Tài liệu Trang bị thủy khí trên ô tô

BỘ CÔNG THƯƠNG 
TRƯỜNG CĐCN VIỆT ĐỨC 
TÀI LIỆU HỌC TẬP 
Học phần 
TRANG BỊ THỦY KHÍ TRÊN Ô TÔ 
(Lưu hành nội bộ) 
Năm 2013 
MỤC LỤC 
LỜI NÓI ĐẦU...1 
Chương 1 MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH ..2 
1.1 Những vấn đề chung về máy thủy lực thể tích .2 
1.2. Bơm bánh răng 8 
1.1. Bơm cánh gạt.............................................................................................................13 
1.4 Bơm piston rôto hướng kính.......................................................................................17 
1.5. Bơm piston rôto hướng trục. .19 
1.6. Xy lanh thủy lực 20 
Chương 2 CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC PHẦN TỬ TRUNG GIAN TRONG 
TRUYỀN ĐỘNG THỂ TÍCH ....28 
2.1. Cơ cấu phân phối28 
2.2. Cơ cấu tiết lưu.31 
2.3. Các loại van ...33 
2.4. Ký hiệu của các phần tử thủy lực.. 38 
Chương 3 MÁY CÁNH DẪN VÀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY ĐỘNG. 42 
3.1. Khái quát chung......................................................................................................... 42 
3.2. Ly hợp thủy lực ..43 
3.3. Biến mô thủy lực... .48 
Chương 4 TRUYỀN ĐỘNG THỦY CƠ ...57 
4.1. Đặt vấn đề. .57 
4.2. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy cơ......................................................................... .57 
4.3. Phương pháp xây dựng đặc tính kéo của ôtô có truyền động thủy cơ....................... 57 
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 65 
1 
LỜI NÓI ĐẦU 
Trong đào tạo kỹ sư và cử nhân cao đẳng nghành Công nghệ ô tô. Học phần: 
Trang bị thủy khí trên ô tô là học phần bắt buộc. Học phần cung cấp cho người học 
những kiến thức cơ bản về các thiết bị thủy lực, truyền động thủy lực được sử dụng trên ô 
tô, máy kéo và các loại xe chuyên dùng, máy công trình: Kết cấu và hoạt động của các bộ 
phận và hệ thống, tính toán và xác định các thông số cơ bản. 
Đứng trước nhu cầu cấp bách: Sinh viên cần được trang bị tài liệu học tập phù 
hợp với trình độ được đào tạo. Nên tác giả đã lựa chọn biên soạn cuốn tài liệu học tập đối 
với học phần: TRANG BỊ THỦY KHÍ TRÊN Ô TÔ. 
Giúp cho quá trình dạy và học, cũng như quá trình tự nghiên cứu của sinh viên nghành 
công nghệ ô tô học tập tại trường có được tài liệu học tập phù hợp, nhất là với đối tượng 
đào tạo theo hệ thống tín chỉ. 
Cấu trúc của sản phẩm: Gồm 04 chương được phân bổ theo chương trình chi tiết có thời 
lượng 02 tín chỉ, nội dung được sàng lọc và biên soạn một cách dễ hiểu, lô gic. 
CHƯƠNG 1. MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH 
CHƯƠNG 2. CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC PHẦN TỬ TRUNG GIAN TRONG 
TRUYỀN ĐỘNG THỂ TÍCH. 
CHƯƠNG 3. MÁY CÁNH DẪN VÀ TRUYỀN ĐỘNG THỦY ĐỘNG 
CHƯƠNG 4. TRUYỀN ĐỘNG THỦY CƠ 
Trong quá trình biên soạn tài liệu, tác giả xin chân thành cảm ơn sự đóng góp quý 
báu của các thầy cô giáo trong Khoa Cơ khí động lực – Trường CĐCN Việt Đức, hội 
đồng khoa học nhà trường. 
Tuy nhiên trong nội dung tài liệu không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được 
sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. 
Mọi ý kiến góp ý xin gửi về địa chỉ: anhtinhvd@gmail.com hoặc Bộ môn Lý thuyết – 
Khoa Cơ khí động lực – Trường CĐCN Việt Đức. 
Xin chân thành cảm ơn. 
2 
Chương 1 MÁY THỦY LỰC THỂ TÍCH 
1.1 Những vấn đề chung về máy thủy lực thể tích 
a. Khái niệm: 
Để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến cơ cấu chấp hành, ngoài cách dùng các loại 
truyền động điện, cơ khí, điện – khí nén người ta còn dùng truyền động thủy lực. 
Có hai loại truyền động thủy lực là truyền động thủy động và truyền động thể tích. 
Khác với truyền động thủy động, truyền động thể tích dựa và tính không nén (khó nén) 
của dòng chất lỏng (dầu cao áp) để truyền áp năng, do đó có thể truyền được xa mà ít tổn 
thất năng lượng. 
Truyền động thể tích có 3 yếu tố: 
Bơm cung cấp dầu áp suất lớn 
Động cơ thủy lực kiểu thể tích 
Bộ phận biến đổi và điều chỉnh (thiết bị điều khiển, đường ống, các thiết bị phụ) 
Trong đó 1 và 2 là cơ cấu biến đổi năng lượng. 
Dựa vào dạng chuyển động của động cơ thủy lực (bộ phận chấp hành) ta có thể có 
truyền động thủy lực thể tích có chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay hoặc chuyển 
động tùy động, đó là các chuyển động trong các máy công cụ, hệ thống lái máy bay, hệ 
thống phanh hay nâng ben ô tô, hệ thống điều khiển tự động ... 
b. Ưu điểm: 
Trọng lượng trên một đơn vị công suất nhỏ 
Hiệu suất cao 
Đảo chiều đơn giản, điều chỉnh vô cấp vận tốc bộ phận chấp hành 
Chuyển động êm 
Độ nhạy và độ chính xác cao 
Tạo lực tác dụng lớn khi cần thiết 
c. Nhược điểm: 
Do áp suất làm việc cao nên khó làm kín các bộ phận làm việc, cac chi tiết có độ chính 
xác cao nên giá thành đắt 
Yêu cầu cao về chất lỏng làm việc 
Vận tốc truyền xung thủy lực khá nhỏ a = 100 m/s nên gây sự trễ đáng kể trong đường 
ống dài 
1.1.1 Lưu lượng của máy thủy lực thể tích. 
Lưu lượng trung bình lí thuyết : 
60
n
 . q Q
lt
 m3/s 
q : Lưu lượng riêng của bơm, là thể tích chất lỏng vận chuyển qua bơm trong 1 chu kỳ 
(1 vòng quay của tay quay). 
 n : Số chu kỳ làm việc của máy (số vòng quay) trong 1 phút. 
3 
Lưu lượng thực tế (tính đến rò rỉ): Q = Qlt - Q = Qlt.Q 
 Q là lưu lượng rò rỉ trong bơm và rò rỉ ra ngoài bơm, Q phụ thuộc chất lượng đệm lót, 
độ nhớt chất lỏng và áp suất làm việc. 
Áp suất làm việc càng lớn, độ nhớt chất lỏng làm việc càng nhỏ thì lưu lượng rò rỉ càng 
lớn. 
Do lưu lượng của máy thể tích dao động theo thời gian nên ta sẽ khảo sát 2 loại lưu 
lượng : 
- Lưu lượng tức thời: Xác định tại 1 thời điểm 
- Lưu lượng trung bình: Xác định trong 1 khoảng thời gian làm việc. 
Lực tác dụng: 
Đối với bơm piston, để tạo cho chất lỏng 1 độ tăng áp suất làm việc p thì phải tác dụng 
lên piston 1 lực : 
 P = F. p 
F là diện tích làm việc của piston 
Khả năng tự hút của bơm thể tích: 
Bơm piston hay bơm thể tích nói chung đều có thể tự hút được, nghĩa là có thể tự khởi 
động mà không cần mồi bơm như bơm ly tâm. 
Giả sử ở thời điểm bắt đầu làm việc piston ở vị trí điểm chết dưới. Trong buồng làm việc, 
hộp van và ống hút đều có không khí chiếm chỗ. 
Gọi Vo: Thể tích không khí chiếm chỗ trong hệ thống lúc piston ở vị trí điểm chết dưới 
 F: Diện tích mặt làm việc của piston. 
 S: Hành trình của piston ứng với nửa vòng quay của tay quay. 
Khi piston chuyển động về vị trí điểm chết trên (ứng với ½ vòng quay của tay quay), 
không khí sẽ giãn nở vì thể tích buồng làm việc tăng, giả sử quá trình dãn nở là quá trình 
đoạn nhiệt, phương trình cơ bản của chất khí cho : 
 p.v = RT 
 pa.Vo = p.(Vo + F.S) 
a
o
o
a
p
FSV
V
pp 
 
Độ chân không 

 pp
a sẽ đưa chất lỏng lên 1 đoạn h = 

 pp
a trong ống hút. 
Piston tiếp tục chuyển động về phía phải, không khí sẽ bị dồn vào ống đẩy, lượng không 
khí còn lại trong hệ thống là Vo’=Vo - h.
4
d 2
h
Piston chuyển động về phía trái, lượng không khí Vo’ tiếp tục giãn nở, áp suất giảm và 
chất lỏng tiếp tục dâng lên trong ống hút. Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất lỏng điền 
đầy xilanh, khi đó bơm coi như đã tự mồi xong, bắt đầu làm việc với chất lỏng. 
4 
Phân loại bơm piston: 
Phân loại theo phương pháp dẫn động: 
- Bơm tay: (dẫn động bằng tay) 
- Bơm dẫn động thẳng: cần piston nối trực tiếp với cần piston của động cơ dẫn động 
- Bơm dẫn động bằng cơ cấu tay quay thanh truyền. 
1.1.2 Áp suất của máy thủy lực thể tích. 
Cột áp H: 
 H = era - evaìo = zra - zvao + g
vvpp vaoravaora
2
22 

 (1) 
Trong bơm thể tích thường v1  v2; z1  z2 do đó: 

lvvaora ppppH 
 (2) 
Vậy cột áp của bơm thể tích phụ thuộc vào: 
- Áp suất phụ tải (áp suất yêu cần tại nơi tiêu thụ) 
- Khả năng làm kín của thể tích làm việc, nếu làm kín không tốt, dưới áp suất lớn rò rỉ 
lớn mất mát lưu lượng và cột áp. 
- Công suất của động cơ dẫn động bơm và độ bền chi tiết phải đáp ứng được yêu cầu về 
cột áp. 
Nếu buồng làm việc hoàn toàn kín, nếu bơm có đủ công suất và các chi tiết đủ bền thì áp 
suất làm việc của bơm phụ thuộc hoàn toàn vào yêu cầu của phụ tải và có thể tăng đến vô 
cùng. Trong thực tế, đến 1 giá trị nào đó của cột áp, chất lỏng sẽ hoàn toàn bị mất mát rò 
rỉ, nghĩa là áp suất làm việc của bơm bị giới hạn. 
1.1.3 Công suất và hiệu suất của máy thủy lực thể tích. 
* Công suất thủy lực: Ntl 
Xét 1 bơm có cột áp H và lưu lượng Q. Công suất thủy lực là toàn bộ năng lượng mà chất 
lỏng đi qua bơm nhận được trong 1 đơn vị thời gian: 
 Ntl = .Q.H 
* Công suất trên trục: Ntr 
Nếu máy làm việc không có tổn thất thì công suất trên trục của máy tính bằng công suất 
mà máy trao đổi với chất lỏng. Trong thực tế khi máy làm việc có tổn thất, phải tốn 1 
phần công suất trên trục để khắc phục tổn thất này. Do đó công suất trên trục sẽ khác 
công suất thủy lực. 
Gọi η<1 : Hiệu suất của máy thủy khí 
+ Nếu là máy bơm: 
cokhi
HQ
cokhi
HQ
cokhiltlttr
N
HQ
N
HQ
NHQN 





  
+ Nếu máy là động cơ thủy lực: 
5 
Dòng chất lỏng cung cấp cho đo thủy lực 1 công suất thủy lực là N = .Q.H. Động cơ 
nhận năng lượng của dòng chất lỏng, biến thành cơ năng cho máy công tác và khắc phục 
phần năng lượng tiêu hao cho tổn thất, do đó công suất trên trục động cơ thủy lực là : 
- Hiệu suất η: 
 Ntr = . Ntl 
Xét sự làm việc của 1 máy thủy khí, ta thấy luôn có 1 phần công suất tiêu hao để khắc 
phục tổn thất năng lượng trong quá trình làm việc. Các tổn thất đó có thể kể như sau: 
- Tổn thất thủy lực: (Tổn thất cột áp) 
Là năng lượng tiêu hao để khắc phục tổn thất dọc đường và các tổn thất cục bộ khi dòng 
chất lỏng chuyển động qua máy. Đánh giá bằng hiệu suất ηH 
Gọi Hlt là cột áp lý thuyết của máy 
 NH = .Q. H 
Hiệu suất thủy lực được định nghĩa: 
 
 
H
lt
lt lt
Q H Q H
Q H
H
H
. . . .
. .
1 
* Tổn thất lưu lượng: 
Do điều kiện làm việc và chất lượng chế tạo, khi làm việc máy thủy khí bao giờ cũng bị 
rò rỉ từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp hoặc rò rỉ ra ngoài, do đó sẽ có 1 
phần lưu lượng bị mất mát đưu đến sự mất mát một phần năng lượng. Phần năng lượng 
tiêu hao để khắc phục năng lượng mất mát do rò rỉ trong 1 thời gian được đánh giá qua 
hiệu suất lưu lượng ηQ. 
Gọi Q là lượng chất lỏng rò rỉ trong 1 đơn vị thời gian, công suất tiêu hao sẽ là 
 Tổn thất lưu lượng: 
 Nll = . Q.Hlt 
Hiệu suất lưu lượng ηQ được định nghĩa: 
 
 
Q
lt lt lt
lt lt lt
Q H Q H
Q H
Q
Q
. . . .
. .
1 
Trong công thức trên .Qlt.Hlt là công suất lý thuyết của dòng chảy, tức là công suất trong 
điều kiện hoàn toàn lý thuyết (không có tổn thất thủy lực và không có rò rỉ) 
* Tổn thất cơ khí: 
Một máy làm việc bao giờ cũng có những chi tiết máy chuyển động tương đối với nhau, 
vì vậy mà có 1 phần năng lượng của máy bị tiêu hao để khắc phục những ma sát giữa các 
bộ phận chuyển động và không chuyển động (ổ trục, các đệm lót) 
Phần năng lượng tiêu hao này được đánh giá bằng hiệu suất cơ khí ηm 
Gọi Nm là công suất tiêu hao do tổn thất cơ khí: 
Công suất trên trục bơm sẽ là: 
 Ntr = .Qlt.Hlt + Nck 
6 
 ck
tr ck
tr
ck
tr
N N
N
N
N
1 
Hiệu suất toàn phần η: 
Xét trường hợp 1 bơm: 
Ta đã có định nghĩa 
 
 

 
   
N
N
Q H
N
Q H
Q H
Q H
N
Q
Q
H
H
Q H
N
tl
tr tr lt lt
lt lt
tr lt lt
lt lt
tr
. . . .
. .
. . . .
Vậy:      Q H m 
Khi xét phần này ta coi chất lỏng là không nén nên  = const 
1.1.4 Phân loại máy thủy lực thể tích 
Phân loại theo nguyên lý tác dụng của máy với dòng chất lỏng trong quá trình làm việc: 
Chủ yếu có hai loại: 
a. Máy cánh dẫn: Dòng chất lỏng qua máy là liên tục, bộ phận làm việc chủ yếu là bánh 
công tác có chuyển động quay, bánh công tác bao gồm 1 mayơ có gắn các cánh dẫn là 
các bản cánh để dẫn dòng chảy. 
Việc trao đổi năng lượng trong máy cánh dẫn thực hiện được nhờ tác dụng lực tương hổ 
giữa hệ thống cánh dẫn và dòng chất lỏng. 
Năng lượng trao đổi gồm: 
Động năng: v2/2g - Thế năng : z + p/ 
Sự biến đổi động năng của dòng chảy sẽ kèm theo sự biến đổi thế năng và ngược lại. 
Ví dụ: Dòng chất lỏng qua hệ thống cánh dẫn của 1 bơm sẽ được cung cấp năng lượng, 
năng lượng này có tác dụng khắc phục những tổn thất trong hệ thống, động thời làm tăng 
động năng và thế năng của dòng chất lỏng. 
Máy cánh dẫn được sử dụng rộng rãi vì có tính năng kỹ thuật cao, chỉ tiêu kinh tế tốt. 
Tóm lại đặc điểm của loại máy này là: 
Dòng chất lỏng qua máy liên tục 
Vận tốc và áp suất của dòng chất lỏng không thay đổi đột ngột, ở 1 chế độ làm việc ổn 
định thì lượng chất lỏng chuyển động qua máy trong 1 đơn vị thời gian là hằng số. 
b. Máy thể tích: 
Việc trao đổi năng lượng với chất lỏng được thực hiện theo nguyên lý chèn ép chất lỏng 
trong 1 thể tích kín dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh. 
Năng lượng chủ yếu mà dùng chất lỏng trao đổi với máy là áp năng , còn thành phần 
động năng của dòng chất lỏng chuyển động qua máy thì thay đổi không đáng kể, do đó 
còn gọi là máy thủy tĩnh. 
Loại máy này có các ưu điểm sau: Làm việc với áp suất cao, lưu lượng nhỏ, được dùng 
nhiều trong ngành chế tạo máy, bơm dầu, các hệ thống truyền động dầu ép. 
7 
Nhược điểm của loại máy này là dòng chất lỏng chuyển động qua máy không liên 
tục, lưu lượng và áp suất thay đổi theo thời gian, mức độ thay đổi phụ thuộc và từng loại 
máy, trong thực tế ta cố gắng giảm độ dao động này càng nhiều càng tốt. Ở trên ta đã 
phân loại các máy thủy khí, trong kỹ thuật hiện đại người ta còn kết hợp các cơ cấu thủy 
lực tạo thành 1 tổ hợp các cơ cấu thủy lực để truyền cơ năng từ bộ phận dẫn động đến bộ 
phận công tác, ta gọi là truyền động thủy lực. Có 2 loại: 
* Truyền động thủy động: là sự kết hợp làm việc giữa 1 bơm và 1 tuốc bin. Bơm nhận cơ 
năng của bộ phận dẫn động vận chuyển chất lỏng cung cấp cho tuabin, tuabin nhận năng 
lượng của dòng chảy mà bơm cung cấp để biến thành cơ năng quay tuabin và truyền 
chuyển động cho bộ phận công tác. Như vậy trong truyền động thủy động việc truyền cơ 
năng giữa các bộ phận máy chủ yếu là được thực hiện bằng năng lượng của dòng chất 
lỏng. 
 * Truyền động thủy tĩnh: thường dùng các máy thủy lực thể tích, sử dụng nhiều trong hệ 
thống điều khiển tự động: các máy ép thủy lực, cần trục  
Ta có thể tóm tắt sự phân loại các máy làm việc với chất lỏng dạng nước theo phụ lục 
sau: 
Bơm 
ly 
tâm 
Bơm 
hướng 
trục 
Tuốc 
bin 
phản 
lực 
Tuốc 
bin 
xung 
lực 
Bơm và 
Động cơ 
pít tông 
H trục 
Bơm và 
Động cơ 
pít tông 
H kính 
Bơm và 
động cơ 
rô to 
Bơm 
xoáy 
Bơm 
phun 
tia 
MÁY THỦY 
LÆÛC 
Máy cánh dẫn Máy thể tích Máy thủy lực 
khaïc 
B cánh dẫn Đcơ cánh dẫn B và Đcơ thể tích 
Truyền động thủy 
động 
Truyền động thể tích 
Khớp nối 
thủy lực 
Biến tốc 
thủy lực 
TĐTLTT có 
chuyển động 
tịnh tiến 
TĐTLTT có 
chuyển 
động quay 
TĐTLTT có 
chuyển động 
tùy động 
8 
1.2. Bơm bánh răng 
1.2.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm bánh răng. 
a. Sơ đồ cấu tạo: 
Bơm bánh răng thường dùng trong truyền động thủy lực thể tích và trong các hệ thống 
bôi trơn. 
Kết cấu của bơm 2 bánh răng gồm 2 bánh răng ăn khớp với nhau, loại đơn giản nhất là ... ng truyền lực của ô tô 
4.2. Sơ đồ hệ thống truyền động thủy cơ. 
 Truyền động thủy cơ với ô tô dùng hộp số tự động: 
Truyền động thủy cơ với ô tô dùng động cơ dầu: 
Câu hỏi thảo luận chương 3. 
Câu 1.Trình bày khái niệm và phân loại Máy cánh dẫn và truyền động thuỷ động? 
Câu 2. Trình bày các đặc tính của biến mô thuỷ lực? 
Câu 3. Trình bày các đặc tính của biến mô kết hợp? 
Câu 4. Trình bày nội dung, ý nghĩa của đồ thị đặc tính tổng hợp? 
Câu 5. Vẽ và trình bày nội dung, ý nghĩa của đồ thị đặc tính quy dẫn? 
Câu 6. Vẽ và trình bày nội dung, ý nghĩa của đồ thị biến mô thủy lực? 
Câu 7. Trình bày nguyên lý hoạt động của biến mô thủy lực? 
4.3. Phương pháp xây dựng đặc tính kéo của ôtô có truyền động thủy cơ. 
4.3.1. Xác định sự làm việc đồng thời của động cơ đốt trong và biến mô thủy lực. 
Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng kéo của ô tô: 
Động cơ 
đốt trong 
Biến mô 
thủy lực 
Hộp số tự 
động 
Bánh xe 
chủ động 
Truyền 
lực cuối 
cùng 
Động cơ 
đốt trong 
Bơm thủy lực 
(Bơm dầu) 
Động cơ 
dầu 
Bánh xe 
chủ động 
58 
Ảnh hưởng của ly hợp thủy lực đến chất lượng kéo của ô tô: Chúng ta biết rằng 
chất lượng kéo của ô tô phụ thuộc vào tỷ số truyền của hộp số. Khi gài mỗi tay số, sẽ xác 
định được quan hệ giữa vận tốc của ô tô và vận tốc quay của trục khuỷu động cơ. Ở một 
số điều kiện làm việc, ly hợp ma sát có khả năng bị trượt và các chi tiết của chúng bị 
nóng lên làm hư hỏng bề mặt ma sát, vì vậy nó không thể bị trượt với thời gian dài được. 
Nếu trong hệ thống truyền lực thay ly hợp ma sát bằng ly hợp thủy lực thì có khả năng 
làm việc trong điều kiện bị trượt lâu dài giữa bánh chủ động (bánh bơm) và bánh bị động 
(bánh tua bin); nó còn cho phép trục khuỷu động cơ quay ở số vòng quay cao một cách 
ổn định khi ô tô chuyển động ở tốc độ thấp. Nhờ đó, nó có thể tăng tốc độ một cách 
nhanh chóng vì sự tăng tốc được tiến hành ở những giá trị lớn của mô men. 
Đồ thị minh họa đặc tính kéo của ô tô với hệ thống truyền lực có đặt ly hợp ma sát 
và ly hợp thủy lực (hộp số cơ khí có 3 số truyền). 
Trên đồ thị ta nhận thấy: Nếu trong hệ thống truyền lực dùng ly hợp thủy lực thì ô tô có 
khả năng làm việc ổn định ở tốc độ rất nhỏ, 
Như vậy nó làm tốt đặc tính kéo của ô tô ở tốc độ thấp và khả năng tăng tốc của nó nhanh 
hơn, êm dịu hơn 
 Ảnh hưởng của biến mô thủy lực đến chất lượng kéo của ô tô 
Trong hệ thống truyền lực của ô tô ta thay biến mô thủy lực vào vị trí của ly hợp ma sát 
và hộp số có cấp nhằm thực hiện truyền lực vô cấp. 
Bộ biến mô thủy lực làm 
nhiệm vụ thay đổi vô cấp tự động tỉ 
số truyền của hệ thống truyền lực theo 
trị số của các lực cản chuyển động 
bên ngoài khi động cơ làm việc ở một 
chế độ ổn định và cho phép tiến hành 
tăng tốc ô tô một cách êm dịu, không 
ngắt dòng công suất truyền tới các 
bánh xe chủ động. 
Truyền mômen xoắn trong 
biến mô thủy lực cũng như trong ly 
hợp thủy lực được thực hiện bằng 
việc sử dụng động năng của chất lỏng 
tuần hoàn trong các bánh xe công tác 
của biến mô hay ly hợp thủy lực. 
Hình 4 - 1: Đồ thị đặc tính kéo của ô tô 
a) Khi đặt ly hợp ma sát 
b) Khi đặt ly hợp thủy lực 
59 
Sơ đồ cấu tạo của biến mô thủy lực gồm có: 
Bánh bơm ly tâm 4 được dẫn động quay từ 
trục khuỷu động cơ I; bánh tuabin 3 nối với 
các bánh xe chủ động của ô tô qua hệ thống 
dẫn động cơ khí II và bánh xe phản ứng 5 
nối với moayơ cố định 1 nhờ khớp nối một 
chiều 2. 
Tất cả ba bánh xe công tác của bộ 
biến mô thủy lực: bánh bơm, gọi là vòng 
tuần hoàn; trên vòng tuần hoàn này có sự 
chuyển động liên tục của dòng chất lỏng từ 
bánh bơm qua bánh tuabin, từ bánh tuabin 
qua bánh phản ứng và từ bánh phản ứng 
ngược trở lại bánh bơm khi bánh bơm đã 
quay. 
Dòng chất lỏng chảy từ bánh bơm đập vào các cánh của bánh tuabin, do đó bánh xe 
tuabin quay quanh trục của nó và làm trục II quay. 
4.3.2. Xây dựng đặc tính ra của biến mô. 
Dựa vào lý thuyết về máy thủy lực người ta đã chứng minh được rằng : khi biến 
mô thủy lực làm việc ở chế độ ổn định thì tổng số mômen xoắn tác dụng lên các bánh 
công tác của nó bằng không, nghĩa là : 
 M3 + M4 + M5 = 0 
Hay: - M3 = M4 + M5 (4 - 1) 
 Trong đó: 
 M3, M4, M5 – Mômen xoắn của bánh tuabin, bánh bơm và bánh phản ứng. 
 Dấu (-) đặt trước mômen xoắn của bánh tuabin, chứng tỏ rằng bánh xe tuabin là 
phản ứng bị động. 
Từ phương trình (4 - 1), ta nhận thấy rằng do có mômen xoắn M5 của bánh xe 
phản ứng mà có sự biến đổi mômen xoắn từ trục bánh bơm tới trục bánh tuabin. 
Mômen M5 hình thành là do các cánh của bộ phận phản ứng cố định làm thay đổi hướng 
của dòng chảy chất lỏng chảy từ bánh tuabin quay trở lại bánh bơm. Nếu bộ phận bánh xe 
phản ứng có khả năng quay tự do trong dòng chất lỏng thì việc biến đổi mômen xoắn sẽ 
không xảy ra và biến mô thủy lực trở thành ly hợp thủy lực. 
 Tác dụng biến đổi mômen của biến mô thủy lực được đặc trưng bằng hệ số biến 
mô và kí hiệu là KBM : 
B
T
BM
M
M
K (4 - 2) 
Trong đó: 
 MT – Mômen xoắn ở trục tuabin. 
 Hình 4 -2: Sơ đồ biến mô thủy lực 
60 
 MT – Mô men xoắn ở trục bánh bơm. 
Hệ số biến mô Kbm thay đổi tự động phụ thuộc và điều kiện làm việc của ô tô. Khi 
lực cản chuyển động bên ngoài tăng lên, vận tốc ô tô giảm xuống thì hệ số biến mô sẽ 
tăng lên. Hệ số biến mô có giá trị lớn nhất khi trục của bánh tuabin bị hãm lại hoàn toàn, 
nghĩa là bánh tuabin không quay. Ngược lại khi lực cản chuyển động giảm đi, vận tốc ô 
tô tăng lên, do đó số vòng quay của trục tuabin tăng lên thì hệ số biến mô giảm xuống. 
Tính chất tự động làm việc thay đổi mômen xoắn của biến mô thủy lực là do tác động của 
dòng chất lỏng lên các cánh của bánh tuabin bị thay đổi khi thay đổi số vòng quay của 
nó. Đặc tính thay đổi và giá trị lớn nhất của hệ số biến mô phụ thuộc và chủng loại và kết 
cấu của biến mô thủy lực. 
 Tỷ số giữa số vòng quay của trục bị động (trục bánh tuabin) nT và số vòng quay 
của trục bị động (trục bánh bơm) nB được gọi là tỷ số truyền động của biến mô thủy lực, 
ký hiệu là iBM. 
B
n
n
i TBM ( 4 – 3) 
 Hiệu suất của biến mô thủy lực được biểu thị bằng biểu thức sau : 
BMBM
TnB
TnT
B
T
BM iK
M
M
n
n
n (4 – 4) 
Trong đó: 
 NT – Công suất phát ra tại bánh tuabin của biến mô thủy lực; 
 NB – Công suất phát ra tại bánh bơm 
Khi biến mô thủy lực làm việc ở chế độ ly hợp thủy lực thì hệ số biến mô có thể xem 
như bằng 1. Hiệu suất của biến mô trong trường hợp này sẽ là : 
B
T
li
n
n
n (4 – 5) 
Ở đây: 
 Nli – Hiệu suất ly hợp thủy lực. 
Qua công thức (4 - 5) ta có thể nhận xét rằng, khi trên trục của bánh tuabin có tải trọng 
tác dụng thì luôn luôn có sự trược giữa bánh bơm và bánh tuabin (nT < nB). 
Tải trọng tác dụng càng tăng thì sự trượt càng tăng và hiệu suất của ly hợp càng giảm. Ở 
trường hợp giới hạn, bánh tuabin có thể bị dừng hẳn trong khi bánh bơm vẫn quay. 
Giá trị mômen xoắn của bánh bơm và bánh tuabin phụ thuộc và chủng loại biến mô thủy 
lực, kích thước của nó, số vòng quay của bánh bơm và chất lỏng được sử dụng trong biến 
mô thủy lực. Các giá trị này được tính như sau: 
 MB = λ1.γ.nB
2
.D
5
 MT = λ2.γ.nB
2
.D
5 
 Ở đây: 
D – Đường kính ngoài của khoang công tác của biến mô; 
61 
γ – Trọng lượng riêng của chất lỏng chứa bên trong biến mô thủy lực; 
λ1 – Hệ số mômen sơ cấp của biến mô thủy lực 
λ2 – Hệ số mômen thứ cấp của biến mô thủy lực 
 Đối với mỗi loại biến mô thủy lực thì hệ số λ1, λ2 có giá trị riêng của nó và được 
xác định bằng thực hiện. 
Từ biểu thức (4 - 5), chia biểu thức dưới cho biểu thức trên ta được: 
B
T
M
M
12  (4- 6) 
Trong biểu thức (4 - 6), cần lưu ý rằng, hệ số mômen sơ cấp của biến mô thủy lực λ1 đặc 
trưng cho tính chất thay đổi tải trọng tác 
dụng trên trục bánh bơm khi thay đổi tải 
trọng trên trục bánh tuabin. 
Nếu λ1 ≈ const thì biến mô thủy lực 
được gọi là loại “không nhạy”; nếu λ1 thay 
đổi thì biến mô thủy lực được gọi là loại 
“nhạy”. Trong hệ thống truyền lực của ô tô, 
nếu có trang bị biến mô loại “nhạy”, khi lực 
cản chuyển động của ô tô tăng lên thì vận 
tốc góc của trục bánh bơm cũng như vận 
tốc góc của trục bánh bơm cũng như vận tốc 
góc của trục khuỷu động cơ sẽ tự động giảm 
xuống, dẫn đến mômen xoắn của động cơ 
tăng lên trong khi độ mở của bướm ga 
không thay đổi. Ngược lại khi giảm lực cản chuyển động của ô tô thì vận tốc góc của trục 
khuỷu động cơ cũng như vận tốc chuyển động của ô tô sẽ tự động tăng lên. 
Sự thay đổi của các thông số của biến mô thủy lực trong quá trình làm việc theo tỉ 
số truyền động ibm được biểu điễn bằng đồ thị và được gọi là đường đặc tính không thứ 
nguyên của biến mô thủy lực. 
Trên hình 4 - 3 trình bày đồ thì đặc tính không thứ nguyên của một loại biến mô thủy lực 
đặt trong hệ thống truyền lực của ô tô. 
4.3.3. Tính toán đặc tính kéo của ôtô dựa vào đặc tính ra của biến mô thủy lực. 
Do không có sự nối cứng giữa trục khuỷu động cơ và hệ thống truyền lực của ô tô 
khi có biến mô thủy lực, do đó việc tính toán các chỉ tiêu về động lực học của ô tô cần 
phải phân tích sự làm việc động thời giữa động cơ và biến mô thủy lực. 
Để giải quyết vấn đề này, ta tiến hành các bước sau : 
* Xây dựng đường đặc tính mômen của động cơ: 
 Me = f(ne) với ne = nb 
Hình 4 - 3: Đồ thị đặc tính thứ nguyên 
của biến mô thủy lực 
62 
* Cho một giá trị bất kì của tỉ số truyền động ibm rồi căn cứ và đường đặc tính không thứ 
nguyên của biến mô thủy lực, tìm được một trị số λ1 tương ứng. 
* Sau đó cho một vài giá trị số vòng quay của trục bánh bơm nB và theo công thức (4 - 
5), ta tìm được các giá trị mômen phát ra trên trục bánh bơm MB tương ứng với một trị 
số ibm. Theo công thức (4- 5) thì mômen phát ra trên bánh bơm phụ thuộc bậc hai vào số 
vòng quay của chúng, do đó đường cong này là một đường bậc 2 (đường parabon). 
Tương tự như trên, ta cho các tỉ số truyền động khác nhau của biến mô ibm rồi tìm được 
các trị số λ1 và tính được các trị số mômen khác nhau của trục bánh bơm MB = f(nB). 
Các đường đặc tính mômen xây dựng theo các bước trên được biểu hệ thống động cơ – 
biến mô thủy lực. 
 Sự làm việc ổn định đồng thời của toàn cụm động cơ và biến mô thủy lực chỉ có 
thể có được ở những giao điểm của đường cong mô men của bánh bơm MB với các 
đường cong mômen của động cơ Me (các điểm a,b,c trên đồ thị hình 45). Như vậy, rõ 
ràng là ứng với mỗi góc mở khác nhau của bướm ga sẽ được một chế độ làm việc chung 
thích hợp của cụm động cơ và biến mô thủy lực. Chế độ này là không thay đổi và không 
phụ thuộc vào điều kiện chuyển động của ô tô. 
 Ví dụ trên đồ thị hình 45b, khi động cơ làm việc ở số vòng quay n1, ta có mômen 
tương ứng trên trục bánh bơm là M1, ta sẽ xác định được số vòng quay trên trục bánh 
tuabin là nT1 = n1.ibm ; MT1 = M1.Kbm;  nT3 = n3.ib’’m; MT3 = M3.Kb’’m Cần chú ý rằng 
các giá trị hệ số biến mô Kbm,  , Kb’’m được lấy từ đường đặc tính không thứ nguyên 
tương ứng với tỉ số truyền động của nó. 
Khi đã biết được các giá trị của nT và MT, ta xác định công suất trên trục tuabin 
theo công thức: 
Hình 4 - 4: Đồ thị đặc tính tải trọng của hệ thống động cơ có biến mô thủy lực 
a) Loại không nhạy; b) Loại nhạy 
63 
 NT = MT.nT ; W 
 Đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa công suất và mômen phát ra ở trục bánh 
tuabin với số vòng quay của nó NT = f(nT) và MT = f(nT) được gọi là đường đặc tính ra 
của hệ thống động cơ-biến mô thủy lực (hình 46). 
 Khi đã có đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ – biến mô thủy lực, ta tiến hành 
tính toán các chỉ tiêu động cơ lực học của ô tô với biến mô thủy lực theo phươmg pháp 
giống như tính toán đối với ô tô có hệ thống truyền lực cơ khí bình thường. 
Vận tốc của ô tô : )/(
60
2
sm
i
rn
v
t
bT 
Trị số lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động: 
b
TT
k
r
iM
P

Trong đó: 
it – Tỉ số truyền của phần truyền lực cơ khí nằm giữa biến mô thủy lực và các bánh xe 
chủ động. 
η – Hiệu suất của phần truyền lực cơ khí nằm giữa biến mô thủy lực và các bánh xe chủ 
động có tính đến sự tiêu hao năng lượng để dẫn động bơm dầu cung cấp cho hệ thống 
biến mô thủy lực và hệ thống điều khiển hộp số cơ khí. 
 Nếu như hiệu suất của biến mô thủy lực xem như không đổi và bằng hiệu suất của 
hộp số cơ khí thông thường thì sự thay đổi của lực kéo tiếp tuyến Pk là hàm số của vận 
tốc Pk ≈ f(v) được biểu thị bằng đường nét đứt trên hình (H47a). 
 Trong nhiều trường hợp, ở ô tô lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động 
là rất lớn so với ô tô cùng loại có hộp số cơ khí (phần gạch chéo). Phần lực kéo dư này 
đảm bảo làm tốt hơn lên tính chất động lực học của ô tô có biến mô thủy lực. Tuy nhiên 
hiệu suất của biến mô thủy lực không phải là không đổi và ở khu vực có tốc độ góc lớn 
thì hiệu suất nhỏ. Vì vậy trong thực tế thì lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ 
Hình 4 - 5: Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ có biến mô thủy lực 
64 
động khi có biến mô thủy lực được thay đổi và nhỏ hơn so với lực kéo khi có hộp số cơ 
khí. Hậu quả đó ảnh hưởng xấu đến tính chất động lực học của ô tô. 
 Nhân tố động lực học D, quãng đường tăng tốc S và thời gian tăng tốc t của ô tô có 
biến mô thủy lực cũng được tính toán giống như đối với loại truyền lực cơ khí, chỉ khác 
là đối với truyền lực cơ khí ta sử dụng mômen của động cơ Me, còn khi có biến mô thủy 
lực, ta sử dụng mômen phát ra tại trục tuabin MT và số vòng quay của trục tua bin nT. 
Đồ thị hình (Hình 4 -6 b) biểu thị nhân tố động lực học D và hình (Hình 4 - 6c) biểu thị 
gia tốc của ô tô có truyền lực học với biến mô thủy lực. 
 Đối với ly hợp thủy lực, các chỉ tiêu động lực học của ô tô được tính toán cũng 
giống như khi tính toán với biến mô thủy lực. 
Câu hỏi thảo luận chương 4 
Câu 1. Vẽ và trình bày nội dung, ý nghĩa của đồ thị đặc tính kéo của ô tô? 
Câu 2. Vẽ và trình bày nội dung, ý nghĩa của đồ thị đặc tính tải trọng của hệ thống động cơ 
có biến mô thủy lực loại không nhạy? 
Câu 3. Vẽ và trình bày nội dung, ý nghĩa của đồ thị đặc tính tải trọng của hệ thống động cơ 
có biến mô thủy lực loại nhạy? 
Câu 4. So sánh sự giống và khác nhau giữa 2 đồ thị đặc tính tải trọng của hệ thống động cơ 
có biến mô thủy lực? 
Câu 5. Vẽ và trình bày nội dung, ý nghĩa của đồ thị đặc tính ra của ô tô? 
Hình 4 -6: Đồ thị đặc tính động lực học của ô tô có biến mô thủy lực kết hợp với hộp số 
cơ khí có 3 số truyền 
a) Đồ thị lực kéo Pk; b) Đồ thị đặc tính động lực học D; c) Đồ thị gia tốc 
65 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Lê Văn Quỳnh; Bài giảng và tập bản vẽ trang bị thủy lực trên ô tô – máy kéo; Đại 
học kỹ thuật công nghiệp; 2006. 
[2] Phạm Vỵ, Lê Văn Quỳnh; Tập bản vẽ trang bị thủy lực trên ô tô – máy kéo; Nhà xuất 
bản Đại học Bách khoa Hà Nội; 2004. 
[3] PGS.TS Nguyễn Khắc trai; Hệ thống gầm xe con; Nhà xuất bản Giao thông vận tải 
Hà Nội; 2000. 
[4] PGS.TS Nguyễn Khắc trai; Hệ thống truyền lực xe con; Nhà xuất bản Giao thông vận 
tải Hà Nội; 2000. 
[5] PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan; Truyền động thủy khí trên ô tô – máy kéo; Nhà xuất 
bản Đại học Bách khoa Hà Nội; 2004.