Ly hợp Ô Tô

Ly hợp Ô Tô

Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
1

Chơng 2
Ly hợp ôtô
1 Công dụng - yêu cầu - phân loại :
1.1 Công dụng :
Ly hợp ôtô là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực. Ly hợp
dùng để ngắt, nối truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực. Ngoài ra, ly hợp còn
đợc dùng nh một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải.
Nếu khớp nối ly hợp không ngắt đợc truyền động từ trục khuỷu động cơ đến hệ
thống truyền lực khi gài số thì việc gài số sẽ rất khó khăn và có thể gây ra sự dập răng;
thậm chí có thể gây vỡ răng hộp số. Hơn thế nữa, nếu ly hợp không tự động ngắt khi
phanh đột ngột thì có thể gây quá tải cho cả hệ thống truyền lực.
Để thấy rõ hơn ảnh hởng và tác dụng của ly hợp đến việc gài số cũng nh ảnh
hởng của nó đến hệ thống truyền lực khi phanh ôtô đột ngột, ta hãy xét các quá trình gài

số, quá trình phanh ôtô mà không mở ly hợp.
a) Đối với quá trình gài số : Có thể mô tả quá trình gài số bằng mô hình nh sau:







Hình H2-1 : Sơ đồ mô hình hoá quá trình gài số
Chú thích :


e
: Tốc độ góc trục khuỷu động cơ, [rad/s];
J
e

J
lh

J
a

e


b

a

1
3
2
4
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
2


b
: Tốc độ góc trục ly hợp, [rad/s];

a
: Tốc độ góc trục thứ cấp hộp số, [rad/s];
J
e
: Mô men quán tính khối lợng của bánh đà và các chi tiết chuyển động
trong động cơ (cả phần chủ động của ly hợp gắn trên bánh đà) qui dẫn về trục bánh đà,
thứ nguyên tính bằng [kg.m
2
];
J
lh
: Mô men quán tính khối lợng của phần bị động ly hợp và các chi tiết
quay trong hộp số (có liên quan động học với trục ly hợp) qui dẫn về trục ly hợp, [kg.m
2
];
J

a
: Mô men quán tính khối lợng tơng đơng; xét đến các khối lợng
chuyển động quay trong hệ thống truyền lực (tính từ bánh răng số (4) đến bánh xe chủ
động) và khối lợng chuyển động tịnh tiến của xe qui dẫn về trục thứ cấp hộp số [kg.m
2
];
Mô men quán tính tơng đơng J
a
có thể đợc xác định từ phơng trình cân bằng
động năng nh sau :




22
2
2
g
G
J
a
a
=
(2-1)
Thay = (
a
.i
p
.i
o

).r
bx
(2-2)
Suy ra :
2








=
op
bx
a
ii
r
g
G
J
(2-3)
Trong đó :
G : Trọng lợng toàn bộ xe, [N];
g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 [m/s
2
];
: Vận tốc chuyển động tịnh tiến của xe, [m/s];
r

bx
: Bán kính lăn của bánh xe, [m];
i
p
, i
o
: Tỷ số truyền tơng ứng của hộp số phụ, truyền lực chính;
: Hệ số xét đến các khối lợng chuyển động quay trong hệ thống truyền
lực; tính từ bánh răng số (4) đến bánh xe chủ động.
Giả thiết việc gài số là trực tiếp (không có đồng tốc) và không ngắt ly hợp : bánh
răng (4) vào ăn khớp với bánh răng (3), bỏ qua mô men xoắn động cơ và mô men cản
chuyển động của đờng (vì mô men xung kích trong trờng hợp này là rất lớn so với
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
3

chúng). áp dụng phơng trình mô men xung lợng trong thời gian t[s] đối với chuyển
động của hệ trục về phía bánh răng (4) :
P
4
.r
4
.t = J
a
.(
a
' -
a
) (2-4)

Trong đó :
P
4
: Lực tác dụng lên răng bánh răng (4) trong thời gian gài số t, [N];
r
4
: Bán kính vòng lăn của bánh răng (4), [m];

a
: Tốc độ góc của trục thứ cấp hộp số trớc khi gài số, [rad/s];

a
' : Tốc độ góc của trục thứ cấp hộp số sau khi gài số, [rad/s];
Tơng tự, ta có phơng trình mô men xung lợng trong thời gian t[s] đối với
chuyển động của hệ trục về phía bánh răng (3) :
P
3
.r
3
.t =
()








+

34
'
12
2
12
..).( i
i
iJJ
a
b
lhe


(2-5)
Trong đó :
P
3
: Lực tác dụng lên răng bánh răng (3) trong thời gian gài số t, [N];
r
3
: Bán kính vòng lăn của bánh răng (3), [m];

b
: Tốc độ góc của trục ly hợp trớc khi gài số, [rad/s];
i
12
: Tỷ số truyền của cặp bánh răng (1) và (2) : i
12
= r
2

/r
1
;
i
34
: Tỷ số truyền của cặp bánh răng (3) và (4) : i
34
= r
4
/r
3
;
Vì P
3
= P
4
, nên từ hai phơng trình (2-4) và (2-5) ta rút ra đợc tốc độ góc của trục
thứ cấp sau khi gài số
a
'. Thế trở lại vào phơng trình (2-4) ta có mô men xung lơng
tác dụng lên bánh răng (4) trong thời gian t là :

ahlhe
habhlhea
JiJJ
iiJJJ
trP
++
+
=

2
44
).(
)..()..(
..

(2-6)
Trong đó i
h
chính là tỷ số truyền của hộp số (i
h
= i
12
.i
34
)
Cũng bằng lý luận tơng tự, ta xác định đợc mô men xung lợng tác dụng lên
bánh răng (4) trong thời gian t khi ngắt ly hợp. Lúc này mô men quán tính J
e
không còn
tham gia trong các biểu thức (2-5) và (2-6); nghĩa là :
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
4


ahlh
habhlha
JiJ

iiJJ
trP
+

=
2
4
'
4
.
)..(..
..

(2-7)
So sánh (2-7) với (2-6), ta có :

()








++

+








+
=
e
lh
ahlh
e
a
h
e
lh
lh
J
J
JiJ
J
J
i
J
J

J
P
P
1..
.1
2
2
4
'
4
(2-8)
Nếu J
lh
<< J
e
thì (2-8) có thể viết gần đúng lại nh sau :









+

+
=
lh
a
h
e
a
h
J
J
i
J
J
i
P
P
2
2
4
'
4
(2-9)
Vì J
lh
<< J
e

, nên








+<<








+
lh
a
h
e
a
h
J
J
i
J
J

i
22
. Nghĩa là P
4
' rất nhỏ so với P
4
; hay nói
cách khác, lực tác dụng lên răng của bánh răng gài số sẽ giảm đi rất nhiều lần khi ngắt ly
hợp trong quá trình gài số. Nhờ vậy mà tránh đợc sự va đập lớn gây dập hoặc gãy vở
răng hộp số khi gài số; cho phép nâng cao tuổi thọ của các bánh răng gài số.
Chẳng hạn, với số liệu : tỷ số truyền của hộp số i
h
= 1,84; J
e
= 1,5 [kg.m
2
]; J
a
=
10[kg.m
2
]; J
lh
= 0,02 [kg.m
2
] thì
02,0
4
'
4

=
P
P
; nghĩa là lực tác dụng lên răng của bánh răng
khi gài số có ngắt ly hợp giảm đợc 50 lần.
Từ phơng trình (2-7) ta cũng thấy rằng : dù có ngắt ly hợp khi gài số, vẫn tồn tại
xung lực do sự chênh lệch tốc độ góc giữa hai số truyền (
b
-
a
.i
h
). Xung lực này vẫn
phụ thuộc vào mô men quán tính của ly hợp (J
lh
). Vì vậy để tránh sự va đạp các răng khi
gài số, trớc hết cần phải làm đồng đều tốc độ góc trớc khi gài số. Muốn thế, trong hộp
số cần phải đặt bộ đồng tốc. Tuy nhiên việc làm đồng đều tốc độ khi có bộ đồng tốc vẫn
phải phụ thuộc vào mô men quán tính J
lh
và sự mở ly hợp có dứt khoát hay không. Hay
nói cách khác, để làm đồng đều nhanh chóng tốc độ góc giữa các số truyền khi gài số,
yêu cầu ly hợp phải bảo đảm hai yêu tố sau :
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
5

Thành phần mô men quán tính của hệ trục ly hợp (J
lh

) phải nhỏ đến mức thấp
nhất có thể để rút ngắn thời gian làm đồng đều tốc độ của bộ đồng tốc.
Việc mở ly hợp phải đợc tiến hành dứt khoát; nghĩa là phần bị động ly hợp phải
tách hoàn toàn khỏi phần chủ động. Nh vậy mô men quán tính qui dẫn của trục khuỷu
(J
e
) cũng nh mô men xoắn của động cơ (M
e
) trở nên triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp
khi gài số.
b) Đối với quá trình phanh xe : Chúng ta có thể mô hình hoá hệ thống truyền lực
trong quá trình phanh ôtô bằng sơ đồ sau :






Hình H2-2 : Sơ đồ mô hình hệ thống truyền lực khi phanh
Chú thích :

1 : Bánh đà động cơ; 2: Ly hợp; 3 : Hộp số; 4: Truyền động các đăng;
5 : Truyền lực chính và vi sai; 6: Cơ cấu phanh bánh xe;
e
: Tốc độ góc trục
khuỷu động cơ, [rad/s];
b
: Tốc độ góc trục bánh xe, [rad/s];

Khi phanh xe bằng cơ cấu phanh bánh xe (6), xe sẽ chuyển động chậm dần với gia

tốc tịnh tiến chậm dần là j
p
=
dt
d

(

là tốc độ tịnh tiến của xe trong quá trình phanh, tính
bằng [m/s]) và các chi tiết quay trong hệ thống truyền lực cũng quay chậm dần. Nếu ly
hợp đang đóng thì trục khuỷu động cơ cũng quay chậm dần với gia tốc góc là :

dt
d
r
ii
dt
d
ii
dt
d
bx
oh
b
oh
e
e


1

===
(2-10)

e

5
3
J
e

1

e

2
4
6
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
6

ở đây :
i
p
: Tỷ số truyền của hộp số;
i
o
: Tỷ số truyền của truyền lực chính;
r

bx
: Bán kính lăn bánh xe chủ động, [m];
Các thông số khác đã chú thích ở trên.
Vì vậy xuất hiện mô men lực quán tính (tính bằng[Nm]) của bánh đà bằng:
M
j
= J
e

e
= J
e
.
dt
d
r
ii
bx
oh

1
(2-11)
Mô men này sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truyền lực . Giá trị lớn
nhất của chúng đạt đợc khi gia tốc phanh j
p
đạt giá trị cực đại J
max
. Theo lý thuyết ôtô :

g
dt
d
J
.
max
max
=






=
(2-12)
Trong đó :
: Hệ số bám giữa lốp với mặt đờng khi phanh;
: Hệ số xét đến ảnh hởng của các khối lợng quay trong hệ thống truyền
lực; có thể tính gần đúng bằng : = 1+(0,04ữ0,06).
2
h
i
; với i
h
là tỷ số truyền
của hộp số.
g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 [m/s
2

];
Khi đó mô men lực quán tính cực đại có thể truyền qua ly hợp là :
M
jmax
=


g
r
iiJ
bx
ohe
.1
(2-14)
Thực nghiệm chứng tỏ rằng M
jmax
có giá trị lớn hơn mô men xoắn cực đại của
động cơ rất nhiều lần và có thể ảnh hởng xấu đến hệ thống truyền lực. Tuy vậy, ly hợp
chỉ cho truyền qua nó một giá trị mô men nhỏ hơn hoặc bằng chính momen ma sát của ly
hợp; ngợc lại, ly hợp sẽ trợt. Điều đod có nghĩa là ly hợp còn có tác dụng nh một cơ
cấu an toàn, bảo vệ cho hệ thống truyền lực không bị quá tải khi phanh đột ngột mà
không kịp mở ly hợp.

Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
7

1.2 Yêu cầu đối với ly hợp :
Từ các công dụng và các tác dụng của ly hợp nh đã nêu trên, ly hợp ô tô máy kéo

ngoài các yêu cầu chung về sức bền, tuổi thọ; còn phải bảo đảm các yêu cầu chính sau :
c Ly hợp phải truyền đợc mô men quay lớn nhất của động cơ trong bất kỳ điều
kiện làm việc nào. Hay nói cách khác, mô men ma sát của ly hợp phải luôn luôn lớn hơn
mô men cực đại của động cơ. Tuy nhiên, mô men ma sát của ly hợp không đợc lớn quá
nhằm bảo đảm đợc nhiệm vụ làm cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực.
d Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng. Nghĩa là khi mở ly hợp, phần
bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động trong thời gian ngắn nhất; ngợc lại sẽ
gây khó khăn cho việc gài số.
e Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu. Tức là, mô men ma sát hình thành ở ly
hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh đợc hiện tợng giật xe và gây dập
răng của các bánh răng trong hộp số cũng nh các cơ cấu truyền động khác trong hệ
thống truyền lực.
f Mô men quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp
nhất có thể nhằm giảm các lực va đạp lên bánh răng gài số (trờng hợp không có bộ đồng
tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồng tốc cũng nh tăng nhanh thời gian gài số.
g Kết cấu phải gọn nhẹ, điều khiển dễ dàng và nhẹ nhàng.
1.3 Phân loại ly hợp :
Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Và tuỳ
theo tính chất truyền mô men, đặc điểm kết cấu..v.v có thể có các cách phân loại sau :
+ Dựa theo tính chất truyền mô men, ngời ta phân ra các loại ly hợp ma sát cơ
khí, ly hợp thủy lực, ly hợp điện từ.
+ Dựa theo hình dạng của bộ phận ma sát cơ khí, có thể chia ra : Ly hợp ma sát
đĩa (đĩa phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình
trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống).
+ Theo đặc điểm làm việc, có thể chia ra : loại thờng đóng và không thờng đóng
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
8

2. Phân tích đặc điểm kết cấu và xác định các thông số cơ bản
của ly hợp :
2.1 Phân tích đặc điểm kết cấu các loại ly hợp:
2.1.1 Ly hợp ma sát cơ khí : Đây là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp
nhờ sự ma sát của các bề mặt ma sát cơ khí. Loại này đợc sử dụng phổ biến trên hầu hết
các ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo dỡng sữa chữa thay thế (hình H2-3).
Tuỳ theo hình dạng và đặc điểm kết cấu, có thể chia chúng ra làm các kiểu sau :
) Theo hình dạng của bộ phận ma sát, có thể chia ra : Ly hợp ma sát đĩa (đĩa
phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình trống
(kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống).
Ly hợp ma sát đĩa có dạng hình côn và hình trống ngày nay không dùng nữa vì mô
men quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh hởng không tốt đến việc gài số.
Ly hợp ma sát đĩa phẳng dùng phổ
biến. Tuỳ theo cấu tạo có thể có kiểu một
đĩa, kiểu hai đĩa hoặc có thể nhiều đĩa.
Ly hợp ma sát một đĩa bị động
đợc sử dụng phổ biến ở hầu hết các loại
ôtô và máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn
nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và mô
men quán tính của phần bị động nhỏ (hình
H2-3) ít ảnh hởng đến việc gài số.
Các vành ma sát của đĩa bị động
đợc gắn lên xơng đĩa bị động (1) bằng
phơng pháp dán hoặc đinh tán. Đĩa bị
động đợc nối với trục ly hợp thông qua
một may-ơ (6) di trợt đợc trên trục nhờ
mối ghép then hoa. May -ơ đợc liên kết
1
2
3

4
5
6
7
8
9

Hình H2-3: Kết cấu đĩa bị động
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
9

mềm với xơng đĩa bị động thông qua các lò xo đàn hồi (3) bố trí tiếp tuyến quanh may-
ơ (hình H2-3).
Nhờ sự đàn hồi của các lò xo này mà độ cứng chung của hệ thống truyền lực giảm
tránh đợc sự cộng hởng ở vùng làm việc thờng xuyên với tần số cao của động cơ. Tuy
nhiên do giới hạn bởi độ cứng tối thiểu của lò xo nên hệ thống truyền lực không thể tránh
khỏi sự dao động cộng hởng ở tần số thấp. Bởi vậy cần phải có các vành ma sát (5) hoặc
(9) để tiêu hao năng lợng dao động cộng hởng ở tần số thấp. Tổ hợp các lò xo đàn hồi
(3) cùng các vành ma sát gọi chung là bộ giảm chấn. Khi có bộ giảm chấn, thì khối lợng
và do đó mô men quán tính của cụm đĩa bị động tăng lên, ảnh hởng không tốt đến quá
trình gài số cho hộp số. Do vậy đĩa bị động có thể có hoặc không có bộ giảm chấn.
Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ đợc dùng trên xe tải lớn (vì cần truyền mô men
quay lớn). Nhợc điểm của kiểu này là kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứt khoát
(khó cách ly các đĩa bị động khỏi phần chủ động); tuy nhiên việc đóng ly hợp là êm dịu
hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát đợc tiến hành từ từ hơn).

Hình H2-4 : Ly hợp ma sát hai đĩa bị động.

Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
10

) Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra :
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh (xem
các hình H2-3 và H2-4) : Kiểu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu
một lò xo bị gẫy ly hợp vần làm việc đợc). Nhợc điểm là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma
sát dễ không đều. Loại này đợc sử dụng phổ biến trên xe tải, máy kéo và một số xe con.
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm: chỉ gồm duy nhất một lò xo
hình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo trụ) bố trí ở giữa. Nhờ vậy áp suất sinh ra ở các
bề mặt ma sát là đồng đều. Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gẫy thì ly hợp mất tác
dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng.
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt (xem hình H2-5) chỉ có một lò
xo kiểu đĩa nón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát.
Ly hợp với lò xo kiểu này có nhiều u điểm nổi bậc: Lò xo làm luôn nhiệm vụ
đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ. Đặc tính của là xo là phi tuyến (xem hình H2-6) nên lực
để mở ly hợp hầu nh không tăng thêm nh loại lò xo hình trụ; vì vậy điều khiển nhẹ
nhàng hơn. Nhợc điểm cơ bản là không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở
khi tấm ma sát bị mòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và khách cở nhỏ
có đặc tính động lực tốt, sử dụng trong điều kiện đờng tốt (ít phải sang số).

Hình H2-5 : Ly hợp ma sát kiểu lò xo ép đĩa côn.

Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
11

Đặc tính lò xo đĩa nón cụt thiết kế.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035 0.0040

[m]
F
lx
[N]

Hình H2-6 : Đặc tính phi tuyến của lò xo ép đĩa côn.

) Theo đặc điểm làm việc, có thể chia ra : Loại ly hợp thờng đóng và ly hợp
không thờng đóng.
+ Ly hợp thờng đóng là loại ly hợp kiểu lò xo ép thờng xuyên đóng trong quá

trình làm việc nh các loại đã nêu ra ở trên. Ly hợp chỉ đợc mở thông qua hệ thống dẫn
động dới tác dụng của lực đạp ở bàn đạp ly hợp.
+ Ly hợp không thờng đóng là loại ly hợp không có lò xo ép. Đĩa bi động và chủ
động đợc ép vào nhau thông qua một hệ thống đòn đặc biệt. Việc đóng hoặc mở ly hợp
đều phải thông qua hệ thông đòn này dới tác động lực điều khiển của ngời lái.
Đối với máy kéo xích trong nông nghiệp hoặc các máy kéo xích chuyên dùng
trong ngành xây dựng, chúng thờng có hệ thống điều khiển riêng biệt nhờ các ly hợp
chuyển hớng và phanh. Mặc khác, trong quá trình làm việc, chúng không những làm
việc nhiều với các số tiến mà cả với số lùi thậm chí cả số Mo nh khi điều khiển các
liên hợp máy đào hố xúc đất hay những công việc trồng cây chăm bón cây trong nông
nghiệp. Loại ly hợp không thờng đóng có mô men quán tính của phần bị động ly hợp
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
12

khá lớn nên thờng phải có phanh con riêng để hãm trục ly hợp trớc khi gài số nhằm
tránh sự va đập răng của các bánh răng gài số.
2.1.2 Ly hợp ma sát thuỷ lực : Đây là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp
nhờ ma sát thủy lực. u điểm nổi bậc của ly hợp thủy lực là ly hợp làm việc rất êm dịu
(nhờ tính chất dễ trợt của chất lỏng) vì vậy giảm tải trọng động cho hệ thống truyền lực
cũng nh cho động cơ.
Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì luôn có mô men d (dù số vòng
quay của động cơ rất thấp) làm ảnh hởng đến việc gài số. Vì vậy ly hợp thủy lực thờng
đợc dùng kết hợp với một ly hợp ma sát cơ khí để cho phép ngắt hoàn toàn ly hợp khi
gài số.
Ngoài ra ly hợp thuỷ lực luôn luôn có sự trợt (ít nhất 2
ữ
3%) do vậy gây ra tổn
hao công suất động cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe. Mặc khác ly hợp thủy

lực đòi hỏi cao về độ chính xác và kín khít đối với các mối ghép, yêu cầu có loại dầu đặc
biệt (dầu có độ nhờn và nhiệt độ đông đặc thấp, không sủi bọt .v.v. ) nên giá thành ly hợp
nói riêng và giá thành ôtô nói chung cao hơn ly hợp ma sát cơ khí thông thờng. Do đó,
ly hợp loại này chỉ sử dụng hạn chế trên các loại xe đặc biệt có công suất riêng lớn.
2.1.3 Ly hợp điện từ : Đây là loại ly hợp mà mô men hình thành ở ly hợp nhờ mô men
điện từ. Ly hợp điện từ truyền động êm dịu. Tuy vậy kết cấu kồng kềnh và trọng lợng
trên đơn vị công suất truyền là lớn nên ít dùng trên ôtô mà thờng đợc sử dụng trên tàu
hoả hoặc xe máy công trình cỡ lớn.







Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
13

2.2 Xác định các thông số cơ bản của ly hợp :
Việc xác định các thông số cơ bản của ly hợp chính là xác định số lợng và kích
thớc bề mặt ma sát nhằm bảo đảm yêu cầu truyền hết mô men quay của động cơ trong
mọi điều kiện làm việc.
2.2.1 Mô men ma sát yêu cầu của ly hợp :
Để bảo đảm yêu cầu truyền hết mô men quay của động cơ trong mọi điều kiện
làm việc, thì ly hợp phải có khả năng truyền đợc mô men quay lớn hơn mô men xoắn
lớn nhất của động cơ M
emax
. Nghĩa là ta phải có :

M
ms
= M
emax
. (2-15)
Trong đó :
M
ms
: Mô men ma sát cần thiết ly hợp, [N.m];
M
max
: Mô men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m]. Đối với máy kéo mô men này
lấy bằng mô men danh nghĩa M
n
của động cơ;
: Hệ số dự trữ của ly hợp.
Hệ số dự trữ ly hợp phải đủ lớn (>1) để bảo đảm cho ly hợp truyền hết mô men
xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mở rơi
vào, khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát bị mòn.v.v..). Tuy nhiên hệ
số cũng không đợc lớn quá, vì nh thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn
cho hệ thống truyền lực khi quá tải.
Hệ số thờng đợc xác định bằng thực nghiệm; có tính đến các yếu tố nh đã
nêu cũng nh có xét đến điều kiện làm việc nặng nhọc của xe. Giá trị của có thể tham
khảo theo số liệu ở bảng B2-1 nh sau :
Bảng B2-1 : Số liệu hệ số dự trữ thực nghiệm


Loại xe
Trị số
Xe du lịch

1,35 ữ 1,75
Xe tải, khách, máy kéo vận tải (không kéo mooc)
1,60 ữ 2,25
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
14

Ô tô tải có mooc (hoặc tính năng thông qua cao)
1,80 ữ 3,00
Máy kéo nông nghiệp kiểu ly hợp thờng đóng
2,00 ữ 2,50

Chú ý
: Giá trị về phía giới hạn lớn đợc chọn cho xe làm việc trong điều kiện
nặng nhọc (nh tải trọng lớn, xe hoạt động trong nhiều loại đờng, hoặc kiểu ly hợp
không điều chỉnh đợc).
Nh vậy, căn cứ vào chủng loại xe và điều kiện làm việc thờng xuyên của nó mà
ta chọn hệ số thích hợp; từ đó xác định đợc mô men ma sát cần thiết của ly hợp theo
công thức (2-15). Thực tế, để tạo ra mô men ma sát này, ly hợp phải nhờ một cơ cấu ép;
với ly hợp thờng đóng thì đó là lò xo ép, còn với ly hợp không thờng đóng, phải thông
qua một hệ thống đòn đặc biệt nh đã chỉ ra trên hình H2-7.
Nếu gọi lực ép tổng cộng do cơ cấu ép tạo ra là P [N], đặt tại bán kính trung bình
R
tb
[m] của đĩa ép, thì mô men ma sát của ly hợp M
ms
[N.m] do cơ cấu ép tạo ra là :
M
ms

= à.P.R
tb
.z
ms
(2-16)
Trong đó :
à : Hệ số ma sát trợt giữa tấm ma sát và đĩa ép hoặc bánh đà;
z
ms
: Số đôi bề mặt ma sát; phụ thuộc vào số đĩa bị động của ly hợp:
+ Ly hợp một đĩa bị động : z
ms
= 2
+ Ly hợp hai đĩa bị động : z
ms
= 4
Mặc khác, nếu gọi p [N/m
2
] là áp suất pháp tuyến sinh ra ở các đôi bề mặt ma sát
dới tác dụng lực ép P, và với giả thiết áp suất p là phân bố đều trên toàn bộ bề mặt ma
sát (p = const) thì ta lại có :
M
ms
=
()
3
1
3
2
2

3
2
2
2
1
RRpzdRRpz
ms
R
R
ms
=

àà
(2-16')
Từ (2-16) và (2-16') ta suy ra bán kính trung bình R
tb
:
R
tb
=
2
1
2
2
3
1
3
2
3
2

RR
RR


(2-17)
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
15

ở đây : R
1
,R
2
là bán kính trong và bán kính ngoài bề mặt ma sát [m];
Nh vậy, nếu kích thớc của bề mặt ma sát đã xác định, từ (2-15,16 và 17) ta suy
ra lực ép cần thiết P [N] mà cơ cấu ép phải tạo ra để bảo đảm cho ly hợp có đợc mô
men ma sát cần thiết theo (2-15) là :
F =
mstb
e
zR
M
.
.
max
à

(2-18)
Khi đó, áp suất làm việc trung bình của các bề mặt ma sát p [N/m

2
]

là :

)RR(
F
p
2
1
2
2

=
(2-18')
Vậy, để cho áp suất làm việc không vợt quá giới hạn cho phép, với ly hợp một đĩa
(z
ms
= 2) thì lực ép F và do đó kích thớc của đĩa ép (R
2
) phải tăng khi mô men xoắn của
động cơ tăng.
2.2.2 Bán kính bề mặt ma sát của ly hợp : Các bán kính trong R
1
và bán kính ngoài R
2

của bề mặt ma sát ly hợp đợc xác định trớc hết bảo đảm sao cho áp suất làm việc của
các bề mặt ma sát (nh đã nêu ra ở trên) không vợt quá giới hạn cho phép. Từ (2-15) và
(2-17) suy ra :

R
2
=
()
3
3
Rms
maxe
k1.p...z.2
M..3
à

(2-19)
Trong đó :
p : áp suất làm việc cho phép của các bề mặt ma sát, [N/m
2
];
k
R
: Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, k
R
=
2
1
R
R
;
Bán kính R
2
hoàn toàn đợc xác định khi biết các đại lợng trong biểu thức (2-19)

Giá trị áp suất làm việc của các bề mặt p là một trong những thông số quan trọng
quyết định đến lợng mòn của các bề mặt ma sát khi ly hợp trợt trong quá trình đóng ly
hợp sau gài số. Trong đó vành ma sát thờng làm bằng vật liệu có hệ số ma sát cao
nhng mềm hơn thép và gang. Vì vậy trong tính toán thiết kế phải chọn giá trị áp suất
làm việc p nhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép [p] = 1,4.10
5
ữ 2,5.10
5
[N/m
2
] nhằm bảo
đảm tuổi thọ cần thiết cho chúng giữa hai lần sữa chữa thay thế.
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
16

Giá trị giới hạn trên đợc áp dụng cho ôtô có động cơ nhiều xy lanh (lớn hơn 4),
đặc tính động lực của xe tốt và làm việc trong điều kiện đờng sá tốt (ít phải sang số) và
ngợc lại ôtô có động cơ ít xy lanh, đặc tính động lực của xe không tốt và làm việc trong
điều kiện đờng sá xấu.
Hệ số tỷ lệ k
R
có thể chọn theo kinh nghiệm bằng k
R
= 0,53 ữ 0,75. Giá trị nhỏ chỉ
dùng cho xe có động cơ tốc độ trung bình và thấp và đặc tính động lực xe tốt (ít phải
sang số). Với động cơ cao tốc, nếu chọn hệ số k
R
bé (tức R

1
và R
2
khác nhau lớn) thì
chênh lệch tốc độ trợt tiếp tuyến ở mép trong và mép ngoài của tấm ma sát sẽ lớn, gây
ra sự mòn không đều từ trong ra ngoài tấm ma sát, thời hạn phục vụ của tấm ma sát sẽ
giảm. Vì vậy đối với động cơ cao tốc nên chọn hệ số tỷ lệ k
R
về phía giới hạn trên.
Hệ số ma sát à phụ thuộc vào nhiều yếu tố : vật liệu và tình trạng của đôi bề mặt
ma sát, tốc độ trợt tơng đối, nhiệt độ và áp suất trên bề mặt ma sát. Đối với ly hợp ma
sát cơ khí ôtô máy kéo, hệ số ma sát giữ phê-ra-đô đồng với gang (hoặc thép) thì hệ số
ma sát à có thể đạt đến 0,35. Tuy vậy, do ảnh hởng của các yếu tố nhiệt độ, tốc độ trợt
.v.v.. nên khi tính toán chỉ chọn trong khoảng à = 0,22 ữ 0,30.
Số đôi bề mặt ma sát z
ms
thông thờng bằng 2 (tức ly hợp một đĩa bị động, vì nh
vậy dễ ngắt nhanh và hoàn toàn). Chỉ đối với máy kéo hoặc ôtô tải lớn; có mô men cực
đại của động cơ từ 465 [N.m] trở lên và làm việc trong điều kiện nặng nhọc (phải sang số
nhiều) thì mới chọn z
ms
= 4 (tức là ly hợp có hai đĩa bị động).
Trong tính toán thiết kế, với việc u tiên chọn z
ms
= 2, bán kính ngoài R
2
xác định
theo biểu thức (2-19). Nếu R
2
có giá trị quá lớn, có thể vợt quá giới hạn đờng kính cho

phép của bánh đà động cơ. Vì vậy, giá trị R
2
sau khi tính toán phải đợc kiểm tra so sánh
với số liệu kinh nghiệm; đợc cho theo bảng B2-2 ở phần phụ lục. Nếu R
2
lớn quá giới
hạn, cần thiết phải chọn lại z
ms
= 4 và tính lại bán kính R
2
theo (2-19).
Bán kính trong của bề mặt ma sát R
1
đợc xác định thông qua hệ số tỷ lệ k
R
khi
chọn để tính bán kính ngoài R
2
ở trên; nghĩa là R
1
= k
R
R
2
.


Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN

17

2.2.3 Công trợt riêng của ly hợp :
Việc xác định kích thớc của bề mặt ma sát theo điều kiện áp suất làm việc không
vợt quá giá trị cho phép nh trên cha đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly hợp.
Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhng với ôtô máy kéo có trọng
lợng khác nhau thì sự hao mòn của ly hợp sẽ khác nhau.
Ta biết rằng, quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trợt ly hợp
giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trợt của ly hợp sẽ làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng
thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với các bề mặt trựơt. Nếu cờng
độ trợt 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 nghiên cứu xác định công trợt, công trợt 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.
a) Công trợt riêng: Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trợt, ngời
ta dùng chỉ tiêu công trợt riêng; đợc xác định bằng công trợt trên một đơn vị diện tích
làm việc của các bề mặt ma sát, kí hiệu l
r
[J/m
2
] :

)(
2
1
2
2
RRz
L

l
ms
r

=

(2-20)
Trong đó :
L : Công trợt của ly hợp, [Jun];
z
ms
: Số đôi bề mặt ma sát;
R
2
: Bán kính ngoài của bề mặt ma sát, [m];
R
1
: Bán kính trong của bề mặt ma sát, [m].
Sự trợt của ly hợp diễn ra ngay sau khi gài số và thực hiện đóng ly hợp. Điều đó
có thể xẫy ra lúc xe đang chạy hoặc khi bắt đầu khởi hành xe; trong đó trờng hợp xe bắt
đầu khởi hành sẽ có công trợt lớn nhất vì lúc này sự chênh lệch tốc độ giữa bánh đà
động cơ và tốc độ trục ly hợp (xe đang đứng yên) là lớn nhất.

Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
18

b) Công trợt ly hợp: Sự trợt ly hợp khi khởi hành xe cũng có thể có hai trờng
hợp : sự trợt ly hợp do đóng ly hợp đột ngột hoặc sự trợt ly hợp do đóng ly hợp từ từ.

- Khi đóng ly hợp đột ngột (lái xe thả nhanh bàn đạp ly hợp) làm cho đĩa ép lao nhanh
vào đĩa bị động, thời gian trợt ngắn nhng lực ép tăng lên nhanh làm cho xe bị giật
mạnh, gây tải trọng động lớn đối với hệ thống truyền lực (do quán tính lao vào của
đĩa ép, nên làm tăng thêm lực ép tác dụng lên đĩa bị động, mô men ma sát của ly hợp
lúc tăng lên và do vậy ly hợp có thể truyền qua nó một mô men quán tính lớn hơn mô
men ma sát tính toán theo 2-15).
- Khi đóng ly hợp từ từ : Việc đóng ly hợp hợp từ từ tạo đợc sự êm dịu cần thiết cho
ly hợp và hệ thống truyền lực. Đó là một trong những yêu cầu quan trọng của ly hợp
nhằm bảo đảm tính êm dịu và không sinh ra va đập cho hệ thống truyền lực. Tuy
nhiên sự đóng từ từ ly hợp làm cho thời gian trợt kéo dài và do vậy công trợt sẽ
tăng lên.
Để khảo sát công trợt ly hợp trong trờng hợp đóng từ từ, ta xét mô hình tính
toán nh trên hình H2-9 :






a) Mô hình tính toán b) Quan hệ M(t),

(t) theo t khi đóng ly hợp.
Hình H2-9 : Mô hình tính toán công trợt ly hợp
Chú thích :

J
e
: Mô men quán tính khối lợng qui dẫn của bánh đà, [kg.m
2
];

J
a
: Mô men quán tính khối lợng của xe qui dẫn về trục ly hợp;

e
(t) : Biến thiên tốc độ góc trục khuỷu động cơ, [rad/s];
M
a


a

J
e

M
ms


e

J
a

a

M,

O
M

ms
(t)
A

a
(t)

e
(t)
M
a
t
1
t
2

t

e

Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
19


a
(t) : Biến thiên tốc độ góc trục ly hợp, [rad/s];
M
ms

: Mô men ma sát của ly hợp, [N.m];
M
a
: Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp, [N.m].
Mô men quán tính khối lợng qui dẫn J
a
đợc xác định từ điều kiện cân bằng
động năng nh sau :

2
2
)(
oph
bxma
a
iii
r
g
GG
J








+
=

(2-20')
Trong đó :
G
a
: Trọng lợng toàn bộ của ôtô, [N];
G
m
: Trọng lợng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, [N];
g : Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 [m/s
2
];
r
bx
: Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, [m];
i
h
,i
p
,i
o
: Tỷ số truyền tơng ứng của hộp số, hộp số phụ và truyền lực chính.
: Hệ số tính đến các khối lợng chuyển động quay trong hệ thống truyền
lực; trong tính toán có thể lấy bằng = 1,05 ữ 1,06.
Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp đợc tính bằng :

[]
tt
bx
maa
i

r
PGGM



++= )(
(2-20")
Trong đó :
: Hệ số cản tổng cộng của đờng;
P

: Lực cản của không khí, [N];
i
t
: Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực;

t
: Hiệu suất thận của hệ thống truyền lực;
Các thông số khác đã đợc chú thích.
Chúng ta có thể chia quá trình trợt ly hợp làm hai giai đoạn :
Giai đoạn I : Tính từ lúc các bề mặt ma sát bắt đầu chạm vào nhau cho đến lúc
tốc độ góc trục ly hợp bắt đầu tăng (khi mô-men ma sát ly hợp M
ms
vẫn còn nhỏ hơn hoặc
bằng mô-men cản qui dẫn M
a
).
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN

20

Diễn biến giai đoạn này có thể đặc trng bởi các thông số sau :
- Mô men ma sát ly hợp tăng từ 0 đến M
a
(0 M
ms
(t) M
a
);
- Tốc độ góc trục ly hợp cha tăng (
a
= const);
- Tốc độ góc trục khuỷu động cơ giảm.
- Thời gian trợt giai đoạn I là t
1
;
Giai đoạn II : Tính từ lúc tốc độ góc trục ly hợp bắt đầu tăng cho đến khi bằng
tốc độ góc trục khuỷu động cơ (lúc mô-men ma sát ly hợp M
ms
lớn hơn mô-men cản qui
dẫn M
a
).
Diễn biến giai đoạn này có thể đặc trng bởi các thông số :
- Mô men ma sát ly hợp tiếp tục tăng từ M
a
đến giá trị định mức M
ms
;

- Tốc độ góc trục ly hợp tăng từ
a
đến
e
(tức
a

a
(t)
e
)

;
- Tốc độ góc trục khuỷu động cơ tiếp tục giảm.
- Thời gian trợt giai đoạn II là t
2
;
Trong giai đoạn II, mô men ma sát hình thành ở ly hợp đã lớn hơn mô men cản
chuyển động qui dẫn của ôtô (M
ms
(t) > M
a
) làm gia tốc trục ly hợp và do đó gia tốc
chuyển động của xe mặc dầu tốc độ góc
a
(t) của chúng vẫn còn nhỏ hơn tốc độ góc của
trục khuỷu động cơ
e
(nghĩa là vẫn còn trợt).
Ta có phơng trình xác định công trợt của ly hợp trong trờng hợp tổng quát là :

()
dttttML
t
aems

=
0
0
.)()().(

(2-21)
Trong đó :
M
ms
(t) Mô-men ma sát ly hợp; biến thiên theo t trong khi đóng ly hợp, [N.m];
t
0
: Thời gian trợt tổng cộng của ly hợp : t
0
= t
1
+ t
2
[s]
Tuỳ theo chế độ đóng ly hợp mà thời gian trợt t
0
có thể có những giá trị nằm
trong khoảng xác định theo kinh nghiệm nh sau :
- Khi đóng ly hợp đột ngột : t

0
= 0,5 ữ 1,0 [s];
- Khi đóng khi hợp êm dịu : t
0
= 1,1 ữ 2,5 [s];
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
21

Do quan hệ biến thiên của các đại lợng trong tích phân (2-21) là rất phức tạp, nó
không chỉ phụ thuộc vào đặc tính làm việc của ly hợp (qui luật hình thành mô-men ma
sát M
ms
) , chế độ làm việc của động cơ (M
e
, ),

mà còn phụ thuộc vào trình độ chủ quan
của lái xe khi đóng ly hợp (đóng đột ngột hay từ từ). Để có thể xác định đợc công trợt
ly hợp theo phơng trình (2-21), chúng ta cần thiết phải đa ra một số giả thiết trớc theo
một số điều kiện nhất định có thể chấp nhận đợc.
Với mục đích đó, Giáo s N.A. Bukharin đa ra một số giả thiết cho quá trình
đóng ly hợp êm dịu nh sau:
- Tốc độ góc trục khuỷu động cơ không đổi (

e
= const);
- Mo men ma sát ly hợp biến thiên tuyến tính;
- Tốc độ góc trục ly hợp trong giai đoạn đầu (khi M

ms
(t)

M
a
) là không đổi; tức
là
a
= const (xem hình H2-10).
- Ly hợp kết thúc trợt tại một thời điểm nào đó khi mà mômen ma sát M
ms
lớn
hơn hoặc bằng mô-men cực đại của động cơ (M
ms
= k
d
.M
emax
; 1

k
đ
phụ thuộc
vào cờng độ hình thành mô men ma sát).


Hình H2-10 :
Mô hình tính toán công trợt
ly hợp ôtô (khi đóng êm dịu).

Với giả thiết trên, công trợt ly hợp sẽ đợc tính theo hai giai đoạn nh sau:
+ Giai đoạn I : Với tốc độ góc trục khuỷu và trục ly hợp là hằng số, công trợt
đợc xác định bằng :

2
)(..)(
1
0
1
1
1
t
Mdtt
t
M
L
aea
t
a
ae

==

(2-21')
M,

O
M
ms
(t)

k
d
M
emax

a
= c
st

a
(t)

e
= c
st
M
a
t
1
t
2
t
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
22

+ Giai đoạn II : Mô men ma sát hình thành ở ly hợp lớn hơn mô men cản chuyển
động qui đẫn về trục ly hợp (M
ms

(t) > M
a
)

dùng để gia tốc trục ly hợp từ
a
lên bằng tốc
độ góc trục khuỷu động cơ
e
; tức là :








+

=
=
a
aed
ms
a
aams
Mtt
t
MMk

tM
dt
td
JMtM
)(
).(
)(
)(
)(
1
2
max

(2-22)
Từ (2-22) suy ra biến thiên tốc độ góc của trục ly hợp trong giai đoạn này là :










=
++


=

).(
.2).(
)( ;
2
)(
).(
)(
max
2
211
2
1
2
max
aed
aae
a
a
aed
a
MMk
J
t
tttt
tt
tJ
MMk
t

(2-22')
Khi đó công trợt trong giai đoạn II đợc xác định theo phơng trình :

()
2
2
)(
2
).(
2
1
)..(
3
2
.)().(
21
1
aeaaea
tt
t
aems
JtMdtttML

+==

+
(2-23)
Và công trợt ly hợp trong toàn bộ thời gian t
0
= t

1
+ t
2
sẽ là :

2
2
1
21
).(
2
1
3
2
2
)..(
aeaaea
Jt
t
MLLL

+






+=+=
(2-23')

Trong đó :
t
2
: Thời gian trợt của giai đoạn II, đợc xác định từ (2-22');
t
1
: Thời gian trợt của giai đoạn I, đợc xác định theo giả thiết ban đầu :

K
tt
Mk
t
MMk
t
M
edaeda
=
+
=

=
21
max
2
max
1
..
(2-24)
Với : K là hệ số tỷ lệ, đặc trng cho cờng độ tăng mô men ly hợp.
Từ (2-22') và (2-24) ta có thể xác định đợc thời gian trợt t

1
:








=








=
).(
1
).(
.
max
2
max
max
21
aed

a
aed
ed
MMk
M
t
MMk
Mk
tt
(2-25)
Từ đó, thời gian trợt toàn bộ t
0
= t
1
+ t
2
trong quá trình đóng ly hợp êm dịu là :

2
max
max
0
).(
.2).(.
aed
aaeed
MMk
JMk
t

=

(2-25')
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
23

Theo kinh nghiệm, có thể lấy t
0
= 1,1 ữ 2,5 [s] và hệ số tỷ lệ K (theo 2-24) có giá
trị nằm trong phạm vi sau:
- Xe du lịch : K = 50 ữ 150 [N.m/s];
- Xe vận tải : K = 150 ữ 750 [N.m/s].
Để ý rằng, từ (2-24) và (2-22') ta cũng rút ra đợc :









=
=
K
J
t

K
M
t
aea
a
)(2
2
1

(2-25")
Nh vậy, từ biểu thức xác định công trợt ly hợp (2-23') cùng với các biểu thức
tính thời gian đã nêu, ta có những nhận xét sau :
c Khi đóng ly hợp êm dịu, công trợt L phụ thuộc rất lớn vào trọng lợng của xe.
Khi tăng trọng lợng (hoặc kéo thêm đoàn xe) thì công trợt tăng nhanh (vì L tỷ lệ với
M
a
, J
a
, t
1
, t
2
mà tất cả các thông số này đều tăng theo trọng lợng của xe).
d Khi tăng giá trị tỷ số truyền của hệ thống truyền lực thì công trợt giảm (vì M
a
,
J
a
, t
1

, t
2
tỷ lệ nghịch với tỷ số truyền). Điều đó cho ta đi đến kết luận rằng khi khởi hành
xe, ta phải khởi hành với số truyền thấp của hộp số i
hI
để giảm công trợt của ly hợp.
e Khi khởi hành xe tại chỗ công trợt là lớn hơn cả (vì lúc đó
a
= 0 nên hiệu số

e
-
a
là lớn nhất). Động cơ càng cao tốc, công trợt càng lớn.
Trong tính toán, có thể lấy tốc độ góc động cơ
e
bằng tốc độ góc ứng với mô
men cực đại (
e
=
M
) và tính toán kiểm tra công trợt riêng ứng với chế độ khởi hành xe
tại chỗ với thời gian trợt tổng cộng nằm trong khoảng t
0
= 1,1 ữ 2,5 [s]. Giá trị công
trợt riêng tính theo công thức (2-20) phải nằm trong giới hạn cho phép (tính cho số
truyền thấp i
hI
với hệ số cản tổng cộng của đờng

= 0,16).
Xe con : l
r
1000 [kJ/m
2
]
Xe khác tải và khách : l
r
800 [kJ/m
2
]
Ngoài ra, để có thể đơn giản hơn trong tính toán, Giáo s A.I Gri-skê-vich đề nghị
sử dụng công thức tính công trợt L (tính bằng [J]) nh sau:
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô

GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Trờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN
24


2)(
2
max
max e
ae
e
a
MM
M
JL

=
(2-26)
Trong đó :
M
emax
: Mô men quay cực đại của động cơ, [Nm];
M
a
: Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp, [Nm];
J
a
: Mô men quán tính khối lợng của xe qui dẫn về trục ly hợp, [kgm
2
]

e
: Tốc độ góc của trục khuỷu động cơ khi đóng ly hợp êm dịu, [rad/s].
Tốc độ góc
e
đợc xác định theo chủng loại động cơ :
- Đối với động cơ xăng :
e
=
M
/3 + 50
- Đối với động cơ diêzel :
e
= 0,75
N

Với
M
,
N
là tốc độ góc trục khuỷu động cơ ứng với mô men cực đại, công suất cực đại.
Công trợt riêng trong trờng hợp này cũng kiểm tra theo công thức (2-20) và kết
quả tính công trợt, công trợt riêng của một số xe đợc cho trên bảng phụ lục B2-4.
Đối với máy kéo, kiểm tra công trợt riêng cũng theo công thức (2-20), còn công
trợt L [J] đợc tính theo công thức của Giáo s Lơ-vốp :









+









=

ae
n
JJ
L
11
.
1
12
2


(2-27)
Trong đó :

n
: Tốc độ góc định mức của động cơ, [rad/s];
: Hệ số dự trữ ly hợp;
Đối với máy kéo, mô men quán tính khối lợng qui dẫn về trục khuỷu động cơ J
e

đợc xác định gần đúng theo mô men quán tính của bánh đà J
bd
nh sau :
J
e
= 1,2.J
bd
(2-28)
Mô men quán tính khối luợng của bánh đà J
bd

[kg.m
2
] bằng :
J
bd
=
( )

=

)3(
)1(
4
)(1
4
)(2)(
4
....2
i
iii
RRb

(2-28')
Trong đó :