Báo cáo khoa học: "Lựa chọn hợp lý độ cứng lò xo của giảm chấn ly hợp ôtô" pot
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (239.04 KB, 5 trang )
Lựa chọn hợp lý độ cứng lò xo
của giảm chấn ly hợp ôtô
TS nguyễn Văn banG
KS trần văn nh
Bộ môn Cơ khí ô tô
Khoa Cơ khí
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bi báo trình by phơng pháp khảo sát ảnh hởng của độ cứng lò xo giảm chấn
ly hợp đến cộng hởng trong hệ thống truyền lực với nguồn kích thích từ động cơ, từ đó lựa
chọn hợp lý độ cứng của lò xo nhằm mục đích đa vùng cộng hởng ra khỏi vùng tốc độ khai
thác của ôtô.
Summary: The paper presents the method for surveying the effects of the rigidity of
damping spring of clutch on the resonate of transmission with excitation from the engine, and
then make a seasonable choice of rigidity of damping spring in order to put the resonate area
out of speed employment of automobiles.
I. Đặt vấn đề
Giảm chấn đợc dùng trong ly hợp để tránh cho hệ thống truyền lực của ôtô khỏi những
dao động xoắn cộng hởng sinh ra khi có sự trùng một trong những tần số riêng của hệ thống
truyền lực với tần số kích thích của động cơ (cộng hởng ở tần số cao), hoặc của mặt đờng
(cộng hởng ở tần số thấp). Phần tử đàn hồi của giảm chấn làm giảm độ cứng chống xoắn của
hệ thống truyền lực, vì vậy giảm đợc tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực, do đó triệt
tiêu đợc khả năng cộng hởng ở tần số cao. Việc chọn độ cứng giảm chấn là rất quan trọng
trong thiết kế ly hợp.
CT 2
II. Nguồn kích thích
Khi động cơ làm việc, lực khí thể và lực quán tính của các khối lợng chuyển động tịnh tiến
thông qua nhóm trục khuỷu thanh truyền sinh ra mô men xoắn trên trục khuỷu có trị số thay
đổi theo chu kỳ, đó là nguồn gây kích thích. Để nghiên cứu tìm ra tần số của nguồn kích phải
giải bài toán tính nhiệt động cơ tìm ra quy luật thay đổi mô men xoắn trên trục khuỷu trong một
chu trình công tác.
Để tìm ra các thành phần tần số kích thích ta khai triển mô men xoắn của động cơ theo
chuỗi Fourie:
+
+===
=
= 1k
k
1k
ktbd
)tk.cos(.bt).sin(k.a M )tf() f( M (1)
hoặc có thể viết dới dạng:
+++=
=1k
k
2
k
2
ktbd
)tk.sin(.ba M M (2)
Rời rạc hoá M
d
tại các điểm
i
(i = 1 m), các hệ số a
k
, b
k
và M
tb
đợc xác định theo công
thức sau:
=
=
m
1i
itb
)(f
m
1
M
;
)
m
ksin(.)(f
m
2
a
i
m
1i
ik
=
=
;
)
m
kcos(.)(f
m
2
b
i
m
1i
ik
=
=
(3)
trong đó: góc quay tơng ứng với 1 chu kỳ của mô men lực kích thích, = 90
0
;
k hệ số điều hoà (k = 3).
CT 2
Hình 1. Sự thay đổi mô men xoắn của động cơ trong một chu trình công tác động cơ ZMZ 53
Bảng 1
Kết quả phân tích tần số của mô men xoắn động cơ ZMZ 53
k Biên độ của mômen (KGm)
Tần số góc
k
(rad/s) Pha ban đầu
k
(độ)
1 50,9 1336,2 47,5
2 40,2 2672,4 6,7
3 26,57 4008,6 -30
III. Mô Hình dao động xoắn của hệ thồng truyền lực
Từ hệ thống truyền lực cụ thể, để xây dụng mô hình dao động xoắn, cần xác định các đại
lợng thay thế. Các phép thay thế phải đảm bảo thoả mãn điều kiện bảo toàn năng lợng của
hệ.
Nhờ các phép thay thế, có thể đa mô hình dao động xoắn nhiều trục với nhiều vận tốc
khác nhau về mô hình một trục (hình 2).
B
C
5
A
J
1
;
1
C
1
C
2
J
2
;
2
J
4
;
4
J
5
;
5
J
6
;
6
C
4
J
3
;
3
C
3
M
e
b)
a)
Hình 2. Mô hình dao động xoắn hệ thống truyền lực ôtô 4x2
a) mô hình cơ học; b) mô hình các khối lợng tập trung;
CT 2
J
1
mô men quán tính của các chi tiết chuyển động của động cơ và phần chủ động của ly hợp; J
2
mô
men quán tính của hộp số (trục sơ cấp, trục trung gian, bánh răng, các bộ đồng tốc, trục thứ cấp); J
3
mô
men quán tính của 1/2 các đăng (nạng trợt, trục chữ thập, 1/6 ống); J
4
mô men quán tính của 1/2 các
đăng, truyền lực chính-visai và 1/6 bán trục; J
5
mô men quán tính của 1/6 bán trục và các bánh xe chủ
động; J
6
mô men quán tính của khối lợng chuyển động tịnh tiến của ôtô; M
e
mô men xoắn của động
cơ; C
i
- độ cứng của phần tử nối khối lợng quán tính i (i = 1 5).
Theo nguyên lý Đa-lam-be, xây dựng đợc phơng trình dao động của hệ:
=
=+
=+
=+
=+
=++
;0)(CJ
;0)(C)(CJ
;0)(C)(CJ
;0)(C)
(CJ
;0)(C)(CJ
;0M)(CJ
565
6
6
565454
5
5
454343
4
4
343232
3
3
232121
2
2
e121
1
1
(4)
IV. xác định tần số dao động riêng của hệ thống
Phơng trình dao động tự do của hệ có thể suy ra từ phơng trình chuyển động (4) bằng
cách cho ngoại lực M
e
= 0. Tìm nghiệm của hệ dới dạng . Thay và hệ (4) ta đợc
hệ (5):
tj
i0i
e
=
=+
=++
=++
=++
=++
=+
0)CJ(C
0C)CCJ(C
0C)CCJ(C
0C)CCJ(C
0C)CCJ(C
0C)CJ(
055
2
6055
0650554
2
5044
0540443
2
4033
0430332
2
3022
0320221
2
2011
021011
2
1
(5)
Phơng trinh (5) luôn luôn có có nghiệm tầm thờng
i0
= 0 ứng với trờng hợp không dao
động. chỉ đợc xác định khác 0 trong trờng hợp định thức của hệ bằng 0 (đợc gọi là
phơng trình đặc trng của hệ (4)).
i0
0
)CJ(00000
0)CCJ(C000
0C)CCJ(C00
00C)CCJ(C0
000C)CCJ(C
0000C)CJ(
5
2
6
54
2
54
443
2
43
332
2
32
221
2
21
11
2
1
=
(6)
CT 2
Nghiệm dơng của phơng trình đặc trng (6) là các tần số dao động riêng của hệ.
áp dụng tính toán cho hệ thống truyền lực ôtô 53. Bảng 2 là các trị số khối lợng và
độ cứng theo mô hình ở hình 2. Các đồ thị ở hình 3 cho ta thấy ảnh hởng của độ cứng lò xo
giảm chấn đến tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực ở từng tay số.
Bảng 2
Thông số quy đổi mô hình hệ thống truyền lực ôtô 53
Tay số J
1
(kg.m
2
) J
2
(kg.m
2
) J
3
(kg.m
2
) J
4
(kg.m
2
) J
5
(kg.m
2
) J
6
(kg.m
2
)
I 0.5199 0.004468 0.00229 0.000358 0.018 0.802
II 0.5199 0.00575 0.0101 0.00158 0.078 3.54
III 0.5199 0.00888 0.0330 0.00527 0.256 11.5
IV 0.5199 0.0175 0.121 0.0151 0.748 33.7
Tay số C
1
(N.m) C
2
(N.m) C
3
(N.m) C
4
(N.m) C
5
(N.m)
I 39841 4149.4 490.1961 30.9598 183.1502
II 39841 7751.9 1904.8 137.9310 813.0081
III 39841 10050 6135 444.4444 2631.6
IV 39841 25575 18018 1310.6 7692.3
ả
nh hởng của độ cứng lò xo giảm chấn đến
tần số cộng hởng
2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
ả
nh hởng của độ cứng lò xo giảm chấn đến
tần số cộng hởng
3
98
100
102
104
106
108
110
112
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
4(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
ả
nh hởng của độ cứng lò xo giảm chấn đến
tần số cộng hởng
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
3(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
ả
nh hởng của độ cứng lò xo giảm chấn đến
tần số cộng hởng
5
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
5(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
CT 2
VI. Kết luận
- Dao động của các khối lợng có
mômen quán tính J
4
; J
5
; J
6
nhạy cảm nhất
với sự thay đổi của C1;
- Các khối lợng có mômen quán tính
J
5
; J
6
bị cộng hởng ở tần số cao do kích
thích từ động cơ;
- Khối lợng có mômen quán tính J
5
cộng hởng chỉ xẩy ra ở tay số 1, khối lợng
J
6
cộng hởng xẩy ra ở tất cả các tay số.
ả
nh hởng của độ cứng lò xo giảm chấn đến
tần số cộng hởng
6
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
6(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
Hình
3
2
3
4
5
6
Tài liệu tham khảo
[1] . . . , , ,
1984.
[2]
. . . , , , 1981.
[3] H
Tn Chun và các tác gi khác. Kt cu v tính toán động cơ đốt trong. Tp I, NXB Đại
học và Trung học chuyên nghiệp, Hà nội, 1971.
[4] Lê Ph
c Ninh. ng lc hc máy i cng, i hc GTVT, 2000Ă
