Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Nghiên cứu động học và động lực học của xe tải khi chở quá tải Đề tài chỉ nghiêm cứu tính toán xây dựng đặc tính ngoài động cơ, khảo sát cân bằng lực kéo, cân bằng công su[.]
CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Nghiên cứu động học động lực học xe tải chở q tải Đề tài nghiêm cứu tính tốn xây dựng đặc tính ngồi động cơ, khảo sát cân lực kéo, cân cơng suất đặc tính động lực học, tính tốn kiểm tra tính ổn định xe, tính tốn kiểm tra quay vịng xe xe chở tải 70% Có hai phương pháp để nghiên cứu tính chất động lực học xe là: Phương pháp thực nghiệm dùng số liệu khảo nghiệm để nghiên cứu phương pháp xác địi hỏi phải có thiết bị đại Phương pháp lí thuyết cần vài thơng số xe mặt đường, dùng phần mềm máy tính hỗ trợ Do điều kiện khả không cho phép nên đồ án em chọn phương pháp thứ hai để khảo sát GIỚI THIỆU CƠ BẢN CÁC THÔNG SỐ CỦA XE Hyundai HD800 TẤN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ THÔNG SỐ KỸ thuật XE Hyundai HD800 TẤN Chiều dài tổng thể L0 6960 mm Chiều rộng tổng thể B0 2200 mm Chiều cao tổng thể H0 3060 mm Chiều dài sở L 3755 mm Chiều rộng sở c 1775 mm Chiều cao gầm xe Hgx 1170 mm R 7,3 m Bán kính quay vịng tối thiểu Tay số Lùi Tỷ số truyền 5,830 2,865 1,700 1,000 0,722 5,380 1.2.THÔNG SỐ TRỌNG LƯỢNG γ = 0,7 hg = 1536 (mm) Gqt = G0 + ( Gh + γGh ) + ncnGn = 32275 + 1,7 77891 + 3.638 = 166604 (N) G1 = n1.Gqt = 0,3.166604 = 49981 (N) G2 = n2.Gqt = 0,7.166604 = 116623 (N) 1.3.THÔNG SỐ CƠ BẢN Pemax = 130 (ps) = 97 (kW), nPe = 2900 (vg/ph) Memax = 38 (kG.m) = 372,78 (N.m), nM e = 1800 (vg/ph) vmax = 83 (km/h) = 23,1 (m/s) rb= 393,954 (mm) i0 = 7,19 a0 = 1815 (mm) b0 = 1940 (mm) CHƯƠNG XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI CỦA XE HYUNDAI HD800 TẤN THEO CƠNG THỨC LAY-ĐÉC-MAN Vì khơng có đường đặc tính tốc độ động thực nghiệm, nên chúng em xây dựng đường đặc tính nói nhờ cơng thức kinh nghiệm S.R.Lây Đécman Động xe Hyundai HD800 loại động diesel loại buồng cháy xốy lốc, ta có cơng thức S.R.Lây Đécman: n n ne ne n Pe = Pemax [a ( Pe ) + b ( Pe ) − c ( Pe ) ] ne Cho trị số ne khác nhau, dựa theo cơng thức tính cơng suất Pe tương ứng từ vẽ đồ thị Pe = f(ne) Từ giá trị Pe ne tính giá trị mơmen xoắn Me động theo công thức sau: Me = 104 Pe 1,047.ne Sau tính tốn xử lí số liệu ta xây dựng đường đặc tính ngồi với Cơng suất Pe (kW) Mơmen xoắn Me (N.m) ta vẽ đồ thị Khi tăng tốc độ từ nemin = 500 (vg/ph) đến ne = 1800 (vg/ph), Me tăng Pe tăng hệ số nạp tăng Do vận động dịng khí nạp tăng nên cháy tốt nhanh, tổn thất nhiệt nước làm mát giảm Từ ne = 1800 (vg/ph) đến ne = 2900 (vg/ph), Pe tăng Me giảm hệ số nạp giảm, mát công bơm công học Nhưng số vòng quay vượt ne =2900 (vg/ph) Từ ne =2900 (vg/ph) ne = 3200 (vg/ph) Me, Pe giảm dần 0, lúc điều tốc làm việc CHƯƠNG TÍNH TỐN KIỂM TRA CÂN BẰNG LỰC KÉO, CÂN BẰNG CƠNG XUẤT VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE KHI CHỞ Q TẢI 3.1 TÍNH TỐN KIỂM TRA CÂN BẰNG LỰC KÉO CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động dùng để khắc phục lực cản chuyển động Phương trình tổng qt, ta có: Fk = Ff ± Fi +Fꙍ ± Fj + Fm Chúng ta vẽ cho trường hợp: xe chuyển động ( j = ) đường nằm ngang ( i = ) khơng kéo theo rơmóc, hộp số có số truyền, nên ta có: Fk = FΨ + Fω = Ff + Fω Phương trình cân lực kéo xe biểu diễn đồ thị Chúng ta xây dựng quan hệ lực kéo Fk lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc xe, tức là: F = f(v) Đường cong lực cản ( Ff + Fꙍ ) cắt Fk5 điểm có lực kéo Fk =3865 (N) vận tốc Vmax = 19,5 (m/s ) = 70,2 (km/h) xe chở tải 70% Đối với xe chở tải vận tốc cực đại 23 (m/s) cần lực kéo 3568 (N) Đường thẳng Fφ đường thể giới hạn lực bám bánh xe chủ động với mặt đường Để xe khơng bị trượt quay Fk ≤ Fφ, Fk > Fφ bánh xe chủ động xảy tượng trượt quay hồn tồn 3.2 TÍNH TỐN KIỂM TRA CÂN BẰNG CƠNG SUẤT CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI Công suất động sinh phần tiêu hao cho ma sát hệ thống truyền lực, phần lại dùng để thắng lực cản chuyển động Phương trình tổng qt, ta có: Pe = Pt + Pf ± Pi + Pꙍ ± Pj + Pm Chúng ta vẽ cho trường hợp: xe chuyển động ( j = ) đường nằm ngang ( i = ) không kéo theo rơmóc, hộp số có số truyền, tức là: Pk = Pe.ηtl = Pe - Pt = PΨ + Pꙍ = Pf + Pꙍ Phương trình cân cơng suất xe biểu diễn đồ thị Đồ thị xác định trị số thành phần công suất cản tốc độ khác với tỉ số truyền khác Xác định công suất dư tốc độ khác tỉ số truyền khác Ở tay số 5, đường cong công suất cản cắt đường công suất kéo ( Pk5 ) có cơng suất 76 ( kW ) vận tốc 19,5 ( m/s ), Đó cơng suất kéo cực đại xe chở tải Công suất kéo cực đại xe tải 82 ( kW ) vận tốc 23 m/s 3.3 ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI Phương trình cân lực kéo khơng thuận lợi để đánh giá loại xe khác Cho nên cần phải có thơng số đặc trưng cho tính chất động lực học xe mà số kết cấu khơng có mặt Thơng số gọi đặc tính động lực học, ký hiệu D: D= Fk −Fψ Gqt = Me ihi i0 ηtl − 0,625.Cx S.v2 rb Gqt D phụ thuộc vào thông số kết cấu xe, xác định cho xe cụ thể Giá trị D bị giới hạn điều kiện bám Fφ ≥ Fkmax Bởi phải đưa thêm khái niệm đặc tính động lực học tính theo điều kiện bám D : Dφ = Fφ −Fψ Gqt = mi Gqt φ − 0,625.Cx S.v2 Gqt Để xe chuyển động khơng bị trượt quay thì: Dφ ≥ D Để trì cho xe chuyển động phải thõa mãn hai điều kiện sau: Dφ ≥ D 3.3.1 Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học xe xe chở tải chở tải Ta xét trường hợp xe chuyển động (ổn định) tức j = loại đường tốt, nằm ngang = 0, hệ số cản tổng cộng mặt đường hệ số cản lăn: = f *xác định tốc độ lớn xe chở tải Dựa vào đồ thị đặc tính động lực học, ta có đường cong D5 đường hệ số cản lăn f cắt điểm A Điểm cắt có vận tốc v = 19,5 (m/s) = 70,2 (km/h) vận tốc cực đại vmax cần tìm Từ đồ thị ta xác định vận tốc cực đại xe chở tải v = 70,2 (km/h) nhỏ 12,8 (km/h) so với vận tốc cực đại thông số kĩ thuật cho 83 ( km/h ) việc ta chở tải lực kéo khơng đổi lực ma sát mặt đường bánh xe tăng làm cho vận tốc giảm * Xác định độ dốc lớn mà xe vượt qua xe chở tải Ta có cơng thức: iimax = Dimax - fi Giá trị imax ứng với tốc độ tay số thể qua bảng sau: Ở tay số 1, i1max đạt cực đại là: 0,181 nên có góc dốc 10022’ Ở tay số 2, i2max đạt cực đại là: 0,0821 nên có góc dốc 4070’ *Xây dựng đồ thị đặc tính động lực học để xác định khả tăng tốc xe xe chở tải Gia tốc xác định nhờ đồ thị đặc tính động lực qua công thức: j = ( D – f ) δj 𝗀 ( m/s2 ) Khi xe chở tải vận tốc cực đại thấp xe tải, để đạt vận tốc cực đại mong muốn xe phải cần lực kéo lớn Việc tăng tải trọng ảnh hưởng đến chi tiết động hệ thống truyền động phải làm việc nhiều Điều làm cho chi tiết nhanh hao mòn hư hỏng xảy nhiều Xét tính động lực học việc chở q tải làm tăng lực bám bánh xe với mặt đường, khả tăng tốc khả vượt dốc xe giảm nhiều Khi đó, xe khơng cịn khả vượt đoạn đường có độ đốc lớn xe bắt đầu chuyển động để đạt vận tốc mong muốn phải cần thời gian lâu Ta lập phương trình mơmen điểm O1: ΣMio1 = ⇔ Gqt.hg.sinα't – Gqt.b.cosα't = ⇒ α't = 59o42’ Điều kiện trượt: Khi xe đứng dốc quay đầu xuống tgα′tφ = aφ L+φhg ⇒ α′tφ = 22052’ Để đảm bảo an tồn xe đứng n dốc tượng trượt phải xảy trước lật đổ, xác định biểu thức: tgαtφ < tgαt (4.9) Tuy nhiên xe ta xét xe chở q tải 70% lượng hàng hóa tượng lật đổ xảy trước tượng trượt, theo công thức: tgαtφ > tgαt ⇔ αtφ > αt ⇔ 39046’ > 36o17’ Vậy: xe khơng đảm bảo an tồn đứng yên dốc *Nhận xét: Góc giới hạn xe đứng dốc bị trượt bị lật đổ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm xe chất lượng mặt đường hệ số bám cao góc dốc giới hạn mà xe bắt đầu bị trượt tăng lên, xe chở tải lượng hàng hóa cao lên làm hg tăng lên làm độ ổn định xe giảm xuống 4.1.2 Tính ổn định dọc động xe xe chở tải Khi xe chuyển động đường dốc bị ổn định (lật đổ trượt) tác dụng lực mômen bị lật đổ xe chuyển động tốc độ cao đường nằm ngang *Trường hợp xe chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ, khơng kéo rơ móc chuyển động ổn định Ở trường hợp này, ta có: Fj = 0, Fm = 0, Fω ≈ 0, Ff ≈ ( lực cản lăn nhỏ bỏ qua) Vì α nhỏ xem cosα =1 điều kiện lật đổ Xe có xu hướng lật đổ quanh trục qua điểm tiếp xúc hai bánh xe cầu sau với mặt đường Z1 = Gqt cosα(b−frb )−(Gqt sinα+Fj +Fω )hg L =>tgαđ= b hg ⇒αđ=36o17’ điều kiện trượt Khi lực kéo chủ động đạt tới giới hạn bám xe bắt đầu trượt ( xét trường hợp có cầu sau chủ động): Fkmax= Fφ = φZ2 = Gqtsinα Fφ = φZ2 = ( acosαφđ + hgsinαφđ ) Từ hai cơng thức ta xác định góc dốc giới hạn mà xe bị trượt: tgαφđ = aφ L−φhg ⇒ αφđ = 39046’ Điều kiện để đảm bảo cho xe trượt trước bị lật đổ là: tgαφđ < tgαđ Tuy nhiên xe ta xét xe chở q tải 70% lượng hàng hóa tượng lật đổ xảy trước tượng trượt, theo công thức: tgαφđ > tgαđ ⇔ αđφ > αđ ⇔ 39046’ > 36o17’ Như vậy, xe không đảm bảo điều kiện an toàn trượt xảy trước lật đổ *Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao đường nằm ngang không kéo rơmóc: Trong trường hợp này, ta có: Fj = 0, Fm = 0, α = 0, bỏ qua ảnh hưởng lực cản lăn Khi xe có khả bị lật lực cản khơng khí gây chuyển động với tốc độ lớn Lực cản khơng khí tăng tới giá trị giới hạn, xe bị lật quanh điểm O2 giao điểm mặt phẳng qua trục bánh xe sau với đường), lúc Z1 = ( O2 Z1 = Gqt (b − frb )−Fω hg L => =√ Gqt b w.hg 166604.1,128 =√ 3,047.1,536 = 200,385 (m/s) = 721,386 ( km/h ) *Nhận xét: Sự ổn định xe phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm xe móc kéo, nhân tố cản khơng khí, hệ số bám xe với mặt đường… Đối với xe thường chuyển động với vận tốc cao thường hoạt động địa hình phức tạp nên hạ thấp trọng tâm để tăng tính ổn định cho xe Đối với xe tải việc chở tải làm tăng chiều cao trọng tâm xe nên xe chạy với tốc độ cao chạy địa hình phức tạp tính ổn định xe giảm dễ gây tính ổn định nguy hiểm 4.2 TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA XE KHI XE CHỞ QUÁ TẢI *Tính ổn định ngang xe chở tải chuyển động thẳng đường nghiêng ngang điều kiện lật đổ Xe có xu hướng lật đổ quanh trục nằm mặt phẳng đường qua điểm tiếp xúc hai bánh xe bên trái với mặt đường (điểm B) Khi góc β tăng tới giá trị giới hạn βđ ( βđ góc nghiêng ngang giới hạn đường mà xe chở tải bị lật đổ), xe bị lật quanh trục qua B lúc Z’=0 Thơng thường giá trị Mjn nhỏ nên coi Mjn 0, xe khơng kéo rơmóc nên Fm = Z’ = c Gqt cosβ−Gqt hg sinβ+Mjn c => tgβđ = c 2hg ⇒ βđ = 3001’ theo điều kiện trượt Khi chất lượng bám bánh xe với đường xe có xu hướng trượt chuyển động đường nghiêng ngang Gqtsinβφ = Y’+Y” = φy ( Z’+Z” ) = φy Gqtcosβφ tgβφ = φy = 0,9 ⇒ βφ = 41059’ Để đảm bảo an toàn, xe phải bị trượt trước lật đổ, ta có: Tgβφ < tgβđ hay φy < c 2hg Nhưng trường hợp xe chở tải ta xe thì: Tgβφ > tgβđ hay φy > c 2hg ⇔ 0,9 > 0,578 Vậy: qua điều kiện ta xét trên, ta thấy xe lật đổ trước xe bị trượt, khơng đảm bảo điều kiện an tồn, độ ổn định giảm xe chở tải Khi xe đứng yên đường nghiêng ngang, ta xác định góc nghiêng giới hạn mà xe bị lật đổ hay bị trượt *Tính ổn định ngang xe chở tải chuyển động quay vòng đường nghiêng ngang Trường hợp xe quay vòng đường nghiêng ngang Điều kiện lật đổ Trong trường hợp này, xe chịu tác dụng lực sau: lực ly tâm F1, trọng lượng toàn tải tơ Gqt, xe khơng kéo rơ móc nên bỏ qua lực Fm Khi góc β tăng dần đồng thời tác dụng lực ly tâm F1, xe bị lật đổ quanh trục qua A lúc vận tốc xe đạt tới giới hạn hợp lực Z” = Z” = Z1" + Z2" c c c 2 => Z” = [Gqt.( cosβ – hg.sinβ ) – Mjn – F1.( hg.cosβ – sinβ ) c − tgβđ ) 2hg c 1+ tgβđ 2hg gR( => = √ β đ (0 ) (m/s) 5,781 10 5,108 15 4,383 20 3,557 25 2,508 30 0,155 Xe bị lật đổ giá trị nảy vận 35 tốc v Điều kiện trượt Khi vận tốc xe đạt tới giá trị giới hạn vφ , xe bắt đầu trượt ngang, lúc phản lực ngang lực bám Y’+Y” = ( Z′ + Z" ) ⇒ vφ = √Rg φy − tgβφ + φy tgβφ = √7,3.9,81 0,9 − tgβφ + 0,9.tgβφ β φ (0 ) vφ (m/s) 7,344 10 6,688 15 6,039 20 5,377 25 4,677 30 3,899 35 2,963 ... LỰC KÉO, CÂN BẰNG CÔNG XUẤT VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE KHI CHỞ Q TẢI 3.1 TÍNH TỐN KIỂM TRA CÂN BẰNG LỰC KÉO CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động dùng để khắc phục lực. .. kéo cực đại xe chở tải Công suất kéo cực đại xe tải 82 ( kW ) vận tốc 23 m/s 3.3 ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI Phương trình cân lực kéo không thuận lợi để đánh giá loại xe khác Cho... tính động lực học để xác định khả tăng tốc xe xe chở tải Gia tốc xác định nhờ đồ thị đặc tính động lực qua cơng thức: j = ( D – f ) δj