Đồ án Tốt nghiệp- Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe Ford- Escape

1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài. Ôtô là một trong những phương tiện đi lại của con người, vận chuyển hàng hóa, hành khách … Trên các ô tô hiện đại xu hướng hiện đại hóa, tự động hóa điều khiển các cụm chi tiết ngày càng nhiều, trong đó có hộp số vì những lý do sau - Với xe du lịch, tải trọng nhỏ: để đơn giản hóa việc điều khiển đảm bảo cho những người lái xe có trình độ không cao có thể điều khiển xe một cách dễ dàng - Đối với những xe có tải trọng lớn: ngoài mục đích trên còn để giảm bớt lao động lái của người điều khiển Truyền động thủy cơ mà điển hình là hộp số tự động đáp ứng những yêu cầu nói trên. Hộp số tự động có kết cấu khá phức tạp so với hộp số cơ khí thông thường do vậy việc nghiên cứu nắm vững nguyên lý hoạt động của nó trang bị cho cán bộ kỹ thuật những kiến thức để nâng cao hiệu quả trong quá trình khai thác sử dụng sửa chữa. Trong khi đó tài liệu về hộp số tự động ô tô và các vấn đề liên quan ở nước ta ít. Do vậy gây nhiều khó khăn cho sinh viên trong học tập và nghiên cứu. Xuất phát từ yêu cầu thực tế và được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn. Tôi chọn đề tài “Khảo sát hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe FORD- ESCAPE” để làm đồ án tốt nghiệp. Nội dung của đề tài là tìm hiểu về kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống truyền lực thủy cơ gồm có: biến mô thủy lực, hộp số tự động hành tinh, hệ thống điều khiển số và bộ điều khiển hệ thống truyền lực. Đồ án chắc chắn không tránh khỏi sai sót, rất mong được thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án thêm hoàn chỉnh. 2. Tổng quan về hệ thống truyền lực thủy cơ. Hệ thống truyền lực của ô tô là tập hợp tất cả cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen truyền. Sự kết hợp giữa truyền động cơ khí và truyền động thủy lực gọi là truyền động thủy cơ. Truyền lực thủy cơ, được coi là truyền động tốt nhất vì nó kết hợp các ưu điểm của truyền lực cơ khí và truyền lực thủy lực 2.1. Yêu cầu, phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ. 2.1.1. Yêu cầu. - Dễ dàng thực hiện việc điều chỉnh vô cấp và tự động điều chỉnh chuyển động trục sơ cấp ngay khi ô tô đang chuyển động. - Truyền được công suất lớn với độ êm dịu cao. - Cho phép đảo chiều của ô tô một cách dễ dàng. - Đảm bảo cho động cơ làm việc ổn định không phụ thuộc vào sự thay đổi tải trọng bên ngoài. - Kết cấu gọn nhẹ, có quán tính nhỏ - Truyền động êm, hầu như không có tiếng ồn - Có thể đề phòng sự cố khi động cơ và dẫn động quá tải - Vận tốc truyền động đảm bảo không có xảy ra va đập thủy lực, tổn thất công suất và xâm thực. - Hiệu suất truyền động cao, hệ số thay đổi mômen lớn. 2.1.2 Phân loại hệ thống truyền lực thủy cơ. - Truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động thủy động. Sự truyền năng lượng từ trục khuỷu động cơ sang trục bị dẫn chủ yếu nhờ động năng của chất lỏng, phần áp năng chỉ tạo áp suất dư nhất định tránh hiện tượng lọt khí từ bên ngoài vào làm giảm hiệu suất truyền động. Kết cấu gồm có biến mômen và hộp số cơ khí, dựa vào kết cấu hộp số cơ khí có thể chia thành các loại sau: + Biến mô thủy lực với hộp số cơ khí ( trục cố định ) + Biến mô thủy lực với hộp số cơ khí ( trục di động ) - Truyền động cơ khí kết hợp với truyền động thủy thủy tĩnh. Truyền năng lượng từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ áp năng của dòng chất lỏng. Nó chỉ thực hiện việc truyền mômen mà không thay đổi giá trị mômen truyền. Khi vận hành ô tô cần thiết phải thay đổi tốc độ chuyển động và giá trị lực kéo trong một phạm vi rộng. Để đảm bảo một phạm vi điều chỉnh như vậy nên trên xe ô tô người ta sử dụng truyền lực cơ khí kết hợp với truyền động thủy động 2.2. Hệ thống truyền động thủy động. 2.2.1. Tổng quan. Truyền động thủy động là một thiết bị tổ hợp, trong đó chủ yếu có hai máy thủy lực cánh dẫn: bơm ly tâm và tuốc bin thủy lực. Trong truyền động thủy động năng lượng được dùng chủ yếu là động năng của dòng chất lỏng chuyển động còn phần lực tĩnh rất ít (áp suất chất lỏng p từ 0,15 - 0,3MN/m2, vận tốc của dòng chất lỏng từ 50 - 60 m/s). Truyền động thủy động ra đời từ đầu thế kỷ thứ 20, xuất phát từ việc tìm phương pháp truyền công suất lớn với vận tốc cao của các động cơ đến chân vịt tàu thủy. Nhưng nó được nghiên cứu kỹ và sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp trong khoảng 50 năm gần đây, nhất là trong ngành động lực. Năm 1907 truyền động thủy động được dùng trên các hạm đội để truyền và biến mô men quay, nhưng lúc này có kết cấu rất cồng kềnh, nặng và hiệu suất chung rất thấp (nhỏ hơn 70%) do bơm và tuốc bin đặt xa nhau; chất lỏng được truyền từ bơm đến tuốc bin thông qua hệ thống các đường ống và mối nối. Do đó, Fttinger (người Đức) đã nghiên cứu và đề xuất ghép bánh bơm và bánh tuốc bin lại gần nhau trong một vỏ chung, loại bỏ các ống dẫn, mối nối và các bộ phận phụ khác. Trên cơ sở đó người ta thực hiện hai kết cấu của mômen động thủy động khác nhau rõ rệt là khớp nối thủy lực và biến mô men thủy lực. Nhược điểm lớn nhất của truyền động thủy động là khả năng khuếch đại mômen khoảng 2-3 lần nếu tăng lên nữa thì hiệu suất sẽ giảm thấp. Để tăng mômen động cơ lên đáng kể và mở rộng phạm vi vận tốc làm việc đồng thời để tăng hiệu suất chung, người ta dùng truyền động thủy cơ. Nó gồm truyền lực thủy lực kết hợp với biến tốc cơ khí. Phần thủy lực đảm bảo tính chất làm việc êm, tự động thay đổi vô cấp vận tốc của trục bị dẫn phù hợp với tải trọng tác dụng lên trục đó. Phần cơ khí tỉ số giữa các trục dẫn và bị dẫn được lớn hơn, làm cho hiệu suất chung của bộ truyền có trị số cao đáp ứng yêu cầu sử dụng nhiều loại. 2.2.2. Biến mô thủy lực. 2.2.2.1. Kết cấu. - Bánh bơm: gắn với vỏ biến mô, rất nhiều cánh có dạng cong lắp theo hướng kính ở bên trong. Vành dẫn hướng lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướng cho dòng chảy được êm.
Hình 2.1. Kết cấu bánh bơm 1- Cánh bơm; 2- Vòng dẫn hướng; 3- Vỏ biến mô. - Tuốc bin: Rất nhiều cánh quạt được lắp trong tuốc bin. Hướng cong của các cánh này ngược chiều với các cánh trên cách bơm. Tuốc bin lắp trên trục sơ cấp hộp số sao cho các cánh của nó đối diện với các cánh trên bánh bơm. Giữa chúng có khe hở rất nhỏ.
Hình 2.2. Bánh tuốc bin 1- Bánh tuốc bin; 2- Vòng dẫn hướng; 3- Vỏ bộ biến mô - Bộ đảo chiều: là bộ phận đặt giữa bánh bơm và tuốc bin. Công dụng của bộ đảo chiều là thay đổi chiều dòng dầu chuyển động từ tâm tuốc bin đến tâm bánh bơm Chiều dòng dầu chuyển động từ bánh bơm sang bánh tuốc bin là cùng chiều với chiều quay kim đồng hồ, nhưng chiều dòng dầu đi qua bánh tuốc bin thì ngược lại. Nếu để dòng dầu trở lai bánh bơm thì chiều của nó sẽ đối diện với chiều dòng dầu đi ra từ bánh bơm. Bánh bơm phải sử dụng một phần mômen từ động cơ để làm thay đổi chiều chuyển động dòng dầu của dòng dầu đến từ tuốc bin. Khi áp dụng bộ đảo chiều, nó điều chỉnh chiều chuyển động của dòng dầu sau khi ra khỏi bánh tuốc bin cùng chiều với chiều dòng dầu đi ra khỏi bánh bơm. Bộ đảo chiều gồm có bánh phản ứng lắp ghép với khớp một chiều Khi chất lỏng qua bánh phản ứng sẽ truyền cho nó một mômen quay, nhưng do bánh cố định với vỏ nên có tác dụng như một điểm tựa và truyền lại cho chất lỏng một mômen động lượng. Nếu bánh phản ứng quay tự do thì mômen quay của trục dẫn truyền cho trục bị dẫn không thay đổi. Khi đó biến mômen làm việc như một khớp nối thủy lực.
Hình 2.3- Bánh phản ứng 1- Bánh phản ứng; 2- Khớp một chiều; 3- Trục stator - Khớp một chiều: dạng trụ
Hình 2.4- Khớp một chiều dạng trụ Nguyên lý làm việc: Gồm một vành trụ trong trơn và một vành ngoài có mặt cong theo hướng taọ nên chiều rộng chứa bi thay đổi. Các viên bi trụ nằm trong rãnh chêm này và luôn luôn được tỳ bằng các dạng lò xo tỳ khác nhau.Khi các viên bi chạy vào chỗ hẹp tạo trạng thái khóa. Sự dịch chuyển của viên bi phụ thuộc vào chiều quay, chiều nghiêng của mặt chêm. - Khớp một chiều: dạng cam Khi vòng ngoài cố gắng quay theo hướng như hình a, nó sẽ ấn vào đầu các con lăn. Do khoảng cách L1< L nên con lăn bị nghiêng đi, cho phép vòng ngoài quay.
Hình 2.5- Trạng thái cam không chịu tải Khi vòng ngoài cố gắng quay theo chiều ngược lại, con lăn không thể nghiêng đi do khoảng cách L2 < L. Kết quả làm cho con lăn có tác dụng như một miếng chêm khóa vành ngoài và giữ cho nó không chuyển động. Lò xo giữ được lắp thêm để trợ giúp thêm con lăn, nó giữ cho các con lăn luôn nghiêng một chút theo hướng khóa vòng ngoài.
Hình 2.6- Trạng thái cam chịu tải 2.2.2.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến mômen thủy lực được trình bày trên hình 2.7. Ngoài các bánh bơm và bánh tuốc bin còn có thêm một bộ phận nữa là bánh phản ứng. Bánh phản ứng được đặt trên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) cho phép quay tự do theo một chiều (hình 2.7a).
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực. 1- Trục chủ động; 2- Bánh phản ứng; 3- Bánh tuốc bin; 4- Bánh bơm; 5- Khớp một chiều; 6- Vòng phớt; 7- Trục bị động; B- Bánh bơm ; T- Bánh tuốc bin . Nguyên lý làm việc: Bánh bơm 4 được gắn cố định trên trục chủ động 1, nối cứng với trục khuỷu động cơ và quay với tốc độ góc
. Bánh tuốc bin 3 được lắp trên trục bị động 7 bằng then hoa và quay với tốc độ góc
. Các bánh nằm trong một vành xuyến khép kín gọi là buồng công tác và được nạp đầy chất lỏng có áp suất dư. Hình dạng buồng công tác đảm bảo tổn thất năng lượng ít nhất, khi chất lỏng chuyển từ bánh này sang bánh khác Trong biến mô men tryền năng lượng qua chất lỏng. Ở đây chất lỏng có áp suất đóng vai trò truyền năng lượng giữa tuốc bin và bánh bơm. Cụ thể bánh bơm (B), tuốc bin (T), bánh phản ứng (P) đặt trong dầu có áp suất và đặt trong vỏ kín, khi bánh bơm quay cùng với động cơ làm cho dầu chuyển động, dưới tác dụng của lực ly tâm dầu chạy ra ngoài và tăng tốc độ. Ở mép bên ngoài dầu đạt tốc độ cao nhất và hướng theo các bánh trong bánh bơm đập vào bánh của tuốc bin, tại tuốc bin nó truyền năng lượng và giảm dần tốc độ theo các cánh dẫn của tuốc bin chạy vào trong. Khi dầu tới mép trong bánh tuốc bin nó rơi vào cánh của bánh phản ứng và theo các cánh dẫn chuyển sang bánh bơm. Cứ như thế chất lỏng chuyển động tuần hoàn theo đường xoắn ốc trong giới hạn hình xuyến
. Quá trình dầu chuyển động trong bánh bơm là quá trình tích năng, quá trình dầu di chuyển trong bánh tuốc bin là quá trình truyền năng lượng, còn trong bánh phản ứng là quá trình đổi hướng chuyển động. Nguyên lý làm việc của biến mô men thủy lực dựa trên cơ sở của định luật biến thiên mô men động lượng và được giải thích như sau: Tại điểm dòng đi vào bánh bơm, tốc độ dòng chất lỏng trung bình, biểu diễn bằng đường chấm gạch (hình 2.7b) có giá trị tuyệt đối là vb1. Tốc độ này có thể phân tích thành hai thành phần: tốc độ vòng hay còn gọi là tốc độ theo ub1 và tốc độ tương đối wb1. Các tốc độ này nằm trong mặt phẳng 1'-1'. Sau khi đi vào bánh bơm, chất lỏng chuyển động theo profin cánh dẫn đi từ tâm ra mép ngoài tại mặt cắt 1”-1” (hình 2.7a). Dòng chất lỏng có tốc độ là
. (Trên hình chiếu A các mặt phẳng 1’-1’ và 1”- 1” trùng với mặt phẳng hình vẽ). Khi chuyển động từ trong ra ngoài bánh bơm trong vòng lưu thông, năng lượng và động lượng của dòng chất lỏng tăng lên nhờ mô men truyền cho bánh bơm từ trục khuỷu động cơ. Hiệu mô men động lượng của chất lỏng đối với trục quay của bánh bơm khi đi vào và đi ra khỏi nó chính bằng mô men trên trục bánh bơm và xác định theo biểu thức : Mb=
(2.1) Ở đây: m =
: Khối lượng chất lỏng chảy qua bánh bơm trong một giây. R1, R2: Bán kính bánh công tác ở điểm vào và điểm ra của chất lỏng trên quỹ đạo trung bình. a, b: Góc tương ứng giữa các vec-tơ tốc độ tuyệt đối vb1, vb2 và các tốc độ theo ub1, ub2 (hình 2.7b). Khi chất lỏng đi ra khỏi bánh bơm thì cũng là đi vào bánh tuốc bin. Vì giữa bánh bơm và bánh tuốc bin không có bánh phản ứng nên động năng của dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh bơm và vào bánh tuốc bin không thay đổi, nhưng vận tốc tuyệt đối của dòng chất lỏng khi ra khỏi bánh tuốc bin sẽ thay đổi chiều (do hình dạng của bánh tuốc bin). Điều này có nghĩa là khi đi từ ngoài vào trong, chất lỏng truyền cho tuốc bin một mômen bằng về trị số với mômen trên trục bánh bơm. Mặc khác theo định luật biến thiên mômen động lượng thì mômen tác dụng lên bánh tuốc bin cũng chính bằng hiệu mômen động lượng của chất lỏng đối với trục quay tuốc bin khi đi vào và ra khỏi nó, do đó :
(2.2) Ở đây: g - Góc giữa
tại điểm ra của bánh tuốcbin. Khi ra khỏi bánh tuốcbin, dòng chất lỏng chảy qua bánh phản ứng được gắn cố định thông qua khớp một chiều và tác dụng lên nó một mô men Mp cùng hướng với mô men Mb và có giá trị bằng:
(2.3) So sánh các biểu thức (2.1), (2.2) và (2.3) ta thấy rõ rằng: Mt=
(2.4) Và nếu không có bánh phản ứng thì: vt1 = vb1 và g = b Nên : Mt = Mb (2.5) Tức là biến mô men trở thành ly hợp thủy động nên chỉ có tác dụng truyền mà không biến đổi mô men. Bánh phản ứng cố định làm lệch dòng chất lỏng chảy ra từ bánh tuốc bin về phía hướng quay của bánh bơm, tạo điều kiện cho sự quay của nó, vì thế để quay bánh bơm chỉ đòi hỏi một mô men Mb < Mt. Đó là nguyên lý của sự biến đổi mô men trong biến mô men thủy lực. Khi tốc độ quay của bánh bơm nb = const, sự tăng tải trọng tác dụng lên trục bánh tuốc bin làm giảm tốc độ quay nt của nó, do vậy lực ly tâm tác dụng lên chất lỏng hướng ngược chiều với dòng chảy trong bánh đó giảm, làm lưu lượng chất lỏng tuần hoàn qua bánh tuốc bin tăng. Tốc độ Vt1 tăng và góc gt giảm. Kết quả làm mô men xoắn Mt tăng cho đến khi cân bằng với mô men tải có ích. Nếu tải trọng bên ngoài giảm thì số vòng quay của bánh tuốc bin tăng lên và do đó mô men xoắn của bánh đó giảm tới trạng thái cân bằng mới với mô men cản. Quá trình tự động điều chỉnh chế độ làm việc của biến mô men thủy lực lúc này ngược với quá trình đã trình bày ở trên. 2.2.2.3. Các thông số đánh giá và đặc tính của biến mô a. Các thông số đánh giá - Hệ số mô men: phản ánh quan hệ giữa mô men và các thông số làm việc của biến mô men:
(2.6)
(2.7) Ở đây: ( - Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) D - Đường kính lớn nhất trên đĩa bơm (m).
,
là hệ số mômen của bánh bơm và bánh tuốc bin, chúng phụ thuộc vào tỉ số truyền i - Hệ số biến mô men: là tỷ số giữa mô men quay tác dụng lên trục bánh tuốc bin với mô men quay tác dụng lên trục bánh bơm.
(2.8) - Tỷ số truyền i: là tỷ số giữa số vòng quay bánh tuốc bin với số vòng quay bánh bơm.
(2.9) - Hiệu suất: Do tổn thất một phần công suất cho ma sát và va đập khi chất lỏng tuần hoàn trong biến mô men nên: Nt = Nb - NR =
.Nb (2.10) Trong đó: NR - Công suất tổn hao Nt - Công suất trên trục tuốc bin Nb - Công suất trên trục bánh bơm Do đó:
(2.10) Đại lượng
là độ trượt của bánh tuốc bin so bánh bơm. Khi ô tô, máy kéo bắt đầu khởi động nt = 0 thì S và Mt cực đại, còn
= 0. Trong quá trình tăng tốc nt tăng thì S và Mt lại giảm, còn
tăng lên. Ở số vòng quay bánh tuốcbin nt = ntmax độ trượt bằng khoảng 2(3% nên
= 98% (đối với ly hợp thủy động). b.Các đường đặc tính: Đường đặc tính của biến mô men thủy lực khác với đường đặc tính của ly hợp thủy động vì trong biến mô men thủy lực, chất lỏng luôn luôn được chứa đầy trong buồng làm việc. Hơn nữa chất lỏng nạp vào cần có áp suất dư vì biến mô men thủy lực chỉ có thể làm việc ổn định khi hoàn toàn không có hiện tượng xâm thực (chất lỏng không chứa bọt khí). Hiện tượng này xảy ra do tốc độ góc quay của bánh công tác lớn và nhiệt độ chất lỏng làm việc cao, nhất là ở lối vào các rãnh cánh dẫn của bánh bơm. Biến mô men thủy lực cũng có các đường đặc tính như ly hợp thủy động. Các đường đặc tính này dùng để phân tích và lựa chọn chế độ làm việc của biến mô men sao cho phù hợp với động cơ dẫn động và tải trọng ngoài để có hiệu suất cao nhất. b1. Đường đặc tính ngoài: Đặc tính ngoài được xây dựng trên cơ sở thực nghiệm là quan hệ giữa MB, MT, Mp và nT với tỷ số truyền động học i =
khi số vòng quay bánh bơm không đổi (nb = const). Trong phần lớn thời gian làm việc MT>MB, khi đó Mp cùng chiều với MB và: MT = MB + MP (2.11)
Hình 2.8. Đường đặc tính ngoài của biến mô men thủy lực (Khi nb = const) Qua đồ thị trên ta thấy rõ quan hệ giữa các thông số làm việc của biến mô men thủy lực đã nghiên cứu ở trên. Đặc tính có hai vùng: Vùng A là vùng làm việc tương ứng với chế độ biến mô men. Trong vùng này hệ số biến mô men K thay đổi từ Kmax khi i = 0 đến K = 1 khi i = iM = 0,6(0,8. Vùng B là vùng biến mômen thủy lực không làm việc, bởi vì do sự tăng của nt dẫn đến hướng của dòng chất lỏng khi ra khỏi tuốc bin thay đổi đến mức Mp có giá trị âm, lúc này bộ phận phản ứng của biến mômen thủy lực trở thành bộ phận hãm. Hiệu suất h của biến mô men có dạng parabol bậc hai. Từ đồ thị ta thấy rõ rằng khi K > 1 thì hbm > hlh. Khi K < 1 thì hbm giảm nhanh đến giá trị không. - Khi K = 1 thì giải phóng cho bánh phản ứng quay tự do theo chiều dòng chảy trên khớp hành trình tự do (khớp một chiều) nhờ lắp bánh phản ứng trên khớp này. Như vậy khi Mp đổi dấu lúc này bánh phản ứng không còn tác dụng lên dòng chất lỏng nữa, khi đó biến mô men làm việc ở chế độ ly hợp thủy động. Nhược điểm của phương pháp này là khi biến mômen làm việc ở chế độ ly hợp thuỷ động bánh phản ứng có tác dụng cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng. Nối cứng trục bơm và trục tuốc bin : Việc nối cứng hai trục nhờ ly hợp ma sát lắp đặt trong biến mô men, khi i = imax, khi đó
sẽ tăng vọt đến
= 1 (nếu bỏ qua các tổn thất cơ khí trong biến mô men). b2: Đặc tính không thứ nguyên. Là quan hệ giữa các hệ số mô men
và
với tỷ số truyền động học:
(2.12) Để xây dựng các quan hệ này ta dùng công thức:
;
(2.13) Để đánh giá về tổn thất năng lượng và các tính chất biến đổi của biến mô men, chúng ta cần vẽ bổ sung thêm các đường cong biểu diễn quan hệ giữa hiệu suất
và hệ số biến mô men K với tỷ số truyền động học : i =
. Hệ số biến mô men: K =
(2.14) Hiệusuất:
(2.15)
Hình 2.9- Đường đặc tính ngoài biến mô dạng tổng quát. Qua đồ thị ta thấy rằng đường đặc tính không phụ thuộc vào các giá trị tuyệt đối của (, n, D và đúng với biến mô men có kích thước bất kỳ, nếu các bánh của nó đồng dạng hình học với các bánh của biến mô men mẫu dùng để thí nghiệm xác định đường đặc tính ngoài b2. Đặc tính tải Đặc tính tải là quan hệ giữa mô men xoắn Mb với số vòng quay nb của bánh bơm. Áp dụng công thức (2.4), sự phụ thuộc đó có thể biểu diễn thành : Mb = lb.(.
(2.16) Tính chất biến đổi của biến mô men thủy lực được đặc trưng bởi độ nhạy và được đánh giá bằng hệ số j. Nó cho biết sự thay đổi mô men cần thiết để quay bánh bơm với sự thay đổi chế độ tốc độ làm việc của bánh tuốcbin. Hệ số độ nhạy j bằng tỷ số giữa các giá trị mô men bánh bơm Mb khi i = 0 và khi K = 1 (nb = const)
(2.17) Do số vòng quay bánh bơm nb không đổi nên Mb tỷ lệ thuận với hệ số mô men lb, do đó hệ số độ nhạy j có thể biểu diễn bằng sự phụ thuộc sau đây:
(2.18) Giá trị j có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn một. Người ta phân biệt các loại biến mô men thủy lực không nhạy (j = 1), có độ nhạy thuận (j > 1) và độ nhạy nghịch (j < 1). Trong các biến mô men thủy lực khi sự thay đổi số vòng quay trục bánh tuốc bin nt (mô men xoắn Mt) mà số vòng quay bánh bơm nb và mô men xoắn bánh bơm Mb vẫn không thay đổi được gọi là biến mô men thủy lực không nhạy. Ở biến mô men thủy lực không nhạy lb = const ở mọi giá trị i (hình 2.11a). Bởi vậy đặc tính tải của nó được thể hiện bằng một đường cong parabol, còn điều kiện động cơ đốt trong làm việc cùng với biến mô men thủy lực khi bàn đạp ga ở những vị trí khác nhau (cung cấp nhiên liệu khác nhau) được thể hiện bằng các điểm a, a', a'', a'''... mà quỹ tích của chúng là một đường cong của hàm số Mb = f(nb). Ở biến mô men thủy lực nhạy hệ số mô men lb phụ thuộc vào tỷ số
, nghĩa là khi có sự thay đổi số vòng quay nt trên trục bánh tuốcbin (hay Mt) sẽ kèm theo sự thay đổi tự động số vòng quay trên trục bánh bơm nb (hay Mt = Mb). Do đó đường đặc tính của nó được thể hiện bằng họ parabol (hình 2.8b và hình 2.11c). Mỗi một đường cong ứng với sự phụ thuộc Mb = f(nb) đối với một giá trị hệ số mô men lb nhất định và một trị số tỷ số truyền i cụ thể. Khi độ nhạy thuận (j > 1) sự thích ứng của động cơ được sử dụng. Thật vậy, giả sử trong các điều kiện chuyển động của ô tô cho trước, sự làm việc của động cơ và biến mô men được thể hiện bằng tọa độ điểm a (hình 2.11c). Lực cản chuyển động tăng lên thì tỷ số truyền
sẽ giảm xuống và khi vị trí bàn đạp ga không thay đổi, sẽ tự động chuyển sang các chế độ làm việc thể hiện bằng các điểm b, c, d,..., đồng thời tăng mô men xoắn. Ở biến mô men thủy lực có độ nhạy nghịch (j < 1) sẽ không có ý nghĩa thực tế đối với ô tô. Đặc tính tải của biến mô men thủy lực cho phép xác định chế độ cùng làm việc đối với động cơ này hay động cơ khác. b3: đường đặc tính tỉ số truyền mômen. Hoạt động của biến mô chia làm 2 giai đoạn: giai đoạn biến đổi mômen, trong giai đoạn này mômen được khuếch đại và giai đoạn khớp nối, giai đoạn này chỉ đơn giản là truyền mômen mà không khuếch đại. Điểm ly hợp là một đường phân cách giữa 2 giai đoạn này.
Hình 2.12 – Đặc tính tỉ số truyền mômen của biến mô.
: Vùng biến mô.
: Vùng khớp nốiA: Điểm xe đỗ; B: Điểm ly hợp. Ở đây: Tỉ số truyền mômen (t) =
(2.19) Tỉ số truyền tốc độ (e) =
(2.20) - Điểm xe đỗ: khi tuốc bin không hề quay, sự chênh lệch giữa tốc độ quay của cánh bơm va tuốc bin là lớn nhất. Tỉ số truyền mômen lớn nhất của biến mô là ở điểm xe đỗ. Nó thường ở giữa khoảng 1.7-2.5. - Điểm ly hợp: khi tuốc bin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ bắt đầu tăng lên, sự chênh lệch tốc độ quay giữa tuốc bin và cánh bơm bắt đầu giảm xuống. Khi tỉ số truyền tốc độ đạt đến giá trị xác định, tỉ số truyền mômen gần bằng 1:1. Khớp một chiều làm cho stato quay cùng chiều với bánh bơm. Tai điểm ly hợp biến mô có tác dụng như một khớp nối thủy lực.