CHƯƠNG III: MÁY VẬN CHUYỂN NGANG

     Để vận chuyển hàng hoá, vật liệu... trong xây dựng người ta sử dụng các phương tiện vận chuyển trên bộ, bằng đường thuỷ và bằng đường hàng không. Hơn 90% hàng hoá vận chuyển nhờ các phương tiện vận chuyển trên bộ: ô tô, máy kéo, xe lửa và đường ống. Việc lựa trọn các phương tiện vận chuyển phụ thuộc vào đặc điểm, khối lượng hàng hoá, cự ly và thời gian vận chuyển. Máy vận chuyển ngang là tên gọi chung cho các loại máy có phương chuyển động song song với bề mặt đất. trong chương này ta chỉ đề cập tới máy vận chuyển theo đường bộ, cụ thể là ô tô, đầu kéo và máy kéo.

§ 3.1. ÔTÔ

I. Phân loại: Các loại ô tô dùng trong nghành xây dựng  được phân loại theo công dụng; theo loại động cơ; theo số cầu chủ động và theo tải trọng (sức chở);

1. Theo công dụng

- Ôtô tải vạn năng: có hai loại đó là loại thường như ZIL – 130; GAZ – 53A; MAZ – 500 vv... và loại việt dã nhưZIL – 130K; URAL – 375 vv...

- Ô tô tự hành (tự đổ): Ben và giường ben liên kết với sashy của xe  theo kiểu bản lề ở một đầu, đầu kia có thể nâng lên cao nhờ một hoặc hai xi lanh thuỷ lực nâng ben để đổ vật liệu. Xe có thể đổ vật liệu ra phía sau hoặc đổ theo kiểu lật hông nhưng ít thông dụng hơn. Hiện nay trên các khai trường khai thác than hay dùng các loại xe Belaz với trọng tải lên tới 90t, xe KrAZ  với tải trọng lên tới 16t. Tại các công trường xây dựng dùng các loại xe KAMAZ với tải trọng lên đến 12t vv...

- Ô tô chuyên dùng: có cấu tạo đặc biệt được thiết kế để vận chuyển một loại hàng hoá đặc thù nào đó, ví dụ như ô tô chở dầm dài, ô tô chở panen, ô tô trộn bê tông vv...

d. Ô tô đầu kéo: dùng để kéo các rơ móc và bán ro moóc, ví dụ ZIL – 131V, URAL – 375C vv...

2. Theo loại động cơ

            - Ô tô động cơ xăng

            - Ô tô động cơ điêzel

3. Theo số cầu chủ đông

            - Ô tô với 01 cầu chủ động - loại thường

            - Ô tô với 02 cầu chủ động chở lên - loại việt dã

4. Theo tải trọng được chia thành bốn hạng sau:

- Hạng nhẹ: có tải trọng £ 3t;

- Hạng trung bình: có tải trọng từ 3 – 5t;

- Hạng nặng: có tải trọng từ 5 – 25t;

- Hạng siêu nặng: có tải trọng từ > 25t.

II. Cấu tạo chung của ô tô tải: Cấu tạo chung của ô tô gồm có hệ thống phát lực1 động cơ, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống điện, hệ thống truyền động, hệ thống di chuyển, hệ thống điều khiển và hệ thống công tác. Về hình dáng bề ngoài của ô tô tải xem hình 3.1.

1. Hệ thống phát lực: ( xem chương II) Ô tô tải thường dùng động cơ đốt trong. Động cơ xăng dùng cho các loại xe tải có tải trọng nhỏ hơ 5t, còn động cơ điêzel dùng cho các loại xe có tải trọng khác nhau. Công suất của động cơ ô tải của các xe thuộc Liên xô cũ nằm trong khoảng 70 – 500 cv. Động cơ thường được làm mát bằng nước, khi động cơ làm việc thì nhiệt độ của nước lên tới 80 – 900c

2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ xăng (xem hình 3.1).

Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel gần giống như sơ đồ này chỉ có hai điểm khác là: dầu diesel được bơm bằng bơm cao áp và không có chế hoà khí (dầu diesel được bơm trược tiếp vào buồng đốt với áp suất lớn).

3. Hệ thống điện: sơ đồ hệ thống điện thể hiện trên hình 3.2. Điện áp trong hệ thống này là 12V đối với xe tải thường và 24V đối với xe tải nặng và siêu nặng.

Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống điện ô tô

4. Hệ thống truyền động: Dùng để truyền mô men quay (mô men xoắn) từ động cơ tới các bánh xe với sự biến đổi của trị số mô men và chiều quay.

Căn cứ vào cấu tạo, hệ thống truyền động  gồm các loại sau:

- Hệ thống truyền động cơ khí;

- Hệ thống truyền động hỗn hợp cơ khí - thủy lực;

- Hệ thống truyền động  hỗn hợp cơ khí - điện

Tuy nhiên ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu hệ thống truyền động cơ khí thuần tuý các loại truyền động còn lại chỉ sử dụng trong các loại ô tô hạng siêu nặng hoặc loại đăc biệt

- Hệ thống truyền động của ô tải 01 cầu chủ động trên hình 3.3.a  và sơ đồ cấu tạo hình 3.3.b

a)

Hình 3.3: 1 - động cơ 2 – ly hợp; 3 - hộp số; 4 - truyền động các đăng; 5 - truyền động trung ương (truyền động chính);  6 - hộp vi sai; 7 - bán trục.

 - Hệ thống truyền động của ô tải 02 cầu chủ động trên hình 3.4.a  và sơ đồ cấu tạo hệ thống truyền động của ô tải 03 cầu chủ động trên  hình 3.4..b.

Hình 3.4: a) Hệ thống truyền lực của ôtô loại 2 cầu chủ động gồm có: ly hợp 1, hộp số chính 2, truyền động cácđăng 3 và 8, truyền động chính 4 và 9, cơ cấu vi sai 5 và 10, bán trục 6 và 11, hộp số phân phối hay hộp số phụ 7 và cácđăng đồng tốc 12.

Hình 3.4: b)1 - động cơ đốt trong; 2 – ly hợp; 3 - hộp số; 4 - trục cardan;

5 - hộp phân phối; 6 - ổ truyền trung ương; 7 - ổ vi sai; 8 – bán trục

Ở ô tô tải loại việt dã hộp phân phối 5 có chức năng nhận mô men quay từ hộp số 3 truyền tới rồi phân phối mô men quay đó cho các cầu xe. Tuỳ theo tải trọng và trạng thái đường đi mà người lái xe có thể cho chạy một hai hoặc ba cầu chủ động(cầu sau; cầu sau & cầu giữa; cầu sau, cầu giữa và cầu trước.

Dưới đây ta xem xét từng bộ phận trong hệ thống truyền động của ô tô tải

a. Động cơ: xem phần “Hệ thống phát lực chương II”

b. Ly hợp: còn được gọi là côn dùng để tạm thời ngắt truyền động từ động cơ tới hộp số trong những trường hợp sau:

- Trước khi cài số lúc khởi hành

- Trước khi sang số

- Khi phanh

Li hợp có tác dụng nối êm và tách nhanh truyền động, từ trục khuỷu động cơ với trục hộp số êm khi li hợp nối trục khuỷu động cơ với trục hộp số sẽ bảo đảm cho các bánh răng truyền động không va đập vào nhau, các bộ phận đang ở trạng thái đứng yên sẽ chuyển động từ từ, làm cho bánh xe chủ động chuyển động nhẹ nhàng. Li hợp có tách nhanh, thì gài số mới được nhanh, dễ dàng, không sinh ra hiện tượng va đập giữa các bánh răng. Ngoài ra, li hợp còn có tác dụng bảo vệ, khi xe làm việc quá tải hoặc các bộ phận truyền lực khác bị hư hỏng đột ngột.

Li hợp phải bảo đảm một số yêu cầu cơ bản là: làm việc chắc chắn và an toàn, nghĩa là phải truyền được mômen quay lớn nhất mà không bị trượt, nối và tách được nhẹ nhàng: tách phải hoàn toàn, nghĩa là phải tách hoàn toàn các phần chủ động và phần bị động của li hợp; cấu tạo đơn giản, dễ chăm sóc và điều chỉnh.

Ly hợp ô tô thuộc loại ly hợp đĩa ma sát, loại thường đóng. Ly hợp ô tô tải loại thường chỉ có một cặp đĩa khô. Trong những trường hợp đặc biệt, khi cần truyền mô men xoắn trị số lớn (ô tô tải dạng siêu nặng và ô tô tải việt dã hạng nặng) mới dùng tới hai cặp đĩa ma sát khô hoặc ướt (ngâm trong dầu).

Hình 3.5

Ly hợp một đĩa ma sát có cấu tạo như hình 3.5, có hai phần: Phần chủ động và phần bị động. Phần chủ động gồm bánh đà 2 (lắp trên đầu ra của trục khuỷu1), đĩa chủ động 4 (đĩa ép), vỏ ly hợp 5 và các chốt dẫn 6 (có thể xe dịch sang trái hoặc sang phải dọc theo khe hở trên vỏ 5). Phần bị động có đĩa bị động 3(với hai mặt được làm từ vật liệu có hệ số ma sát lớn) lắp ghép bằng then hoa với trục chủ động của hộp số 11. Các gối đỡ 15 có tác dụng giữ các trục quay đúng đường tâm đã định. Cơ cấu ép gồm lò xo 8 luôn đẩy đĩa 4 sang trái để kẹp chặt đĩa 3 vào giữa các bánh đà 2 và đĩa 4. Cơ cấu ngắt ly hợp bao gồm các chốt mở 7, đòn bẩy 9, khớp trượt 10, thanh kéo 12 và bàn đạp côn 13.

            Ở trạng thái bình thường ly hợp luôn đóng, tức là đĩa ma sát 3 luôn bị kẹp giữa bánh đà 2 và đĩa 4 do lực ép của lò xo 8. Mômen quay được truyền từ trục khuỷu 1 của động cơ qua bánh đà 2 và đĩa chủ động 4 sang đĩa ma sát 3 lắp trên trục 11 (trục chủ động của hộp số), vì vậy trục 11 luôn quay khi động cơ hoạt động.

            Khi cần ngắt ly hợp, người lái đạp chân côn 13, lực P thông qua hệ thống đòn bẩy và thanh kéo 12 làm cho khớp trượt 10 dịch sang trái ép vào đòn bẩy 9 khiến cho các chốt mở 7 dịch sang phải, kéo theo đĩa chủ động 4. Kết quả là đĩa 3 được giải thoát không còn bị kẹp từ hai phía nữa, sự truyền mômen qua ly hợp bị ngắt, trục 11 chỉ còn tiếp tục quay theo quán tính.

            Trong trường hợp người lái bỏ chân khỏi bàn đạp 13 thì các lò xo 8 và lò xo trợ lực 14 sẽ đóng ly hợp lại như trạng thái ban đầu.

c. Hộp số chính: hộp số có các chức năng làm việc sau:

- Thay đổi vận tốc quay và mômen quay của bánh xe trong khi xe chạy cho thích hợp với trạng thái đường và tải trọng;

- Đảo chiều quay khi về số lùi;

- Khi dừng xe mà không cần tắt máy (về số 0).

            Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của hộp số chính loại có 4 số tiến và 1 số lùi.

- Trục A: là trục chủ động của hộp số. Trên trục A có hai bánh răng 1 và 2 được làm liền một khối.

            - Trục B: là trục bị động của hộp số. Trên trục B có 4 bánh răng được làm liền thành 2 khối (9 với 10 và 11 với 12). Hai khối này có thể tự do xe dịch về bên trái hoặc bên phải dọc theo trục bị động B nhờ có mối ghép then hoa.

            - Trục C: là trục trung gian. Trên trục C có 5 bánh răng 3, 4, 5, 6 v7 được ghép chặt với trục làm thành một khối.

            - Trục D: là trục trung gian cho số lùi. Trên nó chỉ có 1 bánh răng 8 và không xe dịch được dọc theo trục.

Hình 3.6

            Nếu nhìn từ bên sườn của hộp số thì hai trục A & B trùng với nhau vì chúng nằm trên một đường thẳng, trục C nằm phía dưới hai trục A và B theo đúng phương thẳng đứng, còn trục D nằm cao hơn trục C nhưng lệch sang bên cạnh (không nằm trên cùng một mặt phẳng với các trục A, B và C).

            - Trục E: là trục điều khiển. Thực chất nó dùng để dẫn hướng các khớp trượt của các nang gạt điều chỉnh vị trí của các bánh răng của trục B.

     Hoạt động của hộp số:

            + Số 0: người lái đưa cần số về số “0”. Lúc này vị trí của các bánh răng trong hộp số như trên hình: các bánh răng của trục B không ăn khớp với bất kỳ bánh răng nào của trục A, C hoặc D, vì vậy tuy cả 3 trục này quay (lưu ý rằng nếu không ngắt ly hợp thì cả 3 trục này luôn quay khi động cơ hoạt động) nhưng trục B không quay, có nghĩa là trục cardan không quay hay bánh xe không được truyền mômen (xe đứng yên).

            + Số 1: người lái đưa cần số về số “1”. hai bánh răng 9 và 10 cùng dịch chuyển sang trái, nhưng chỉ có bánh răng 9 ăn khớp với bánh răng 6. Mômen quay được truyền từ động cơ qua ly hợp vào trục A, rồi liên tục qua các bánh răng 1, 3, 6, 9 tới trục B làm trục này quay. Tỷ số truyền của hộp số tại số 1 bằng:

i1 = (Z3:Z1) x (Z9:Z6) = imax=7 ÷ 8

            tức là tỷ số truyền (nA: nB) = 7 – 8 thì trục B quay chậm từ 7 đến 8 lần so với trục A (ở đây Z1 - số răng trên bánh răng thứ i).

            + Số 2: Bánh răng 10 ăn khớp với bánh răng 5. Hành trình truyền mômen quay từ trục A sang trục B như sau: A®1®3®5®10®B. Tỷ số truyền tại số 2 là

i2 = (Z3:Z1) x (Z10:Z5) » 4

            + Số 3: Bánh răng 11 ăn khớp với bánh răng 4. Hành trình truyền mômen quay từ trục A sang trục B như sau: A®1®3®4®11®B. Tỷ số truyền tại số 3 là:

i3 = (Z3:Z1) x (Z11:Z4) » 2

            + Số 4: Bánh răng 12 ăn khớp với bánh răng 2, trục A và trục B được nối liền với nhau thành một trục dài. Mômen quay được truyền thẳng từ trục A sang trục B, vận tốc quay của hai trục bằng nhau do đó:

i4 = nA: nB= 1

            + Số lùi:: Bánh răng 9 ăn khớp với bánh răng 8, Hành trình truyền mômen quay từ trục A sang trục B như sau: A®1®3®7®8®9. . Tỷ số truyền lúc này là:

ilùi = (Z3:Z1) x (Z9:Z7) » i1

            Tương quan mômen xoắn giữa hai trục A và B là:

MB = MA.i.hcác cặp bánh răng ăn khớp » i. MA

            Điều này có nghĩa là sau khi qua hộp số vận tốc giảm bao nhiêu lần thì mômen quay tăng sấp xỉ bấy nhiêu lần.

            Trong hộp số có các bộ phận đồng tốc, với các chức năng gần như tức thời triệt tiêu sự chênh lệch vận tốc quay của các bánh răng ăn khớp với nhau, vì vậy lực va đập giữa các bánh răng khi sang số rất không đáng kể. Hiện nay về nguyên lý thì hộp số ô tô không có gì khác so với hộp số ô tô cách đây vài chục năm, nhưng có cơ cấu sang số ưu việt hơn: các bánh răng của trục B không phải di chuyển dọc trục, chúng luôn ăn khớp với các bánh răng của trục A, C hoặc D theo sơ đồ thiết kế và do đó tất cả chúng đều luôn quay, chỉ có điều khác là chúng chỉ quay trơn trên trục B, không truyền mômen quay nào cho trục B cả. Khi cài số thì một trong số chúng mới được tức thời được ghép vào trục B bằng một cái lẫy đặc biệt. Cách sang số này loại bỏ hẳn được tác động va đập giữa các bánh răng, và nâng cao tuổi thọ của các bánh răng này.

            Trong hộp số đôi khi người ta bố trí thêm trục chích công suất để dẫn động cho các cơ cấu công tác.

d) Hộp số phụ:

Hộp số phụ có tác dụng làm tăng tỉ số truyền của hệ thống truyền lực từ động cơ đến bánh xe chủ động, bảo đảm cho ôtô hoặc máy kéo làm việc tốt hơn.

Hộp số phụ thường đặt tách hộp số chính và được nối với hộp số chính bằng trục các đăng.

Hộp số phụ có nhiều loại: loại hai cấp giảm (tăng mômen) hoặc loại có một cấp giảm (tăng mômen) một cấp tăng (giảm mômen) và loại có ba cấp. Đặc biệt, có hộp số phụ còn có số lùi làm tăng lực kéo của bánh xe chủ động và có khả năng lùi ở tất cả các tay số.

H×nh 3.7

Tỉ số truyền của hộp số phụ 1,4 ¸ 2,7 hoặc 0,7 ¸ 0,9.

Hộp số phụ (hình 3.7) gồm có: trục sơ cấp 1, trục trung gian 2, trục thứ cấp 3, nĩa 4, con trượt hay trục gài số 5, cần số 6, nắp 7, thân 8 và các bánh răng cố định hoặc di động trên trục A, B, C…

Khi ôtô hoặc máy kéo làm việc, hộp số phụ này thực hiện ba số: một số truyền giảm, một số truyền tăng và một số truyền thẳng.

e) Hộp phân phối:

            Hộp phân phối dung trong các ô tô có từ 02 cầu chủ động chở lên nó có nhiệm vụ chia hay phân phối mô men đên các cầu chủ động

Hộp phân phối hình 3.8 gồm có: trục chủ động 1 nối với trục hộp số chính, trục trung gian 2, trục bị động 3 nối với cầu trước, trục bị động 4 nối với cầu sau, nĩa 5 gắn với con trượt 7,  nĩa 6 gắn với con trượt 8, cần cài cầu trước 9, cần cài cầu sau 10, nắp 11 và thân 12.

H×nh 3.8

A và I là khối bánh răng di động, C, D, B, E là các bánh răng cố định trên trục, khối bánh răng K và H ghép kiểu then hoa trên trục 3.

Hộp phân phối này làm việc như sau:

            + Cài cầu sau:

            - Số truyền giảm: Kéo cần 10 ra ngoài rồi đẩy về bên trái, qua con trượt 8 và nĩa 6 làm cho các bánh răng A và C ăn khớp với nhau.

            - Số truyền giảm: Kéo cần 10 sang phải bánh răng A ăn khớp với bánh răng B.

            + Cài cầu trước: sau khi cài cầu sau ta đẩy cần 9 sang trái qua con trượt và nĩa 5 làm các bánh răng I và K ăn khớp với nhau.

f. truyền động cardan:

Hình 3.9: các đăng đơn 3, 5 - nạng, 4 - trục chữ thập

Cácđăng là một khớp nối trục bản lề, dùng để truyền mômen quay giữa các trục đặt thẳng hàng (cùng đường tâm) hay cắt nhau (lệch tâm), tức là truyền chuyển động từ động cơ, qua hộp số, đến những cụm hay bộ phận di động tương đối so với khung xe như cầu chủ động trước và sau của ôtô hoặc máy kéo..

 Trong ô tô truyền động các đăng dùng để truyền mômen quay từ hộp số (hoặc từ hộp phân phối trong xe tải việt dã) tới cầu chủ động (hình 3.10a) . Bộ truyền động cardan gồm 2 cardan và một trục cardan ( cấu tạo của bộ truyền cardan xem ở chương I).

Trong ô tô dùng truyền đông cardan vì nó có những ưu điểm sau:

            + cấu tạo đơn giản, truyền động được khá xa;

            + Làm việc bình thường khi góc truyền thay đổi (góc truyền này thay đổi khi xe đi trên đường gồ ghề).

+ Giảm được tải trọng va đập tác động lên hộp số từ phía cầu chủ động

Hình 3.10:  Các đăng kép dung cho ô tô và máy keo

g. Ổ truyền lực trung ương: còn gọi là truyền lực chính, nó có các chức năng làm việc sau:

            + Truyền chuyển động quay tới cầu chủ động dưới góc 900 (trục khuỷu của động cơ, các trục của hộp số và cardan đều nằm dọc theo thân xe, trong khi đó các cầu lại nằm ngang thân xe);

            + Tăng mômen quay điều này cũng đồng nghĩa với giảm vận tốc quay.

            Bộ truyền lực chính có hai loại, loại đơn và loại kép.

a) Loại đơn:

Bộ truyền lực chính loại đơn chỉ có một cặp bánh răng ăn khớp, bao gồm bánh răng chủ đông 1 và chủ động 2, loại côn xoắn (hình 3.11) hoặc hypốit (hình 3.12)

Hình 3.11

Hình 3.12: 1 – bánh răng  chủ động; 2 – bánh răng  bị đông

b) Loại kép:

Bộ truyền lực chính loại kép, có hai cặp bánh răng ăn khớp (hình 2.13)

Hình 3.13: 1, 2 - cặp bánh răng côn; 3, 4 - cặp bánh răng trụ thẳng hoặc nghiêng, 5 - hộp vi sai

Tỷ số truyền của ổ TĐTƯ của phần lớn các xe tải là i = 6 – 10 (cầu chủ động hay bánh xe của cầu chủ động quay châm sấp sỉ từ 6 – 10 lần so với trục cardan và mômen quay trên các bánh xe cũng lớn hơn sấp sỉ từ 6 – 10 lần so với mômen quay trên trục cardan ).

h. Ổ vi sai: Chức năng của ô vi sai là cho phép hai bên bánh xe của cầu chủ động quay với vận tốc góc khác nhau, khi xe đi trên đường vòng, đi trên đường gồ ghề hoặc khi đường kính hai bánh xe này không hoàn toàn bằng nhau vì một lý do nào đó (lốp mòn không đều, áp suất trong lốp xe không bằng nhau...). Để tránh hiện tượng một bên bánh xe trượt, dẫn đến làm mất ổn định xe.

Cơ cấu vi sai bánh răng côn  còn là một cơ cấu hành tinh (hình 3.14) gồm có: bánh răng 3 lắp cố định với bán hay nửa trục 1 bằng rãnh then hoa, bánh răng 5 lắp với bán trục 9 cũng bằng rãnh than hoa, hai bánh răng 10 còn gọi là bánh răng hành tinh luôn ăn khớp với bánh răng bán trục 3 và 5, có thể tự quay xung quanh đường tâm của nó nhờ trục chữ thập 4 và 11, vỏ hay hộp vi sai 2 có gắn bánh răng 6 ăn khớp với bánh răng 7 của bộ truyền lực chính.

Khi ôtô hoặc máy kéo chuyển động trên đường, cơ cấu vi sai làm việc như sau:

a) Nếu ôtô hoặc máy kéo chuyển động thẳng trên đường bằng phẳng, quãng đường lăn hoặc lực cản ở hai bánh xe chủ động như nhau, thì tốc độ quay của bán trục trái 1 (n1) bán trục phải 9 (n9) và của vỏ vi sai 2 (n2=nvs) bằng nhau:

hay:

n1­=n9=nvs

n1­=n9=2.nvs

Trong trường hợp này, trục 4 và 11 quay cùng với vỏ vi sai 2 và cỏc bánh răng hành tinh 10, không có chuyển động tương đối so với hai bánh răng bán trục 3 và 5.

b) Nếu ôtô hoặc máy kéo chuyển động trên đường vòng, ví dụ sang phải, quãng đường lăn hoặc lực cản ở hai bánh xe chủ động sẽ khác nhau. Lúc này, bánh răng hành tinh 10 vừa quay quanh trục 4 và 11, vừa lăn trên hai bánh răng bán trục 3 và 5. Do lực cản của bánh xe chủ động phía trong đường vòng tăng truyền đến, qua bán trục 9, làm cho bánh răng 5 giảm tốc độ quay với trị số là:

n10.    

Trong đó: n10- tốc độ quay của bánh răng hành tinh 10;

Z10- số răng của bánh răng hành tinh 10;

Z5- số răng của bánh răng bán trục 5.

đồng thời bánh răng bán trục 3 được tăng thêm tốc độ quay với trị số như trên (3-2), nghĩa là tốc độ quay của hai bán trục trái và phải 9 sẽ là:

          n1=nvs+n10.                                                          

                        n9=nvs-n10.

hay      n1=n9+2nvc.

Như vậy, tổng tốc độ quay của hai bánh trục trái (n1) và phải (n9) khi ôtô hoặc máy kéo chuyển động thẳng cũng như chạy vào đường vòng đều bằng hai lần tốc độ quay của vỏ vi sai (2nvs).

Trong trường hợp, nếu một bán trục bị hãm hoàn toàn (ví dụ bán trục bị hãm), thì tốc độ quay n9 bằng không (n9=0)  và n1 bằng hai lần tốc độ quay của vỏ vi sai (n1=2nvs). Lúc này, ôtô hoặc máy kéo không chuyển động được, hiện tượng này gọi là hiện tượng patinê. Muốn khắc phục hiện tượng trượt quay này, phải tạo ra lực cản ở hai bánh chủ động là như nhau, thường dùng cơ cấu hãm vi sai loại vấu hoặc li hợp ma sát...nối cố định tức thời một hoặc hai bán trục với vỏ vi sai, có thể điều khiển tự động hoặc không tự động (hình 3.15). Khi nối cứng hai bánh trục lại, mômen quay trên bánh xe chủ động khác nhau sẽ gây nên quá tải cho cơ cấu nối cứng và các bán trục trái hoặc phải, đồng thời khó điều khiển vành lái. Do đó, các xe dùng cơ cấu hãm vi sai, loại không tự động, có thêm đèn hay còi báo hiệu để tránh đánh tay lái, khi sử dụng ở chế độ hãm hay khoá vi sai.

Hình 3.14: Cơ cấu vi sai

1, 9 Bán trục; 2 - vỏ hộp vi sai; 3,5 – Bánh răng bán trục; 4, 11 Trục chữ thập của các bánh răng hành tinh 10; 6, 7 Các bánh răng của truyền động trung ương; 8 - Trục chủ động của truyền động trung ương

          a)                                b)

Hình 3.15: sơ đồ cơ cấu khoá vi sai: Loại vấu a; Loại ma sát b trong đó:

1, 2 – Bán trục; 3 - Vỏ; 4 - Vấu; 5 – Ly hợp ma sát

Hình 3.16: Cầu chủ động dùng cơ cấu khoa vi sai loại vấu, trong đó:

1, 11 – Phanh đai; 2, 12 – các bán trục; 3 – khoá vi sai loại vấu; 4 - Vỏ hộp vi sai; 5, 6 – các bánh răng bán trục; 6 - trục chữ thập; 7, 13 – các bánh răng hành tinh; 9, 10 – các bánh răng của bộ truyền động trung ương.

§ 3.2. ĐẦU KÉO VÀ MÁY KÉO

Hình 3.17. Các thiết bị kéo theo và treo của đầu kéo một và hai trục:

 a) máy cạp; b) xe chở đất; c) xe chở xi măng hay chất lỏng; e) xe chở hàng nặng; g) cần trục đặt đường ống; h) máy đào rãnh; i) máy nhổ rễ cây; m) máy xúc lật.

Đầu kéo và máy kéo dùng để kéo rơ moóc chở nguyên vật liệu và các cấu kiện xây dựng (hình 3.17). Khi chúng được lắp thêm các thiết bị công tác chuyên dùng chúng có thể thành các loại máy xây dựng khác nhau như máy ủi, máy san, máy cạp, máy đầm đất, máy súc lật... Đầu kéo bánh lốp có sức kéo và tốc độ lớn (tới 50km/h và hơn thế nữa), có nhiều tốc độ và tính linh động cao tạo năng suất cao cho các máy xây dựng dùng nó làm cơ sở.

            Đầu kéo được lắp từ các cụm đã được thống nhất hoá cao của máy kéo và ô tô có tải trọng lớn làm chúng có tuổi thọ cao. Công suất của động cơ diesel của các đầu kéo có thể tới 900Kw, còn tải trọng lên một trục có thể tới 750kN và hơn thế, đẫ cho phép thực hiện một trong những hướng pháp triển kỹ thuật xây dựng và chế tạo máy xây dựng có công suất cao.

I. Đầu kéo:

1. Đầu kéo một trục: (hình 3.18) Một trong những đặc điểm nổi bật của đầu kéo một trục là cơ cấu quay vòng (rẽ trí, rẽ phải) bằng xi lanh thuỷ lực. Hai bánh xe của đầu kéo một trục đều là bánh xe chủ động, vốn đã phải chịu mọi sức nặng của đầu kéo lại phải chịu thêm tải trọng của vật kéo theo, nên việc xoay hai bánh xe để điều khiển đòi hỏi một lực rất lớn nếu chỉ dùng vô lăng như ô tô. Chính vì vậy mà đầu kéo một trục sử dụng xi lanh thuỷ lực quay vòng: muốn quay về hướng nào thì xi lanh thuỷ lực của bên đó thụt vào còn xi lanh thuỷ lực của bên kia đẩt ra. Ở đây sử dụng nguyên lý “đẩy ngược” như sau: Muốn quay đầu về phía nào thì điều khiển các xi lanh thuỷ lực sao cho chúng cố gắng xoay vòi kéo theo chiều ngược lại, nhưng vì sức ỳ của vòi kéo quá lớn, trong khi đó thì bản thân đầu kéo chỉ đứng trên hai bánh xe, do đó chính đầu kéo bị xoay đi một góc so với vòi kéo không hề dịch chuyển (hình 3.19).

Hình 3.18: Đầu kéo một trục:

 1 – Khoang chứa động cơ; 2 – Ca bin; 3 – Khớp nối (để ghép với vòi kéo); 4 – Xi lanh thuỷ lực quay vòng

Hình 3.19: Cơ cấu quay thuỷ lực của đầu kéo một trục

Hệ thống truyền động của đầu kéo một trục được chỉ trên hình 3.20 Ở đây hộp giảm tốc kiểu hành tinh 9 đặt trong bánh xe có tác dụng tăng mômen quay (đồng nghĩa là giảm vận tốc quay) của bánh xe so với bán trục. Bánh xe trung tâm (gắn vào đầu bán trục 8) truyền chuyển động cho 3 hoặc 4 bánh răng hành tinh, các bánh răng này vừa chạy quanh bánh răng trung tâm, vừa quay quanh trục của chúng và truyền tiếp mômen cho vành bánh xe (các bánh xe này có dạng bánh răng trong). Ta có thể thấy ngay rằng khi sử dụng hộp giảm tốc kiểu hành tinh đặt trong bánh xe thì bánh xe quay ngược chiều với bán trục.

Hình 3.20. Hệ thống truyền động của đầu kéo một trục:

1 - Động cơ diesel; 2 - hộp phân phối; 3 – ly hợp; 4 - biến tốc thuỷ lực; 5 - trục cardan; 6 - hộp số; 7 - ổ truyền động trung ương; 8 – bán trục; 9 - hộp giảm tốc kiểu hành tinh; 10 – ô vi sai; 11 - hộp chích công suất (dẫn tới các thiết bị công tác).

2. Đầu kéo hai trục:

            Cấu tạo của đầu kéo hai trục (trên hình 3.17.h,i,k,l,m). Ở đây khớp gắn thiết bị công tác nằm dưới gầm xe, trong một số trường hợp đầu xe lắp thêm cả khớp gắn thiết bị công tác ở đầu xe.

            Hệ thống truyền động của đầu kéo hai trục chỉ trên hình 3.21. Nhìn chung đầu kéo hai trục có cấu tạo tượng tự ô tải việt dã chỉ có một vài điểm khác biệt là:

            - Gầm xe cao hơn, khoảng cách giữa hai cầu ngắn hơn do vậy các trục cardan ngắn hơn;

            - Ly hợp đĩa ma sát được thay bằng biến tốc thuỷ lực;

            - Có hộp giảm tốc kiểu hành tinh đặt trong bánh xe.

Hình 3.21. Hệ thống truyền động của đầu kéo hai trục:

1 - Động cơ diesel; 2 - biến tốc thuỷ lực; 3 - hộp số; 4 - hộp chích công suất (dẫn tới các thiết bị công tác); 5 - trục cardan; 6 - hộp phân phối; 7 - ổ truyền động trung ương; 8 – ô vi sai; 9 - hộp giảm tốc kiểu hành tinh; 10 – bán trục.

3. kết luận chung:

            - Cả hai đầu kéo đều dùng động cơ diesel có công suất N = 75 ¸ 360 CV, lực kéo F = 20 ¸ 200 kN, vận tốc tối đa của chúng v = 40 ¸ 45km/h.

            - Đầu kéo một trục có cấu tạo đơn giản hơn, gọn nhẹ hơn và linh hoạt hơn do bán kính quay vòng nhỏ hơn và nó có thể quay vuông góc 900 tại chỗ sang hai phía. Thế nhưng độ ổn định của nó kém hơn đầu kéo hai trục.

II. M¸Y KÐO: (hình 3.22).

Máy kéo được chia ra làm hai loại đó là máy kéo bánh xích và máy kéo bánh hơi. Chúng có công dụng tương tự như đầu keo: các loại này dùng để kéo hàng nặng trên nền đất hoặc đường tạm thời. Chúng còn được dùng như đầu kéo rơmoóc hay là máy cơ sở của các máy xây dựng (máy cạp, máy ủi, máy đào, cần trục...). Máy kéo xích có áp lực riêng lên đất rất nhỏ, hiệu suất kéo và sức bám cao nên có khả năng thông qua lớn hơn máy kéo bánh hơi. tuy nhiên tốc độ của các loại này không quá 12km/h. Máy kéo bánh lốp linh hoạt hơn, tốc độ di chuyển có thể đạt tới 40km/h, áp lực lên đất của máy kéo bánh lốp là 0,2 ¸ 0,35 MPa, còn máy kéo xích là 0,1MPa.

Hình 3.22:a) Máy kéo  bánh xích động cơ đặt phía trước; b) Máy kéo bánh xích động cơ đặt phía sau; c) Máy kéo bánh lốp với bánh xe dẫn hướng phía trước;

d) Máy kéo bánh lốp với tổ hợp khớp bản lề

Thông số chủ yếu của máy kéo là lực kéo tại móc kéo, và cũng dựa vào đó mà phân loại máy kéo thành từng nhóm. Lực kéo của móc kéo được xác định ở tốc độ 2,6 ¸ 3 km/h đối với máy kéo bánh xích và 3 ¸ 3,5 km/h đối với máy kéo bánh lốp. Lực kéo của máy kéo bánh xích gần bằng trọng lượng của nó, còn đối với máy kéo bánh lốp bằng 0,5 ¸ 0,6 trọng lượng của máy. Các loại máy kéo công nghiệp thường phân thành từng nhóm có sức kéo 100, 150, 200, 250, 350, 500 kN. Công suất chúng tới 800Kw hoặc cao hơn.

1. Máy kéo bánh hơi:

Về hình dáng bề ngoài nó tương tự như đầu kéo hai trục (hình 3.22 c.d). Chỉ có điểm khác là bánh sau (bánh chủ động) bao giờ cũng lớn hơn bánh trước (bánh dẫn hướng).

Hệ thống dẫn động của máy kéo bánh hơi có thể là cơ khí, cơ - thủy lực, và điện. Trên hình 3.23 là hệ thống truyền động cơ khí của máy kéo bánh lốp. ở đây  ổ truyền động cuối cùng dùng để tăng mômen quay (giảm vận tốc quay) của bánh chủ động. Nó có thể là một cấp (có một cặp bánh răng trụ) hoặc hai cấp (có hai cặp bánh răng trụ). Trên hình 3.24 là sơ đồ ổ truyền động cuối cùng hai cấp, lúc đó mômen quay của bánh chủ động là:

Mchủ động = Mbản trục . h2(Z1 : Z2). (Z4. Z3)

Trong đó: Z1; Z2; Z3; Z4 - là số răng của các bánh răng chỉ trên hình 3.17.

h- Hiệu suất truyền động qua mỗi cặp bánh răng

Hình 3.23: động cơ 1 đặt ở phía trước rồi đến ly hợp 2, trục cardan 3, hộp số 4, truyền lực chính 5, ly hợp bên 6 với phanh đai 7 và qua ổ truyền động cuối cùng 8 làm quay

 các bánh lốp 9.

Hình 3.24: Sơ đồ cấu tạo ổ truyền động cuối cùng

2. M¸y kÐo b¸nh xÝch: CÊu t¹o chung cña m¸y kÐo b¸nh xÝch chØ trªn h×nh 3.22.a.b. ë ®©y c¬ cÊu di chuyÓn cña m¸y kÐo b¸nh xÝch cã ba kiÓu treo:

- Treo cøng: (nh­ trªn h×nh 3.22b), toµn bé träng l­îng m¸y kÐo ®Ì lªn khung ngang, khung nµy tú lªn c¸c b¸nh chÞu lùc tiÕp gi¸p víi xÝch;

- Treo nöa cøng: lo¹i nµy Ýt ®­îc dïng;

- Treo mÒm: lóc nµy toµn bé träng l­îng m¸y kÐo truyÒn xuèng bé phËn chÞu lùc qua mét hÖ thèng lß xo (h×nh 3.25).

Trên thực tế thường gặp kiểu treo cứng vì nó có cấu tạo đơn giản nhất. Kiểu treo mềm chạy êm hơn - cấu tạo phức tạp hơn, nên chỉ dùng trong các loại máy bánh xích di chuyển với tốc độ tương đối cao (trên 15 Km/h).

Trên hình 3.26 là sơ đồ truyền động cơ khí của máy kéo bánh xích, nó bao gồm: ly hợp ma sát 2, hộp số 3, trục cardan 5, truyền lực chính 6, ly hợp bên hay còn gọi là ly hợp chuyển hướng 7 với phanh đai 8, truyền lực cuối cùng 9 (một cấp) nối với bánh chủ động 10.

Hình 3.25: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu treo mềm bánh xích

Hình 3.26: Sơ đồ truyền động cơ khí của máy kéo bánh xích

Trên giá xích 4 ở phía trước là bánh xe dẫn hướng với cơ cấu căng xích. Ly hợp chuyển hướng là một khớp nối ma sát nhiều đĩa luôn luôn đóng. Nếu bộ ly hợp chuyển hướng của một bên được mở, bên kia đóng thì mômen quay từ động cơ tới sẽ được truyền cho bán trục của phía ly hợp đóng. Bánh xích chủ động của bên ly hợp đóng sẽ quay, kết quả là máy kéo bánh xích sẽ quay vòng về phía ly hợp mở.

Khác với các loại máy kéo bánh lốp, máy kéo bánh xích rất nhạy bén với lực cản mặt đường, hệ thống xích nặng nề và vận tốc di chuyển chậm làm cho hệ thống truyền động của máy kéo bánh xích gần như "không cảm thấy" những thay đổi của mặt đường. Chính vì vậy mà ổ vi sai không dùng được trong các loại máy kéo bánh xích.

So với máy kéo bánh hơi thì máy kéo bánh xích có những ưu nhược điểm sau:

- Ưu điểm: Di chuyển được trên nền đất yếu do áp lực trên nền đất nhỏ hơn và lực kéo lớn hơn nếu cùng công suất nhờ độ bám mặt đường cao hơn.

- Nhược điểm: Vận tốc di chuyển chậm hơn so với máy kéo bánh hơi.

§ 3.3. CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN XE CHUYỂN ĐỘNG

Các loại máy xây dựng lưu động chiếm tỷ lệ khá lớn trong tổng số các loại máy xây dựng, do đó chúng ta cũng nên có khái niệm chung về các lực tác dụng lên một xe đang chuyển động. Tính toán lực kéo của các xe lưu động này nhằm xác định chế độ làm việc tối ưu, tùy theo điều kiện đường xá, để phát huy công suất và năng suất tối đa của chúng.

Dưới đây ta xét trường hợp chung nhất một xe đi trên đường có độ dốc i (góc nghiêng a mà tanga = i). Để có thể xe di chuyển được, cần thỏa mãn hai điều kiện: 1 - lực kéo của động cơ khi di chuyển với tốc độ không đổi phải đủ thẳng tổng lực cản di chuyển W; 2-lực bám của bánh xe (bánh xích) chủ động Pb phải lớn hơn kéo do động cơ sinh ra P.

- Đối với ôtô - sơmi - rơmooc (hình 3.27.a) lực kéo của động cơ:

P ³ W = (GT + Q1). (f ± i) + (Gr + Q2). (f ± i) + Ww + Wi                    (1)

còn lực bám:

Pb = (GT1 + Q1).j ³ P                                                              (2)

- Đối với đầu kéo - rơmooc (hình 3.27.b) lực kéo của động cơ

P ³ W = GT . (f ± i) + (nGr + Q). (f ± i) + Ww + Wj                                   (3)

Còn lực bám:

Pb = GT. j ³ P

Trong đó: GT, Q, Gr - ứng với trọng lượng của đầu kéo, hàng rơmoóc, N;

            Q1, Q2 - trọng lượng hàng đè lên rơmooc hay sơmi - rơmooc, N;

GT1 - tải trọng lên cầu chủ động, N;

Wj = (m + I: r2). a là lực cản quán tính khi có gia tốc (N), ở đây m là tổng khối lượng xe máy; I - mômen quán tính gây nên bởi các bộ phận quay tròn của cơ cấu dẫn động di chuyển; r - bán kính xe dẫn động; a - gia tốc;

Ww = S. qw là lực cản gió (N), với S là diện tích chắn gió tổng cộng của xe máy (m2) là qw là lực cản gió (N/m2).

f- hệ số cản lăn của đầu kéo, rơmooc (bảng 3.1);

i - độ dốc của đường;

j- hệ số bám của xe máy với mặt đường (bảng 3.1);

n- số lượng rơmooc

Hình 3.27: Sơ đồ tính toán lực kéo a) Đầu kéo sơ mi-rơ moóc

b) Đầu kéo-rơ moóc

Bảng 3.1. Hệ số ma sát lăn f và hệ số bám j

Mặt đường

Bánh lốp

Bánh xích

áp suất cao

áp suất thấp

f

j

f

j

f

j

Bê tông nhựa

0,015-0,02

0,7 - 0,8

0,2

0,7 - 0,8

-

-

Đường đất

- Nện khô

0,02 - 0,05

0,6 - 0,7

0,025 - 0,035

0,4 - 0,6

0,06 - 0,07

0,08 - 1,0

- Ướt bẩn

0,13 - 0,25

0,1 - 0,3

0,15 - 0,2

0,5 - 0,7

0,12 - 0,15

0,5 - 0,6

Đất:

- Tơi xốp

0,20 - 0,30

0,3 - 0,4

0,1 - 0,2

0,4 - 0,6

0,07 - 0,10

0,6 - 0,7

- Chặt dính

0,10 - 0,20

0,4 - 0,6

0,1 - 0,15

0,5 - 0,7

0,08

0,8 - 1,0

Cát:

- Ướt

0,10 - 0,40

0,3 - 0,6

0,06 - 0,15

0,4 - 0,5

0,05 - 0,1

0,6 - 0,7

- Khô

0,40 - 0,50

0,25 - 0,3

0,2 - 0,3

0,2 - 0,4

0,15 - 0,20

0,4 - 0,5

Lầy

-

-

0,25

0,1

0,3

0,15

Bê tông

0,015 - 0,02

0,7 - 0,8

0,02

0,7 - 0,8

0,06

0,5 - 0,6

- Lưu ý rằng khi tính toán dấu "+" áp dụng khi xe lên dốc và dấu "-" khi xe xuống dốc. ở đây xem rằng sina = tgj = i, với góc a là góc nghiêng mặt đường và là nhỏ.

Điều kiện để xe máy di chuyển được phải thỏa mãn bất đẳng thức sau:

W £ Pk = 3.600. N. h : v £  Pb = j. G                                                 (5)

Trong đó:         Pk - lực kéo tiếp tuyến do động cơ truyền cho bánh chủ động, N;

W- tổng lực cản mà xe máy cần phải khắc phục, N;

N- công suất danh nghĩa của động cơ, kW;

v- vận tốc của xe máy, km/h;

h- hiệu suất của bộ truyền từ động cơ tới các bánh xe chủ động h = 0,85 ¸ 0,95;

Gh - phần trọng lượng của xe máy và hàng tác động lên bánh xe chủ động, N.

Nếu xảy ra điều kiện: Pb < Pk < W                                                        (6)

thì sẽ xảy ra hiện tượng bánh lốp quay tròn tại chỗ (pafinê) hoặc dải xích trượt tại chỗ mà xe máy không di chuyển được. Còn khi xuất hiện điều kiện:

W £ Pk = 3.600. N. h : v £ Pb = j. G.                                                 (3.8)

thì xe cũng không di chuyển được vì không đủ lực kéo.

§ 3.4. NĂNG SUẤT MÁY VẬN CHUYỂN NGANG

Năng suất vận tải của máy vận chuyển ngang được tính theo công thức:

N = Q.g. nck. Ktg (t.km/ca)

Trong đó:         Q- trọng tải (sức chở) danh nghĩa của xe máy, nó là trọng tải lớn nhất ghi trong hồ sơ của xe máy, t; g- hệ số sử dụng trọng tải xe máy, nó được tính:

g = Qthực tế : Q = 0,7 ¸ 1,0

nck - số chu kỳ công tác (số lần chuyên chở) thực hiện trong một ca;

nck = tca : tck, ở đây tca là thời gian làm việc trong một ca, 480 phút;

tck - thời gian thực hiện trong một lần chuyên chở, phút:

tck = tbốc hàng + tđi + tdỡ hàng + tquay về;

ktg - hệ số sử dụng thời gian trong một ca, ktg = 0,8 ¸ 0,9.

Các biện pháp tăng năng suất: để tăng năng suất của máy vận chuyển ngang cần tăng g, ktg và nck. Trong thực tế để tăng nck cần tăng thời gian bốc, dỡ và thời gian đi và về. Để tăng thời gian đi và về, ta cần phải tăng vận tốc xe máy, tức là:

v = 3600.N. h. W                   

Trong đó:         N - công suất đầu kéo (máy kéo), Kw;

                        h- hiệu suất của bộ truyền động;

                        W- tổng lực cản của xe máy, N.

Tăng hệ số sử dụng quãng đường b trong một ca máy:

                                                   åLchạy có hàng

                        b = __________________________________________

                                    åLchạy có hàng + åLchạy không hàng