Phân tích ảnh hưởng của vật liệu đến biến dạng của đĩa ma sát trong ô tô

Bài viết "Phân tích ảnh hưởng của vật liệu đến biến dạng của đĩa ma sát trong ô tô" đưa ra một số vật liệu chế tạo đĩa ly hợp cho dòng xe Ford bằng cách sử dụng phần mềm Solidworks để xây dựng mô hình 3D và phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm ANSYS để đánh giá biến dạng và ứng suất tương ứng với từng loại vật liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích ảnh hưởng của vật liệu đến biến dạng của đĩa ma sát trong ô tô Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 YSC4F.309 PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA VẬT LIỆU ĐẾN BIẾN DẠNG CỦA ĐĨA MA SÁT TRONG Ô TÔ NGUYỄN XUÂN NGỌC1*, NGUYỄN CÔNG CHÁNH1, TRẦN THANH TÂM2, NGUYỄN BẢO LỘC1, NGUYỄN KHÔI NGUYÊN1 1 Khoa Công nghệ Động lực, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 2 Khoa Điện, Điện tử, Trường Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức * nguyenxuanngoc@iuh.edu.vn, congchanh661999@gmail.com, tranthanhtam@tdc.edu.vn, nguyenbaoloc@iuh.edu.vn, nguyenkhoinguyen@iuh.edu.vn Tóm tắt. Bộ ly hợp trên ô tô có chức năng ngắt và nối sự truyền mô men từ động cơ sang hộp số thường, trong đó đĩa ly hợp là bộ phận chịu nhiều tác động từ đĩa ép và bánh đà động cơ. Vì vậy vật liệu cần thiết để chế tạo lớp lót tấm ma sát của đĩa cần phải chịu được biến dạng và ứng suất khi hoạt động. Đầu tiên, bài báo sử dụng Solidworks để xây dựng mô hình 3D của đĩa ly hợp ô tô du lịch. Sau đó, nghiên cứu ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích biến dạng và ứng suất của đĩa ứng với các vật liệu lót bằng phần mềm ANSYS. Kết quả phân tích cho thấy vật liệu lót có ứng suất và biến dạng thấp nhất là thép 30Cr13 (Steel (30Cr13)) với ứng suất là 104.5 Mpa và biến dạng là 0.043361 mm. Qua đó, dữ liệu nghiên cứu phục vụ cho việc chế tạo và tăng thời gian sử dụng bộ ly hợp trên ô tô. Từ khoá. Bộ ly hợp ô tô, đĩa ma sát, phần tử hữu hạn, sự biến dạng. ANALYZING THE INFLUENCE OF MATERIALS ON THE CLUTCH DISC DEFORMATION IN THE AUTOMOBILE Abstract. The clutch in a car has the function of disconnecting and connecting the torque from the engine to the manual transmission, in which the clutch disc is the part that was impacted on by the pressure disc and the engine flywheel. Therefore, the material required to manufacture the friction surfaces of the disc must be able to resist deformation and stress during operation. Firstly, the article used Solidworks to build a 3D model of the clutch disc of a passenger car. After that, the research applied finite element method to analyze deformation and stress of discs with different types of materials by ANSYS software. The results showed that the lowest stress and deformation of the lining material is steel 30Cr13 which has a stress of 104.5 Mpa and a deformation of 0.043361 mm. Over that, the research data served to make and increase the use time of the clutch in the auto. Keywords. The clutch, clutch disc, finite element method, the deformation. 1. GIỚI THIỆU Ly hợp là bộ phận quan trọng trên xe ô tô thuộc hệ thống truyền lực ô tô. Nó được đặt giữa động cơ và hộp số với vai trò chính là truyền động và ổn định mô men truyền từ động cơ đến hộp số trong quá trình xe hoạt động và ngắt truyền động từ động cơ đến hộp số mỗi khi sang số. Vì vậy bộ ly hợp cần phải đảm bảo độ bền và tuổi thọ khi sử dụng. Hiện nay, nhiều công trình nghiên cứu về ly hợp được công bố, điển hình như trong bài báo [1] sử dụng thép cacbon thấp để thiết kế đĩa ly hợp, từ phần mềm ANSYS phân tích cho thấy ứng suất và biến dạng giảm so với sử dụng gang và thép cacbon cao. Các tác giả trong [2] sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn để phân tích ảnh hưởng của vật liệu lên ly hợp từ mô hình 3D từ CATIA và dùng ANSYS để phân tích cho thấy vật liệu Kevlar 49 ít biến dạng hơn gang xám. Tương tự nghiên cứu trên thì các tác giả trong [3] sử dụng phần mềm Creo 2.0 để xây dựng mô hình 3D kết hợp với ANSYS để  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 75 Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 đánh giá được vật liệu Epoxy thủy tinh thích hợp sử dụng làm đĩa ma sát. Với bài báo [4] thiết kế đĩa ma sát và phân tích trên phần mềm Solidworks để phân tích ứng suất, biến dạng, chuyển vị của ly hợp với các vật liệu khác nhau, phân tích được thực hiện trong trạng thái tĩnh trên đĩa ly hợp để xác định ứng suất và biến dạng bằng ANSYS, kết quả thu được là gang thích hợp nhất để chế tạo đĩa ma sát và tương tự, có các tác giả trong [5] đã thiết kế và tạo mô hình ly hợp đĩa đơn bằng phần mềm Catia V5, mô phỏng cho thấy vật liệu hỗn hợp ma trận kim loại tốt hơn các vật liệu còn lại. Ngoài ra các nghiên cứu [6,7] sử dụng phương pháp phân tích kết cấu bằng cách phân tích tính toán các hệ số an toàn cũng như phân tích đặc tính của ly hợp và đặc tính của vật liệu để đưa ra các dự đoán về tính chất ly hợp sau đó dùng phần mềm ANSYS để kiểm tra lại các dự đoán ban đầu, từ đó xác định được các giới hạn trong thiết kế và chọn vật liệu. Thêm vào đó là công trình nghiên cứu [8] đã phân tích ảnh hưởng của thông số bán kính vành phần ma sát của đĩa ly hợp để tìm ra ứng suất tối đa ở vùng biến dạng bằng cách thiết kế và xây dựng mô hình bằng phần mềm Catia V5, phân tích kết cấu tĩnh của đĩa ly hợp được qua phần mềm ANSYS 12.0, kết quả phân tích thể hiện ứng suất và biến dạng giảm ở bán kính 2,5 mm, tốt hơn tất cả các mẫu đĩa ly hợp vì sự gia tăng ứng suất và tổng biến dạng thấp. Bên cạnh đó, các tác giả [9] nghiên cứu về ảnh hưởng của thời gian, vận tốc và tải trọng thông qua tính chất của vật liệu đến độ mài mòn của vật liệu phương trình Archard và định luật 1 và 2 Amontons để phân tích, tác giả xác định được rằng vật liệu gang xám chứa cacbon là giải pháp lý tưởng để làm đĩa ma sát trên xe đua. Còn trong bài báo [10] thì tác giả xây dựng mô hình đĩa ly hợp 3D của xe Tata Sumo bằng CATIA và dùng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn bằng phần mềm ANSYS để phân tích ảnh hưởng của vật liệu đến cấu trúc, khả năng chịu nhiệt và phương thức hình thà ...