CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP 1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1 Công dụng Ly hợp là một cụm quan trọng của hệ thống truyền lực, thực hiện nhiệm vụ: - Ly hợp dùng để truyền Mômen xoắn từ trục khuỷu động cơ đến các cụm tiếp theo của hệ thống truyền lực. Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ. Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm.
- Ly hợp dùng để tách nối động cơ với hệ thống truyền lực khi khởi hành, dừng xe, chuyển số và cả khi phanh xe. Ở hệ thống truyền lực cơ khí với hộp số có cấp việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập đầu răng của các bánh răng khi vào số hoặc của các khớp gài và làm cho quá trình đổi số được dễ dàng. - Ly hợp còn là cơ cấu an toàn bảo đảm cho động cơ và hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải dưới tác dụng động và Mômen quán tính. Ví dụ như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp.2 Yêu cầu Ly hợp phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Đảm bảo truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà không bị trượt ở mọi điều kiện sử dụng.
- Khi xe khởi hành hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên hệ thống truyền lực. Tức là, Mômen ma sát hình thành ở ly hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây dập răng của các bánh răng trong hộp số cũng như các cơ cấu truyền động khác trong hệ thống truyền lực. - 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.
Như vậy momen quán tính quy dẫn của trục khuỷu và momen xoắn của động cơ bị triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp khi gài số, nếu không sẽ gây khó khăn cho việc gài số - Khối lượng các chi tiết, mômen quán tính của phần bị động của ly hợp phải 4 nhỏ để giảm tải trọng động tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số. - Mômen ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng. - Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bị trượt trong quá trình làm việc. - Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe, có khả năng tự động hoá dẫn động điều khiển.
- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng. - Có khả năng trượt khi bị quá tải. Nếu không làm nhiệm vụ an toàn, khi phanh dυ xe đột ngột xe sẽ chuyển động chậm dần với gia tốc tịnh tiến chậm dần là j p = dt ( là tốc độ tịnh tiến của xe trong quá trình phanh), và các chi tiết quay trong hệ thống truyền lực cũng quay chậm dần tương ứng. Nếu ly hợp đang đóng thì trục khuỷu động cơ cũng quay chậm dần với gia tốc góc là : d ωe d ωb 1 d εe = = ih io = ih io dt dt r bx dt Trong đó : ih: Tỷ số truyền của hộp số; io: Tỷ số truyền của truyền lực chính; rbx: Bán kính lăn bánh xe chủ động; e: Tốc độ góc trục khuỷu động cơ; b: Tốc độ góc trục bánh xe; Vì vậy xuất hiện Mômen lực quán tính của bánh đà bằng theo [2]: 1 d M j = J bd ε e = J bd i h i o r bx dt Mômen này sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truyền lực .Do dυ khi phanh xe đột ngột vận tốc v giảm nhanh làm cho dt tăng đột ngột, điều này khiến cho Mj truyền xuống hệ thống truyền lực tăng.
Cũng theo lý thuyết ôtô, giá trị lớn nhất của Mj đạt được khi gia tốc phanh jp đạt giá trị cực đại Jmax. g max Trong đó : φ: Hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi phanh; 5 δ: Hệ số xét đến ảnh hưởng của các khối lượng quay trong hệ thống 2 truyền lực; có thể tính gần đúng bằng : = 1+(0,040,06). ih ; với ih là tỷ số truyền của hộp số. g: Gia tốc trọng trường; Khi đó Mômen lực quán tính cực đại có thể truyền qua ly hợp theo [2]: 1 φ.g M jmax = J bd i h i o r bx δ Thực nghiệm chứng tỏ rằng Mjmax có giá trị lớn hơn Mômen xoắn cực đại của động cơ rất nhiều lần và có thể làm cho hệ thống truyền lực phía dưới bị quá tải.
Do đó để tránh hiện tượng trên ly hợp phải tự trượt. Điều đó có nghĩa là ly hợp còn có tác dụng như 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.3 Phân loại Ly hợp trên ôtô thường được phân loại thành 4 loại: + Phân loại theo phương pháp truyền mômen. + Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp. + Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
+ Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người 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 : - 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 (đĩa côn); Ly hợp ma sát loại hình trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống). + Kiểu hình nón và hình trống ngày nay không dùng nữa vì Mômen quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số. 6 Ly hợp một đĩa ma sát Ly hợp hai đĩa ma sát + Ly hợp ma sát một đĩa được dùng ở hầu hết trên tất cả các loại ôtô và máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và Mômen quán tính của phần bị động nhỏ. + Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ được dùng trên xe tải lớn to (vì cần truyền Mômen quay lớn).
Nhược 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 được tiến hành từ từ hơn). - Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ. Còn ly hợp ma sát loại hình nón và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng 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 môi trường ma sát gồm có : + Ma sát khô. - Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép: + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ 1. Vỏ ly hợp 8. Lò xo trụ * Nguyên lý làm việc: - Ban đầu ly hợp ở trạng thái đóng nhờ lò xo trụ ép đĩa ép và đĩa ma sát vào bánh đà.Momen được truyền từ trục I đến trục II nhờ momen ma sát sinh ra trên bề mặt đĩa ma sát.
- Mở ly hợp: lực từ bàn đàp thông qua cơ cấu dẫn động ( không thể hiện trên hình) đẩy ổ bi tỳ 5 dịch chuyển sang trái tác dụng lực vào đòn mở thông qua cơ cấu đòn bẩy ép lò xo lại, kéo đĩa ép qua phải tách hai bề mặt ma sát ngắt momen truyền từ I sang II. * Ưu điểm: 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 được). * Nhược điểm: là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ không đều. + 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 : 8 1. Vỏ ly hợp 8.
Ổ bi tỳ * Nguyên lý làm việc: tương tự như ly hợp ma sát cơ khí lò xo trụ nhưng ở đây ổ bi tỳ 8 tác dụng trực tiếp lên lò xo đĩa nón cụt (không có đòn mở). * Ưu điểm: Chỉ có một lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát. Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ. Đặc tính của là xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm như loại lò xo hình trụ; vì vậy điều khiển nhẹ nhàng hơn.
* Nhược điểm: 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 đường tốt (ít phải sang số). Loại 2 : Ly hợp thủy lực - là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu). Ưu điểm nổi bậc của ly hợp thủy lực là rất êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) nhờ vậy giảm được tải trọng động cho động cơ và hệ thống truyền lực. Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì luôn có Mômen dư (dù số vòng quay của động cơ rất thấp) gây khó khăn cho việc gài số.