CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN ÔTÔ 1. Công dụng, phân loại, yêu cầu của ly hợp. Công dụng : Trong hệ thống truyền lực của ô tô, ly hợp là một trong những cụm chính có tác dụng là : - Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ô tô di chuyển. - Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ô tô khởi hành hoặc sang số.
- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột mà 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 khớp gài làm cho quá trình đổi sang số được dễ dàng. 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 chết máy). Do đó không phải khởi động động cơ nhiều lần.
Phân loại ly hợp : 1. Theo phương pháp truyền mô men chia ra: - Ly hợp ma sát: mô men truyền động nhờ các mặt ma sát. Ở ly hợp ma sát, sự truyền mômen xoắn từ phần chủ động đến phần bị động, nhờ vào ma sát tiếp xúc giữa các bề mặt làm việc của phần chủ động và bị động của ly hợp. Để tăng cường lực ma sát tiếp xúc này, người ta dùng cơ cấu ép bằng lò xo, tay đòn hay hỗn hợp (lo xo –tay đòn) v.v… Sinh viên : Trần Văn Sơn Lớp : 50TBLĐ Đồ án tốt nghiệp Đại học Thủy Lợi Hà Nội Ngành : Kỹ thuật cơ khí - Ly hợp thủy lực: mô men truyền nhờ chất lỏng.
Ở ly hợp thuỷ lực, sự truyền mômen xoắn, từ phần chủ động đến phần bị động, được thực hiện nhờ năng lượng của dòng chất lỏng do bơm đặt trên trục khuỷu của động cơ cung cấp. - Ly hợp nam châm điện : mô men truyền nhờ tác dụng của trường nam châm điện. - Loại liên hợp: mô men truyền nhờ các loại trên. Ở ô tô hiện nay loại ly hợp ma sát được dùng nhiều nhất.
Loại ly hợp thủy lực ngày càng được dùng nhiều vì nó giảm được tải trọng động lên hệ thống truyền lực. Theo hình dạng của các chi tiết ma sát chia ra - Ly hợp đĩa (một, hai, hay nhiều đĩa). - Ly hợp hình nón. - Ly hợp hình trống.
Ly hợp hình nón và hình trống ít dùng vì mô men quán tính phần bị động quá lớn. Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa chia ra - Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa). - Loại nửa ly tâm: Lực ép sinh ra ngoài lực của lò xo côn còn có lực phụ thêm và do lực ly tâm của trọng khối phụ sinh ra. - Loại ly tâm: ly hợp ly tâm thường được sử dụng khi điều khiển tự động.
Ở ly hợp này lực ly tâm dùng để đóng và mở ly hợp còn áp lực ở trên đĩa được tạo ra bởi lò xo. Ít khi lực ly tâm dùng để tạo ra áp lực trên đĩa ép. Theo kết cấu cơ cấu ép chia ra: Sinh viên : Trần Văn Sơn Lớp : 50TBLĐ Đồ án tốt nghiệp Đại học Thủy Lợi Hà Nội Ngành : Kỹ thuật cơ khí - Ly hợp thường đóng: sử dụng nhiều trên ô tô. - Ly hợp thường mở: sử dụng trên máy kéo.
Yêu cầu : Ly hợp là một trong hệ thống chủ yếu của ô tô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo các yêu cầu sau : - Đảm bảo truyền được mô men quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. - Đóng êm dịu để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các bánh răng của hộp số khi ô tô khởi hành và sang số lúc ô tô đang chuyển động. - Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn nhất (vì mở không dứt khoát sẽ làm cho việc gài số khó khăn không được êm dịu). - Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ (gồm đĩa bị động, trục ly hợp…) để giảm lực va đập lên bánh răng khi sang số và khởi động.
- Làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh quá tải cho hệ thống truyền lực. - Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, điều khiển dễ dàng. - Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, tuổi thọ cao, điều chỉnh và chăm sóc dễ dàng. Sinh viên : Trần Văn Sơn Lớp : 50TBLĐ Đồ án tốt nghiệp Đại học Thủy Lợi Hà Nội Ngành : Kỹ thuật cơ khí 2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp : 2.
Ly hợp ma sát 2.Ly hợp ma sát với lò xo ép hình trụ Cấu tạo : Ly hợp ma sát này (hình 1-1) gồm có: đĩa ly hợp làm bằng thép, bên ngoài gắn vành đệm ma sát, mayơ của đĩa bị động lồng vào rãnh then hoa trục sơ cấp. Đĩa bị động này, luôn luôn bị ép giữa đĩa ép và bánh đà bằng lò xo trụ. Hình 1-1: Ly hợp ma sát lò xo ép hình trụ. Hoạt động : Khi tách (hay mở) ly hợp để gài số, người lái xe phải tác dụng một lực lên bàn đạp, qua càng cắt ly hợp, cần ép, đĩa ép dịch chuyển về phía phải, ép lò xo, mở rộng khoảng cách giữa bánh đà và đĩa ép, làm cho đĩa bị động tách khỏi bánh đà.
Do đó truyền động từ động cơ hay bánh đà sang trục sơ cấp hay hộp số bị ngắt. Sinh viên : Trần Văn Sơn Lớp : 50TBLĐ Đồ án tốt nghiệp Đại học Thủy Lợi Hà Nội Ngành : Kỹ thuật cơ khí Hình 1-2: Đĩa ma sát. 1- Lò xo giảm chấn; 2- mayơ ở rãnh then hoa; 3- Đinh tán; 4- bề mặt ma sát ; 5- đường rãnh làm mát và chạy đảo chiều 2. Ly hợp ma sát với lò xo đĩa Cấu tạo : - Lò xo đĩa tròn và mỏng, được chế tạo từ thép lò xo.
Nó được tán bằng đinh tán hoặc bắt chặt bằng bu lông vào nắp ly hợp, có vòng trụ xoay ở mỗi phía của lò xo đĩa làm việc như một trụ xoay trong khi lò xo đĩa đang quay. - Hầu hết bánh đà và đĩa ép có dấu cân bằng động. Sau khi cân bằng động, chúng được làm dấu để khi bảo dưỡng hộp số hay ly hợp, lắp lại đúng vị trí đã cân bằng. Sinh viên : Trần Văn Sơn Lớp : 50TBLĐ Đồ án tốt nghiệp Đại học Thủy Lợi Hà Nội Ngành : Kỹ thuật cơ khí Hoạt động : Hình 1-3 : Ly hợp ma sát lò xo đĩa - Khi đạp bàn đạp ly hợp, lực từ bàn đạp sẽ được truyền đến càng cắt ly hợp tác động vòng bi cắt ly hợp dịch chuyển sang trái và ép mạnh vào lò xo đĩa làm đĩa ép chuyển động sang phải (hình vẽ).
Sự chuyển động của đĩa ép sẽ làm đĩa ly hợp tách khỏi bánh đà và quay tự do. Do đĩa ly hợp được kết nối với trục sơ cấp của hộp số bằng then hoa, vì vậy khi đĩa ép được tách ra thì chuyển động từ bánh đà không được truyền tới hộp số. - Khi nhả ly hợp lực đàn hồi của lò xo đĩa sẽ đẩy vòng bi chuyển động ngược lại và đĩa ép sẽ ép chặt đĩa ly hợp vào bánh đà. Do vậy, khi bánh đà quay thì mô men từ bánh đà sẽ truyền qua đĩa ly hợp làm trục sơ cấp cùng động cơ quay.
Ly hợp thuỷ lực : Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu). Ly hợp thủy lực dạng nối trục: Cấu tạo: Các bộ phận chính của ly hợp thủy lực là bơm 1 và tuabin 3 đặt đối diện nhau. Bên trong bơm và tuabin đều có các cánh dẫn hướng chất lỏng(cánh xoắn Sinh viên : Trần Văn Sơn Lớp : 50TBLĐ Đồ án tốt nghiệp Đại học Thủy Lợi Hà Nội Ngành : Kỹ thuật cơ khí chạy từ trong ra ngoài).Bơm 1 và vỏ của ly hợp tạo thành 1 khối cứng moayơ của khối này lắp chặt trên đầu trục khủy của động cơ 2. Tuabin 3 lắp chặt trên đầu của trục thụ động( trục ra) 4.
Toàn bộ cấu trúc được ngâm trong dầu thủy lực ngay cả khi ly hợp không làm việc thì dầu vẫn điền đầy trong ly hợp thủy lực. Khi động cơ hoạt động dầu được bơm từ bơm dầu với áp suất khoảng 25bar, qua van một chiều trong ly hợp thủy lực,bơm quay đẩy dầu áp suất cao từ trong ra ngoài théo các cánh bơm ( theo chiều mũi tên 5). Động năng của chất lỏng chuyển từ bánh bơm sang tuabin, làm quay tuabin, thực hiện quay trục hộp số Hình 1-4 : Ly hợp thủy lực 1- bơm; 2 - động cơ; 3- tuabin; 4-trục ra; 5- hướng dòng chảy Ưu điểm : Làm việc bền lâu( các chi tiết ít mòn), giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe, hệ thống truyền lực êm. Nhược điểm : Chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt, tốn nhiên liệu.
Sinh viên : Trần Văn Sơn Lớp : 50TBLĐ Đồ án tốt nghiệp Đại học Thủy Lợi Hà Nội Ngành : Kỹ thuật cơ khí Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ôtô, hiện tại mới được sử dụng ở một số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài ôtô quân sự. Biến mô thuỷ lực: Biến mô thủy lực cũng có những bộ phận giống như ly hợp thủy lực : bánh bơm 1 nối với động cơ 2, bánh tuabin 3 nối với trục hộp số 4 (giống ly hợp thủy lực), nhưng có thêm bánh phản lực 8 (có từ 1 đến 2 bánh – còn gọi là bánh dẫn hướng). Các bánh dẫn hướng được đặt trên vỏ nhờ các khớp một chiều 9. Các bánh đều có cánh (hình c).Tất cả các bánh đều đặt kín trong dầu (không cho phép không khí xâm nhập vào trong kể cả lúc động cơ không làm việc).
Dòng chất lỏng được bơm từ bơm dầu (nối với động cơ) vào với áp suất khoảng 20 bar và được bánh bơm đẩy theo lực quán tính ly tâm chảy từ trong ra ngoài tới đập mạnh vào bánh tuabin, truyền động năng sang bánh tuabin và làm quay trục hộp số. Quá trình xảy ra với hai bánh sẽ giống như ly hợp thủy lực nếu không có mặt của bánh phản lực 8.