Luận văn: Quy trình thiết kế và đánh giá hệ thống truyền lực biến mô thủy lực

Luận văn phân tích quy trình thiết kế, đánh giá hệ thống truyền lực biến mô thủy lực, cung cấp cơ sở lý thuyết và phân tích tính năng động lực học.

• Tác giả: Nguyễn Trọng Bằng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Trọng Hoàn
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Thiết Kế Và Đánh Giá Hệ Thống Truyền Lực Sử Dụng Biến Mô Thủy Lực
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Truyền Lực Biến Mô Thủy Lực

Hệ thống truyền lực biến mô thủy lực là một công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực. Đây là sự kết hợp giữa động cơ đốc trong và biến mô thủy lực, tạo nên một giải pháp truyền động hiệu quả. Hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông, đặc biệt là xe buýt và xe tải. Thiết kế hệ thống truyền lực đòi hỏi phải tính toán chính xác để đạt được hiệu suất tối ưu. Sự phối hợp giữa động cơ và biến mô là yếu tố then chốt quyết định hiệu năng của toàn hệ thống. Qua nhiều năm nghiên cứu, các kỹ sư đã phát triển những quy trình thiết kế tiêu chuẩn để đánh giá hệ thống truyền lực một cách khoa học và hiệu quả.

1.1. Định Nghĩa Và Cơ Bản Về Biến Mô Thủy Lực

Biến mô thủy lực là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng thủy lực. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển động của dòng dầu trong buồng làm việc. Sơ đồ nguyên lý của biến mô thủy lực bao gồm bánh bơm, bánh phản ứng và các khớp một chiều. Những thành phần này phối hợp để tạo ra lực kéo liên tục. Hiệu suất của biến mô phụ thuộc vào thiết kế cơ học và các tham số kỹ thuật được xác định trong quá trình thiết kế.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Của Công Nghệ Truyền Lực Thủy Lực

Công nghệ truyền lực thủy lực đã phát triển từ những năm 1950, khi các nhà sản xuất xe ô tô bắt đầu ứng dụng nó vào hộp số tự động. Hệ thống truyền lực này giúp cải thiện hiệu suất nhiên liệu và tính tiện dụng của phương tiện. Những tiến bộ trong công nghệ thủy lực đã cho phép tạo ra các biến mô với tỷ số truyền linh hoạt hơn. Ngày nay, hệ thống truyền động thủy lực được tối ưu hóa để đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường và hiệu suất năng lượng.

II. Quy Trình Thiết Kế Hệ Thống Truyền Lực Thủy Lực

Quy trình thiết kế hệ thống truyền lực biến mô thủy lực bao gồm nhiều bước phức tạp và cần sự tính toán chính xác. Trước tiên, các kỹ sư phải xác định yêu cầu kỹ thuật dựa trên loại phương tiện và điều kiện sử dụng. Sau đó, họ tiến hành phối hợp đặc tính động cơ với đặc tính của biến mô. Đường đặc tính ngoài của động cơ cần được phân tích kỹ lưỡng. Các tỷ số truyền được lựa chọn để tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu và hiệu năng kéo. Cuối cùng, hệ thống phải được đánh giá qua các phương pháp mô phỏng và thử nghiệm thực tế để đảm bảo chất lượng.

2.1. Phân Tích Đặc Tính Động Cơ Trong Hệ Thống

Đặc tính động cơ là nền tảng của thiết kế hệ thống truyền lực. Đường đặc tính tốc độ ngoài cho biết mối quan hệ giữa tốc độ quay và công suất của động cơ. Đường đặc tính tái trọng cung cấp thông tin về mô men xoắn tối đa. Các đường đẳng nhiên liệu giúp xác định vùng hoạt động kinh tế nhất. Phối hợp hoạt động giữa động cơ và biến mô phải được thiết kế sao cho động cơ luôn hoạt động trong vùng hiệu quả cao nhất.

2.2. Lựa Chọn Tỷ Số Truyền Tối Ưu

Tỷ số truyền là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống truyền lực. Cần lựa chọn tỷ số truyền cao nhất và tỷ số truyền thấp nhất phù hợp với điều kiện sử dụng. Tốc độ thiết kế được xác định dựa trên tốc độ tối đa của phương tiện. Việc lựa chọn tỷ số truyền phải cân bằng giữa hiệu suất kéo và tiêu thụ nhiên liệu. Các đề thị lực kéo được sử dụng để so sánh và xác định giá trị tối ưu.

III. Đánh Giá Hiệu Suất Hệ Thống Truyền Lực

Đánh giá hệ thống truyền lực là bước quan trọng để xác minh tính khả thi của thiết kế. Các kỹ sư sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để đánh giá hiệu suất, bao gồm mô phỏng số và thử nghiệm thực tế. Đặc tính động lực học của ô tô phải được phân tích để đảm bảo đáp ứng yêu cầu về gia tốc và vận tốc. Hiệu suất của biến mô được kiểm tra thông qua các đề thị đặc tính. Lượng tiêu thụ nhiên liệu là một chỉ tiêu quan trọng cần được tối ưu hóa. Sự phối hợp giữa các thành phần phải được xác nhận qua các số liệu thực tế để đạt được kết quả tốt nhất.

3.1. Kiểm Tra Đặc Tính Động Lực Học

Đặc tính động lực học mô tả khả năng gia tốc và vận tốc của phương tiện. Đồ thị đặc tính cung cấp thông tin về lực kéo có sẵn ở mỗi tốc độ. Đề thị gia tốc giúp đánh giá khả năng vượt của xe. Mô men xoắn của hệ thống động cơ - biến mô phải được kiểm tra ở các tốc độ khác nhau. Các tiêu chuẩn an toàn và hiệu suất đều phải được tuân thủ. Phối hợp tối ưu giữa các thành phần đảm bảo đặc tính động lực học vượt trội.

3.2. Tối Ưu Hóa Tiêu Thụ Nhiên Liệu

Tiêu thụ nhiên liệu là một yếu tố quyết định chi phí vận hành của phương tiện. Biểu đồ lượng tiêu thụ cho phép xác định hiệu suất nhiên liệu tại các điểm hoạt động khác nhau. Vùng hoạt động kinh tế được xác định bằng cách phân tích đường đẳng nhiên liệu. Thiết kế hệ thống truyền lực phải đảm bảo động cơ hoạt động trong vùng này càng nhiều càng tốt. Tối ưu hóa tỷ số truyền giúp cải thiện hiệu suất và giảm chi phí nhiên liệu đáng kể.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Xu Hướng Phát Triển

Hệ thống truyền lực biến mô thủy lực được ứng dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông hiện đại. Xe buýt và xe tải thường sử dụng công nghệ này để đạt được hiệu suất tối ưu. Các nhà sản xuất liên tục cải tiến quy trình thiết kế để phát triển những giải pháp mới. Hộp số tự động với biến mô thủy lực cung cấp sự thoải mái và hiệu quả vượt trội. Xu hướng truyền động vô cấp (CVT) đang được nghiên cứu rộng rãi để thay thế hộp số bậc. Công nghệ hybrid kết hợp động cơ xăng/dầu với điện tất được phát triển, yêu cầu thiết kế và đánh giá hệ thống truyền lực còn phức tạp hơn.

4.1. Ứng Dụng Trong Các Loại Phương Tiện

Hệ thống truyền lực thủy lực được áp dụng phổ biến trong xe buýt đường dài để cải thiện tính tiện dụng. Xe tải nặng sử dụng công nghệ này để tối ưu hóa mô men xoắn và hiệu suất kéo. Hộp số cơ khí kết hợp với biến mô tạo ra sự linh hoạt trong vận hành. Đặc tính động cơ được điều chỉnh phù hợp với từng loại phương tiện. Thiết kế cần xem xét điều kiện sử dụng cụ thể, từ đường trường đến đường đô thị.

4.2. Định Hướng Phát Triển Công Nghệ Truyền Động

Truyền động vô cấp (CVT) là xu hướng phát triển mới, cho phép tỷ số truyền thay đổi liên tục. Hệ thống hybrid kết hợp động cơ xăng/dầu với động cơ điện yêu cầu thiết kế phức tạp hơn. Công nghệ thủy lực được cải tiến để giảm tổn hao năng lượng. Hiệu suất và tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu trở thành ưu tiên hàng đầu. Các quy trình thiết kế và phương pháp đánh giá mới liên tục được phát triển để đạo ứng với yêu cầu ngày càng khắt khe.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BO GIAO DUC VA DAG TAO TRUONG DAI HQC BACH KHOA HA NOI NGUYEN TRONG BANG XAY DUNG QUY TRINH THIET KE VA DANH GIA HE THONG TRUYEN LUC SU DUNG BIEN MO THUY LUC LUẬN VAN TIIAC Si KY THUAT CHUYEN NGANH: KY THUAT CO KHi DONG LUC TIA NOI 2013 BO GIAO DUC VA DAG TAO TRUONG DAI HQC BACH KHOA HA NOI NGUYÊN TRỘNG BẰNG XÂY DỰNG QUY TRÌNIT THIẾT KÉ VÀ DÁNH GIÁ HỆ THONG TRUYEN LUC SU DUNG BIEN MO THUY LUC Chuyén nganh KY THUAT CO KHi DONG LUC LUẬN VĂN TIIẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG I NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. NGUYÊN TRỌNG HOAN TIA NOI 2013 MỤC LỤC LOL CAM DOAN DARH MUC CAC CHU VIET DARL MUC CAC BANG .oiceccccesscssssssesssssssssseniiseesseeeessseenvensee "— DANH MỤC HÌNH VŨ,. 3 LOI NOI DAU T. Thưa Hee eis & 'TÔNG QUAN VŨ VĂN DỄ NGHIỀN CỨU.

Giới thiên chung về sự phát. triển của ô Lỗ và hệ thẳng truyền hực. Giới thiệu về hệ thông truyền lực nỏi chung,. Câu chủ động.

Tổng quan về hệ thẳng truyền lực thủy cơ có biến mô thủy lực. Yêu cầu, phản loại hệ thống truyền lực thủy cơ. Hệ thống truyền động thủy động - - 16 1. Các đặc điểm co han của HTTTL có biển mô (Đặc điểm về phối hợp làm việc giữa động cơ vả biến mô).

Ưu nhược điểm của HTTL có biên mô. Nhược điểm:. mưu uet wo CHUONG 2 - 34 CO SG LY THUYET VE PHOI HOP BAC TINH DONG CO BOT TRONG VGLLLE THONG TRUYEN LUC. Đặc tính của động cơ đối trong.

Đường đặc tính ngoài của dộng cơ. Dưỡngđặc tính tốc độ cục bộ hay đường đặc tính bộ phận.38 ĐANH MỤC HÌNH YẼ Trang 1Hinh 1.3, Kết cấu bảnh bơm. cọ sec TH Hg ước 18 Hình 1. Kết cầu bánh tuẳc bìm.

Bảnh phản ứng,. Khớp một chiều đạng bi trụ. co Seoul Hình 1. Khép một chiều đạng cam.

Khớp một chiều đựng can - - 23 Tlinh 18a. So dé neuyén lý của biển mỗ men thủy lực. Chuyển động cửa dòng dâu trong biển mô. Sơ đỗ nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực.

Phối hợp hoạt động của động eo và HTTL - 29 Tình 1. Đặc tỉnh động cơ đối trong với các đường đẳng nhiên liệu của động cơ xăng, 2.0L Các dường lực cản ứng với tỷ sỏ truyền nhỏ nhất (1A. ma) và lớn nhất .30 á, me) tạo thành vùng các điểm làm việc với chế độ không gia tốc. Đặc tỉnh động cơ với các tiêu chỉ điều khiển đối với HTTL, vô máp.1 Đường đặc tỉnh tự điều chúa của động cơ điêzen.

cesses dS Tlinh 2. Dudng dic tinh téc độ ngoài của động cơ xăng.3, Đường dặc tỉnh cục bô.4, Biéu dé tigu thu cua déng cơ xăng. Lượng tiêu thụ tuyệt đối bạ (g/h). Biển đồ động cơ (sơ đỏ hình củ hành), lượng tiêu bao nhiên liệu riêng bạ được tính bằng g/kWh.

Biểu đồ lượng tiêu bao nhiều liệu của động cơ xăng 20, công suất danh định 111 kW, 6 xi-lanh, 2⁄4 xupPp. Biếu đỏ văn tốctắc độ động cơ, tỷ số truyền hộp số 42 Hinh 2. Cac gid ti than khâu của tỷ hộp số với những đụng xe khác nhan. Trong trường hợp hộp số tự đông, hệ số chuyển đổi của bộ biển nỗ (mạ 2 2- 3) sẽ được lĩnh thêm vào.8 — Những tốc độ thiết.

kế xác định ia.min cho hé théng truyén Ie eta nhing đông xe vận tái. Tốc độ tối đa tham khảo của Dúc. Lua chon tỷ số truyền cao nhất của ö tô cơn. Mức độ vượt quả và tôc độ động cơ liên quan được chơn ở vận tốc 170 kh.

Thiết kế: T/ại ve, hy 2/vượi quá số vòng quay; 3/đưới số vòng quây .occcc con v2 th.10 — Lựa chen các tỷ số truyền của hệ thông truyền hịc dưới số vòng quay để tăng tính kinh tế nhiên liệu Điểm bắt đầu: Hình 4. Đề thị vận tốc#ốc độ động cơ của xe buýt 8 số 2 dái truyền lực. Lốc độ lon nhất trên đường trong đãi tốc độ hạn chế cửa động co diesel. Ảnh hưởng của đề thị lực kéo và dỗ thị vận tốc/tốc dé động cơ (dé thi ring cưa).

a)Bước số theo cấp số nhân;b) 13ước số theo cấp số tiến. tăng dần - - - - 33 Hình 2. Đỏ thị đặc tính kéo của 6 tồ. co neeeieree " 4 Tĩinh 2.

Sơ đỗ biến mê thủy lực. se nnrerieriree seein SS Hình 2. Đề thị đặc tỉnh không thử nguyên cũa biên mỏ thủy lực. Để thị đặc tính tái trọng của hệ thông động cơ- biến mô thủy ie.

Đường đặc tính ra của hệ thống động cơ — biến mỏ thủy lực 6 a = đường đặc tỉnh tài trọng (vào); b = đường đặc tính ra. severe OL Hình 2. Đẻ thị đặc tính động lực học của ô tô cỏ biển mồ thủy lực kết hợp với hop số cơ khi có 3 số truyền. Sơ đỗ nguyên lý của truyền động đai.

Dễ thị lực kéo của ô tô có ITTTL vô cấp. Đẻ thị đặc tính dộng lực học của ö tô có HTTLL vô cắp. Dường đặc tính ngoài động eơ xe tham kháa. cesses eee oD Hình 3.

Đỏ thị cản băng lực kéo đông cơ xe tham khảo. Đề thị nhân tổ động lực học 72 Tinh 3. Dễ thị gia tổc của 6ÖÔ. Ty 36 truyền vả hiệu suất của biến mô 77 Tình 3.

Điểm dùng và điểm li hep. 78 DANH MUC CAC CHI’ VIET TAT CVT continuously variable transmission HTTL Hồ thống truyền lực cbr Chuyển động thẳng DANH MUC CAC CHI’ VIET TAT CVT continuously variable transmission HTTL Hồ thống truyền lực cbr Chuyển động thẳng Tình 2.8 — Những tốc độ thiết. kế xác định ia.min cho hé théng truyén Ie eta nhing đông xe vận tái. Tốc độ tối đa tham khảo của Dúc.

Lua chon tỷ số truyền cao nhất của ö tô cơn. Mức độ vượt quả và tôc độ động cơ liên quan được chơn ở vận tốc 170 kh. Thiết kế: T/ại ve, hy 2/vượi quá số vòng quay; 3/đưới số vòng quây .occcc con v2 th.10 — Lựa chen các tỷ số truyền của hệ thông truyền hịc dưới số vòng quay để tăng tính kinh tế nhiên liệu Điểm bắt đầu: Hình 4. Đề thị vận tốc#ốc độ động cơ của xe buýt 8 số 2 dái truyền lực.

Lốc độ lon nhất trên đường trong đãi tốc độ hạn chế cửa động co diesel. Ảnh hưởng của đề thị lực kéo và dỗ thị vận tốc/tốc dé động cơ (dé thi ring cưa). a)Bước số theo cấp số nhân;b) 13ước số theo cấp số tiến. tăng dần - - - - 33 Hình 2.

Đỏ thị đặc tính kéo của 6 tồ. co neeeieree " 4 Tĩinh 2. Sơ đỗ biến mê thủy lực. se nnrerieriree seein SS Hình 2.

Đề thị đặc tỉnh không thử nguyên cũa biên mỏ thủy lực. Để thị đặc tính tái trọng của hệ thông động cơ- biến mô thủy ie. Đường đặc tính ra của hệ thống động cơ — biến mỏ thủy lực 6 a = đường đặc tỉnh tài trọng (vào); b = đường đặc tính ra. severe OL Hình 2.

Đẻ thị đặc tính động lực học của ô tô cỏ biển mồ thủy lực kết hợp với hop số cơ khi có 3 số truyền. Sơ đỗ nguyên lý của truyền động đai. Dễ thị lực kéo của ô tô có ITTTL vô cấp. Đẻ thị đặc tính dộng lực học của ö tô có HTTLL vô cắp.

Dường đặc tính ngoài động eơ xe tham kháa. cesses eee oD Hình 3. Đỏ thị cản băng lực kéo đông cơ xe tham khảo. Đề thị nhân tổ động lực học 72 Tinh 3.

Dễ thị gia tổc của 6ÖÔ. Ty 36 truyền vả hiệu suất của biến mô 77 Tình 3. Điểm dùng và điểm li hep. Xác định lực kéo tiếp luyển và đạng lực cân — Lap dé thi can bằng lực kéo của ôtô eee BY 3.

Xác định nhân tế động lực học vả lập đề thị đặc tính động lực học của Giỏ. Tỉnh gia tốc của xe và lập để thị gia tốc. So sánh đặc tính kéo của 6 tô khi lắp HTTL cơ khí thường và khi có HTTL có biển mô thủy lực.6, Xác định vùng làm việc hiệu quả của động cơ khi có biến mồ men thủy lực ~ - - 96 ;s›šn9) 0. 101 TAT LIBU THAM KHẢO.

rde "- PHỰ LỤC. TH HH n1 ng. 103 DANH MUC CAC BANG Trang ết quả tỉnh toán đặc tính ngoài động cơ xe tham khảo 103 Bang 3:3. ết quả tỉnh toán vận tốc của ô tô theo các tỷ số truyền.

Kết quả tính toán lực kéo. Kết quả tính toán nhân tổ động lực học 104 Bang 3. Kết quả tỉnh toán gia tóc của ÔtÔ. Dặc tính trên trục vào biến mô.

Đặc tính quy đẫn trên trục ra của biển mô. Kết quả tỉnh toán hực kéo ở Iny số 1. Kết quá tính toán lực kéo ở tay số 106 Bảng 3. Kết quả tính toán lực kéo ở lay số 3 106 Đảng 3.

Kết quả tính toán lực kéo và lực cẩn ở tay số 4. Kết quả tính toán nhân tả động lực học ở tay số l 107 Bảng 3. Kết quả tính toán nhận tỏ động lực học ở Lay số 2 107 Bảng 3. Kết quả tỉnh toán nhân tổ dộng lực học ở tay số 3.

LOF Tiäng 3. Kết quả tính toán nhân tỏ động lực học ở tay số. KẾT quả tính toán gia lốc gũa xo ở tay số 108 Bang 3. Két qua tinh toan gia téc ctia xe 6 tay $8 Decca essen 2 LOS Bang 3.

Kết quả tính toán gia tốc của xe ở †ay số 3 108 Bảng 3. Kết quả tính toàn gïa tốc của xe ở tay số 4 108 Bang 3.2 Thông số lực cản và mô men căn ứng với tý số truyền số Ì. Thông số hịc cản và mô men cản mg với tý số truyền số 2 109 Bảng 3. Thông số lục câm và mô mmơn cân ứng với tỷ số truyền số 3 109 Bang 3.

Thông số lục cân và mô mơn gắn ứng với tý số truyền số 4 109 3. Xác định lực kéo tiếp luyển và đạng lực cân — Lap dé thi can bằng lực kéo của ôtô eee BY 3. Xác định nhân tế động lực học vả lập đề thị đặc tính động lực học của Giỏ. Tỉnh gia tốc của xe và lập để thị gia tốc.

So sánh đặc tính kéo của 6 tô khi lắp HTTL cơ khí thường và khi có HTTL có biển mô thủy lực.6, Xác định vùng làm việc hiệu quả của động cơ khi có biến mồ men thủy lực ~ - - 96 ;s›šn9) 0. 101 TAT LIBU THAM KHẢO. rde "- PHỰ LỤC. TH HH n1 ng.

103 LOI CAM DOAN Tôi xin cam đoan đây là công trinh nghiên cứu của tôi Những nội đưng trình. bảy trong lun vẫn nảy đo chính tôi thực hiện với sự hướng dẫn khoa học của POGS.