HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THỦY CƠ TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2.5Q
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.36 MB, 68 trang )
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................
Hà Nội, Ngày……tháng……năm 2020
Giáo viên hướng dẫn
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ....................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................. iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. iv
LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE Ô
TÔ DU LỊCH .........................................................................................................2
1.1. Yêu cầu, phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ ................................. 2
1.1.1. Yêu cầu ......................................................................................... 2
1.1.2. Phân loại ....................................................................................... 3
1.2. Hệ thống truyền động thủy động ........................................................ 3
1.2.1. Tổng quan ..................................................................................... 3
1.2.2. Biến mô thủy lực .......................................................................... 5
1.2.3. Hộp số hành tinh ........................................................................ 13
1.3. Kết luận chương 1............................................................................. 21
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THỦY CƠ TRÊN XE TOYOTA - CAMRY
2.5Q ......................................................................................................................23
2.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Camry 2.5Q .................................... 23
2.2. Hộp số thủy cơ .................................................................................. 27
2.2.1. Biến mô thủy lực ........................................................................ 27
2.2.2. Ly hợp khóa biến mơ ................................................................. 32
2.2.3. Bộ truyền bánh răng hành tinh ................................................... 33
2.2.4. Ly hợp ........................................................................................ 35
2.2.5. Khớp một chiều .......................................................................... 38
2.2.6. Phanh hãm .................................................................................. 39
2.2.7. Bơm dầu hộp số .......................................................................... 41
2.2.8. Cơ cấu khóa trục bị động ........................................................... 42
2.3. Bộ điều khiển điện tử hệ thống truyền lực ....................................... 43
2.4. Hệ thống điều khiển thủy lực ........................................................... 44
2.4.1. Van điều áp................................................................................. 44
2.4.2. Van bướm ga .............................................................................. 45
2.4.3. Van rơle khóa biến mơ. .............................................................. 46
2.5. Cầu chủ động .................................................................................... 47
2.6. Kết luận chương 2............................................................................. 49
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA
HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THỦY CƠ .........................................................50
3.1. Ly hợp ............................................................................................... 50
3.1.1. Hư hỏng, nguyên nhân ............................................................... 50
3.1.2. Bảo dưỡng .................................................................................. 51
3.2. Hộp số ............................................................................................... 51
3.2.1. Hư hỏng ...................................................................................... 51
3.2.2. Bảo dưỡng .................................................................................. 51
3.2.3. Quy trình tháo lắp hộp số tự động .............................................. 52
3.3. Kiểm tra sửa chữa hộp số hành tinh ................................................. 55
3.3.1. Các nguyên nhân hư hỏng .......................................................... 55
3.3.2. Kiểm tra và điều chỉnh ............................................................... 56
3.4. Kiểm tra sửa chữa bộ vi sai .............................................................. 59
3.5. Kết luận chương 3............................................................................. 59
KẾT LUẬN CHUNG ..........................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................61
i
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Kết cấu bánh bơm ......................................................................... 5
Hình 1.2. Kết cấu bánh tước bin .................................................................. 6
Hình 1.3. Bánh phản ứng ............................................................................. 8
Hình 1.4. Khớp 1 chiều dạng trụ .................................................................. 9
Hình 1.5. Khớp 1 chiều dạng cam. ............................................................. 10
Hình 1.6. Sơ đờ ngun lý của biến mơ men thủy lực. ............................... 11
Hình 1.7. Chuyển động của dịng dầu trong biến mơ. ............................... 12
Hình 1.8. Các dãy cơ cấu hành tinh cơ bản. .............................................. 15
Hình 1.9. Dãy cơ cấu hành tinh ................................................................. 16
Hình 1.10. Mơ tả cấu trúc và các quan hệ động học, động lực học của cơ
cấu hành tinh cơ bản ....................................................................................... 17
Hình 1.11. Tải trọng (mô men phanh) tác dụng lên cơ cấu ....................... 20
Hình 2.1. Xe Camry 2.5Q ........................................................................... 23
Hình 2.2. Thiết bị bên trong xe. .................................................................. 24
Hình 2.3. Trang thiết bị an tồn ................................................................. 25
Hình 2.4. Bộ biến mơ lắp trên U250E ........................................................ 28
Hình 2.5. Kết cấu bánh bơm....................................................................... 29
Hình 2.6. Kết cấu bánh tua bin .................................................................. 30
Hình 2.7. Kết cấu bánh phản ứng. ............................................................. 30
Hình 2.8. Khớp một chiều (bị khóa). .......................................................... 31
Hình 2.9. Khớp một chiều (quay tự do) ...................................................... 32
Hình 2.10. Ly hợp khóa biến mơ ................................................................ 33
Hình 2.11. Cấu tạo bộ hành tinh trước của hộp số U250E ....................... 34
Hình 2.12. Kết cấu ly hợp C1 ..................................................................... 36
Hình 2.13. Kết cấu khớp một chiều F1, F2 ................................................ 38
Hình 2.14. Hình vẽ lắp phanh B1 ............................................................... 39
ii
Hình 2.15. Hình vẽ lắp phanh B2 ............................................................... 39
Hình 2.16. Phanh đĩa ma sát ướt B3 .......................................................... 40
Hình 2.17. Cấu tạo bơm dầu ...................................................................... 41
Hình 2.18. Van điều áp ............................................................................... 44
Hình 2.19. Van bướm ga ............................................................................ 46
Hình 2.20. Ly hợp khóa biến mơ nhả khớp ................................................ 46
Hình 2.21. Kết cấu cầu chủ động ............................................................... 48
iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Kiểu cơ cấu hành tinh và số lượng số truyền, số lượng phần tử
ma sát .............................................................................................................. 14
Bảng 1.2. Kiểu cơ cấu hành tinh và dãy số cơ cấu hành tinh, số lượng phần
tử ma sát .......................................................................................................... 15
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của xe Toyota Camry 2.5Q. .......................... 25
Bảng 2.2. Hạng mục điều khiển của ECU động cơ & ECT ....................... 43
Bảng 3.1. Quy trình tháo lắp hộp số tự động ............................................. 52
iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Diễn giải
Đơn
vị
ABS
Bộ chống bó cứng phanh
-
ECU
Bộ điều khiển trung tâm
-
BA
Hỗ trợ lực phanh khẩn cấp
-
EBD
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử
-
VSC
Hệ thống điều khiển ổn định xe
-
FF
Động cơ đặt trước - bánh trước chủ động
-
FR
Động cơ đặt trước - bánh sau chủ động
-
4WD
Bố trí 4 bánh chủ động
-
1
LỜI MỞ ĐẦU
Cho đến ngày nay với nền khoa học kỹ thuật phát triển của con người đã
chế tạo ra nhiều loại ơ tơ có cơng śt nhỏ đến cơng suất lớn với nhiều ưu
điểm và tính năng kỹ thuật ưu việt, chất lượng cao, làm việc tin cậy... ngày
càng cao hơn.
Trong đồ án tốt nghiệp này, em được giao đề tài “Nghiên cứu hệ thống
truyền lực thủy cơ trên xe Toyota Camry 2.5Q”. Nội dung đề tài đã giúp em
hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao khả năng tìm hiểu và đi sâu
nghiên cứu về chuyên môn.
Hãng Toyota hiện nay đã và đang tràn ngập trên thị trường nước ta. Việc sử
dụng ô tô đối với người dân còn mới mẻ, các hệ thống hiện đại trang bị trên
xe không được sử dụng đúng mức, tận dụng triệt để những tính năng vốn có
của nó, đặc biệt về hộp số tự động. Do đó hiệu suất sử dụng ơ tơ của người
dân cịn thấp, chưa phát huy hết tính hiệu quả kinh tế. Bên cạnh đó tài liệu
hướng dẫn sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa ô tơ đối với từng kiểu xe cịn hạn
chế.
Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn T.S Bùi Văn Chinh,
cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hồn thành nhiệm vụ đề tài. Vì thời
gian có hạn, tài liệu còn thiếu và kiến thức còn hạn chế nên khơng tránh
những sai sót nhất định, những điều cịn chưa hợp lý. Vì vậy em mong thầy,
cơ trong bộ mơn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày…. tháng…. năm 2020
Sinh viên
Đào Thành Công
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN XE
Ô TÔ DU LỊCH
Hệ thống truyền lực là hệ thống có nhiệm vụ truyền mơ men xoắn từ động
cơ tới các bánh xe chủ động của xe, giúp tạo lực đẩy để xe có thể di chuyển.
Hệ thống truyền lực hồn chỉnh của một chiếc xe gồm có: ly hợp, hộp số, trục
các đăng, cầu chủ động (vi sai và bán trục).
Truyền động thủy cơ là sự kết hợp giữa truyền động cơ khí và truyền động
thủy lực. Bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị
mômen truyền nối từ động cơ đến bánh xe chủ động.
Truyền động thủy cơ được coi là truyền động tốt nhất vì nó kết hợp các ưu
điểm của truyền lực cơ khí và truyền lực thủy lực.
1.1. Yêu cầu, phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ
1.1.1. Yêu cầu
- Dễ dàng thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh chuyển
động trục sơ cấp ngay khi ô tô đang chuyển động.
- Cho phép đảo chiều của ô tô một cách dễ dàng.
- Truyền động êm, không gây ra tiếng ồn.
- Có thể đề phịng sự cố khi động cơ và dẫn động quá tải.
- Đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi
tải trọng bên ngoài.
- Vận tốc truyền động đảm bảo khơng có xảy ra va đập thủy lực, tổn thất
công suất và xâm thực.
- Truyền được công suất lớn với độ êm dịu cao.
- Hiệu suất truyền động cao, hệ số thay đổi mô men lớn.
- Kết cấu gọn nhẹ, có qn tính nhỏ.
3
1.1.2. Phân loại
Truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động thủy động. Sự truyền năng
lượng từ trục khuỷu động cơ sang trục bị dẫn chủ yếu nhờ động năng của chất
lỏng, phần áp năng chỉ tạo áp suất dư nhất định tránh hiện tượng lọt khí từ bên
ngồi vào làm giảm hiệu suất truyền động. Kết cấu gồm có biến mơ men và
hộp số cơ khí.
Dựa vào kết cấu hộp số cơ khí có thể chia thành các loại sau:
+ Biến mơ thủy lực với hộp số cơ khí (trục cố định);
+ Biến mô thủy lực với hộp số cơ khí (trục di động).
Truyền động cơ khí kết hợp với truyền động thủy thủy tĩnh. Truyền năng
lượng từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ áp năng của dòng chất lỏng. Nó chỉ
thực hiện việc truyền mơmen mà khơng thay đổi giá trị mômen truyền.
Khi vận hành ô tô cần thiết phải thay đổi tốc độ chuyển động và giá trị lực
kéo trong một phạm vi rộng. Để đảm bảo một phạm vi điều chỉnh như vậy
nên trên xe ô tô người ta sử dụng truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động
thủy động.
1.2. Hệ thống truyền động thủy động
1.2.1. Tổng quan
Truyền động thủy động là một tổ hợp các cơ cấu thủy lực và máy thủy lực,
thông thường chủ yếu là có hai máy thủy lực cánh dẫn: bơm ly tâm và tua bin
thủy lực.
Trong truyền động thủy động dùng môi trường chất lỏng làm không gian để
truyền cơ năng mà dùng chủ yếu là động năng của dòng chất lỏng chuyển
động còn phần lực tĩnh rất ít (áp suất chất lỏng p khoảng từ (0,15 - 0,3)
MN/m2, vận tốc của dòng chất lỏng từ (50 - 60) m/s).
4
Cơ năng được truyền từ bộ phận dẫn động đến bộ phận cơng tác, trong đó
có thể biến đổi vận tốc, lực, mô men và biến đổi dạng theo quy luật của
chuyển động.
Truyền động thủy động phù hợp với việc truyền công suất lớn và đặc điểm
êm dịu ổn định và dễ tự động hóa mà các truyền động khác khơng có.
Truyền động thủy động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìm
phương pháp truyền công suất lớn với vận tốc cao của các động cơ đến chân
vịt tàu thủy. Nhưng nó được nghiên cứu kỹ và sử dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp trong khoảng 50 năm gần đây, nhất là trong ngành động
lực.
Năm 1907 truyền động thủy động được dùng trên các hạm đội để truyền và
biến mô men quay, nhưng lúc này có kết cấu rất cồng kềnh, nặng và hiệu suất
chung rất thấp (nhỏ hơn 70%) do bơm và tua bin đặt xa nhau, chất lỏng được
truyền từ bơm đến tua bin thông qua hệ thống các đường ống và mối nối.
Do đó, Fttinger (người Đức) đã nghiên cứu và đề xuất ghép bánh bơm và
bánh tua bin lại gần nhau trong một vỏ chung, loại bỏ các ống dẫn, mối nối và
các bộ phận phụ khác. Trên cơ sở đó người ta thực hiện hai kết cấu của
mơmen động thủy động khác nhau rõ rệt là khớp nối thủy lực và biến mô men
thủy lực.
Nhược điểm lớn nhất của truyền động thủy động là khả năng khuếch đại
mômen khoảng 2-3 lần nếu tăng lên nữa thì hiệu suất sẽ giảm thấp. Để tăng
mômen động cơ lên đáng kể và mở rộng phạm vi vận tốc làm việc đồng thời
để tăng hiệu suất chung, người ta dùng truyền động thủy cơ. Nó gồm truyền
lực thủy lực kết hợp với biến tốc cơ khí. Phần thủy lực đảm bảo tính chất làm
việc êm, tự động thay đổi vô cấp vận tốc của trục bị dẫn phù hợp với tải trọng
tác dụng lên trục đó. Phần cơ khí tỷ số giữa các trục dẫn và bị dẫn được lớn
5
hơn, làm cho hiệu suất chung của bộ truyền có trị số cao đáp ứng yêu cầu sử
dụng nhiều loại.
1.2.2. Biến mô thủy lực
1.2.2.1. Kết cấu
- Bánh bơm: Được gắn với vỏ biến mơ và có rất nhiều cánh có dạng cong
lắp theo hướng kính ở bên trong, số lượng cánh và biên dạng cánh được chọn
theo công suất động cơ sữ dụng chúng và loại hệ thống truyền lực phía sau.
Trên cánh bơm cịn lắp đặt vành dẫn hướng ở phía cạnh trong của cánh để dẫn
hướng cho dịng chảy của bơm được êm.
1
2
6
3
7
4
5
Mvào, nvào
8
2
Hình 1.1. Kết cấu bánh bơm
1- Bánh bơm; 2- Vành dẫn hướng ; 3- Vỏ biến mô; 4- Vỏ hộp số;
5- Trục sơ cấp hộp số; 6- Bu lông nối tấm dẫn động với bánh bơm;
7- Tẫm dẫn động; 8- Cánh van
Với nhiệm vụ là giúp tích tụ năng lượng lên các dịng dầu chuyển động
trong biến mô nhờ lấy năng lượng từ trục khuỷu động cơ thì kết cấu và chất
lượng bề mặt cánh bơm ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và cả q trình
khuếch đại mơ men của biến mơ. Vì vậy việc đúc liền và gia công bề mặt
cánh bơm trên bánh bơm địi hỏi cơng nghệ gia cơng rất cao không phải hãng
6
sản x́t ơ tơ nào cũng làm được, cịn phương pháp lắp rời từng cánh lên bánh
mang cánh thì được chấp nhận rộng rãi và nhanh chóng vì tính cơng nghệ và
tính kinh tế cao của phương pháp này.
Ngày nay đa số các biến mô thủy lực dùng trên ô tô điều chế tạo theo
phương pháp lắp từng cánh rời nhưng nếu là biến mô này sử dụng trên tàu
biển hay phương tiện thuộc lĩnh vực quân sự thì phương pháp đúc liền các
cánh với vỏ biến mô được dùng nhiều hơn.
- Tuốc bin: Rất nhiều cánh quạt được lắp trong tuốc bin. Hướng cong của
các cánh này ngược chiều với các cánh trên cách bơm. Tuốc bin lắp trên trục
sơ cấp hộp số sao cho các cánh của nó đối diện với các cánh trên bánh bơm,
giữa chúng có khe hở rất nhỏ.
1
2
2
4
M t, n t
5
6
Hình 1.2. Kết cấu bánh tước bin
1- Bánh tuốc bin; 2- Vành dẫn hướng; 3- Vỏ bộ biến mô;
4 - Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp hộp số; 6- Cánh van;
Mt , nt - Mơmen và số vịng quay tua bin
Cánh tua bin được thiết kế với góc đặt cánh lớn hơn so với cánh bơm. Vì
cánh tua bin có nhiệm vụ thu nhận động năng và áp năng được vận chuyển
theo dòng dầu đi ra từ cánh bơm. Ngoài ra về số lượng cánh là bằng số lượng
7
cánh mang trên bánh bơm, cũng được thiết kế các vành dẫn hướng để dịng
chảy được êm. Cơng nghệ chế tạo và yêu cầu bề mặt của bánh tua bin có
nhiều điểm tương đồng với nhau.
- Bộ đảo chiều : là bộ phận đặt giữa bánh bơm và tua bin. Cơng dụng của
bộ đảo chiều là thay đổi chiều dịng dầu chuyển động từ tâm tua bin đến tâm
bánh bơm.
Chiều dòng dầu chuyển động từ bánh bơm sang bánh tua bin là cùng chiều
với chiều quay kim đồng hồ, nhưng chiều dịng dầu đi qua bánh tua bin thì
ngược lại. Nếu để dịng dầu trở lai bánh bơm thì chiều của nó sẽ đối diện với
chiều dịng dầu đi ra từ bánh bơm. Bánh bơm phải sử dụng một phần mômen
từ động cơ để làm thay đổi chiều chuyển động dòng dầu của dòng dầu đến từ
tua bin.
Khi áp dụng bộ đảo chiều, nó điều chỉnh chiều chuyển động của dòng dầu
sau khi ra khỏi bánh tua bin cùng chiều với chiều dòng dầu đi ra khỏi bánh
bơm.
Bộ đảo chiều gồm có : bánh phản ứng lắp ghép với khớp một chiều
+Bánh phản ứng : Bố trí nhiều cánh để tiếp nhận dòng dầu đi ra từ cánh
tuabin và hướng cho chúng đập vào mặt sau của cánh bơm làm cho cánh bơm
được “cường hóa”. Khi chất lỏng qua bánh phản ứng sẽ truyền cho nó một
mơmen quay, nhưng do bánh cố định với vỏ nên có tác dụng như một điểm
tựa và truyền lại cho chất lỏng một mômen động lượng. Nếu bánh phản ứng
quay tự do thì mơmen quay của trục dẫn truyền cho trục bị dẫn không thay
đổi. Khi đó biến mơmen làm việc như một khớp nối thủy lực.
8
1
2
3
4
M, n
5
Hình 1.3. Bánh phản ứng
1- Bánh phản ứng; 2- Khớp một chiều; 3- Trục stator;
4- Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp hộp số;
M, n – Mô men và số vịng quay trục sơ cấp hộp số
Tuy khơng đóng vai trị chủ đạo trong việc truyền cơng śt nhưng bánh
phản ứng lại có vai trị quyết định tới hiệu suất của cả biến mô thủy lực trong
một số trường hợp, đồng thời là khả năng giúp biến mô khuếch đại mô men
do động cơ sinh ra trong một số trường hợp. Đây là lý do chính bánh phản
ứng được thiết kế cùng bánh bơm và bánh tua bin trong cùng một biến mô
thủy lực.
Khớp một chiều: Bánh phản ứng với mục đích khuếch đại mơmen động cơ
sinh ra và ngăn chặn hiện tượng giảm hiệu suất của biến mô thủy lực, khi tốc
độ bánh tua bin gần bằng tốc độ bánh bơm thì bánh phản ứng cần phải có
khớp một chiều đi liền cùng kết cấu của nó. Hiện nay trong các loại hộp số tự
động có hai loại khớp một chiều hay sử dụng nhiều nhất là loại dùng bi trụ và
loại dùng con lăn.
+ Khớp một chiều dạng bi trụ:
Dạng trụ lăn (Hình 1-4), bao gồm bốn chi tiết: vành trong, vành ngồi, các
bi trụ và lị xo tỳ giữ bi trụ luôn tiếp xúc với các vành. Bề mặt làm việc của
một vành được làm ở dạng hình trụ, cịn vành kia dạng cong theo hướng tạo
9
nên chiều rộng chứa bi thay đổi (dạng đường cong thân khai). Do vậy, giữa
chúng tạo thành hình chêm.
1
2
3
4
5
6
Hình 1.4. Khớp 1 chiều dạng trụ
1 - Vành ngoài; 2 - Bi trụ ; 3 - Lò xo tỳ; 4 - Đệm tỳ;
5 -Vành trong; 6- Mặt rãnh chêm
Nguyên lý làm việc:Gồm một vành trụ trong trơn và một vành ngoài có mặt
cong theo hướng tạo nên chiều rộng chứa bi thay đổi. Các viên bi trụ nằm
trong rãnh chêm này và luôn luôn được tỳ sát vào thành bằng các lị xo tạo xu
hướng ln khóa giữa hai vành với nhau. Khi các viên bi chạy vào chỗ hẹp
tạo trạng thái khóa. Sự dịch chuyển của viên bi phụ thuộc vào chiều quay,
chiều nghiêng của mặt chêm.
+ Khớp một chiều dạng cam.
Loại thứ hai hay được dùng là loại dùng con lăn dạng cam để thực hiện
khóa. Có kết cấu bao gồm: Vành trong, vành ngoài, các con lăn bằng thép và
lị xo giữ có nhiệm vụ giữ cho các con lăn ln có xu hướng tỳ vào hai vành
và khóa vành ngồi với vành trong. Tuy chỉ với kết cấu rất đơn giản như vậy
nhưng khớp một chiều này lại đóng vai trị rất quan trọng trong việc giúp cho
bánh phản ứng đạt được ý đồ thiết kế đưa ra.
10
Con lăn dạng cam được lắp giữa hai vành trong và ngồi của bánh phản
ứng, có nhiệm vụ chỉ cho hai vành trong và ngoài của stator quay tự do với
nhau theo chiều A cịn theo chiều B thì khơng được.
Khi vịng ngồi có hướng quay theo hướng như hình 1.5, nó sẽ ấn vào đầu
các con lăn. Do khoảng cách L1< L nên con lăn bị nghiêng đi, cho phép vịng
ngồi quay.
Hình 1.5. Khớp 1 chiều dạng cam.
1- Vành ngồi; 2- Cam; 3- Vành trong; 4- Lị xo giữ.
Khi vịng ngồi có hướng quay theo chiều ngược lại, con lăn không thể
nghiêng đi do khoảng cách L2 > L. Kết quả làm cho con lăn có tác dụng như
một miếng chêm khóa vành ngồi và giữ cho nó khơng chuyển động. Lò xo
giữ được lắp thêm để trợ giúp thêm con lăn, nó giữ cho các con lăn ln
nghiêng một chút theo hướng khóa vịng ngồi.
1.2.2.2. Sơ đờ và nguyên lý làm việc
Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến mơmen thủy lực (hình 1-6). Ngồi các
bánh bơm và bánh tua bin cịn có thêm một bộ phận nữa là bánh phản ứng.
Bánh phản ứng được đặt trên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) cho
phép quay tự do theo một chiều.
11
6
7
8
R2 R 1
Mt nt
,
9
Mb, nb
5
10
4
11
3
2
12
1
Hình 1.6. Sơ đờ ngun lý của biến mô men thủy lực.
1- Bánh bơm; 2- Vành dẫn hướng; 3- Vỏ biến mô; 4- Vỏ hộp số; 5- Trục sơ cấp
hộp số; 6- Bu lông; 7- Tấm dẫn động; 8- Khớp một chiều; 9- Trục khuỷu động cơ;
10 - Bánh phản ứng; 11- Bánh tua bin; 12- Vành dẫn hướng bánh tua bin
Nguyên lý làm việc:
Bánh bơm 1 được gắn cố định với tấm dẫn động 7 nối cứng với trục khuỷu
động cơ 9 và quay với tốc độ góc b
Bánh tua bin 11 được lắp trên trục bị động 1 (trục sơ cấp hộp số) bằng then
hoa và quay với tốc độ góc T
Các bánh nằm trong một vành xuyến khép kín tạo buồng cơng tác và được
nạp đầy chất lỏng có áp śt dư. Hình dạng buồng cơng tác đảm bảo tổn thất
năng lượng ít nhất khi chất lỏng chuyển từ bánh này sang bánh khác
Trong biến mô men tryền năng lượng qua chất lỏng. Chất lỏng có áp śt
đóng vai trị truyền năng lượng giữa tua bin và bánh bơm. Cụ thể bánh bơm
(B), tua bin (T), bánh phản ứng (P) đặt trong dầu có áp suất và đặt trong vỏ
12
kín, khi bánh bơm quay cùng với động cơ làm cho dầu chuyển động, dưới tác
dụng của lực ly tâm dầu chạy ra ngoài và tăng tốc độ. Ở mép bên ngoài dầu
đạt tốc độ cao nhất và hướng theo các bánh trong bánh bơm đập vào bánh của
tua bin, tại tua bin nó truyền năng lượng và giảm dần tốc độ theo các cánh dẫn
của tua bin chạy vào trong. Khi dầu tới mép trong bánh tua bin nó rơi vào
cánh của bánh phản ứng và theo các cánh dẫn chuyển sang bánh bơm. Cứ như
thế chất lỏng chuyển động tuần hoàn theo đường xoắn ốc trong giới hạn hình
xuyến ( B → T , T → P, P → B) .
Hình 1.7. Chuyển động của dịng dầu trong biến mơ.
Q trình dầu chuyển động trong bánh bơm là q trình tích năng, q trình
dầu di chuyển trong bánh tua bin là q trình truyền năng lượng, cịn trong
bánh phản ứng là q trình đổi hướng chuyển động.
Có ba giai đoạn hoạt động:
+Dừng xe: Trong khi dừng xe, động cơ vẫn dẫn động bánh bơm nhưng
tuabin không thể hoạt động. Điều này xảy ra khi xe đứng yên & tài xế giữ bàn
đạp phanh để ngăn xe di chuyển. Trong trường hợp này, sự khuếch đại của
mô-men là tối đa. Khi tài xế rời chân phanh và tác động vào chân ga, bánh
bơm bắt đầu di chuyển nhanh hơn và dẫn động tuabin hoạt động, xe di
chuyển. Giai đoạn này có sự chênh lệch lớn giữa tốc độ bánh bơm và tuabin.
13
+Tăng tốc: Trong quá trình tăng tốc, tốc độ tuabin liên tục tăng nhưng vẫn
có sự khác biệt giữa bánh bơm và tuabin. Khi tốc độ tuabin tăng thì sự khuếch
đại momen xoắn giảm (nhỏ hơn trong điều kiện dừng xe / tuabin không quay).
+Điểm khớp nối: Trường hợp này, tuabin được được tốc độ xấp xỉ 90%
(thông thường tại 60km/h) so với bánh bơm và điểm này gọi là điểm khớp
nối. Sự khuếch đại mô-men xoắn dần trở về 0 và biến mô trở thành 1 khớp
nối môi chất đơn giản. Tại điểm khớp nối, ly hợp khóa tuabin vào bánh bơm
& biến mô, điều này đặt bánh bơm – tuabin quay cùng tốc độ, stator cũng bắt
đầu quay theo chiều bánh bơm & tuabin.
1.2.3. Hộp số hành tinh
1.2.3.1. Giới thiệu
Cơ cấu hành tinh là một cơ cấu truyền động bằng bánh răng trong đó có tối
thiểu một trục hình học của một bánh răng nào đó khơng cố định.
Bánh răng có trục hình học chuyển động gọi là bánh răng hành tinh. Bánh
răng hành tinh có thể có một hay một số vành răng hoặc là một số bánh răng
ăn khớp với nhau.
Khâu mà trên đó bố trí trục của các bánh răng hành tinh gọi là cần dẫn.
Bánh răng mà trục hình học của nó trùng với trục chính gọi là bánh răng
trung tâm.
Khâu tiếp nhận mơ men ngoại lực hay truyền tải trọng và là khâu trung tâm
được gọi là khâu chính của cơ cấu hành tinh.
Cơ cấu hành tinh mà trong đó tất cả ba khâu chính đều quay được gọi là cơ
cấu vi sai.
Bộ truyền hành tinh có thể là một dãy hay một số dãy hành tinh kết nối với
nhau. Cơ sở của bộ truyền hành tinh là các dãy hành tinh bao gồm các bánh
răng ăn khớp ngoài hay ăn khớp dạng hỗn hợp (cơ cấu hành tinh mà khâu
14
chính là bánh răng trung tâm và một cần dẫn). Phổ biến nhất là các dãy hành
tinh với các bánh răng ăn khớp hỗn hợp. Vì chúng tạo được tỷ số truyền lớn
và kích thước nhỏ gọn.
Hộp số hành tinh đặt sau biến mô men của hệ thống truyền lực. Khác với
truyền động bánh răng thông thường trong truyền động hành tinh.
Các trục và bánh răng trong suốt thời gian làm việc có thể thay đổi vị trí
của mình trong khơng gian. Ngồi chuyển động quay quanh trục của mình các
bánh răng thực đồng thời chuyển động lăn xung quanh bánh răng trung tâm .
Việc chuyển số trong các bộ truyền này nhờ các ly hợp, phanh đĩa và phanh
dãi.
Trong hộp số tự động khơng có cần chuyển số mà chỉ có cần chọn số. Cần
chọn số nhằm xác định giới hạn khả năng tự động chuyển số trong một
khoảng thời gian nhất định.
1.2.3.2. Phân loại
a. Phân loại theo số bậc tự do
- Để nhận được một tỷ số truyền hồn tồn xác định, trong hộp số hành tinh
chỉ có một bậc tự do, các bậc tự do khác phải được loại trừ bằng liên kết
cứng. Do vậy, số bậc tự do trong cơ cấu bằng số liên kết cứng cộng với 1.
- Nếu cơ cấu gài một số truyền cần phải đóng một phanh dải hoặc ly hợp
khóa, tức phải tạo ra một liên kết cứng. Như vậy số bậc tự do trong cơ cấu là
hai bậc tự do.
- Trong hộp số hành tinh 4, 5 bậc tự do và để gài được một số truyền cần
phải có 3, 4 liên kết đồng thời.
Bảng 1.1. Kiểu cơ cấu hành tinh và số lượng số truyền, số lượng phần tử ma sát
Số lượng tỷ số truyền m
Kiểu hộp số hành tinh
3
4
5
6
7
8
9
10
11
15
Số lượng phần tử ma sát cần thiết
Cơ cấu hai bậc tự do
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Cơ cấu ba bậc tự do
3
4
4
4
5
5
5
5
6
Cơ cấu bốn bậc tự do
-
4
5
5
5
5
5
6
6
- Số lượng bậc tự do của hộp số hành tinh m phụ thuộc vào số lượng số
truyền và số lượng dãy cơ cấu hành tinh cơ bản. Khi m lớn thì số lượng mối
liên kết lớn nên kết cấu sẽ phức tạp. Mối liên quan ghi trong bảng 2.
Bảng 1.2. Kiểu cơ cấu hành tinh và dãy số cơ cấu hành tinh, số lượng phần tử ma
sát
Loại hộp số hành tinh
Dãy cơ cấu hai bậc
tự do
Dãy cơ cấu ba
bậc tự do
Số phần tử ma sát
6
4
Số dãy cơ cấu hành tinh
5
3
b. Phân loại theo đặc tính ăn khớp
Theo đặc tính ăn khớp cơ cấu hành tinh phân ra :
- Dãy hành tinh ăn khớp trong, ngoài và hỗn hợp. Loại này thường có kết
cấu nhỏ gọn, độ cao và thường hay được dùng trên ô tô;
- Dãy hành tinh ăn khớp ngoài, loại này thường dùng cho hộp số cơ khí có
tốc độ thấp, thơng thường ít dùng trên ơ tơ vì có hiệu śt thấp.
Hình 1.8. Các dãy cơ cấu hành tinh cơ bản.
H- Bánh răng hành tinh; M- Bánh răng mặt trời; N – Bánh răng bao;
16
G – Cần dẫn; 1, 2 – Cặp bánh răng côn
c. Phân loại theo kết cấu
Theo theo kết cấu chia cơ cấu hành tinh ra các loại sau :
- Loại dùng bánh răng trụ, răng thẳng hoặc răng nghiêng. Loại này dùng
chủ yếu trong hộp số hay truyền lực bánh xe;
- Loại dùng bánh răng côn. Dãy hành tinh dùng bánh răng côn thường sữ
dụng trong cụm vi sai giữa các bánh xe hay giữa các cầu.
d. Phân loại theo số khâu
- Nếu coi bánh răng hành tinh chỉ là khâu liên kết thì cơ cấu hành tinh chia
ra: Ba khâu, bốn khâu và năm khâu.
- Bộ truyền hành tinh một dãy có ba khâu cơ bản: N (Vành răng bao), M
(bánh răng trung tâm), G (cần dẫn) là bộ truyền đơn giản nhất.
- Bộ truyền ba khâu
- Bộ truyền bốn khâu
- Loại năm khâu ít dùng, vì khi tăng số khâu thì số bậc tự do của cơ cấu
cũng tăng lên, đồng thời để đáp ứng các tỷ số truyền xác định địi hỏi giải
pháp cơng nghệ phức tạp, tăng giá thành.
Hình 1.9. Dãy cơ cấu hành tinh
H- Bánh răng hành tinh, M- Bánh răng mặt trời,
17
N – Bánh răng bao, G – Cần dẫn,
a), b) -Bộ truyềnhành tinh 3 khâu, b)- Bộ truyền hành tinh 4 khâu
1.2.3.3. Quan hệ động học và động lực học của các dãy hành tinh
a. Động học:
Hình 1.10. Mơ tả cấu trúc và các quan hệ động học, động lực học của cơ cấu
hành tinh cơ bản
Bánh răng mặt trời M; Giá bánh răng hành tinh G; Vành răng N;
rM, rN - Bán kính vịng lăn của các bánh răng M, N;
rG - Bán kính vịng quay của cần dẫn G;
MN, MM , MG - Mô men tác động lên các cơ cấu N, M, G;
FM, FN, FG -
Nội lực do cơ cấu M, N, G sinh ra
- Quan hệ động học giữa các phần tử của một dãy hành tinh có thể xác định
bằng phương pháp đồ thị hay giải tích sau:
+ Phương pháp giải tích có thể dựa trên việc xây dựng họa đồ vận tốc của
các khâu, thuận tiện để nghiên cứu sơ đồ cấu trúc của bộ truyền, nhưng chỉ
cho giá trị gần đúng khi xác định các tỷ số truyền .
Khi dùng phương pháp giải tích, ta coi cần dẫn đứng yên và xác định tỷ số
truyền giữa các bánh răng trung tâm theo công thức:
G
iMN
=
nM − nG M − G
=
= −K
n N − nG N − G
18
Trong đó:
nM, nN, nG – số vịng quay của các bánh răng M, N và cần G.
N , G – tốc độ góc các bánh răng N và cần G.
K – được gọi là thông số động học của dãy hành tinh.
Dấu '' – '' ở đây thể hiện chiều quay của các bánh răng trung tâm và
bao là ngược chiều nhau.
Chỉ số trên trong các kí hiệu là chỉ số của khâu cố định.
Giá trị K được xác định qua bán kính vịng lăn r hoặc số răng Z:
K =
rN
Z
= N
rM
ZM
Trong đó:
rM, rN, - bán kính vịng lăn của các vòng răng M, N
ZM, ZN – Số răng của các bánh răng M, N.
Phương trình động học của dãy hành tinh như trên là:
M − K N = (1 − K ) G
Ta có thể xác định tốc độ góc của M, N, G khi đã biết khâu nào là chủ
động, khâu bị động và các liên kết trong các phần tử của dãy.
Giá trị K của dãy bị hạn chế bởi kích thước của các bánh răng hành tinh và
của kích thước chung. Giá trị K thường nhận được nhận từ 1,5 – 4.
b. Động lực học.
Các lực và mô men tác dụng lên các phần tử của dãy hành tinh được xác
định từ điều kiện cân bằng các mômen ngoại lực. Nếu bộ truyền có 3 khâu
chính và bỏ qua ma sát, thì khi chuyển động ổn định (quay đều) có thể viết:
M M + M N − MG = 0
Với: MM, MN, MG – mômen tác động lên các cơ cấu M, N, G.
