l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
1
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
******&******
NGÔ VĂN GIANG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG LY
HỢP CÓ CƯỜNG HÓA KHÍ NÉN TRÊN Ô TÔ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PHÒNG ĐÀO TẠO
Thái Nguyên, 06/2022

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
2
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vừa qua theo Đề án quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến
2020 tầm nhìn đến 2030 Chính phủ đã đề ra mục tiêu phát triển ngành công nghiệp ô
tô thành ngành Công nghiệp quan trọng của đất nước, đáp ứng tối đa nhu cầu thị
trường nội địa về các loại xe tải, xe khách thông dụng và một số loại xe chuyên dùng;
phấn đấu trở thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng và một số cụm chi tiết có giá trị
cao trong chuỗi sản xuất công nghiệp ô tô thế giới, góp phần vào tăng trưởng kinh tế
và thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác. Vì thế, mục tiêu trước mắt
để phát triển ngành công nghiệp ô tô đó là phải chuẩn bị nguồn nhân lực chuyên ngành
có kỹ thuật cao và từng bước nghiên cứu, chế tạo các cụm chi tiết nhằm thúc đẩy
nhanh việc nội địa hóa sản xuất các tổng thành, hệ thống trên ô tô. Đáp ứng nhu cầu
thực tiễn đó, hiện nay, hầu hết các cơ sở đào tạo sinh viên chuyên ngành ô tô, ngoài
việc tập trung đào tạo lý thuyết đều chú trọng tới công tác đào tạo kỹ năng thực hành
thí nghiệm.
Để nâng cao kỹ năng thực hành, thí nghiệm trong đào tạo sinh viên đại học, các
thiết bị thực hành, thí nghiệm và mô hình đào tạo có vai trò chủ đạo. Song một khó
khăn đó là các mô hình được cung cấp trên thị trường bởi các công ty thiết bị trường
học thường chủ yếu nhằm mục tiêu nghiên cứu cấu tạo, hoạt động của các hệ thống
hoặc tổng thành ô tô. Các mô hình này phù hợp cho tạo nghề ở bậc học cao đẳng,
trung cấp. Tuy nhiên, một trong những yêu cầu đặt ra ở bậc học đại học, đó là sinh
viên cần có kỹ năng nghiên cứu lý thuyết và làm sáng tỏ lý thuyết thông qua thí
nghiệm, thực hành. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo các mô hình đào tạo đáp ứng được
mục tiêu đào tạo đại học là một yêu cầu rất cần thiết hiện nay.
Nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết ban đầu cho việc thiết kế chế tạo các hệ thống
trên ô tô trong đó có cụm ly hợp và hệ thống dẫn động, việc nghiên cứu đặc tính động
học, động lực học và ảnh hưởng của các bộ phận kết cấu đến hoạt động của hệ thống,
tải trọng tác động lên các bộ phận từ đó cho phép ta xác định được các thông số kết
cấu tối ưu cho các cụm chi tiết trong hệ thống là một việc làm rất quan trọng.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
3
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Chính vì vậy, đề tài “ Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống dẫn động ly hợp
có cường hóa khí nén trên ô tô” với mục tiêu nghiên cứu động học, động lực học của
hệ thống dẫn động ly hợp có cường hóa trên cơ sở đó chế tạo được mô hình phục vụ
cho công tác thực hành và thí nghiệm của sinh viên chuyên ngành Công nghệ ô tô là
một đề tài có ý nghĩa thực tiễn và cần thiết hiện nay.
2. Các công trình đã công bố liên quan đến đề tài
Đã có rất nhiều các công trình công bố nghiên cứu về động học và động lực học
của ly hợp và hệ dẫn động điều khiển ly hợp trên ô tô.
1. Analysis of the Influence of Clutch Pedal to Vehicle Comfort Jiangchuan Li, Feng
Deng, Shaojin Liu and Hao Hu. Các tác giả đã đưa ra nghiên cứu lý thuyết về ảnh
hưởng của hành trình bàn đạp, lực tác dụng đến sự thoải mái và sự tiện nghi êm dịu
của ô tô khi chuyển động.
2. Smooth engagement for automotive dry clutch, F. Garofalo et
al. (2001). Dựa trên mô hình được đơn giản hóa bài báo đã mô phỏng quá trình trượt
của ly hợp và điều khiển phù hợp tốc độ của động cơ đốt trong.
3. Model and control of a wet plate clutch, M.J.W.H. Edelaar
(1997). Tác giả đã đưa ra mô hình mô phỏng và điều khiển ly hợp kiểu ma sát ướt. Mô
hình được kiểm chứng bằng nghiên cứu thực nghiệm.
4. The influence of the interface coefficient of friction upon the
propensity to judder in automotive clutches, D. Centea, H.
Rahnejat and M.T. Menday (2001). Bài báo phân tích nguyên nhân của dao động xoắn
trong hệ thống truyền lực, xây dựng mô hình động lực học phi tuyến, các kết quả tính
toán và thực nghiệm được đưa ra để kiểm chứng mô hình
5. Mô phỏng và tính toán động lực học hệ thống truyền lực thủy cơ trên ô tô, Nguyễn
Trọng Hoan, Nguyễn Khắc Tuân (2005). Trong bài báo các tác giả đã trình bày
phương pháp xây dựng mô hình tính toán động lực học hệ thống truyền lực. Nghiên
cứu ảnh hưởng của tốc độ đóng ly hợp đến tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền
lực.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
4
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
6. Dry Clutch Control for Automotive Applications, Pietro J. Dolcini · Carlos Canudas
de Wit Hubert Béchart (2011). Các tác giả đã trình bày một cách chi tiết về quy luật
điều khiển ly hợp ma sát khô trên ô tô, các kết quả tính toán và thí nghiệm liên quan.
Đối với các mô hình đào tạo. Ở các nước phát triển, ngành công nghiệp ô tô đã
đi trước chúng ta hàng vài thập kỉ. Song song với đó là sự phát triển của hệ thống các
cơ sở đào tạo phục vụ cho sự phát triển của ngành này, đặc biệt là công việc đào tạo
các kỹ sư và kỹ thuật viên ô tô. Tại tất cả các trạm bảo hành, bảo trì của các hãng xe
lớn như Toyota, Ford, Huyndai, Honda ở các nước phát triển đều trang bị các mô hình
đào tạo để hỗ trợ công việc của các kỹ sư và kỹ thuật viên. Đối với mỗi hãng xe để
phát triển thị phần, trong chiến lược kinh doanh của mình các hãng xe đều có những hệ
thống chăm sóc khách hàng riêng. Với mỗi sản phẩm được tung ra thị trường, các hãng
xe này đều có mô hình riêng sử dụng cho việc đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên cũng như
các kỹ sư bảo trì nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ.
Hình 1 Một mô hình đào tạo ly hợp do TradeKorea Hàn Quốc cung cấp
Ở Việt Nam khi phát triển một mẫu xe mới, do không có mô hình đào tạo, đa số
các công ty liên doanh ô tô thường phải cử các kỹ sư và nhân viên kỹ thuật sang các
nước sở tại để học nghề về mỗi một mẫu xe mới ra mắt.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
5
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Do nhu cầu của thị trường, hiện nay có một số công ty chuyên chế tạo mô hình
phục vụ cho công tác giảng dạy nghề như công ty Tân Phát, công ty Nam Tiến Phát,
Công ty cổ phần kỹ nghệ Gamma, công ty Văn Lang, trung tâm cơ khí chính xác Bách
Khoa.
Hình 2 Mô hình ly hợp dẫn động cơ khí công ty thiết bị Sun
Hình 3 Mô hình cắt bổ ly hợp với dẫn động kiểu cơ khí của công ty Nam Tiến Phát
Các mô hình do các công ty trong nước cung cấp trên thị trường thường dưới
dạng

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
6
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
- Mô hình cắt bổ chết: là loại mô hình chỉ quan sát được cấu tạo các cụm chi tiết
- Mô hình cắt bổ chuyển động được: là loại mô hình có thể quan sát được cấu
tạo chi tiết và hoạt động của các cụm chi tiết trong mô hình.
Các mô hình này chủ yếu phục vụ cho đào tạo nghề ở các trường cao đẳng,
không phù hợp với mục đích thực hành, thí nghiệm trong đào tạo đại học.
3. Mục tiêunghiên cứu
- Cung cấp thêm cơ sở lý thuyết cho việc thiết kế chế tạo hệ dẫn động ly hợp
- Chế tạo được mô hình hệ dẫn động ly hợp kiểu thủy lực có cường hóa khí nén phục
vụ cho thí nghiệm, thực hành của sinh viên các chuyên ngành Cơ khí động lực và công
nghệ ô tô.
4. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu động học, động lực học hệ dẫn động ly hợp kiểu thủy lực có cường
hóa khí nén
- Nghiên cứu chế tạo mô hình ly hợp và hệ dẫn động ly hợp.
5. Nội dung nghiên cứu
Phần mở đầu
Chương 1 Tổng quan về ly hợp và hệ thống dẫn động ly hợp có trợ lực trên ô tô
Chương 2 Nghiên cứu động lực học hệ thống dẫn động ly hợp có cường hóa khí nén
Chương 3  Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống dẫn động ly hợp có cường hóa khí nén
Kết luận
6. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: phương pháp mô hình hóa hệ thống và mô phỏng số bằng
phần mềm Matlab.
- Nghiên cứu thực nghiệm: trên mô hình thực

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
7
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Chương 1 – TỔNG QUAN VỀ LY HỢP VÀ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG LY HỢP
CÓ TRỢ LỰC TRÊN Ô TÔ
1.1. Giới thiệu về ly hợp ô tô và hệ thống
1.1.1. Giới thiệu về ly hợp
a. Công dụng của ly hợp
Ly hợp là một khớp nối dùng để truyền mô men xoắn từ trục khuỷu động cơ
đến các cụm chi tiết tiếp theo của hệ thống truyền lực. Chức năng quan trọng của ly
hợp là:
- Dùng để tách nối giữa động cơ với hệ thống truyền lực khi khởi hành, dừng xe,
chuyển số và phanh xe.
- Trong các hệ truyền lực với hộp số cơ khí, việc dùng ly hợp tách tức thời động
cơ khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập đầu răng hoặc các khớp gài
giúp cho quá trình sang số được dễ dàng.
- Đóng êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực giúp cho mô men
xoắn ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ do vậy mà xe khởi hành và tăng tốc
êm.
- Tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực để giảm khối lượng quán tính của xe và
động cơ làm việc liên tục ( không bị chết máy ) qua đó nâng cao hiệu quả
phanh, nâng cao hiệu suất làm việc và nâng cao tuổi thọ xe.
- Ly hợp có tác dụng như một cơ cấu an toàn bảo đảm cho động cơ và hệ thống
truyền lực khỏi bị quá tải dưới tác dụng của tải trọng động và mô men quán
tính.
b. Các yêu cầu đặt ra cho hệ thống ly hợp:
- Hệ thống ly hợp phải truyền được toàn bộ mô men xoắn từ động cơ sang hệ
thống truyền lực ở các chế độ làm việc khác nhau.
- Đóng êm dịu để tăng từ từ mô men quay lên trục của hệ thống truyền lực
- Mở dứt khoát, nhanh để tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực nhằm giảm va
đập khi sang số.
c. Phân loại ly hợp
- Theo phương pháp truyền mô men có: ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực, ly hợp
điện từ
- Theo hình dạng của chi tiết truyền ma sát: ly hợp đĩa, ly hợp nón, ly hợp hình
trống

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
8
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
- Theo phương pháp phát sinh lực ép có: ly hợp lò so ép (hình trụ, đĩa), ly hợp
bán ly tâm, ly hợp ly tâm
-Theo kết cấu cơ cấu ép có: ly hợp thường đóng, ly hợp thường mở
d. Cấu tạo và hoạt động của ly hợp
Hiện nay trên ô tô dùng phổ biến ly hợp ma sát khô thường đóng sử dụng lò so
ép hình trụ hoặc lò so đĩa
- Ly hợp ma sát với lò xo ép hình trụ
+ Cấu tạo : gồm có đĩa ly hợp làm bằng thép, bên ngoài gắn vành đệm ma sát, mayơ
của đĩa bị động lồng vào rãnh then hoa trục sơ cấp. Đĩa bị động này, luôn luôn bị ép
giữa đĩa ép và bánh đà bằng lò xo trụ.
Hình 1. 1 Ly hợp ma sát lò xo ép hình trụ
+ Hoạt động :
Khi tách (hay mở) ly hợp để gài số, người lái xe phải tác dụng một lực lên bàn
đạp, qua càng cắt ly hợp, cần ép, đĩa ép dịch chuyển về phía phải, ép lò xo, mở rộng
khoảng cách giữa bánh đà và đĩa ép, làm cho đĩa bị động tách khỏi bánh đà. Do đó
truyền động từ động cơ hay bánh đà sang trục sơ cấp hay hộp số bị ngắt.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
9
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Hình 1. 2 Đĩa ma sát
1- Lò xo giảm chấn; 2- mayơ ở rãnh then hoa; 3- Đinh tán;
2- 4- bề mặt ma sát ; 5- đường rãnh làm mát
- Ly hợp ma sát với lò xo đĩa
+ Cấu tạo :
Lò xo đĩa tròn và mỏng, được chế tạo từ thép lò xo, được tán bằng đinh tán
hoặc bắt chặt bằng bu lông vào nắp ly hợp, có vòng trụ xoay ở mỗi phía của lò xo đĩa
làm việc như một trụ xoay trong khi lò xo đĩa đang quay.
Hầu hết bánh đà và đĩa ép có dấu cân bằng động. Sau khi cân bằng động, chúng
được làm dấu để khi bảo dưỡng hộp số hay ly hợp, lắp lại đúng vị trí đã cân bằng.
+ Hoạt động :
Hình 1. 3 Ly hợp ma sát lò xo đĩa
Khi đạp bàn đạp ly hợp, lực từ bàn đạp sẽ được truyền đến càng cắt ly hợp tác
động vòng bi cắt ly hợp dịch chuyển sang trái và ép mạnh vào lò xo đĩa làm đĩa ép

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
10
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
chuyển động sang phải (hình vẽ). Sự chuyển động của đĩa ép sẽ làm đĩa ly hợp tách
khỏi bánh đà và quay tự do. Do đĩa ly hợp được kết nối với trục sơ cấp của hộp số
bằng then hoa, vì vậy khi đĩa ép được tách ra thì chuyển động từ bánh đà không được
truyền tới hộp số.
Khi nhả ly hợp lực đàn hồi của lò xo đĩa sẽ đẩy vòng bi chuyển động ngược lại
và đĩa ép sẽ ép chặt đĩa ly hợp vào bánh đà. Do vậy, khi bánh đà quay thì mô men từ
bánh đà sẽ truyền qua đĩa ly hợp làm trục sơ cấp cùng động cơ quay.
1.1.2. Ý nghĩa của hệ thống :
Để truyền được mô men lớn thì lực ép của ly hợp để liên kết bánh đà của động
cơ với hệ thống truyền lực phải đủ lớn, do đó để đóng mở ly hợp đòi hỏi người lái xe
tác dụng lên bàn đạp ly hợp một lực rất lớn, điều đó dẫn đến công việc của người lái
xe quá nặng nhọc, gây ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và độ an toàn khi khai thác
thiết bị. Để khắc phục vấn đề trên chúng ta phải tìm các giải pháp giảm nhẹ cường độ
làm việc cho người lái xe cũng như nâng cao độ tin cậy của hệ thống, vấn đề này được
giải quyết một cách hữu hiệu nhờ áp dụng, lắp đặt hệ thống , trợ lực cho hệ thống dẫn
động ly hợp.
Các yêu cầu đặt ra với các hệ thống dẫn động ly hợp là:
 Hệ thống dẫn động ly hợp phải đảm bảo độ tin cậy trong quá trình khai thác sử
dụng.
 Đảm bảo lực bàn đạp và hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép, hệ
thống có đặc tính động học phù hợp yêu cầu hoạt động ly hợp khi mở phải dứt
khoát, khi đóng êm dịu
 Hệ thống phải đơn giản, dễ bố trí lắp đặt, kiểm tra và bảo dưỡng sửa chữa
1.2. Các hệ thống dẫn động ly hợp dùng trợ lực khí nén
Ngày nay, người ta thường sử dụng các loại dẫn động ly hợp trợ lực khí nén là
do:
- Lực khí nén có áp suất cao sử dụng trợ lực có thể giảm nhẹ đáng kể lực tác
động lên bàn đạp ly hợp.
- Trên nhiều xe sử dụng hệ thống phanh khí do đó có thể tận dụng nguồn năng
lượng này cho nhiệm vụ dẫn động ly hợp.
- Hệ thống trợ lực khí nén có kết cấu đơn giản và nhỏ gọn do đó dễ bố trí trên xe
Trong các ô tô hiện nay có hai loại sơ đồ trợ lực khí nén được sử dụng rộng rãi
đó là sơ đồ dẫn động cơ khí trợ lực khí nén và dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
11
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
 Đối với sơ đồ dẫn động cơ khí trợ lực khí nén, lực bàn đạp được truyền xuống
cơ cấu tuỳ động để mở van khí thông qua các cơ cấu đòn dẫn động, các cơ cấu
tuỳ động sẽ đảm bảo lực tác động lên cơ cấu đòn mở tỷ lệ tuyến tính với lực
bàn đạp. Ngoài ra để ly hợp vẫn có thể hoạt động khi hệ thống trợ lực hỏng hóc,
bộ phận tuỳ động sẽ được nối cứng để truyền được lực bàn đạp cho đòn mở.
 Với hệ thống dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén, nguyên lý làm việc cũng hoàn
toàn tương tự, chỉ có điểm khác biệt là lực bàn đạp truyền xuống cơ cấu tuỳ
động sẽ thông qua hệ thống thuỷ lực. Hệ thống thuỷ lực có nhiệm vụ vừa mở ly
hợp vừa làm dịch chuyển piston của cơ cấu tuỳ động để mở van khí.
1.2.2. Hệ thống dẫn động thuỷ lực, trợ lực khí nén
a. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 1. 4 Dẫn động ly hợp kiểu thủy lực, cường hóa khí nén
1 – Bàn đạp ly hợp; 2 – Lò xo hồi vị cho bàn đạp ly hợp; 3 – Xi lanh chính; 4 – Ống
dẫn dầu; 5 – Xi lanh khí nén; 6 – Piston trợ lực; 7 – Cần đẩy; 8 – Xi lanh công tác; 9 –
Piston xi lanh công tác; 11 – Cần đẩy piston xi lanh công tác; 12 – Nạng mở; 13 – Bạc
mở; 14 – Ống dẫn dầu; 15 – Pis ton; 16 – Cốc; 17 – Màng; 18 – Van xả; 19 – Lò xo
hồi vị màng; 20 – Lò xo hồi vị van; 21 - Van nạp khí nén; 22 - Đường ống dẫn khí
nén; 23 – Lò xo hồi vị bi tê
Trong sơ đồ nguyên lý
 Bàn đạp ly hợp được nối với pistong xi lanh chính
 Nạng mở ly hợp 12 được nối với piston xi lanh công tác 9 và piston xi lanh trợ
lực 6.
 Cơ cấu mở van trợ lực được nối thông với hệ thống thuỷ lực qua đường ống14.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
12
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
 Khoang B và xi lanh công tác nối thông với nhau, khoang A thông với bình khí
nén.
 Bộ phận trợ lực được liên kết trực tiếp với cơ cấu thuỷ lực mở ly hợp
b. Nguyên lý làm việc:
+ Ở trạng thái đóng ly hợp:
Khi chưa tác động lên bàn đạp ly hợp, do tác dụng của lò xo hồi vị van 20 van
khí nén 21 đóng lại, xi lanh công tác được nối thông với khoang B của van phân phối
và thông với khí trời.
+ Ở hành trình mở ly hợp:
Người lái tác dụng lên bàn đạp ly hợp 1 một lực Q làm cho tay đòn bàn đạp
quay quanh O1 đẩy cần đẩy piston xi lanh chính 3 đi xuống (theo chiều mũi tên). Khi
đó dầu trong xi lanh chính 3 được nén lại và theo đường ống 4 đến xi lanh công tác 8,
tác động lên piston xi lanh công tác 9 làm piston dịch chuyển xang phải, tác động lên
cần đẩy 11 làm cần đẩy 11 dịch chuyển sang phải làm cho nạng mở 12 quay quanh O2
đẩy bạc mở 13 dịch chuyển sang trái. Đồng thời khi đó dầu có áp suất cao theo đường
ống 14 tác dụng lên piston 15 dịch chuyển sang trái tì vào cốc16 là cho cốc 16 và
màng 17 cùng dịch chuyển sang trái đóng van xả 18 lại, nhờ liên kết qua trục làm van
nạp 21 mở ra. Khí nén từ bình chứa theo đường ống 22 qua van nạp 21 vào khoang B,
tác dụng lên piston trợ lực 6 làm piston 6 dịch chuyển sang phải qua cần đẩy 7 và 11
tác dụng lên nạng mở 12 mở ly hợp. Như vậy lực tác dụng mở ly hợp bao gồm do
người lái tác dụng lên bạc mở 13 thông qua hệ thông thuỷ lực và lực do khí nén tạo ra.
+ Khi người lái giữ bàn đạp ly hợp: (vị trí trung gian)
Ở giai đoạn này lực trợ lực có xu hướng tiếp tục đẩy piston trợ lực 6 sang phải,
do piston 6 liên kết với piston xi lanh công tác 9 lên cũng đẩy piston 9 tiếp tục chuyển
động sang phải. Giai đoạn này thể tích xi lanh công tác tăng lên mà chất lỏng không
được bổ xung do đó áp suất trong cả hệ thống sẽ giảm, do tác động của lực lò xo hồi vị
van 20 và lò xo hồi vị màng 19 làm cho van nạp khí nén 21 đóng lại và có xu hướng
mở van xả 18. Khi tổng lực trợ lực và lực bàn đạp ly hợp thông qua hệ thống thuỷ lực
cân bằng với
tổng lực ép (lực lò xo ép và các lò xo hồi vị) thì hệ thống được giữ lại.
+ Khi người lái thôi tác dụng lên bàn đạp 1, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2
kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu, piston của xi lanh chính 3 dịch chuyển theo bàn đạp
ly hợp làm cho áp suất chất lỏng trong toàn hệ thống giảm xuống, dưới tác dụng của lò
xo hồi vị van 20, lò xo hồi vị màng 19 và lực khí nén tác dụng lên đế van nạp 21, van

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
13
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
nạp 21 đóng lại van xả 18 được mở ra thông xi lanh công tác và khoang B với khí trời,
áp suất trợ lực giảm xuống. Do tác dụng của lò xo ép ly hợp ly hợp đóng lại
+ Khi hệ thống trợ lực không hoạt động:
Người lái tác dụng lên bàn đạp thông qua piston 3 tạo ra dầu có áp suất cao tác
động lên piston 15 làm cho piston 15 dịch chuyển sang trái, khi đi hết hành trình xi
lanh bị chặn lại. Do người lái tiếp tục tác động lên bàn đạp ly hợp do vậy áp suất dầu
trong hệ thống tiếp tục tăng tác động lên piston xi lanh công tác 9 để mở ly hợp. Vậy
khi hệ thống trợ lực không hoạt động hệ thống dẫn động ly hợp vẫn đảm bảo mở ly
hợp nhưng với hành trình dài hơn.
1.2.3. Hệ thống dẫn động cơ khí, trợ lực khí nén kiểu vỏ van dịch chuyển
a. Sơ đồ nguyên lý
Hình 1. 5 Dẫn động ly hợp kiểu cơ khí, cường hóa khí nén vỏ van dịch chuyển
1 - Bàn đạp ly hợp; 2 - Đòn quay; 3 - Thanh kéo; 4 - Chạc quay; 5 - Thanh kéo; 6 –
Lò xo hồi vị; 7 - Đòn quay; 8 – Cần đẩy; 9 – Nắp van phân phối; 10 – Thân van phân
phối; 11 - Đường ống dẫn khí; 12 – Van phân phối; 13 - Đường ống dẫn khí; 14 – Ti
đẩy van phân phối; 15 – Cần đẩy ; 16 – Nạng mở; 17 – Xi lanh lực; 18 - Đòn quay; 19
– Bạc mở; 20 – Lò xo hồi vị bạc mở ; 21 - Lò xo ép van; 22 – Lò xo hồi vị ti đẩy
Trong sơ đồ nguyên lý
+ Bàn đạp ly hợp được nối với vỏ van thông qua đòn quay 2, 7, thanh kéo 3, 5,
chạc quay 4, thanh đẩy 8.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
14
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
+ Bi tê 19 và nạng mở 16 được nối với ti đẩy 14 thông qua cần đẩy 15.
+ Van phân phối 12 được ép vào vỏ van nhờ lò xo ép.
+ Phần cơ khí được nối với phần trợ lực thông qua đòn quay 18.
b. Nguyên lý làm việc:
+Ở trạng thái đóng của ly hợp:
Khi hệ thống chưa làm việc lò xo ép van 21, lò xo hồi vị ti đẩy 22 ép van phân
phối 12 và ti đẩy 14 vào vỏ van, khoang A thông với bình khí nén
còn khoang B và xi lanh công tác được thông với khí trời.
+ Ở hành trình mở ly hợp:
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp ly hợp 1 một lực Q làm cho đòn quay 2
quay quanh O1, nhờ thanh kéo 3 đòn quay 4 quay quanh O2 kéo thanh kéo 5 chuyển
động sang trái, khi đó đòn quay 7 quay quanh O3 đẩy cần đẩy 8, nắp van phân phối 9
và thân van phân phối 10 chuyển dich sang phải tác động lên nạng mở 16 làm cho
nạng mở 16 quay quanh O4 đẩy bạc mở 19 dịch chuyển sang trái. Khi bạc mở 19 dịch
chuyển hết hành trình tự do và chạn vào đòn mở ly hợp, do lực tác động mở ly hợp
chưa đủ thắng lực lò xo ép ly hợp lên ti đẩy 14, cần đẩy 15, nạng mở 16 đứng lại. Do
người lái vẫn tiếp tục tác động lực lên bàn đạp do đó các cụm chi tiết phía trái ti đẩy
tiếp tục dịch chuyển sang phải, khi vỏ van và van phân phối đi hết khe hở giữa ti đẩy
với van phân phối đầu ti đẩy 14 tì vào van 12 làm cho van 12 mở ra. Khí nén từ khoan
A qua van 12 sang khoang B sau đó theo đường ống 13 vào xi lanh công tác 17 tác
động lên piston trong xi lanh công tác đẩy dịch chuyển lên trên làm quay đòn quay 18
quanh O4 đẩy bạc mở sang trái để mở ly hợp. Đồng thời khi dịch chuyển của vỏ van
và ti đẩy đi hết khe hở ‘h’ giữa vỏ van và ti đẩy nắp bên phải của van phân phối tì vào
ốc hạn chế hành trình trên cần đẩy 15 tác động lên nạng mở 16, bi tê 19 mở ly hợp.
Vậy lực mở ly hợp trong hệ thống này bao gồm lực khí nén và lực tác động người lái
qua hệ thống cơ khí
+ Khi người lái giữ bàn đạp ly hợp:
Ở trạng thái này lực trợ lực có xu hướng tác động lên piston xi lanh trợ lực 17
đẩy nó tiếp tục dịch chuyển, do vỏ van lyên kết với bàn đạp nó sẽ dừng lại, ty đẩy nối
với nạng mở và piston xi lanh lực do đó có xu hướng vẫn dịch chuyển sang phải lên
đóng van phân phối 12 lại và mở thông thể tích làm việc của hệ thống trợ lực với khí
trời qua lỗ a trên ti đẩy. Khi tổng lực trợ lực và lực bàn đạp ly hợp thông qua lò xo hồi
vị ti đẩy cân bằng với tổng lực ép (lực lò xo ép và các lò xo hồi vị) thì hệ thống được
giữ lại.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
15
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
+ Khi người lái thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp
Dưới tác dụng của lò xo hồi vị 6 bàn đạp 1 trở về vị trí ban đầu, thông qua các
đòn quay 2, 4, 7 và các thanh kéo 3, 5 cụm van phân phối dịch chuyển sang trái. Dưới
tác dụng của lò xo hồi vị ti đẩy 22 và lò xo ép van 21 ép ti đẩy và van vào vỏ van, khi
đó van khí nén đóng lại, khoang B van phân phối và xi lanh công tác thông với không
khí qua lỗ a trên thân ti đẩy, áp suất trong hệ thống trợ lực giảm về áp suất không khí.
Ly hợp dưới tác dụng lò xo ép được đóng lại.
+ Hệ thống trợ lực không hoạt động
Trường hợp hệ thống trợ lực không hoạt động, người lái tác dụng lên bàn đạp ly
hợp thông qua hệ thống các khâu khớp đẩy vỏ van, van phân phối và ti đẩy dịch
chuyển. Khi bạc mở chạm nào đòn mở ly hợp và vỏ van dịch chuyển hết khe hở h,
toàn bộ hệ thống nối cứng với nhau và hoạt động tương tự như hệ thống dẫn động mở
ly hợp kiểu cơ khí.
1.2.3 – Hệ thống dẫn động cơ khí, trợ lực khí nén kiểu vỏ van đứng yên
a. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 1. 6 Dẫn động ly hợp kiểu cơ khí, cường hóa khí nén vỏ van đứng yên
1- Bàn đạp ly hợp; 2 - Đòn quay; 3 – Thanh kéo đứng; 4 – Chạc quay; 5 – Thanh kéo
ngang; 6 – Lò xo hồi vị; 7 - Đòn quay; 8 – Rãnh trượt;9 - Đòn mở van; 10 – Cần đẩy;
11 – Xy lanh lực; 12 – Piston xy lanh lực; 13 – Vỏ van phân phối; 14 – Van phân phối;
15 – Ti đẩy; 16 – Nạng mở; 17 – Bạc mở; 18 – Lò xo hồi vị bạc mở; 19 – thanh liên
kết; 20 – Lò xo ép van; 21 – Lò xo hồi vị ti đẩy
Trong sơ đồ nguyên lý ở trên

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
16
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
+ Bàn đạp ly hợp liên kết với cơ cấu mở van khí nén qua đòn quay 2, 7, thanh
kéo đứng 3, thanh kéo ngang 5, chạc quay 4, và thanh liên kết 19.
+ Phần trợ lực liên kết trực tiếp với nạng mở.
+ Lực bàn đạp truyền sang cơ cấu mở ly hợp qua rãnh trượt 8.
+ Khoang A thông với bình khí nén, khoang B thông với xi lanh công tác
b. Nguyên lý làm việc
+Ở trạng thái đóng ly hợp:
Khi hệ thống chưa làm việc lò xo ép van 20, lò xo hồi vị ti đẩy 21 ép van phân
phối 14 và ti đẩy 15 vào vỏ van, khoang A thông với bình khí nén còn khoang B và xi
lanh công tác được thông với khí trời.
+ Ở hành trình mở ly hợp:
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp ly hợp 1 một lực Q làm cho đòn quay 2
quay quanh O1, nhờ thanh kéo 3 chạc quay 4 quay quanh O2 kéo thanh kéo ngang 5
chuyển động sang trái, khi đó đòn quay 7 quay quanh O3 kéo thanh liên kết 19 dịch
chuyển sang phải theo rãnh trượt 8 (rãnh trượt 8 nằm trên cần đẩy 10) làm đòn mở 9
quay quanh khớp quay trên cần đẩy 10 tác động lên ti đẩy 15 làm ti đẩy 15 dịch
chuyển sang trái tỳ vào van phân phối 14 để mở van. Khi van phân phối 14 mở, khí
nén từ bình qua van phân phối, qua ống dẫn đến xy lanh lực11, tác động lên piston 12
làm piston 12 dịch chuyển sang phải đẩy cần đẩy 10 cùng dịch chuyển sang phải, làm
nạng mở 16 quay quanh O4 tỳ vào bạc mở 17 và đẩy 17 dịch chuyển sang trái tác
động vào đòn mở ly hợp. Khi đòn quay 7 đi hết hành trình rãng trượt 8 lực bàn đạp
thông qua 8 truyền sang cần đẩy 10, nạng mở 16, bạc mở 17 cùng với lực trợ lực mở ly
hợp.
+Khi người lái giữ bàn đạp ly hợp:
ở giai đoạn người lái giữ bàn đạp ly hợp, khí nén vẫn tiếp tục được cung cấp
vào xi lanh lực do đó lực trợ lực có xu hướng vẫn đẩy cần đẩy 10 sang phải. Do đầu
nối thanh liên kết 19 với đòn quay 7 đứng lại còn khớp quay trên cần đẩy 10 dịch
chuyển sang phải đẩy đòn mở van 9 quay ngược chiều kim đồng hồ, làm giảm lực tác
động lên ti đẩy15 đóng van khí nén lại.
Lực lò xo ép cân bằng với lực trợ lực và lực bàn đạp hệ thống được giữ lại
+ Khi người lái thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp:
Lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp mất đi dưới tác dụng của lò xo hồi vị 6 bàn đạp
1 trở về vị trí ban đầu, thông qua các đòn quay 2,4,7 và các thanh kéo 3, 5 đòn mở 9
không tác dụng lực lên ti đẩy 15, lò xo hồi vị ti đẩy và van phân phối tác động làm van

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
17
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
phân phối đóng lại. Khí nén từ xi lanh 11 qua đường dẫn trở về và thoát ra ngoài
không khí qua lỗ trên ti đẩy15 làm giảm lực trợ lực, dưới tác dụng của lò xo ép ly hợp
đóng lại.
+Khi hệ thống trợ lực không hoạt động:
Người lái tác dụng lên bàn đạp ly hợp thông qua các cơ cấu dẫn động làm cho
đòn 7 quay quanh O3, khi đòn quay 7 đi hết hành trình rãnh trượt 8 sẽ tác động vào cần
đẩy 10 đẩy cần đẩy 10 dịch chuyển sang phải để mở ly hợp trong trường hợp này hệ
thống làm việc tương tự hệ thống dẫn động mở ly hợp kiểu cơ khí.
1.3. Một số phương án điều khiển ly hợp trên ô tô
Trên bảng 1.1 và bảng 1.2 trình bày đặc điểm của cụm ly hợp, phương án dẫn
động ly hợp và kích thước của một số bộ trên ô tô hiện nay.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
25
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Bảng 1. 1 Kiểu ly hợp và dẫn động ly hợp ở một số loại xe
STT Model xe Loại xe Kiểu dẫn động ly hợp Kiểu Kiểu lò xo ép
1 IAMZ 238 Tải trung bình Thủy lực Khí nén Trụ
2 GAZ M20 Sedan 4 chỗ Cơ khí – đĩa
3 ZIL 130,131 Tải trung bình Cơ khí – Trụ
4 Volga, Gaz 24 Sedan 4 chỗ Thủy lực – đĩa
5 GZCA -3711 Chuyên dùng bưu chính Cơ khí Chân không Trụ
6 Jeep KI, TI, XK Đa dụng Thủy lực – đĩa
7 Ford Tarus
Mercury Sable
Sedan 4 chỗ Cơ khí – đĩa
8 Ford Fiesta 1986 Sedan 4 chỗ Cơ khí – đĩa
9 UAZ Patriot Đa dụng Thủy lực – đĩa
10 ZIL 133, 133G. 133
GYA, BYA
Tải trung bình Thủy lực Khí nén Trụ
11 Toyota Landcruiser Đa dụng Thủy lực Chân không đĩa
12 Nissan Blue bird
Sylphy
Sedan 4 chỗ Thủy lực không đĩa
13 Thaco Ollin 500B Tải 5 tấn Thủy lực Khí nén đĩa
14 Thaco TB82S Bus 29 chỗ Thủy lực Chân không Trụ
15 Thaco TB 120L Bus 45 chỗ Thủy lực Khí nén đĩa

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
26
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
16 Huyndai HD 310 Xitec Thủy lực Khí nén đĩa
17 Huyndai HD 1000 Đầu kéo 38 tấn Thủy lực Khí nén –
18 Auman AC990 Bửng nâng – 9 tấn Thủy lực Khí nén –
Bảng 1. 2 Kích thước dẫn động ly hợp kiểu thủy lực
Ô tô
Đường kính xilanh [mm] Hành trình bàn đạp ly hợp [mm]
Xilanh chính Xilanh công tác Xilanh Hành trình toàn bộ Hành trình tự do
ZAZ – 968M 19,0 22,0 – 150 38
BAZ - 2105 19,0 19,0 – 140 30
GAZ – 3102 22,2 25,1 – 145 28
MAGYRUC 290 23,52 34,42 – 195 50
KAMAZ - 5320 28,0 28,0 90 190 42
MAZ – 5335 – – 52 160 43
MAZ - 4540 – – 149 185 43

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
27
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
1.4. Kết luận chương 1
Từ các phân tích các kết cấu các hệ thống dẫn động ly hợp và nghiên cứu kết
cấu của các ly hợp trang bị trên ô tô khác nhau [bảng 1.1, bảng 1.2] cho thấy:
- Do có nhiều ưu điểm như nhỏ gọn, đặc tính đàn hồi ưu việt hơn lò so trụ nên lò so
đĩa được sử dụng rộng rãi cả trên xe du lịch, xe tải và xe khách.
- Trên ô tô du lịch thường có kết cấu: Ly hợp kiểu ma sát khô 1 đĩa, dẫn động kiểu
thủy lực không sử dụng
- Trên ô tô khách, ô tô tải thường trang bị ly hợp ma sát khô một hoặc nhiều
đĩa, điều khiển ly hợp kiểu thủy lực hoặc cơ khí nhưng có khí nén hoặc chân không.
Hệ thống điều khiển ly hợp kiểu thủy lực có khí nén là một hệ thống khá
phức tạp nhưng làm việc tin cậy, giúp giảm sức lao động của người lái, làm tăng tính
an toàn và năng suất vận tải. Do vậy, các tác giả chọn hệ thống này để nghiên cứu
động lực học và thiết kế mô hình đào tạo.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
28
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Chương 2 MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG
DẪN ĐỘNG LY HỢP CÓ TRỢ LỰC KHÍ NÉN TRÊN Ô TÔ
2.1. Phương pháp nghiên cứu động lực học hệ thống dẫn động ly hợp có
trợ lực khí nén trên ô tô
2.1.1. Khái quát về phương pháp mô phỏng
Tính toán động lực học của các hệ thống nói chung hệ thống dẫn động ly hợp
nói riêng cho phép xác định được các thông số: lực, mômen tác dụng lên hệ thống
trong quá trình làm việc. Các thông số này là cơ sở để đánh giá chất lượng của một
hệ thống. Đối với một hệ thống đã được thiết kế sẵn thông số này mang tính chất
kiểm nghiệm, còn với công tác thiết kế chế tạo các hệ thống mới, thông số này có ý
nghĩa hết sức quan trọng trong việc tìm ra các kết cấu tối ưu.
Việc tính toán động lực học của các hệ thống có thể thực hiện bằng nhiều
phương pháp khác nhau. Trong luận văn này, tác giả lựa chọn phương pháp mô
phỏng để nghiên cứu động lực học của hệ dẫn động ly hợp.
Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về mô phỏng. Mô phỏng theo định nghĩa
thuật ngữ được hiểu là thực nghiệm quan sát và điều khiển được trên mô hình của
đối tương khảo sát. Theo Từ điển Bách khoa toàn thư thì mô phỏng được hiểu là mô
hình hoá các đối tượng trong thế giới thực bằng cách sử dụng máy tính. Trong kỹ
thuật có thể hiểu mô phỏng là sự nghiên cứu hệ thống thực thông qua mô hình, đảm
bảo tính tương tự giữa kết quả của hệ thống thực trong cùng một điều kiện khảo sát
với một sai số nhỏ nhất có thể chấp nhận được [5].
Trình tự của bài toán mô phỏng một hệ thống thông thường như sau [5,6]:
- Xây dựng mô hình cơ học (vật lý).
- Xây dựng mô hình tính toán (hệ phương trình vi phân)
- Giải hệ phương trình đánh giá kết quả
Ý nghĩa của việc mô phỏng:
- Cho phép tìm hiểu các hiện tượng vật lý xảy ra trong hệ thống mà không cần
tiến hành thực nghiệm;
- Tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí trong quá trình thiết kế, chế tạo.
Hạn chế

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
29
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
- Mức độ chính xác và tin cậy của kết quả tính toán phụ thuộc nhiều vào
phương pháp và các giả thiết trong quá trình mô phỏng;
- Đối với các bài toán phức tạp, khối lượng tính toán lớn đòi hỏi máy tính
mạnh, thời gian tính toán dài.
2.1.2. Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng các hệ thống dẫn động thủy
khí
Khi nghiên cứu các hệ thống phức tạp như hệ thống kết thủy lực, khí nén để
xây dựng mô hình toán học người ta thường chia hệ thống thành các hệ thống con
riêng biệt sau đó xây dựng quan hệ liên kết giữa các hệ thống con này[3,6].
2.1.2.1 Phương pháp mô phỏng hệ thống dẫn động khí nén
Các hệ thống dẫn động bằng khí nén bao gồm nguồn cung cấp khí nén (bơm,
các van an toàn , các bình chứa…) và các thiết bị khác như van điều khiển và các xi
lanh chấp hành.
Để nghiên cứu động lực học của hệ thống cần phải thiết lập được các phương
trình mô tả quá trình làm việc của hệ thống hay nói cách khác là mô phỏng toán học
hệ thống. Tuy nhiên bản chất vật lý của các hiện tượng xẩy ra trong hệ thống rất
phức tạp và việc mô phỏng một cách hoàn toàn chính xác là không thể thực hiện
được, đặc biệt là quá độ. Do vậy, người ta thường phải sử dụng các phương pháp mô
phỏng gần đúng để giải quyết bài toán này. Hiện nay có nhiều phương pháp mô
phỏng, tuy nhiên phương pháp mô phỏng tập trung được sử dụng khá phổ biến do nó
có ưu điểm là tương đối đơn giản và cho phép nghiên cứu các hệ thống phức tạp với
độ chính xác cao.
Bản chất của phương pháp mô phỏng tập trung dựa trên hai nguyên tắc sau:
- Thể tích khí trong tất cả các phần tử của hệ thống (van, xi lanh chấp hành,
đường ông..) được coi là tập trung tại một dung tích và sức cản các phần tử
này được tập trung tại một tiết lưu.
- Tổng lưu lượng đi vào một điểm nút của hệ thống bằng tổng lưu lượng đi ra
khỏi điểm nút của đó.
Phương pháp tập trung cho phép đơn giản hóa bài toán mô phỏng và bài toán này
được quy về việc xác định các thông số sau:

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
30
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
m
- Quan hệ giữa các thông số của dòng chảy đi qua một điểm nút
- Quan hệ giữa các thông số dòng chảy đi qua tiết lưu
- Quan hệ giữa các thông số dòng chảy đi vào một dung tích
a. Phương trình lưu lượng tại một điểm nút

 dm 
 0
 dt 
i1  D
Hình 2. 1 Mô tả một điểm nút
Đối với sơ đồ trên hình 2.1 ta có:
b. Phương trình lưu lượng đi qua tiết lưu
Phương trình lưu lượng tức thời đi qua tiết lưu
Trong đó:
: lưu lượng tức thời qua tiết lưu
: hệ số lưu lượng:
fc, f là tiết diện của dòng khí và của lỗ tiết lưu
v* : là vận tốc giới hạn : ( – vận tốc truyền song trong
không khí);
k=1,4 ; T: nhiệt độ tuyệt đối; R=287,14m2/(s2K)
po, p1 - áp suất trước và sau tiết lưu;
hàm lưu lượng, với  là áp suất không thứ nguyên:
2
1

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
31
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Hình 2. 2 Tiết lưu và ký hiệu của nó trên sơ đồ mô phỏng
Hàm lưu lượng ( ) thể hiện quy luật biến đổi lưu lượng khí đi qua theo áp
suất không thứ nguyên
Trong đó là hàm tốc độ dòng khí
Do mức độ phức tạp của các quá trình xảy ra trong hệ thống mà cho tới nay
người ta chưa tìm được biểu thức chính xác mô tả hàm lưu lượng. Trong các tính
toán vẫn phải sử dụng các công thức kinh nghiệm hoặc các công thức gần đúng được
xây dựng dựa trên hàng loạt các giả thiết.
Theo Saint-Vernant tồn tại hai chế độ dòng chảy của chất khí tùy thuộc vào áp
suất không thứ nguyên. Nghĩa là tồn tại một giá trị tới hạn  =0,528. Saint-Vernant
đã xây dựng được công thức thực nghiệm sau:
- Nếu σ>0,528 thì
- Nếu σ≤ 0,528 thì
Theo các nghiên cứu của F.E. Sanville trên các loại van và đường ống thực
đã đưa ra công thức kinh nghiệm:
Trong đó σ* xác định từ thực nghiệm
Theo công thức tính hàm lưu lượng của Giáo sư N.P. Metliuc, thì

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
32
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Trong đó:
Đối với hệ thống khí nén trên ô tô B=1,13. Vì vậy nếu theo Saint-Vernant
φmax(σ) =φ(σ*)=0,579 thì có: A=Bφmax(σ)=1,13.0,579=0,654
Do đó, kết hợp các công thức của Saint- Vernany và N.P. Metliuc ta có công
thức tính lưu lượng tức thời đi qua tiết lưu dạng như sau[4]:
A, B: các hệ số thực nghiệm
(2.1)
c. Phương trình lưu lượng đi vào một dung tích:
Xét xilanh công tác như hình 2.3, quá trình nạp vào xilanh xảy ra theo 3 giai
đoạn:
- Giai đoạn I: piston chưa dịch chuyển, áp suất tăng từ 0 tới pI, thời gian thực
hiện là tI
- Giai đoạn II: piston bắt đầu dịch chuyển, đi hết hành trình và dừng lại, lúc
này áp suất tăng từ pI đến pII, thời gian thực hiện làtII
- Giai đoạn III: piston đứng yên, áp suất tăng từ pII đến pIII, thời gian thực hiện
tIII
Ta thấy, giai đoạn I và III là các giai đoạn ứng với trường hợp lưu lượng đi
vào dung tích không đổi, giai đoạn II thể tích làm việc của xilanh thay đổi:
V=V0 + F.y
y
p
max
Hình 2. 3 Xilanh công tác
+ Trường hợp lưu lượng đi vào dung tíchkhông đổi
Từ phương trình trạng thái chất khí:

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
33
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Do dung tích không đổi, V = const nên
Hình 2. 4 Lưu lượng đi vào dung tích không đổi
(2.2)
(2.3)
Áp dụng kết quả tính cho một nhánh tiết lưu dung tích (D-E) trên hình ta có:
tại nút Y, lưu lượng qua tiết lưu D bằng lưu lượng đi vào dung tích không đổi E, kết
hợp các phương trình (2.1) và ( 2.3) ta có
(2.4)
Trường hợp xả khí:
+ Trường hợp lưu lượng đi vào dung tíchthay đổi
Hình 2.5 Lưu lượng đi vào dung tích thay đổi
Sơ đồ mô phỏng của một nhánh D-E có dung tích thay đổi. Giải kết hợp
phương trình (2.1) và (2.4) ta có:
(2.5)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
34
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Xét phương trình chuyển động của pít tông:
trong đó: Pms- lực ma sát:
fms - hệ số ma sát giữa đệm làm kín và thành xi lanh;
Fk- diện tích tiếp xúc;
b- hệ số ma sát nhớt.
P- lực sinh công hữu ích, trong phần lớn các trường hợp:
P = C.y , với C là độ cứng quy đổi.
Vậy phương trình chuyển động có dạng:
Trong một số trường hợp đặc biệt: mp nhỏ có thể bỏ qua được; bỏ qua ma sát
nhớt; bỏ qua fms thì
Kết hợp phương trình (2.4) ta
được:
Thông thường khi tính toán nếu V thay đổi không đáng kể thì có thể coi
V=const.
2.1.2.2. Phương pháp mô phỏng hệ thống dẫn động thủy lực
Cũng tương tự trường hợp các hệ thống dẫn động khí nén, việc mô phỏng các
hệ thống dẫn động thủy lực gặp rất nhiều khó khăn do mức độ phức tạp của các quá
trình vật lý xảy ra trong các hệ thống. Phần lớn các hệ thống dẫn động thủy lực trên ô
tô đều là phi tuyến và được mô tả bằng các phương trình phi tuyến[4]. Các nguyên
nhân chính gây lên phi tuyến đó là: đặc tính tải, sự biến dạng của các phần tử trong
hệ thống, sự sụt áp trên đường ống, ma sát...

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
35
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
A. Các mô hình nghiên cứu hệ dẫn động thủy lực
Để giảm bớt mức độ phức tạp của bài toán mô phỏng người ta thường phải
chấp nhận một số giả thiết đơn giản hóa. Tùy theo mức độ yêu cầu và đặc thù của bài
toán mà người ta sử dụng các giả thiết đơn giản hóa khác nhau, vì vậy mà cho tới
nay tồn tại rất nhiều dạng mô hình toán học khác nhau. Tuy nhiên, ta có thể phân
chúng ra 3 dạng cơ bản sau đây:
- Mô hình truyền sóng
- Mô hình đàn hồi
- Mô hình không đàn hồi
a. Mô hình truyền sóng
-Đối với chất lỏng không nhớt:
Ta có phương trình truyền sóng:
- Đối với chất lỏng nhớt
Trong đó: P,Q : áp suất và lưu lượng chất lỏng
: khối lương riêng của chất lỏng
E: mô đun đàn hồi thể tích F: diện tích tiết diện đường ống
:hệ số cản
Đây là mô hình hoàn chỉnh hơn cả, nó cho phép nghiên cứu những quá trình phức
tạp với độ chính xác cao. Mô hình này thường được áp dụng cho những trường hợp
đường ống dài. Việc tính toán rất phức tạp của nó.
b. Mô hình đàn hồi
Coi chât lỏng là nén được và phân bố tập trung tại một hoặc hai dung tích (
còn gọi là mô hình với các thông số tập trung có kể đến ảnh hưởng của tính đàn hồi
của các phần tử trong hệ thống.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
36
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Trong mô hình này người ta coi lưu lượng chất lỏng đi vào hệ thống được
chia thành 2 thành phần : Qdh là lượng bù cho sự đàn hồi của hệ thống và Q2 là
lượng chất lỏng thực hiện công hữu ích:
Trong đó V0: là thể tích ban đầu của chất lỏng trong hệ thống.
Ψ(p): hệ số giãn nở của hệ thống chất lỏng
c. Mô hình không đàn hồi:
Đây là mô hình đơn giản nhất, chất lỏng không nén được và các phần tử hệ
thống là tuyệt đối cứng( không đàn hồi).
Mô hình này quá đơn giản và không mô phỏng chính xác các quá trình vật lý
xẩy ra trong hệ thống nên rất ít khi được sử dụng.
B. Các dạng phương trìnhmôtảđộng lựchọc của hệthống dẫnđộng thủy
lực:
Một cách tổng quát, hệ phương trình mô tả động lực học của hệ thống thủy
lực gồm 3 dạng phương trình, tương ứng với các quá trình xảy ra trong hệ thống:
- Các phương trình chuyển động của các chi tiết động trong hệ thống,
thường được xây dựng theo nguyên lý Dalambe, còn gọi là phương trình
lực và mô men
- Các phương trình dòng chảy của chất lỏng trong hệ thống
- Các phương trình lưu lượng
a. Các phương trình chuyển động:
Các phương trình chuyển động thể hiện sự cân bằng của các chi tiết
chuyển động trong hệ thống dưới tác dụng của các lực (momen) đặt lên
chúng. Đối với các phần tử chuyển động tịnh tiến:
Trong đó:
m – Khối lượng quy về chi tiết chuyển động

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
37
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
x - Dịch chuyển của chi tiết chuyển động
Pa- Tổng các lực chủ động
Pc - Tổng các lực cản
Đối với các chi tiết chuyển động quay
J – Momen quán tính của các khối lượng chuyển động quay
 - Góc quay của chi tiết động
Tổng các momen chủ động
Tổng các momen chủ cản
Trong trường hợp tổng quát, khối lượng quy đổi m bao gồm khối lượng của
các chi tiết động mr và khối lượng của chất lỏng công tác mi
Khối lượng của các chi tiết động quy về piston như sau:
piston:
msi và Jsi là khối lượng và momen quán tính của phần tử thứ i so với trục đi
qua khối tâm của nó.
Vi – Vận tốc của trọng tâm phần tử i
ωi – Vận tốc của phần tử i
Vp – Vận tốc của piston
Khối lượng của chất lỏng trong n đoạn của hệ dẫn động thủy lực quy đổi về
Li, fi – độ dài và tiết diện của đoạn thứ i
F – diện tích của piston
Cần lưu ý rằng, khối lượng quy đổi của chất lỏng có thể được thay bằng tổn
thất quán tính trong phương trình Becnuli. Tổn thất quán tính của cột áp như sau:

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
38
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Trong đó V là vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống
b. Phương trình dòng chảy chất lỏng
Tất cả các phần tử trong hệ thống thủy lực đều có hiệu ứng cản trở chuyển
động của chất lỏng và do vậy chúng gây ra tổn thất cho dòng chảy, còn gọi là tổn thất
thủy lực. Tổn thất thủy lực được thể hiện dưới dạng tổn thất áp suất và phụ thuộc vào
chế độ chảy. Trong các tính toán để đơn giản người ta thường coi tổn thất thủy lực
trong trường hợp dòng chảy ổn định và không ổn định là như nhau [4].
Người ta phân biệt 2 chế độ: chảy tầng và chảy rối. Việc chuyển từ chế độ
chảy tầng sang chảy rối xảy ra trong những điều kiện nhất định, được tính toán qua
số Reynol:
V – Vận tốc trung bình của dòng chảy, d- đường kính ống,  - Hệ số độ nhớt
động học của chất lỏng
+ Tổn thất trên đường ống tiết diện tròn:
Ở chế độ chảy tầng (Re < 2320) tổn thất áp suất trên đoạn ống dài l được tính
theo công thức poiselles:
Trong đó: Hệ số nhớt động học của chất lỏng.
l, f : Là độ dài và diện tích tiết diện ống
Q: Lưu lượng chất lỏng:
hay
Với hệ số cản ở chế độ chảy tầng . trong tính toán thực tế có thể lấy
Ở chế độ Chảy rối (Re > 2320):

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
39
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
t- Hệ số tổn thất do ma sát ở chế độ chảy rối: đối với các thành ống kim loại nhẵn
có thể lấy tương đối chính xác hay được xác định theo công thức t =
0,3164.Re-0,25
Người ta nhận thấy rằng trong các hệ thống điều khiển thủy lực tồn tại vận tốc
giới hạn V* tương ứng với giá trị giới hạn của số reynolds( Re=2320) nghĩa là ta có:
- Dòng chảy là chảy tầng nếu V< V*
- Dòng chảy là chảy rối nếu V> V*
Vì vậy để dánh giá tổn thất có thể sử dụng công thức sau:
Công thức trên cho kết quả tính toán tương đối chính xác tuy nhiên công việc tính
toán khá phức tạp do phải giải bài toán thành hai đoạn trước và sau V*.
Theo GS. Metliuk thì có thể sử dụng một công thức chung cho cả hai chế độ dòng
chảy:
+ Tổn thất cục bộ
Tổn thất cục bộ có thể chia thành hai loại như sau:
- Các bộ phận tiết lưu ( con trượt, van các loại, tiết luu...)
- Các bộ phận chuyển tiếp (góc ngoặt, ống nối, chạc ba...)
Tổn thất cục bộ được tính theo công thức sau:
Trong đó: ξ:hệ số cản cục bộ, phụ thuộc vào kết cấu của bộ phận gây cản và
chế độ dòng chảy, nó được xác định bằng thực nghiệm.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
40
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Trong tính toán có thể thay tổn thất cục bộ bằng tổn thất trên đường ống
tương đương với độ dài:
Tiết lưu có thể dược phân thành 2 loại: tiết lưu điều chỉnh được và tiết lưu
không điều chỉnh được. Lưu lượng đi qua tiết lưu được tính như sau:
Trong đó: : là hệ số lưu lượng, phụ thuộc vào độ nhớt, độ thu hẹp dòng
chảy...
F: diện tích tiết diện mặt cắt ngang của ống, : độ chênh áp trước và sau tiết lưu
c. Phương trình lưu lượng
Tổng đại số của các lưu lượng qua một nút bằng 0
Qi  0
Q1 – Q2 – Q3 =0
Q2
Q1
Hình 2. 6 Biểu diễn nút trên sơ đồ mô phỏng
Tổn thất đàn hồi do chất lỏng bị nén đường ống dãn nở:
Hình 2. 7 Biểu diễn sự dãn nở của hệ thống trên sơ đồ mô phỏng
Q1=Q2+Qdh
Q

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
41
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Hệ số đàn hồi
C. Môhình toán học đàn hồi nghiên cứu động lựchọc hệ thống dẫn động
thủy lực
Các hệ thống thủy lực trên ô tô nói chungcó thể phân thành 2 dạng phổ biến.
Dạng thứ nhất (hình 2.8-a) hệ thống bao gồm xi lanh chính 1, xi lanh chấp hành 3 và
đường ống 2. Áp suất trong hệ thống được tạo bởi xi lanh chính do tác động của
người điều khiển trong trường hợp này, lực đặt lên cần pít tông Pv không phải là
hằng số mà thường thay đổi theo thời gian: Pv(t). Bởi vậy khi tính toán mô phỏng,
người ta thường giả định một số quy luật biến thiên của P theo thời gian. Trên hình
(2.8-a) thể hiện các quy luật bậc thang và tuyến tính, ngoài ra người ta còn sử dụng
hàm mũ hay hàm tuần hoàn.
Sơ đồ trên hình 3.8-b đặc trưng cho các hệ thống điều khiển nguồn cung cấp
áp suất là bơm hay bình tích năng. Trong trường hợp này, áp suất được cấp cho hệ
thống (qua van phân phối 1) phụ thuộc vào quy luật di chuyển h(t) của con trượt (
hoặc là độ mở của van). Cũng tương tự như trên, trong khi tính toán thường chọn
một số quy luật điển hình của h theo t như: bậc thanh, tuyến tính( H 3.8-b).
Hình 2. 8 Các sơ đồ dẫn động thủy lực trên ô tô
a)- Sơ đồ thủy lực có nguồn là xi lanh chính:
b)- Sơ đồ hệ thống có bơm nguồn, điều khiển bằng van phân phối:
Trong cả hai trường hợp trên ngoại lực pztác động lên cần pít tông chấp hành
3(tải) chính là phản lực từ các cơ cấu bị điều khiển.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
42
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Mô hình thủy lực đàn hồi với các thông số tập trung tại các nút được xây dựng
với một số giả thiết sau:
- Các quá trình sóng xẩy ra trong hệ thống không ảnh hưởng đến quá trình quá
độ do độ dài đường ống tương đối ngắn.
- Độ nhớt, khối lượng riêng và nhiệt độ của chất lỏng và lượng khí không hòa
tan trong nó không thay đổi trong quá trình quá độ.
- Không có rò rỉ trong hệ thống.
Theo mô hình này, một đoạn i bất kỳ trong hệ thống có thể dược biểu diễn
như trên hình 2.9, nó bao gồm các thông số sau: khối lượng mi, tiết diện ống fi, cản
thủy lực Ri và hệ số giãn nở
Hình 2. 9 Sơ đồ mô phỏng một đoạn của hệ thống thủy lực có đàn hồi
và các thông số tập trung
Phương trình cân bằng áp suất tại đoạn ống bất kỳ của hệ thống thủy lực dược
viết như sau:
pv và pr là áp suất tại đầu vào và đầu ra của đoạn đang xét.
Nếu gọi x là di chuyển của cột chất lỏng trong đoạn ống xét, vận tốc v của nó là:
Thay các biểu thức vào biểu thức trên ta được:
Áp suất tại đầu vào của hệ thống được tính cho hai sơ đồ a và b trên hình 2.8
như sau:
- ở sơ đồ a, nếu bỏ qua khối lượng của pít tông xi lanh chính và các mất mát do
ma sát:

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
43
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
với F1 là diện tích hữu ích của pít tông
- ở sơ đồ b , áp suất p tại lối vào của đường ống được xác định từ phương trình
lưu lượng:
Trong đó : là hệ số lưu lượng; b: bề rộng cửa sổ của con trượt phân phối;
h(t) : dịch chuyển của con trượt.
Phương trình cân bằng lưu lượng tại nút thứ i:
Nghĩa là lưu lượng đi qua nút i dược phân thành hai thành phần : Qi+1 đi tiếp
vào đoạn sau và Qidh là lưu lượng chất lỏng tổn hao do sự giãn nở (do đàn hồi, chịu
nén) của phần tử của hệ thống. Sự giãn nở được đặc trưng bởi hệ số giãn nở Ψ(p), nó
không phải là hằng số mà phụ thuộc vào áp suất.
Hình 2. 10 Sơ đồ mô phỏng hệ thống thủy lực có 2 phần tử đàn hồi
Trong quá trình mô phỏng, tùy theo việc phân bố các thể tích chất lỏng cho
các nút mà ta thu được các sơ đồ tính toán với mức độ phức tạp khác nhau: sơ đồ
nhiều phần tử đàn hồi, sơ đồ 2 phần tử đàn hồi và sơ đồ 1 phần tử đàn hồi [4].

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
44
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Sơ đồ nhiều phần tử đàn hồi có độ chính xác cao hơn cả vì nó mô tả hệ thống
một cách chi tiết tuy nhiên với sơ đồ này phương trình toán học mô tả hệ thống khá
phức tạp. Sơ đồ 2 phần tử đàn hồi thích hợp với các trường hợp khi mà lượng chất
lỏng phân bố tại các xilanh là tương đương. Người ta nhận thấy rằng, trong phần lớn
các trường hợp sơ đồ có một phần tử đàn hồi có thể cho ta độ chính xác chấp nhận
được nếu chọn đúng điểm tập trung khối lượng.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
45
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
2.3. Mô phỏng và tính toán động lực học hệ dẫn động ly hợp kiểu thủy lực
có trợ lực khí nén trên ô tô
2.3.1 Xây dựng mô hình toán học mô phỏng hệ thống
Trên hình 2.11 trình bày sơ đồ hệ dẫn động ly hợp kiểu thủy lực có cường hóa
khí nén trên ô tô[14,15,16].
Hình 2.11 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống dẫn động ly hợp kiểu thủy lực
có cường hóa khí nén
Piston trợ lực, 2.xilanh chính, 3 van khí nén, 4. Van xả khí, 5. Màng, 6. Pistonvan
phân phối, 7. Piston công tác
Dựa trên sơ đồ cấu tạo ta có thể xây dựng được sơ đồ mô phỏng hệ thống dẫn
động ly hợp kiểu thủy lực có trợ lực khí nén như trên hình 2.11

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
46
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Hình 2. 12 Sơ đồ động lực học hệ thống dẫn động ly hợp có trợ lực khí nén
Các ký hiệu trên sơ đồ hình 2.12 như sau: li, fi – chiều dài và tiết diện các
đường ống dẫn; X1, X2, X3,X4; dịch chuyển tương ứng của piston thủy lực chính, van
phân phối và piston trợ lực; Qi: lưu lượng tại các điểm nút; Fi: diện tích của các
piston; pm, p41áp suất khí nén ở cửa vào van phân phối và xilanh trợ lực; p1, p2, p4: áp
suất thủy lực tại xilanh chính, xilanh công tác và xilanh điều khiển mở van phân
phối; µ1f1, µ2f2: khả năng thông qua của van phân phối của đường ống. ψ– hệ số đàn hồi của
đường ống thủy lực
Để xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả hệ thống trên hình 2.11 ta viết
các phương trình mô tả các phần thủy lực, phần khí nén một cách độc lập đồng thời
sử dụng các phương trình liên kết giữa các phần.
a) Phần thủy lực:
Phương trình cân bằng lực tại các nút:
(coi
(2.7)
(2.6)
(2.8)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
47
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Mặt khác:
Cuối cùng ta có phương trình lưu lượng tại các điểm nút (1) và (2) như sau:
(2.9)
(2.10)
b) Các phương trình liên kết:
(2.11)
c) Phần khí nén:
Viết phương trình lưu lượng tại điểm nút ta có:
(2.12)
(2.13)
(2.14)
(2.15)
Để thuận lợi cho việc giải hệ phương trình trên bằng chương trình matlab ta viết lại
các phương trình (2.6) – (2.15) dưới dạng:

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
48
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Với:
; ;
A
;
Diện tích thống qua của van phân phối là hàm của độ mở Xk
Xk  0,
 khi 0  X 3  X 30
f3   dh Xk  Xk  X 3  X 30 khi X 30  X 3  X 3max
 X  X khi X  X
 k 3max 3 3max
Trong đó:
dh – đường kính van phân phối; X30 – khe hở của van ở vị trí ban đầu; X3max – chuyển vị lớn
nhất của cần.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
49
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Giải hệ phương trình (2.16) cho phép nghiên cứu sự thay đổi áp suất trong dẫn
động, lực trợ lực, chuyển vị của các piston chính và piston công tác cũng như khảo
sát ảnh hưởng của các thông số khác nhau đến các quá trình động lực học trong hệ
thống.
2.3.2. Một số kết quả tính toán
Đề tài tiến hành tính toán trong một số trường hợp cụ thể như sau:
- Khi hệ thống dẫn động không có trợ lực
- Khi xảy ra dò khí trong hệ thống trợ lực
- Khi có trợ lực đầy đủ
- Khi thay đổi đường kính xilanh trợ lực
Trên hình 2.13. trình bày sơ đồ cấu trúc Simulink mô phỏng hệ thống dẫn động ly
hợp có trợ lực khí nén trên ô tô. Trên sơ đồ được chia thành các khối mô tả các phần
thủy lực, khí nén và các liên kết của hệ thống. Để kể đến sự ảnh hưởng của độ mở
van phân phối đến hệ thống ta sử dụng một khối độc lập và một Matlab Function
[5,8] (hình 2.13). Các kết quả tính toán dựa trên thông số của xe tải Thaco Ollin
700B được trình bày cụ thể trên hình 2.14 – 2.24.
Phân tích các kết quả tính toán lực bàn đạp quy đổi trên hình 2.14 – 2.17 cho thấy
lực bàn đạp lớn nhất trong trường hợp khi không có trợ lực ( hình 2.14), khi có dò
khí trong hệ thống trợ lực hệ thống vẫn làm việc bình thường và lực của người lái
cần tác động nhỏ hơn so với trường hợp không có trợ lực ( hình 2.15)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
50
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
g tac
pp
[Pb] [p31] [X3_
5 2 c] [X3_
11 c] [2
X3]
[p41] [X44_2c] [X4_1c][1X4]
[X1]
[X1_1c]
(1) Goto8 (6) Goto1 Goto2 Goto3
nut C XL chinh XL con Van pp
1 Fro
[X
m1
1_ 2 c] 1 2
Thuy luc
Xl tro luc Xl khi phan hoi
Luc ban dap
6
7
Khí nén
Do mo van phan phoi
Van phân phôi
[X4_2c] [X4_1c]
Goto9
[X4]
Goto10 Goto11
[X3_2c] [X3_1c]
Goto14
[X3]
Goto12 Goto13
[X1_1c]
Goto19 Goto15
[X1]
Goto17
Piston Piston van Piston chinh
[p2] 1
[p4] 2[X4_1c] 3 [p2] 2
[p3] 4
14
-T- 5
Liên kêt
[V] [V3]
Goto24
[V4]
Goto22 Goto23
on chinh1 Thay doi the tich
[X1] 5
[X3] 12 [X4] 13
a)
Goto25
[Pb]
Pb
[p41_1c] Goto4 [p41] Goto5
[p41] [p2
31] [X4
31_ 1 c] [X
3
k] [V
54]
[ph1d]
Goto6 [ph]
Goto7
[pz] 3[ph] 4[Xh1d] 4 [V3]
[p2] [p3]
[X2_2c]
Goto21 Goto18 Goto16
[X2_1c] [X2]
Pist
[X1_1c] 4 [Psi] 1[0p1] 11[V] 15
9 Goto20
[X3] [Xk]
Xk
X3
[p4]
[X1_2c]
[p1]
[X3_1 c ] [3
X4_ 1 c] [Ps
6i] [p71] [8
V]
[X2_2c] [X2_1c]
[p1]
ctac
X3_1c
X1
_
2
c
X4_1c
Psi
X1_1c
p1
X1
V
p31
X3_2c
p
3
X3_1c
X3
p41
X4_2c
p
4
X4_1c
X4
Pb
X1_2c
p
1
X1_1c
X1
p1
X2_2c
p2
X2_1c
p2
X4_2c
p41
p41_1c
p4
X4_1c
p31
X1_1c
X2_2c
X4_1c
Psi
X4_1c
X4
p41
X2_1c
Xk
p1
p2
X3_2c
X2
V
p41
p3
X3_1c
p31_1c
p31
X3_1c
X3
X3_1c
X1
V
p31
V3
X3
V3
X4
V4

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
51
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
1
X3
Constant
Constant1
X3max
MATLAB
Function
X30 1
Xk
MATLAB Fcn
b)
Hình 2. 13 Cấu trúc Simulink mô phỏng hệ thống dẫn động ly hợp có trợ lực khí nén
Hình 2.13 (a) mô hình toàn bộ, (b) mô hình van phân phối
2500
2000
1500
1000
500
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 14 Biến đổi lực bàn đạp theo thời gian khi không có trợ lưc
2500
2000
1500
1000
500
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 15 Biến đổi lực bàn đạp theo thời gian có dò khí trong hệ thống trợ lưc
Lùc
bµn
®¹p
(N)
Lùc
bµn
®¹p
(N)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
52
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
800
600
400
200
0
-200
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 16 Biến đổi lực bàn đạp theo thời gian khi có trợ lực
600
400
200
0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 17 Biến đổi lực bàn đạp theo thời gian khi tăng đường kính xi lanh trợ lực
Trên hình 2.16 và 2.17 trình bày kết quả khi thay đổi đường kính xilanh trợ
lực. Khi tăng đường kính từ 66mm lên 80mm lực cần thiết tác động lên bàn đạp giảm
xuống.
6000
4000
2000
0
-2000
-4000
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 18 Biến đổi áp suất trong xilanh cường hóa theo thời gian khi có dò khí
Ap
suÊt
(at)
Lùc
bµn
®¹p
(N)
Lùc
bµn
®¹p
(N)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
53
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
5
8
x 10
6
4
2
0
-2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 19 Biến đổi áp suất trong xilanh cường hóa theo thời gian
5
8
x 10
6
4
2
0
-2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 20 Biến đổi áp suất trong xilanh cường hóa theo thời gian
khi tăng đường kính xilanh
Trên hình 2.18 đến 2.20 trình bày sự biến đổi áp suất trong xilanh cường hóa
tương ứng với các trường hợp có dò khí và khi thay đổi đường kính xilanh trợ lực.
0.03
0.02
0.01
0
-0.01
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 21 Dịch chuyển của đĩa ép khi không có trợ lực
DÞch
chuyÓn
(m)
Ap
suÊt
(at)
Ap
suÊt
(at)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
54
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
-3
x 10
20
15
10
5
0
-5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 22 Dịch chuyển của đĩa ép khi có trợ lực dò khí
-3
20
x 10
15
10
5
0
-5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
Thêi gian (s)
Hình 2. 23 Dịch chuyển của đĩa ép theo thời gian khi tăng đường kính xilanh lực
Kết quả tính toán dịch chuyển của đĩa ép theo thời gian từ hình 2.21 – 2.23
cho thấy khi tăng đường kính xilanh cường hóa làm cho dịch chuyển của đĩa ép
nhanh hơn. So sánh dịch chuyển của đĩa ép ở chế độhệ thống bị dò khí ( hình 2.22)
và chế độ không có trợ lực ( hình 2.21) cho thấy hệ thống vẫn làmviệc bình thường
nhưng dịch chuyển của đĩa ép có hành trình ngắn hơn (20mm) so với chế độ không
có trợ lực (24mm).
Các kết quả nhận đượchoàn toàn phù hợp với thực tế điều đó khẳng định tính
đúng đắn của phương pháp mô phỏng.
2.4. Nghiên cứu động lực học cụm ly hợp ô tô trong quá trình chuyển số
Ly hợp ma sát trên ô tô có nhiệm vụ liên kết động cơ với hệ thống truyền lực
(HTTL). Đối với ô tô sử dụng hộp số cơ khí thông thường, khi bắt đầu thực hiện quá
trình chuyển số người lái điều khiển mở ly hợp để ngắt động cơ khỏi hệ thống truyền
lực, sau khi chuyển sang một số mới ly hợp được đóng lại để truyền chuyển động từ
động cơ tới bánh xe chủ động. Quá trình làm việc của ly hợp ảnh hưởng trực tiếp đến
tải trọng động trong HTTL, độ êm dịu chuyển động của ô tô và luôn đi kèm với tổn
DÞch
chuyÓn
(m)
DÞch
chuyÓn
(m)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
55
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
hao cho công ma sát do sự trượt tương đối của các đĩa ma sát. Nghiên cứu quá trình
chuyển số cho phép được các thông số động học và đông lực học của cụm ly hợp như
xác định tốc độ của đĩa chủ động và đĩa bị động của ly hợp, xác định được công suất
trượt, công trượt của ly hợp cũng như vận tốc, gia tốc và quãng đường di chuyển
được của ô tô trong quá trình đóng ly hợp. Làm cơ sở ban đầu cho thiết kế cụm ly
hợp [2,11,15].
Trong phần này sẽ trình bày một mô hình tính toán cho phép nghiên cứu ảnh
hưởng của các thông số khác nhau đến quá trình làm việc của cụm ly hợp ma sát
thường đóng trên ô tô.
2 1. Xây dựng mô hình mô phỏng
a. Xây dựng mô hình tính toán động lực học của cụm ly hợp
Để nghiên cứu quá trình làm việc của ly hợp, trong nhiều tài liệu đã đưa ra các
mô hình với mục đích nghiên cứu khác nhau. Khi nghiên cứu động lực học khớp ly
hợp có thể sử dụng mô hình dao động xoắn [17]. Trên hình 2.24 trình bầy sơ đồ cấu
tạo của hệ thống truyền lực ô tô với công thức bánh xe 4x2 và mô hình động lực học
tương ứng [17]. Mô hình này được xây dựng có 14 bậc tự do, cho phép nghiên cứu
sự ảnh hưởng của các thông số khác nhau đến tải trọng tác động lên các khâu trong
hệ thống truyền lực (HTTL) bao gồm cả ly hợp. Các ký hiệu trên hình 1: Ie, Ibd, Ic,
Ih,Ilt,Ilp,Itt, Itp– lần lượt là mômen quán tính của động cơ, bánh đà, ly hợp, hộp số, của
bánh xe bên trái, bánh xe bên phải, phần còn lại của hệ thống truyền lực bên trái và
bên phải; ih, i0 – tỉ số truyền của hộp số và truyền lực chính; Me, Mc, Mvs – momen
xoắn của động cơ, momen của ly hợp và mô men xoắn truyền tới bộ vi sai.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
56
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
a)
b)
Hình 2. 24 Mô hình cụm ly hợp trong hệ thống truyền lực ô tô 4x2
Mô hình cơ học, b)Mô hình động lực học
Hình 2. 25 Mô hình tính toán động lực học của ly hợp
Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm [1,2] chỉ ra rằng độ cứng xoắn và độ
cản của các khâu trong HTTL hầu như không ảnh hưởng ảnh hưởng đến công trượt
của ly hợp. Vì vậy, để nghiên cứu động lực học của cụm ly hợp ta có thể đơn giản
hóa mô hình 2.24 thành mô hình tính toán như trên hình 2.25. Việc đơn giản hóa dựa
trên nguyên tắc bảo toàn động năng, thế năng và hàm thất thoát năng lượng của các
phần tử trước và sau khi đơn giản hóa [17].

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
57
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Các ký hiệu trên hình 2.25:
Me, Mc, ML – lần lượt là mômen xoắn của động cơ, mômen truyền bởi ly hợp
và mô men cản chuyển động của ô tô;
I1, I2 – mômen quán tính tương đương được quy dẫn về phần chủ động và bị
động của ly hợp.
Như vậy, trên hình 2 tốc độ của phần chủ động ly hợp chính bằng tốc độ của
động cơ ωe, và tốc độ của phần bị động là tốc độ của trục ly hợp ωc (tốc độ của trục
sơ cấp hộp số).
b. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của ly hợp
Trên thực tế có nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng tới sự làm việc của ly hợp
bao gồm: cấu tạo của ly hợp; điều kiện khai thác của ô tô; kỹ thuật điều khiển của
người lái. Các yếu tố này có thể được đặc trưng bởi các thông số sau:
- Momen ma sát của ly hợp
Là mômen được truyền qua các bề mặt ma sát của đĩa chủ động và bị động ly
hợp, mô men này có giá trị phụ thuộc vào lực ép của lò so ép [2,15,16,18]. Khi ly
hợp đóng hoàn toàn nó có khả năng truyền được momen lớn nhất có giá trị bằng
momen ma sát tĩnh lớn nhất. Đối với ly hợp ô tô ta có thể sử dụng mô hình ma sát
Columb [9,10,11,15] như sau:
(2.17)
trong đó Fc – lực ép của lò so ly hợp;
μ – hệ số ma sát;
Ra – bán kính ma sát của ly hợp;
K= Ra μ.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
58
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
200 2000
100 1000
F*1
F*2
0 0
m
Mi2=60N
0Nm
Mi1=9
Mc
M« men ly hîp Mc
Lùc Ðp Fc
Fc
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Thêi gian t[s]
Hình 2. 26 Sự thay đổi của lực ép Fc và mômen ma sát Mc
của ly hợp theo thời gian
Lực ép của ly hợp thay đổi phụ thuộc vào hành trình h của bàn đạp ly hợp,
một cách gần đúng có thể coi lực ép có quan hệ tuyến tính với h [1,2,7]. Do đó, đối
với trường hợp nhả bàn đạp ly hợp đều, lực ép của ly hợp tăng tuyến tính theo thời
gian. Nếu gọi tr là thời gian nhả bàn đạp ly hợp hoàn toàn thì quan hệ tuyến tính này
chỉ đúng khi t<tr. Thực tế, khi nhả bàn đạp ly hợp hoàn toàn lực ép sẽ đạt đến giá trị
lớn nhất. Như vậy:
(2.18)
Momen ma sát lớn nhất Mcmax sẽ ứng với khi lực ép Fmax(t). Đối với những
momen đặt vào Mi<Mcmax thời gian tT mà tại đó momen ma sát đạt tới giá trị momen
Mi sẽ nhỏ hơn tr. Thời gian tT phụ thuộc vào giá trị của momen đầu vào Mi như sau:
Lực ép F* cần thiết của lò so ép để đảm bảo ly hợp có thể truyền được mô
men Mi đến HTTL:
Trên hình (2.26) trình bày quan hệ của lực ép Fc và mô men ma sát Mc của ly
hợp theo thời gian. Các giá trị tương ứng Mcmax=110Nm, thời gian ly hợp nhả hoàn
toàn 0,5s; từ hình vẽ cho thấy nếu đặt vào trục chủ động của ly hợp các mô men
M«
men
[Nm]
Lùc
Ðp
[N]

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
59
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
tương ứng là Mi1=90Nm, Mi2=60Nm thì thời gian cần thiết để ly hợp có thể truyền
toàn bộ mômen này tới phần còn lại của HTTL là 0,41s và 0,29s tương ứng với lực
ép sinh ra là F1
*
và F2
*
- Các lực cản chuyển động.
Lực cản chuyển động của ô tô đặc trưng cho điều kiện khai thác bao gồm lực
cản lăn, lực cản không khí, lực cản lên dốc và lực cản quán tính. Thông thường,
người lái tác động vào bàn đạp ly hợp khi chuyển số hoặc khi phanh, lúc này vận tốc
của ô tô không quá lớn nên khi tính toán ly hợp ta bỏ qua lực cản không khí
[1,12,16,19], mô men cản chuyển động có thể xác định như sau:
(2.19)
Ở đây Mc – mô men cản chuyển động;
ψ – lực cản tổng cộng của mặt đường;
ma – khối lượng ô tô;
g – gia tốc trọng trường; rk– bán kính bánh xe;
it=i0ih – tỷ số truyền của HTTL;
- Momen xoắn của động cơ.
Trên thực tế, trong quá trình đóng ly hợp người lái thông qua bàn đạp ly hợp
và bàn đạp ga sẽ điều khiển quy luật thay đổi của cả mômen ma sát ly hợp và mô
men của động cơ Me. Theo cách này momen của động cơ được điều khiển phù hợp
với công suất yêu cầu, nó bao gồm công suất sinh ra bởi momen ly hợp trên trục ra
và công suất tiêu hao do ma sát. Sự thay đổi của độ mở bướm ga e được lựa chọn
bởi người lái, có thể xác định như sau [13,14,16,18]:
Momen xoắn của động cơ có thể tính theo công thức [13]:
(2.30)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
60
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Trong đó: i là độ mở bướm ga ban đầu và hệ số a,c, d, A,B,C,D là các hằng số
phụ thuộc vào động cơ.
Hình 2. 27 Sự phụ thuộc của mômen Me vào tốc độ quay trục khuỷu
và độ mở bướm ga
Tùy thuộc vào độ mở bướm ga và tốc độ quay của động cơ có thể xác định
được giá trị mômen xoắn tương ứng của động cơ (hình 2.27).
c. Xây dựng mô hình toán học mô phỏng hệ thống
Khi bỏ qua ảnh hưởng của mô men đàn hồi trên các khâu của HTTL và
momen cản ở các ổ trục [14,15,16,17], ta có thể dễ dàng viết được hệ phương trình vi
phân mô tả chuyển động của của hệ trên hình 2.25 như sau:
(2.31)
(2.32)
Trong đó: ; I1, I2 là các mô men quán tính tương đương
được xác định như sau:
Tốc độ quay của trục ly hợp được xác định bằng cách tích phân
phương trình (2.32):

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
61
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
(2.33)
Khi biết ωc(t), gia tốc a(t) vận tốc v(t) và quãng đường di chuyển của ô tô
trong thời gian này có thể xác định như sau:
(2.34)
(2.35)
(2.36)
thành:
Sau khi ly hợp đóng hoàn toàn, phương trình (3.12)và (3.13) có thể kết hợp
(2.37)
(2.38)
Công suất trên trục động cơ Pe, công suất trên trục ly hợp Pc và công
suất trượt tiêu hao trên bề mặt cặp ma sát của ly hợp Pt được tính như sau:
Kết hợp (2.31) và (3.39) ta có quan hệ:
(2.39)
(2.40)
thức
Khi biết công suất trượt Pt , công trượt của ly hợp có thể xác định bằng biểu
(2.41)
Trong đó tL là thời gian để tốc độ bánh đà và đĩa bị động ly hợp trở lên bằng
nhau (ωe=ωc) và ly hợp ở trạng thái đóng hoàn toàn hay trạng thái khóa.
Giải các phương trình (2.31) – (2.41) cho phép ta xác định được tốc độ của đĩa
chủ động và đĩa bị động của ly hợp, xác định được công suất trượt, công trượt của ly
hợp cũng như vận tốc, gia tốc và quãng đường di chuyển được của ô tô trong quá
trình đóng ly hợp.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
62
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
2. 2. Một số kết quả tính toán
Áp dụng tính toán cho ly hợp ô tô với các thông số cụ thể như sau [15]: ô tô
khởi hành tại chỗ ωc0=0, ωe0=1000v/p; Mc lấy như phần 2.1.4b; Me=60Nm;
Ie=0.15;Ibd=0.1; Ilt=0.7; Ilp=0.7; Itt=0.3; Itp=0.3; i0=4;ih=3.5; Ilh=0.05; Ihs=0.1[kgm2
];
m=1000 kg; rk=0.3m; μ=0.2; Ra=0.15m;tr=0.5s; f=0.02. Để hỗ trợ tính toán tác giả đã
sử dụng phần mềm Matlab 7.10.
Kết quả tính toán cho thấy thời gian đầu tốc độ trượt ωt của đĩa chủ động và bị
động của ly hợp lớn nhất do sự chênh lêch lớn giữa trục đĩa chủ động ωevà bị động
ωc (hình 2.28), nhờ mô men ma sát, đĩa chủ động sẽ kéo đĩa bị động quay theo làm
cho ωc tăng dần, quá trình trượt kết thúc khi tốc độ của hai đĩa bằng nhau (ωc=ωe)
tương ứng tại điểm A khi t=0,66s. Từ thời điểm này trở đi ly hợp ở trạng thái khóa
đĩa chủ động và bị động quay như một hệ thống động học liền.
1500
1000
500
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Thêi gian nh¶ bµn ®¹p ly hîp [s]
Hình 2. 28 Quan hệ giữa tốc độ của đĩa chủ động, bị động và tốc độ trượt của ly hợp
Trên hình 2.29 trình bày kết quả tính toán công suất trượt, công suất cản, công
suất ma sát, công suất động cơ và công suất dư trong quá trình đóng ly hợp. Rõ ràng,
tại thời điểm đầu khi đóng ly hợp tuy tốc độ trượt của các đĩa ma sát tương đối lớn
nhưng do lúc này người lái đạp bàn đạp ly hợp ngắt động cơ khỏi HTTL nên giá trị
lực ép (mômen ma sát Mc) rất nhỏ vì thế công suất trượt Pt tương đối nhỏ. Giá trị Pt
lớn nhất khi t≈0,4s, khi này cả Mc và ωtđã lớn, công trượt bằng 0 khi ly hợp ở trạng
thái khóa. Lúc này, phần công suất dư Pd (Pd=Pe-Pl) được truyền tới phần còn lại của
HTTL, nó được dùng để tăng tốc cho ô tô và khắc phục lực cản chuyển động lớn
hơn. Tại thời điểm sau khi nhả ly hợp hoàn toàn t>0,55s công suất ly hợp Pc tăng lên
wc
A
wt
Tèc ®é ®éng c¬ we
Tèc ®é lyhîp wc
Tèc ®é tr□ît wt
we
Tèc
®é
[v/p]

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
63
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
lớn hơn công suất động cơ Pe bởi vì ngoài phần công suất nhận từ động cơ, đĩa bị
động ly hợp còn nhận được động năng đáng kể từ bánh đà.
15
10
5
0
-5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Thêi gian nh¶ ly hîp [s]
Hình 2. 29 Sự thay đổi của công suất Pe, Pc, Pl, Pt, Pd theo thời gian
Trên hình 2.30 trình bày quan hệ giữa gia tốc vận tốc và quãng đường dịch
chuyển được của ô tô khi đóng ly hợp. Từ đồ thị 2.30 cho thấy tại thời điểm khi
người lái nhả hết bàn đạp ly hợp, động cơ được nối trực tiếp với HTTL, mặc dù lúc
này ly hợp có khả năng truyền được mô men lớn nhất bằng Mcmax nhưng vẫn có sự
chênh lệch tốc độ giữa đĩa chủ động và bị động. Đĩa bị động vẫn tăng tốc trong
chuyển động tương đối và kết quả làm cho tốc độ của ô tô tăng dần. Ở giai đoạn đầu
khi người lái chưa nhả ly hợp hoàn toàn gia tốc của ô tô tăng nhanh không ổn định,
sau khi nhả bàn đạp ly hợp hoàn toàn (t>0.5s) gia tốc của ô tô được giữ không đổi.
5
4
3
2
1
0
-1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Thêi gian nh¶ bµn ®¹p ly hîp [s]
Hình 2. 30 Sự thay đổi của gia tốc, vận tốc và quãng đường di chuyển của ô tô trong quá
trình đóng ly hợp
2.5. Kết luận chương 2
Trong chương 2 tác giả đã hoàn thành được các nội dung sau:
C«ng
suÊt
[kW]
a[m/s
2
];
v[m/s];
S[m]
C«ng suÊt Pe
C«ng suÊt Pc
C«ng suÊt c¶n Pl
C«ng suÊt tr□ît Pt
C«ng suÊt d□Pd
Pt Pc
Pe
Pd
Pl
Gia tèc « t« a[m/s
2
]
Tèc ®é « t« v[m/s]
Qu·ng ®□
êng S[m ]
a
V
S

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
64
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
- Xây dựng được hệ phương trình vi phân mô phỏng hệ dẫn động ly hợp có trợ
lực khí nén
- Xây dựng được hệ phương trình vi phân mô phỏng quá trình làm việc của
cụm ly hợp khi sang số
- Nghiên cứu động học và động lực học của hệ thống dẫn động và của cụm ly
hợp bằng phương pháp mô phỏng nhờ sự trợ giúp của phần mềm Matlab.
Phân tích kết quả tính toán mô phỏng với thông số đầu vào tham khảo xe
Thaco Olin 700B cho thấy: khi không có trợ lực, lực bàn đạp quy đổi lớn gấp gần 4
lần so với trường hợp có trợ lực; khi tăng đường kính xilanh trợ lực từ 66 lên 80mm
lực bàn đạp quy đổi giảm xuống từ 700 N còn 500 N. Điều này phản ánh đúng bản
chất vật lý của quá trình làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp và khẳng định tính
đúng đắn của phương pháp mô phỏng.
Các kết quả mô phỏng quá trình làm việc của cụm ly hợp trong quá trình
chuyển số cho phép thay đổi các thông số đầu vào bất kỳ để nhận được các thông số
đầu ra như: công suất trượt của ly hợp, biến thiên vận tốc, gia tốc của ô tô khi đóng
ly hợp. Như vậy, dựa trên kết quả mô phỏng và tính toán cho phép lựa chọn các
thông số kết cấu của hệ dẫn động trong giai đoạn thiết kế ban đầu, làm cơ sở cho việc
chế tạo hệ thống.

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
65
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Chương 3 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
TRÊN MÔ HÌNH
3.1. Cơ sở xác định các thông số kỹ thuật của mô hình
Mô hình được chế tạo là mô hình cụm ly hợp được điều khiển bằng dẫn động
kiểu thủy lực có trợ lực khí nén. Trên thực tế ly hợp ma sát có trợ lực khí nén được
sử dụng rộng rãi trên các ô tô khách, trên xe tải lớn và trung bình. Mô hình được chế
tạo dùng để phục vụ cho đào tạo sinh viên các chuyên ngành cơ khí động lực và
Công nghệ ô tô, trong khi nghiên cứu học phần cấu tạo ô tô, ngoài ra cho phép làm
thí nghiệm để xác định các thông số làm việc của ly hợp như: lực bàn đạp, tác động
của dẫn động thủy lực độc lập, tác động của trợ lực. Mô hình đảm bảo tính trực quan,
các thông số đo đạc sát với thực tế khai thác. Do đó các tác giả lựa chọn việc thiết kế
mô hình trên cơ sở tham khảo các thông số kỹ thuật của xe tải Thaco Ollin 700B là
một xe tải được sử dụng rất phổ biến hiện nay. Việc thiết kế mô hình bao gồm:
- Thiết kế cụm ly hợp
- Thiết kế giá đỡ mô hình.
Số liêu xe tham khảo khi thiết kế mô hình: xe THACO OLLIN 700B
Bảng 3. 1 Thông số của xe tham khảo – THACO OLLIN 700B
STT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Loại xe Xe tải, 3 chỗ
2 Động cơ
Diesel, 04 kỳ,04 xilanh
thẳng hàng, tăng áp, làm
mát bằng nước, làm mát
khí nạp
3 Trọng lượng toàn xe Gxe 3850 KG
4 Trọng lượng cho phép Gtải 7300 KG
5 Công suất cực đại Nemax 89,73 KW
6
Số vòng quay ứng với
công suất
cực đại
nN 2800 v/p
7 Mômen xoắn cực đại Memax 350 N.m

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
66
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
8
Số vòng quay ứng với
mômen xoắn cực đại
nM 1600 v/p
3.2. Thiết kế cụm lyhợp và hệ dẫn động
3.2.1. Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp
a. Bán kính ngoài của đĩa ma sát R2
Việc xác định bán kính ngoài R2 phải dựa theo 3 điều kiện.
- Đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ.
- Đảm bảo tuổi thọ cần thiết.
- Phải lắp ghép được với bánh đà.
Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ thì ly hợp
phải sinh ra được một mômen ma sát lớn hơn hoặc bằng mômen quay cực đại
của động cơ trong suốt quá trình sử dụng. Để đảm bảo điều kiện này, Mms của
ly hợp được xác định theo công thức:
Mms = β. Memax [N.m] (3.1)
Trong đó:
Mms-Mômen ma sát sinh ra trong ly hợp (mômen yêu cầu)
β - Hệ số dự trữ của ly hợp
Memax-Mômen xoắn cực đại của động cơ
Hệ số dự trữ ly hợp phải đủ lớn để đảm bảo ly hợp truyền hết được
mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc (khi các bề mặt ma sát bị
dầu, mỡ rơi vào, khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát bị
mòn…).
Nếu lấy β quá nhỏ thì không đảm bảo truyền mômen tốt. Khi β lớn thì
công trượt giảm và tăng được thời gian phục vụ của ly hợp. Nếu β lớn quá sẽ
không đảm bảo an toàn cho HTTL khi quá tải và tăng lực ép lên đĩa, làm tăng
số đĩa hoặc kích thước đĩa và gây tốn kém.
Bằng thực nghiệm:
Đối với xe ô tô tải, không làm việc với rơ mooc: β = 1,6 ÷ 2,25
Chọn β = 2,15
Thay vào (3.1) ta có:

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
67
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
2 1
2
Mms = 2,15.350 = 752,5 (N.m)
Đường kính ngoài D2:
D  2.R  3,16.
2 2
C: Hệ số kinh nghiệm ta chọn đối với xe tải C = 3,6
D2 
3,16.
 31,16 (cm)
 R2 = 15,58 (cm)
Hình 3. 1 Đĩa bị động
b. Bán kính trong của đĩa ma sát R1
Bán kính trong R1 của đĩa bị động được XĐ:
R1 = (0,53 – 0,75).R2
Thay số ta có:
R1 = 0,56.15,58 = 8,72 (cm)
c. Bán kính trung bình của đĩa ma sát Rtb
Theo công thức (2.3), thay số vào ta tính được:
R3  R3
R  . 2 1 

2 15,583  8, 723
.  12, 47 (cm)
tb 3 R2 R2 3 15,582  8, 722
Vậy Rtb = 124,7 [mm]
Me max
C
350
3, 6

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
68
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
2 1
tb
tb
d. Diện tích bề mặt tấm ma sát Fms
Diện tích bề mặt tấm ma sát Fms
Fms   (R2  R2 )  3,14.(15,582 8, 722)  523,17 (cm2)  0, 0523(m2)
Vậy Fms = 0,0523 m2
 Khi chọn số đôi bề mặt ma sát, ta phải kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát bằng
công thức:
.M
q 
emax  [q] 2
.R2 .b.. p
Trong đó: Memax - Mômen cực đại của động cơ .
Memax = 350 [N.m]
β - Hệ số dự trữ của ly hợp.
β = 2,15
Rtb - Bán kính trung bình của tấm ma sát.
Rtb = 0,1247 [m]
b - Bề rộng của tấm ma sát.
b = R2 - R1 = 15,58 – 8,72 = 6,86 [cm]
μ - Hệ số ma sát. μ = 0,27
p - Số đôi bề mặt ma sát. p = 2 (1 đĩa bị động)
[q] = 250 (kN/m2). Áp lực riêng cho phép lên bề mặt ma sát.
 q 
752,5
2.0,12472.0, 0686.0, 27.103.2
(208 kN / m2)  [q]
Vậy với một đĩa ma sát thì ly hợp vẫn đảm bảo bền khi làm việc.
e. Lực ép cần thiết lên bề mặt ma sát
Từ (3.2) ta XĐ được lực ép cần thiết lên đĩa ép để truyền được mômen ma
sát Mms.
P 
Mms


752,5  11170,8(N)
.R .p 0, 27.0,125.2
3.2.2. Thiết kế và tính toán các chi tiết chính của ly hợp
a. Lò xo ép

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
69
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
2
e 2 

Ta sử dụng lò xo đĩa để tạo lực ép ban đầu lên đĩa ép. Khi đó, lò xo đĩa vừa
đóng vai trò là lò xo ép, vừa đóng vai trò là đòn mở.
Lực tác dụng lên đĩa ép ký hiệu là Fm, còn lực tác dụng lên lò xo đĩa côn để
mở ly hợp là 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:
2. .E.
F 
..ln(
1
)
k1

.   (h .
1 k1
).(h  0,5..1 k1
)



(3.2)
lx
3.(1 2
).D2.(1 k )2  d 1 k2 1 k2 
Trong đó:
λ - Khoảng cách dịch chuyển của lò xo ở chỗ 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.
Với: l2
’
= λ.(Dc - Di)/(De - Dc ): Thành phần dịch chuyển gây ra sự thay đổi góc
nghiêng của vành lò xo.
d

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
70
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
Hình 3. 2 Kích thước cơ bản của lò xo đĩa côn
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)
µ - Hệ số poát xông. µ = 0,26
k1 = Da/De, k2 = Dc/De
Da - Đường kính phần xẻ rãnh
De - Đường kính lò xo
Dc - Đường kính vành tỳ của lò xo. Dc = (De + Da)/2 (m)
δd - Độ dày lò xo đĩa (m).
Khi thiết kế chọn các kích thước của lò xo như sau:
De = 2.Rtb ÷ 2.R2 = 2.0,1247 ÷ 2.0,1558 = 0,2494 ÷ 0,3116 (m)
Chọn: De = 0,3 (m)

l
O
M
oAR
cPSD
| 13
8675
43
71
Dow nloaded by V?n Long (thienlonglighting@gmail.com)
3
1 1
1
2
Với De/ δd = 75 ÷ 100. Chọn sơ bộ: De/ δd = 100
 δd = De/ 100 = 0,3/100 = 0,003 (m)
Với De/ Da = 1,2 ÷ 1,5. Chọn sơ bộ: De/ Da = 1,2
 Da = De/ 1,2 = 0,3/1,2 = 0,25 (m)
 Dc = (De+ Da)/2 = (0,3 + 0,25)/2 = 0,275 (m)
Với h/δd = 1,41 ÷ 2. Chọn sơ bộ: h/δd = 1,41
 h = 1,41.δd =1,41.0,003 = 0,00423 (m)
Để đơn giản trong tính toán, trong công thức (2.2) ta đặt:
F 
2
.A.B.. 
 2
 (h  .C).(h  0,5..C)


(3.3)
lx
3
Trong đó:
d
.E .2,1.1011 11
A 
(1 2
)

(1 0, 262)
 7, 072.10
d .ln( ) 0,003.ln( )
B 
k1
D2
.(1 k )2

0,83
0,97
0,32
.(1 0,92)2
e
C 
1 k1
1 k2
2

10,83
 2,125
1 0,92
Với
k 
Da
De
k 
Dc
De

0, 25
 0,83
0, 3

0, 275
 0, 92
0, 3
Lần lượt thay các giá trị vào công thức (2.3) ta được:
Flx

2
.7, 072.1011.0, 97.. 
0, 0032  (0, 00423  .2,125).(0, 00423  0, 5..2,125)

 3, 064.1011.. 
0, 0032  (0, 00423  .2,125).(0, 00423  .1, 0625)




Ta có bảng mối quan hệ của λ và Flx: