Tài liệu Biến mô thuỷ lực và các ứng dụng đi kèm docx

Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
Biến mơ thuỷ lực và các ứng dụng đi kèm!
Kính chào các bác, tham gia diễn đàn đã lâu nhưng nay mới có thời gian post bài, có gì mong các
bác nhiệt tình chỉ bảo
Chủ để Biến mơ này em thấy đã được đề cập khá nhiều rồi nên giờ mạn phép cùng các bác tản mạn
sang một số ứng dụng khác của nó, vì vậy rất mong các bác góp ý bổ xung cho chủ đề này càng
được thấu đáo hơn, chúc các bác vui vẻ
Biến mơ thuỷ lực
Một trong những thách thức đặt ra cho các kỹ sư thiết kế trong ngành cơng nghiệp ơ tơ là
phát triển một khớp nối truyền động, làm sao cho việc truyền cơng suất hay mơ men xoắn
của động cơ đến bánh xe một cách êm dịu, đảm bảo cho việc chuyển số được thực hiện
một cách êm dịu và khơng có sự thất thốt cơng suất, đồng thời có thể hấp thụ những
xung lực tác động lên hệ thống truyền lực nhằm nâng cao tuổi thọ. Hơn nữa khớp nối
cũng phải đảm bảo việc truyền lực/mơmen đến bánh xe thay đổi một cách liên tục, và sự
thay đổi này có thể được kiểm sốt bởi người điều khiển, điều này cho phép dễ dàng
điều khiển xe hơn và cơ động hơn khi chạy ở mọi tốc độ, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu.
Sau thời gian nghiên cứu các nhà thiết kế đã cho ra đời loại khớp nối thuỷ lực và đựơc
chế tạo ngày càng chun dụng để đáp ứng được các u cầu trên.
Khớp nối thủy lựcđơn giản
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
1
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
Ngun lý Hoạt động của khớp nối thuỷ lực có thể so sánh với việc hoạt động của hai
quạt điện đặt đối diện với nhau như trên hình, Nếu như, một quạt điện được cắm vào
nguồn điện và chạy, thì luồng gió tạo nên sẽ làm cho quạt đặt đối diện cũng chạy theo
mà khơng cần phải cắm vào nguồn điện.
Với khớp nối thuỷ lực thì vai trò của luồng khí được thực hiện bởi dòng dầu thuỷ lực. Dầu
thuỷ lực nặng hơn khơng khí nên năng lượng truyền của thuỷ lực sẽ lớn hơn. Một khớp
nối thuỷ lực đơn giản cấu tạo có hai cánh. Một bánh được nối với động cơ gọi là bánh
bơm(BB). Một bánh được nối với trục đầu vào của hộp số gọi là bánh turbin(BTB). Khi
động cơ làm việc. Bánh bơm sẽ quay với tốc độ động cơ. Dòng dầu được đẩy về phía

Bánh turbin và làm cho bánh turbin quay, dẫn đến trục đầu vào hộp số quay. Như vậy ở
đây năng lượng cơ khí tạo ra bởi động cơ được chuyển thành năng lượng thuỷ lực. Và
năng lượng thuỷ lực lại được chuyển thành năng lượng cơ khí.
Biến mơ thủy lực
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
2
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
Biến mơ thuỷ lực được phát triển từ khớp nối thuỷ lực. Người ta lắp thêm một chi
tiết ở giữa có tên gọi là Bánh dẫn hướng(4)(Stato)(BDH). Cấu tạo của các cánh
stato có độ cong sao cho nó dẫn dòng dầu chạy ngược lại về phía Bánh bơm(2)
sau khi thốt khỏi bánh turbin(3) theo chiều quay. Năng lượng thuỷ lực của dòng
dầu được cộng hưởng. Hay là mơ ment xoắn được tăng lên. Hay nói cách khác là
lực kéo của xe được tăng lên đáng kể.
Tất cả các xe ơ tơ dân dụng, thương mại, các xe cơng trình có hệ thống truyền
động sử dụng hộp số thuỷ lực. Mà ta hay quen gọi là hộp số tự động. Thì phần
truyền động từ động cơ tới hộp số sẽ là biến mơ. Còn các loại ơ tơ có hệ thống
truyền động sử dụng hộp số cơ khí thì phần truyền động từ động cơ qua hộp số là
ly hợp, sử dụng ngun lý lực ma sát để đóng cắt truyền động.
Trong ứng dụng thực tế ta còn gặp một số loại biến mơ thuỷ lực được lắp thêm
một số các chi tiết khác làm tăng số đặc tính có ích, phụ thuộc vào mục đích của
thiết bị. Dưới đây là một số ứng dụng đi kèm của biến mơ thuỷ lực:
- Biến mơ thuỷ lực có stato khố một chiều
-Biến mơ thuỷ lực có ly hợp khố biến mơ
-Biến mơ thuỷ lực có ly hợp đóng mở ở bánh bơm
-Biến mơ thuỷ lực có ly hợp làm thay đổi tiết diện của bánh bơm
- Biến mơ thuỷ lực kết hợp với bộ bánh răng hành tinh
Biến mơ với Ly hợp một chiều
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
3
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại

Như chúng ta đã biết, dầu đi vào biến mơ được BB đẩy sang làm quay BTB, sau đó dầu từ BTB đi vào BDH, do cấu tạo các cánh của
BDH, dầu một lần nữa lại được gửi trở về BB tận dụng dòng động năng của chất lỏng làm tăng mơmen xoắn. Như vậy, chúng ta thấy
rõ vai trò của BDH là làm tăng mơmen xoắn. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp khi chiếc của ta khơng cần tăng mơmen nữa (VD: xe
đang đỗ hoặc khi xe chạy tốc độ cao thì khơng cần lực kéo khoẻ nữa), như vậy thay vì bánh dẫn hướng được lắp cố định với vỏ của
biến mơ, người ta lắp nó trên lên trên một chiếc ly hợp một chiều. Ly hợp này cho phép BDH quay tự do theo 1 hướng khi khơng cần
nhân mơmen xoắn.
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
4
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
Hoạt động của ly hợp 1 chiều
Ca ngồi(màu đỏ) bắt vào BDH bởi vành răng ngồi. Các con lăn bi tạo kết nối giữa ca ngồi và ca trong khi ly hợp 1 chiều quay
ngược chiều kim đồng hồ. Khi tải tăng và cần tăng mơmen xoắn, dầu đi vào BDH đập vào cánh của BDH => làm cho ca ngồi quay
theo chiều kim đồng hồ, điều này làm cho các con lăn bi di chuyển ép lò xo lại và khóa ca trong và ca ngồi với nhau => BDH bị giữ
cố định khơng quay và thực hiện cơng việc tăng mơmen xoắn theo đúng chức năng của nó. Khi mà tốc độ của BB và BTB tăng (tức
tải sẽ giảm, khơng cần tăng mơmen nữa) dầu đi vào đập vào mặt bên kia của cánh BDH=> làm ca ngồi quay ngược lại(ngc chiều kim
đồng hồ)=> con lăn bi lăn tự do và ca trong va ca ngồi khơng được ép vào nhau nữa=> BDH và ca ngồi quay tự do trên ca trong,
dầu từ BTB đi vào BDH và đi ra ngồi biến mơ chứ khơng quay trở về BB nữa => khơng thực hiện cơng việc nhân mơmen nữa.
Khố biến mơ (thường đi cùng với cả biến mơ ly hợp 1 chiều như ở trên)
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
5
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
Như đã biết, biến mơ là một thiết bị nối mềm giữa động cơ và hộp số, thêm nữa, biến mơ
còn thực hiện cơng việc nhân mơmen xoắn cho động cơ khi xe cần lực kéo lớn. Khi xe
đạt đến một vận tốc nào đó, lúc này khơng cần nhân mơmen nữa. Câu hỏi đặt ra ở đây là
[Lúc này, chúng ta có cần đến biến mơ nữa khơng?[ Câu trả lời là: [Khơng[ bởi vì khi
khơng cần nhân mơmen nữa mà vẫn để truyền động nối mềm từ động cơ sang hộp số
qua biến mơ chỉ thêm tốn xăng mà thơi. Vì khơng có loại truyền động nào mà hiệu suất =
100% cả. Truyền động tốt nhất trong trường hợp này chính là nối cứng => khố biến mơ
được vẽ ra để làm cơng việc nối cứng truyền động từ động cơ sang hộp số.
Khi đóng ly hợp, BTB cùng trục đầu ra biến mơ sẽ được khố cứng với vỏ ngồi và quay

ln cùng vỏ ngồi và BB(Vỏ ngồi và BB đúc liền), lúc này trục đầu ra sẽ quay đúng tốc
độ động cơ và truyền trực tiếp vào hộp số. Ly hợp khố biến mơ là loại ly hợp nhiều đĩa
đóng mở bằng áp lực dầu được điều khiển bởi các van điện từ điều biến đóng mở đường
dầu. Các van điện từ này được kích hoạt bởi dòng điện gửi từ Bộ xử lý trung tâm(ECM-
em hay gọi là hộp đen) tương tự như các ly hợp trên hộp số tự động(xem trên hình vẽ)
Biến mơ với ly hợp đóng mở bánh bơm
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
6
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
Biến mơ với ly hợp BB cũng tương tự với loại Ly hợp khóa biến mơ, chỉ khác nhau ở chỗ
ly hợp thực hiện cơng việc khóa hay mở kết nối giữa bánh bơm và vỏ ngồi (hình vẽ)
(Chú ý: Như ở phần Ly hợp khóa biến mơ ở trên là trường hợp BB đúc liền với vỏ ngồi).
Biến mơ với ly hợp đóng mở bánh bơm cho phép thay đổi đầu ra của biến mơ trong một
khoảng rộng. Hoạt động tương tự như biến mơ bình thường ngoại trừ việc bánh bơm bị
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
7
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
dẫn bởi vỏ ngồi bằng ly hợp dầu.(Vỏ ngồi được nối trực tiếp với bánh đà qua trục đầu
vào biến mơ)
Ngun lý hoạt động:
Khi khơng có điện đến van điện từ, dầu được cấp đến đóng ly hợp, BB quay cùng vỏ
ngồi nhờ ly hợp. Biến mơ hoạt động như biến mơ thường. Khi bắt đầu cấp điện đến van
điện từ, dầu cấp đến ly hợp giảm, ly hợp bắt đầu nhả dần dần và xuất hiện sự trượt các
đĩa của ly hợp. Trong q trình hoạt động, người lái có thể trực tiếp đặt giá trị của dòng
điện đển van điện từ để nhả ly hợp và tạo nên sự trượt đĩa ly hợp.
Lợi ích của việc trượt đĩa ly hợp giữa vỏ ngồi và bánh bơm:
- Giảm sự trượt của lốp => tăng tuổi thọ của lốp
- Tăng cơng suất động cơ cho những cơng việc khác (Ví dụ: xe nâng hay xe có cần cầu
thủy lực, cơng suất động cơ lúc này sẽ ưu tiên cho cơng việc cẩu hàng)
- Tránh được khả năng máy bị ngất(chết) khi gặp tải nặng.

- Còn gì nữa mong các bác bổ xung, em chỉ nghĩ được đến thế thơi
Biến mơ có cơng suất đầu ra thay đổi được (Thực chất là thay đổi tiết diện của
bánh bơm)
Vai trò của loại này là cho phép người vận hành có thể giới hạn số lượng mơmen xoắn
được nhân lên biến mơ (Nhân mơmen nhưng khơng phải lúc nào cũng nhân hêt cỡ=>tiết
kiệm thịt hehe) để giảm sự trượt bánh và dành cơng suất cho cơng việc khác (lại cần cẩu
hay xe nâng hix).
Về cấu tạo khơng có gì thay đổi so với biến mơ thường ngoại trừ việc BB được chia làm
2 phần, phần dưới lớn được đúc liền với vỏ ngồi và quay với tốc độ động cơ, phần trên
nhỏ được kết nối với phần dưới thơng qua ly hợp dầu. Khi cần hoạt động với cơng suất
100% thì ly hợp đóng lại nối cứng phần trên và phần dưới với nhau, lúc này biến mơ hoạt
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
8
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
động như bình thường. Khi khơng dùng 100% cơng suất thì người lái có thể nhả ly hợp
và biến mơ chỉ hoạt động với bánh bơm có tiết diện nhỏ hơn => tiết kiệm hơn.
Biến mơ và bánh răng hành tinh kết hợp (Torque Divider)
Phía trước của biến mơ được bố trí thêm một bộ bánh răng hành tinh mà chúng ta
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
9
Biến tốc thủy lực Sưu tầm Quang Đại
thường thấy ở trong hộp số tự động. Biến mơ và bánh răng hành tinh kết hợp mang lại
lợi ích của cả 2 cơng việc truyền động biến mơ và truyền động nối cứng(truyền thẳng).
Sự kết hợp này cho phép thay đổi mơ men đầu ra giữa biến mơ và bộ bánh răng hành
tinh theo tỷ lệ 70/30 phụ thuộc vào tải của xe. Cả biến mơ và bộ BRHT đều được nối với
trục đầu ra. Trong q trình hoạt động BM và bộ BRHT cùng hoạt động và mang lại hiệu
qủa cao nhất trong việc phân chia mơ men xoắn, cùng cung cấp cả nối cứng và nối mềm
đến hộp số. Bộ BRHT cung cấp truyền động trực tiếp (nối cứng) trong qúa trình tải nhẹ,
biến mơ cung cấp nối mềm và nhân mơmen trong qúa trình tải nặng. Như trên hình vẽ
chúng ta sẽ thấy sự kết hợp được bố trí như sau:

- Vành răng ngồi của BRHT nối liền với BT
- Lồng hành tinh nối với trục ra biến mơ
- Bánh răng định tinh(hay BR mặt trời) nối với BB và bánh đà
Với tải nhẹ, lồng hành tinh(Planetary carrier) và trục ra chịu tải nhẹ=>ít bị cản trở=>BR
định tinh(Sun gear), BR hành tinh(Planetary gear), lồng hành tinh và vòng răng
ngồi(Ring gear) quay cùng tốc độ. Mơmen từ bộ BM và BRHT kết hợp được truyền qua
lồng hành tinh đến trục ra và hộp số. Khơng có sự nhân mơmen khi BM và bộ BRHT
quay cùng tốc độ.
Khi tải nặng, lồng hành tinh và trục ra bị cản trở lớn, cùng với BR định tinh quay với tốc
độ động cơ=> bánh răng hành tinh sẽ quay tại chỗ trên trục của nó và ngược với chiều
quay của BR định tinh=> giảm tốc độ của BR định tinh, mà BR định tinh lại nối với BTB
=> giảm tốc độ BTB sẽ làm tăng mơmen xoắn đầu ra tại biến mơ, mơmen xoắn này được
truyền đến lồng hành tinh và trục đầu ra qua Vành răng ngồi.
Thêm nữa, tốc độ Vòng răng ngồi (Ring gear) giảm => mơmen qua BR định tinh và các
BR hành tinh cũng được nhân lên. Mơmen này cũng truyền đền lồng hành tinh và trục ra.
Nếu sự cản trở của lồng hành tinh và trục ra đủ lớn. Vòng răng ngồi sẽ dừng lại. Trong
vài trường hợp khi tải rất lớn, lồng hành tinh và trục ra sẽ dừng lại, lúc này Vành răng
ngồi sẽ quay chậm theo hường ngược lại, đây chính là lúc mơmen xoắn của bộ BM và
BRHT kết hợp đạt giá trị cực đại
ưu điểm:
- Tăng cơng suất đầu ra BM
- Hấp thụ xung lực từ hệ thống truyền lực
- Cho phép truyền động trực tiếp
Khoa công nghệ ôtô Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội
10