- Xây dựng mô hình ăn khớp của bánh răng hộp số trong trường hợp tổng quát sát với trạng thái làm việc thực của hộp số. - Xây dựng phương trình lực truyền trên cặp bánh răng ăn khớp, từ đó xác định lực pháp tuyến trên sườn răng của bánh răng, bằng phần mềm Simulink cho kết quả nhanh chóng và chính xác. - Bằng việc phân tích hạt mài trong dầu bôi trơn đã xác định được khối lượng vật liệu mòn và xây dựng được đồ thị mòn của bánh răng trong hộp số theo thời gian, tốc độ và phụ tải. - Xác định hệ số mòn vật liệu k thực nghiệm, làm số liệu tham khảo cho việc tính toán thiết kế hộp số ô tô chế tạo trong nước và góp phần hoàn thiện mô hình tính toán lượng mòn theo khối lượng của bánh răng trong hộp số ô tô. - Lượng mòn của hộp số thí nghiệm sau 952 giờ trên bệ thử là 254.963mg, tổng lượng mòn lý thuyết của các bánh răng ở cùng chế độ tải, tốc độ và thời gian là 208mg( xem bảng . - Xuất phát từ yêu cầu thực tế, tác giả nghiên cứu đề tài luận án: “Nghiên cứu mài mòn các bánh răng hộp số xe tải nhẹ thiết kế chế tạo tại Việt nam”. - Xác định lượng mòn theo khối lượng của các bánh răng hộp số dùng cho vào xe tải nhẹ, làm cơ sở cho việc xác định độ bền lâu và chu kỳ bảo dưỡng, sửa chữa hộp số ô tô chế tạo trong nước. - Xác định hệ số mòn k thực nghiệm để lựa chọn thông số đầu vào và hoàn thiện mô hình lý thuyết khi tính toán lượng mòn theo khối lượng của các bánh răng hộp số ôtô xe tải nhẹ thiết kế chế tạo tại Việt Nam. - Luận án tập trung nghiên cứu mài mòn các bánh răng hộp số xe tải ba tấn chế tạo tại Việt Nam, sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp nhà nước, mã số KC.05.32. - Phạm vi nghiên cứu là xác định lượng mòn theo khối lượng của các bánh răng hộp số ô tô theo thời gian, tốc độ và phụ tải. - Ứng dụng mô hình tính toán lượng mòn theo khối lượng của Archard để thiết lập biểu thức xác định lượng mòn của các cặp bánh răng ăn khớp. - Xác định hệ số mòn k thực nghiệm khi tiến hành thử hộp số trên băng thử để lựa chọn thông số đầu vào và hoàn thiện mô hình lý thuyết tính toán lượng mòn bánh răng hộp số ô tô chế tạo trong nước. - Việc nghiên cứu mài mòn các bánh răng hộp số là một vấn đề mới, phức tạp và có nhiều hướng nghiên cứu khác nhau. - Archard để thiết lập biểu thức xác định lượng mòn của các bánh răng theo thời gian, tốc độ và phụ tải khi thay đổi các tay số của hộp số trên cơ sở xây dựng và giải các phương trình xác định quãng đường ma sát và lực pháp tuyến trên sườn răng. - Các kết quả nghiên cứu của luận án có thể được sử dụng để đánh giá độ bền lâu của các cặp bánh răng ăn khớp hộp số ô tô chế tạo tại Việt Nam. - Nghiên cứu sinh là thành viên thực hiện chuyên đề: “Nghiên cứu về mài mòn các bánh răng để đánh giá chỉ tiêu chất lượng của hộp số”. - Vì vậy, ta có thể nghiên cứu mài mòn các chi tiết bánh răng trong hộp số ô tô (là các chi tiết chế tạo trong nước) để đánh giá chất lượng của hộp số. - H- Độ cứng trên bề mặt trăng của bánh răng. - Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm xác định hệ số mòn vật liệu bánh răng k Nhận xét: Lượng mòn của hộp số thí nghiệm sau 952 giờ trên bệ thử là 254.9163mg. - Sử dụng k thực nghiệm (bảng 4.5) tính toán tổng lượng mòn lý thuyết của các bánh răng hộp số ở cùng chế độ tải và thời gian là 208mg (bảng 3.4, 3.5 và 3.6). - KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 - Việc xác định hệ số mòn vật liệu k của bánh răng hộp số ô tô chế tạo tại Việt Nam bằng thực nghiệm thực sự có ý nghĩa. - Khi biết hệ số k thực nghiệm các nhà thiết kế chế tạo bánh răng hộp số có thể tham khảo khi lựa chọn thông số đầu vào để tính toán lượng mòn theo khối lượng của các bánh răng. - 22 áp dụng các công thức và (4.3) tính toán, sẽ xác định được khối lượng hạt mài mòn trong hộp số theo thời gian. - (mg) (4.3) Tổng khối lượng hạt mài mòn trong hộp số theo thời gian, được tổng hợp tại bảng 4.1 và hình 4.3. - Bảng 4.1 Khối lượng hạt mài mòn trong hộp số theo thời gian Mẫu dầu Thời gian (h) Tổng lượng hạt mài mòn (mg/hộp số) Fe Cu Cr Mn G . - Tuy nhiên, đến nay việc nghiên cứu mài mòn các chi tiết trong hộp số ô tô vẫn còn một số hạn chế đang được quan tâm. - Vì vậy, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu mài mòn các bánh răng hộp số xe tải nhẹ thiết kế chế tạo tại Việt Nam”. - Ứng dụng mô hình mài mòn Archard để tính toán mài mòn các bánh răng hộp số. - Xây dựng mô hình ăn khớp của bánh răng hộp số ô tô và phương trình xác định lực pháp tuyến tác dụng lên bề mặt ăn khớp của răng trong trường hợp tổng quát. - Áp dụng phần mềm hiện đại để tính toán các thông số trong bài toán, từ đó xác định được lượng mòn trên các bánh răng trong hộp số. - Xây dựng mô hình thí nghiệm, thí nghiệm hộp số trên bệ thử, tiến hành đo đạc xác định lượng mòn trong hộp số ô tô theo thời gian, tải và tốc độ. - Trong phạm vi luận án, tác giả chỉ nghiên cứu về hao mòn các chi tiết hộp số. - 2.2 Cơ sở lý thuyết xác định mòn bánh răng hộp số 2.2.1 Mòn chi tiết ma sát trong hộp số Khi tính mòn chi tiết ma sát cần phải xác định sự phân bố áp suất và mòn tuyến tính trên bề mặt ma sát. - Sự mài mòn bề mặt trên sườn răng của bánh răng là một hiện tượng thường xuất hiện trong hộp số, mô hình sử dụng rộng rãi nhất để xác định mài mòn là mô hình Archard. - Tiêu chuẩn ISO 8579-1 (E): 2002 - Tiêu chuẩn đánh giá hộp số/ Tiêu chuẩn thử nghiệm âm thanh (độ ồn) của hộp số. - Bước 2: Tính toán lượng mòn của các bánh răng theo điều kiện thời gian, tải và tốc độ. - Kết hợp với lượng mòn trên 1 răng của bánh răng đã được tính toán (theo bước 1). - Áp dụng công thức từ (3.1) đến (3.4), ta tính được lượng mòn của các bánh răng. - Xác định hệ số k đặc trưng cho tính chống mài mòn của vật liệu bánh răng hộp số chế tạo trong nước. - 4.1.2 Đối tượng thí nghiệm Hộp số xe tải 3 tấn, thiết kế chế tạo tại Việt Nam. - N là số vòng quay bánh răng. - Trong quá trình nghiên cứu mài mòn bánh răng hộp số ô tô, việc tháo rời các chi tiết để xác định kích thước chiều cao mòn hay thể tích mòn của bề mặt ma sát sẽ làm thay đổi trạng thái kỹ thuật của hộp số, giảm độ chính xác của các mối ghép và tốn nhiều thời gian. - Vì vậy, khi nghiên cứu tác giả đã xác định lượng mòn theo khối lượng của các chi tiết trong hộp số và hệ số mòn vật liệu k. - Như vậy, lượng mòn trong hộp số ô tô khi thử nghiệm trên bệ thử chủ yếu là của các cặp bánh răng ăn khớp, nên tác giả Hình 2.1 Điểm tiếp xúc trên bề mặt ăn khớp 1,2- Răng chủ, bị động. - 8 tính toán lượng mòn của bánh răng. - 2.3.2 Xác định lượng mòn răng bánh răng trong hộp số ô tô Cơ chế của sự mài mòn răng bánh răng hộp số ô tô rất phức tạp, vấn đề tiếp xúc răng ăn khớp không phải chỉ đơn thuần ấn định bởi hình học bề mặt, mà còn bởi cả sự tiếp xúc và các biến dạng của răng. - Trong quá trình ăn khớp, răng của bánh răng chủ động và bị động có sự trượt tương đối lên nhau, hình 2.1. - ρvl là khối lượng riêng của vật liệu bánh răng hộp số, (mg/m3). - 3.3.3 Tính lượng mòn trên các bánh răng hộp số Trường hợp: Tính toán cho cặp bánh răng Zb1 và Za1. - 16 Bước 3: Chạy chương trình Matlab-Simulink Kết quả xác định u1i và lực pháp tuyến tại 101 điểm tiếp xúc khác nhau trên sườn răng ăn khớp khi bánh răng quay, bảng 3.1. - Tương tự, với các cặp bánh răng khác trong hộp số ta cũng sẽ xác định được giá trị lực pháp tuyến tại các điểm trên sườn răng của chúng. - (3.37) Ở đây: αn là góc biên dạng răng của bánh răng trong mặt cắt ngang. - Trên cơ sở các công thức (2.9) và (2.10), ta thiết lập được công thức tổng quát xác định lượng mòn theo khối lượng trên 1 răng của bánh răng Zi. - )∫=msZiSmsZivlrZidSHzxFkG01.,..ρ (2.11) Trong đó: G1rZi - Lượng mòn theo khối lượng trên 1 răng của bánh răng Zi. - k - Hệ số mòn vật liệu của bánh răng hộp số. - Lực pháp tuyến trênsườn răng của bánh răng Zi, (N). - dSmsZi - Vi phân chiều dài ma sát của diện tích tiếp xúc trên răng của bánh răng Zi khi trượt ăn khớp. - H- Độ cứng trên bề mặt sườn răng của bánh răng Zi. - SmsZi - Chiều dài biên dạng răng từ vị trí vòng tròn cơ sở đến đỉnh răng của bánh răng Zi, (m). - Để tính toán xác định lượng mòn của các bánh răng trong hộp số ô tô, ta sử dụng một số giả thiết sau. - Khi đó, lượng mòn theo khối lượng của bánh răng Zi trong hộp số ô tô, được xác định theo công thức tổng quát: rZiZiZiZiGtnZG1. - (2.12) Trong đó: GZi - Lượng mòn theo khối lượng của bánh răng Zi, (mg). - Z - số răng của bánh răng Zi . - nZi - Vận tốc quay của bánh răng Zi, (vòng/phút). - tZi- Thời gian làm việc của bánh răng Zi, (phút). - 2.4 Chỉ tiêu kích thước giới hạn sử dụng các bánh răng hộp số ô tô Hộp số nghiên cứu được thiết kế chế tạo theo mẫu của nhà chế tạo AMO ZIL, thuộc Cộng hòa Liên bang Nga cho xe tải Zil 5301. - KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 - Luận án đã xây dựng phương pháp xác định lượng mòn của các bánh răng trong hộp số ô tô. - Lượng mòn của các bánh răng trong hộp số được xác định theo mô hình Archard phụ thuộc vào hệ số mòn vật liệu k, lực pháp tuyến trên bề mặt ma sát F và quãng đường ma sát S. - Đã xây dựng biểu thức tổng quát xác định lượng mòn theo khối lượng của bánh răng hộp số ô tô là hàm của tốc độ vòng quay, thời gian làm việc và 10 lượng mòn của một răng trên bánh răng hộp số. - Chương 3 TÍNH TOÁN LƯỢNG MÒN CÁC BÁNH RĂNG TRONG HỘP SỐ Ô TÔ 3.1 Mô hình ăn khớp và lượng mòn của các bánh răng trong hộp số 3.1.1 Mô hình ăn khớp của các bánh răng trong hộp số Thông qua đường truyền mô men sẽ xác định được mô hình ăn khớp của các bánh răng trên các tay số của hộp số. - 3.1.2 Lượng mòn của các bánh răng trong hộp số Trên cơ sở công thức (2.12), ta có thể xác định lượng mòn của các bánh răng trên từng tay số, theo các công thức. - Lượng mòn của bánh răng Za5 trên trục sơ cấp (Z = 19): 1rZa5(1)Za5(1)Za5(1)Za5(1).G.tn.19G = (3.1) Trong đó: GZa5(1. - Lượng mòn theo khối lượng của bánh răng Za5 khi chạy tay số 1 (Za5(1. - Vận tốc quay của bánh răng Za5(1), (vòng/phút). - Thời gian làm việc của bánh răng Za5(1), (phút). - Lượng mòn theo khối lượng trên 1 răng bánh răng Za5(1), (mg). - Lượng mòn của bánh răng Zb5 trên trục trung gian (Z = 42): 1rZb5(1)Zb5(1)Zb5(1)Zb5(1)G..t.n42G = (3.2) 3. - Lượng mòn của bánh răng Zb1 trên trục trung gian (Z = 13): 1rZb1Zb1Zb1Zb1.G.t.n13G = (3.3) 4. - Lượng mòn của bánh răng Za1 trên trục thứ cấp (Z = 43): 1rZa1Za1Za1Za1.G.t.n43G = (3.4. - Lượng mòn của bánh răng Za5 trên trục sơ cấp (Z = 19): 1rZa5(2)Za5(2)Za5(2)Za5(2).G.t.n19G = (3.5) 2. - Lượng mòn của bánh răng Zb5 trên trục trung gian (Z = 42): 1rZb5(2)Zb5(2)Zb5(2)Zb5(2).G.t.n42G = (3.6) 3. - Lượng mòn của bánh răng Zb2 trên trục trung gian (Z = 20): 1rZb2Zb2Zb2Zb2.G.t.n20G = (3.7) 4. - Lượng mòn của bánh răng Za2 trên trục thứ cấp (Z = 39): 1rZa2Za2Za2Za2.G.tn.39G Thành phần ( )12fY là lực truyền từ bánh răng 1 sang bánh răng 2. - Xét các điều kiện vị trí cân bằng của bánh răng 1 và 2, ta xác định được. - Bánh răng hướng trái 2, mặt phẳng cạnh II (hình 3.3. - Bánh răng hướng trái 2, mặt phẳng cạnh I (hình 3.3. - Lượng mòn của bánh răng Za5 trên trục sơ cấp (Z = 19): 1rZa5(3)Za5(3)Za5(3)Za5(3).G.t.n19G = (3.9) 2. - Lượng mòn của bánh răng Zb5 trên trục trung gian (Z = 42): 1rZb5(3)Zb5(3)Zb5(3)Zb5(3).G.t.n42G = (3.10) 3. - Lượng mòn của bánh răng Zb3 trên trục trung gian (Z = 28): 1rZb3Zb3Zb3Zb3G.t.n28G = (3.11) 4. - Lượng mòn của bánh răng Za3 trên trục thứ cấp (Z = 31): 1rZa3Za3Za3Za3.G.tn.31G = (3.12. - Lượng mòn của bánh răng Za5 trên trục sơ cấp (Z = 19): 1rZa5(4)Za5(4)Za5(4)Za5(4).G.t.n19G = (3.13) 2. - Lượng mòn của bánh răng Zb5 trên trục trung gian (Z = 42): 1rZb5(4)Zb5(4)Zb5(4)Zb5(4).G.tn.42G = (3.14) 3. - Lượng mòn của bánh răng Zb4 trên trục trung gian (Z = 25): 1rb4Zb4Zb4Zb4.G.tn.25G = (3.15) 4. - Lượng mòn của bánh răng Za4 trên trục thứ cấp (Z = 35): 1ra4Za4Za4Za4.G.tn.35G = (3.16) Tổng khối lượng mòn của các bánh răng ăn khớp trên bốn tay số, được xác định bằng công thức ZaZbZbZaZaZbZbZaZaZbZbZaZaZbZbZaGGGGGGGGGGGGGGGGG Σ Động lực học cặp bánh răng thân khai 3.2.1 Bề mặt thân khai răng trên bánh răng nghiêng Đối với các bánh răng trong hộp số ô tô nghiên cứu sử dụng đường thân khai hình tròn làm biên dạng răng. - Khi cặp bánh răng ăn khớp, các điểm tiếp xúc trên mặt sườn răng của bánh răng chủ động dịch chuyển trên biên dạng với bán kính u1i (hình 3.1) lúc đó góc inv1iψ sẽ được xác định. - Trên hình 3.2(a), (b) biểu diễn mặt cắt ngang (vuông góc với Oz) của bánh răng chủ động 1 tại vị trí gốc tọa độ z1= 0. - Trên hình 3.3(a), (b) biểu diễn mặt cắt răng của bánh răng bị động 2. - Mặt phẳng răng của bánh răng được biểu diễn trong Si bởi hàm véc tơ. - Bánh răng hướng phải 1, mặt phẳng cạnh I (hình 3.2. - Bánh răng hướng phải 1, mặt phẳng cạnh II (hình 3.2
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt