thuyết minh hộp số tự động

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Mục lục
Lời nói đầu …………………………………………………………………..
Chương 1 : Tổng quan về hộp số tự động………………………………….
1.1

Nhiệm vụ, yêu cầu, cấu tạo hộp số tự động………………………….
1.1.1 Nhiệm vụ ………………………………………………………...
1.1.2 Yêu cầu ………………………………………………………….
1.1.3 Cấu tạo chung…………………………………………………….

1.2

Đặc điểm vận hành và ưu nhược điểm của hộp số tự động…………
1.2.1 Đặc điểm vận hành……………………………………………….
1.2.2 So sánh hộp số tự động với hộp số thường………………………
1.2.3 Ưu nhược điểm của hộp số tự động……………………………..

1.3

Phân loại hộp số tự động………………………………………………
1.3.1 Theo cách bố trí…………………………………………………..
1.3.2 Theo bộ truyền sau biến mô……………………………………..
1.3.3 Theo cách điều khiển……………………………………………..

1.4

Yêu cầu chung khi thiết kế hộp số tự động ……………………………

Chương 2 : Các phương án thiết kế…………………………………………
2.1

Biến mô thủy lực………………………………………………………….
2.1.1 Nhiệm vụ của biến mô………………………………………………
2.1.2 Cấu tạo của biến mô………………………………………………..

2.2

Các bộ truyển hành tinh cơ bản ………………………………………..
2.2.1 Bộ truyền hành tinh Wilson………………………………………….
2.2.2 Bộ truyền hành tinh Simpson………………………………………...
2.2.3.Bộ truyền hành tinh Ravigneaux ………………………………….

2.3. Các phương án thiết kế bộ truyền hành tinh…………………………

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

1

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.3.1 Phương án 1………………………………………………………..
2.3.2 Phương án 2…………………………………………………………

2.3.3 Phương án 3………………………………………………………..
2.3.4 Phương án 4………………………………………………………..
CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC…………………………………
3.1

Các thông số xe tham khảo và thông số cho trước…………………

3.1. 1 Xác định công suất của động cơ theo điều kiện cản chuyển động……..
3.1.2. Xác định công suất cực đại của động cơ………………………………..
3.2.
Đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ…………………………….
3.3. Tính chọn biến mô………………………….…………………………
3.3.1. Các thông số cơ bản của biến mô……………………………………….
3.3.1.1. Hệ số biến mô thủy lực………………………………………………
3.3.1.2. Tỷ số truyền của biến mô……………………………………………...
3.3.1.3. Hiệu suất của biến mô. ……………………………………………….
3.3.1.4. Hệ số độ nhạy…………………………………………………………
3.3.2.

Lựa chọn biến mô thủy lực thiết kế…………………………………..

3.3.3. Tính toán và chọn biến mô thủy lực……………………………………
3.3.4. Xây dựng đường đặc tính trên trục vào của biến mô…………………...
3.3.5. Xây dựng đường đặc tính trên trục ra của biến mô……………………..
3.4.

Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực………………………

3.5.

Đồ thị đặc tính kéo…………………………………………………….

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỘP SỐ HÀNH TINH………
4.1. Thành lập phương trình động học của hộp số………………………….
4.2. Tính toán tỉ số truyền cho từng số truyền riêng biệt……………………
4.3. Tính toán tỉ số răng giữa các cặp bánh răng trong các bộ truyền cơ sở..

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

2

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

4.4. Tính toán kích thước của các bánh răng trong các bộ truyền…………
4.5. Tính toán lại đặc tính kéo……………………………………………….
4.6. Tính bền cho các chi tiết trong hộp số………………………………….
4.7. Tính chọn các phần tử điều khiển……………………………………….
CHƯƠNG 5 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN………….

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

3

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Lời nói đầu
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin , tin học trong vai trò
dẫn đường quá trình tự động hóa không ngừng phát triển đi sâu vào công nghệ
sản xuất và đi vào sản phẩm . Trong đó nghành công nghiệp ô tô luôn được ứng
dụng hàng đầu các giải pháp công nghệ mới. Tự động hóa không những làm cho
người dùng cảm thấy thoải mái , thần thiện với chiếc xe của mình hơn mà nó còn
nâng cao sự an toàn trong sự dụng.
Trong sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô thế giới, các hệ thống trên
ôtô đã không ngừng được hoàn thiện. Hệ thống truyền lực cũng không nằm
ngoài quy luật đó. Mục đích của sự biến đổi hoàn thiện là nhằm : Giảm tiêu hao
nhiên liệu, tăng công suất, giảm độ ồn, tăng tốc độ lớn nhất của động cơ, sử dụng
tốt nhất công suất động cơ sinh ra và tạo sự thuận lợi, đơn giản cho người lái.
Một phần của hệ thống truyền lực trên ô tô hiện nay là hộp số, dùng để
thay đổi tỉ số truyền của hệ thống truyền lực nhằm tạo lực kéo tại các bánh xe
chủ động phù hợp với điều kiện chuyển động. Hộp số ngày nay gồm 3 dạng cơ
bản là hộp số thường, hộp số tự động, hộp số vô cấp. Xu thế của công nghiệp ôtô
hiện nay là tạo ra những hộp số ô tô có khả năng chuyển số một cách tự động
hoặc tỉ số truyền biến đổi vô cấp. Tuy nhiên, hộp số vô cấp có độ bền và hiệu
suất thấp nên còn ít phổ biến. Do đó, đề tài lựa chọn hộp số tự động để thiết kế
cho xe yêu cầu.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

4

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Chương 1 :
TỔNG QUAN VÀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
1.Nhiệm vụ, yêu cầu , cấu tạo hộp số tự động.
1.1.1 Nhiệm vụ:
Hộp số dùng để:
- Truyền, biến đổi tốc độ và mô men truyền (hay lực kéo) tới các bánh xe phù
hợp với tải động cơ và tốc độ của ô tô,
- Thay đổi chiều chuyển động (tiến hoặc lùi) cho ô tô,
- Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực.
1.1.2 Yêu cầu:
- Có dãy tỷ số truyền hợp lý, phân bố các khoảng thay đổi tỷ số truyền tối ưu,
phù hợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải
- Phải có hiệu suất truyền lực cao
- Khi làm việc không gây tiếng ồn không phát sinh các tải trọng động,
chuyển số nhẹ nhàng
- Kết cấu nhỏ gọn, dễ bảo dưỡng, sửa chữa
- Có khả năng bố trí cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác.
1.1.3 Cấu tạo chung của hộp số tự động (EAT)
Cụm hộp số tự động trên ô tô hiện nay bao gồm biến mômen và hộp số
hành tinh, là một cụm có chung một vỏ được lắp liền sau động cơ. Trong hệ
thống truyền lực, chức năng của cụm hộp số tự động có hệ thống điều khiển điện
từ thủy lực phức tạp làm việc cùng với máy tính điện tử cỡ nhỏ, thực hiện tự
động đóng ngắt thay đổi các số truyền bên trong hộp số chính.

Biến mômen dùng trên ô tô thông thường có khả năng biến đổi mômen
trong khoảng từ 1,6 đến 2,5 lần mômen của động cơ. Do đó, biến mômen không
thể đáp ứng các điều kiện chuyển động của ô tô nên thường sử dụng biến mômen
cùng với một hộp số cơ khí vô cấp hoặc có cấp.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

5

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

1.2 ĐẶC ĐIỂM VẬN HÀNH VÀ ƯU ĐIỂM CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG:
1.2.1 Đặc điểm vận hành:
Đối với xe ôtô có hộp số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển số
nhằm thay đổi lực kéo tại bánh xe cho phù hợp với điều kiện chuyển động. Khi
lái xe lên dốc hay khi động cơ không có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp
số được chuyển về số thấp. Vì thế lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc
độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp. Điều đó sẽ gây nên sự mất mát công
suất động cơ một cách không cần thiết, ngoài ra nó còn gây nên sự khó khăn khi
điều khiển và sự tập trung quá mức đối với người lái.
Ở hộp số tự động, những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết, lái xe
chỉ cần lựa chọn dãy số, sau đó việc chuyển lên hay xuống đến số thích hợp nhất
được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và
tốc độ xe. Việc chuyển số tự động đã làm tăng tính tiện nghi của xe. Ngoài ra
trong quá trình vận hành có thể dừng xe mà không phải đóng ngắt ly hợp và về

số N. Hộp số tự động thủy cơ có tốc độ truyền thẳng cũng như truyền tăng
1.2. 2 So sánh giữa hộp số thường và hộp số tự động.
So với hộp số thường hộp số tự động có những điểm riêng biệt sau

Số thường
Số tự động
Có ly hợp (côn ) lên có chân côn ( bàn ở hộp số tự động thay vào vai trò
đạp ly hợp )

của ly hợp đó là biến mô thủy lực

Dòng mô men đi từ động cơ sang hộp mômen truyền từ động cơ sang
số thì đi qua ly hợp và nó chi có khả hộp số khi qua biến mô mô nó

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

6

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

năng truyền hết mômen của động cơ được tăng lên K lần . với K là hệ
sinh ra

số biến mô

Tay số của hộp số thường thì có dạng Tay số của hộ số tự động năng
rích rắc

theo một phương thẳng
P

1

R

3

N
D
2
2

4

R

1

Các bánh răng khi sang số mới gài vào Các bánh răng ăn khớp sẵn và khi
với nhau . gài trực tiếp hoặc qua đồng sang số chỉ điều khiển các côn .
tốc

các côn được điều khiển tự động

qua van số

Quả trình sang số thì đồ thị lực kéo bị Còn hộp số tự động thì quả trình
trễ một phần do thời gian trễ gây ra bởi sang số là tự đông băng cách điều
quá trình giảm ga chuyển số thể hiện ở khiển dòng thủy lực đóng các van
phần đen trên đồ thị

khác nhau lên thời gian trễ là gần
như không có.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

7

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Đối với xe ôtô có hộp số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển số
nhằm thay đổi lực kéo tại bánh xe cho phù hợp với điều kiện chuyển động. Khi
lái xe lên dốc hay khi động cơ không có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp
số được chuyển về số thấp.
Vì các lý do trên, nên điều cần thiết đối với các lái xe là phải thường
xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp. Điều đó
sẽ gây nên sự mất mát công suất động cơ một cách không cần thiết, ngoài ra nó
còn gây nên sự khó khăn khi điều khiển và sự tập trung quá mức đối với người
lái.
Ở hộp số tự động, những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết,
lái xe không cần phải chuyển số mà việc chuyển lên hay xuống đến số thích hợp

nhất được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động
cơ và tốc độ xe.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

8

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

1.2.3 Ưu nhược điểm của hộp số tự động so với hộp số thường.
 Ưu điểm:
Nhờ kết cấu của bộ truyền hành tinh mà hộp số hành tinh khi được tự
động hóa quá trình chuyển số có được rất nhiều ưu điểm.
Quá trình chuyển số được thực hiện tự động nên giảm được thao tác điều
khiển ly hợp và hộp số, giảm cường độ lao động cho người lái tạo điều kiện cho
người lái xử lý các tình huống khác trên đường. Điều này làm cho tính tiện nghi
trong sử dụng của ô tô tăng rõ rệt.
Mômen xoắn được truyền đến các bánh xe chủ động êm dịu và liên tục,
tương ứng với tải của động cơ và tốc độ chuyển động ô tô, giảm được tải trọng
động tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực và hoàn thiện được khả
năng động lực học.
Khi sử dụng biến mô thủy lực, hay bộ truyền đai có thể hạn chế được tải
trọng động, nâng cao tuổi thọ và độ bền cho động cơ và hệ thống truyền lực.
Chuyển số liên tục mà không cắt dòng lực từ động cơ.
Thời hạn phục vụ dài hơn, lực truyền đồng thời qua một số cặp bánh răng

ăn khớp, ứng suất trên răng nhỏ. Ăn khớp trong nên đường kính vòng tròn ăn
khớp lớn. Có khả năng tự triệt tiêu lực hướng trục.
Giảm độ ồn khi làm việc.
Hiệu suất làm việc cao vì các dòng năng lượng có thể là song song
Cho tỉ số truyền phù hợp nhưng kích thước không lớn.
 Nhược điểm:
Bên cạnh đó hộp số tự động cũng không tránh khỏi những nhược điểm:
Sự thay đổi tốc độ còn kèm theo sự trượt của các phần tử truyền lực, dẫn
tới sự tổn hao một phần nhỏ công suất động cơ.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

9

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Khả năng chuyển động của ô tô không hoàn toàn phụ thuộc vào thao tác
người lái mà còn phụ thuộc vào tình trạng mặt đường, đôi khi có thể xảy ra tình
huống khó làm chủ chuyển động của ô tô trên đường.
Công nghệ chế tạo đòi hỏi độ chính xác cao do các trục được sử dụng
nhiều là trục lồng, nhiều bánh răng cùng ăn khớp với 1 bánh răng, các cơ cấu
điều khiển đòi hỏi sự chính xác cao độ.
Kết cấu phức tạp, nhiều cụm lồng, trục lồng, phanh, ly hợp khóa.
Lực ly tâm trên các bánh răng hành tinh là lớn do tốc độ góc lớn.
Nếu sử dụng nhiều ly hợp và phanh thì có thể nâng cao tổn hao công suất

khi chuyển số, hiệu suất sẽ giảm xuống.
Tuy nhiên, với công nghệ chế tạo máy hiện nay thì những nhược điểm của
hộp số hành tinh sẽ dần dần được khắc phục khi chọn tối ưu sơ đồ hoạt động.
1.3.Phân loại hộp số tự động.
1.3.1.Theo cách bố trí có.
- Theo cách bố trí:
 Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động (FF):
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Bánh xe
Động cơ
Hộp số
Bán trục
Khớp các đăng
Biến mô

Hình 1.1: Bố trí động cơ đặt trước, cầu trước chủ động (FF)

 Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động (FR):

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

10

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

1. Động cơ
2, 5. Bánh xe
3. Biến mô
4. Hộp số hành tinh
6. Bán trục
7. Cầu chủ động
Hình 1.2: Bố trí động cơ đặt trước, cầu sau chủ động (FR)

Các hộp số sử dụng trên ôtô FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại sử
dụng trên ôtô FR do chúng được lắp đặt cùng một khoang với động cơ.
Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với
vi sai lắp bên ngoài. Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền bánh răng
cuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự động sử dụng trên ôtô
FF còn gọi là hộp số có vi sai.
1.3.2.Theo bộ truyền sau biến mô.
 Hộp số tự động vô cấp (bộ truyển đai )
 Hộp số tự động có cấp ( trục cố định thông thường và trục di động bộ
truyền hành tinh)

Hộp số tự động vô cấp

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

11

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình 1.4: Hộp số có cấp (hành tinh)

1.3.3.Theo cách điều khiển.
Hộp số tự động thường. (gọi AT)
Hộp số tự động điện tử ( gọi là EAT ).
Hôp số bán tự động
1.4. Yêu cầu chung khi thiết kế hộp số cho xe 8 chỗ.
Vì xe 8 chỗ là loại xe đa dụng nên tải trọng thay đổi trong một khoảng
rộng, hoạt động ở nhiều địa hình khác nhau. Loại xe này chủ yếu hoạt động trên
những mặt đường có chất lượng tương đối tốt như bê tông, nhựa đường. Kích cỡ
xe nhỏ nên thích hợp cho các công ty sử dụng làm xe đưa đón nhân viên của
từng phòng ban riêng hoặc với một số gia đình cũng thích hợp để đưa những gia
đình nhỏ đi tham quan hay về quê. Do đó yêu cầu đối với hộp số khi thiết kế cho
xe:
Chuyển số nhanh chóng êm dịu và chính xác, không gây giật hoặc gây ồn.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

12

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Dải tỉ số truyền hợp lý nhằm tận dụng hết công suất động cơ và nâng cao
khả năng tăng tốc cho xe.
Tiết kiệm nhiên liệu một cách tối đa có thể.
Kết cấu thuận lợi nhất có thể cho sửa chữa, bảo dưỡng, chẩn đoán sự cố
trên xe.
Độ bền cao, tính tin cậy lớn.
Kích thước nhỏ gọn, khối lượng không quá lớn nhằm tăng khoảng sáng
gầm xe, nâng cao khả năng thông qua cho xe ở đường gồ ghề và giảm bớt trọng
lượng của xe.
Điều khiển dễ dàng.
Giá thành hợp lý.
Hiệu suất cao.
Ngoài những yêu cầu trên hộp số được thiết kế cho xe trong đồ án này là
hộp số tự động nên có những yêu cầu riêng sau:
Có số lượng số truyền phù hợp để tận dụng tối đa công suất động cơ.
Số lượng các phần tử điều khiển (PTĐK) thích hợp được bố trí phù hợp
đối với dạng xe cầu trước hoặc sau chủ động. Các chế độ làm việc của các phần
tử điều khiển phải hợp lý giảm tổn thất trong quá trình hoạt động ổn định của xe.
Quá trình chuyển số nhanh chóng và chính xác thông qua các cơ cấu điều
khiển thủy lực và điện tử.
Có khả năng lựa chọn các chế độ sang số phù hợp với sở thích của người
lái và hành khách.
Trong tất cả các yêu cầu trên thì đối với một xe đa dụng để chở hành
khách, độ êm dịu trong hoạt động là vấn đề quan trọng hàng đầu.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

13

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Chương 2 :
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Để đáp ứng những yêu cầu trên, sử dụng hộp số tự động có 5 số tiến để
làm phương án tính toán cho hộp số tự động của xe đa dụng 8 chỗ là phù hợp.
Tuy nhiên, các cơ cấu hành tinh (CCHT) đơn lẻ chỉ có khả năng tạo ra một số
lượng số truyền nhất định có thể sử dụng được cho hộp số ô tô, không thể tạo ra
được đến 5 số tiến. Vì lí do đó cần tiến hành tổ hợp các. CCHT đơn lẻ để tạo ra
được hộp số hành tinh với số lượng số truyền mong muốn.
Để xác lập một tỉ số truyền cho hộp số hành tinh hay một CCHT thành
phần cần phải xác định được quy luật chuyển động của các phần tử trong đó tức
là xác định được số bậc tự do của hộp số hoặc CCHT thành phần.
Dựa trên cơ sở xác định quy luật chuyển động của các phần tử trong các
CCHT thành phần cần thiết phải sử dụng các PTĐK trong hộp số dưới dạng các
ly hợp khóa và phanh dải. Số lượng các PTĐK cần có tham gia vào một tỉ số
truyền tạo bởi một CCHT phụ thuộc vào số phần tử của CCHT cần biết trước
vận tốc để xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Hiện nay, các CCHT được
sử dụng để xây dựng nên hộp số hành tinh chủ yếu gồm 3 dạng cơ cấu cơ bản là
Wilson, Simpson, Ravigneaux.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

14

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.1. Biến mô thủy lực

Hình 2.5: Biến mô thủy lực

Biến mô được bố trí sát động cơ, nhận mô men động cơ và biến đổi mô men
tùy theo tốc độ của trục ra trước khi đưa vào hộp số hành tinh phía sau.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

15

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.1.1Nhiệm vụ biến mô:

Hình 2.6: Đặc tính phối hợp động cơ – biến mô

- Truyền và biến đổi mô men động cơ tới hệ thống truyền lực, giá trị tỷ lệ
MT/MB có thể đạt lớn hơn 2 khi nT/nB = 0,
- Do truyền và biến đổi mô men thông qua áp suất thủy lực nên biến mô hấp
thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực, giúp làm tăng
tuổi thọ các chi tiết của hệ thống,
- Đóng vai trò như bánh đà giúp làm đều chuyển động của động cơ,
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

16

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

2.1.2Cấu tạo của biến mô:

Hình 2.7: Cấu tạo biến mô

Cấu tạo biến mô được trình bày như trên hình 2.7
Biến mô gồm: bánh bơm B, bánh tuabin T và bánh phản ứng P. Bánh B,
bánh T và bánh P xếp với nhau tạo thành hình xuyến và được đặt trong vỏ kín
chứa đầy dầu. Các bánh của biến mô đều có cánh nghiêng hướng kính (để dẫn

hướng dòng dầu) và được quay trên trục của nó.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

17

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

 Bánh bơm B

Hình 2.8: Bánh bơm

Bánh bơm B được nối cứng với bánh đà động cơ thông qua giá bắt 1 là
phần chủ động của biến mô.Trên bề mặt của bánh bơm có các cánh bơm, các
cánh có biên dạng cong hướng kính được lắp bên trong bánh bơm có tác dụng
tạo động năng cho dòng chất lỏng. Vòng dẫn hướng được lắp trên mép trong của
các cánh để dẫn hướng cho dòng chảy của dầu được êm.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

18

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

 Bánh tuabin T

Hình 2.9: Bánh tuabin

Bánh tuabin T nối với trục ra 5 của biến mô (trục chủ động của hộp số hành
tinh) là phần bị động của biến mô. Bánh tuabin có nhiệm vụ chuyển đổi động
năng của dòng chất lỏng thành mô men tại trục ra của biến mô men, trên bánh
tuabin bố trí nhiều cánh quạt có hướng cong ngược chiều với các bánh bơm.
Bánh tuabin được lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho nó đối diện với các cánh
trên cánh bơm với một khe hở rất nhỏ ở giữa.
 Bánh phản ứng P

Hình 2.10: Bánh phản ứng

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

19

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Bánh phản ứng được đặt giữa bánh bơm và bánh tuabin, trục bánh phản ứng

được lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều, các cánh của bánh phản ứng
nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi bánh tuabin và hướng cho nó đập vào mặt sau
của cánh quạt trên bánh bơm làm cho bánh bơm được cường hóa.
 Khớp một chiều

Hình 2.11: Khớp một chiều

Khớp một chiều được bố trí giữa bánh phản ứng và vỏ cố định hộp số. Sơ
đồ cấu tạo của khớp một chiều như hình vẽ. Khi bánh phản ứng (vòng ngoài)
quay ngược chiều kim đồng hồ, lực ma sát đẩy cam xoay, chèn giữa vòng 1 và 2
không cho quay tương đối với nhau, thiết lập trạng thái khóa bánh phản ứng.
Khi bánh phản ứng quay cùng chiều kim đồng hồ, các cam được lực ma sát đẩy
quay theo, cho phép vòng 1 và 3 quay tương đối với nhau, bánh phản ứng được
quay trên khớp.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

20

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

 Bơm dầu

Hình 2.12: Bơm dầu

Biến mô sử dụng chung bơm dầu với hộp số hành tinh (HSHT). Bơm dầu 7
cấp cho biến mô với áp suất cao (tối đa 20–25 bar) nhờ van điều áp 12. Dầu có
áp suất được đưa vào trong biến mô 8. Sau khi làm việc, dầu được đưa trở về
thùng dầu 11 và trích ra một dòng dầu đưa về ket làm mát 10.
a) Nguyên lý làm việc:
Khi cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ dầu trong cánh
bơm sẽ quay với cánh bơm theo cùng một hướng.
Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy ra
phía ngoài tâm của cánh bơm dọc theo bề mặt của cánh quạt và mặt bên trong
của cánh bơm.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

21

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình 2.13: Khi tốc độ quay nhỏ

Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên nữa dầu sẽ bị đẩy ra khỏi cánh bơm rồi
đập vào các cánh quạt của rôto tuabin làm cho rôto bắt dầu quay cùng hướng với
cánh bơm. Sau khi dầu mất năng lượng do va đập vào các canh quạt của roto
tuabin, nó chẩy vào trong dọc theo các cánh của roto tuabin khi nó chạm vào
phần trong của rôto bề mặt cong của bên trong roto sẽ hướng dòng chảy ngược
trở lại cánh bơm và dòng chảy lại bắt đầu. Như vậy việc truyền mômen được

thực hiện bởi dòng dầu chảy qua cánh bơm và roto tuabin.

Hình 2.14: Khi tốc độ quay lớn

Nguyên lý khuyếch đại mômen:

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

22

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dòng dầu
khi nó vẫn còn năng lượng sau khi đi qua bánh tuabin trở về bánh bơm qua cánh
của bánh phản ứng. hay nói cách khác là bánh bơm được quay do mômen quay
từ động cơ mà mômen này lại được bổ xung dầu quay về từ bánh tuabin, có thể
nói bánh bơm khuyếch đại mômen quay ban đầu để dẫn động bánh tuabin.

Hình 2.15: Nguyên lý khuyếch đại mômen
Chức năng của khớp một chiều stato (bánh phản ứng) là: Hướng của dòng
dầu đi vào stato từ hướng của tuabin phụ thuộc vào sự chênh lệch tốc độ quay
giữa bánh bơm và bánh tuabin.
Khi chênh lệch về tốc độ quay là lớn: tốc độ của dầu (dòng chảy xoáy) tuần
hoàn qua cánh bơm và rôto tuabin là lớn, do vậy dầu từ rôto tuabin đến stato theo
hướng sao cho nó ngăn cản chuyển động quay của cánh bơm, như hình 2.11, tại

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

23

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

đây dầu sẽ đập vào mặt trước của cánh quạt trên stato làm cho nó quay theo
hướng ngược lại với hướng quay của cánh bơm. Nhưng do bánh phản ứng bị
khóa cứng bởi khớp một chiều nên nó không quay. Nhưng các cánh của nó làm
cho hướng của dòng dầu thay đổi sao cho chúng sẽ trợ giúp cho chuyển động
quay thực của cánh bơm.

Hình 2.16: Khi khớp 1 chiều bị khóa

Khi dòng chảy xoáy nhỏ: tốc độ quay của rôto tuabin đạt được đến tốc độ
của cánh bơm, tốc độ của dầu mà quay cùng hướng với rôto tuabin tăng lên. Nói
cách khác tốc độ của dầu (dòng chảy xoáy) tuần hoàn qua cánh bơm và rôto
tuabin giảm xuống. Do vậy mà hướng của dòng dầu đi từ rôto tuabin đến bánh
phản ứng cùng hướng quay của cánh bơm. Do lúc này dầu đập vào mặt sau của
các cánh trên stato lên các cánh này ngăn dòng chảy của dầu lại trong trường hợp
này khớp một chiều cho phép bánh phản ứng quay cùng hướng với cánh bơm do
vậy cho phép dầu trở về cánh bơm
Bánh phản ứng bắt đầu quay cùng hướng với cánh bơm khi tốc độ quay của
rôto tuabin đạt đến một tỷ lệ nhất định so với tốc độ quay của cánh bơm. Hiện

tượng đó gọi là điểm ly hợp hay điểm nối sau khi đạt được điểm ly hợp mômen
không khuyếch đại chức năng của biến mô như một khớp nối thuỷ lực thông
thường.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

24

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

Hình 2.17: Khi khớp 1 chiều quay tự do

b) Ly hợp khóa biến mô:

Hình 2.18: Đặc tính không thứ nguyên của biến mô

Khi tốc độ bánh T tăng xấp xỉ bằng tốc độ bánh B, hiệu suất bộ truyền giảm
nhanh. Do vậy trong biến mô bố trí ly hợp khóa biến mô (khóa Loch – up) để
khóa cứng bánh T và bánh B với nhau (khi n T/nB = 0,8–0,9). Nhờ ly hợp khóa
biến mô mà hiệu suất làm việc của biến mô η tếp tục tăng lên xấp xỉ bằng 100%,
giá trị MT/MB ≈ 1.
Ly hợp khóa biến mô là loại ly hợp ma sát một hay nhiều đĩa làm việ trong
dầu, được điều khiển bằng áp suất thủy lực. Nguyên lý làm việc như hình vẽ.
Trạng thái đóng hay mở tùy thuộc vào dòng dầu cấp vào biến mô.

SVTH: Nguyễn Mạnh Đoàn

25

GVHD: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn