Nghiên cứu quá trình khởi hành ô tô sử dụng ly hợp ma sát trong hệ thống truyền lực cơ khí

...

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU Q TRÌNH KHỞI HÀNH Ơ TƠ SỬ DỤNG LY HỢP
MA SÁT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ

TRỊNH VĂN DŨNG

Ngành Kỹ thuật cơ khí động lực

Giảng viên hƣớng dẫn:

PGS. TS. Nguyễn Trọng Hoan
Chữ ký của GVHD

Viện:

Cơ khí động lực

HÀ NỘI: 2020


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn : Trịnh Văn Dũng
Đề tài luận văn: Nghiên cứu quá trình khởi hành ô tô sử dụng ly hợp ma sát

trong hệ thống truyền lực cơ
Chuyên ngành: Ngành Kỹ thuật cơ khí động lực

Mã số SV: CA 170215
Tác giả, Ngƣời hƣớng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác
nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
08/01/2020 với các nội dung sau:
-

Thêm chú thích vào các phƣơng trình và hình vẽ

-

Chỉnh sửa một số lỗi chính tả, in ấn
Ngày 10 tháng 01 năm 2020

Giáo viên hƣớng dẫn

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

i


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn
của PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan. Các số liệu kết quả nêu trong luận văn là trung
thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong các cơng trình nào khác!
Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2019

Tác giả

Trịnh Văn Dũng

ii


LỜI CẢM ƠN
Để có đƣợc cơng trình nghiên cứu nhƣ ngày hôm nay tác giả đã nhận
đƣợc rất nhiều sự đóng góp, chỉ bảo và giúp đỡ từ các thầy cô, đồng nghiệp và
bạn bè.
Lời cảm ơn đầu tiên tác giả xin đƣợc gửi tới nhà trƣờng cùng tập thể
các thầy cơ giáo trong bộ mơn Ơ tơ và xe chuyên dụng đã tạo điều kiện và
truyền đạt những kiến thức cơ sở để tác giả có thể hồn thành luận văn này.
Tiếp đến tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo
Nguyễn Trọng Hoan đã dành rất nhiều thời gian và sự tận tâm để hƣớng dẫn,
chỉ bảo cho tác giả hồn thành cơng trình nghiên cứu
Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè cùng những
ngƣời đồng nghiệp đã ở bên động viên, giúp đỡ tác giả rất nhiều trong khoảng
thời gian vừa qua.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!

iii


LỜI NĨI ĐẦU
Với nền cơng nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong
lao động và cuộc sống của con ngƣời càng đƣợc nâng cao. vấn đề vận chuyển
hàng hóa, đi lại của con ngƣời là một trong nhừng nhu cầu rất cần thiết. Ơ tơ
là một loại phƣơng tiện rất phát triền và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam

hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đỏ.
Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính tốn
và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích.
Trong khn khơ giới hạn của một luận văn tốt nghiệp, em đƣợc giao nhiệm
vụ nghiên cứu q trình khởi hành ơ tơ sử dụng ly hợp ma sát trong hệ thống
truyền lực cơ khí. Cơng việc này đã giúp cho em hiểu sâu hơn về quá trình
hoạt động của ly hợp cũng nhƣ độ hao mịn của ly hợp ở từng giai đoạn.
Dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Trọng Hoan và sự nỗ lực
của bản thân, sau một khoang thời gian cho phép em đã hồn thành đƣợc luận
văn của mình. Tuy nhiên do thời gian có hạn cũng nhƣ kiến thức cịn hạn hẹp,
cho nên khơng tránh khói những sai sót, nhẩm lẫn. Do vậy, em rất mong sự
quan tâm, giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy để bản thân em em đƣợc hồn thiện
hơn nữa về kiến thức chun mơn và khả năng tự nghiên cứu của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

iv


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................ ii
LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................... iii
MỤC LỤC ............................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................... viii
LỜI NĨI ĐẦU ....................................................................................... iv
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................... 1
1.1 Ly hợp trong hệ thống truyền lực cơ khí ................................................... 1
1.1.1. Cơng dụng của ly hợp ............................................................................. 1

1.1.2. Phân loại ly hợp....................................................................................... 1
1.1.3. đặc điểm cấu tạo ...................................................................................... 5
1.2. Vai trị của ly hợp trong q trình khởi hành ô tô...................................... 8
1.3 Các thông số ảnh hƣởng và thơng số đánh giá q trình khởi hành ......... 10
1.3.1. Công trƣợt và công trƣợt riêng ............................................................. 10
1.3.2 . Các thông số ảnh hƣởng và thông số đánh giá .................................... 14
1.4. Mục tiêu, đối tƣợng nghiên cứu và nội dung của luận văn ...................... 16
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu.............................................................................. 16
1.4.2. Đối tƣợng nghiên cứu. .......................................................................... 16
1.4.3. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................... 16
1.4.4.Nội dung của luận văn ........................................................................... 16
CHƢƠNG II: MÔ PHỎNG LY HỢP TRONG Q TRÌNH KHỞI
HÀNH Ơ TƠ ......................................................................................... 17
2.1. Các phƣơng pháp mô phỏng ly hợp ......................................................... 17
2.1.1. Phƣơng pháp mơ phỏng trực tiếp .......................................................... 17
2.1.2. Phƣơng pháp dịng công suất ................................................................ 23
v


2.2. Các Mơ hình mơ phỏng ly hợp ............................................................... 29
2.2.1 mơ hình 2 khối lƣợng ............................................................................. 29
2.2.2 Mơ hình 4 khối lƣợng............................................................................. 30
2.2.3 Mơ hình 5 khối lƣợng............................................................................. 32
2.3. phƣơng pháp tính tốn.............................................................................. 35
2.3.1.Mơ hình tính tốn trong Matlab ............................................................. 37
CHƢƠNG III: TÍNH TỐN KHẢO SÁT CÁC THƠNG SỐ CỦA LY
HỢP TRONG Q TRÌNH KHỞI HÀNH Ơ TƠ .................................. 41
3.1. Số liệu tính tốn ....................................................................................... 41
3.2. Kết quả tính tốn ...................................................................................... 41
3.2.1 Quy luật biến thiên các mô men tác động .............................................. 41

3.2.2. Biến thiên vận tốc góc ........................................................................... 42
3.2.3. Tải trọng trên các trục ........................................................................... 43
3.2.4. Công trƣợt ............................................................................................. 45
3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của các thông số tới q trình khởi hành ơ tơ ......... 46
3.3.1 Ảnh hƣởng của tốc độ đóng ly hợp ........................................................ 46
3.3.2. Ảnh hƣởng của hệ số cản của đƣờng ................................................... 49
KẾT LUẬN ........................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 53

vi


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Đơn vị

Giải nghĩa

Ls

J/cm2

Cơng trƣợt riêng

ne

v/phút

Số vịng quay của động cơ

c

giây

Thời gian đóng ly hợp

e

rad/Nm

Hệ số đàn hồi



rad/s

là vận tốc góc

K

Nm.s/rad

Hệ số cản

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3. 1. Các số liệu tính toán (KAMAZ 5320) .......................................... 41

Bảng 3. 2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ đóng ly hợp .................... 46
Bảng 3. 3. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của  đến quá trình khởi hành ......... 49

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1.a. sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa ....................................... 5
Hình 1. 2.b. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khơ hai đĩa ....................................... 5
Hình 1. 3. Cấu tạo chung của ly hợp ma sát .................................................... 6
Hình 1. 4. Quá trình khởi hànhcủa ly hợp......................................................... 8
Hình 1. 5. Sơ đồ tính tốn cơng trƣợt.............................................................. 11
Hình 1. 6. Sơ đồ mô tả các thông số tác động lên hệ thống động lực AMT và
các thơng số cần kiểm sốt trong quá trình khởi hành xe ............................... 15
Hình 2. 1. Mơ tả chi tiết quay của ly hợp……………………………………17
Hình 2. 2. Sơ đồ mơ phỏng HTTL .................................................................. 18
Hình 2. 3. Ví dụ chuyển đổi từ mơ hình cơ học sang sơ đồ động lực ............ 19
Hình 2. 4. Mơ hình hóa và mô phỏng HTTL ô tô hybrid bằng Bond graph ... 24
Hình 2. 5. Mơ phỏng cụm ly hợp bằng sơ đồ mạng liên kết........................... 26
Hình 2. 6. mơ hình mơ phỏng ly hợp với 2 khối lƣợng .................................. 29
Hình 2. 7. Mơ hình mơ phỏng ly hợp.............................................................. 30
Hình 2. 8. Sơ đồ động lực học của toàn bộ ly hợp .......................................... 31
Hình 2. 9. Sơ đồ mơ phỏng HTTL .................................................................. 32
Hình 2. 10a. Mơ hình tính tốn.......................................................................39
Hình 2. 10b. hình tính tốn khối chính của chƣơng trình ............................... 40
Hình 3. 1. Quy luật biến thiên các mơ men…………………………………42
Hình 3. 2. Biến thiên vận tốc góc trong q trình khỏi hành .......................... 43
Hình 3 3. Biến thiên mơ men trong quá trình khỏi hành ................................ 43
Hình 3. 4. biến thiên momen trên cầu xe và bán trục ..................................... 44
Hình 3. 5. Hệ số tải trọng động trên trục các đăng ......................................... 45

Hình 3. 6. Cơng trƣợt trong q trình khởi hành ............................................ 45
Hình 3. 7. Đồ thị mơ tả tốc độ động cơ ........................................................... 47
Hình 3. 8. Đồ thị mơ tả cơng trƣợt riêng ......................................................... 47
Hình 3. 9. Đồ thị mơ tả hệ số tải trọng động ................................................... 48
Hình 3. 10. Đồ thị mô tả thời gian trƣợt của ly hợp........................................ 48
ix


Hình 3. 11. Đồ thị mơ tả số vịng quay nhỏ nhất của động cơ........................ 50
Hình 3. 12. Đồ thị mơ tả cơng trƣợt riêng ....................................................... 50
Hình 3 .13. Đồ thị mơ tả tải trọng động .......................................................... 51
Hình 3 .14. Đồ thị mô tả thời gian trƣợt của ly hợp........................................ 51

x


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Ly hợp trong hệ thống truyền lực cơ khí
1.1.1. Cơng dụng của ly hợp
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính,
nó có cơng dụng là :
- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển.
- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trƣờng hợp ôtô khởi hành,
chuyển số hoặc dừng tạm thời ô tô
- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị
quá tải nhƣ trong trƣờng hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp.
Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly
hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập
giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đổi số đƣợc dễ dàng.

Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp
có sự trƣợt) làm cho mơmen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ. Do đó, xe
khởi hành và tăng tốc êm.
Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thống
truyền lực, sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục (không bị chết máy). Do đó,
khơng phải khởi động động cơ nhiều lần.
1.1.2. Phân loại ly hợp
a. Phân loại theo phương pháp truyền mômen
Theo phƣơng pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ
thống truyền lực thì ngƣời ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau :


Loại 1 : Ly hợp ma sát: là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt

ma sát, nó gồm các loại sau :
1


- Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có :


Ly hợp ma sát loại đĩa (một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa).



Ly hợp ma sát loại hình nón.



Ly hợp ma sát loại hình trống.

Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa đƣợc sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết

cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lƣợng phần bị động của ly hợp tƣơng đối
nhỏ. Còn ly hợp ma sát loại hình nón và hình trống ít đƣợc sử dụng, vì phần
bị động của ly hợp có trọng lƣợng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng
lên các cụm và các chi tiết của hệ thống truyền lực.
- Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có :


Thép với gang.



Thép với thép.



Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng.



Gang với phêrađô.



Thép với phêrađô cao su.

- Theo đặc điểm của mơi trƣờng ma sát gồm có :


Ma sát khô.



Ma sát ƣớt (các bề mặt ma sát đƣợc ngâm trong dầu).



Ƣu điểm của ly hợp ma sát là : kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.



Nhƣợc điểm của ly hợp ma sát là: các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện

tƣợng trƣợt tƣơng đối với nhau trong q trình đóng ly hợp, các chi tiết trong
ly hợp bị nung nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma sát.
Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn đƣợc sử dụng phổ biến ở các ôtô hiện nay
do những ƣu điểm của nó.


Loại 2: Ly hợp thủy lực : là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng

lƣợng của chất lỏng (thƣờng là dầu).

2


Ƣu điểm của ly hợp thủy lực là : làm việc bền lâu, giảm đƣợc tải trọng
động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển
xe.

Nhƣợc điểm của ly hợp thủy lực là : chế tạo khó, giá thành cao, hiệu
suất truyền lực nhỏ do hiện tƣợng trƣợt.
Loại ly hợp thủy lực ít đƣợc sử dụng trên ôtô tải, hiện tại mới đƣợc sử
dụng ở một số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài ôtô quân
sự.


Loại 3: Ly hợp điện từ : là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của

từ trƣờng nam châm điện. Loại này ít đƣợc sử dụng trên xe ơtơ.


Loại 4: Ly hợp liên hợp : là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết

hợp hai trong các loại kể trên (ví dụ nhƣ ly hợp thủy cơ). Loại này ít đƣợc sử
dụng trên xe ôtô.
b. Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp
Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì ngƣời ta chia ly hợp ra thành 2
loại sau:


Ly hợp thƣờng đóng : loại này đƣợc sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện

nay.


Ly hợp thƣờng mở : loại này đƣợc sử dụng ở một số máy kéo bánh

hơi nhƣ C - 100 , C - 80 , MTZ2 ...
C. Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép

Theo phƣơng pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngồi thì ngƣời ta chia
ra các loại ly hợp sau :


Loại 1 : Ly hợp lò xo : là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép,

nó gồm các loại sau :
- Lị xo đặt xung quanh : các lò xo đƣợc bố trí đều trên một vịng trịn
và có thể đặt một hoặc hai hàng.
- Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn).

3


Theo đặc điểm kết cấu của lị xo có thể dùng lị xo trụ, lị xo đĩa, lị xo
cơn.
Trong các loại trên thì ly hợp dùng lị xo trụ bố trí xung quanh đƣợc áp
dụng khá phổ biến trên các ơtơ hiện nay, vì nó có ƣu điểm kết cấu gọn nhẹ,
tạo đƣợc lực ép lớn theo yêu cầu và làm việc tin cậy.



Loại 2 : Ly hợp điện từ : lực ép là lực điện từ.
Loại 3 : Ly hợp ly tâm : là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép

đóng và mở ly hợp. Loại này ít đƣợc sử dụng trên các ơtơ quân sự.


Loại 4 : Ly hợp nửa ly tâm : là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực

ép của lị xo cịn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào. Loại này có
kết cấu phức tạp nên chỉ sử dụng ở một số ôtô du lịch nhƣ ZIN-110,
POBEDA...
d. Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp
Theo phƣơng pháp dẫn động ly hợp thì ngƣời ta chia ly hợp ra thành 2
loại sau :


Loại 1 : Ly hợp điều khiển tự động.



Loại 2 : Ly hợp điều khiển cƣỡng bức.
Để điều khiển ly hợp thì ngƣời lái phải tác động một lực cần thiết lên

hệ thống dẫn động ly hợp. Loại này đƣợc sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly
hợp loại đĩa ma sát ở trạng thái ln đóng.
Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động ly
hợp thì ngƣời ta lại chia ra thành 3 loại sau :
- Dẫn động bằng cơ khí.
- Dẫn động bằng thủy lực và cơ khí kết hợp.
- Dẫn động bằng trợ lực: có thể bằng trợ lực cơ khí (dùng lị xo), trợ lực bằng
khí nén hoặc trợ lực bằng thủy lực. Nhờ có trợ lực mà ngƣời lái điều khiển ly
hợp dễ dàng, nhẹ nhàng hơn.

4


1.1.3. đặc điểm cấu tạo
a. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khơ

Hình 1. 1.a. sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
1- bánh đà; 2- đĩa ma sát; 3- đĩa ép; 4- lò xo ép; 5- vỏ ly hợp; 6- bạc mở;7bàn đạp; 8- lò xo hồi vị bàn đạp; 9- đòn kéo; 10- càng mở; 11-bi "T"; 12đòn mở; 13- lò xo giảm chấn.

Hình 1. 2.b. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa
1 - bánh đà; 2 - lò xo đĩa ép trung gian; 3 - đĩa ép trung gian; 4 - đĩa ma sát;
5 - đĩa ép ngồi; 6 - bulơng hạn chế; 7 - lị xo ép; 8 - vỏ ly hợp; 9 - bạc mở;
10 - trục ly hợp; 11 - bàn đạp; 12 - lò xo hồi vị;13 - thanh kéo;14 - càng
mở; 15 - bi "T";16 - đòn mở;17-lò xo giảm chấn

5


b. Cấu tạo chung của ly hợp loại đĩa ma sát khơ

Hình 1. 3. Cấu tạo chung của ly hợp ma sát
1- Vỏ ly hợ; 2- Càng mở ly hợp; 3- Trục ly hợp; 4- Bi tỳ 5- Lò xo ép (lò xo
màng); 6- Cơ cấu đòn bẩy; 7- Đĩa ép; 8- Đĩa ma sát; 9- Đầu trục khuỷu; 10Mặt ma sát; 11- Bánh đà.
Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo thì ngƣời ta chia thành 2 bộ
phận :
- Cơ cấu ly hợp : là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động
cơ đến hệ thống truyền lực.
- Dẫn động ly hợp : là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp.
Trong phần này, ta xét cấu tạo của cơ cấu ly hợp, nó gồm 3 phần chính:
bánh đà, đĩa ma sát và đĩa ép.
- Nhóm các chi tiết chủ động gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các
lị xo ép. Khi ly hợp mở hồn tồn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ
quay cùng bánh đà.
- Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa ma sát, trục ly hợp. Khi ly hợp mở hồn
tồn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên.

Theo sơ đồ cấu tạo hình 1.1.a: vỏ ly hợp 5 đƣợc bắt cố định với bánh đà
1 bằng các bulơng, đĩa ép 3 có thể dịch chuyển tịnh tiến trong vỏ và có bộ
phận truyền mơmen từ vỏ 5 vào đĩa ép. Các chi tiết bánh đà 1, đĩa ép 3, lò xo
6


ép 4, vỏ ly hợp 5 đƣợc gọi là phần chủ động của ly hợp và chi tiết đĩa ma sát 2
đƣợc gọi là phần bị động của ly hợp. Các chi tiết còn lại thuộc bộ phận dẫn
động ly hợp. Đối với một số ôtô vận tải khi cần phải truyền mômen lớn ngƣời
ta sử dụng ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động. So với ly hợp ma sát khơ một
đĩa bị động thì ly hợp ma sát khơ hai đĩa bị động có những ƣu nhƣợc điểm
sau:


Nếu cùng một kích thƣớc đĩa bị động và cùng một lực ép nhƣ nhau thì

ly hợp hai đĩa truyền đƣợc mômen lớn hơn ly hợp một đĩa.


Nếu phải truyền một mơmen nhƣ nhau thì ly hợp hai đĩa có kích thƣớc

nhỏ gọn hơn ly hợp một đĩa.


Ly hợp hai đĩa khi đóng êm dịu hơn nhƣng khi mở lại kém dứt khoát

hơn ly hợp một đĩa.


Ly hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp hơn ly hợp một đĩa.

Theo sơ đồ cấu tạo hình 1.1.b: cũng bao gồm các bộ phận và các chi

tiết cơ bản nhƣ đối với ly hợp một đĩa. Điểm khác biệt là ở ly hợp hai đĩa có
hai đĩa ma sát 4 cùng liên kết then hoa với trục ly hợp 10. Vì có hai đĩa ma sát
nên ngồi đĩa ép 5 cịn có thêm đĩa ép trung gian 3. Ở ly hợp hai đĩa phải bố
trí cơ cấu truyền mơmen từ vỏ hoặc bánh đà sang đĩa ép và cả đĩa ép trung
gian. Vì nhƣợc điểm của ly hợp hai đĩa là mở khơng dứt khốt nên ở những
loại ly hợp này thì ngƣời ta phải bố trí cơ cấu để tạo điều kiện cho ly hợp khi
mở đƣợc dứt khốt. Trên hình 1.1.b thì cơ cấu này đƣợc thực hiện bởi lị xo
đĩa ép trung gian 2 và bu lông điều chỉnh 6. Khi mở ly hợp thì lị xo 2 sẽ đẩy
đĩa ép trung gian 3 tách khỏi đĩa ma sát bên trong và khi đĩa ép trung gian
chạm vào đầu bu lơng điều chỉnh 6 thì dừng lại nên đĩa ma sát bên ngoài cũng
đƣợc tự do.

7


1.2. Vai trị của ly hợp trong q trình khởi hành ơ tơ

a)

b)
Hình 1. 4. Q trình khởi hànhcủa ly hợp

a)Đồ thị quá trình trượt ly hợp trong thực tế; b)- Sơ đồ tính tốn.
Q trình ơ tơ bắt đầu chuyển động từ trạng thái đứng yên đƣợc hiểu là
khởi hành. Quá trình này đƣợc thực hiện nhờ sự trƣợt tƣơng đối giữa các bề
mặt ma sát trong ly hợp. Để tránh việc chuyển trạng thái xảy ra một cách đột
ngột, gây nên hiện tƣợng giật và tải trọng động trong hệ thống truyền lực, ly
hợp phải đƣợc đóng từ từ. Nghĩa là, trong quá trình khởi hành các đĩa ma sát

buộc phải trƣợt trên nhau.
Để mơ hình hóa q trình trƣợt của ly hợp khi khởi hành ơ tơ, ta sử
dụng sơ đồ nhƣ trên hình 1.4. Sơ đồ gồm có 2 khối lƣợng quay với các mơ
men qn tính Id và Ia. Trong đó Id là mơ men quán tính của tất cả các khối
lƣợng chuyển động trong động cơ và Ia là mơ men qn tính tƣơng đƣơng của
các bộ phận chuyển động trong HTTL và khối lƣợng chuyển động tịnh tiến
của ô tô. Ly hợp đƣợc thể hiện với 2 đĩa: đĩa chủ động quay với vận tốc d và
đĩa bị động quay với a. Mô men trên trục chủ động chính là mơ men của
động cơ Md, mô men cản trên trục bị động là M và mô men ma sát của ly
hợp là Mc.
Giả sử, khi khởi hành trục của động cơ đang quay với vận tốc 0, còn
trục bị động của ly hợp đang đứng yên: a = 0. Nếu đóng nhanh ly hợp thì a

8


sẽ đạt vận tốc nào đó at trong khoảng thời gian là . Khi đó, gia tốc góc của
trục bị động là:



at


Nếu  quá nhỏ (ly hợp đóng đột ngột) thì  rất lớn. Vì vậy, mơ men
qn tính truyền vào HTTL cũng sẽ rất lớn:

M j  I a .
Mô men này gây nên hiện tƣợng giật và gây quá tải trên các chi tiết
trong hệ thống truyền lực. Nhƣ vậy, để quá trình khởi hành xảy ra một cách

êm dịu và giảm tối đa tải trọng động truyền vào HTTL, thời gian đóng ly hợp
cần phải đủ lớn.
Quá trình khởi hành thƣờng đƣợc mơ tả bằng đồ thị nhƣ trên hình 1.3.
Tại thời điểm bắt đầu, động cơ quay với một vận tốc góc xác định, cịn trục bị
động khơng quay (a = 0). Trong khi đó, mơ men ma sát của ly hợp bắt đầu
tăng từ 0 (ly hợp ngắt hoàn toàn) theo một quy luật do ngƣời lái quyết định:
M c  f (t ) . Khi mô men ma sát đạt tới giá trị của mơ men cản M thì trục bị

động bắt đầu quay và ô tô bắt đầu chuyển động (a tăng dần), vận tốc của
động cơ giảm xuống do phải kéo tải. Tới khi a  d thì quá trình trƣợt kết
thúc, các đĩa chủ động và bị động của ly hợp quay cùng vận tốc.
Có thể nhận thấy rằng, để khởi hành êm dịu và giảm tải trọng động cần
kéo dài thời gian đóng ly hợp. Tuy nhiên, điều này đồng nghĩa với việc gia
tăng thời gian trƣợt dẫn đến tăng tổn thất năng lƣợng (tăng công trƣợt) và gia
tăng độ mài mịn của các đĩa ma sát. Vì vậy, khi khởi hành cần duy trì tốc độ
đóng ly hợp một cách hợp lý.
Với những lý do trên đây, ngƣời ta thƣờng đánh giá ly hợp bằng 2
thông số cơ bản: công trƣợt riêng và hệ số tải trọng động.

9


1.3 Các thông số ảnh hƣởng và thông số đánh giá q trình khởi hành
1.3.1. Cơng trượt và cơng trượt riêng
Cơng trƣợt riêng đƣợc tính bằng cơng trƣợt W quy về một đơn vị diện
tích ma sát của các đĩa bị động:
 

W
A



4W

 (D 2  d 2 ) z

Công trƣợt của ly hợp đƣợc xác định nhƣ sau:
W   M c (t )( d   a )dt

(1.1)

trong đó Mc(t) - mơ men ma sát ly hợp, mơ men này thay đổi từ 0 đến giá trị
cực đại khi đóng ly hợp; d - vận tốc góc của đĩa chủ động; a vận tốc góc
của đĩa bị động.
Cả 3 thơng số Mc(t), d và acó mặt trong cơng thức 1.1 đều là hàm
của thời gian (hình 1.4). Quy luật biến thiên của các thông số này phụ thuộc
vào các tính chất chung của ơtơ và ly hợp, chế độ chuyển động và trình độ của
ngƣời lái. Tuỳ theo các giả thiết tính tốn và quy luật biến thiên của các thơng
số trên mà ngƣời ta có đƣợc các cơng thức tính cơng trƣợt khác nhau.
Để tính cơng trƣợt ly hợp ngƣời ta sử dụng sơ đồ tính tốn bao gồm các
khối lƣợng qn tính chuyển động quay (hình 1.3). Ở giữa sơ đồ là các đĩa ly
hợp, trong đó đĩa bên trái là chủ động đƣợc nối với một bánh đà có khối
lƣợng qn tính Id tƣơng đƣơng với quán tính của các chi tiết chuyển động
quay của động cơ cùng với phần chủ động của ly hợp; đĩa bên phải nối với
bánh đà có mơ men qn tính Ia tƣơng đƣơng với khối lƣợng chuyển động
tịnh tiến của ôtô cùng với các chi tiết trong HTTL và bánh xe quy về trục sơ
cấp hộp số.

10

a)

b)
Hình 1. 5. Sơ đồ tính tốn cơng trượt.
trên sơ đồ sử dụng các ký hiệu nhƣ sau: Md- mô men xoắn của động cơ;

d- vận tốc góc của trục động cơ; a- vận tốc góc của đĩa bị động ly hợp; Mmô men cản chuyển động ôtô quy về trục ly hợp.
Để tiện cho việc tính tốn cơng trƣợt ngƣời ta sử dụng đồ thị quá trình
trƣợt ly hợp đã đơn giản hoá bao gồm hai giai đoạn nhƣ thể hiện trên hình 1.5.
Ở giai đoạn đầu xảy ra trong khoảng thời gian t1, mô men ma sát ly hợp
và mơ men động cơ tăng tuyến tính tới các giá trị:

M c (t )  kt1 ; M d (t )  kt1 ,
với k là hệ số đặc trƣng cho tốc độ đóng ly hợp, phụ thuộc chủ yếu vào ngƣời
lái. Trong tính tốn thƣờng lấy: k = 100  250 N.m/s đối với ôtô con và k =
200  750N.m/s đối với ôtô tải. Ở giai đoạn này, do Mc = Md, nên động cơ
quay với vận tốc góc khơng đổi 0, ly hợp trƣợt và ơtơ vẫn đứng yên (a = 0)
do lúc này M c  M  .
Trong giai đoạn thứ hai của quá trình trƣợt ơtơ bắt đầu chuyển động từ
vận tốc a = 0 và tăng dần tốc độ. Thời gian trƣợt ở giai đoạn này là

t 2  t  t1 (t là thời gian của tồn bộ q trình trƣợt). Trong giai đoạn này,
mô men ma sát ly hợp Mc(t) vẫn tăng tuyến tính theo thời gian nhƣ trƣớc, cịn
mơ men của động cơ không đổi và bằng: M d  M   kt1 . Vận tốc góc của

11

động cơ giảm dần do bị phanh bởi phần bị động của ly hợp. Khi kết thúc quá
trình trƣợt thì phần chủ động và bị động quay cùng tốc độ: a = d.
Với các giả thiết trên, công trƣợt ở giai đoạn 1 đƣợc tính nhƣ sau:
t1

LS1   M c (t )(d  a )dt .
0

Với M c (t )  kt , a = 0, d = const = 0, cơng trƣợt đƣợc tính theo biểu thức:

LS1  kt0dt 

1
k0t12
2

Vì ở cuối giai đoạn 1 M c  M  hay kt1  M  nên:
2
1 0 M
Ls1 
2 k

Trong giai đoạn 2, với các giả thiết tính toán nhƣ đã nêu trên

M d  M  , M c (t )  M   kt
Biểu thức tính cơng trƣợt có dạng:
t

t2

t1

0

Ls2   M c (t )(d  a )dt   ( M  kt )(d  a )dt
Các vận tốc góc dvàatrong giai đoạn này có thể xác định đƣợc từ các
phƣơng trình chuyển động của các khối lƣợng quán tính Id và Ia:

I d  d  M d  M c  kt ;
I a a  M c  M   kt .
Giải hệ phƣơng trình trên ta đƣợc:

1 kt 2
1 kt 2
d  0 
; a 
và:
2 Ia
2 Id
1 kt 2
d  a  0 
,
2 I

(1.2)

12


với: I 

Id Ia
.
Id  Ia

Ở cuối giai đoạn 2  d   a , nên ta có:

2 0 I
.
k

t2 

Cơng trƣợt ở giai đoạn 2 đƣợc tính nhƣ sau:
t2

t

2
1 kt 2
t2
Ls2   ( M  kt )(0 
)dt  0  ( M  kt )(1  2 )dt
2
I
t2
0
0

2

20 I 1
Ls2  0 ( M
 0 I
3
k
2
Công trƣợt toàn bộ:

 M2 0 I 2
20 I
L  W1  W2  0 

 M
2
3
k
 2k





M
I02
2 20 I
L 
 M 0   
2
k
 2k 3

(1.3)


 .


Công trƣợt của ly hợp có thể đƣợc tính theo cơng thức đơn giản hơn:

1 I a02 M e max
L 
2  M e max  M 

(1.4)

Công thức này đƣợc xây dựng với giả thiết rằng vận tốc góc của động cơ d
và các mô men Md, Mc và M không thay đổi trong q trình trƣợt ly hợp,
trong đó M d  M e max .
Trong q trình tính tốn nên chọn vận tốc góc ban đầu của động cơ nhƣ sau:





đ

đ

ơ ă

 0  0,75 N đối với động cơ diezel.

13


Trong các cơng thức trên: M là vận tốc góc của động cơ tại thời điểm đạt mô
men cực đại; N- vận tốc góc của động cơ tại thời điểm đạt công suất cực đại.
Nếu sử dụng công thức 3.14 thì việc tính tốn đƣợc thực hiện nhƣ sau:
 đối với ơtơ con lấy  0,1 và tính cho tay số I;


đối với ôtô tải lấy   0,1 và tính cho tay số II, nếu có hộp số phụ thì

tính cho tay số II của hộp số chính và số truyền thấp trong hộp số phụ.
Công trƣợt riêng trong hai trƣờng hợp trên không đƣợc vƣợt quá 160 J/ cm2.
1.3.2 . Các thông số ảnh hưởng và thông số đánh giá
Hai thơng số điều khiển quan trọng, có ảnh hƣởng quyết định đến quá
trình khởi hành là tốc độ đóng ly hợp và mức cấp mơ men của động cơ.
Tốc độ đóng ly hợp đƣợc thể hiện qua hệ số kc: kc lớn giúp giảm đƣợc
công trƣợt (giảm tổn thất năng lƣợng và hao mòn các bề mặt ma sát), nhƣng
lại gây nên trọng động lớn và tăng nguy cơ giảm vận tốc tối thiểu của động cơ
(nguy cơ chết máy).
Mức cấp mô men của động cơ đƣợc thể hiện qua hệ số ke: mô men của
động cơ lớn giúp cho ô tô tăng tốc nhanh hơn, giảm thời gian khởi hành. Tuy
nhiên, ke lớn làm gia tăng công trƣợt, tăng tải trọng động truyền vào HTTL.
Ngoài ra, cả hai thông số trên cần đƣợc điều khiển theo lực cản chuyển động
(hệ số cản ).
Các thông số tác động điều khiển và mục tiêu cần đạt đƣợc thể hiện bằng
sơ đồ nhƣ trên hình 1.6.

14