5 Tính toán sức bền một số chi tiết điển hình của ly hơp

Vòng ngoài: r2 = 140 (mm) = 0,14 (m)



hình 3.13. Sơ đồ phân bố lực trên đinh tán

Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức:

F1 =



365.0,12

M emax ⋅ r1

= 2. 0,122 + 0,142 = 644,12 (N)

2

2

2 ⋅ (r1 + r2 )

(

)



F2 =



365.0,14

M emax ⋅ r2

= 2. 0,122 + 0,162 = 751,48 (N)

2 ⋅ (r12 + r22 )

(

)



Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập.

F

τc = π ⋅ d 2 ≤ [τc]

n⋅

4



;



σcd =



F

≤ [σcd]

n⋅l⋅d



Trong đó:

τc: Ứng suất cắt của đinh tán ở từng dãy.

σcd: Ứng suất chèn dập của đinh tán ở từng dãy.



44



F: Lực tác dụng lên đinh tán ở từng dãy.

n: Số lượng đinh tán ở mỗi dãy.

Vòng trong



n1 = 18 đinh



Vòng ngoài



n2 = 18 đinh



d: Đường kính đinh tán.



d = 4 mm



l: Chiều dài bị chèn dập của đinh tán.

l=



1

chiều dày tấm ma sát. Ta có

2



l=



1

. 4 = 2 mm

2



[τc]: Ứng suất cắt cho phép của đinh tán. [τc] = 100.105 (N/m2)

[σcd]: Ứng suất chèn dập cho phép của đinh tán. [σcd] = 250.105 (N/m2)

Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong :

F1

π ⋅ d2

τc1 =

n1 ⋅

4



=



4.644,12

= 28,5.1005 (N/m2) < [τc]

18.3,14.0, 004 2



F1



644,12



σcd1 = n ⋅ l ⋅ d =

= 44,7. 105 (N/m2) < [σcd]

18.0, 002.0, 004

1

⇒



Vậy các đinh tán đảm bảo độ bền cho phép.

Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở vòng ngoài :

F2

4.751, 48

π ⋅ d2 =

τc2 =

= 33,22. 105(N/m2) < [τc]

18.3,14.0, 004 2

n2 ⋅

4

F2



751, 48



σcd2 = n ⋅ l ⋅ d =

= 52,1.105 (N/m2)< [σcd]

18.0, 002.0, 004

2

⇒Vậy các đinh tán đảm bảo độ bền cho phép.

2.5.2 Tính sức bền moayơ đĩa bị động

Chiều dài của moayơ đĩa bị động được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo

của đĩa bị động. Moayơ được ghép với xương đĩa bị động bằng đinh tán và lắp với

trục ly hợp bằng then hoa.

Chiều dài moayơ thường chọn bằng đường kính ngoài của then hoa trục ly hợp. Khi

điều kiện làm việc nặng nhọc thì chọn L = 1,4 D (D là đường kính ngoài của then



45



hoa trục ly hợp). Với ly hợp có hai đĩa bị động thì chiều dài mỗi moayơ riêng biệt

phải giảm nhiều, nên ta chọn L = 40 mm (lấy theo xe tham khảo).

Khi làm việc then hoa của moayơ chịu ứng suất chèn dập và ứng suất cắt được xác

định theo công thức :



τc =



4 ⋅ M emax

≤ [τc]

z 1 ⋅ z 2 ⋅ L ⋅ b ⋅ (D + d)

8 ⋅ M emax



σcd = z ⋅ z ⋅ L ⋅ (D 2 − d 2 ) ≤ [σcd]

1

2

Trong đó :

Me max: Mômen cực đại của động cơ.



Me max = 365 (N.m)



z1: Số lượng moay ơ riêng biệt.

Với ly hợp có 2 đĩa bị động



z1 = 1



z2: Số then hoa của một moayơ.



z2 = 10



L: Chiều dài moayơ.



L = 4 cm



D: Đường kính ngoài của then hoa.



D = 4,5(cm) = 0,045 (m)



d: Đường kính trong của then hoa.



d = 3,6(cm) = 0,036 (m)



b: Bề rộng của một then hoa.



b = 5 (mm)= 0,005 (m)



Các thông số trên được chọn theo xe tham khảo.

Với vật liệu chế tạo moayơ là thép 40X thì ứng suất cho phép của moayơ là

[τc] = 100.105 (N/m2)

τc =



;[σcd] = 200.1005 (N/m2)



4.365

4 ⋅ M emax

= 1.10.0, 040.0, 005. 0, 045 + 0, 036 = 85,8.105 (N/m2)< [τc]

(

)

z 1 ⋅ z 2 ⋅ L ⋅ b ⋅ (D + d)

8 ⋅ M emax



8.365



σcd = z ⋅ z ⋅ L ⋅ (D 2 − d 2 ) = 1.10.0, 040. 0, 0452 − 0, 0362 = 100,1.105 (N/m2)< [σcd]

(

)

1

2

⇒



Vậy moayơ đảm bảo độ bền cho phép.



Đinh tán nối moayơ với xương đĩa bị động thường làm bằng thép có đường kính

d = (6 ÷ 10) mm



→



Ta chọn



d = 8 mm



Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập.



46



F

τc = π ⋅ d 2 ≤ [τc]

n⋅

4



;



σcd =



F

≤ [σcd]

n⋅l⋅d



(kG/cm2)

Trong đó :



F: Lực tác dụng lên đinh tán.

F=



365

M e max

=

= 6083 (N)

0, 06

r



Với r bán kính đặt đinh tán:



r = 6(cm) = 0,006 (m)



n: Số lượng đinh tán ở một moayơ.



n = 6đinh



d: Đường kính đinh tán.



d = 8 mm = 0,8 cm



l: Chiều dài bị chèn dập của đinh tán.



l = 0,4 cm



Vật liệu chế tạo đinh tán là thép 30 thì ứng suất cho phép của đinh tán là

[τc] = 300.1005 (N/m2) = 30 (MPa/m2) ;[σcd] = 800.1005 (N/m2) = 80(MPa/m2)

Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở moayơ :

F

4.6083

τc = π ⋅ d 2 =

= 20 (MPa/m2) < [τc]

6.3,14.0, 0082

n⋅

4



σcd =

⇒



6083

F

=

=31 (MPa/m2) < [σcd]

6.0, 004.0, 008

n⋅l⋅d



Vậy đinh tán đảm bảo độ bền cho phép.



2.5.3 Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp

Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh hiện tượng cộng hưởng ở

tần số cao của dao động cơ và của hệ thống truyền lực. Đồng thời đảm bảo truyền

mômen

một cách êm dịu từ đĩa bị động đến maayer trục ly hợp.

G b ⋅ ϕ ⋅ rb



Mô men bám được xác định sau. Mφ = i ⋅ i ⋅ i

o

h1

f

Trong đó



Gb : Trọng lượng bám của ôtô (kG).



Ở ô tô có bố trí cầu sau chủ động trọng lượng bám được xác định theo công thức

Gb = m2k.G2

G2: Trọng lượng tĩnh tác dụng lên các bánh xe sau (G2 = 5500 kg)



47



m2k: Hệ số phân bố lại trọng lượng chọn m2k = 1,1

Gb = m2k.G2 = 1,1.5500 = 6050 (kg)

ϕ : Hệ số bám của đường, với đường tốt lấy



ϕ = 0,8



rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.



rb = 0,366 m



io : Tỉ số truyền của truyền lực chính.



io = 5,833



ih1 : Tỉ số truyền của hộp số ở số truyền 1.



ih1 = 4,981



if : Tỉ số truyền của hộp số phụ ở số truyền thấp.if = 1

G b ⋅ ϕ ⋅ rb



⇒Mφ = i ⋅ i ⋅ i =

o

h1

f



6050.0,8.0,366.10

= 609,7 (N)

5,833.4,981.1



Ta thấy Mφ > Memax = 365 (Nm)

Mô men cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được xác định

Mmax = Memax = 365 (Nm)

Mômen quay mà giảm chấn có thể truyền được bằng tổng mômen quay của các lực

lò xo giảm chấn và mômen ma sát.

Mmax = M1 + M2 = P1 . R1 . Z1 + P2 . R2 . Z2

Trong đó :

M1: Mômen quay của các lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt dao độn cộng

hưởng ở tần số cao.

M2: Mômen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp.

Thường lấy M2 = 25% Mmax = 25% . 365 = 91,25 (N.m)

→



M1 = Mmax - M2 = 365 – 91,25 = 273,75(N.m)



R1 : Bán kính đặt lò xo giảm chấn.



→ Ta chọn R1 = 80mm



Z1 : Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên moayơ. → Ta chọn Z1 = 6

R2 : Bán kính trung bình đặt các vòng ma sát. → Ta chọn R2 = 47 mm

Z2 : Số lượng vòng ma sát (số đôi cặp ma sát). → Ta chọn Z2 = 4

µ: Hệ số ma sát giữa vòng ma sát và đĩa bị động.

P1: Lực ép của một lò xo giảm chấn.

M1



→ P1 = R ⋅ Z =

1

1



273,75

= 570,31(N)

0,08.6



48



P2 : Lực tác dụng lên vòng ma sát.

M2

91, 25

→ P2 = R ⋅ Z =

= 485,37(N)

0,047.4

2

2



Khi chưa truyền mômen quay, thanh tựa nối các đĩa sẽ có khe hở λ1 , λ2 tới các

thành bên của moayơ.

Theo sơ đồ hình 3.16 ta có:

λ1 : Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn

của lò xo khi truyền mômen từ động cơ.



d



λ2: Khe hở đặ c trưng cho biến dạng giới hạn



λ1



λ2



của lò xo khi truyền mômen bám từ bánh xe.



B



Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn (hay gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa bị

động để xoay đĩa đi 1o so với moayơ).

Độ cứng được xác định theo công thức :

S = 17,4 . R12 . K . Z1 (kGcm)

Trong đó:

K - độ cứng của một lò xo (kG/cm).



K = 1,3 kG/cm



Z1 = 6 - số lượng lò xo giảm chấn đặt trên một moayơ.

⇒ S = 17,4 . R12 . K . Z1 = 17,4 . 82 . 1,3 . 4 = 5790,72( kGcm) = 579,07(N.m)

Các cửa sổ đặt lò xo của moayơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn

chiều dài tự do của lò xo một ít, lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu,

thường chọn A = (25 ÷ 27) mm



Cửa sổ moayơ



Cửa sổ ở tấm



đệm

→Ta chọn A = 25 mm

Khi chuyển mômen quay từ động cơ và

từ bánh xe qua bộ phận giảm chấn giống nhau

thì cửa sổ ở moayơ và ở đĩa bị động có chiều dài

như nhau.



A



ở các giảm chấn có độ cứng khác nhau,

chiều dài cửa sổ moayơ phải bé hơn so với



49



A1



a

R1



cửa sổ ở đĩa một đoạn a = A1 - A Thường a = (1,4 ÷ 1,6) mm

Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc



(1 ÷ 1,5o)



→



Ta chọn 1,5o



Đường kính thanh tựa chọn d = (10 ÷ 12) mm đặt trong kích thước lỗ B.

→



Ta chọn d = 12 mm



Kích thước lỗ B được xác định theo khe hở λ1 , λ2 . Các trị số λ1 , λ2 chọn trong

khoảng từ (2,5 ÷ 4) mm.

⇒



→



Ta chọn



λ1 = λ2 = 3(mm)



Vậy kích thước đặt lỗ thanh tựa là:



B = d + λ1 + λ2 = 12 + 3 + 3 = 18( mm)

ứng suất xoắn của lò xo được xác định theo công thức :

τ=



8 ⋅ P1 ⋅ D ′ ⋅ k

≤ [τ]

π ⋅ d′ 3



(MPa/m2)



Trong đó :

D': Đường kính trung bình của vòng lò xo, thường chọn D' = (14 ÷ 19) mm

→



Ta chọn



D' = 16 mm



d': Đường kính dây lò xo, thường chọn d' = (3 ÷ 4) mm. Chọn d' = 3 mm

P1: Lực cực đại tác dụng lên một lò xo giảm chấn (N).

Vật liệu chế tạo lò xo giảm chấn là thép 65Γ, có ứng suất xoắn cho phép là

[τ] = (650 ÷ 800) MPa/m2 →

τ=



Ta chọn [τ] = 700 (MPa/m2)



8.570.0,016.1,3

8 ⋅ P1 ⋅ D ′ ⋅ k

=

= 471(MPa/m2) < [τ] = 700 (MPa/m2)

3

π ⋅ d′

3,14.0,0043



⇒ Thỏa mãn điều kiện xoắn

Số vòng làm việc của lò xo được xác định theo công thức :

no =



λ ⋅ G ⋅ d4

1,6 ⋅ P1 ⋅ D 3



Trong đo :

G: Môđun đàn hồi dịch chuyển.



G = 8.1010 (N/m2)



λ: Độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm

việc, thường chọn λ = 3 mm = 0,003(m)

D’: Đường kính trung bình vòng lò xo, D’= 0,016(m)



50



0,003.8.1010.0,0034

λ ⋅ G ⋅ d4

⇒ no =

=

= 3,57 vòng ≈ 4 vòng

1,6 ⋅ P1 ⋅ D 3

1,6.829,54.0,0163



Chiều dài làm việc của vòng lò xo được tính theo công thức (ứng với khe hở giữa

các vòng lò xo bằng không) :

l1 = no . d = 4 . 3 = 12( mm)

Chiều dài của vòng lò xo ở trạng thái tự do :

l2 = l1 + λ + 0,5 d = 12 + 3 + 0,5 . 3 = 16,5( mm)

2.6 Tính lò xo ép

Cơ cấu ép được dung để tạo lực ép cho đĩa ép của ly hợp thường đóng xe tải HINO

là lò xo đĩa kiểu nón cụt nhờ nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo dây

xoắn

Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép măng gan 65 có ứng suất tiếp cho phép

[τ] = 650 ÷ 850(MN/m2)



[ σ ] = 1000(MN/m2)

Lò xo được tính toán nhằm xác định các thông số hình học cơ bản nhằm thỏa mãn

lực F cần thiết cho ly hợp. Kích thước của lò xo đĩa nón cụt còn phải bảo đảm điều

kiện bền với chức năng là đòn mở

2.6.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa nón cụt

Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa nón cụt được xác định theo công thức

Flx = k0. PΣ

Trong đó:

k0: Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng lò xo. Chọn k0 = 1,08

PΣ : Lực ép cần thiết của ly hợp (N)

PΣ =



β.M e max

2.365

=

=9217,18

µ.R tb .i

0,3.132.2.10−3



Thay số ta có: Flx = k0. PΣ = 1,08.9217,18 = 9954,55 (N)

2.6.2 Kích thước cơ bản và đặc tính của lò xo ép nón cụt xẻ rãnh

Sơ đồ để tính lò xo đĩa nón cụt có xẻ rãnh hướng tâm thể hiện trên hình sau



51



Di

Flx



Da



L2



L1

De

P



Hình 2.5.2 Sơ đồ lò đĩa

Lực nén do lò cụt xo nón tạo ra Flx để ép lên đĩa ép nhằm tạo ra mômen ma sát cho

ly hợp được xác định như sau

1

lin  ÷

2 Π.E



k 

λ. ( 1 − k1 )

Flx = .

. δ .λ

1 − µ 2 b 2 .  1  . δ2 +  h −

3

b

p

2



De ( 1 − k 2 ) 

(1− k2 )









λ. ( 1 − k1 )

÷.  h −

÷

2. ( 1 − k 2 )







÷

÷







Trong đó

De: Đường kính lớn của lò xo đĩa nón cụt ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép(m). Chọn De =

0,95.(2.R2) = 0,95.2.0,16 = 0,304 (m)

Sơ bộ đường kính qua mép xỏ rãnh ( Da )

De

De

0,304

= 1,2 ÷ 1,5 ⇒ Da =

=

= 0,253 ÷ 0,202 (m)

Da

1,2 ÷ 1,5 1,2 ÷ 1,5



Chọn Da = 0,244 (m)



λ : độ dịch chuyển biến dạng của lò xo

E : môđun đàn hồi kéo nén

E = 2,1.1011 (N/m2)

µ b : hệ số poat-xong đối với thép lò xo. µb =0,26

δ b : độ dầy của lò xo đĩa. D e = 75 ÷ 100

δb

Sơ bộ chọn δb=



De

0,304

=

= ( 0,004 ÷ 0,003)

75 ÷ 100 75 ÷ 100



52