Giáo trình Ô tô máy kéo và xe chuyên dụng

Nội dung text: Giáo trình Ô tô máy kéo và xe chuyên dụng

1. BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ GIÁO TRÌNH ÔTÔ MÁY KÉO VÀ XE CHUYÊN DỤNG HÀ NỘI 2007 Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 3
2. Lời nói đầu Trong quá trình hiện đại hóa nông lâm nghiệp và công nghiệp nông thôn, việc sử dụng ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng ngày càng trở nên phổ biến. Phần lớn các công việc nặng nhọc trong nông lâm nghiệp, trong xây dựng cơ bản, thủy lợi, giao thông vận tải đã được thực hiện nhờ máy kéo, xe chuyên dụng và ôtô. Ôtô máy kéo và xe chuyên dụng là các xe tự hành, dựa vào tính chất công việc mà chúng phải hoàn thành cũng như để nâng cao tính năng kinh tế và hiệu quả làm việc, các loại xe này được thiết kế chế tạo với những đặc điểm khác nhau. Công dụng chung của ôtô là dùng để vận chuyển hàng hóa hay hành khách trên đường giao thông, tuy vậy không phải một ôtô cụ thể nào cũng có thể hoàn thành việc vận chuyển các loại hàng hóa khác nhau mà đều cho hiệu quả kinh tế như nhau, tương tự như vậy chúng ta không thể chế tạo ra một loại máy kéo hay một xe chuyên dụng nào đó mà có thể hoàn thành tất cả các dạng công việc với cùng một hiệu quả kinh tế. Vì những lý do đó ôtô máy kéo và xe chuyên dụng được chế tạo thành nhiều loại theo cỡ công suất, theo tải trọng và theo công dụng riêng. Do tính chất công việc trong nông, lâm, công nghiệp và giao thông vận tải rất đa dạng nên chủng loại cũng như kết cấu ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng hiện nay rất phong phú. Với sự phát triển của khoa học công nghệ, của tin học, kỹ thuật điện tử và điều khiển tự động kết cấu của các hệ thống và bộ phận máy trong ôtô máy kéo và xe chuyên dụng ngày càng được cải tiến và hoàn thiện. Các xe thế hệ sau luôn có các bộ phận, hệ thống được cải tiến so với thế hệ trước. Hiện nay ngành công nghiệp chế tạo ôtô máy kéo, đặc biệt là ôtô và xe chuyên dụng đã có những bước tiến vượt bậc so với hai ba thập niên trước đây, hầu hết các hệ thống và cơ cấu trong ôtô máy kéo và xe chuyên dụng đã được cải tiến, nhiều bộ phận máy đã được điều khiển điện tử ở mức độ khác nhau. Khi biên soạn tài liệu này tác giả đã cố gắng giới thiệu nguyên lý kết cấu của ôtô máy kéo và xe chuyên dụng từ đơn giản, truyền thống đến hoàn thiện hiện đại, tuy nhiên đối tượng của môn học là kết cấu ôtô máy kéo và xe chuyên dụng lại luôn luôn được đổi mới theo hướng hoàn thiện hơn, những tiến bộ kỹ thuật đạt được trong kết cấu ôtô máy kéo và xe chuyên dụng hiện nay sẽ được cải tiến trong tương lai, chính vì vậy cần hiểu đối tượng của môn học như một sự vận động phát triển biện chứng. Để giúp cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật cơ khí nông lâm nghiệp nắm vững nội dung môn học một cách đại cương, hiểu được nguyên lý kết cấu và làm việc của các hệ thống trên ôtô máy kéo, có cách nhìn tổng quát về quá trình cải tiến và phát triển kết cấu ôtô máy kéo và xe chuyên dụng từ đơn giản đến phức tạp, từ truyền động cơ học đến truyền động thủy lực, từ điều khiển bằng tay đến điều khiển tự động, trên cơ sở nắm vững nguyên lý cấu tạo, sinh viên tốt nghiệp có thể vận dụng kiến thức môn học tham gia quản lý, khai thác sử dụng xe máy đạt hiệu quả kinh tế cao. Đó chính là mục đích của cuốn sách này. Giáo trình "Ôtô máy kéo và xe chuyên dụng" được biên soạn theo yêu cầu giảng dậy môn học "Ôtô máy kéo và xe chuyên dụng" cho sinh viên chuyên ngành kỹ thuật cơ khí, Trường Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội. Nội dung của cuốn sách cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, kỹ sư hoạt động trong chuyên ngành xe máy nói chung. Một đặc điểm chung nhất giữa ôtô máy kéo và xe chuyên dụng ở chỗ chúng đều là các xe tự hành, chúng sử dụng nguồn năng lượng từ động cơ đốt trong hoặc năng lượng điện từ acquy hay lưới điện, thông qua hệ thống truyền lực, mômen từ động cơ được truyền đến các Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 4
3. bánh chủ động hay bánh sao của dải xích, nhờ hệ thống di động, chúng có thể chuyển động, và hoàn thành các công việc khác nhau. Hiện nay trên ôtô máy kéo và xe chuyên dụng, nguồn năng lượng chủ yếu là động cơ đốt trong dùng nhiên liệu hóa thạch, trong một tương lai gần sẽ có "các nguồn nhiên liệu sạch" thay thế như nhiên liệu phân ly hydrô từ kim loại hoặc thậm chí ngay từ nước, nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu động thực thực vật v.v khi đó sẽ làm thay đổi nguyên lý cấu tạo và làm việc của động cơ đốt trong, và tất nhiên sẽ làm cho hệ thống truyền lực cũng như kết cấu chung của ôtô máy kéo thay đổi theo, những vấn đề về động cơ đốt trong được trình bày trong giáo trình riêng, vì vậy trong tài liệu này chỉ đề cập tới những hệ thống, các cơ cấu và thiết bị, nhờ công dụng và chức năng của các hệ thống, cơ cấu và thiết bị đó nguồn năng lượng từ động cơ được sử dụng để hoàn thành các chức năng của ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng. Khi biên soạn giáo trình này tác giả đã cố gắng bố trí các chương, các mục theo một trình tự kể cả theo không gian đường truyền mômen từ động cơ đến bánh chủ động của ôtô máy kéo, cũng như theo chức năng hệ thống sử dụng chung cho các loại xe, như ly hợp, hộp số, truyền lực chính, hệ thống điều khiển, hệ thống di động Đối với các hệ thống hoặc cơ cấu, mà những hệ thống này chỉ có ở máy kéo hoặc xe chuyên dụng, ví dụ hệ thống treo máy công tác, hệ thống di động xích, các trang bị làm việc v.v sẽ được bố trí trong các chương ở phía cuối giáo trình. Các xe chuyên dụng hiện nay có rất nhiều chủng loại, giáo trình này được biên soạn cho sinh viên chuyên ngành cơ khí nông lâm nghiệp, nên nội dung chỉ giới hạn một số chủng loại xe chuyên dụng chủ yếu đang sử dụng để hoàn thành các công việc liên quan trực tiếp đến nông lâm nghiệp, và công nghiệp nông thôn. Vì các xe chuyên dụng thực chất là các máy kéo hoặc ôtô được trang bị các thiết bị và máy công tác chuyên dùng, nên chúng được phân loại theo dạng công việc mà chúng thực hiện. Trong chương về xe chuyên dụng chỉ đề cập đến sơ đồ truyền lực của hệ thống và nguyên lý cấu tạo, làm việc của máy công tác. Do đối tượng tìm hiểu của môn học là khá rộng, sự đa dạng về chủng loại cũng như kết cấu cụ thể của ôtô máy kéo và xe chuyên dụng rất phong phú, nên cuốn sách này chỉ giới thiệu được một số nguyên lý cấu tạo và làm việc thường gặp của các hệ thống và cơ cấu trên ôtô máy kéo, để minh họa cho nguyên lý kết cấu và làm việc của một số hệ thống, trong tài liệu có dẫn chứng cấu tạo cụ thể của một số cơ cấu mang tính chất minh họa. Để hoàn thiện giáo trình này, tác giả xin cám ơn sự giúp đỡ của tập thể cán bộ giảng dậy Bộ môn Kỹ thuật Động lực, Khoa Cơ-Điện, Trường Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội về những góp ý cũng như giúp đỡ tìm kiếm tài liệu tham khảo. Ôtô máy kéo và xe chuyên dụng được chế tạo bởi nhiều hãng khác nhau, cách phân loại, đặt tên v.v phụ thuộc theo những quan điểm riêng, ngoài ra do sự phong phú về kết cấu và chủng loại như trình bày trên đây nên cuốn sách chắc chắn không tránh khỏi các thiếu sót, tác giả trân trọng cám ơn các ý kiến đóng góp của độc giả. Mọi góp ý nhận xét xin gửi cho tác giả theo địa chỉ: Bộ môn Kỹ thuật Động lực, Khoa Cơ điện, Trường Đại học Nông nghiệp, Hà Nội. Hoặc địa chỉ E-mail: ngngocquehau1@yahoo.com Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 5
4. CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM VỀ ÔTÔ MÁY KÉO VÀ XE CHUYÊN DỤNG 1.1. Khái niệm chung về ôtô máy kéo và xe chuyên dụng 1.1.1. Khái niệm chung Ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng là các xe tự hành, chúng được thiết kế và chế tạo để hoàn thành các dạng công việc khác nhau, do công dụng và tính chất công việc của chúng không giống nhau nên mặc dù chúng có đặc điểm chung là các xe tự hành song chúng có kết cấu cụ thể, cũng như được trang bị các thiết bị đặc biệt để hoàn thành các dạng công việc riêng, vì vậy ôtô máy kéo và xe chuyên dụng rất đa dạng về chủng loại và phong phú về kết cấu. Ôtô là xe tự hành bằng bánh lốp trên đường giao thông không đặt ray, dùng để chuyên trở hành khách và hàng hóa. Ngoài ra ôtô còn có thể được trang bị máy móc để hoàn thành các công việc đặc biệt như nâng hàng bằng tời, bốc xếp hàng hóa như ôtô cầu trục, ôtô tự đổ hàng, ôtô rơmoóc Phạm vi ứng dụng của ôtô rất rộng, hiện nay ôtô đã được sử dụng trong hầu hết các ngành kinh tế Quốc dân. Máy kéo cũng là các xe tự hành bằng bánh lốp hoặc bằng dải xích, máy kéo có thể chuyển động trên đường và có thể làm việc cả ở những nơi không có đường xá hay trên đồng ruộng. Máy kéo được dùng làm nguồn động lực cho các máy công tác đi theo chúng để hoàn thành các công việc trong nông lâm nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng v.v Trong nông nghiệp máy kéo được sử dụng để thực hiện nhiều dạng công việc khác nhau như: Cày, bừa, gieo trồng, chăm sóc cây trồng, thu hoạch, vận chuyển v.v Ngoài ra máy kéo cũng có thể làm nguồn động lực cho các máy tĩnh tại như bơm nước, tuốt lúa, nghiền trộn thức ăn giá súc. Trong lâm nghiệp, máy kéo được sử dụng để thực hiện các công việc như làm đất trồng rừng, khai thác gỗ, nhổ rễ cây, vận chuyển gỗ Trong giao thông vận tải, máy kéo được dùng để vận chuyển hàng hóa trên các đường xấu hoặc không có đường giao thông. Hiện nay để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lao động, đặc biệt trong các lĩnh vực đòi hỏi cần chi phí công lao động lớn như san ủi, đào mương, bốc xếp hàng hóa, thu hoạch gỗ rừng v.v Người ta đã trang bị các máy công tác chuyên dụng lắp cho máy kéo hoặc ôtô, khi đó máy kéo hoặc ôtô được gọi là xe chuyên dụng dùng để hoàn thành các dạng công việc đặc biệt với hiệu suất cao. Tóm lại ôtô máy kéo và xe chuyên dụng đều là các xe tự hành, chúng có nguyên lý kết cấu của các hệ thống chính như hệ thống truyền lực, hệ thống di động, hệ thống lái, hệ thống phanh cơ bản giống nhau. Song vì mỗi một loại có một công dụng riêng và điều kiện hoạt động khác nhau nên kết cấu cụ thể của chúng cũng có đặc điểm riêng và rất đa dạng. Nhìn chung chúng có cấu tạo phức tạp, và phong phú về tính năng sử dụng. Vì vậy đòi hỏi người sử dụng cần có trình độ chuyên môn nhất định mới có thể khai thác sử dụng chúng một cách có hiệu quả kinh tế và an toàn lao động. 1.1.2. Phân loại ôtô máy kéo và xe chuyên dụng Để đáp ứng những yêu cầu về sử dụng đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế của xe máy, người ta đã thiết kế chế tạo ra rất nhiều loại ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng khác nhau- khác nhau về công suất, về tính năng sử dụng, tính năng kỹ thuật và khác nhau về kết cấu cụ Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 6
5. thể. Việc phân loại ôtô máy kéo và xe chuyên dụng có thể được tiến hành theo nhiều cách khác nhau, trong khuôn khổ giáo trình này chỉ đưa ra một số phương pháp phân loại chính liên quan đến tính năng sử dụng và kết cấu của chúng. 1.1.2.1. Phân loại máy kéo + Theo công dụng Theo công dụng của máy kéo người ta phân máy kéo thành các loại chính sau: - Máy kéo dùng trong nông nghiệp Loại máy kéo này có tính năng sử dụng phù hợp với các loại công việc sản xuất nông nghiệp. Thuộc nhóm này người ta lại phân thành ba loại chính là: Máy kéo có công dụng chung, máy kéo vạn năng và máy kéo chuyên dùng. Máy kéo công dụng chung là các máy kéo đảm nhiệm các công việc chính trong sản xuất nông nghiệp như cày, bừa, gieo trồng v.v Lực kéo ở móc trong khoảng từ 0,2÷8 tấn với vận tốc làm việc trong khoảng từ 5÷20 km/h đối với máy kéo xích và 7÷30 km/h đối với với máy kéo bánh. Công suất động cơ khoảng từ 12 ÷300 mã lực. Chiều cao gầm máy từ 250÷350 mm. Máy kéo vạn năng là các máy kéo có thể hoàn thành nhiều dạng công việc khác nhau và có thể thích ứng với nhiều điều kiện sử dụng hơn so với máy kéo công dụng chung. Ngoài các công việc chính trong sản xuất nông lâm nghiệp, máy kéo vạn năng còn có thể hoàn thành các công việc như chăm sóc cây trồng, vận chuyển hàng hóa. Thuộc loại máy kéo này chúng có các đặc điểm kỹ thuật sau: Công suất động cơ từ 10÷100 mã lực, chiều cao gầm máy từ 600÷800 mm, bề rộng cơ sở của xe có thể điều chỉnh được để phù hợp với bề rộng các hàng cây. Máy kéo chuyên dùng là các những máy kéo có kết cấu đặc biệt để thực hiện một loại công việc nhất định hoặc sử dụng trong điều kiện đặc biệt ví dụ như máy kéo dùng để thu hoạch bông, máy kéo thu hoạch lúa, máy có khung cân bằng dùng trong đồi dốc v.v - Máy kéo công nghiệp Máy kéo dùng trong công nghiệp thường là các máy có công suất lớn dùng để san ủi mặt bằng các công trình xây dựng, khai thác quặng trong hầm mỏ, vận chuyên hàng hóa nặng trên các tuyến đường ngắn hoặc đường xấu v.v + Theo cấu tạo bộ phận di động Bộ phận di động là các cụm máy, chi tiết trực tiếp tác động lên mặt đường, mặt đất để tạo nên sự chuyển động cho máy kéo. Theo cấu tạo bộ phận di động máy kéo được phân thành ba loại chính: - Máy kéo bánh (hình 1-1 a). Bộ phận di động là bánh xe, có thể có hai bánh, ba bánh hoặc 4 bánh, bánh có thể là bánh sắt hoặc bánh lốp. Hiện nay máy kéo bánh lốp được sử dụng khá phổ biến do khả năng cơ động và sự chuyển động êm dịu của chúng, máy bánh sắt chỉ sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt khi cần tăng khả năng kéo bám hoặc bánh xe vừa làm nhiệm vụ của bộ phận di động vừa làm nhiệm vụ của bộ phận làm đất như bánh lồng. - Máy kéo xích (hình 1-1 b). Đặc điểm chung của loại này là giảm được áp lực riêng trên đất và có khả năng bám tốt, tuy nhiên kết cấu hệ thống di động phức tạp, giá thành cao. Máy kéo xích thường được sử dụng để hoàn thành các công việc cần lực kéo lớn như san ủi, cày bừa trên đất độ ẩm cao, nhổ và ủi gốc cây v.v - Máy kéo nửa xích. Loại máy này được thiết kế trên cơ sở của máy kéo bánh, thường người ta lắp thêm các dải xích bao quanh các bánh xe để tăng khả năng bám với mặt đường. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 7
6. Hình 1-1. Hình dạng chung của máy kéo: a) Máy kéo bánh bơm; b) Máy kéo bánh xích. + Theo kết cấu của khung Theo cấu tạo của khung người ta chia máy kéo thành các loại sau: Máy kéo có khung. Ở loại này tất cả các bộ phận máy và cơ cấu của máy kéo được lắp trên một khung, khung được chế tạo bằng thép định hình dạng chữ U hay chữ I được hàn và tán lại với nhau. Máy kéo nửa khung. Loại máy kéo này có một phần khung liên kết với thân ly hợp, hộp số và cầu sau tạo thành khung của máy kéo. Động cơ của máy kéo được lắp lên phần khung phía trước, còn các cơ cấu khác được lắp trên thân hộp số và cầu sau. Máy kéo không khung. Loại máy này sử dụng phần thân của động cơ, hộp số và cầu sau, liên kết cứng với nhau tạo thành một khối thống nhất trên đó người ta lắp tất cả các bộ phận và hệ thống còn lại của máy kéo. + Theo loại động cơ dùng trên máy kéo Dựa theo loại động cơ sử dụng, người ta chia máy kéo ra thành ba loại: Máy kéo dùng động cơ diêzel; Máy kéo dùng động cơ xăng; Máy kéo dùng động cơ điện. Máy kéo dùng động cơ diêzel được sử dụng phổ biến hơn cả do tính kinh tế và tính tiết kiệm của động cơ diêzel. Máy kéo dùng động cơ xăng được dùng chủ yếu trên các máy kéo công suất nhỏ, máy kéo làm vườn v.v vì nó có kết cấu nhỏ gọn, nhẹ. Máy kéo sử dụng động cơ điện với nguồn điện lưới có tính kinh tế cao và dễ thực hiện tự động hóa, nhưng đòi hỏi đầu tư lớn cho hạ tầng cơ sở, nên hiện này vẫn chưa được ứng dụng nhiều trong thực tế. + Theo lớp lực kéo Các công việc mà máy kéo đảm nhiệm đòi hỏi lực kéo ở móc khác nhau và thay đổi trong phạm vi rộng. Mặt khác mỗi loại máy kéo chỉ làm việc có hiệu quả kinh tế cao trong một khoảng lực kéo nhất định. Do đó người ta đã thiết kế nhiều loại máy kéo với các lớp lực kéo ở móc khác nhau. Các máy kéo có lực kéo ở móc mà ở đó máy kéo đạt hiệu suất kéo lớn nhất được xếp thành một loại, hiện nay người ta chia ra các loại máy kéo sau: 0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6; 9; và 15 tấn. Các loại máy kéo có lớp lực kéo lớn hơn 6 tấn thường dùng trong công nghiệp. Máy kéo có lớp lực kéo từ 0,2 ÷ 1,4 tấn thường là máy kéo bánh bơm, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 8
7. máy kéo có lực kéo từ 2÷5 tấn có thể là máy kéo bánh hoặc máy kéo xích, các máy kéo có lực kéo trên 6 tấn thường là máy kéo xích hoặc nửa xích. 1.1.2.2. Phân loại ôtô Hình 1-2. Ôtô du lịch + Theo công dụng người ta phân ôtô thành các loại sau: Ôtô vận chuyển, đó là những ôtô chuyên dùng để chuyên chở hành khách hoặc hàng hóa. Trong loại này lại được phân ra các loại sau: Ôtô du lịch (xe con), dùng để chuyên chở hành khách với số ghế ngồi nhỏ hơn 8 (hình 1-2). Ôtô buýt (xe khách), chuyên dùng để chở khách với số ghế ngồi lớn hơn 8 và thường chạy theo tuyến đường quy định (hình 1-3). Ôtô tải là các loại ôtô dùng để vận chuyển hàng hóa (hình1-4). Theo trọng tải cho phép, người ta chia ôtô tải thành năm loại chính là: Ôtô tải nhỏ với tải trọng dưới 1 tấn; Loại trung bình có tải trọng từ 1÷3 tấn; Loại lớn có tải trọng từ 3÷5 tấn; Loại nặng có tải trọng từ 5 ÷10 tấn và siêu nặng có tải trọng trên 10 tấn. Ôtô chuyên dùng, đó là các loại ôtô được trang bị các thiết bị đặc biệt để thực hiện các công việc riêng như ôtô chở bêtông, ôtô cần trục, ôtô cứu hỏa v.v Nhìn chung các ôtô chuyên dùng được thiết kế trên cơ sở các ôtô công dụng chung có cỡ công suất tương đương, trên đó người ta lắp các thiết bị và các máy móc chuyên dùng để thực hiện một dạng công việc đặc biệt nào đó. + Theo loại động cơ: Ôtô dùng nhiên liệu lỏng (xăng, diêzel ); Ôtô dùng nhiên liêu khí (gas); Ôtô dùng động cơ điện. Hình 1-3. Ôtô Buýt (xe chở khách) Thông thường do yêu cầu tốc độ cao và giảm tiếng ồn, nên động cơ xăng thường được dùng trên ôtô du lịch, động cơ diêzel thường sử dụng trên các ôtô tải hạng trung và hạng nặng. Ôtô dùng động cơ điện được dùng phổ biến trong giao thông đường phố, trong các xí nghiệp, nhà máy để giảm tiếng ồn và ô nhiễm môi trường. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 9
8. + Theo tính năng cơ động Tính năng cơ động của ôtô là khả năng chuyển động của chúng trên các điều kiện đường xá khó khăn và địa hình phức tạp. Theo tính năng này người ta chia ôtô ra thành hai loại chính: Hình 1-4. Hình dạng chung của ôtô tải: a) Xe tải loại nhẹ; b) Xe tải có thùng tự đổ hàng. Ôtô tính năng cơ động thấp. Loại này chủ yếu được dùng trong thành phố và trên các đường giao thông chính, mặt đường khô và cứng. Về đặc điểm kỹ thuật, các ôtô này thường có gầm xe thấp, một cầu chủ động ví dụ ôtô du lịch, ôtô buýt. Ôtô có tính năng cơ động cao. Đó là các loại xe có khả năng chuyển động được trên cả các đường xấu hoặc thậm chí không có đường xá. Đặc điểm của các loại xe này là gầm xe cao, thường có hai, ba thậm chí 4 cầu chủ động. Ôtô tính năng cơ động cao thường gặp ở các xe quân sự, xe vận tải hạng trung và hạng nặng, xe thể thao địa hình v. v 1.1.2.3. Phân loại xe chuyên dụng Xe chuyên dụng là các xe tự hành, chúng được thiết kế chế tạo trên cơ sở của ôtô hoặc máy kéo cơ sở và được trang bị các thiết bị và máy công tác đặc biệt để hoàn thành một dạng công việc riêng hoặc trong các điều kiện làm việc đặc biệt. Vì vậy để phân loại xe chuyên dụng, người ta có thể phân theo nhiều cách khác nhau. Phổ biến nhất là dựa vào loại xe và loại công việc để phân loại chúng. + Theo loại xe cơ sở Dựa vào loại xe cơ sở trên đó lắp các thiết bị để thực hiện các công việc chuyên dụng người ta phân ra thành xe ôtô chuyên dụng và máy kéo chuyên dụng, ví dụ ôtô cần cẩu hoặc máy kéo cần cẩu. Ngoài ra người ta cũng phân xe chuyên dụng theo hệ thống di động của xe cơ sở như xe chuyên dụng dùng xích hay xe chuyên dụng dùng bánh lốp. + Theo loại công việc mà xe chuyên dụng đảm nhận (hình 1-5) Cách phân loại này được sử dụng phổ biến hiện nay, dựa vào loại công việc mà xe chuyên dụng cần hoàn thành, người ta chia ra: Xe chuyên dụng dùng để vận chuyển. Thuộc loại này là các ôtô và máy kéo bánh hoặc đầu kéo với rơmoóc dùng để vận chuyển các hàng hóa như ôtô vận chuyển và trộn bê tông, máy kéo hay ôtô vận chuyển hàng tự đổ, ôtô với rơmoóc dùng để chở hàng đặc biệt siêu trường, siêu nặng v. v Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 10
9. Xe chuyên dụng dùng để làm đất. Thuộc vào các xe làm đất gồm các máy kéo xích hoặc ôtô và máy kéo bánh, kéo theo hay treo trên chúng các máy công tác đặc biệt dùng để đào đất, san ủi, cạp đất hoặc xúc đất v.v Xe bốc xếp hàng hóa. Đó là các xe nâng hàng, dùng động cơ điện hoặc động cơ diêzel, xe xúc lật đổ phía trước hoặc phía sau và xe cần cẩu. Xe công dụng đặc biệt. Thuộc loại này là các xe có trang bị các thiết bị đặc biệt để hoàn thành các công việc đặc thù như xe cứu hỏa, xe cứu thương, xe thu hoạch gỗ rừng, xe thu hoạch Hình 1-5. Xe chuyên dụng: bông v.v 1- Máy đào gầu sấp bánh hơi; 2-Máy xúc bánh hơi; 3- Ôtô tải tự 1.2. Các bộ đổ hàng; 4- Máy ủi bánh xích. phận chính trên ôtô máy kéo Ôtô máy kéo và xe chuyên dụng đều là các xe tự hành, vì vậy chúng đều có các bộ phận chính có chức năng giống nhau. Các bộ phận và hệ thống chính của ôtô máy kéo gồm: Động cơ, hệ thống truyền lực, truyền lực cacđăng, cầu chủ động, hệ thống di động, hệ thống treo (hay còn gọi là hệ thống giảm xóc), hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái và hệ thống phanh, trang bị điện và các trang bị làm việc khác. + Động cơ là nguồn động lực trên ôtô máy kéo. Hiện nay động cơ đốt trong dùng nhiên liệu lỏng hoặc nhiên liệu khí được sử dụng chủ yếu trên ôtô máy kéo. Động cơ là một bộ phận quan trọng của ôtô máy kéo dùng để tạo ra nguồn năng lượng cho xe hoạt động và có thể truyền một phần hoặc toàn bộ công suất của động cơ đến bộ phận làm việc của máy công tác liên kết với chúng. + Hệ thống truyền lực (HTTL) là tổ hợp của một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm truyền mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô, máy kéo. HTTL còn có tác dụng nhằm biến đổi về trị số và chiều của mômen quay truyền, cho phép ôtô máy kéo dừng tại chỗ lâu dài mà động cơ vẫn làm việc, hệ thống truyền lực còn có thể trích một phần công suất của động cơ để truyền đến bộ phận làm việc của máy công tác. Phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của xe máy cụ thể mà trong hệ thống truyền lực của ôtô máy kéo có thể có một hai hay nhiều cầu chủ động. Cầu chủ động là tổ hợp của các cụm máy và cơ cấu cho phép các bánh chủ động quay với tốc độ khác nhau để bảo đảm các bánh lăn êm dịu trên mặt đường không bằng phẳng hay khi đi vào đường vòng, nó còn làm tăng tỷ số truyền chung cho hệ thống truyền lực và liên kết bánh xe với khung máy. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 11
10. Truyền lực cacđăng dùng để truyền mômen từ hộp số hay hộp phân phối đến các cầu chủ động của ôtô máy kéo, hoặc từ truyền lực chính đến các bánh xe chủ động trên cùng một cầu khi các bánh xe treo độc lập với nhau. Truyền lực cacđăng cho phép các trục của các bộ phận máy được truyền động không nằm trong cùng một mặt phẳng và có thể dịch chuyển tương đối với nhau trong một giới hạn nhất định. + Hệ thống di động gồm các bánh xe với lốp đàn hồi hay các chi tiết trong cụm dải xích của máy kéo xích, hệ thống di động là bộ phận trực tiếp tiếp xúc với mặt đường hoặc mặt đất, nó nhận mômen chủ động từ động cơ qua hệ thống truyền lực và biến mômen chủ động thành lực kéo tiếp tuyến hay còn gọi là lực chủ động để làm ôtô máy kéo chuyển động. + Hệ thống treo (hay còn gọi là hệ thống giảm xóc) là tổ hợp của một số các chi tiết và phần tử đàn hồi, liên kết giữa bộ phận di động với khung xe, nhằm giúp cho khung xe được êm dịu trong khi bộ phận di động luôn chịu tác động của các lực va đập do mấp mô mặt đường khi chuyển động. + Hệ thống điều khiển gồm một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm điều khiển ôtô máy kéo theo các hướng và chiều cần thiết, đồng thời giúp ôtô máy kéo chuyển động ổn định không trượt lê sang trái hay phải. Ngoài ra hệ thống điều khiển còn cho phép ôtô máy kéo giảm tốc độ chuyển động hoặc dừng lại nhanh chóng khi gặp sự cố khẩn cấp. + Trang bị điện là tổ hợp của hàng loạt bộ phận, thiết bị điện nhằm đảm bảo giúp cho ôtô máy kéo làm việc ổn định, tin cậy, tăng tính tiện nghi, thuận lợi cho người lái, hành khách và an toàn lao động. Trang bị điện là một hệ thống rất phức tạp nó có thể được phân ra hai hệ thống là hệ thống nguồn điện và hệ thống các thiết bị tiêu thụ điện. Hệ thống nguồn điện dùng tạo ra nguồn năng lượng điện để cung cấp cho các phụ tải (các thiết bị dùng điện). Hệ thống các thiết bị phụ tải là tổ hợp của tất cả các thiết bị có trên ôtô máy kéo dùng năng lượng điện như hệ thống đốt cháy, hệ thống khởi động, hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, hệ thống điều khiển bao gồm cả máy tính điện tử điều khiển động cơ và điều khiển thân xe cùng các rơle hay các bộ phận chấp hành đi theo máy tính, do tính phức tạp của trang bị điện, nên phần này được trình bày trong một tài liệu riêng. + Trang bị làm việc là tổ hợp của nhiều thiết bị, bộ phận giúp cho ôtô máy kéo và xe chuyên dụng thực hiện các công việc một cách thuận tiện và đạt hiệu quả cao. Sau đây chúng ta tìm hiểu đại cương về sự bố trí các bộ phận chính trên ôtô máy kéo. 1.3. Bố trí các bộ phận chính trên ôtô máy kéo 1.3.1. Bố trí động cơ trên ôtô máy kéo Việc bố trí động cơ trên ôtô máy kéo phụ thuộc điều kiện làm việc và công dụng của mỗi loại xe. Đối với ôtô, thông thường động cơ có thể bố trí phía trước, ở giữa hoặc phía sau xe. Bố trí động cơ phía trước có thể áp dụng cho mọi loại ôtô, đặt động cơ ở phía sau thường dùng cho ôtô du lịch và ôtô buýt, còn đặt ở giữa buồng lái và thùng xe thường áp dụng cho ôtô tải. Mỗi một phướng án lắp đặt động cơ, đều ảnh hưởng đến các chỉ tiêu về sử dụng thể tích chứa hàng hoặc hành khách và đến tính thuận tiện khi chăm sóc sửa chữa động cơ. Nếu lắp động cơ ở phía trước và ngoài buồng lái thì thể tích chứa hàng hoăc bố trí số ghế hành khách sẽ bị giảm đi khi ôtô có cùng chiều dài chung. Bố trí động cơ phía trước, khi lái, người lái xe quan sát mặt đường không thuận lợi, tuy nhiên việc chăm sóc sửa chữa động cơ sẽ thuận lợi và dễ dàng hơn. Nếu lắp động cơ phía trước xe và trong buồng lái, khi đó hệ số sử dụng chiều dài xe tăng lên, thể tích chứa hàng và hành khách lớn hơn, tuy nhiên việc chăm sóc, sửa chữa động cơ gặp khó khăn hơn, vì vậy ở các loại xe mà động cơ bố trí phía Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 12
11. trước và trong buồng lái, buồng lái thường được thiết kế ở dạng lật được, khi đó cấu tạo buồng lái phức tạp hơn. Phương án lắp động cơ phía sau xe có ưu điểm làm cho hệ thống truyền lực đơn giản hơn, người lái nhìn thoáng hơn, hệ số sử dụng chiều dài xe tăng lên, đồng thời hành khách được cách nhiệt với động cơ tốt hơn. Kiểu bố trí này thường gặp ở các xe du lịch, xe ôtô buýt, nhược điểm cơ bản của cách bố trí này là hệ thống điều khiển côn, số, ga phức tạp hơn do động cơ bố trí xa người lái. Khi lắp động cơ ở giữa xe, tức là bố trí giữa buồng lái và thùng xe thường áp dụng trên các xe vận tải, kểu bố trí này có ưu điểm làm tải trọng phân bố đều giữa hai cầu chủ động khi không có tải trọng hữu ích (xe chạy không tải). Cách chọn sự phân bố động cơ ở phía trước hay phía sau trên một xe cụ thể cần quan tâm đến hệ số phân bố tải trọng lên các cầu, đặc biệt là xe nhiều cầu chủ động để đảm bảo khai thác tốt nhất khả năng kéo bám của các cầu chủ động. Đối với máy kéo, do tính chất công việc mà máy kéo phải hoàn thành, người lái ngoài việc phải quan sát phía trước xe, trong quá trình làm việc còn phải theo dõi sự làm việc của các máy công tác thường mắc phía sau máy kéo, nên ở máy kéo buồng lái được bố trí ở phía sau, chính vì vậy động cơ máy kéo thường được bố trí ở phía trước. 1.3.2. Bố trí hệ thống truyền lực 1.3.2.1. Bố trí hệ thống truyền lực trên ôtô Hệ thống truyền lực và sơ đồ bố trí HTTL có ảnh hưởng đến kết cấu và bố trí chung của ôtô. Hình 1-6. Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ôtô hai cầu với các công thức bánh khác nhau: Đ-Động cơ; L-Ly hợp; H-Hộp số; C-Cầu chủ động; CĐ-Trục cacđăng; P-Hộp số phụ hay hộp phân phối; K-Khớp ma sát. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 13
12. Trên hình 1-6 giới thiệu sơ đồ hệ thống truyền lực dùng trên các loại ôtô có hai cầu (hai trục) trong đó sử dụng công thức bánh 4X2 hoặc 4X4. Trong sơ đồ các bánh xe được in nền đậm biểu diễn bánh chủ động, bánh xe không tô đậm là bánh bị động. Đối với ôtô hai cầu có công thức bánh 4X2 (4 bánh xe trong đó có hai bánh chủ động), thường dùng sơ đồ truyền thống như hình 1-6 a, ở đây động cơ được lắp phía trước xe và truyền động cho hai bánh chủ động ở cầu sau. Đối với ôtô du lịch hoặc ôtô buýt, để cách nhiệt cho hành khách và giảm tiếng ồn, đồng thời cho người lái quan sát mặt đường tốt hơn, người ta thường bố trí cầu sau chủ động và động cơ được lắp ở phía sau và truyền chuyển động cho cầu sau chủ động (hình 1-6 b). Đối với sơ đồ 4X2 mà cầu trước vừa là chủ động vừa là cầu dẫn hướng, chúng ta thường gặp động cơ lắp dọc ở cầu trước (hình 1-6 c) hoặc động cơ lắp ngang ở phía trước và truyền động trực tiếp cho hai bánh chủ động ở cầu trước (hình 1-6 d), kết cấu này thường gặp trên các xe du lịch (ôtô con), khi động cơ lắp ngang, người ta có thể sử dụng truyền lực chính là các cặp bánh răng trụ, kết cấu hệ thống truyền lực được đơn giản và gọn nhẹ hơn. Đối với ôtô ba cầu với công thức bánh 6X6 (6 bánh đều là chủ động) truyền động ra các cầu chủ động phía sau có thể thực hiện bằng một trục truyền (hình 1-7 a) hoặc hai trục truyền động (hình 1-7 b) nhờ truyền động cacđăng. Ở ôtô bốn cầu chủ động (8X8) lại có các đặc điểm riêng biệt. Truyền động theo một trục (hình 1-7 c) có ưu điểm là đơn giản về kết cấu, nhưng nhược điểm là sinh ra tải trọng phụ lên hệ thống truyền lực bởi hiện tượng tuần hoàn công suất, do đó làm giảm hiệu suất, tăng độ hao mòn các chi tiết máy, giảm tuổi thọ của xe nói chung. Hình 1-7. Sơ đồ hệ hống truyền lực ôtô nhiều cầu với các bánh đều là chủ động: Đ-Động cơ; L-Ly hợp; H-Hộp số; C-Cầu chủ động; CĐ-Trục cacđăng; P-Hộp số phụ hay hộp phân phối. Để tránh nhược điểm trên, ở các xe ba hay bốn cầu chủ động, người ta dùng các hộp phân phối với vi sai cầu như trên hình 1-7 b, d. Trường hợp dùng ba vi sai giữa các cầu lắp trong hộp phân phối P (hình 1-7 d), sẽ tránh hoàn toàn hiện tượng tuần hoàn công suất nhưng kết cấu hệ thống truyền lực sẽ phức tạp hơn. Đối với ôtô nhiều cầu chủ động, hiện nay người ta thường sử dụng hệ thống truyền lực thủy tĩnh hoặc truyền động điện, khi đó môtơ thủy tĩnh hoặc động cơ điện được lắp ngay trên Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 14
13. các bánh xe chủ động và được gọi là "động cơ-bánh xe", với sơ đồ như vậy hệ thống truyền lực hợp lý hơn. Bơm thủy tĩnh hoặc máy phát điện được cung cấp cơ năng từ động cơ đốt trong của ôtô máy kéo. Từ bơm thủy tĩnh hay máy phát điện người ta dùng ống nối hay dây điện nối đến môtơ thủy tĩnh hay động cơ điện lắp trên các bánh chủ động. Sau đây chúng ta xem xét một vài sơ đồ cụ thể của hệ thống truyền lực thông dụng dùng trên ôtô. Trên hình 1-8 giới thiệu sơ đồ hệ thống truyền lực của ôtô tải một cầu chủ động (4X2), đây là sơ đồ được ứng dụng khá phổ biến trên hầu hết các ôtô tải hạng nhẹ hiện nay. Trên hình 1-9 là sơ đồ hệ thống truyền lực của ôtô vận tải hạng trung. Đặc điểm của hệ thống truyền lực này là người ta sử dụng ly hợp thủy lực hoặc bộ biến đổi mômen Hình 1-8. Sơ đồ hệ thống truyền lực của ôtô tải nhẹ: quay 1 làm việc đồng thời với 1-Động cơ; 2-Ly hợp; 3-Hộp số; 4-Cacđăng; 5-Truyền ly hợp ma sát 2. Hộp số được lực chính; 6-Vi sai; 7-Bánh chủ động bố trí ngay phía dưới buồng lái để thuận tiện cho điều khiển. Trong moayơ của bánh chủ động có lắp bộ truyền lực cuối cùng kiểu hành tinh 3, nhờ kết cấu này gầm máy không bị nâng lên quá cao. Trên ôtô nhiều cầu chủ động (hạng nặng) người ta thường sử dụng hộp phân phối dạng vi sai giữa các cầu để giảm tác hại của tuần hoàn công suất, sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của ôtô ba cầu chủ động được giới thiệu trên hình 1-10. Đặc điểm của sơ đồ này là có hộp số phụ 1, hộp số phụ nhận mômen từ trục thứ cấp hộp số chính truyền đến, từ hộp số phụ mômen được Hình 1-9. Hệ thống truyền lực ôtô tải hạng nặng: truyền đến hộp phân phối 1-Ly hợp thủy lực hoặc bộ biến mô; 2-Ly hợp ma sát; chính 2, là một vi sai bánh 3-Truyền lực cuối cùng răng trụ không đối xứng, từ đây mômen được phân thành hai mạch, một mạch đến cầu chủ động trước, còn một mạch đến hộp phân phối phụ 3 để phân phối mômen cho cầu giữa và cầu sau, hộp phân phối 3 là vi sai nón đối xứng, mômen được phân bố đều đến hai cầu giữa và cầu sau. Giữa các bánh xe chủ động trên cùng một cầu chủ động đều bố trí truyền lực chính (truyền lực trung tâm) bánh răng nón hay bánh răng trụ. Để bảo đảm các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi vào vòng hay khi lăn trên mặt đường không bằng phẳng, giữa chúng đều bố trí vi sai bánh răng nón. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 15
14. Trên đa số ôtô và máy kéo bánh nhiều cầu chủ động, khi có vi sai giữa các cầu và giữa các bánh chủ động đều được trang bị bộ phận khóa vi sai nhằm giúp ôtô, máy kéo bánh vượt khỏi vùng bị thiếu bám cục bộ của một bánh chủ động hay một cầu chủ động. Hình 1-10. Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ôtô ba cầu chủ động: 1- Hộp số phụ; 2-Hộp phân phối chính; 3-Hộp phân phối phụ; 4- Truyền lực chính và vi sai giữa các bánh trên cầu trước, cầu giữa và cầu sau 1.3.2.2. Bố trí hệ thống truyền lực trên máy kéo Ở máy kéo, như trình bày trên đây do người lái thường ngồi phía sau để quan sát sự làm việc của các máy công tác đi theo máy kéo, nên khớp nối 2 thường được bố trí giữa ly hợp 1 và hộp số 3, bố trí như vậy sẽ giúp cho hộp số máy kéo được đặt ngay phía dưới buồng lái, nhờ đó cấu tạo cơ cấu điều khiển hộp số đơn giản và thuận tiện khi điều khiển. Ngoài ra vì máy kéo cần lực kéo lớn, nên trong hệ thống truyền lực thường có truyền lực cuối cùng 6 để làm tăng tỷ số truyền chung cho hệ thống truyền lực. Trên hình 1-11 trình bày sơ đồ hệ thống truyền lực của máy kéo bánh bơm một, hai cầu chủ động và máy kéo bánh xích. Đối với máy kéo một cầu chủ động, thông thường người ta thiết kế cho cầu sau là cầu chủ động, bởi vì đặc điểm làm việc của máy kéo là cần lực kéo lớn ở móc, do đó các chi tiết của hệ thống truyền lực và của cầu sau có kích thước và khối lượng lớn, trọng lượng của máy kéo thường phân bố lui về phía sau, bố trí như vậy làm tăng khả năng kéo bám của máy kéo. Ngoài ra trong quá trình làm việc, lực cản của máy công tác còn có tác dụng làm tăng thêm phản lực pháp tuyến tác động lên các bánh sau của máy kéo. Do đó khi bố trí cầu sau là cầu chủ động sẽ làm tăng thêm một phần trọng lượng bám nghĩa là tăng thêm lực chủ động cho máy kéo. Để tăng khả năng kéo bám của máy kéo, người ta cũng chế tạo các máy kéo hai cầu chủ động (hình 1-11 b). Khi đó trong hệ thống truyền lực của máy kéo thường có thêm hộp phân phối hay hộp số phụ 9. Để tránh sinh ra tuần hoàn công suất khi tốc độ của hai cầu không tương thích với nhau, trong hộp phân phối thường có lắp cơ cấu vi sai hoặc khớp ma sát (khớp một chiều) tự động gài và ngắt cầu trước khi độ trượt quay của cầu chủ động sau lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị cho phép. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 16
15. Máy kéo hai cầu chủ động sử dụng có hiệu quả ở những vùng đất thiếu bám, đất độ ẩm cao hay trong điều kiện đồi dốc, khi sử dụng hai cầu chủ động, máy kéo bánh thường có đường kính các bánh trước và sau bằng nhau. Đối với máy kéo bánh, mômen từ động cơ truyền qua ly hợp 1 đến khớp nối 2, qua hộp số 3 tới truyền lực chính 4, hộp vi sai 5, tới hai bán trục làm quay cặp bánh răng truyền lực cuối cùng 6 và cuối cùng làm quay bánh chủ động. Ở máy kéo hai cầu chủ động từ hộp số 3 một phần công suất của động cơ theo hộp phân phối 9 truyền tới truyền lực chính 11 của cầu trước, qua hộp vi sai 12 tới bán trục và tới các cặp bánh răng nón của truyền lực cuối cùng 13 để làm quay các bánh xe chủ động của cầu trước. Hình 1-11. Sơ đồ hệ thống truyền lực của máy kéo bánh: a) Máy kéo bánh cầu sau chủ động; b) Máy kéo bánh hai cầu chủ động; c) Máy kéo xích; 1- Ly hợp; 2- Khớp nối; 3- Hộp số; 4, 11- Truyền lực chính; 5, 12- Vi sai; 6- Truyền lực cuối cùng; 7- Bán trục; 8- Cầu sau; 9- Hộp phân phối; 10- Truyền lực cacđăng; 13-Bộ truyền bánh răng nón; 14- Bộ phận chuyển hướng; 15- Bánh sao chủ động; 16- Dải xích Trên hình 1-11 c trình bày sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực của máy kéo xích kiểu một dòng công suất, khác với truyền lực của máy kéo bánh, ở máy kéo xích, sau truyền lực trung tâm 4 là đến hai bộ phận chuyển hướng 14 của máy kéo xích, từ trục bị động của bộ phận chuyển hướng, mômen được truyền đến truyền lực cuối cùng 6 rồi đến bánh sao chủ động 15, bánh sao chủ động ăn khớp với mắt xích của dải xích và đẩy cho máy kéo dịch chuyển trên đường ray vô tận do dải xích tạo nên. Hiện nay trên một số máy kéo xích có công suất lớn dùng trong công nghiệp và các xe chuyên dụng, hệ thống truyền lực của chúng thường dùng kiểu hai dòng công suất truyền từ động cơ đến hai bánh sao chủ động của hai dải xích riêng biệt. Với sơ đồ hệ thống truyền lực hai dòng công suất như vậy, sẽ làm cho truyền lực chính cũng như các chi tiết trong hộp số có kích thước nhỏ gọn hơn vì chịu tải trọng thấp hơn. Điểm đặc biệt ở hệ thống truyền lực hai dòng công suất là trong hộp số của máy kéo có hai trục thứ cấp, mỗi trục thứ cấp truyền mômen cho một truyền lực chính riêng ở cầu chủ động và cho một bánh sao chủ động của một bên dải xích. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 17
16. 1.4. Mômen, tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực Trong trường hợp tổng quát, mômen quay của bánh chủ động được tính như sau: MK = M’ ± MJ (1.1) Trong đó : MK là mômen trên bánh chủ động của ôtô máy kéo; M’ là mômen truyền đến từ động cơ; MJ là tổng mômen quán tính của các khối lượng chuyển động quay không đều trong hệ thống truyền lực quy dẫn về trục bánh chủ động. dω dω dω d x k (1.2) M j = jd itη m + ∑ j x ixtη mx + jk dt dt dt Trong đó: Jd, dω /dt - Mômen quán tính của các chi tiết chuyển động không đều trong động cơ và gia tốc góc của trục khuỷu quy đổi về trục chủ động; Jx, dω x/dt - Mômen quán tính và gia tốc góc của chi tiết thứ x trong HTTL quy đổi về trục chủ động; Jk, dωk /dt - Mômen quán tính và gia tốc góc của bánh xe chủ động. Trong công thức (1.1) dấu cộng được lấy khi xe chuyển động chậm dần, dấu trừ lấy khi xe chuyển động nhanh dần. Khi máy kéo và ôtô chuyển động đều MJ = 0. Khi đó : MK = M’ = Me.itp.η tp (1.3) Trong đó Me là mômen của động cơ; itp và η tp là tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực. Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực bằng tích tỷ số truyền của tất cả các cặp bánh răng ăn khớp tham gia vào truyền mômen từ động cơ đến bánh chủ động: itp = ihs.itl.ivs.icc (1.4) Trong đó: ih s – Tỷ số truyền của hộp số; iv s – Tỷ số truyền của hộp vi sai; it l – Tỷ số truyền của truyền lực chính; icc – Tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng. Trong trường hợp có sử dụng trục thu công suất thì mômen của động cơ được xác định như sau: Me = Mkt + Mkb (1.5) Trong đó Mkt là mômen truyền đến HTTL của máy kéo còn Mkb là mômen truyền đến trục thu công suất. Mômen quay trên trục thu công suất (MTCS) được tính theo công thức sau: MTCS = Mkb.iTCS. η TCS (1.6) Trong đó: iTCS, η TCS- Tỷ số truyền và hiệu suất cơ học của hệ thống truyền lực của trục thu công suất. Hiệu suất cơ học của hệ thống truyền lực η tp và η TCS được tính như sau: Nk η tp = (1.7) Nk + Nms NBOM η TCS = (1.8) NBOM + Nmstc Trong các công thức trên Nk và NTCS là công suất trên bánh chủ động của máy kéo và trên trục thu công suất; Nms và Mmstc là công suất mất mát do ma sát trong hệ thống truyền lực của máy kéo và của hệ thống truyền lực của trục thu công suất. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 18
17. Câu hỏi ôn tập chương 1: Khái niệm chung về ôtô máy kéo và xe chuyên dụng 1. Phân biệt ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng, phân tích những điểm giống và khác nhau giữa các loại xe này. 2. Các bộ phận chính trên ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng, chức năng nhiệm vụ của từng bộ phận và hệ thống của chúng. 3. Phân tích ưu nhược điểm của việc bố trính động cơ trên ôtô, máy kéo từ đó hiểu được kết cấu của và đặc điểm cấu tạo của mỗi loại xe khác nhau. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 19
18. CHƯƠNG II: LY HỢP 2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại ly hợp 2.1.1. Nhiệm vụ Ly hợp là một bộ phận trong hệ thống truyền lực của ôtô máy kéo. Ly hợp dùng để truyền mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến trục sơ cấp hộp số, cho phép cắt nhanh động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực và nối động cơ vào hệ thống truyền lực một cách êm dịu. Nó còn có tác dụng như một bộ phận an toàn ngăn ngừa cho động cơ không bị quá tải. 2.1.2. Yêu cầu đối với ly hợp Yêu cầu đối với ly hợp là phải truyền được mômen lớn nhất của động cơ mà vẫn không bị trượt. Muốn vậy mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen quay cực đại của động cơ: Mlh ≥ Memax Mlh = β .Memax = β . µ.P.R.i (2.1) Trong đó: Mlh, Memax là mômen ma sát của ly hợp và mômen quay lớn nhất của động cơ; β là hệ số dự trữ mômen quay của ly hợp thường lấy bằng 2÷2,2 với ly hợp của máy kéo và bằng 1,2÷2 đối với ly hợp của ôtô; µ là hệ số ma sát; i là số bề mặt ma sát của ly hợp; R là bán kính ma sát trung bình của ly hợp (m); P là lực ép của ly hợp (N). 2.1.3. Phân loại ly hợp Ly hợp được phân loại theo các dấu hiệu sau: + Theo nguyên tắc làm việc ly hợp được chia làm ba loại: Ly hợp ma sát; Ly hợp thủy lực; Ly hợp điện từ. Trên ôtô tải và máy kéo sử dụng phổ biến loại ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực thường được sử dụng trên ôtô tải hạng nặng hoặc trên xe chuyên dụng. Đối với ly hợp ma sát còn có thể phân loại theo các dấu hiệu sau: + Theo cơ cấu điều khiển ly hợp chia ra các loại sau: Ly hợp điều khiển bằng cơ học có trợ lực lò xo; Ly hợp điều khiển bằng cơ học có trợ lực thủy lực; Ly hợp điều khiển băng cơ học có trợ lực khí nén. + Theo phương pháp ép các đĩa ma sát người ta chia ly hợp ma sát ra các loại: Ly hợp ma sát ép bằng lò xo trụ; Ly hợp ma sát ép bằng lò xo đĩa, lò xo màng; Ly hợp ma sát ép tự động nhờ lực ly tâm. + Theo số lượng đĩa ma sát chia ra hai loại: Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 20
19. Ly hợp một đĩa ma sát; Ly hợp nhiều đĩa ma sát. Ngoài ra còn một số cách phân loại khác nữa. 2.2. Ly hợp ma sát Ly hợp ma sát làm việc trên cơ sở truyền lực từ phần chủ động (trục khuỷu động cơ) sang phần bị động thông qua các bề mặt ma sát tiếp xúc với nhau. Muốn tạo nên lực ma sát cần có lực ép giữa các bề mặt làm việc của phần chủ động và phần bị động. Như vậy các bộ phận chính trong ly hợp ma sát là: Phần chủ động, phần bị động, bộ phận tạo lực ép, bộ phận dẫn động và điều khiển. Ly hợp ma sát được phân loại theo hình dạng và số lượng bề mặt ma sát, theo cấu tạo cơ cấu ép và theo dạng ma sát được sử dụng. Theo hình dạng bề mặt ma sát có ly hợp dạng đĩa, dạng hình nón, dạng hình guốc. Phổ biến nhất dùng ly hợp ma sát dạng đĩa. Theo số lượng mặt ma sát có ly hợp một đĩa, hai đĩa và nhiều đĩa. Hiện nay trên ôtô thường dùng ly hợp một đĩa, trên máy kéo phụ thuộc vào trị số mômen cần truyền mà có thể sử dụng ly hợp một đĩa hoặc hai đĩa ma sát. Theo cấu tạo cơ cấu ép có thể chia ly hợp ma sát ra ly hợp có cơ cấu ép bằng lò xo trụ (hình 2-1 a), cơ cấu ép bằng lò xo đĩa (hình 2-1 c) hoặc cơ cấu ép bằng lực ly tâm. Theo dạng ma sát có ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt (ly hợp ngâm trong dầu). Theo trạng thái đóng ngắt của ly hợp người ta còn phân ly hợp ra thành hai loại: Ly hợp thường xuyên đóng và ly hợp thường xuyên mở. 2.2.1. Nguyên lý cấu tạo và làm việc của ly hợp ma sát Nguyên lý cấu tạo và làm việc của ly hợp ma sát ép bằng lò xo trụ và lò xo đĩa được trình bày trên hình 2-1. Ly hợp ma sát ép bằng lò xo trụ được sử dụng phổ biến trên máy kéo và ôtô vận tải, loại ép bằng lò xo đĩa sử dụng nhiều trên ôtô du lịch. Cấu tạo của chúng gồm các phần sau: Phần chủ động gồm bánh đà 2 có mặt sau gia công phẳng là mặt làm việc , có một hốc lõm để lắp gối đỡ đầu trước của trục ly hợp 8. Thân ly hợp 6 thường được đúc bằng hợp kim nhôm, bằng gang hay dập bằng thép, có các lỗ để bắt và định vị tâm với bánh đà. Trên thân có các gờ phía trong để liên kết với đĩa ép, nhưng vẫn cho đĩa ép dịch chuyển dọc trục một khoảng lớn hơn độ nén của lò xo ép 5. Ở mặt trong của thân có ép vào các cốc để đặt lò xo trụ, hoặc có một lỗ để liên kết với đĩa lò xo ở loại lò xo đĩa. Trên máy kéo, thân ly hợp được gia công một lỗ ở giữa, và hàn vào lỗ này một khớp răng để ăn khớp với răng của một trục rỗng, lồng bên ngoài trục ly hợp, trục này truyền mômen quay cho trục thu công suất ở loại trục thu công suất độc lập (máy kéo MTZ-80/82). Đĩa ép 4 đúc bằng gang hoặc thép , có khả năng dẫn nhiệt tốt. Mặt tiếp giáp với đĩa bị động được gia công nhẵn. Mặt kia có các gờ lồi tạo thành các điểm tựa để lồng lò xo trục vào. Phần bị động của ly hợp gồm đĩa bị động 3, trên đó có tán các đệm ma sát, trong đĩa 3 có moayơ được lắp then với trục ly hợp 8, cho phép đĩa 3 quay cùng với trục ly hợp và dịch dọc trên trục. Để giảm mômen quán tính khi quay thì khối lượng của đĩa 3 phải nhỏ, đĩa ly hợp có kết cấu bằng lõi thép mỏng, liên kết lõi thép và moayơ ở dạng liên kết "mềm" có bố trí Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 21
20. bộ phận dập tắt dao động xoắn bằng lò xo hoặc cao su đặt vuông góc theo chiều hướng kính, hai mặt bên của tấm thép có tán các đệm ma sát bằng vật liệu amiăng hoặc bakalit-amiăng. Lò xo ép 5 dạng lò xo trụ hoặc lò xo đĩa (lò xo màng) được chế tạo bằng các loại thép tốt có tính đàn hồi cao. 6 1 6 9 1 6 1 7 7 7 52 8 5 8 2 2 4 4 3 3 aa) c) b) d) Hình 2-1 Nguyên lý cấu tạo và làm việc của ly hợp ma sát khô một đĩa: a) Ép bằng lò xo trụ; c) Ép bằng lò xo đĩa; a, c) Trạng thái làm việc; b, d) Trạng thái mở; 1-Trục khủyu; 2-Bánh đ;, 3-Đĩa ma sá; 4-Đĩa é; 5- Lò xo; 6-Thân ly hợp; 7-Ổ bi ép; 8-Trục bị động ly hợp; 9-Tay đòn trong. Mômen truyền từ trục khuỷu động cơ tới trục ly hợp thực hiện nhờ mômen ma sát sinh ra giữa bề mặt ma sát của đĩa bị động với mặt bánh đà và đĩa ép. Lực ép của các lò xo được tính toán và chọn sao cho thoả mãn công thức (2-1). Trên ôtô vận tải và máy kéo thường sử dụng ly hợp ma sát có lò xo ép là lò xo trụ, để tăng lực ép và tránh bị gãy lò xo do cộng hưởng khi đóng mở ly hợp, thường người ta dùng hai vòng lò xo lồng vào nhau, và chiều xoắn của các vòng lò xo đặt ngược nhau. Trên ôtô con và xe du lịch thường dùng lò xo đĩa như hình 2-1 c. Khi cần truyền mômen có trị số lớn, như trên động cơ tầu thủy, động cơ có công suất lớn, khi đó ly hợp thường có 2 hoặc 3 đĩa bị động, cấu tạo và làm việc của ly hợp như vậy gọi là ly hợp ma sát nhiều đĩa, nguyên lý làm việc của ly hợp nhiều đĩa cũng tương tự ly hợp một đĩa. Trong quá trình làm việc, ly hợp có hai trạng thái: Đóng và mở ly hợp. Trên ôtô máy kéo thông thường người ta sử dụng loại ly hợp thường xuyên đóng, nghĩa là khi người lái không tác động vào bàn đạp ly hợp hay tay điều khiển ly hợp thì ly hợp luôn ở "trạng thái đóng", đĩa ép 4 luôn ép chặt đĩa ma sát 3 vào mặt làm việc của bánh đà 2 ( hình 2-1 a, c). Khi đó bánh đà, đĩa bị động, đĩa ép, lò xo, thân ly hợp quay thành một khối. Mômen xoắn truyền từ trục khuỷu động cơ đến bánh đà và qua các bề mặt ma sát truyền đến moayơ đĩa bị động và tới trục bị động của ly hợp. Lúc này ly hợp thực hiện việc truyền mômen từ động cơ đến trục của ly hợp rồi vào trục sơ cấp hộp số. "Trạng thái mở" là trạng thái làm việc không thường xuyên. Khi người lái tác động lên cơ cấu điều khiển, qua cơ cấu thanh kéo, tay đòn sẽ tác dụng lực tới ổ bi ép 7, ổ bi ép dịch Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 22
21. chuyển dọc trục bị động tác động lên tay đòn trong 9 hoặc trực tiếp lên lò xo màng 5, cơ cấu điều khiển kéo đĩa ép 4 sang trái, lò xo trụ bị nén lại (hoặc màng bị uốn cong) lực ép trên đĩa ép bị triệt tiêu, làm tách bề mặt giữa đĩa ép với đĩa bị động và bánh đà. Lúc này phần chủ động gồm bánh đà, thân ly hợp, và đĩa ép vẫn quay cùng trục khuỷu động cơ song không còn truyền mômen xoắn đến đĩa bị động và trục bị động nữa. Quá trình đóng và ngắt ly hợp làm lực ép của lò xo thay đổi, xuất hiện trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát. Quá trình này thường diễn ra rất ngắn nhưng phát sinh nhiệt khá lớn. Sự trượt gây nên mài mòn các bề mặt ma sát, đốt nóng các chi tiết của ly hợp và có thể dẫn đến hư hỏng ly hợp. Bởi vậy khi cần ngắt ly hợp nên ngắt một cách dứt khoát, còn khi đóng ly hợp nên đóng nó từ từ nhất là khi khởi hành để giảm tải trọng động cho các chi tiết trong hệ thống truyền lực và cho động cơ. Hình 2-2. Cơ cấu dẫn động cơ học cho ly hợp: 1-Bàn đạp ly hợp; 2-Thanh kéo; 3-Tay đòn 2.2.2. Cơ cấu điều khiển ngoài; 4-Tay đòn trong. ly hợp + Cơ cấu điều khiển đóng mở ly hợp bằng cơ học Cơ cấu điều khiển ly hợp bằng cơ học hay còn gọi là cơ cấu dẫn động trực tiếp (hình 2-2), gồm một số các cơ cấu, đòn bẩy, thanh truyền liên hệ với nhau bằng các khớp, các giá đỡ dùng để truyền lực ép từ bàn đạp ly hợp 1 đến ổ bi ép, ép vào tay đòn để tách các đĩa ma sát, mở ly hợp. Khi ly hợp ở trạng thái đóng, giữa ổ bi ép và tay đòn trong 4 luôn tồn tại một khe hở, đảm bảo đĩa ép ép chặt các đĩa chủ động và bị động với nhau, đồng thời khe hở này còn có tác dụng như phần dự trữ để khi bề dầy các đĩa ma sát và đĩa ép bị mòn sau một thời gian sử dụng. Khe hở này được điều chỉnh bằng thay đổi chiều dài của Đĩaép thanh kéo dọc 2 (trên máy kéo hay ôtô vận tải) hoặc dây cáp vởi vỏ cáp f Bàn đạp trên ôtô con. Ổ bi ép thường dùng là ổ e bi chặn bôi trơn bằng mỡ định kỳ a ổ bi ép hoặc bôi trơn một lần. Bàn đạp ly hợp d được bố trí trên buồng lái. ống dẫndầu b Lực đạp lên bàn đạp ly hợp c d1 của người lái được tính như sau: d2 Pn = 1,2P/(iC.η ) ≤ 200, N; Trong đó P là lực ép của lò xo; η - Hiệu suất bộ truyền; ic- Tỷ số truyền chung của cơ cấu ép iC = a/b.c/d.e/f ; 1,2 là hệ số kể đến các lò xo khi cắt ly hợp bị biến dạng thêm một lượng. + Cơ cấu dẫn động thủy cơ Trên một số máy kéo và đặc biệt là ở ôtô người ta thường sử dụng cơ cấu dẫn động thủy cơ (hình 2-3). Để giảm lực tác động lên bàn đạp ly hợp, trong cơ cấu dẫn động cơ học Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 23
22. người ta thay thanh kéo 2 (hình 2-2) bằng hai xylanh (xylanh bơm và xylanh công tác) có đường kính tương ứng là d1 và d2, liên hệ giữa hai xylanh là ống dẫn dầu có thể chịu được áp lực tới 10 Mpa. Pittông trong xylanh bơm nhận lực tác động trực tiếp từ bàn đạp ly hợp do người lái tác động hoặc gián tiếp qua bộ cường hóa để giảm lực tác động cho người lái. Trong trường hợp này tỷ số truyền từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép là : 2 iC = a/b.c/d.e/f .(d2/d1) ; Trong đó d2 và d1 là đường kính xylanh thủy lực. Do tỷ số truyền phụ thuộc bậc hai vào tỷ số đường kính các xylanh lực, thường d2>d1, nên tỷ số truyền chung tăng lên khá lớn, nhờ vậy có thể giảm tỷ lệ kích thước các tay đòn trong và tay đòn ngoài cũng như tỷ lệ tay đòn của bàn đạp ly hợp, nhờ vậy kích thước bộ truyền nhỏ gọn hơn nhưng lực tác dụng lên bàn đạp giảm đáng kể, ly hợp vẫn truyền được mômen lớn. + Cơ cấu dẫn động trực tiếp có trợ lực cơ học Hình 2-4. Cơ cấu điều khiển ly hợp có trợ lực cơ học (lò xo): Để giảm lực ép lên bàn đạp ly hợp, ở 1-Cần bàn đạp; 2, 10-Thanh kéo; 3- một số máy kéo và ôtô, người ta sử dụng bộ Bulông định vị; 4-Chốt; 5-Tay đòn; 6- trợ lực lò xo (hình 2-4), ly hợp với trợ lực lò Cốc; 7-Lò xo trợ lực; 8-Vít điều chỉnh; 9- xo có kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, rễ sử Giá đỡ; 11-Tay đòn. dụng và sửa chữa nên được sử dụng khá phổ biến trên ôtô và máy kéo. Cơ cấu dẫn động trực tiếp có trợ lực cơ học gồm thanh kéo 2 và 10, thanh kéo 2 liên kết với tay đòn ba vai 3, một đầu của tay đòn ba vai liên kết khớp cầu với cốc lò xo 6, trong cốc có lò xo 7, một đầu lò xo tỳ vào cốc 6 đầu kia tỳ vào bu lông 8, khi chưa đạp lên bàn đạp ly hợp, trục hình học của lò xo trợ lực cao hơn tâm trục 4 của tay đòn ba vai, đầu cốc 6 dưới tác dụng của lực căng ban đầu của lò xo đẩy cho tay đòn ba vai xoay lên phía trên, thanh kéo 10 dịch chuyển hoàn toàn sang trái, bàn đạp ly hợp ở vị trí cao nhất, ly hợp đóng hoàn toàn. Khi cần cắt ly hợp, người lái máy đạp lên bàn đạp ly hợp, thanh kéo 2 đẩy tay đòn ba vai đi xuống dưới đến khi trục hình học của lò xo thấp hơn tâm trục 4 của tay đòn ba vai, lực ép của lò xo tạo ra một mômen ngược chiều kim đồng hồ để trợ lực cho lực đạp của người lái. + Cơ cấu dẫn động ly hợp bằng thủy cơ có cường hóa khí nén Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 24
23. Hình 2-5. Cấu tạo xylanh và bộ cường hóa lực đạp bàn đạp ly hợp ôtô TOYOTA Hiện nay để cải thiện điều kiện làm việc cho người lái, trên một số ôtô như GAS 111, TOYOTA LAND CRUISER v.v thường trang bị bộ phận cường hóa để hỗ trợ lực tác động lên bàn đạp ly hợp cho người lái. Bộ cường hóa thường sử dụng là bộ cường hóa chân không, được lắp phía trước xylanh bơm (hình 2-5). Nguồn chân không được lấy từ bơm chân không hoặc lấy từ cổ hút của động cơ. Cấu tạo và làm việc của bộ trợ lực chân không tương tự bộ trợ lực chân không của phanh (xem ở chương 7 phần phanh trợ lực chân không). Trong buồng chân không có một màng, van chân không và van không khí. Bình thường khi động cơ làm việc, nếu không đạp vào bàn đạp ly hợp, van chân không nối thông hai khoang ở hai bên của màng với cổ hút của động cơ, nhờ lực lò xo hồi vị màng luôn luôn ép sang tận cùng bên phải. Khi tác động vào bàn đạp ly hợp, van không khí được mở thông với khoang bên phải của màng, trong khi đó khoang bên trái vẫn thông với cổ hút động cơ. Nhờ chênh lệch áp suất, màng dịch chuyển sang trái, qua cần đẩy, đẩy pittông của xylanh bơm thủy lực ép dầu sang xylanh công tác để mở ly hợp. 2.2.3. Đặc điểm cấu tạo các chi tiết chính của ly hợp ma sát + Cấu tạo của ly hợp ma sát khô một và hai đĩa thường xuyên đóng Hiện nay ly hợp ma sát khô một đĩa thường xuyên đóng được sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ôtô, máy kéo công suất nhỏ và trung bình (hình 2-6 a). Ly hợp một đĩa ma sát thường xuyên đóng gồm đĩa bị động 3 (đĩa ma sát) ở hai mặt của nó có tán các hợp chất tăng ma sát thường bằng vật liệu amiăng, bakalit-amiăng. Đĩa bị động được liên kết với trục ly hợp 11 bằng moayơ có then hoa. Thân ly hợp 6 được bắt chặt vào bánh đà nhờ 8÷12 bu lông, phía bên trong thân có các cốc để lắp lò xo ép 16 và các chốt 17 để lồng vào rãnh của đĩa ép 4, nhờ vậy mà đĩa ép luôn quay cùng tốc độ với thân ly hợp và bánh đà tạo thành phần chủ động của ly hợp và khi không tác động vào bàn đạp ly hợp dưới tác dụng của lực ép của các lò xo 16, đĩa 4 ép chặt đĩa bị động vào bề mặt bánh đà làm phát sinh lực ma sát giữa bề mặt tiếp xúc của bánh đà, đĩa bị động và đĩa ép, mômen được truyền từ bánh đà đến đĩa bị động tới moayơ đĩa bị động cho trục bị động của ly hợp. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 25
24. Hình 2-6. Nguyên lý cấu tạo ly hợp ma sát khô thường xuyên đóng: a) Một đĩa; b) Hai đĩa; Toàn bộ các chi tiết của phần chủ động và bị động của ly hợp được lắp trong vỏ bảo vệ ly hợp 2 thường được dập bằng tôn hay đúc bằng hợp kim nhôm hoặc gang. Khi người lái tác động một lực vào bàn đạp ly hợp 12, thông qua cơ cấu dẫn động gồm các thanh kéo 13, đòn mở ngoài 14 làm dịch chuyển ổ bi ép 10 sang trái, ép vào đầu dưới đòn mở trong 9, thông qua thanh 7 kéo đĩa ép 4 dịch chuyển sang phải nén các lò xo ép 16 vào một lượng, tỷ lệ với việc tăng lực đạp lên bàn đạp ly hợp, lực ép của đĩa ép và mômen xoắn truyền từ trục khuỷu sang trục bị động ly hợp sẽ giảm dần, khi giữa đĩa ép và đĩa bị động có khe hở, lực ép bằng không, việc truyền mômen xoắn từ trục khuỷu đến trục ly hợp sẽ kết thúc. Các ly hợp mà ở trạng thái bình thường đĩa ép luôn ép đĩa ma sát vào bánh đà như trình bày trên đây gọi là ly hợp thường xuyên đóng, các đĩa bị động, đĩa ép, bánh đà làm việc ở trạng thái khô nên gọi là ly hợp ma sát khô. Nếu một ly hợp mà ở trạng thái bình thường-người lái không tác động lên cơ cấu điều khiển, đĩa ép luôn tách khỏi đĩa bị động, mômen không truyền từ trục khuỷu động cơ đến trục ly hợp, tay hoặc bàn đạp ly hợp được định vị ở một vị trí tương ứng gọi là vị trí "ngắt ly hợp". Quá trình truyền mômen xoắn từ trục khuỷu sang trục ly hợp chỉ thực hiện khi ta đặt tay hay bàn đạp ly hợp đến vị trí "đóng ly hợp" khi đó đĩa ép qua cơ cấu điều khiển được giải phóng và ép đĩa bị động vào bánh đà, việc truyền mômen xoắn bắt đầu diễn ra thì người ta gọi ly hợp như vậy là ly hợp ma sát khô thường xuyên mở. Trên một số máy kéo công suất lớn như máy kéo ĐT-75, T-74, T-150 để làm tăng mômen truyền qua ly hợp người ta thường sử dụng ly hợp ma sát khô hai đĩa thường xuyên đóng (hình 2-6 b). Về nguyên lý cấu tạo, làm việc của ly hợp và của cơ cấu điều khiển cơ bản giống như ly hợp một đĩa, ở đây điểm khác nhau cơ bản là trong thân ly hợp có lắp hai đĩa bị động 21 và 23, moayơ của các đĩa bị động có then hoa và được lắp vào phần đầu có then hoa của trục ly hợp. Tương ứng với mỗi đĩa bị động, ly hợp có hai đĩa ép 20 và 22, các đĩa này liên kết với thân ly hợp nhờ các đinh tán hay bulông lắp vào thân, các đinh này lồng vào khe của đĩa ép nhờ vậy các đĩa ép quay cùng thân ly hợp và bánh đà như bộ phận chủ động của ly Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 26
25. hợp nhưng vẫn có khả năng dịch chuyển dọc trục. Ở trạng thái làm việc các đĩa ép ép chặt các đĩa bị động vào bánh đà, bề mặt tạo lực ma sát và mômen ma sát tăng lên hai lần, nhờ vậy làm tăng khả năng truyền mômen cực đại của ly hợp. Khi tác động vào bàn đạp ly hợp trước tiên đĩa ép 20 được kéo ra trước, sau đó nhờ lực căng của ba lò xo 18 đẩy đĩa ép 22 đi ra cho đến khi tỳ vào chốt giới hạn 19, tiếp tục đạp bàn đạp ly hợp đến cuối hành trình đĩa ép 20 sẽ tách khỏi bề mặt ma sát của đĩa bị động 21 mômen truyền từ trục khuỷu đến trục bị động được ngắt hoàn toàn. Hình 2-7. Lò xo ép của ly hợp: a) Lò xo trụ; b) Lò xo đĩa +Lò xo ép (hình 2-7) hiện nay thường dùng hai loại: Lò xo trụ và lò xo đĩa. Ở đa số ôtô tải và máy kéo người ta dùng lò xo trụ dạng lò xo đơn có đường kính ngoài của vòng lò xo cố định, trên một số máy kéo và ôtô công suất lớn người ta thường dùng hai vòng lò xo lồng vào nhau, chiều xoắn của hai vòng đặt ngược nhau, kết cấu lò xo trụ như vậy làm tăng lực ép lên đĩa ép và tránh hiện tượng cộng hưởng làm gẫy lò xo trong quá trình làm việc. Lò xo trụ có các vòng ở hai đầu ép sát với nhau và được mài phẳng để tiếp xúc tốt với đế của ổ đặt. Để lò xo định vị tốt, trên thân ly hợp phía bên trong có làm các gờ lồi, tương tự trên đĩa ép, phía mặt không tiếp xúc với đĩa ma sát có các ổ đặt và trụ dẫn hướng (xem hình 2-7 a). Lò xo đĩa (hình 2-7 b) được chế tạo từ thép đàn hồi cao giống như đĩa vành khăn tròn. Phần phía trong có các rãnh dài xẻ hướng tâm và được kết thúc bằng các lỗ tròn tạo điều kiện cho lò xo có khả năng biến dạng tốt, đồng thời tiếp xúc đều với ổ bi ép mở ly hợp. Đầu trong của lò xo được mài lõm tạo nên rãnh tròn nhằm giảm diện tích tiếp xúc với ổ bi ép và tạo điều kiện kiểm tra độ mòn của mép trong lò xo sau một thời gian làm việc nhất định. Vòng ngoài của lò xo được liên kết với đĩa ép nhờ vòng khóa bằng lò xo. Phần giữa lò xo liên kết với thân ly hợp, cho phép lò xo làm việc như một đòn bẩy có điểm tựa giữa. Lò xo ép ở trạng thái tự do có dạng hình nón, khi lắp thân ly hợp vào bánh đà, lò xo đã bị biến dạng và tạo nên lực ép ban đầu. Khi tác động lực lên bàn đạp ly hợp, ổ bi ép dịch chuyển sang trái tỳ lên vòng tròn đỉnh lò xo ép, lò xo biến dạng tiếp nhưng vòng tròn lớn của lò xo lại uốn cong sang phải, nhờ vậy nó kéo đĩa ép dịch chuyển ra, tách các bề mặt làm việc của ly hợp. + Đặc điểm cấu tạo của đĩa bị động ly hợp: Đĩa bị động có hai loại: Loại cứng và loại mềm. Cấu tạo đĩa gồm moayơ, xương đĩa, giảm chấn, tấm ma sát, đinh tán (hình 2-8). Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 27
26. Hình 2-8 Đĩa ly hợp: a) Dạng cứng; b) Dạng mềm; 1-Đệm ma sát; 2-Moayơ; 3-Xương đĩa dạng phẳng; 4-Xương đĩa dạng vênh; 5-Đĩa có cửa sổ để lắp lò xo giảm chấn; 6-Xương đĩa; 7-Lò xo giảm chấn. Đĩa ly hợp gồm moayơ nằm trong cùng có then hoa di trượt trên trục bị động. Phần ngoài của moayơ đối với loại đĩa cứng (h. 2-8 a) được tán với xương đĩa. Đối với đĩa loại mềm (h. 2-8 b) phía ngoài moayơ có dạng hình hoa thị. Trên các phần trống có chỗ để lắp lò xo trụ giảm chấn. Ôm bên ngoài là hai vành thép lá, hai vành này được tán chặt trên xương đĩa nhờ các đinh tán bằng thép, nhưng cho phép dịch chuyển nhỏ đối với moayơ. Giữa các vành thép và moayơ có các tấm ma sát bị ép chặt nhờ đinh tán. Trên các vành thép có các ô cửa sổ nhỏ, lồng vào đó là lò xo giảm chấn. Một đầu của lò xo giảm chấn tỳ vào moayơ, đầu kia tỳ vào cửa sổ. Sự dịch chuyển nhỏ giữa moayơ và vành thép chỉ được thực hiện khi các lò xo bị biến dạng tiếp, và đủ lớn để thắng lực ma sát giữa các tấm ma sát và vành thép (h.2-8 b). Xương đĩa làm bằng thép đàn hồi, phần trong được tán với vành thép, phần ngoài tán với tấm ma sát của ly hợp. Xương đĩa chế tạo bằng thép lá, có hai loại: Xương phẳng và xương được uốn vênh làn sóng (hình 2-8 a), tạo điều kiện có thể biến dạng dọc trục nhỏ khi làm việc. Nhờ cấu trúc như vậy, xương đĩa có khả năng đàn hồi dọc trục và theo chiều xoắn nên có thể làm êm dịu quá trình đóng mở ly hợp. Tấm ma sát làm bằng vật liệu amiăng, bakalit amiăng, vật liệu này có hệ số ma sát cao và ổn định, chịu mài mòn, được tán vào xương đĩa nhờ hai hàng đinh tán bằng đồng hoặc hợp kim nhôm. Trên bề mặt tấm ma sát có xẻ các rãnh hướng kính và vòng tròn nhằm tăng khả năng tiếp xúc tạo nên các rãnh thoát bủi bẩn và nhiệt ra ngoài. Bộ giảm chấn xoắn bao gồm: Bốn lò xo trụ đặt trong các ô cửa sổ với lực ép ban đầu nhất định (xem hình 2-8 b), các tấm ma sát ở vành trong bị ép giữa hai mặt của moayơ và các vành thép nhờ đinh tán bằng thép. Như vậy moayơ và xương đĩa được nối đàn hồi và có thể xoay tương đối với nhau. Khi có sự xoay tương đối các lò xo trụ bị nén lại, so với việc nối cứng moayơ và xương đĩa (đĩa cứng) thì độ cứng của hệ thống truyền lực có đĩa ly hợp loại mềm nhỏ hơn, tần số dao động riêng của hệ thống giảm đi, hạn chế được khả năng xuất hiện cộng hưởng ở tần số cao. Vì giới hạn của kích thước ô cửa sổ và để đảm bảo truyền hết mômen xoắn nên không thể giảm thấp độ cứng của các lò xo giảm chấn, hiện tượng cộng hưởng ở tần số thấp được giảm nhiều nhờ các tấm ma sát ở vành trong moayơ, các tấm ma sát dịch chuyển tương đối với moayơ và biến động năng thành nhiệt năng tỏa ra môi trường. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 28
27. + Cấu tạo một số ly hợp ma sát trên ôtô máy kéo - Ly hợp của ôtô con hiệu TOYOTA LAND CRUISER Hình 2-9. L y hợp ôtô TOYOTA LAND CRUISER Đây là loại ly hợp ma sát khô một đĩa có lò xo ép dạng đĩa (hình 2-9). Bánh đà của động cơ vừa là chi tiết của động cơ vừa là chi tiết của bộ phận chủ động. Bánh đà được bắt chặt với trục khuỷu nhờ bu lông định tâm, trên bề mặt của nó được gia công nhẵn làm bề mặt tựa của ly hợp. Mép ngoài của bánh đà có các lỗ ren để bắt với thân ly hợp, đồng thời có các chốt định tâm bảo đảm đồng tâm giữa bánh đà và thân ly hợp. Bánh đà làm bằng gang có khả năng dẫn nhiệt cao. Phần lõm phía trong có các lỗ thoát dầu, mỡ, các lỗ được khoan xiên tạo điều kiện cho dầu mỡ thoát ra ngoài theo lực ly tâm. Thân ly hợp làm bằng thép dập có các lỗ để bắt và định tâm với bánh đà. Trên thân có các gờ lồi hoặc lỗ để liên kết với đĩa ép nhưng vẫn cho phép đĩa ép di chuyển dọc trục. Lỗ trong của nó có gờ lồi giữ cho vòng lò xo khóa nhằm cố định lò xo ép dạng đĩa. Đĩa ép làm bằng gang, có khả năng dẫn nhiệt tốt. Mặt tiếp giáp với đĩa bị động được gia công nhẵn, mặt đối diện có các gờ lồi, một số gờ tạo nên các điểm tựa cho lò xo ép, một số gờ khác tạo nên các điểm truyền mômen xoắn giữa thân và đĩa ép. - Ly hợp của máy kéo MTZ-50 (Hình 2-10) Về nguyên lý cấu tạo các chi tiết chính của ly hợp trên máy kéo cũng tương tự như ly hợp của ôtô tuy nhiên trên máy kéo ly hợp ngoài nhiệm vụ truyền và ngắt mômen đến trục sơ cấp hộp số còn có nhiệm vụ truyền mômen cho trục thu công suất (TCS) và dẫn động cho bơm dầu của hệ thống nâng hạ thủy lực của cơ cấu treo v.v mặt khác mômen truyền qua ly hợp của máy kéo thường lớn hơn so với của ôtô khi công suất động cơ tương đương do máy kéo cần lực kéo lớn và vận tốc nhỏ, vì vậy ly hợp ma sát trên máy kéo có các điểm khác biệt sau: Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 29
28. Bánh đà 1 có khối lượng lớn để tăng mômen quán tính, mặt sau của bánh đà là mặt làm việc được gia công cẩn thận và có khoan hai hàng lỗ có ren để bắt với thân ly hợp và với thân trung gian nối với hộp số. Thân ly hợp 1 thường được dập bằng thép, có các lỗ để bắt và định vị tâm với bánh đà. Trên thân ly hợp có ép vào các cốc để đặt lò xo trụ 11, lỗ ở tâm của thân ly hợp được ép và hàn vào một moayơ có răng trong 10, moayơ này ăn khớp với trục rỗng 7 có răng ngoài để truyền chuyển động cho trục thu công suất và bơm dầu của cơ cấu treo. Đĩa ép 12 làm bằng gang, có khả năng dẫn nhiệt tốt. Mặt tiếp giáp với đĩa bị động được gia công nhẵn. Mặt kia có các gờ lồi tạo thành các điểm tựa để lồng lò xo ép hình trụ vào và ba trụ cao lồng qua khe của thân ly hợp để liên kết khớp với tay đòn trong 18. Tay đòn trong 18 một đầu liên kết khớp với đĩa ép, đầu kia dùng để ổ bi ép 9 tỳ vào khi mở ly hợp, ở trên thân có lắp một vít tựa vào thân ly hợp khi cắt ly hợp, và dùng nó để điều chỉnh khe hở giữa ổ bi ép và đầu dưới tay đòn trong. Phần bị động của ly hợp gồm đĩa bị động 15, đĩa liên kết với moayơ 16, maoayơ này liên kết với đầu trục bị động 17 bằng then hoa. Đĩa ma sát của ly hợp trên máy kéo MTZ- 50/52, MTZ-80/82 là loại đĩa ma sát chịu tải nặng, kiểu mềm. Cấu tạo của đĩa bị động giống như trình bày trên hình 2-8 b. Moayơ nằm trong cùng có then hoa và dịch chuyển được trên trục bị động. Phần ngoài của moayơ có dạng hình hoa thị. Trên các phần trống có chỗ để lắp lò xo trụ giảm chấn. Ôm bên ngoài là hai vành thép lá, hai vành này được tán chặt trên xương đĩa nhờ các đinh tán bằng thép, nhưng cho phép dịch chuyển nhỏ đối với moayơ. Giữa các vành thép và moayơ có các tấm ma sát bị ép chặt nhờ đinh tán. Trên các vành thép có các ô cửa sổ nhỏ, lồng vào đó là lò xo giảm chấn. Một đầu của lò xo giảm chấn tỳ vào moayơ, đầu kia tỳ vào cửa sổ. Sự dịch chuyển nhỏ giữa moayơ và vành thép chỉ được thực hiện khi các lò xo bị biến dạng tiếp, và đủ lớn để thắng lực ma sát giữa các tấm ma sát và vành thép. Xương đĩa làm bằng thép đàn hồi, phần trong được tán với vành thép, phần ngoài tán với tấm ma sát 13 của ly hợp. Xương đĩa chế tạo bằng thép lá, được uốn vênh làn sóng, tạo điều kiện có thể biến dạng dọc trục nhỏ khi làm việc. Nhờ cấu trúc như vậy, xương đĩa có khả năng đàn hồi dọc trục và theo chiều xoắn nên có thể làm êm quá trình đóng mở ly hợp. Lò xo ép 11 dạng lò xo trụ được chế tạo bằng các loại thép tốt có tính đàn hồi cao. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 30
29. Hình 2-10. Cấu tạo ly hợp máy kéo MTZ-50: a) Ly hợp; b) Khớp nối; 1-Bánh đà; 2, 4-Bánh răng dẫn động bơm dầu cơ cấu treo; 3, 9-Bạc và ổ bi ép; 5-Trục sơ cấp hộp số; 6-Nỉa khớp nối sau; 7-Trục dẫn động thu công suất (TCS); 8-Bánh răng dẫn động TCS; 10, 16-Moayơ; 11-Lò xo ép; 12-Đĩa ép; 13-Đệm ma sát; 14-Thân ly hợp; 15-Đĩa bị động; 17-Trục ly hợp; 18-Tay đòn trong; 19-Lò xo giảm chấn; 20-Lò xo hồi vị; 21-Vít điều chỉnh; 22-Vỏ ly hợp; 23-Vòng đệm; 24-Đệm cao su; 25-Nỉa khớp nối phía trước. Trục ly hợp 17 được lắp trên hai ổ bi cầu trong khoang trung gian nối với hộp số, nửa trước của trục ly hợp phân bố trong khoang ly hợp 22 được lồng vào trục rỗng chế tạo liền với bánh răng 7 truyền lực cho trục thu công suất (TCS), trục này được lắp trên hai ổ bi cầu, ống trượt 3 và ổ bi ép 9 được trượt bên ngoài trục 7. Ở máy kéo MTZ-80/82 để truyền mômen cho TCS trên trục bánh răng 7 chế tạo liền hai bánh răng chủ động, nhờ vậy trục thu công suất của các máy kéo này có hai chế độ tốc độ. 2.2.4. Ly hợp ma sát ép bằng lực ly tâm Ly hợp ly tâm là loại ly hợp ma sát tự động điều khiển (tự động gài) phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ. Trên hình 2-11 là ly hợp ép bằng lực ly tâm trên một số ôtô công suất nhỏ. Lực ép được tạo nên bởi lực ly tâm của các khối lượng quay 4 (thường có ba khối lượng dạng cầu) phân bố cách nhau 1200 theo chu vi. Khi làm việc các khối lượng dưới tác dụng của lực ly tâm văng ra xa tâm quay và tựa vào mặt nghiêng 5 của thân ly hợp 3 tạo thành lực ép để ép đĩa ép 2 vào đĩa bị động và vào mặt bánh đà thực hiện việc truyền mômen. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 31
30. Thông thường người ta tính toán sao cho ở số vòng quay nhỏ (số vòng quay chạy không) lực ly tâm hay lực ép của các khối lượng quay là không đáng kể và ly hợp khi đó ở "trạng thái mở". Mômen không truyền đến trục sơ cấp hộp số hay truyền đến không đủ thắng các lực cản lăn, nên ôtô dù có đang gài số cũng không thể di chuyển được. Khi đó bộ phận chủ động và bị động trượt tương đối với nhau. Khi số vòng quay tăng lên, ở một số ôtô khi ne = 1200 ÷1200 v/ph, lực ly tâm đủ lớn để đóng hoàn toàn ly hợp và truyền hết mômen danh nghĩa của động cơ. Ở số vòng quay này, ly hợp hoàn toàn không bị trượt ngay cả với tải hoàn toàn. Khi số vòng quay đạt tới 2000 v/ph các khối lượng quay văng ra tận cùng và tựa vào thân ly hợp (có phần mặt trong song song với trục ly hợp) lúc này lực ép không tăng lên nữa, nhờ vậy làm giảm tải trọng cho các đĩa ép và đĩa ma sát. Đến cổ hút động cơ Hình 2-11. Ly hợp với lực ép bằng lực ly tâm: 1-Đĩa ly hợp; 2-Đĩa ép; 3-Thân ly hợp; 4- Trọng vật; 5-Mặt trượt Khi muốn chuyển số truyền ở hộp số cơ học điều khiển bằng tay, thông thường ta phải cắt ly hợp, đối với ly hợp ly tâm, muốn nó tự động cắt cần phải giảm số vòng quay động cơ xuống bằng số vòng quay chạy không, điều này là không hợp lý khi xe đang chuyển động cần chuyển từ số này lên số khác nhanh chóng và lợi dụng quán tính để tăng tốc. Để giải quyết việc đó người ta sử dụng một cơ cấu phụ, tác động nhanh để ly khai ly hợp bằng chân không hoặc khí nén lấy từ cổ hút của động cơ hoặc từ cổ xả của động cơ, nối với một buồng khí nén trong đó có màng và cơ cấu dẫn động tách ly hợp tức thời khi sang số mà không cần chờ sự giảm số vòng quay trục khuỷu động cơ (hình 2-11). Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 32
31. Trên ôtô dùng ly hợp ly tâm thường không có bàn đạp ly hợp, trong buồng lái chỉ có bàn đạp phanh và bàn đạp điều khiển hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt (bàn đạp ga) vì vậy người ta gọi chúng là ôtô có hai bàn đạp. 2.2.5. Ly hợp với bánh đà hai khối lượng Ly hợp ôtô ngoài nhiệm vụ chính là đóng ngắt dòng truyền mômen từ động cơ đến bánh xe chủ động, còn có nhiệm vụ làm giảm dao động xoắn của trục khuỷu. Sự giảm chấn (giảm rung động) có thể ngăn ngừa dao động truyền tới hộp số và khung xe. Thông thường vùng cộng hưởng của hệ thống truyền lực nằm trong vùng số vòng quay của động cơ. Thiết bị giảm chấn đặt trong đĩa bị động của ly hợp như trình bày trên đây không đủ không gian để lắp bộ giảm chấn có kích thước lớn, ngoài ra khi lắp bộ giảm chấn trong đĩa bị động sẽ làm tăng khối lượng của đĩa bị động do đó khi vào và ra số khó khăn cũng như vấn đề dao động xoắn của trục khuỷu chưa được giải quyết thoả đáng, dẫn đến động cơ làm việc rung động. Hiện nay trên một số động cơ người ta đã sử dụng ly hợp với bánh đà hai khối lượng. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại này được giới thiệu trên hình 2-12. Phần khối lượng chính nối cứng với trục khuỷu, bên trong có lắp một ổ bi, lắp trên ổ bi này là khối lượng phụ, giữa hai khối lượng có đặt vòng lò xo giảm chấn để dập tắt dao động. Hình 2-12. Ly hợp bánh đà hai khối lượng Ly hợp lắp vào mặt sau của khối lượng phụ như bình thường. Với kết cấu như vậy người ta có thể tăng được kích thước của lò xo giảm chấn và nhờ vậy nó dập tắt tốt dao động xoắn sinh ra khi làm việc trong trục khuỷu động cơ. Hình dưới đây trình bày các chi tiết chính của bánh đà hai khối lượng, cấu tạo bánh đà loại này gồm hai phần khối lượng (đĩa 1 và đĩa 2) liên kết với nhau nhờ một đĩa liên kết. Giữa hai phần khối lượng này liên kết với nhau qua vòng lò xo. Khi động cơ làm việc hai nửa khối lượng sẽ dao động với nhau theo biên độ như trình bày ở hình bên. Đĩa liên kết 2.3. Ly hợp thủy lực Ly hợp thủy lực có hai loại, đó là ly hợp thủy động và ly hợp thủy tĩnh. Loại thủy tĩnh Đĩa 1 Lò xo Đĩa 2 thường liên hệ với môtơ thủy lực để thực hiện chức năng của hệ thống truyền lực chung, chúng ta sẽ tìm hiểu các bộ truyền thủy động và truyền lực thủy tĩnh ở chương 3. Với tính chất như một bộ phận nối và ngắt mômen truyền từ trục khuỷu đến trục sơ cấp hộp số, ở Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 33
32. đây ta chỉ tìm hiểu nguyên lý làm việc và đặc điểm cấu tạo của ly hợp thủy động hay còn gọi chung là ly hợp thủy lực. b) c) Hình 2-13 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và làm việc của ly hợp thủy lực: a) Nguyên lý cấu tạo và làm việc; b) Cấu tạo; c) Mặt cắt ngang của ly hợp. 1- Vỏ ly hợp; 2- Bánh bơm; 3- Bánh tuabin; 4-Vách ngăn Ly hợp thủy lực có sơ đồ nguyên lý cấu tạo vào làm việc như trên hình 2-13 a, cấu tạo cụ thể và mặt cắt ngang của ly hợp có vách ngăn được trình bày trên hình 2-13 b, c. Ly hợp thủy lực gồm thân ly hợp kín 1 trong đó có bơm 2 và tuabin 3. Bơm được gắn với trục khuỷu của động cơ, tuabin liên kết với trục sơ cấp hộp số. Trên đĩa dạng vành xuyến của bơm và tuabin đều có các cánh hướng tâm, chất lỏng được nạp đầy trong thân ly hợp, khi làm việc chất lỏng tuần hoàn theo rãnh của các cánh có xu hướng chảy từ trong ra ngoài với vận tốc tuyệt đối W (trong đó V là vận vòng theo cung vành xuyến còn U là vận tốc ly tâm). Vận tốc tuyệt đối của chất lỏng ở vùng gần trục là W1 ở phía ngoài là W2. Như vậy trong đĩa bơm diễn ra quá trình biến cơ năng thành động năng của dòng chất lỏng, càng xa tâm động năng của dòng chất lỏng càng lớn vì tốc độ của dòng chất lỏng ở xa tâm lớn hơn gần tâm W2 > W1. Sau đó chất lỏng đi tiếp từ rìa ngoài của bơm đập vào cánh ngoài của đĩa turbin, và tác dụng lên đĩa tuabin một lực chính bằng lực mà đĩa bơm tác động vào chất lỏng. Do đó mômen xoắn trên trục đĩa tuabin chính bằng mômen xoắn trên trục đĩa bơm. Để tăng động năng của dòng chất lỏng khi đi ra ngoài bánh bơm, bơm và tuabin được chế tạo ở dạng vành xuyến, tiết diện từ trong ra ngoài thu nhỏ dần nhờ đó mà các phần tử chất lỏng khi đi ra phía ngoài tốc độ của chúng tăng lên rất cao. Mômen của đĩa bơm là hiệu mômen xung lượng trong một giây mà chất lỏng đi vào và đi ra khỏi cánh bơm: MB = (r2 W2 cosα 2 - r1 W1 cosα 1 ) G/g ; (2.2) Trong đó m= G/g là khối lượng của chất lỏng chảy qua các rãnh của đĩa bơm trong một giây; r2 , r1 là bán kính điểm ra và vào của cánh đĩa bơm (m); W2, W1 vận tốc tuyệt đối của dòng chất lỏng (m/s); α 1 và α 2 là góc giữa véc tơ vận tốc tuyệt đối với vận tốc theo (dòng chảy vòng) v1, v2. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 34
33. Ta có mômen của đĩa bơm bằng mômen quay của đĩa turbin: MT = MB = (r2 W2 cosα 2 - r1 W1 cosα 1 ) G/g; Khi chất lỏng tuần hoàn trong đĩa bơm thì một phần công suất của bơm bị tiêu hao do ma sát nội tại trong chất lỏng và do va đập. Nếu gọi công suất của bơm là Nb, của tuabin là Nt và Nr là công suất tiêu hao do va đập và ma sát. Ta có : Nb = Nt + Nr; Hiệu suất truyền của ly hợp thủy lực sẽ là : η = NT/NB = nT /nB =1- (nB-nT)/nB ; (2.3) 1 Trong đó nB và nT là số vòng quay của bơm và của turbin. Từ công thức 2.3 thấy rằng khi trục tuabin 2 đứng im thì hiệu suất của bộ truyền băng 0, trong quá trình làm việc khi trục tuabin quay bằng trục bơm thì ta có hiệu suất của bộ truyền bằng 1. Điều này ít khi xẩy ra, do tải trọng đặt lên trục bơm và do liên kết bằng động năng giữa hai bánh bơm và tuabin nên trong ly hợp luôn có trượt, mức độ trượt phụ thuộc vào tải trọng và điều kiện Hình 2-14. Ly hợp thuỷ động làm việc của ly hợp thủy lực, khi làm việc bình thường trên xe con: hiệu suất bộ truyền thường nằm trong khoảng từ 95 ÷ 98% 1- Bánh tuabin; 2- Bánh bơm. thường thấp hơn hiệu suất của ly hợp ma sát. Tuy nhiên do tính chất làm việc êm dịu và tích chất dập tắt mọi tải trọng động trong bộ truyền, nên ở một số xe khi thiết kế để làm việc với tải trọng thay đổi trong giới hạn lớn, như xe ủi, xe làm đất trồng rừng, xe xúc than, đá v người ta thường sử dụng ly hợp thủy lực. Kết cấu của ly hợp thủy lực có chứa dầu nên khối lượng của ly hợp thường lớn, cồng kềnh, tuy nhiên ly hợp thủy lực có thể được sử dụng làm chức năng của bánh đà của động cơ. Hình 2-15. Đặc tính động cơ và ly hợp trên xe con Vào những năm 80 của thế kỷ trước, người Nhật đã sử dụng ly hợp thủy động cho xe con dùng động cơ diezel có tuabin lùa khí (hình 2-14). Ly hợp thủy động có kết cấu nhỏ gọn, mức nạp dầu không đổi và được bố trí nối tiếp với ly hợp ma sát khô trên hệ thống truyền lực của xe. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 35
34. Tính chất hoạt động của ly hợp thủy động đời xe này được giới thiệu trên các đường đặc tính tương ứng (hình 2-15). Có thể nhận thấy đường đặc tính thủy lực khi tuabin bị hãm cứng (trượt 100%) nằm rất xa ngoài miền ổn định của đặc tính động cơ đốt trong. Việc khởi hành chỉ có thể thực hiện nhờ ly hợp ma sát khô và rất ít được trợ giúp của ly hợp thủy lực. Để cải thiện tính chất khởi hành, các thế hệ xe con đời sau đã sử dụng ly hợp thủy động nối cầu (Khóa LOCK-UP). 2.4. Ly hợp điện từ Ly hợp điện từ có ưu điểm là có cấu tạo đơn giản, khả năng tự động hóa quá trình điều khiển cao, trong sử dụng ít phải chăm sóc điều chỉnh. Ly hợp điện từ được phân ra làm hai loại: Ly hợp điện từ tác động trực tiếp và ly hợp điện từ tác động gián tiếp. + Ly hợp điện từ tác động trực tiếp Cấu tạo của ly hợp loại này tương đối đơn giản (hình 2-16). Phần chủ động gồm trục khuỷu 9, bánh đà 8 liên kết với trục khuỷu bằng bu lông, trong hốc của bánh đà có lắp cuộn dây 3 trên lõi từ 2. Phần bị động gồm đĩa phần ứng 4 có moayơ liên kết then hoa với trục ly hợp 6, trên trục ly hợp phía Hình 2-16. Ly hợp điện từ tác trong phần ứng có lắp lò xo ly khai 5 với độ căng ban động trực tiếp đầu nhỏ. Để dẫn điện vào cuộn từ hóa 3, sử dụng chổi than 1 và cổ góp 7. Ly hợp loại này sử dụng dòng điện một chiều từ acquy và máy phát. Khi đóng công tắc điều khiển (công tắc này thường bố trí ngay trên bàn đạp ly hợp), dòng điện từ acquy qua chổi than và cổ góp đi vào cuộn từ hóa 3, tạo nên trong lõi từ 2 một từ trường mạnh hút chặt phần ứng 4 vào lõi từ 2. Mômen xoắn của động cơ truyền từ trục khuỷu đến bánh đà qua lõi 2 tới phần ứng 4 và trục ly hợp 6 rồi truyền đến trục sơ cấp hộp số. Khi cắt ly hợp chỉ cần cắt công tắc làm mất dòng từ hóa trong cuộn dây 3, từ trường bị mất và lò xo 5 đẩy đĩa phần ứng ly khai khỏi phần chủ động, sự truyền mômen của ly hợp được ngừng ngay lại. Ưu điểm của ly hợp loại này là có cấu tạo đơn giản, dễ tự động hóa trong quá trình điều khiển, nhược điểm là phải dùng sắt nguyên chất để chế tạo lõi và đĩa phần ứng để khi ngắt ly hợp được dứt khoát. + Ly hợp điện từ tác động gián tiếp Loại này về cấu tạo cũng gần giống như loại tác động trực tiếp, điểm khác biệt chủ yếu là thay vì việc phần ứng được hút trực tiếp vào phần cảm (lõi từ) ở đây việc truyền mômen từ phần chủ động - phần cảm sang phần ứng thông qua một hỗn hợp bột kim loại từ hóa và chất bôi trơn khô 7. Bột sắt từ được sử dụng gồm bột calinol sắt hoặc sắt hợp kim. Phần chủ động gồm bánh đà 1, cuộn từ hóa 2. Phần bị động gồm đĩa phần ứng 3 có moayơ để liên kết then hoa với trục ly hợp 4. Khoảng không gian có bề dầy nhỏ giữa phần ứng và bánh đà chứa đầy các hỗn hợp sắt từ (hình 2-17). Để dẫn dòng điện một chiều vào cuộn từ hóa người ta sử dụng chổi than 5 và cổ góp 6. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 36 Hình 2-17. Ly hợp điện từ tác động gián tiếp
35. Khi trục khuỷu quay, do lực ly tâm các bột sắt văng ra phần ngoài. Khi có dòng điện vào cuộn từ hóa, cuộn dây tạo nên từ trường hút các bột kim loại mịn trộn với bột bôi trơn liên kết chặt lõi phần cảm 2 với phần ứng 3, mômen được truyền từ bánh đà đến phần ứng và làm trục ly hợp hay trục hộp số quay. Mômen truyền từ trục khuỷu đến trục hộp số phụ thuộc vào giá trị cường độ dòng điện và khe hở giữ phần ứng và phần cảm. Loại ly hợp này ít bị hao mòn, ít phải điều chỉnh trong sử dụng, hiện nay được sử dụng tương đối phổ biến trên ôtô con. Câu hỏi ôn tập chương 2: Ly hợp 1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại ly hợp dùng trên ôtô máy kéo hiện nay. Tìm hiểu nguyên lý cấu tạo và làm việc của các loại ly hợp ma sát, ly hợp thuỷ lực và ly hợp điện từ. 2. Nguyên lý cấu tạo, nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát ép bằng lò xo trụ, lò xo đĩa, ép bằng lực ly tâm. 3. Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp thuỷ lực, tìm hiểu ưu nhược điểm của ly hợp thuỷ lực so với ly hợp ma sát. 4. Tìm hiểu về vấn đề giảm trấn xoắn và việc dập tắt dao động xoắn của trục khuỷu động cơ. Nêu tác dụng của đĩa ma sát dạng mềm. Tại sao ở các động cơ cao tốc, người ta thường sử dụng ly hợp với bánh đà hai khối lượng? Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 37
36. CHƯƠNG III: HỘP SỐ 3.1. Khái niệm chung Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngành công nghiệp chế tạo ôtô, máy kéo hiện nay đã có những tiến bộ vượt bậc, những cải tiến của hệ thống truyền lực nói chung và hộp số nói riêng đã làm cho cấu tạo của hộp số ôtô máy kéo và xe chuyên dụng hiện nay phong phú và đa dạng hơn nhiều, phụ thuộc nguyên lý làm việc của hệ thống truyền lực mà hộp số trên ôtô máy kéo có những đặc điểm cấu tạo khác nhau. Trên ôtô con, ôtô du lịch và trên một số xe chuyên dụng, sử dụng truyền lực thủy lực với tự động điều khiển, các bộ phận của hệ thống truyền lực trên các loại xe này liên hệ với nhau thành một hệ thống chung, việc phân chia hệ thống truyền lực ra thành các bộ phận như: Ly hợp, hộp số, cầu chủ động v.v theo cách truyền thống đôi khi không thích hợp với các loại truyền lực này vì vậy ta có thể chia hộp số trên ôtô máy kéo hiện nay ra làm hai dạng tổng quát là hộp số chính cơ học có trục cố định (HSC) và các loại hộp số khác bao gồm:Hộp số thủy cơ (HSTC), hộp số thủy lực, hộp số tự động (AT- Automatic tranmision) và hộp số vô cấp (HSVC). Trên một số ôtô, máy kéo khi sử dụng hai hay nhiều cầu chủ động từ HSC dòng công suất của động cơ còn được truyền đến các cầu chủ động khác qua hộp phân phối (HPP) và hộp số phụ (HSP). Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu về các loại hộp số này. 3.2. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hộp số 3.2.1. Nhiệm vụ Hộp số là bộ phận dùng để thay đổi mômen, số vòng quay của động cơ cũng như chiều quay từ động cơ đến bánh chủ động của ôtô máy kéo. HSC là bộ phận lắp sau ly hợp hoặc bộ biến đổi mômen quay (BMM). Trên một số máy kéo và xe chuyên dụng, HSC còn cho phép trích một phần công suất của động cơ để dẫn động các bộ phận làm việc của máy công tác và tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong một thời gian dài. 3.2.2. Yêu cầu đối với hộp số Hộp số dùng trên ôtô máy kéo cần thỏa mãn các yêu cầu sau: Có dẫy tỷ số truyền hợp lý để nâng cao tính năng động lực và tính năng kinh tế của ôtô máy kéo; Hiệu suất bộ truyền phải cao, khi làm việc ít gây tiếng ồn, việc sử dụng hộp số phải thuận tiện và nhẹ nhàng, không sinh ra lực va đập trên các bánh răng; Kết cấu hộp số phải nhỏ gọn, đủ bền, kiểm tra bảo dưỡng và điều chỉnh thuận tiện. 3.2.3. Phân loại hộp số Có rất nhiều phương pháp phân loại hộp số, sau đây chỉ nêu nên một số cách phân loại chính đối với hộp số dùng trên ôtô máy kéo và xe chuyên dụng: + Theo nguyên lý làm việc, hộp số được chia ra làm các loại chính sau: Hộp số cơ học; Hộp số thủy lực (thủy động và thủy tĩnh) và hộp số thủy cơ. + Theo phương pháp điều khiển hộp số người ta chia hộp số ra thành hai loại chính là hộp số điều khiển bằng tay (MT) và hộp số tự động (AT). + Theo phương pháp thay đổi tỷ số truyền, hộp số chia ra hai loại là hộp số phân cấp và hộp số vô cấp. - Hộp số phân cấp: Ở loại hộp số phân cấp tỷ số truyền được thay đổi theo từng cặp bánh răng ăn khớp. Trong hộp số phân cấp lại chia ra các loại hộp số sau: Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 37
37. Theo sơ đồ động học phân ra hộp số có hai trục (ba trục hoặc bốn trục); Hộp số hành tinh một hàng hay hai hàng (hành tinh phối hợp); Theo phương pháp ăn khớp các bánh răng có hộp số loại bánh răng di động hoặc bánh răng thường xuyên ăn khớp; Theo phương pháp gài số có hộp số gài cơ học, gài nhờ ly hợp ép bằng thủy lực hay gài tự động; Theo sự phân bố các trục của hộp số ta có hộp số với trục phân bố dọc theo thân máy hoặc phân bố ngang theo thân máy. Ngoài ra còn có các hộp số phối hợp (hộp số kép hay hộp số nhân bội), hộp số này thường dùng trên máy kéo và ôtô tải hiện đại, hộp số loại này gồm hai phần ghép nối tiếp với nhau. Chúng phân bố trong một thân chung hay hai thân riêng biệt, và người ta thường gọi chúng là hộp số chính và hộp số phụ, ví dụ hộp số máy kéo DT-75 có bộ phận tăng mômen quay kiểu hành tinh và hộp số chính. Để phù hợp với các công việc nông nghiệp khác nhau, trên máy kéo thường trang bị hộp số phân cấp với số số truyền lớn và phạm vi thay đổi tốc độ rộng. Hiện nay trên máy kéo thường có từ 5÷22 số truyền, tốc độ chuyển động thay đổi từ 0,1÷ 40 km/h. Để thuận tiện cho quá trình sử dụng người ta quy ước phân số số truyền ra làm ba nhóm: Nhóm số truyền làm việc chính; Nhóm số truyền vận chuyển trên đường tốt và nhóm số truyền chậm. Tương ứng với các nhóm số truyền đó vận tốc chuyển động của máy kéo thay đổi trong khoảng: 3÷15 Km/h; 15÷40 Km/h và 0,1÷3 Km/h. Để máy kéo hoàn thành một số dạng công việc đòi hỏi tốc độ chuyển động đặc biệt chậm, người ta còn dùng một bộ phận gọi là bộ giảm hành trình. Bộ phận này được trang bị cho hộp số máy kéo như một bộ phận phụ theo đơn đặt hàng của người sử dụng. Trên ôtô số số truyền thường có từ 3÷5 số truyền, do điều kiện làm việc của ôtô thuận lợi hơn máy kéo, các số truyền thấp dùng để khởi hành và tăng tốc, các số truyền cao dùng khi ôtô chuyển động ổn định. Khi tỷ số truyền i=1 gọi là số truyền thẳng còn khi i<1 gọi là số truyền tăng tốc (số truyền OD). Ngoài ra trên ôtô, máy kéo và xe chuyên dụng còn có số truyền lùi, thường ở ôtô có 1 số lùi còn trên máy kéo và xe chuyên dụng thường có 1 hoặc nhiều số lùi nhằm thuận tiện khi liên hợp với các máy công tác và điều kiện làm việc riêng. - Hộp số vô cấp Ở các loại máy có hộp số vô cấp, tỷ số truyền mômen và số vòng quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô máy kéo thay đổi tự động phụ thuộc vào tải trọng của động cơ. Hộp số vô cấp thường dùng trên ôtô máy kéo là hộp số thủy lực, hộp số điện từ hay hộp số cơ học dạng ma sát. Trong nhiều trường hợp người ta thường sử dụng phối hợp hộp số vô cấp kiểu cơ học với bộ biến đổi mômen quay để tạo nên hộp số vô cấp nhằm nâng cao tính năng động lực của ôtô. 3.3. Cấu tạo của hộp số chính cơ học (HSC) 3.3.1. Sơ đồ động học của HSC Hiện nay trên ôtô máy kéo thường sử dụng hộp số có hai, ba hoặc bốn trục. Trên các trục lắp các bánh răng chủ động, bị động với cơ cấu gài số. Đối với máy kéo và xe chuyên dụng dùng hộp số cơ học, khi chuyển số người lái phải cắt ly hợp, do lực cản chuyển động thường rất lớn do đó vận tốc chuyển động của liên hợp máy thường nhanh chóng giảm về không. Sau khi chuyển số, liên hợp lại phải khởi hành lại từ vận tốc bằng không tới vận tốc làm việc ở số truyền mới, vì vậy khi khởi hành động cơ máy Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 38
38. kéo và xe chuyên dụng thường hay bị quá tải, do đó người ta thiết kế động cơ dùng trên máy kéo thường có khả năng quá tải lớn. Từ đặc điểm làm việc như vậy hộp số trên máy kéo và xe chuyên dụng có một vài điểm khác so với hộp số cơ học trên ôtô. Trên sơ đồ động học của hộp số hai hay ba trục của máy kéo và xe chuyên dụng (hình 3-1) ta thấy, trên trục sơ cấp thường có lắp các bánh răng hoặc cặp bánh răng di động, các bánh răng này liên kết với nỉa gài số để thực hiện việc gài số, trên trục thứ cấp hoặc trục trung gian thường lắp các bánh răng cố định, kết cấu như vậy làm hộp số của máy kéo đơn giản hơn so với hộp số của ôtô có hai hay ba trục tương ứng. Hộp số hai trục (hình 3-1 a) có hai trục chính: Sơ cấp 2, thứ cấp 5, ngoài ra trong hộp số còn có trục số lùi (không vẽ trên hình). Trục sơ cấp nối với trục ly hợp bằng khớp mềm. Trên phần then hoa của trục sơ cấp có lắp các bánh răng di động 3. Trên trục thứ cấp 5 được lắp cố định các bánh răng 1 còn ở đầu ra của nó có lắp bánh răng nón chủ động của truyền lực chính, qua bánh răng này mômen được truyền đến truyền lực chính của cầu chủ động. Bằng cách dịch chuyển các bánh răng di động 3 cho ăn khớp tương ứng với bánh răng trên trên trục thứ cấp 5, ta có ba số truyền khác nhau. Ở loại hộp số này tỷ số truyền của mỗi một số truyền là do ăn khớp của một cặp bánh răng. Hình 3-1. Sơ đồ động học của hộp số máy kéo: a) Hộp số hai trục; b) Hộp số ba trục; c) Hộp số phối hợp (có hộp số chính và hộp số phụ hay còn gọi là bộ gài tầng hay bộ phân bội số truyền) Ở hộp số ba trục (hình 3-1 b) có ba trục chính-trục sơ cấp 3, thứ cấp 7 và trục trung gian 8 được lắp trong thân 6. Trục thứ cấp đồng tâm với trục sơ cấp. Bánh răng 4 trên trục sơ cấp thường xuyên ăn khớp với bánh răng 2 của trục trung gian, do đó khi ly hợp đóng hai trục này luôn luôn quay. Trên trục trung gian có lắp cố định các bánh răng 1, nhờ các bánh răng di động 5 lắp trên trục thứ cấp 7 ta có thể cho các bánh răng này ăn khớp từng cặp với nhau tạo nên các số truyền khác nhau. Tỷ số truyền của mỗi một số truyền là do sự ăn khớp của hai cặp bánh răng. Ở trên một số máy kéo và ôtô vận tải người ta thường trang bị thêm hộp số phụ hay còn gọi là bộ phận gài tầng hoặc bộ phân bội số truyền, như trên hình 3-1 c. Ở đây hộp số gồm: Hộp số chính 2 và hộp số phụ 1, hộp số chính có cấu tạo giống như hộp số trình bày ở Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 39
39. hình 3-1 a, khi đẩy bánh răng 6 trên trục trung gian 9 ra ăn khớp với các bánh răng 7 ta có 3 số truyền. Ở hộp số phụ 1 nhờ bánh răng gài tầng 4 có thể gài trực tiếp với bánh răng sơ cấp răng dài 3 của trục sơ cấp 8 (truyền thẳng) hoặc cho ăn khớp với bánh răng quay trơn 5 trên trục thứ cấp 10, ta có hai số truyền. Nhờ tổ hợp với ba số truyền trong hộp số chính 2 ta có 6 số truyền. Trên ôtô con và ôtô vận tải người ta cũng thường dùng hộp số hai hoặc ba trục như trên hình 3-2. Ở HSC hai trục (hình 3-2 b), trục sơ cấp 1 và trục thứ cấp 3 được lắp trong thân hộp số. Tất cả các số truyền đều truyền qua một cặp bánh răng ăn khớp, trong một số trường hợp số truyền cao nhất có thể truyền qua nhiều cặp bánh răng, cấu trúc này thường gặp ở động cơ lắp ở cầu trước và cầu trước là cầu chủ động. Đối với HSC ba trục (hình 3-2 a), gồm trục sơ cấp 1, trục thứ cấp 3 và trục trung gian 2. Phần lớn các số truyền đều truyền qua hai cặp bánh răng ăn khớp, nếu nối trực tiếp khớp gài số 3-4 vào ăn khớp với bánh răng trên trục sơ cấp ta có số 4 là số truyền thẳng (số truyền thẳng), trong trường hợp này bánh răng trên trục sơ cấp 1 thường có các vành răng trong. Khác với hộp số cơ học của máy kéo, trong hộp số ôtô, các bánh răng trên trục sơ cấp 1 (hình 3-2 b) hoặc trung gian 2 (hình 3-2 a) được lắp cố định với trục, các bánh răng này thường xuyên ăn khớp với các bánh răng quay trơn trên trục thứ cấp 3. Hình 3-2. Sơ đồ động học hộp số ôtô: a) Hộp số ba trục; b) HS hai trục; c, d) Hướng truyền mômen của hộp số. Khi cơ cấu gài số (bộ hòa đồng tốc) ở vị trí trung gian, các bánh răng trên trục thứ cấp quay tự do, mômen không truyền từ trục sơ cấp sang trục thứ cấp. Để truyền mômen ta dịch chuyển cơ cấu gài số (bộ hòa đồng tốc) sang vị trí tương ứng theo chiều mũi tên chỉ trên hình vẽ ta có các số truyền tương ứng. Thông thường ở ôtô, khi cắt ly hợp để chuyển số, do lực cản chuyển động của ôtô thường nhỏ hơn nhiều so với máy kéo, nên ôtô vẫn chuyển động theo quán tính với vận tốc lớn, bộ hòa đồng tốc sẽ có tác dụng làm cho tốc độ góc của bánh răng được gài tăng (hoặc giảm) tương ứng với tốc độ góc của trục được gài do đó việc gài số thực hiện dễ dàng hơn. 3.3.2. Cơ cấu điều khiển hộp số Để thực hiện việc gài và ra số, người lái sử dụng cơ cấu điều khiển hộp số. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 40
40. Cơ cấu điều khiển hộp số phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không tự động gài số, ra số và nhảy số; - Không cùng một lúc gài hai số; - Không được gài số lùi khi xe đang chạy tiến; - Khi vào khớp các bánh răng phải ăn khớp hết chiều dài răng. Cơ cấu điều khiển hộp số có thể chia ra làm hai loại: Điều khiển trực tiếp và điều khiển gián tiếp thông qua các thanh kéo và tay đòn. + Cơ cấu điều khiển trực tiếp Trên đa số máy kéo và ôtô thường sử dụng cơ cấu điều khiển hộp số dạng trực tiếp (hình 3-3). Ở loại này đầu dưới của cần gài số 4 được đặt trực tiếp vào rãnh cửa sổ của trục trượt gài số 9, trục trượt mang theo các nạng gài số 10, các nạng này lồng vào vành gài của bánh răng di động 11 hoặc cơ cấu hòa đồng tốc (xem hình 3-2). Cần gài số được lắp vào nắp hộp số qua một khớp cầu, để hướng dẫn chuyển động cho đầu dưới cần gài số, có một tấm hướng dẫn 1 lắp giữa nắp và thân hộp điều khiển. Khi Hình 3-3. Cơ cấu điều khiển hộp số máy kéo đẩy cần gài số để vào và ra số, đầu dưới cần gài số sẽ được hướng dẫn theo các khe của tấm hướng dẫn cho đầu cuối của cần gài số đi vào đúng cửa sổ của các trục gài số 9. Trên đa số máy kéo, hộp số của chúng không có bộ hòa đồng tốc, trước khi chuyển số người điều khiển phải cắt ly hợp nhờ bàn đạp ly hợp 2, đầu cuối của bàn đạp có thanh kéo 12 điều khiển mở ly hợp, đồng thời qua thanh kéo 3 và đòn bẩy 5 sẽ tác động vào trục khóa và hãm số 6, trục này xoay đi một góc theo ngược chiều kim đồng hồ để phần cắt vát của trục hướng xuống dưới, chốt 8 được giải phóng, lò xo 7 đẩy đầu trên của chốt vào khe của trục 6, đầu dưới không tỳ vào khe cắt vát của trục trượt gài số 9, khi đó người lái máy mới có thể dịch chuyển trục trượt 9 để vào hoặc Hình 3-4. Cơ cấu điều khiển hộp số của ra số. xe CHEVROLET Ở đa số hộp số cơ học của ôtô, để lợi dụng chuyển động quán tính của xe khi cắt ly hợp lúc sang số, người ta sử dụng bộ hòa đồng tốc để sang số khi tốc độ góc giữa hai trục không bằng nhau, nhờ vậy thời gian sang Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 41
41. số được rút ngắn và việc chuyển số được êm dịu, không gây ra va chạm giữ bộ phận gài số (bộ hòa đồng tốc) với bánh răng được gài (xem sơ đồ hình 3-2). Khi gài số người lái cũng tác động vào tay gài số, đầu dưới tay gài số đẩy các trục trượt gài số cùng các nỉa gài số dịch chuyển kéo theo sự dịch chuyển của bộ hòa đồng tốc, trước tiên bề mặt ma sát của bộ hòa đồng tốc tiếp xúc với bề mặt nón của bánh răng được gài, kéo nó quay đồng tốc với trục gài số cho đến khi tốc độ hai phần tử tương đương nhau, vành răng ngoài của bánh răng sẽ vào ăn khớp với vành răng trong của bộ hòa đồng tốc, quá trình truyền mômen bắt đầu thực hiện. + Cơ cấu điều khiển hộp số thông qua cần nối Trên một số ôtô con, ôtô du lịch khi bố trí động cơ và hộp số cách xa ghế ngồi của người lái (động cơ lắp trên cầu sau chẳng hạn), việc điều khiển hộp số thường sử dụng cơ cấu điều khiển gián tiếp thông qua cần nối. Có hai dạng điển hình sau: - Cần số lắp trên trục tay lái của xe, ví dụ như trên xe CHEVROLET (hình 3- 4), ở loại này cơ cấu điều khiển gồm cần số, đòn quay nằm trong ống trụ tay lái, các đòn nối, thanh gạt trục trượt gài số và nỉa gài số. - Cần gài số nối với dây cáp kéo. Trên hình 3-5 trình bày cơ cấu điều khiển hộp số mà vị trí hộp số đặt xa người lái, ví dụ trên xe HONDA. Đầu dưới của cần số liên kết với các tay đòn, đầu của các tay đòn này nối bằng cáp tới trục trượt gài số của hộp số. Cấu tạo các loại đòn nối rất đa dạng, phụ thuộc vào các hãng sản xuất, nhưng khi lắp ráp các cơ cấu này cần thiết phải điều chỉnh chiều dài đòn nối hay cáp kéo sao cho: Vị trí cần số tương ứng với vị trí ăn khớp hết bề rộng của các bánh răng trong hộp số. 3.3.3. Cơ cấu gài số và cơ cấu an toàn của HSC + Cơ cấu gài số Cơ cấu gài số của hộp số cơ học (hình 3-6 a) thường gồm các trục trượt gài Hình 3-5. Cơ cấu điều khiển chuyển số số 12 và 9 (trục gài số lùi). Trên các trục xe HONDA này có cấu tạo đặc biệt, ở phía trên của trục có cắt ba mặt cắt dạng nón, các mặt này tỳ vào cơ cấu khóa số như ở hình 3-6 b. Các trục trượt gài số được dịch chuyển ở ba vị trí tương ứng là các vị trí: Trung gian (giữa) và hai vị trí gài số khác nhau. Ở một đầu của trục 12 có làm các cửa sổ A (hình 3-6 a) hình chữ U, ở vị trí trung gian các cửa sổ này nằm thẳng hàng ngang với nhau. Trên các trục trượt gài số được bắt chặt các nỉa gài số 6, 8,10 bằng bu lông. Đầu dạng càng cua của các trục này ôm vào khe của các bánh răng di động (hoặc vào khe của bộ hòa đồng tốc). Ở mặt phẳng ngang giữa hai trục trượt gài số có lắp cơ cấu tránh gài hai số một lúc dạng chốt trụ. + Cơ cấu khóa số Cơ cấu này thường dùng trên máy kéo, nó gồm trục khóa số 1 (hình 3-6 b, c) có một mặt vát A, trục khóa số liên hệ với tay đòn và thanh kéo với bàn đạp ly hợp. Khi ly hợp ở Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 42
42. trạng thái đóng, phần hình trụ của trục khóa số tỳ lên chốt định vị 2, đẩy cho mặt hình côn của chốt 2 ép vào một trong ba mặt cắt hình nón trên trục trượt gài số. Muốn vào và ra số, người lái phải tác động lên bàn đạp ly hợp, cắt ly hợp hoàn toàn, khi đó trục khóa số xoay làm cho mặt vát A quay xuống dưới, khi đó chốt 2 giải phóng trục trượt 3, các trục trượt gài số mới có thể dịch chuyển được. Hình 3-6. Cơ cấu gài số a); Cơ cấu khóa số b, c) - Cơ cấu tránh vào hai số một lúc Hình 3-7. Cơ cấu tránh gài hai số một lúc: E- Trục trượt gài số; H- đầu dưới cần gài số; G- lò xo định vị trong cốc định vị; S- khóa hãm dạng chốt. Để bảo đảm không thể cùng một lúc đẩy cả hai trục trượt gài số dịch chuyển đồng thời, như vậy có thể dẫn đến một lúc gài đồng thời hai số truyền nào đó, ở hộp số cơ học ăn khớp bánh răng, việc gài hai số một lúc sẽ dẫn đến hư hỏng hộp số. Cơ cấu tránh gài hai số một lúc gồm có chốt trụ S đặt giữa hai trục trượt gài số (hình 3-7), khi các trục trượt gài số nằm ở vị trí trung gian (số không), hai lỗ khoan trên trục trượt phân bố đối diện nhau, chiều dài của chốt S bằng khoảng cách giữa hai mép trục trượt cộng với chiều sâu của một lỗ trên trục trượt gài số, vì vậy chỉ ở vị trí này, ta mới có thể dịch chuyển một trục trượt gài số về phía này hoặc phía kia. Khi trục trượt gài số đã được đẩy đến đúng vị trí để các bánh răng của một số nào đó được gài ăn khớp hoàn toàn (trên hình vẽ là gài số 1) khi đó lò xo định vị của cốc định vị G sẽ nằm vào lỗ định vị trên hai trục, lúc này trục gài số 1 và số 2 ở một vị trí mà phần trục tròn của nó tỳ vào chốt trụ S, đầu kia của chốt trụ nằm vào lỗ của trục trượt gài số 3 và 4, trục trượt gài các số 3 và 4 này không thể dịch chuyển được, trừ khi người lái tác động vào cần gài số để ra khỏi số 1 cho các trục trượt gài số về vị trí trung gian. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 43
43. - Cơ cấu tránh gài số lùi Trên cơ cấu gài số của ôtô còn trang bị một cơ cấu để tránh gài số lùi khi không muốn. Người ta lắp vào phía trên trục trượt gài số lùi một tấm hãm 2 (hình 3-8) liên kết với một thân bên trong có lò xo 1, chốt tỳ 3 một đầu tựa vào lò xo, đầu kia nhô khỏi thân. Khi muốn gài số lùi đầu dưới của cần gài số sẽ tỳ vào đầu chốt 3, muốn đưa đầu dưới của trục gài số vào rãnh gài số của trục số lùi, người lái phải đẩy tay gài số với một lực lớn hơn bình thường, nhờ đó sẽ tránh vào số lùi khi ta không muốn. Ở một số loại xe khác ví dụ trên các xe con của hãng PEUGOEOT trục gài số lùi đặt thấp hơn các trục gài số tiến một khoảng theo chiều cao, khi muốn gài số lùi ta phải ấn vào đầu tay gài số suống phía dưới, thì đầu dưới của nó mới với tới được rãnh của trục gài số lùi. - Bộ hoà đồng tốc Bộ hòa đồng tốc được sử dụng trên tất cả các hộp số ôtô điều khiển bằng tay và cả ở các máy khác mà cần sang số khi xe đang chuyển động. Có nhiều kiểu hòa đồng tốc khác nhau, phổ biến nhất hiện nay là bộ hòa đồng tốc kiểu tấm Hình 3-8. Cơ cấu tránh vào số lùi: trượt và bộ hòa đồng tốc kiểu bi hãm. Tất cả các 1-Lò xo, 2-Tấm hãm, 3-Chốt tỳ. bộ hòa đồng tốc đều thực hiện chức năng chung là giúp cài các bánh răng nhờ làm đồng tốc độ của bánh răng được gài và trục gài trước khi thực hiện việc kết nối chúng. Nguyên lý làm việc của các bộ hòa đồng tốc đều dùng lực ma sát sinh ra giữa các mặt nón của bộ hòa đồng tốc và của bánh răng được gài. Hình 3-9. Bộ hòa đồng tốc kiểu tấm trượt Cấu tạo và làm việc của bộ hòa đồng tốc kiểu tấm trượt Bộ hòa đồng tốc kiểu tấm trượt (hình 3-9) gồm có hai vòng chặn ở hai đầu, hai vòng khóa lò xo, moayơ, các tấm trượt và ống trượt ngoài dùng để gài. Moayơ được lắp then hoa với trục chủ động, còn ống trượt ngoài được lắp lồng bên ngoài moayơ và chúng ăn khớp dạng răng với nhau, hai vòng khóa giữ cho các tấm trượt luôn tỳ vào mặt trong của ống trượt Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình ô Tô máy kéo và Xe chuyên dụng 44