Tài liệu ôn tập Tinh sức bền các chi tiết ly hợp môn Chủ nghĩa xã hội khoa học | Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng

III. TÍNH TOÁN SỨC BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA LY HỢP
III.1. Tính toán sức bền của đĩa bị động :
Đinh tán thường được chế tạo từ các kim loại mềm bằng đồng, nhôm để
tránh xướt đĩa ép và bánh đà khi vòng ma sát quá mòn.
Đinh tán có dạng hình trụ tròn đặc hoặc rỗng, đường kính từ 4 ÷ 6 (mm).
Đối với xe con có thể chọn đường kính đinh tán là 4 mm.
Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kinh trong là r1 và bán kính ngoài là r2 .
Số lượng đinh tán có thể chọn n = 20 đinh tán. Bề rộng tấm ma sát
b = R2 – R1 = 0,102 – 0,0765 = 0,0255(m) = 25,5 (mm) Ta chọn các kích thước
r1 = 76,5 + b/4 = 76,5 + 25,5/4= 82,87 (mm)
r2 = 102– b/4 = 10,2 – 25,5/4 = 95,62 (mm)
Dãy ngoài có bán kính là r2 = 95 (mm), số lượng đinh tán là n2 = 12.
Dãy trong có bán kính là r1= 82 (mm), số lượng đinh tán là n1 = 8.
Lực tác dung lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :
(N) (N) (4.1) Lần lượt thay số vào (4.1) ta có : (N) (N) Đinh tán được kiểm
tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập . - Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng
trong là: ( N/m2 ) (4.2) Thay số vào ta có : (N/m2) = 15,42 (kg/cm2 ) - Ứng
suất dập của đinh tán ở vòng trong là: (N/m2 ) (4.3) Trong đó : l là chiều dài
khoảng chèn dập của đinh tán. Chọn l=1 (mm) Thay số vào (4.3) ta có:
(N/m2 ) = 60,5 (kg/cm2 ) Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [] =100
[kg/cm2 ] [] =250 [kg/cm2 ]. Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài: - Ứng suất cắt
của đinh tán ở vòng ngoài là: (N/m2 ) = 11,91 (kg/cm2 ) - Ứng suất dập của
đinh tán ở vòng ngoài là: (N/m2 ) =46,75 (kg/cm2 ) Ứng suất cho phép với
vật liệu nêu trên là: [] =100 [kg/cm2 ] [] =250 [kg/cm2 ] III.2. Moay ơ đĩa bị
động : Moay ơ đĩa bị động được nối với xương đĩa bị động bằng đinh tán
và ghép với trục bằng then hoa. Mối ghép then hoa hư hỏng chủ yếu do
chèn dập, bong tróc bề mặt làm việc hoặc do ứng suất cắt khi truyền mô
men lớn. như vậy tính toán moay ơ ta tính toán theo ứng suất cắt và dập ở
then hoa. Sơ đồ tính toán moay ơ như hình 4.2. Do trục ly hợp cũng là trục
sơ cấp của hộp số , nên đường kính ngoài trục ly hợp D được tính theo
trục sơ cấp hộp số xác định bằng công thức sau : (4.4) Trong đó : kd là hệ
số kinh nghiệm. k = 4,0÷4,6 .Chọn k=4,2 Memax = 71 (N.m) : Mômen cực
đại của động cơ. Ta có : (mm) .Chọn D = 23 (mm). Với D = 23 (mm) ta tra
bảng (7-26) sách thiết kế chi tiết máy ta có các thông số khác của then hoa
như sau: Sử dụng then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng lớn -
Đường kính trong : d = 18 (mm) - Chiều rộng của răng : b = 3 (mm) - Số
răng là : Z= 6 Chiều dài moay ơ được chọn bằng đường kính ngoài của
then hoa: L = D = 23 (mm). Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công
thức sau: L=1,4.D =1,4.22=30,8 (mm) Khi làm việc then hoa của moay ơ
chịu ứng suất chèn dập và cắt và được kiểm nghiệm theo công thức sau: -
Ứng suất cắt : (4.5) - Ứng suất chèn dập : (4.6) Trong đó : Memax : Mô
men cực đại của động cơ .Memax = 93 (N.m). Z1 : Số lượng moay ơ riêng
biệt, với ly hợp một đĩa bị động thì Z1=1 Z2 : Số then hoa của moay ơ. Z2
=6 L : Chiều dài moay ơ .L = 30,8 (mm) = 0,0308 (m) D : Đường kính ngoài
của then hoa . D =23(mm) = 0,023 (m). d : Đường kính trong của then
hoa . d = 18 (mm) = 0,018 (m). b : Chiều rộng then hoa . b = 3 (mm) =
0,003 (m). Lần lượt thay số vào công thức (4.5) và (4.6) ta có: (N/m2) =
98,2 (kg/cm2 ) ( N/m2 ) = 117,8 (kg/cm2 ) Vật liệu chế tạo moay-ơ thường
là thép 40 ,40X .Ứng suất cho phép là: kg/cm2 kg/cm2 . Vậy moay ơ thiết
kế đảm bảo đủ bền khi làm việc. Tính toán đinh tán nối moay-ơ với xương
đĩa bị động: Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng
thép có đường kính d = (6÷10) mm. Đối với xe con chọn d = 6 (mm).
Đường kính mũ đinh tán được tính theo công thức sau: Dmd =
(1,6÷1,75).d. Chọn Dmd = 1,6.d = 1,6.6 = 9,6 (mm). f54 Sơ đồ tính toán
đinh tán gắn xương đĩa bị động với moay-ơ. Đinh tán được bố trí một dãy
với đường kính là D = 54 (mm) ,số lượng đinh tán chọn n= 8 (đinh). Lực
tác dụng lên đinh tán được xác định theo công thức sau: (N) Đinh tán được
kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập : - Ứng suất cắt của đinh tán :
(N/m2 ) =152,3 (KG/cm2 ) - Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:
(N/m2 ) = 717,6 (KG/cm2) Trong đó: F : Lực tác dụng lên đinh tán . F=
3444,4 (N) n : Số đinh tán . n = 8 (đinh) d : Đường kính đinh tán . d = 6
(mm) l : Chiều dài chèn dập của đinh tán .Chọn l =1 (mm) Trị số ứng suất
cho phép : [] = 300 KG/cm2 = 800 KG/cm2 Ta thấy : và nên đinh tán đảm
bảo bền. III.3.Tính toán lò xo ép ly hợp: II.3.1. Chọn loại,cách lắp đặt. Ly
hợp với lò xo ép loại đĩa có kết cấu đơn giản do lò xo ép lúc này luôn làm
nhiệm vụ của đòn mở hơn nữa lò xo đĩa có đặc tính phi tuyến rất hợp với
điều kiện làm việc của ly hợp. Đối với xe du lịch đang thiết kế ta chọn loại
ly hợp lò xo đĩa côn. Hình 5.5: Cấu tạo lò xo đĩa côn Để tính toán lò xo đĩa
côn trước hết ta chọn phương án lắp đặt.Có 2 phương án lắp đặt. Phương
án 1 (Hình a): Lò xo tác dụng lên đĩa ép qua vành ngoài Phương án 2
(Hình b): Lò xo tác dụng lên đĩa ép qua vành trong Phương án 1 được sử
dụng rộng rãi vì phương án này có kết cấu cơ cấu mở đơn giản ( Chiều lực
mở từ ngoài vào) Phương án 2 tuy cách lắp lò xo đơn giản,lực mở và ứng
suất trong lò xo nhỏ hơn nhưng ngày nay ít sử dụng vì kết cấu cơ cấu mở
phức tạp hơn. 2 1 b) Hình 5.6 : Các phương án lắp lò xo đĩa 1- Đĩa ép 2-
Lò xo ép Ở đây ta chọn phương án 1 khi lắp đĩa ép III.3.2.Lực ép của lò xo
đĩa côn. Lực ép cần thiết của lò xo đĩa côn được tính theo công thức:
Trong đó : -F : lực ép cần thiết của ly hợp .F = 2893,3 ( N) -ko : Hệ số tính
đến sự giản nở ,sự nới lỏng của lò xo.ko=(1,05÷1,08).chọn ko=1,05 III.3.2.
Tính toán lò xo đĩa côn.
III.3.2.1 Các kích thước cơ bản của lò xo ép đĩa nón cụt B D e D a D i a Flx
l D e h dd l 2 l" 2 l' 2 D i D a D c F m B Hình 5.7 : Sơ đồ tính toán lò xo đĩa
côn Lực tác dụng lên đĩa ép ký hiệu là Fm ,còn lực tác dụng lên lò xo đĩa
côn để mở ly hợp Flx . Việc tính toán lò xo đĩa nhằm xác định độ biến dạng
của nó khi lắp đặt.Lò xo tạo được lực ép cần thiết lên đĩa ép.Lực ép của lò
xo tác dụng lên đĩa ép được tính theo công thức sau: ( 1-21) Trong đó: - l :
Khoảng dịch chuyển của lò xo ở chổ đặt lực ép Fm do sự quay của vành
liền quanh vòng tỳ. - l2 = l2’ + l2’’ :Dịch chuyển của lò xo ở đầu phần đòn
mở khi mở ly hợp Ở đây: l2’ = l (Dc – Di)/(De – Dc) Thành phần dịch
chuyển gây ra sự thay đổi góc nghiêng của vành lò xo. l2’’ :Biến dạng uốn
của các cánh đòn mở.Do l2’’ rất nhỏ nên l2 » l2’ - E : Mô đuyn đàn hồi của
lò xo côn,với thép lò xo E = 2,1 . 1011 (MN/m2) - m : Hệ số poát xông m =
0,26 - k1 = k2 = - Da :Đường kính phần xẽ rảnh - De : Đường kính lò xo -
Dc : Đường kính vành tỳ của lò xo - (m) Khi thiết kế chọn các kích thước
của lò xo như sau: De = 2Rtb ÷ 2R2 = 2.0,09 ÷ 2. 0,102 = 0,18 ÷ 0,204 (m)
Ta chọn De = 0,20 (m) dd : Độ dày lò xo đĩa (m). Với Chọn sơ bộ (m) Ta
chọn (m) - Chọn sơ bộ h = 1,75δd = 1,75 . 0,0020 = 0,0035 (m) Để đơn
giản trong tính toán trong công thức (1-21) ta đặt: (1-22) Trong đó : ==
7,072 . 1011 = 1,116 = 2 Với: Nhờ công cụ slover ta xác định chính xác các
kích thước Da,,h sao cho khi lò xo nón cụt được ép phẳng vào ly hợp () thì
lực ép của lò xo Flx = 3683(N) Lần lượt thay các giá trị h,A,B,C,δd vào
công thức (1-22) ta được hàm Flx = f(λ). Vậy Ta có bảng mối quan hệ của
λ và Flx: λ Flx (N) 0.00025 1806.25 0.0005 3020.75 0.00075 3742.125
0.001 4069 0.00125 4100 0.0015 3933.75 0.00175 3668.875 0.002 3404
0.00225 3237.75 0.0025 3268.75 0.00275 3595.625 0.003 4317 0.00325
5531.5 0.0035 7337.75 0.00375 9834.375 Đặc tính phi tuyến lò xo đĩa nón
cụt thiết kế III.3.2.2 Các kích thước cơ bản của đòn mở lò xo ép đĩa nón
cụt Kích thước đặc trưng cho đòn mở của lò xo đĩa côn Di cùng các thông
số cơ bản xác định được theo yêu cầu đặc tính làm việc nêu trên phải thỏa
mãn điều kiện bền bền khi mở ly hợp: - - - Trong đó : - s : Ứng suất lớn
nhất tại điểm nguy hiểm (điểm B trên Hình 5.7),[N/m2] - Di : Đường kính
đỉnh của đĩa côn, [m]. nên (m) Chọn Di = 0,075 (m) - Fm : Lực tác dụng lên
đỉnh nón khi mở ly hợp, xác định bằng : Với Vậy ta được: (rad) (mm) =
699,7 MN/m2 So với ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo [s] =1000
[MN/m2] thì lò xo đĩa nón cụt đã thiết kế thỏa mãn điều kiện bền. III.4.Tính
toán lò xo giảm chấn : Lò xo giảm chấn được đặt theo hướng tiếp tuyến
trong các lỗ được khoét ở đĩa bị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số
cao của dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ
thống truyền lực ,đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động
đến moay-ơ trục ly hợp. - Bán kính đặt lò xo thường được chọn theo
đường kính ngoài mặt bích moay-ơ và nằm trong giới hạn sau: R =
(40÷60)mm. Chọn theo xe tham khảo R = 40 (mm). - Số lượng lò xo giảm
chấn : Theo xe tham khảo n = 6 Lực cực đại tác dụng lên một lò xo được
xác định theo công thức sau: (N) (4.15) Trong đó: - R: Bán kính đặt các lò
xo giảm chấn.R = 40 (mm) - n: Số lượng lò xo giảm chấn.n = 6 - Mms:
Mômen ma sát của ly hợp.Theo (3.1) Mms= 130,2 [N.m] - Mmsgc: Mômen
ma sát giảm chấn.Theo kinh nghiệm : Mmsgc = (0,06÷0,17).Memax =
(0,06÷0,17).93= (5,58 ÷ 15,81). Chọn Mmsgc = 6 [N.m] Thay số vào công thức (4.15) ta có: (N)
III.4.1.Đường kính trung bình của vòng lò xo : Đường kính trung bình của
lò xo thường được chọn trong giới hạn sau: D = (14÷19) mm.Chọn D = 15
(mm). III.4.2.Đường kính dây lò xo : Đường kính trung bình của lò xo
thường được chọn trong giới hạn sau: D = (3÷4) mm. Chọn d = 3(mm)
III.4.3.Số vòng làm việc của lò xo : Số vòng làm việc của lò xo được xác
định bằng công thức sau: (4.16) Trong đó: - G: Môđuyn đàn hồi dịch
chuyển.G = 8.105(KG/cm2 ) = 7,85.1010 (N/m2 ) - l:Độ biến dạng của lò xo
giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc thường được chọn
trong khoảng (2,5÷4) mm.Chọn l = 3(mm). Thay các đại lượng đã biết vào
công thức (4.16) ta có: (vòng) III.4.4.Chiều dài làm việc của lò xo giảm
chấn : Chiều dài làm việc của lò xo giảm chấn ứng với khe hở giữa các
vòng bằng 0 được xác định bằng công thức sau: Llv = no.d = 6,8.3 = 20,4
(mm) III.4.5.Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do : Chiều dài của lò xo ở
trạng thái tự do được xác định theo công thức sau: Lmax = Llv+l+0,5.d =
20,4+3+0,5.3 = 24,9(mm) III.4.6.Độ cứng của lò xo : Độ cứng của lò xo
được xác định theo công thức sau: (N/m) Với G, n0, d, D là các đại lượng
đã biết Nên: (N/m) III.4.7.Kiểm nghiệm lò xo giảm chấn : Lò xo giảm chấn
được kiểm nghiệm theo ứng suất xoắn: (4.17) Trong đó: - Fmaxgc: Lực
cực đại tác dụng lên một lò xo giảm chấn.Fmaxgc= 517,5 (N) - D: Đường
kính trung bình của vòng lò xo.D = 15 (mm) - d: Đường kính dây lò xo.d = 3
(mm) - k: Hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải được chọn
theo tỷ số D/d theo bảng sau: D/d 3 4 5 6 7 8 9 10 k 1,58 1,40 1,31 1,25
1,21 1,18 1,16 1,14 Do D/d=15/3=5 nên k=1,31. Thay các đại lượng đã biết
vào công thức (4.17) ta có: (N/m2 ) = 2746,8 (KG/cm2 ) Vật liệu chế tạo lò
xo giảm chấn là thép các bon cao như 80,thép 65 có ứng suất cho phép
÷8000) KG/cm2 . nên lò xo giảm chấn làm việc đảm bảo bền. Bảng thông
số và đặc tính làm việc của lò xo giảm chấn: Loại lò xo Lò xo giảm chấn Số
lượng lò xo 6 Bán kính đặt lò xo (mm) 40 Đường kính dây lò xo(mm) 3
Đường kính trung bình của lò xo(mm) 15 Số vòng làm việc của lò xo (vòng)
6,8 Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do(mm) 24,9 Chiều dài làm việc của
lò xo (mm) 20,4 Độ cứng của một lò xo (N/m) 34632,35 Lực ép lớn nhất lên một lò xo (N) 517,5