Tải bản đầy đủ

Thiết kế tính toán tấm ma sát

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa, đất nước ta đang đi trên
con đường hội nhập với xu thế toàn cầu hóa. Cho nên việc chú trọng
phát triển các ngành công nghiệp là điều tất yếu,nhất là những ngành
mũi nhọn thuộc về cơ khí hay điện tử. Đây vừa là cơ hội cũng vừa là
thách thức lớn đối với đội ngũ kỹ sư của chúng ta phải không ngừng tiếp
thu những thành tựu công nghệ kỹ thuật mới của thế giới.Mà tiêu biểu là
ngành công nghệ ô tô, là một trong những ngành tiên phong về sự phát
triển của thành tựu khoa học kĩ thuật và không ngừng biến đổi nhằm
nhằm cải thiện công suất của động cơ hay tiết kiện nhiên liệu cũng như
giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường từ khí thải động cơ thải ra.
Là một sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ô tô của trường đại học
Nha Trang đang trong quá trình thực hiện đồ án môn “kết cấu ô tô “với
đề tài”thiết kế tính toán tấm ma sát” Là một cơ hội tốt để chúng ta có thể
tìm hiểu và cập nhật về các thông số cũng như kết cấu của “tấm ma sát
hình vành khăn” qua đó giúp ta có thể hiểu biết sâu hơn về chuyên
nghành của mình.
Trong quá trình thực hiện đề tài nhờ sự chỉ dẫn, giúp đỡ tận tình của
giáo viên hướng dẫn bộ môn, và bạn bè. Tuy vậy nhưng không thể tránh
khỏi những thiếu sót, hạn chế trong quá trình tính toán. Để hoàn thành
tốt và khắc phục những hạn chế thiếu sót của mình em rất mong nhận

được sự đóng góp ý kiến, và sự giúp đỡ của thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:
Trà Văn Dũng


I.

Đặt vấn đề

1. Đối tượng nghiên cứu:tấm ma sát hình vành khăn
2. Phạm vi nghiên cứu: trên xe Hyundai Verna 1.4 VTVT
3. Mục tiêu:thiết kế tính toán tấm ma sát để phục vụ trong quá trình
vận hành, bảo dưỡng và sữa chữa
II.

Nội dung
1. Thông số đầu vào của tấm ma sát
Động cơ xăng 1396cc












Mô men xoắn cực đại Memax = 138 N.m tại n=6300RPM
Công suất cực Nemax =138N.m tại n=5000RPM
Hệ số tải trọng dộng kđ = 2
Tỉ số truyền tay số 1: ih1 = 6,814
Tỉ số truyền truyền lực chính: io = 3,153
Bán kính bánh xe rb = 520 mm = 0.52 m
Hệ số tải trọng dộng kđ = 2
Đường kính bánh đà
- Đường kính trong: 132 mm

- Đường kính ngoài: 268 mm
Trọng lượng bánh đà
- G = 4.8 (kg) =48 (N)
Gia tốc trọng trường
2
- g = 9.81 m/s

2. Thiết kế sơ bộ
a. Sơ đồ tấm ma sát


Hình sơ đồ tấm ma sát của đĩa ma sát trong cơ cấu li hợp
b. Vật liệu chế tạo tấm ma sát
3. Tính toán các thông số cần thiết
3.1 Bán kính ngoài R2 m]
-Bán kính ngoài R2 m] của bề mặt ma sát đĩa bị động ly hợp được
xác định theo áp suất làm việc của bề mặt ma sát
R2= = Hay R2 = Trong đó:
+Memax: Mô men xoắn cực đại Memax = 138 N.m
+N: số đĩa ma sát
: hệ số ma sát


Hệ số ma sát giữa phê ra đô đồng với gang(hoặc thép) thì hệ số ma sát
có thể đạt đến 0,3 nhưng do ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ,tốc độ
trược,vv,nên khi tính toán chỉ chọn trong khoảng =0.22-0.3
Chọn =0.25
:hệ số dự trữ



Hệ số dự trữ tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm mô men
ma sát trong quá trình sử dụng như:
 Mòn vùng ma sát làm giảm lực ép 15%-20%
 Giảm độ đàn hồi của lò xo ép làm giảm lực ép 8%-20%
Như vậy tổng lực ép do các yếu trên sẽ bị giảm khoảng 23%-30%.
Hệ số phải được chọn không được nhỏ quá. Nếu lớn thì phải tăng lực ép
do đó cần tăng lực điều khiển li hợp gây mệt mỏi cho người lái. Cùng
với đó thì kích của ly hợp tăng và mất vai trò của cơ câu an toàn
Căn cứ vào chủng loại xe và điều kiện làm việc thường xuyên của
nó để chọn hệ số dự trữ


Loại xe
Trị số
Xe tải, xe khách, máy kéo
1.60-2.25
vận tải
Ta có xe tải có trọng tải không lớn làm việc trong điều kiện bình
thường nên chọn hệ số về phía giới hạn giữa.
nên chọn =2.
+P: áp suất làm việc lên các bề mặt đĩa ma sát
P-giá trị áp suất làm việc lên bề mặt đĩa ma sát là một trong những
thông số quan trọng quyết định đến lượng mòn của các bề mặt ma sát
khi li hợp trược trong quá trình đóng li hợp sau gài số. giá trị :p , với =
(1.4-2.5).105 là nhằm đảm bảo tuổi thị cần thiết cho chúng giữa 2 lần
sữa chữa thay thế. Giá trị giới hạn trên áp dụng cho ô tô có động cơ
nhiều xi lanh (≥ 4), đặc tính động lực của xe tốt và làm việc trong điều
kiện đường sá tốt (ít phải sang số) và ngược lại ô tô có động cơ ít xi
lanh, đặc tính động lực của xe không tốt và làm việc trong điều kiện
đường sá xấu.
Chọn P =2.105


+kR: là hệ số tỷ lệ
Sao cho tỉ số kR=(0,53÷0,75)
Chọn kR=0.6
Rbd:là bán kính bánh đà
R2 = = =0,119 mm]
Nếu R2 >Rbd, thì :+Tăng thêm đĩa ma sát;
+Thay đổi hệ số tỉ lệ KR;
+Hoặc tăng p

3.2 Bán kính trong R1 m]
Bán kính trong R1 m] của bề mặt ma sát đĩa bị động ly hợp:


R1=kR.R2
R1=kR.R2 =0,6*0,119 =0,071 mm]
3.3 Tính toán các thông số liên quan
a.Hệ số ma sát
-Tấm ma sát làm từ vật liệu mềm hơn thép và gang,nhưng có hệ Hệ
số ma sát giữa phê ra đô đồng với gang(hoặc thép) thì hệ số ma sát có
thể đạt đến 0,3 nhưng do ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ,tốc độ
trược,vv,nên khi tính toán chỉ chọn trong khoảng =0.22-0.3
Chọn =0.25
b. Lực ma sát nghỉ
-Ma sát nghỉ (Fms ) hay còn gọi là ma sát tỉnh là lực xuất hiện giữa 2
vật tiếp xúc mà vật này có xu hướng chuyển động so với vật còn lại
nhưng vị trí tương đối của chúng chưa thay đổi. Giá trị lớn nhất của lực
ma sát nghỉ, khi bánh đà và mâm ép bắt đầu trượctrên mặt đĩa ma sát,
trong cơ cấu li hợp được tính nếu:
+Sử dụng một đĩa có 2 mặt ma sát:
Fms=2.µFn
+Sử dụng n đĩa có 2 mặt ma sát:
Fms=2.nµFn
Từ các biểu thức có thể sử dụng chung biểu thức tính giá trị lớn nhất
của ma sát nghĩ ch cơ cấu li hợp được sử dụng đĩa ma sát:
Fms=2nµFn
Trong đó:
-đĩa có 2 mặt ma sát;
n- số đĩa ma sát có 2 mặt ma sát


Chọn n =1
Fms=2Fn
Trong đó:
hệ số ma sát
Fn: -thành phần lực nén vuông góc lên bề mặt đĩa ma sát,có
biểu thức:
Fn=p.Sv
Mà Sv-diện tích vành tấm ma sát, và đối với diện tích hình vành khăn
của tấm ma sát được tính:
Sv=(R22-R12) =(0,1192 -0.0712) =0,029(m)
Với:R1,R2-bán kính ngoài và trong của hình vành khăn
Nên Fn=p.Sv =2*105*0,029=5800
Từ đó: Fms=2Fn =2*0,25*5800 =2900
c. Mô men ma sát nghỉ đối với tấm ma sát là hình vành khăn
-Ta có công thức:
Mms=FmsRtb
Với Rtb=.(= .() =0,1
Mms=FmsRtb =2900*0,1 =290
d. Tính toán công trượt riêng
-Dùng để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt,thường
dùng chỉ tiêu công trượt riêng.
-Dùng để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt,thường
dùng chỉ tiêu công trượt riêng, nó được xác định bằng công trượt (L)
trên một đơn vị diện tích của bề mặt ma sát:
Lr=(j/m2)


+Trong đó:





L: -công trượt tổng cộng của ly hợp,(jun)
n: -số đĩa ma sát
R2: -bán kính ngoài hình vành khăn đĩa bề mặt ma
sát.(m)
R1: -bán kính trong hình vành khăn đĩa bề mặt ma
sát.(m)

-Sự trượt của ly hợp diễn ra ngay sau khi gài số và thực hiện đóng ly
hợp. điều đó có thể xảy ra lúc xe đang chạy hoặc lúc bắt đầu khởi động
xe; trong đó trường hợp xe bắt đầu khởi hành sẽ có công trượt lớn nhất,
lúc này sự chênh lệch tốc độ giữa bánh đà động cơ và tốc độ trục ly
hợp(xe đang đứng yên là lớn nhất.
-Sự trượt ly hợp khi khởi hành xe cũng có thể có 2 trường hợp: sự
trượt ly hợp do đóng ly hợp đột ngột hoặc sự trượt ly hợp từ từ.
-Khi đóng ly hợp đột ngột (người điều khiển thả nhanh bàn đạp ly
hợp) làm cho đĩa ép lao nhanh vào đĩa bị động, thời gian trượt ngắn
nhưng lực ép tăng nhanh làm cho xe bị giật mạnh , gây tải trọng động
đối với hệ thống truyền lực( do quán tính lao vào của đĩa ép, làm tăng
thêm lực ép, mô men ma sát ly hợp tăng lên và do vậy ly hợp có thể cho
phép truyền qua nó một mô mem quán tính lớn hơn mô men ma sát tính
toán
-Khi đóng ly hợp từ từ:việc đóng ly hợp từ từ tạo sự êm dịu cần thiết
cho ly hợp và hệ thống truyền lực. đó là một trong những yêu cầu quan
trọng của ly hợp nhằm đảm bảo tính êm dịu và không sinh ra va đập cho
hệ thống truyền lực. tuy nhiên sự đóng ly hợp từ từ làm cho thời gian
trượt kéo dài và do vậy công trượt sẽ tăng lên.
-Quá trình đóng êm dịu của ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly
hợp giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho bề mặt ma
sát mòn, đồng thời sinh nhiệt nung nóng chi tiết tiếp xúc với bề mặt
trượt. nếu cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma


sát và nhiệt sinh ra sẽ lonwscos thêt làm cháy cục bộ các tấm ma sát
làm nung nóng lò xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng ép của chúng.vì
vậy việc xác định công trượt, công trượt riêng để hạn chế sự hao mòn,
khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảo bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức
cần thiết.
b.1. Mômen cản chuyển động của ô tô qui dẫn về trục ly hợp
-Mômen cản chuyển động của ô tô qui dẫn về trục ly hợp được tính
theo biểu thức sau:
Ma =(Ga+).
Trong đó:
: lực cản không khí chính diện của xe,=0(xe đang đứng
yên);
: hiệu suất truyền lực
:

hệ số cản tổng của mặt đường
Ma =(Ga+). =(1071*0,02+0)*([N.m]

b.2. Các giai đoạn công trượt trong quá trình trượt đĩa ly hợp
-Công của động cơ trong quá trình mặt bánh đà và mâm ép trượt trên
bề các bề mặt đĩa ma sát chia 2 giai đoạn như hình:
+Giai đoạn đầu ứng với thời gian t1 là công tiêu ha do sự trượt và
nung nóng ly hợp;
+Giai đoạn thứ 2 ứng với thời gian t2 ứng là công tiêu hao sử dụng
cho việc tăng tốc trục ly hợp(trục sơ cấp hộp số) và sẽ thắng các sức cản
chuyển động của ô tô.
Tính thời gian trượt t1,t2:
t2 = = =0,16
t1 = t2 =0,16* =0,0003


Trong đó: kd là hệ số kết thúc trượt ;


xác định tỷ số của mô men ma sát hình thành so với mô men cực đại
động cơ mà tại đó ly hợp bắt đầu hết trượt (kd =Mms/Memax). Trong hệ ba
phương trình trên kd là ẩn số phụ của phương trình.
kd== =2
: tốc độ góc của trục khuỷu động cơ đóng ly hợp êm dịu ,rad/s]
+Tốc độ góc được xác định theo chủng loại động cơ:



-Đối với động cơ xăng:=+50
-Đối với động cơ diesel : =0.75

ở đây là tốc độ góc trục khuỷu động cơ ứng vơi mô men cực đại và
công suất cực đại
-Chọn động cơ xăng
=0.75
Số vòng quay cực đại 5000rpm tại công suất cực đại là 126,33 bhp
=5000.2/60=
= +50 = + 50 =
Memax -mô men quay cực đại của động cơ,[Nm)];
Ma

-mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp,[Nm)];

Ja
-mô men quán tính khối lượng của xe qui dẫn về trục ly hợp,
[kgm2];
it : -tỉ số truyền cuả hệ thống truyền lực,với it=ihs.ip.i0.icc;
his: -tỷ số truyền cao nhất trong hộp số chính ihs = 6,814;
ip: - tỷ số truyền cao nhất trong hộp số phụ(nếu không có ip =1);


i0 : -tỷ số truyền của truyền lực chính io = 3,153;
icc : -tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng (nếu không có:icc =1).
it = ihs.ip.i0.icc = 6,814*1*3,153*1=21,48
Ja =()2 =*( =0,07
b.3. Công trượt tổng cộng của ly hợp
-Qua khảo sát quá trình ly hợp khi đóng êm dịu , có trình tự các bước
để tính công trượt L của ly hợp như sau:
+Công trượt ở giai đoạn đầu L1 được xác định:
L1 = ()t1 =
+Công trượt ở giai đoạn đầu L2 được xác định
L2 = ()t2 +()2 = +
(khi khởi hành xe tại chỗ công trượt là lớn nhất, hiệu số - là lớn nhất
nên =0)
+Tổng công trượt của quá trình trượt ly hợp:
L=L1+L2= 16,06 + 3844,99 =3861,05
b.4. Công trượt riêng
Lr= = =846721,5
b.5. Tính toán nhiệt do đĩa ma sát bị trượt
-Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng của ly hợp, còn cần
phải tính toán kiểm tra nhiệt độ nung nóng các chi tiết của ly hợp trong
quá trình trượt ly hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp,
không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây nên sự cháy các
tấm ma sát hoặc ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò xe ép.v.v..
-Để tính toán nhiệt sinh ra do ly hợp trượt, với giả thiết thời gian trượt
ly hợp là rất ngắn(1.1-2.5);nhiệt sinh ra không kịp truyền cho các chi tiết
và môi trường xung quanh mà chỉ truyền cho các chi tiết trực tiếp xảy ra


sự trượt . thường các tấm ma sát có độ dẫn nhiệt rất kém nên có thể coi
tất cả nhiệt phát sinh sẽ truyền cho đĩa ép, đĩa ép trung gian (ly hợp hai
đĩa bị động) và bánh đà động cơ.
-Với giả thiết công trượt ở các bề mặt ma sát là như nhau nên nhiệt
sinh ra ở các đôi bề mặt ma sát là bằng nhau,lượng nhiệt và đĩa ép và
bánh đà nhận được là:
L =mcT
trong đó:
L

-công trượt toàn bộ ly hợp,[J];

-hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng bánh đà hoặc đĩa ép, với ly hợp
một đĩa bị động: =0.50;hai đĩa bị động: =0,025 cho đĩa ép;=0,5 cho đĩa
ép trung gian;
c -nhiệt dung riêng của các chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép
hoặc gang có thể lấy c =481.5[J/kgk]
m -khối lượng chi tiết bị nung nóng,kg]
T -độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng.[k]
+Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi
hành của ô tô (ứng với số cản ψ =0.02) không được vượt quá 10k( khi
có móc rơ hoặc không vượt quá 20k)
+Còn đối với máy kéo nhỏ hơn 5k (ứng với hệ số cản ψ =0.16).
+Bề dày tối thiểu đĩa ép theo chế độ nhiệt):bề dày tối thiểu đĩa ép theo
chế độ nhiệt (m) ở trên có thể xác định theo công thức:

Trong đó:
-Khối lượng riêng của đĩa ép.với vật liệu làm bằng gang 7800(g/m3
Kết luận


Qua phần thiết kế và tính toán tấm ma sát, đã giúp cho chúng ta hiểu rõ
cuả vật liệu chế tạo cũng như cấu tạo nguyên lý hoạt động thông qua
các thông số như:bán kính,công trượt hệ số ma sát, tổng công..đối với
từng loại xe thì những thông số này lại thay đổi khác nhau để đáp ứng
được yêu cầu trong quá trình hoạt động của chúng trong điều kiện môi
trường khắc nghiệt với số vòng quay lớn.Từ đó ta có thể điều chỉnh các
thông số này cũng loại vật một cách chính xác để động cơ có thể truyền
được công suất cao nhất đến các bánh xe chủ động.nâng cao tính năng
viêt dã và hiệu suất của xe.
Tài liệu tham khảo
Gầm ô tô thạc sĩ huỳnh trọng chương
Lý thuyết ô tô nguyễn hữu cẩn




Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×