Lùa chän hîp lý ®é cøng lß xo
cña gi¶m chÊn ly hîp «t«
TS nguyÔn V¨n banG
KS trÇn v¨n nh−
Bé m«n C¬ khÝ « t«
Khoa C¬ khÝ
Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i
Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy ph−¬ng ph¸p kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña ®é cøng lß xo gi¶m chÊn
ly hîp ®Õn céng h−ëng trong hÖ thèng truyÒn lùc víi nguån kÝch thÝch tõ ®éng c¬, tõ ®ã lùa
chän hîp lý ®é cøng cña lß xo nh»m môc ®Ých ®−a vïng céng h−ëng ra khái vïng tèc ®é khai
th¸c cña «t«.
Summary: The paper presents the method for surveying the effects of the rigidity of
damping spring of clutch on the resonate of transmission with excitation from the engine, and
then make a seasonable choice of rigidity of damping spring in order to put the resonate area
out of speed employment of automobiles.
I. §Æt vÊn ®Ò
Gi¶m chÊn ®−îc dïng trong ly hîp ®Ó tr¸nh cho hÖ thèng truyÒn lùc cña «t« khái nh÷ng
dao ®éng xo¾n céng h−ëng sinh ra khi cã sù trïng mét trong nh÷ng tÇn sè riªng cña hÖ thèng
truyÒn lùc víi tÇn sè kÝch thÝch cña ®éng c¬ (céng h−ëng ë tÇn sè cao), hoÆc cña mÆt ®−êng
(céng h−ëng ë tÇn sè thÊp). PhÇn tö ®µn håi cña gi¶m chÊn lµm gi¶m ®é cøng chèng xo¾n cña
hÖ thèng truyÒn lùc, v× vËy gi¶m ®−îc tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ thèng truyÒn lùc, do ®ã triÖt
tiªu ®−îc kh¶ n¨ng céng h−ëng ë tÇn sè cao. ViÖc chän ®é cøng gi¶m chÊn lµ rÊt quan träng
trong thiÕt kÕ ly hîp.
CT 2
II. Nguån kÝch thÝch
Khi ®éng c¬ lµm viÖc, lùc khÝ thÓ vµ lùc qu¸n tÝnh cña c¸c khèi l−îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn
th«ng qua nhãm trôc khuûu – thanh truyÒn sinh ra m« men xo¾n trªn trôc khuûu cã trÞ sè thay
®æi theo chu kú, ®ã lµ nguån g©y kÝch thÝch. §Ó nghiªn cøu t×m ra tÇn sè cña nguån kÝch ph¶i
gi¶i bµi to¸n tÝnh nhiÖt ®éng c¬ t×m ra quy luËt thay ®æi m« men xo¾n trªn trôc khuûu trong mét
chu tr×nh c«ng t¸c.
§Ó t×m ra c¸c thµnh phÇn tÇn sè kÝch thÝch ta khai triÓn m« men xo¾n cña ®éng c¬ theo
chuçi Fourie:
∑Ω+Ω
∑
+=Ω=α= ∞
=
∞
=1k k
1k ktbd )tk.cos(.bt).sin(k.a M )tf() f( M (1)
hoÆc cã thÓ viÕt d−íi d¹ng:
∑α+Ω++= ∞
=1k k
2
k
2
ktbd )tk.sin(.ba M M (2)
Rêi r¹c ho¸ Md t¹i c¸c ®iÓm αi (i = 1 .. m), c¸c hÖ sè ak, bk vµ Mtb ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng
thøc sau:
∑α= =
m
1i itb )(f
m
1
M; )
m
ksin(.)(f
m
2
ai
m
1i ik
θ
∑α= =
; )
m
kcos(.)(f
m
2
bi
m
1i ik
θ
∑α= =
(3)
trong ®ã: θ – gãc quay t−¬ng øng víi 1 chu kú cña m« men lùc kÝch thÝch, θ = 900;
k – hÖ sè ®iÒu hoµ (k = 3).
CT 2
H×nh 1. Sù thay ®æi m« men xo¾n cña ®éng c¬ trong mét chu tr×nh c«ng t¸c ®éng c¬ ZMZ – 53
B¶ng 1
KÕt qu¶ ph©n tÝch tÇn sè cña m« men xo¾n ®éng c¬ ZMZ – 53
k Biªn ®é cña m«men (KGm) TÇn sè gãc Ωk (rad/s) Pha ban ®Çu αk (®é)
1 50,9 1336,2 47,5
2 40,2 2672,4 6,7
3 26,57 4008,6 -30
III. M« H×nh dao ®éng xo¾n cña hÖ thång truyÒn lùc
Tõ hÖ thèng truyÒn lùc cô thÓ, ®Ó x©y dông m« h×nh dao ®éng xo¾n, cÇn x¸c ®Þnh c¸c ®¹i
l−îng thay thÕ. C¸c phÐp thay thÕ ph¶i ®¶m b¶o tho¶ m·n ®iÒu kiÖn b¶o toµn n¨ng l−îng cña
hÖ.
Nhê c¸c phÐp thay thÕ, cã thÓ ®−a m« h×nh dao ®éng xo¾n nhiÒu trôc víi nhiÒu vËn tèc
kh¸c nhau vÒ m« h×nh mét trôc (h×nh 2).
B
C5
A
J1; ϕ1
C1 C2
J2;
ϕ
2J4;
ϕ
4J5; ϕ5J6; ϕ6
C4
J3;
ϕ
3
C3
Me
b)
a)
H×nh 2. M« h×nh dao ®éng xo¾n hÖ thèng truyÒn lùc «t« 4x2
a) m« h×nh c¬ häc; b) m« h×nh c¸c khèi l−îng tËp trung;
CT 2
J1 – m« men qu¸n tÝnh cña c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng cña ®éng c¬ vµ phÇn chñ ®éng cña ly hîp; J2 – m«
men qu¸n tÝnh cña hép sè (trôc s¬ cÊp, trôc trung gian, b¸nh r¨ng, c¸c bé ®ång tèc, trôc thø cÊp); J3 – m«
men qu¸n tÝnh cña 1/2 c¸c ®¨ng (n¹ng tr−ît, trôc ch÷ thËp, 1/6 èng); J4 – m« men qu¸n tÝnh cña 1/2 c¸c
®¨ng, truyÒn lùc chÝnh-visai vµ 1/6 b¸n trôc; J5 – m« men qu¸n tÝnh cña 1/6 b¸n trôc vµ c¸c b¸nh xe chñ
®éng; J6 – m« men qu¸n tÝnh cña khèi l−îng chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña «t«; Me – m« men xo¾n cña ®éng
c¬; Ci - ®é cøng cña phÇn tö nèi khèi l−îng qu¸n tÝnh i (i = 1..5).
Theo nguyªn lý §a-lam-be, x©y dùng ®−îc ph−¬ng tr×nh dao ®éng cña hÖ:
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
=ϕ−ϕ−ϕ−
=ϕ−ϕ+ϕ−ϕ−ϕ−
=ϕ−ϕ+ϕ−ϕ−ϕ−
=ϕ−ϕ+ϕ−ϕ−ϕ−
=ϕ−ϕ+ϕ−ϕ−ϕ−
=+ϕ−ϕ+ϕ−
;0)(CJ
;0)(C)(CJ
;0)(C)(CJ
;0)(C)
(CJ
;0)(C)(CJ
;0M)(CJ
565
6
..
6
565454
5
..
5
454343
4
..
4
343232
3
..
3
232121
2
..
2
e121
1
..
1
(4)
IV. x¸c ®Þnh tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ thèng
Ph−¬ng tr×nh dao ®éng tù do cña hÖ cã thÓ suy ra tõ ph−¬ng tr×nh chuyÓn ®éng (4) b»ng
c¸ch cho ngo¹i lùc Me = 0. T×m nghiÖm cña hÖ d−íi d¹ng . Thay vµ hÖ (4) ta ®−îc
hÖ (5):
tj
i0i eω
ϕ=ϕ
⎪
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
=ϕ−ω+ϕ
=ϕ+ϕ−−ω+ϕ
=ϕ+ϕ−−ω+ϕ
=ϕ+ϕ−−ω+ϕ
=ϕ+ϕ−−ω+ϕ
=ϕ+ϕ−ω
0)CJ(C
0C)CCJ(C
0C)CCJ(C
0C)CCJ(C
0C)CCJ(C
0C)CJ(
055
2
6055
0650554
2
5044
0540443
2
4033
0430332
2
3022
0320221
2
2011
021011
2
1
(5)
Ph−¬ng trinh (5) lu«n lu«n cã cã nghiÖm tÇm th−êng i0
ϕ
= 0 øng víi tr−êng hîp kh«ng dao
®éng. chØ ®−îc x¸c ®Þnh kh¸c 0 trong tr−êng hîp ®Þnh thøc cña hÖ b»ng 0 (®−îc gäi lµ
ph−¬ng tr×nh ®Æc tr−ng cña hÖ (4)).
i0
ϕ
0
)CJ(00000
0)CCJ(C000
0C)CCJ(C00
00C)CCJ(C0
000C)CCJ(C
0000C)CJ(
5
2
6
54
2
54
443
2
43
332
2
32
221
2
21
11
2
1
=
−ω
−−ω
−−ω
−−ω
−−ω
−ω
(6)
CT 2
NghiÖm d−¬ng cña ph−¬ng tr×nh ®Æc tr−ng (6) lµ c¸c tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ.
¸p dông tÝnh to¸n cho hÖ thèng truyÒn lùc «t« ГАЗ 53А. B¶ng 2 lµ c¸c trÞ sè khèi l−îng vµ
®é cøng theo m« h×nh ë h×nh 2. C¸c ®å thÞ ë h×nh 3 cho ta thÊy ¶nh h−ëng cña ®é cøng lß xo
gi¶m chÊn ®Õn tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ thèng truyÒn lùc ë tõng tay sè.
B¶ng 2
Th«ng sè quy ®æi m« h×nh hÖ thèng truyÒn lùc «t« ГАЗ 53А
Tay sè J1 (kg.m2) J2 (kg.m2) J3 (kg.m2) J4 (kg.m2) J5 (kg.m2) J6 (kg.m2)
I 0.5199 0.004468 0.00229 0.000358 0.018 0.802
II 0.5199 0.00575 0.0101 0.00158 0.078 3.54
III 0.5199 0.00888 0.0330 0.00527 0.256 11.5
IV 0.5199 0.0175 0.121 0.0151 0.748 33.7
Tay sè C1 (N.m) C2 (N.m) C3 (N.m) C4 (N.m) C5 (N.m)
I 39841 4149.4 490.1961 30.9598 183.1502
II 39841 7751.9 1904.8 137.9310 813.0081
III 39841 10050 6135 444.4444 2631.6
IV 39841 25575 18018 1310.6 7692.3
nh h−ëng cña ®é cøng lß xo gi¶m chÊn ®Õn
tÇn sè céng h−ëng 2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
nh h−ëng cña ®é cøng lß xo gi¶m chÊn ®Õn
tÇn sè céng h−ëng 3
98
100
102
104
106
108
110
112
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
4(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
nh h−ëng cña ®é cøng lß xo gi¶m chÊn ®Õn
tÇn sè céng h−ëng Ξ
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
Ξ3(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
nh h−ëng cña ®é cøng lß xo gi¶m chÊn ®Õn
tÇn sè céng h−ëng Ξ5
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
Ξ5(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
CT 2
VI. KÕt luËn
- Dao ®éng cña c¸c khèi l−îng cã
m«men qu¸n tÝnh J4; J5; J6 nh¹y c¶m nhÊt
víi sù thay ®æi cña C1;
- C¸c khèi l−îng cã m«men qu¸n tÝnh
J5; J6 bÞ céng h−ëng ë tÇn sè cao do kÝch
thÝch tõ ®éng c¬;
- Khèi l−îng cã m«men qu¸n tÝnh J5
céng h−ëng chØ xÈy ra ë tay sè 1, khèi l−îng
J6 céng h−ëng xÈy ra ë tÊt c¶ c¸c tay sè.
nh h−ëng cña ®é cøng lß xo gi¶m chÊn ®Õn
tÇn sè céng h−ëng Ξ6
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 10000 20000 30000 40000 50000
C1(N.m)
Ξ6(rad/s)
So 1 So 2 So 3 So 4
H×nh
3
ω2 ω3
ω4 ω5
ω6
Tµi liÖu tham kh¶o
[1] П. П. Лукини и др. Конструирование и расчет автомобиля, Машиностроение, Москва,
1984.
[2] И. С. Цитович и др. Динамика автомобипя, наука и техника, Минск, 1981.
[3] Hồ Tấn Chuẩn vµ c¸c t¸c giả kh¸c. Kết cấu vμ tÝnh to¸n ®éng c¬ ®èt trong. Tập I, NXB §¹i
häc vµ Trung häc chuyªn nghiÖp, Hµ néi, 1971.
[4] Lª Phước Ninh. Động lực học m¸y đại cương, Đại học GTVT, 2000¡