,05.10.10 6 = 0,00163 [m]
m
c
b=5

[mm]

d

h

chọn chiều rộng của chân then:

D

dtb

Hình 4.2. Sơ đồ tính toán moay ơ.


2.7. ĐĨA ÉP VÀ ĐĨA ÉP TRUNG GIAN :
2.7.1. Công dụng :
Đĩa ép và đĩa ép trung gian là bộ phận dùng để ép chặt đĩa ma sát với bánh
đà
Nó là bộ phận dùng để tải nhiêt cho đĩa ma sát tromg thời gian hoạt động
sinh ra nhiệt, nghĩa là nhận nhiệt của đĩa ép truyền ra môi trường ngoài là không
khí.
2.7.2. Yêu cầu :
Phải có độ cứng vững cao để tạo ra được lực ép phân bố đều trên bề mặt ma
sát nhờ vào các lò xo ép.
Phải có diện tích đủ lớn để truyền tải nhiệt ra môi trường bên ngoài.
Khi cắt ly hợp đĩa ép và đĩa ép trung gian khômg làm ảnh hưởng đến đường
truyền công suất của hệ thống truyền lực.
2.7.3. Kết cấu :
Đĩa ép ngoài và đĩa ép trung gian phải quay cùng với bánh đà, khi mở hoặc
đóng ly hợp hợp phải có khả năng chuyển dịch theo chiều trục do đó :
Đối với đĩa ép trung gian :phải có cơ cấu định vị để tránh trường hợp ly hợp
căt không hoàn toàn. Về mặt kết cấu thì đĩa trung gian gần giống với đĩa ép nhưng
chiều dày làm việc dày hơn và được quay trơn .
Đối với đĩa ép ngoài :Được bắt với thân ly hợp thông qua cơ cấu đòn bẩy.
Về mặt kết cấu đĩa ép ngoài có hình dạng rất phức tạp ngoài bề mặt làm việc được

mài bóng ra thì mặt bên kia của đĩa ép phải làm các gân tản nhiệt, phải có chô lõm
vào để định vi các lò xo ép, phải có những mấu lồi để bắt các đòn bẩy cho quá
trình đóng mở ly hợp, đĩa ép ngoài còn làm nhiệm vụ quan trọng nữa là thoát nhiệt
cho nên về kích thước đĩa ép tương đối lớn và khối lượng cũng lớn.
2.7.4. Vật liệu chế tạo đĩa ép :
Xuất phát từ nhiệm vụ của đĩa ép cho nên vật liệu chế tạo đĩa thường được
đúc bằng gang xám có cấu trúc péclic. Để tăng độ vững bền và tuổi thọ các đĩa ép


của ly hợp người ta đã chế tạo chúng bằng gang hợp kim. Ngoài ra để cường hoá
các chỗ đúc cục bộ người ta có đặt cốt bằng dây đồng đường kính 5÷7mm được
uốn cong theo hình khung để đúc .Nhờ các biện pháp trên mà độ bền các đĩa ép
này so với những đĩa khác được đúc bằng gang thường sẽ tăng gần 1,5 lần .
Các đĩa ép ngoài và trung gian chế tạo bằng gang xám có tính chất tốt
như : CY24-48, C18-36 hay CY15-32, hoặc trong một số rất ít trường hợp chế tạo
bằng gang hợp kim với tổng số chất hợp kim crôm, kẽm, môlíp đen không quá 2%