Về sự hoàn thiện hộp số cơ khí có cấp

Bài viết trình bày các giải pháp kết cấu nhằm khắc phục những nhược điểm của hộp số cơ khí có cấp, theo hướng tăng số lượng các số truyền để tăng tốc độ trung bình của ô tô, cũng chính là để giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng tính hiệu quả kinh tế. Hộp số cơ khí trên các ô tô hiện đại ngày nay đã có những tính năng vượt trội, tiếp cận được với các loại hộp số tự động. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Về sự hoàn thiện hộp số cơ khí có cấp VỀ SỰ HOÀN THIỆN HỘP SỐ CƠ KHÍ CÓ CẤP ThS. Nguyễn Văn BảnTÓM TẮTBài báo trình bày sự hoàn thiện về kết cấu một loại hộp số được sử dụng phổ biến nhất trên ô tô từ trướctới nay: hộp số cơ khí có cấp.Trong bài đã nêu lên những ưu điểm cơ bản của loại hộp số này. Đó là lý do để loại hộp số cơ khí sử dụngrộng rãi trong hệ thống truyền lực các ô tô truyền thống trước đây cũng như các ô tô hiện đại ngày nay.Nội dung chủ yếu của bài báo trình bày các giải pháp kết cấu nhằm khắc phục những nhược điểm của hộpsố cơ khí có cấp, theo hướng tăng số lượng các số truyền để tăng tốc độ trung bình của ô tô, cũng chính làđể giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng tính hiệu quả kinh tế. Hộp số cơ khí trên các ô tô hiện đại ngày nay đã cónhững tính năng vượt trội, tiếp cận được với các loại hộp số tự động.1. NỘI DUNG1.1 Hộp số cơ khí có cấp kiểu truyền thốngChiếc ô tô do đại úy kỹ sư pháo binh người Pháp Nicolas Joseph Cugnot (николя жозеф кюньо) chế tạonăm 1769, hiện được trưng bày tại bảo tàng ―Mỹ Thuật và Thủ Công Mỹ Nghệ‖ ở thủ đô Pari, Pháp (hình1.1) được coi là chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới đã không có hộp số. Tuy tốc độ chuyển động của nó trênđường phố Pari chỉ đạt 3,5 km/h, tức là chậm hơn tốc độ của người đi bộ. Nhưng ý nghĩa quan trọng củanó là tự hành! Trong hệ thống truyền lực những chiếc ô tô thực thụ sau đó đã sử dụng hộp số cơ khí cócấp để mở rộng khoảng thay đổi mô men xoắn, đồng nghĩa với việc thay đổi tốc độ ô tô, từ động cơ truyềnđến bánh xe chủ động. Hình 1.1: Chiếc ô tô đầu tiên trên thế giớiHộp số cơ khí thường là loại 3 trục cố định, trục chủ động và bị động được bố trí đồng trục (hình 1.2,a).Đặc điểm hộp số là tính có cấp. Do những ưu điểm như kết cấu đơn giản, dễ sử dụng và bảo dưỡng sửachữa, giá thành hạ nên hộp số cơ khí có cấp vẫn được sử dụng trong hệ thống truyền lực các ô tô ngày nay.1492Một trong những nhược điểm của hộp số cơ khí có cấp kiểu truyền thống (hình 2,a) là: do sử dụng cần gạtđể điều khiển trực tiếp (hoặc gián tiếp) ba trục trượt để chuyển số nên số lượng số truyền (không tính sốlùi) bị giới hạn, tối đa chỉ là năm.Việc lựa chọn số lượng số truyền phù hợp sẽ đem lại hiệu quả về tính năng động lực học, tính kinh tế củaô tô. Tăng số lượng số truyền sẽ làm tăng tốc độ trung bình của ô tô (hình 1.2,b,c), điều này là có lợi khixét về mặt hiệu quả kinh tế. Vì vậy, hộp số ở những ô tô hiện đại người ta đều có xu hướng làm tăng sốlượng các số truyền. Đương nhiên, nếu tăng quá mức số cấp truyền sẽ làm cho kết cấu hộp số phức tạp,cồng kềnh, làm tăng khối lượng hộp số và gây khó khăn cho điều khiển. Hình 1.2: Sơ đồ hộp số ba trục cố định với 3 cấp t số truyền (a); So sánh đặc tính D-V của hộp số có 3 số truyền (b) và 4 số truyền (c)1.2. Những giải pháp kết cấu để tăng số lượng các số truyềnGiải pháp 1: Sử dụng bộ chia số.Với mục đích để tăng tốc độ trung bình của xe mà không làm thay đổi về cơ bản khoảng động học vàkhoảng lực học của nó, người ta đã lắp thêm vào phía trước hộp số chính ―bộ chia số‖ có hai t số truyền:i c1  1 và i c2  1 (hình 2.1). Như vậy, mỗi số truyền ở hộp số chính được chia đôi. Giá trị mô men lớnnhất truyền đến bánh xe chủ động không đổi nhưng khoảng biến đổi mô men xoắn giữa các số truyền liềnkề nhau thay đổi không nhiều (hình 2.2). Điều này rất tốt để tăng tốc độ trung bình cho các ô tô vận tảichạy đường dài, ở loại đường có lớp phủ bề mặt tốt, sức cản mặt đường thay đổi không lớn (đường cao tốcliên tỉnh hoặc liên quốc gia, liên lục địa). Kiểu hộp số này ra đời vào những năm 70 thế k trước (như ô tôvận tải Volvo F 89-32 có 8 số truyền; KAMAZ 5230 với 10 số truyền sản xuất năm 1972,…).Với cách lắp thêm bộ chia số ở phía trước và hộp số phụ ở sau hộp số chính, người ta cũng đã tạo ra các ôtô vận tải hoặc xe đầu kéo có tới 16 số truyền (như Volvo RS-61, Spyser 7016-3A).1493 Hình 2.1. Sơ đồ bộ chia số:1.Trục chủ động; 2.Đồng tốc; 3.Trục thứ cấp; 4.Trục chủ động hộp số chính; 5. Trục trung gian hộp số chính; 6.Trục trung gian bộ chia Hình 2.2: Dãy số truyền của hộp số có bộ chia đặt trước hộp số chínhGiải pháp 2: Sử dụng hộp số có hai trục bị độngTrên các dòng xe du lịch hiện đại của hãng Audi và Volkswagen, hộp số cơ khí không chỉ có mộtmà có tới hai trục bị động (hình 2.3) làm việc chung với một trục chủ động. Số lượng số truyềnđã được tăng lên thành 6. Các cặp bánh răng ăn khớp đều là bánh răng trụ răng nghiêng; tất cảcác sô truyền đều có đồng tốc, kể cả số lùi. Bố trí chung của hộp số rất gọn. Giảm được kíchthước hộp số theo chiều trục. Hình 2.3: Hộp số cơ khí kiểu 02M: ...