Giới thiệu chung
Bơm
Piston
Xi lanh
lực
Van 1
chiều
Cơ cấu
phân
phối
Bình chứa
dầu
TĐ THỦY ĐỘNG
TĐ THỂ TÍCH
ENSHMG / Mars 2004 Auteur : Stéphane Guillet 4
Hộp số thủy lực (Hộp số tự động)
Boites de vitesses
automatiques
Chương 1:
TRUYỀN ĐỘNG THỦY ĐỘNG
HYDRAULIC TRANSMISSION
TORQUE CONVERTER
TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ
Hydraulic transmission
Torque converter
1. Thủy lực – Máy thủy lực
Nguyễn Phước Hoàng - Đinh Ngọc Ái
2. Hệ thống điều khiển bằng thủy lực
Nguyễn Ngọc Phương -
3. Hệ thống điều khiển bằng khí nén
Nguyễn Ngọc Phương -

Khái niệm:
Truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động (trục dẫn) đến bộ
phận làm việc (trục bị dẫn) với CL là khâu trung gian.
Ưu điểm:
• Điều chỉnh vô cấp
• Tự động điều chỉnh vận tốc ngay cả khi máy đang làm việc
• Truyền được công suất lớn
• Đảo chiều dễ dàng
• Làm việc ổn định, không phụ thuộc tải trọng ngoài
• Kết cấu gọn nhẹ: trọng lượng trên một đơn vị công suất
nhỏ: quán tính bé  ý nghĩa lớn trong hệ thống tự động.
• Êm, ổn định, dễ tự động hoá
• Có thể đề phòng sự cố khi quá tải.
§1. Khái niệm - Phân loại TĐ Thủy lực
Nhc im:
• CL làm việc  Va đập thủy lực, tổn thất năng
lượng, xâm thực  Hạn chế vận tốc truyền động;
• Rò rỉ CL  Vấn đề làm kín  Kết cấu phức tạp
• Yêu cầu cao về CL làm việc:
+ Độ nhớt (rò rỉ ít, tổn thất năng lượng nhỏ).
+ Ít thay đổi tính chất theo nhiệt độ và áp suất.
+ Tính chất hoá học bền vững.
+ Khó cháy, ít hoà tan với các chất khác, không ăn mòn kim
loại.
+ Dầu khoáng dễ cháy  vấn đề làm mát máy.
Phân loi:
• Truyền động thủy động (Bơm cánh dẫn + Tbin):
Khớp nối thủy lực – Biến tốc thủy lực
• Truyền động thủy tĩnh (TĐ thể tích) (Bơm + Đcơ
thuỷ lực kiểu thể tích)

Chuyển động tịnh tiến
Chuyển động quay
Chuyển động tùy động
I. Sơ đồ kết cấu Truyền động thủy động (TĐTĐ)
Kết cấu, nguyên lý làm việc của TĐ TĐ
- Bơm ly tâm + TB thuỷ lực (+ Bánh phản ứng)
- Truyền công suất lớn với vận tốc cao (ô tô, máy kéo,
xe tăng, tàu thuỷ, tàu hoả).
Phân loi:
Khp ni thu lc: truyền Moment quay và không biến
đổi M  M
B
= M
TB
Bin tc thu lc: truyền và biến đổi M  M
B
khác M
TB
11
KHỚP NỐI THỦY LỰC (KNTL)
• Truyên moment từ
trục dẫn đến trục bị
dẫn và không thay
đổi moment
• CL làm khâu trung
gian để truyền
chuyển động: NỐI
MỀM CÁC TRỤC
1 : BƠM
2 : TUABIN

Động cơ làm việc  Bánh
bơm (impeller) quay, truyền cơ
năng cho CL,
CL ra khỏi bánh bơm, đi vào
bánh TBin (runner), truyền cơ
năng cho bánh TB  bánh TB
quay cùng chiều với bánh
bơm
CL ra khỏi bánh TB  đi vào
bánh bơm: chu trình tuần hoàn
Mỗi phần tử CL có 2 chuyển động:
- Tuần hoàn từ bánh bơm vào bánh TB
- Quay quanh trục khớp nối
 chuyển động tổng hợp theo vòng xoắn ốc
QUỸ ĐẠO DÒNG CHẢY TRONG KNTL
15
BIẾN TỐC THỦY LỰC (BTTL)
• Truyền moment quay và BÍẾN ĐỔI MOMENT QUAY
• Trục chủ động dẫn động bánh bơm (1),
• CL ra khỏi bánh bơm, đi vào bánh tuabin (3) lắp trên trục bị
dẫn  cung cấp năng lượng cho trục bị dẫn.
• CL ra khỏi bánh tuabin, đi vào bánh phản ứng (2) trước
khi vào lại bánh bơm.
Nguyên lý làm việc của BTTL
Nhiệm vụ bánh PƯ:
- Thay đổi hướng dòng chảy cho phù hợp với lối vào của
BCT tiếp theo (tránh va đập) nhờ góc đặt cánh dẫn hợp lý.
- Thay đổi trị số vận tốc của dchảy (do thay đổi tiết diện chảy)
CL qua BPƯ truyền cho BPƯ moment quay,
do BPƯ cố định


truyền lại cho CL 1 moment động lượng
(moment phản ứng)

Dòng CL do bơm tạo ra, sau khi qua Bánh PƯ và TB sẽ
kéo TB quay với M tương ứng trị số của M
cản
trên trục TB

tính chất tự động thay đổi vô cấp vận tốc trục bị dẫn
tùy theo phụ tải.
Nu bánhkhông c nh (quay tự do)

momen quay
không biến đổi khi truyền từ trục dẫn đến trục bị dẫn



BTTL làm vic nh mt KN TL.
17
Sơ đồ biến tốc thủy lực B-TB-PƯ
• Bánh bơm (1) nối với
trục chủ động (4),
• (2): bánh PƯ cố định
• Bánh TB (3) lắp trên
trục bị dẫn (6)
• (1), (2), (3) đặt trong
hộp vỏ biến tốc, hộp
chứa dầu công tác.
• (8): bơm BR phụ trợ

• (7): bạc đỡ
Auteur : Stéphane Guillet 18
(4): Bánh Bơm
(3): Bánh TB
(5): Bánh PƯ
(7): Trục ra (bị
dẫn)
Sơ đồ biến tốc thủy lực B-TB-PƯ
Các loại BTTL
1: trục chủ động; 2: bánh bơm;
3: bánh PƯ; 4: bánh TB;
5: trục bị dẫn (trục ra); 6: vỏ
B-PƯ-TB
6
5
4
3
2
1
B-TB-PƯ
1: bánh bơm; 2: bánh PƯ;
3: bánh TB; 4: trục chủ động;
6: trục bị dẫn (trục ra)
II . CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA TĐ THỦY ĐỘNG
1. Các thông số làm việc cơ bản:
a. Công suất trên trục dẫn (trục bánh bơm):
PB
B
trB
HQ

N
ηη
γ
⋅
⋅
⋅
=
Q : lưu lượng CL chảy từ bánh bơm đến bánh TB
H
B
: cột áp do bánh bơm tạo ra
η
B
: hiệu suất của bánh bơm
η
P
:hiệu suất của bánh phản ứng (nếu có)
γ
:trọng lượng riêng của CL làm việc (dầu)
b. Công suất trên trục bị dẫn (trục ra , trục TB):
N
trT
= γ.Q.H
B
.η
T
= N
trB
.η
B

.η
P
.η
T
= N
trB
.η
η
T
:hiệu suất của bánh turbine
η :hiệu suất toàn phần của TĐTĐ
CKHQTPB
trB
trT
N
N
ηηηηηηη
⋅⋅=⋅⋅==
c. Tỉ số truyền i của TĐTĐ
B
T
n
n
i =
d. Hệ số biến tốc K (hệ số biến đổi momen) :
B
T
M
M
K =

in
n
N
N
K
T
B
trB
trT
η
==⇒
⇒
η
ηη
η=K.i
2. Các phương trình cơ bản của TĐ thuỷ động
)DCDC(Q
2
1
M
1u12u2B
−ρ=
a. Phương trình moment
- Bánh bơm:
M
B
> 0
- Bánh TB:
M
T

< 0
)DCDC(Q
2
1
M
3u34u4T
−ρ−=
- Bánh phản ứng
)DCDC(Q
2
1
M
5u56u6P
−ρ−=
M
P
>0 : hướng tác dụng trùng với hướng của M
Bơm
M
P
<0 : hướng tác dụng ngược với hướng của M
Bơm
Cộng đại số:
2 2 1 1 4 4 3 3 6 6 5 5
1
( )
2
B T P u u u u u u
M M M Q C D C D C D C D C D C D
ρ

+ + = − + − + −
M
B
+ M
T
+ M
P
= 0:
Tổng đại số các M trong TĐTĐ bằng 0.
b. Phương trình công suất và cột áp
Chế độ ổn định: công suất của bánh bơm (N
B
) truyền phần lớn
cho trục bị dẫn (N
T
).
Phần công suất còn lại để khắc phục tổn thất năng lượng do
chuyển động của CL.
N
B
= N
T
+ N
w
(bánh PƯ cố định)
Bỏ qua rò rỉ:
γ
γγ
γ.Q.H
B

= γ
γγ
γ.Q.H
T
+ γ
γγ
γ.Q.h
w
H
B
- H
T
= h
W
= h
wB
+ h
wT
+ h
wPU
Chênh lệch H
B
- H
T
do khắc phục tổn thất thuỷ lực trong TĐTĐ.
Tổn thất năng lượng h
w
do:
- Sự thay đổi đột ngột hướng chđộng của dchảy,
(ở lối vào các BCT: tách dòng ⇒ xoáy + va đập).

- Ma sát ở bề mặt các máng dẫn các BCT.
- Tổn thất do thay đổi giá trị vtốc dchảy trong BCT.
Năng lượng tổn thất 

 nhiệt năng làm nóng bộ
truyền  CL bị phân huỷ - bốc cháy  làm mát.
KNTL  98%
BTTL 

 90%
Liên hợp thuỷ cơ 

 95%
§2. KHỚP NỐI THỦY LỰC
I. Đặc điểm, tính chất, các thông số của KNTL
Đặc điểm:
• Chỉ truyền M, không thay đổi trị số momen.
• Phtrình cân bằng M: M
B
+ M
T
= 0 ⇒ M
B
= - M
T
 nglý tác dụng - phản tác dụng của Newton.
• Ph ti thay i (tăng)  M
cản
thay đổi (tăng)
 svq của bánh TB thay đổi (giảm)  vận tốc chuyển

động của CL trong buồng làm việc thay đổi
 M
TB
thay đổi (tăng), cân bằng với trị số M
cản
của phụ tải
 M
Bơm
cũng thay đổi: KNTL là truyền động tự động.
• n
T
giảm ⇒ M
T
tăng do:
- Lực ly tâm của bánh TB giảm  Q qua BCT tăng ⇒ CL đi
vào TB nhiều hơn.
- Góc độ của dòng chảy ở lối vào, lối ra TB thay đổi  tăng
áp lực của CL lên cánh TB.
Nhận xét:
• CL chđộng từ bánh bơm đến bánh TB  Tổn thất
năng lượng  N
T
< N
B
,
• M
T
= M
B
 n

T
luôn luôn < n
B
Tỉ số truyền:
1
n
n
i
B
T
<=
Hệ số trượt:
i1
n
nn
S
B
TB
−=
−
=
Hiệu suất KNTL:
i
n
n
n
n
M
M
N

N
B
T
B
T
B
T
B
T
==η⇒==η
Nhận xét:
Nếu hệ số trượt S = 0  n
B
=n
TB
p do lực ly tâm ở cửa ra của bánh bơm và cửa vào
của bánh TB bằng nhau  Q=0
 CL không thể chuyển động từ bánh bơm qua bánh
TB  CL quay cùng KNTL như một vật rắn


 LƯU LƯỢNG qua KNTL bằng 0  M=0
Kt lun:
KNTL truyn c N và M khi n
T
<
<<
<
n
B

hay s
≠
≠≠
≠
0
• Chế độ η
ηη
η max: s = (2 ÷
÷÷
÷ 3)% ; η
ηη
η = 1 - s = (0,98 ÷
÷÷
÷ 0,97)
• n
T
càng nhỏ hơn n
B
(s càng lớn): Q càng lớn.
• Q
max
khi s=100% ⇒ n
T
= 0: toàn bộ năng lượng của CL
do bơm cung cấp chỉ để khắc phục tổn thất của dchảy
tuần hoàn trong KNTL.
KẾT LUẬN về KNTL:
• Trục dẫn - trục bị dẫn quay độc lập; n
T
có thể

bằng 0; n
maxTB
nhỏ thua n
trụcdẫn
(2÷ 3)%
• Khởi động và tăng tốc êm (do CL là trung gian)
 Truyền động không ồn.
• It bị mài mòn vì không trực tiếp tiếp xúc nhau.
• Hạn chế sự xoắn trục (M
B
luôn phù hợp với M
cản
).
• Hiệu suất max cao (0,97 ÷
÷÷
÷ 0,98).
Phạm vi sử dụng:
• Sử dụng trong tự động hoá và điều khiển từ xa.
• Điều chỉnh svq trục bị dẫn khi svq trục dẫn=const.
• Cas có M
khởiđộng
lớn (đến 30000 KW)
• Hợp công suất và đảo chiều các máy.
II. Tính toán một số thông số của KNTL
1. Tính momen:
Luật tương tự trong máy cánh dẫn:
2
B
5
MTB

nDMM
TL
⋅⋅γ⋅λ=−=
- D : Đkính lớn nhất của KNTL,
chọn D để khi KNTL truyền M theo số vòng quay n với
công suất có lợi nhất của động cơ thì hệ số trượt s (2 →
3)%
- λ
MTL
: Hệ số momen thuỷ lực, phụ thuộc kích thước
tương đối của KNTL và tỉ số truyền i.
( )
2
3
2
2
1
2
2
1
2
5
2
0
2
2
5
1
111
30

8
1
















−
⋅

















−−⋅














−






=
r

r
r
r
s
R
r
g
TL
M
ϕ
ππ
λ
R
r
2
r
1
r
o
- g : Gia tốc trọng trường .
- r
o
, r
1
, r
2
, R: Các bán kính
của KN
- s: Hệ số trượt.
B

m
r
C
ω
ϕ
⋅
=
2
: Hệ số vận tốc
2. Tính công sut:
35
BN
nDN
TL
⋅⋅⋅=
γλ
λ
Ntl
:
hệ số công suất thủy lực của KNTL
35
30
BMBB
nDMN
TL
⋅⋅⋅=⋅=
γλ
π
ω
TLTL

MN
λ
π
λ
⋅=⇒
30
• Đồ thị thực nghiệm: λ
Mtl
=f(i) hay f(s) (đặc tính quy dẫn)
- Tính đường kính của KNTL
• Luật tương tự: Với N
M
, γ
γγ
γ
M
, n
M
, D
M
; biết N
N
, γ
γγ
γ
N
,n
N
của KNTL nguyên hình  tính được D
N

.
• Hoặc tính D từ hệ số công suất thủy lực:
5
1
3
BN
max
n
N
D
TL








⋅γ⋅λ
=
- Tính số cánh dẫn
• BCT có vành trong: Z
Bơm
=1,39.D
0,52
• BCT không có vành trong: Z
Bơm
=8,65.D
0,279

D (mm): Đường kính lớn nhất của KNTL
Z
TB
= Z
Bm
(+) hoc (-) vài cánh
KNTL không có vành trong và có vành trong
III. Đường đặc tính của KNTL
• Đánh giá tính năng làm việc của KNTL
• Thông số trong: H, Q, n
B
: dùng trong tính toán
thiết kế
• Thông số ngoài: N , M , η
ηη
η , n
T
: dùng để đặt
hàng, chọn, sử dụng:
1. ng c tính ngoài (thực nghiệm):
• M ; N
B
; N
T
; η = f(n
T
) khi n
B
=const.
1) Chế độ không tải:

Ô tô dừng, Đcơ làm
việc, cắt ly hợp
M
B
=M
T
= 0 ; s=0 ; n
B
=n
T
;
N
B
=N
T
=0 ; η = 0
2) Chế độ tính toán: Ô
tô chđộng với v
max
η ≈ η
max
= 0,95 ÷ 0,98
3) Chế độ hãm: (TBin
đứng yên):
M
max
; N
Bmax
; N
T

=0 ;
n
T
=0 ⇒ toàn bộ công
suất bộ truyền biến
thành nhiệt năng
n
TB
(v/ph)
3
2
1
N
M
M
N
B
N
T
η
* Ô tô lên dốc ⇒ Điểm làm
việc: giữa 2 và 3
* Vật cản 

 Bánh không
quay  Moment cản cực
đại  chế độ hãm.
Nhận xét :
• n
T

↑: (0 → n
B
) M ↓  N
B
↓ (công suất trục dẫn giảm)
(do N
B
=M.ω
B
; ω
B
=const).
• Khi n
T
=0 và n
T
=n
B
: N
T
= 0;
• Giữa 2 trị số này có N
Tmax
.
n
TB
(v/ph)
3
2
1

N
M
M
N
B
N
T
η
• η là đường thẳng
• Khi n
T
→ n
B
 N
T
→ 0, M chỉ đủ thắng M
cản
do ma sát
 η  0, không thể đạt giá trị 1.
2. Đường đặc tính tổng hợp:
• KNTL có thể làm
việc với đcơ dẫn
động có svq thay
đổi (n
B
=var)
• Đường đặc tính
tổng hợp: quan hệ
giữa M với n
T

với
các giá trị n
B
thay
đổi
Đường đồng hiệu suất
• Đường đồng hiệu suất: biểu diễn sự thay đổi M với các
giá trị η = const.
3. Đường đặc tính qui dẫn
• Dùng để so sánh các
KN có kết cấu, kích
thước, CL làm việc
khác nhau
• 2 KNTL có cùng dạng
kết cấu, làm vic vi
CL khác nhau

thông số qui dẫn sẽ
khác nhau.
n các i lng quy dn:
D
qd
=1 m n
Bqd
=1v/ph γ
γγ
γ
qd
=1N/m
3

⇒
⇒⇒
⇒
M
qd
=λ
λλ
λ
MTL
=λ
λλ
λ
M
λ
λλ
λ
M
: Moment của KN quy dẫn tng t vi KN thực,
n
Bqd
=1 v/ph  i = n
Tqd
Khảo sát đường đặc tính qui dẫn khi CL chứa
không đầy buồng làm việc của KNTL.
• Chứa không đầy: CL chiếm < 90% V
buồng làm việc
.
• Đường đặc tính:
Đường M un gp cc b ; không liên tc


vùng
không ổn định (M dao động đột ngột).
• Giải thích: Khi chứa không đầy CL chuyển động trong
buồng làm việc theo 2 trạng thái:
* Vòng khép kín nhỏ: CL vào bánh B tại R
max
.
* Vòng khép kín lớn: CL vào bánh B tại R
min
• Chuyển động từ vòng khép kín nhỏ sang vòng khép kín
lớn diễn ra đột ngột  momen quay tăng vọt.
• Do quá độ từ trạng thái này sang trạng thái khác: KN
làm việc không ổn định 

 . Đường M un gp cc b
a) b) c) d)
R
R
B
R
T
Biện pháp khắc phục:
* Đặt đĩa chắn ở lối ra của bánh TB ⇒ KNTL chứa
không đầy làm việc ổn định ở trạng thái vòng khép kín
nhỏ.
* Sử dụng BCT CÓ VÀNH TRONG: làm việc ổn định ở
trạng thái vòng khép kín lớn.
IV. Phân loại KNTL
1. Theo kết cấu:
- Có vành trong, không có vành trong

- Cánh phẳng hướng kính, cánh cong
- Có đĩa chắn
2. Có điều chỉnh (lượng CL trong buồng làm việc)
hay không điều chỉnh
3. Theo công suất truyền:
- Loại nhỏ và trung bình: ≤1000 kW
- Loại lớn: >1000 kW
KNTL có điều chỉnh
D:\GIANGDAY\MAYTHUYKHI\Voith
Turbo\Presentation and Animation\2.S-Couplings
Bài tập
1. KNTL truyền công suất 78KW, n
B
=1500v/ph,
γ
d
=8485N/m
3
; λ
M
=5.10
-6
s
2/
m.
- Tính Đường kính lớn nhất của KNTL
- Tính số lượng cánh Z
B
2. KNTL truyền công suất N=400 KW, s=2%
- Tính nhiệt lượng tỏa ra khi KNTL làm việc trong 2

giờ. Cho đương lượng nhiệt của 1kW (trong 1s) là
0.24kcal
- Lượng chất lỏng cần thiết để làm mát KNTL trong 2
giờ, biết nhiệt độ của CL ở lối vào của KN là t
1
=20
o
C,
nhiệt độ của CL ở lối ra của KN là t
2
=80
o
C, nhiệt dung
riêng của CL làm việc là C
p
=0.45 kcal/kG
ENSHMG / Mars 2004 46
§3. BIẾN TỐC THỦY LỰC
ENSHMG / Mars 2004 Auteur : Stéphane Guillet 47
Dòng du trong BTTL
ANIMATION
D:\GIANGDAY\MAYTHUYKHI\Voith
Turbo\Presentation and Animation\4. Torque
Converter & Vosycon
I. Đặc điểm quá trình làm việc
1. Biến đổi moment quay nhờ BPƯ:
- Bánh PƯ cố định  không có s trao i
nng lng vi CL
- Vận tốc CL trước và sau bánh PƯ thay đổi 
Momen ng lng ca CL thay i.

2. Tính chất tự động điều chỉnh chế độ làm việc của
BTTL:
Moment của CL tác dụng lên bánh TB luôn cân
bằng với Moment phụ tải.
ENSHMG / Mars 2004 Auteur : Stéphane Guillet 50
Chuyển động tuần hoàn
của CL trong BTTL