Nghiên cứu ứng dụng bộ truyền động đai vô cấp cho hệ thống truyền lực máy kéo nhỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-----------------------

NGUYỄN HÀ LINH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỘ TRUYỀN ðỘNG ðAI
VÔ CẤP CHO HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC MÁY KÉO NHỎ

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành
Mã số

: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa Nơng – Lâm nghiệp
: 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: TS. BÙI VIỆT ðỨC

HÀ NỘI, 2011

1


LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất cứ cơng trình nào khác.
Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
ñã ñược cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ
nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2011.
Người cam ñoan.

Nguyễn Hà Linh

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

i


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc ñến người hướng dẫn khoa học TS.
Bùi Việt ðức, đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến khoa học trong
quá trình nghiên cứu và xây dựng luận văn này.
Tôi xin cảm ơn tập thể các thầy, cơ giáo bộ mơn ðộng lực – khoa Cơ
điện, khoa sau ðại học, Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, giúp đỡ và tạo
điều kiện thuận lợi hồn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên Trường Cao ðẳng Nghề
KTCN Việt Nam – Hàn Quốc tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình cơng
tác và học tập.
Cuối cùng tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp và những người
thân đã động viên, giúp đỡ tơi trong q trình học tập và nghiên cứu.
Mặc dù đã cố gắng hết sức mình nhưng do khó khăn về tài liệu, thời
gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn khơng
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được các ý kiến đóng góp từ các
thầy, cơ và bạn bè đồng nghiệp để luận văn ñược hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2011.
Tác giả luận văn.

Nguyễn Hà Linh

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

ii


MỤC LỤC
Lời cam ñoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục bảng

vi

MỞ ðẦU

1

1.

ðặt vấn đề:

1

2.

Mục đích nghiên cứu của đề tài:

2

3.

Nhiệm vụ của ñề tài:

2

Chương I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN.

3

1.1.

Khái quát chung:

3

1.2.

Lịch sử phát triển của truyền động vơ cấp:

3

1.3.

Các dạng truyền động vô cấp dùng trên máy kéo loại nhỏ:

6

1.3.1. Hộp số vô cấp loại cơ:

7

1.3.2. Hộp số vô cấp dạng thủy lực:

14

1.3.3. Hộp số dùng truyền ñộng ñiện (Tðð):

16

1.4.

So sánh các loại hộp số vô cấp (CVT).

16

1.5.

Lựa chọn hệ thống truyền lực hợp lý cho máy kéo:

18

CHƯƠNG II LỰA CHỌN KẾT CẤU, TÍNH TỐN THƠNG SỐ HỆ
THỒNG TRUYỀN LỰC MÁY KÉO NHỎ

20

2.1.

Kết cấu tổng thể

20

2.2.

ðộng cơ:

20

2.3.

Hệ thống truyền lực:

21

2.3.1. ðặc ñiểm và kết cấu của truyền động đai vơ cấp bản rộng:

21

2.3.2. ðặc ñiểm và kết cấu của ly hợp cho máy kéo nhỏ:

25

2.3.3. Phân tích, lựa chọn kết cấu hộp số cho máy kéo nhỏ:

29

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

iii


CHƯƠNG III TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ ðỘNG HỌC CỦA HỆ
THỐNG TRUYỀN LỰC DÙNG HỘP SỐ VÔ CẤP TRÊN
3.1.

MÁY KÉO NHỎ.

33

Tính tốn các thơng số động học của ly hợp trên máy kéo nhỏ.

33

3.1.1. Mômen ma sát yêu cầu của ly hợp:

33

3.1.2. Xác định thơng số cơ bản của đĩa ma sát:

34

3.1.3. Xác định các thơng số cơ bản của lị xo ép:

38

3.1.4. Cơng trượt sinh ra trong q trình đóng ly hợp:

43

3.1.5. Tính tốn nhiệt độ của ly hợp:

50

3.2.
3.2.1.

Tính tốn các thơng số động học của bộ truyền đai bản rộng vơ
cấp trên máy kéo.

51

Xác định loại đai và đường kính lớn nhất của bộ truyền đai vơ cấp:

52

3.2.2. Xác định đường kính nhỏ nhất của các bánh đai và khoảng
ñiều chỉnh.

53

3.2.3. Xác ñịnh khoảng cách trục e của bộ truyền đai:

54

3.2.4. Kiệm nghiệm góc ơm β:

55

3.2.5. Tính lực căng ban ñầu của ñai và lực tác dụng lên trục:

55

3.3.

56

Tính tốn cơ cấu điều kiển bộ truyền đai vơ cấp:

3.3.1. Tính tốn cơ cấu ép bánh đai chủ động:

56

3.3.2. Tính tốn lị xo ép bánh đai bị động:

59

3.4.

63

Tính tốn thơng số động học cho hộp số và cầu chủ ñộng

3.4.1. Xác ñịnh khoảng cách trục

65

3.4.2. Kích thước chiều trục của hộp số

65

3.4.3. Tính tốn số răng của các bánh răng hộp số

66

3.4.4. Bán kính vịng chia và mơmen qn tính bánh răng hộp số

72

3.4.5. Mơmen qn tính trục hộp số

73

3.4.6. Tính tốn các thơng số động học của truyền lực chính

74

3.4.7. Tính tốn các thơng số động học của bộ vi sai

77

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

iv


3.4.8. Tính tốn cho bán trục máy kéo bánh nơng nghiệp

82

3.4.9. Tính tốn các thơng số động học của truyền lực cuối cùng

85

CHƯƠNG IV KHẢO SÁT HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG MÁY KÉO NHỎ 88
4.1.

Giới thiệu phần mền Matlab – Simulink

88

4.2.

ðộng cơ

90

4.3.

Truyền động đai vơ cấp

91

4.4.

Ly hợp

92

4.5.

Hộp số, cầu sau

93

4.6.

Xây dựng mơ hình mơ phỏng máy kéo:

94

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

99

5.1.

Kết luận

99

5.2.

Kiến nghị.

99

TÀI LIỆU THAM KHẢO

103

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 ðánh giá các loại truyền ñộng

17

Bảng 2. So sánh các loại truyền động bao vịng vơ cấp.

17

Bảng 2.2. Kết quả tính tốn bán kính vịng chia và đường kính trục lắp
bánh răng tương ứng

72

Bảng 2-3. Kết quả tính tốn mơmen qn tính khối lượng của các bánh
răng
Bảng 4-1. Các thơng số tính tốn của mơ hình mô phỏng

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

73
96

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Hình ảnh hộp số vơ cấp Mercedes – Benz.......................................1
Hình 1.2: CVT kiểu vành đai ma sát................................................................4
Hình 1.3: CVT kiểu hình xuyến........................................................................4
Hình 1.4: Mẫu xe DAF 600...............................................................................4
Hình 1.5: Các xe snowmobile...........................................................................4
Hình 1.6: Dịng xe ATVs (All - terrain vehicle)...............................................5
Hình 1.7: Dịng xe Justy của subaru..................................................................5
Hình 1.8: Hình ảnh sơ đồ phân loại truyền động vơ cấp...................................7
Hình 1.9: Hình ảnh cấu tạo hộp số vơ cấp kiểu puly ñai và dây ñai truyền
(VDP)..............................................................................................8
Hình 1.10: Hình ảnh các chế ñộ làm việc của hộp số vô cấp loại ñai bản rộng
(VDP)............................................................................................10
Hình 1.11: Hình ảnh cấu tạo hộp số vơ cấp loại con lăn(TCVT)....................11
Hình 1.12: Hình ảnh các chế độ làm việc của hộp số vơ cấp kiểu con lăn.....11
Hình 1.13: Sơ đồ cấu tạo của hộp số vơ cấp kiểu IVT....................................12
Hình 1.14: Hình ảnh cấu tạo hộp số vơ cấp kiểu con lăn tỏa trịn...................13
Hình 1.15: Sơ đồ cấu tạo của hộp số vơ cấp loại thủy tĩnh.............................14

Hình 1.16: Sơ ñồ cấu tạo hộp số dùng truyền ñộng thủy lực..........................15
Hình 1.17: Sơ đồ cấu tạo hệ thống Hybrid......................................................16
Hình 1.18: Sơ ñồ truyền lực máy kéo của Viện máy kéo nơng nghiệp
TU.Muenchen................................................................................18
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí các bộ phận của hệ thống truyền lực dùng hộp số vô
cấp kiểu ñai bản ộng......................................................................21
Hình 2.2: Nguyên lý thay ñổi tỷ số truyền của vơ cấp....................................22
Hình 2.3: Cấu tạo bánh đai chủ ñộng..............................................................23
Hình 2.4: Cấu tạo bánh ñai bị ñộng.................................................................23
Hình 2.5: Cấu tạo dây đai cao su.....................................................................24
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

vii


Hình 2.6: Hình ảnh cấu tạo của ly hợp ma sát dùng lực ép lị xo màng..........27
Hình 2.7: Ngun lý cấu tạo và làm việc của ly hợp ma sát khơ một đĩa.......28
Hình 3.1: Các kích thước của đĩa ma sát.........................................................34
Hình 3.2 : Lị xo ép của ly hợp........................................................................38
Hình 3.3: Các kích thước của lị xo.................................................................40
Hình 3.4: Mơ hình tính tốn cơng trượt ly hợp...............................................45
Hình 3.5: Mơ hình tính tốn cơng trượt máy nơng nghiệp tự hành (khi đóng
êm dịu).........................................................................................48
Hình 3.6: Kết cấu bộ truyền đai vơ cấp RD b.................................................52
Hình 3.7: Sơ ñồ nguyên lý hoạt ñộng của bộ truyền đai vơ cấp......................53
Hình 3.8: Các lực tác dụng lên nửa bánh đai di động của bánh đai chủ
động...............................................................................................56
Hình 3.9: Xylanh tác động kép có cần piston một phía...................................58
Hình 3.10: Các lực tác dụng lên nửa bánh ñai di ñộng của bánh đai bị
động..............................................................................................59

Hình 3.11: Các kích thước và tải trọng tác dụng lên lị xo chịu nén...............61
Hình 3.12. Sơ đồ lực tác dụng bán trục giảm tải một nữa...............................82
Hình 4.1. Các khối chức năng Simulink..........................................................89
Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống truyền lực mà đề tài đang xây dựng.......................90
Hình 4.3: ðồ thị mơ phỏng đặc tính động cơ..................................................91
Hình 4.4: Sơ đồ hoạt động của ly hợp............................................................92
Hình 4.5: Hình mơ phỏng máy kéo trên Matlap – Simulink...........................95
Hình 4.6: : Khảo sát sự thay ñổi tốc ñộ ñộng cơ và bánh ñai bị ñộng khi thay
ñổi tỷ số truyền giảm và tăng liên tục ..........................................97
Hình 4.7: Khảo sát sự thay đổi tốc độ ñộng cơ và bánh ñai bị ñộng khi thay
ñổi tỷ số truyền tăng và giảm liên tục..........................................97
Hình 4.8: Khảo sát sự thay ñổi tốc ñộ ñộng cơ và bánh ñai bị ñộng khi thay
ñổi tỷ số truyền tăng và giảm liên tục trong thời gian dài............98
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

viii


MỞ ðẦU
1. ðặt vấn ñề:
Máy kéo sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam hiện nay ñều sử dụng hộp số
cơ khí có cấp trong hệ thống truyền lực để thay đổi mơmen, tốc độ quay từ
động cơ đến bộ phận di ñộng. Hệ thống truyền lực này ñã trở thành lạc hậu,
bộc lộ nhiều hạn chế trước các yêu cầu rất đa dạng, phức tạp của các cơng
việc trong sản xuất nông nghiệp.
Công nghệ chế tạo máy kéo của Việt nam cho tới nay mới chỉ sản xuất
ñược các loại máy kéo công suất vừa và nhỏ (dưới 30KW). Kết cấu của máy
kéo, ñặc biệt là hệ thống truyền lực vẫn dựa trên thiết kế của các mẫu máy từ
những năm 70 của thế kỷ trước, vì vậy có rất nhiều hạn chế như nặng nề, kém
linh hoạt, tính vạn năng khơng cao, hiệu suất thấp,…vv, đã ảnh hưởng khơng

tốt đến năng suất, chất lượng cơng việc, sức khỏe người ñiều khiển.
Nghiên cứu ứng dụng một hệ thống truyền lực hợp lý cho máy kéo, phù
hợp với ñiều kiện sản xuất chế tạo và sử dụng của Việt Nam là rất cần thiết.
Vì vậy việc phát triển hệ thống truyền động vơ cấp trên máy kéo loại nhỏ là
phù hợp.
Truyền động vơ cấp trên các máy nơng nghiệp tự hành và máy kéo ñã
ñược phát triển trên thế giới từ vài thập kỷ gần ñây. ðối với các máy kéo lớn,
hệ thống truyền động vơ cấp ưu tiên sử dụng hộp số phân nhánh cơng suất
thủy tĩnh. Truyền động thủy tĩnh u cầu chi phí đầu tư lớn do giá thành của
các thành phần cấu trúc thủy lực cao. Do các nguyên nhân về chi phí chế tạo,
trọng lượng và hiệu suất nên việc sử dụng hộp số thủy tĩnh trên các máy kéo
công suất nhỏ là không phù hợp.
Trên các loại máy kéo nhỏ ñã và ñang ñược ưu tiên phát triển ở nước
ta, truyền động đai vơ cấp ñược ñánh giá là phù hợp nhất. Truyền ñộng đai vơ
cấp có hiệu suất truyền hợp lý, u cầu lực ép nhỏ, hệ thống điều khiển khơng
q phức tạp. Do kết cấu đơn giản sẽ dẫn đến chi phí chế tạo thấp, do an tồn
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

1


hoạt động cao sẽ dẫn đến chi phí vận hành nhỏ. Trong lĩnh vực kỹ thuật máy
kéo đã có những kết quả nghiên cứu bước ñầu về hệ thống truyền ñộng ñai vô
cấp lắp trên máy kéo nhỏ sản xuất tại Việt nam. Hệ thống truyền lực thiết kế
cho máy kéo nhỏ là một hệ thống vô cấp phân tầng, kết nối một bộ truyền
động đai vơ cấp điều khiển ñược với một hộp số cơ học 2 cấp truyền. Như
vậy máy kéo sẽ thực hiện việc ñiều khiển vận tốc vô cấp và cài tầng nhanh
khi thực hiện nhiệm vụ vận chuyển và sẽ thực hiện việc canh tác trên đồng
với vận tốc làm việc được điều khiển vơ cấp với cài tầng chậm.
Từ các phân tích trên đây, có thể thấy việc nghiên cứu ứng dụng bộ

truyền đai vô cấp cho hệ thống truyền lực máy kéo nhỏ là cần thiết.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài:
Tính tốn thơng số, xây dựng mơ hình mơ phỏng hệ thống truyền lực
ứng dụng bộ truyền ñộng ñai bản rộng vô cấp cho máy kéo công suất vừa và
nhỏ, nhằm thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu phuc vụ cho việc nghiên cứu thiết
kế chế tạo máy tự hành vạn năng phục vụ sản xuất Nông nghiệp ở Việt Nam.
3. Nhiệm vụ của ñề tài:
- Tập hợp các dạng truyền động vơ cấp, phân tích ưu nhược điểm của
chúng.
- Lựa chọn một dạng truyền động vơ cấp hợp lý ñể ứng dụng cho hệ
thống truyền lực máy kéo nhỏ.
- Tính tốn các thơng số động học và kết cấu bộ truyền động đai vơ cấp
và các bộ phận khác của hệ thống truyền lực.
- Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống truyền động có tích hợp bộ truyền
động ñai vô cấp.

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

2


Chương I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN.
1.1. Khái quát chung:
Trái ngược với hơp số có cấp, CVT (Continuously Variable
Transmission) là một hộp số có thể thay đổi vơ cấp (tốc độ) qua một số của tỷ
số truyền hiệu dụng (có ích) giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất.

Hình 1.1: Hình ảnh hộp số vơ cấp Mercedes - Benz

Tính linh hoạt này của CVT cho phép duy trì một tốc độ góc khơng đổi
trong một giải vận tốc đầu ra. Như vậy CVT có thể cho phép các động cơ
ln hoạt ñộng ở vùng hiệu suất tối ưu nhất.
1.2. Lịch sử phát triển của truyền động vơ cấp:
Năm 1490. Leonardo da Vinci đưa ra khái niệm truyền vơ cấp biến ñổi
liên tục. Sáng chế ñầu tiên cho CVT là dựa trên một vành ñai ma sát do Dailer
và Benz (năm 1886), Vào năm 1935 cũng sáng chế một CVT hình xuyến do
người Mỹ chế tạo.
Năm 1910, Zenith Motorcycles thiết kế xe V2-Motorcycles với một
CVT truyền ñộng từng bậc. Với sự cải tiến này Zenith đã rất thành cơng trong
cuộc đua leo dốc cho ôtô và môtô.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

3


Hình 1.2: CVT kiểu vành đai ma sát

Hình 1.3: CVT kiểu hình xuyến

Một dạng CVT là Variomatic, được thiết kế và xây dựng bởi Hub van
Doorne vào cuối năm 1950, những hộp số vơ cấp này được áp dụng cho dịng
xe nhỏ dùng cho gia đình với giá cả phải chăng , được gọi là dịng xe DAF
600 (hình 1.4) ñược sản xuất năm 1958.
Nhiều chiếc xe snowmobiles (xe gắn máy đi tuyết) (hình 4) sử dụng
CVT vành đai cao su. Năm 1974, hãng Rokon cung cấp một xe gắn máy với
một CVT vành ñai cao su.
CVTs ñược sử dụng trong một số ATVs (All-terrain vehicle) là loại xe
dùng cho tất cả các địa hình (hình 1.6). Các dịng xe AVT đầu tiên được trang
bị hộp số vơ cấp được Suzuki dùng cho dịng xe LT80 mini vào năm 1987.

Hình 1.4: Mẫu xe DAF 600

Hình 1.5: Các xe snowmobile

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

4


Hình 1.6: Dịng xe ATVs (All - terrain vehicle)

Vào đầu năm 1987, Subaru ra mắt dịng xe Justy (hình 1.7) ở Tokyo
với một hộp số vơ cấp được kiểm sốt bằng điện tử (ECVT). Năm 1989, dịng
xe Justy trở thành chiếc xe ñầu tiên ñược sản xuất tại Hoa Kỳ và được cung
cấp cơng nghệ CVT.

Hình 1.7: Dịng xe Justy
của subaru

Bắt ñầu từ năm 1990 cho ñến bây giờ ñã có nhiều hãng xe đã áp dụng
hộp số vơ cấp (CVT) trên các dịng xe của mình như Nissan, Honda, Ford,
GM, Fiat, Toyota ...Trong quá trình áp dụng CVT trên các dịng xe của mình
thì các hãng xe này khơng ngừng cải tiến CVT để hộp số vơ cấp này truyền
được số mơmen xoắn càng ngày càng cao hơn.
Năm 1990 thì Nissan áp dụng CVT trên xe Nissan March.
Năm 1995 Honda áp dụng CVT trên xe Honda Civic VTi.
Năm 2000 Audi giới thiệu dịng xe A4 được trang bị CVT. Cùng thời
gian đó Fiat cũng đua ra dịng xe Fiat Punto áp dụng CVT kiểu hình nón.
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

5


Năm 2002 GM giới thiệu phiên bản CVT của mình trên xe Saturn Vue
và Sturn lon.
Năm 2004 Ford bắt ñầu ñưa CVT vào sản xuất.
1.3. Các dạng truyền ñộng vô cấp dùng trên máy kéo loại nhỏ:
Các hộp số nói chung dùng ñể thay ñổi tỷ số tốc ñộ giữa ñộng cơ và
cầu chủ ñộng. Nói một cách khác nếu khơng có hộp số, chiếc xe chỉ chạy được
ở một tốc ñộ duy nhất với một tốc ñộ cực ñại nhất định. Ngồi ra khả năng tăng
tốc từ khi xuất phát cùng với khả năng leo dốc của xe cũng bị hạn chế nếu như
nó khơng sử dụng hộp số. Vì vậy hộp số sử dụng một hệ thống bánh răng khác
nhau từ thấp đến cao để biến đổi mơ men xoắn của ñộng cơ phù hợp với nhiều
ñiều kiện vận hành (khởi hành, tăng tốc, leo dốc...). Các số có thể được cài theo
cách thơng thường bằng tay hoặc tự ñộng.
ðể kết nối, truyền và biến ñổi chuyển ñộng từ ñộng cơ ñến bộ phận di
ñộng, bên cạnh hộp số có cấp, hiện nay trên thế giới đã và ñang sử dụng rất
phổ biến các dạng truyền ñộng vô cấp (CVT) trong hệ thống truyền lực của
máy kéo.
Thực tế sử dụng cho thấy CVT có nhiều ưu điểm vượt trội so với
truyền động có cấp.
- Thay đổi trạng thái hoạt động (tốc độ, mơmen) liên tục, êm dịu.
- Máy kéo luôn làm việc trong dải công suất tối ưu khơng phụ thuộc
vào tốc độ.
- Phản ứng linh hoạt theo các ñiều kiện thay ñổi của ñộng cơ hoặc tải trọng.
Với các ưu ñiểm của CVT, cho phép máy kéo có thể thỏa mãn các yêu
cầu về kinh tế, kỹ thuật và môi trường trong sử dụng máy.
Hộp số vô cấp (CVT) ứng dụng trên máy kéo rất ña dạng trong chế tạo
và sử dụng CVT ñược ñánh giá theo các tiêu chí sau:

- Khả năng truyền mơ men xoắn.
- Phạm vi thay đổi tỷ số truyền.
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

6


- Hiệu suất truyền động.
- Tính nhạy.
- ðộ ổn định khi làm việc.
- Thể tích riêng.
- Tuổi thọ.
- Giá thành chế tạo
Hệ thống truyền động vơ cấp được chia thành các loại dựa và sơ đồ sau:
TRUYỀN ðỘNG VƠ CẤP

T Ð THỦY LỰC

THỦY TĨNH

T Ð ðIỆN

THỦY ðỘNG

T Ð CƠ HỌC

ÐĨA MA SÁT

BAO VỊNG

ÐAI BẢN RỘNG

ÐAI XÍCH

ÐAI KIM LOẠI

Hình 1.8: Hình ảnh sơ đồ phân loại truyền động vơ cấp

1.3.1. Hộp số vơ cấp loại cơ:
Truyền động cơ học vơ cấp dựa trên nguyên tắc ma sát giữa các chi tiết của
bộ phận dẫn ñộng, sự thay ñổi tỷ số truyền ñược thực hiện liên tục, thông qua sự
thay ñổi vị trí của các con lăn với đĩa ma sát hoặc của dây ñai với bánh ñai.
1.3.1.1 CVT trên cơ sở biến đổi đường kính của puly đai và dây đai truyền
Là loại hộp số vô cấp thông thường nhất trong hệ thồng CVT, có hai
puly hình chữ V được chia vng góc với trục quay, với một vành đai chữ V
chạy giữa chúng. Số truyền là sự thay ñổi bằng cách di chuyển hai phần của
một puly gần nhau hơn và hai phần của puly khác xa nhau hơn. Do vành đai
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

7


có hình dạng mặt cắt ngang là chữ V, do nguyên nhân này vành ñai gối lên
một nơi cao hơn ở một puly và một chỗ thấp hơn ở một puly khác. Hành động
này có hiệu lực thay đổi đường kính của các puly. Khoảng cách giữa các puly
là khơng ñổi, chiều dày của vành ñai là không ñổi nhưng vẫn thay ñổi ñược tỷ
số truyền vậy coa nghĩa là cả hai puly có thể điều chỉnh được (một lớn hơn và
một cái khác nhỏ hơn) một cách ñồng thời phù hợp với sự duy trì chính xác
già trị lực căng của dây ñai.
Các bộ phận cơ bản của hộp số vơ cấp kiểu VDP:

- ðai truyền (vàng đai) được làm bằng kim loại hay băng cao sua có
cơng suất cao.
- Một hệ gồm hai puly (một puly ñầu vào và một puly đầu ra) đường
kính của hai puly này có thể thay đổi được.
- Có các bộ vi xử lý và các cảm biến ñể theo dõi và ñiều khiển sự thay
đổi đường kính của hai puly trên.

Hinh1.9: Hình ảnh cấu tạo hộp số vơ cấp kiểu puly đai và dây đai truyền

Hệ puli với đường kính thay đổi là kiểu truyền ñộng phổ biến của
CVT. Mỗi puli ñược tạo thành từ hai khối hình nón có góc nghiêng 20 ñộ và
ñặt ñối diện với nhau. Một dây ñai chạy trong rãnh giữa hai khối hình nón
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

8


này. Dây đai hình chữ V có ưu điểm hơn nếu chúng được làm từ cao su vì
có ma sát cao, hạn chế trượt.
Hai khối hình nón này có thể thay đổi khoảng cách giữa chúng. Khi hai
khối hình nón tách ra xa nhau, dây ñai ngập sâu vào trong rãnh và bán kính của
dây đai quấn quanh puli sẽ giảm đi. Khi hai khối hình nón này ở gần nhau thì
bán kính của dây đai tăng lên. CVT có thể sử dụng áp suất thủy lực hoặc lị xo
để tạo ra lực cần thiết thay ñổi khoảng cách giữa hai khối hình nón.
Hệ puli và dây đai có đường kính thay đổi này thường đi với nhau
thành một cặp. Một trong số đó là puli chủ động được nối với trục quay của
ñộng cơ. Puli chủ ñộng cũng ñược gọi là puli đầu vào bởi vì nó nhận năng
lượng trực tiếp từ ñộng cơ ñưa vào hộp số. Puli thứ hai gọi là puli bị ñộng
nối với puli chủ động hay cịn gọi là puli đầu ra và nó truyền momen ñến
trục truyền ñộng dẫn ñến bánh xe.

Khoảng cách giữa trục của puli tới ñiểm quấn của dây ñai ñược gọi là
bán kính quay (picth radius). Tỷ số của bán kính quay trên puli chủ động và
bán kính quay của puli bị ñộng xác lập nên “số” của hộp số.
Khi một puli tăng bán kính của nó và cái khác giảm bán kính để giữ
cho dây đai ln bám chặt vào giữa hai khối hình nón, chúng sẽ tạo ra vô số
các tỷ số truyền từ mức thấp nhất cho đến cao nhất. Ví dụ khi bán kính quay
nhỏ trên puli chủ ñộng và lớn trên puli bị ñộng thì tốc độ quay của puli bị
động sẽ giảm kết quả là có được “số thấp". Khi bán kính quay của puli chủ
ñộng lớn và của puli bị ñộng nhỏ thì tốc độ của puli bị động tăng lên và kết
quả là được “số cao".

Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

9


Hình 1.10: Hình ảnh các chế độ làm việc của hộp số vơ cấp loại đai
bản rộng (VDP)

Do có nhiều ưu điểm CVT đã được ứng dụng khơng chỉ riêng xe
hơi mà còn cho nhiều loại máy và thiết bị khác nhau. CVT ñã ñược sử dụng
nhiều trên các máy gia công kim loại, thiết bị kiểm tra sửa chữa ñiện, bơm
cao áp, nó cũng có mặt trên nhiều loại phương tiện khác nhau bao gồm
ñầu kéo (tractor), xe trượt tuyết (snowmobile) và scooter. Trong tất cả
các ứng dụng này, hộp số ñều dựa trên loại dây ñai cao su chất lượng tốt và
đàn hồi thấp. Tuy nhiên nó vẫn bị trượt và kéo dãn ra do đó giảm đi hiệu quả
làm việc.
Những loại vật liệu mới cũng ñược giới thiệu để chế tạo ra hộp số vơ
cấp CVT có ñộ tin cậy và hiệu quả làm việc cao hơn nữa. Một trong
những cải tiến quan trọng nhất đó là thiết kế và phát triển một dây ñai mới

nối giữa hai puli. ðây là loại dây phức hợp ñược làm từ một vài lá thép mỏng
(khoảng từ 9-12) kết hợp cùng với những phiến thép có độ cứng cao, được
tạo hình ơm chặt lấy các lá kim loại. Dây đai bằng kim loại khơng bị trượt
và có độ bền cao hơn, cho phép CVT có thể làm việc với mơ-men ñộng cơ
cao hơn và êm hơn so với dây ñai cao su.
1.3.1.2. Hộp số CVT trên cơ sở dạng hình xuyến hoặc con lăn
Hộp số vơ cấp kiểu này được tạo thành từ các đĩa và con lăn rằng
truyền cơng suất giữa các đĩa với nhau. Những vật trịn hình đĩa có thể được
Trường ðại học Nơng Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

10


mơ tả bằng gần như 2 nửa hình nón, điểm tới điểm, với các phía được làm
lõm xuống thành lịng ñĩa như vậy hai nửa có thể ñiền ñầy trung tâm của phần
lõm của một vành xuyến. Một ñĩa là ñầu vào (nối với ñộng cơ), còn một ñĩa
khác là đầu ra, chúng khơng hồn tồn tiếp xúc với nhau. Cơng suất được
truyền từ bên này tới bên khác bằng các con lăn. Khi trục con lăn là vng
góc với trục của hình nón - phần gần, nó tiếp xúc với hình nón - phần gần
trong vị trí ở cùng đường kính và do đó cho một tỷ số truyền là 1:1.

Hình 1.11: Hình ảnh cấu tạo hộp số vơ cấp loại con lăn(TCVT)

Hoạt động của hộp số vơ cấp kiểu hình xuyến:

Hộp số truyền với tỉ số
truyền 1:1

Hộp số truyền với tỉ số
truyền thấp

Hộp số truyền với tỉ số
truyền cao

Hình 1.12: Hình ảnh các chế độ làm việc của hộp số vô cấp kiểu con lăn

Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………….

11