1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Tên đề tài Tính toán sức kéo ô tô Loại ô tô Xe con 1 cầu Tải trọngSố chỗ ngồi 5 Vận tốc chuyển động.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ơ TƠ Tên đề tài: Tính tốn sức kéo ô tô Loại ô tô: Xe cầu Tải trọng/Số chỗ ngồi: Vận tốc chuyển động cực đại: 210 Km/h Hệ số cản tổng cộng đường lớn nhất: max = 0,35 Xe tham khảo: Honda City L 2022 Sinh viên: Nguyễn Ngọc Hoàng Anh Lớp: Cơ khí tơ MSV:191302956 Hệ: Chính quy Khóa: 60 Người hướng dẫn: Đào Mạnh Hùng Hà Nội 2022 LỜI NĨI ĐẦU Tính tốn sức kéo oto nhằm mục đích xác định thơng số động cơ, hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học cần thiết chúng tỏng điều kiện sử dụng khác nhau, phù hợp với điều kiện cho oto Từ để xác định tiêu để đánh giá chất lượng kéo oto tiêu vận tốc lớn nhất, góc dốc lớn đường mà oto khắc phục được, gia tốc lớn oto, quãng đường cà thời gian tăng tốc ngắn đạt vận tốc lơn Các tiêu tìm giải phương trình chuyển động oto phương pháp đồ thị phương pháp giải tích Tài liệu tính tốn sức kéo oto làm tài liệu nghiên cứu cho nhiều đối tượng kahcs : Sinh viên khí, thợ sửa chữa oto gara người có nhu cầu khác… Vì kiến thức cịn hạn chế tài liệu khơng thể khơng có sai xót cật mong nhận đống góp thầy giáo bạn để tài liệu ngày hoàn thiện Sinh viên Nguyễn Ngọc Hồng Anh TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ NHIỆM VỤ TÍNH TỐN SỨC KÉO Ô TÔ I Số liệu cho trước Kiểu động cơ: 1.5L DOHC i-VTEC xi lanh thẳng hàng, 16 van Hộp số khí cấp - Dung tích xi lanh (cm2): 1,498 - Công suất cực đại ( hp/rpm): 119(89kW)/6600, nN=6600 - Momen xoắn cực đại (Nm/rpm): 145/4300 - Dung tích thùng nhiên liệu (l): 40 - Hệ thống nhiên liệu : Phun xăng điện tử/ PGM-FI - Số chỗ ngồi : - Dài x rộng x cao (mm): 4553 x 1748 x 1467 - Chiều dài sở (mm): 2600 - Chiều rộng sở trước sau (mm): 1495/1483 - Cỡ lốp: 185/55R16 - La zăng: hợp kim 16 in - Khảng sáng gầm xe (mm): 134 - Bán kính quay vịng tối thiểu tồn thân (m): - Khối lượng thân: 1124 Kg - Hệ thống treo trước : kiểu MacPherson - Hệ thống treo sau: giằng xoắn - Loại đường chuyển động xe: + Hệ số cản lăn (f): 0,35 + Góc dốc lớn ( ): - Vận tốc lớn oto: Vmax= 210 km/h = 58,33 m/s II Nội dung tính tốn 1/ Xây dựng đường đặc tính tốc độ động gồm: - Ne = f(ne) - Me = f(ne) - Ge = f(ne) 2/ Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực - Xác định tỷ số truyền truyền lực (i0) - Xác định tỷ số truyền hộp số phụ (if) - Xác định tỷ số truyền hộp số (ih)21 3/ Tính tốn tiêu động lực học tơ - Tính tốn tiêu cơng suất (Nk) - Tính tốn tiêu lực kéo (Pk) - Tính tốn nhân tố động lực học đầy tải (D) tải thay đổi (Dx) - Tính tốn khả tăng tốc tơ: + Gia tốc (j) + Thời gian tăng tốc (t) + Quãng đường tăng tốc (s) CHƯƠNG I: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ I XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG VÀ PHÂN BỐ TRỌNG LƯỢNG LÊN OTO Oto du lịch: G = G0 + A.n + Gh Trong đó: + G: Trọng lượng tồn tơ tính theo KG (N) + G0: Trọng lượng sử dụng tơ (cịn gọi trọng lượng ô tô không tải) (1124Kg) + Gh: Trọng lượng hành lý 20Kg/ người + A: Trọng lượng trung bình người tơ ( 55Kg) + n: Số chỗ ngồi ô tô kể người lái (5 người) G = 1124 + 5*55 + 20*5 = 1499(Kg) Vậy trọng lượng toàn xe G = 1499 (kG)=14705,19 (N) - Phân bố trọng lượng: xe tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ 55% ÷ 65% - Chọn G1 = 60%G G1 = 60% 1499 = 899,4 (kG)=8823,114 (N) G2 = (1 – 60%).1499 = 599,6 (kG)=5882,076 (N) - Vậy G1 = 8823,114 (N); G2 = 5882,076 (N) ** Chọn kích thước lốp tơ: 185/55R16 185: 𝐵ề 𝑟ộ𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑙ố𝑝 (𝑚𝑚) có kí hiệu: 185/55R16 => { ⇒ 𝐻 𝐵 55: 𝑡ỷ 𝑙ệ 𝐻 𝐵 (%) 16: Đườ𝑛𝑔 𝑘í𝑛ℎ 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑙ố𝑝(𝑖𝑛𝑐ℎ) = 55% ⇒ 𝐻 = 185 ∗ 55% = 101,75 (𝑚𝑚) Bán kính thiết kế bánh xe: r0 = 101,75 + 16 25,4 = 304,95 (mm) = 0,305 (m) Bán kính động học bán kính động lực học bánh xe: rb = rk = λ.r0 với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93÷0,95) Chọn lốp có áp suất cao λ = 0,94 → rb = rk = 0,94∗0,305 = 0,287 (m) II XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ Các đường đặc tính tốc độ ngồi động đường cong biểu diễn phụ thuộc đại lượng công suất, momen suất tiêu hao nhiên liệu động theo số vòng quay trục khuỷu động Các đường đặc tính gồm có: - Đường công suất Ne = f(ne) Đường momen xoắn Me = f(ne) Đường suất tiêu hao nhiên liệu động Ge = f(ne) Khi động làm việc, đại lượng Ne, Me, Ge thay đổi theo số vòng quay trục khuỷu (ne); trị số ne biến thiên từ nemin đến nemax n0 (số vòng quay điểm hạn chế số vòng quay động xăng điều tốc động diezel bắt đầu làm việc) Xác định công suất dộng theo điều kiện cản chuyển động: - Gf Vmax kFV max Nv = + 3500 t 270 (mã lực) (1) Trong đó: Nv : Cơng suất động cần thiết để ô tô khắc phục sức cản chuyển động đạt vận tốc lớn đường tốt G : Trọng lượng tồn tơ (1499Kg) = 14705,19N f : hệ số cản lăn đường, (chọn f0=0,015 với đường nhựa bê tông tốt) 𝑉𝑚𝑎𝑥 𝑓 = 𝑓0 ∗ (1 + ) 1500 58.332 => 𝑓 = 0,015 ∗ (1 + 1500 ) = 0.049 Vmax : Tốc độ chuyển động lớn ô tô (58,33m/s) K : Hệ số cản khơng khí (KGS2/m4) tham khảo bảng II trang 10 K=0,25 F : Diện tích cản diện tơ (m2) (Tham khảo bảng II) tính theo cơng thức: * F = B0.H.m Với tơ du lịch Trong đó: * B0: Chiều rộng tồn tơ (1,748m) * H: chiều cao lớn tơ tính từ mặt đường đến điểm cao ô tô (1,467m) * m :Hệ số điền đầy diện tích, với m = 0,78 => F= 1,748 * 1,467 * 0,78 = 2m2 t : Hiệu suất hệ thống truyền lực(tham khảo bảng III trang 11) t =0,93 Vậy ta có: Nv = [ 1499∗0.049∗58.33 270 0.25∗2∗ 58.333 + 3500 ]* 0.93 = 47,55 (mã lực) Xác định công suất cực đại động cơ: 𝑛 𝑛 𝑛𝑁 𝑛𝑁 𝑛 - Ne = (Ne)max [𝑎 ( 𝑒 ) + 𝑏 ( 𝑒 ) − 𝑐 ( 𝑒 ) ] - Đặt λ = 𝑛𝑒 𝑛𝑁 𝑛𝑁 với động xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2) Chọn λ = 1,1 (đối với động xăng) → (Ne)max = 𝑁𝑒𝑣 𝑛𝑒 𝑛 𝑛 𝑎.( )+𝑏.( 𝑒 ) −𝑐.( 𝑒 ) 𝑛𝑁 𝑛𝑁 𝑛𝑁 = 𝑁𝑒𝑣 𝑎.λ+𝑏.λ2 −𝑐.λ3 + Động xăng : a = b = c =1 ( a, b, c hệ số thực nghiệm) (2) + Nev = ƞ𝑡𝑙 => Nev= [𝐺 𝑓 𝑣𝑚𝑎𝑥 + 𝐾 𝐹 (𝑣𝑚𝑎𝑥 )3 ] 0,93 => (Ne)max = [14705,19.0,049.58,33 + 0,25.2 (58,33)3 ] = 151893,13W = 151,89kW 𝑁𝑒𝑣 𝑎.λ+𝑏.λ2 −𝑐.λ3 = 151893,13 1.1,1+1.1,12 −1.1,13 = 155151,31 W = 155,15(kW) Xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ động cơ: + Đường biểu diễn công suất động cơ: Ne = Nemax.[a + b − c ] (3) Trong đó: Nemax, nN : Công suất lớn động số vịng quay tương ứng nN=6000v/ph Ne, ne : Cơng suất số vòng quay điểm đường đặc tính động + Tính mơmen xoắn trục khuỷu động ứng với số vòng quay ne khác : Me = 104 𝑁𝑒 [𝑘𝑊] (N.m) 1,047 𝑛𝑒 [𝑣/𝑝] Với: ne : tính theo vịng/phút Ne : tính theo KW Me : tính theo Nm - Cho λ = λ 𝑛𝑒 𝑛𝑁 với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1 ne (v/f) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 660 1320 1980 2640 3300 3960 4620 5280 5940 6600 7260 Me (N.m) 244.73 260.45 271.67 278.41 280.65 278.41 271.67 260.45 244.73 224.52 199.83 Ne (kW) 16.91 35.99 56.32 76.95 96.97 115.43 131.41 143.98 152.20 155.15 151.89 Bảng 1:Bảng thể mômen cơng suất động Sau tính tốn xử lí số liệu ta xây dựng đường đặc tính ngồi với Cơng suất Ne(kW) Mơmen xoắn Me(N.m): Đồ thị đường đặc tính ngồi động 180 300 160 Ne (kW) 120 200 100 150 80 60 100 40 Me (N.m) 250 140 Ne Me 50 20 0 2000 4000 8000 6000 ne (vong/phut) Hình Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngồi động - Nhận xét : • Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman sau : Xuất phát từ công thức Me= 𝑑𝑀𝑒 𝜔𝑀 𝑑𝜔𝑒 𝜔𝑁 𝑁𝑒 𝜔𝑒 = | 𝜔𝑀 = 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜔𝑁 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜔𝑁 [𝑎 + 𝑏 ∗ 𝜔𝑒 𝜔𝑁 [𝑏 − 2𝑐 ∗ −𝑐∗( 𝜔𝑀 𝜔𝑁 𝜔𝑒 𝜔𝑁 ) ] ]=0 = = 0,5 Memax= 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜔𝑁 [𝑎 + 𝑏 ∗ 𝜔𝑀 𝜔𝑁 −𝑐∗( 𝜔𝑀 𝜔𝑁 ) ]= 155151,31∗60 2𝜋∗6600 [1 + 0,5 − (0,5)2 ] Memax= 280,6 (N.m) • Trị số cơng suất Nemax phần công suất động dùng để khác phục lực cản chuyển động Để chọn động đặt ô tô, cần tăng thêm phần cơng khắc phục lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí … Vì vật phải chọn cơng suất lớn : Nemax = 1,1*Nemax = 1,1*155,15= 170,665 (N.m) III XÁC ĐỊNH TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC - Tỉ số truyền hệ thống truyền lực : itl = i0 ih ic ip Trong : + itl – tỷ số truyền HTTL + i0 – tỷ số truyền truyền lực + ih – tỷ số truyền hộp số + ic – tỷ số truyền truyền lực cuối + ip – tỷ số truyền hộp số phụ - Thông thường, chọn ic = 1; ip = 1 Xác định tỷ số truyền truyền lực (i0): Tỉ số truyền truyền lực i0 xác định từ điều kiện đảm bảo cho ô tô đạt vận tốc lớn nhất, xác định theo công thức: i0 = 0,105 rb nv i fc i hn v max Trong đó: + Nv : Số vịng quay động tơ đạt vận tốc lớn (Vmax) + rb : Bán kính làm việc trung bình bánh xe, xác định theo kích thước lốp, tính theo (m) rb = 0,287 (m) + vmax : Vận tốc lớn ô tô tính theo km/h vmax = 58,33m/s ifc : Tỉ số truyền hộp số phụ hộp phân phối số truyền cao Thường chọn ifc = ihn:Tỉ số truyền hộp số số truyền thẳng ihn=1 i0 = 0,105 0,287.6600 1.1.58,33 = 3,41 Xác định tỷ số truyền hộp số chính: a Xác định tỉ số truyền tay số – Tỷ số truyền tay số xác định sở đẩm bảo khắc phục lực cản lớn mặt đường mà bánh xe chủ động không bị trượt quay điều kiện chuyển động – Theo điều kiện chuyển động, ta có: Pk max ≥ Pψ max + PW • Pk max – lực kéo lớn động • Pψ max – lực cản tổng cộng đường • PW – lực cản khơng khí – Khi ơtơ chuyển động tay số vận tốc nhỏ nên bỏ qua lực cản khơng khí PW 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥 ∗𝑖ℎ1 ∗𝑖0 ∗𝜂𝑡𝑙 – Vậy : Pk max = 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥∗𝑖0 ∗𝑖ℎ1 ∗ƞ𝑡𝑙 𝑖ℎ1 = 𝑖ℎ1 = 𝑟𝑘 𝑟𝑏𝑥 = 𝐺 ∗ Ψ𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑃𝜑 = 𝑍2 ∗ 𝜑 = ψmax.G 𝐺∗ψ𝑚𝑎𝑥∗𝑟𝑘 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥∗𝑖0 ∗ƞ𝑡𝑙 (Me max = 280,6 [N.m] ) 14705,19∗0,35∗0,287 280,6 ∗3,41∗0,93 = 1,66 (3) b Xác định tỉ số truyền số truyền trung gian hộp số Tỷ số truyền tay số trung gian – Chọn hệ thống tỷ số truyền cấp số hộp số theo ‘cấp số nhân’ – Công bội xác định theo biểu thức: q= 𝑛−1 𝑖ℎ1 √𝑖 ℎ𝑛 Trong đó: + n – số cấp hộp số (n = 5) + ih1 – tỷ sô truyền tay số (ih1 = 1,66) + ihn - tỷ số truyền tay số cuối hộp số (ih5 = 1) - q= 5−1 1,66 √ = 1,14 Tỷ số truyền tay số thứ i hộp số xác định theo công thức sau: 𝑖ℎ(𝑖−1) ihi = 𝑞 = 𝑖ℎ1 𝑞𝑖−1 Trong đó: ihi – tỷ số truyền tay số thứ i hộp số (i = 1; 2;…; n-1) – Từ hai công thức trên, ta xác định tỷ số truyền tay số: 𝑖ℎ1 + Tỷ số truyền tay số 2: ih2 = + Tỷ số truyền tay số 3: ih3 = + Tỷ số truyền tay số 4: ih4 = + Tỷ số truyền tay số 5: ih5 = 𝑞2−1 𝑖ℎ1 𝑞3−1 𝑖ℎ1 𝑞4−1 = = = 1,66 1,14 = 1,46 1,66 1,142 1,66 1,143 = 1,28 = 1,12 c Xác định tỉ số truyền số lùi - Tỷ số truyền tay số lùi: ihl = 1,2∗ih1 = 1,2∗1,66 = 1,992 (5) Kiểm tra tỷ số truyền tay số lùi theo điều kiện bám: 𝑃𝑘𝑙ù𝑖 ≤ Pφ = mk.Gφ.φ 𝑀𝑒 𝑖0 𝑖ℎ𝑙 ƞ𝑡𝑙 𝑟𝑘 – 𝑖ℎ𝑙 ≤ 𝑖ℎ𝑙 ≤ 1∗5882,076∗0,8∗0,287 280,6∗3,41∗0,93 ≤ mk.Gφ.φ 𝑚𝑘 𝐺φ φ.𝑟𝑘 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥 𝑖0 ƞ𝑡𝑙 = 1,51 (6) Từ (5) + (6) → ihl = 1,51 Tỉ số truyền tay số thể qua bảng sau: Tay số Tỷ số truyền 1,66 1,46 1,28 1,12 10 lùi 1,51 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÁC CHỈ TIÊU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ I/ Phương trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo oto - Phương trình cân lực kéo ơtơ: Pk = Pf + Pi + Pj + Pw Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Pki = 𝑀𝑘𝑖 𝑟đ = 𝑀𝑒 𝑖0 𝑖ℎ𝑖 ƞ𝑡𝑙 (a) 𝑟đ + Pf – lực cản lăn Pf = G.f.cos 𝛼 = G.f (do 𝛼 = 0) + Pi – lực cản lên dốc Pi = G.sin 𝛼 = (do 𝛼 = 0) + Pj – lực quán tính (xuất xe chuyển động không ổn định) 𝐺 Pj = 𝛿𝑗 j 𝑔 + Pw – lực cản khơng khí - Pw = K.F.v2 Vận tốc ứng với tay số Vi = 2π∗ne ∗𝑟𝑏𝑥 60∗i0 ∗ihi (b) Lập bảng tính Pk theo cơng thức (a),(b) với tỉ số truyền Ne Me ne 16.91 35.99 56.32 76.95 96.97 115.43 131.41 143.98 152.20 155.15 244.73 260.45 271.67 278.41 280.65 278.41 271.67 260.45 244.73 224.52 660 1320 1980 2640 3300 3960 4620 5280 5940 6600 Tay số v1 3.50 7.01 10.51 14.02 17.52 21.03 24.53 28.03 31.54 35.04 pk1 4584.54 4776.25 4982.12 5105.64 5146.82 5105.64 4982.12 4776.25 4488.02 4117.45 Tay sô V2 3.98 7.96 11.93 15.91 19.89 23.87 27.84 31.82 35.80 39.78 pk2 3954.07 4208.00 4389.38 4498.21 4534.48 4498.21 4389.38 4208.00 3954.07 3627.59 Tay số V3 4.51 9.03 13.54 18.06 22.57 27.09 31.60 36.12 40.63 45.15 Pk3 3483.64 3707.36 3867.16 3963.04 3995.00 3963.04 3867.16 3707.36 3483.64 3196.00 Bảng 2.Giá trị lực kéo ứng với tay số Phương trình cân lực cản Pc Pc= Pf + Pw Xét ô tô chuyển động đường khơng có gió 11 Tay số V4 5.12 10.25 15.37 20.50 25.62 30.75 35.87 40.99 46.12 51.24 pk4 3069.18 3266.29 3407.07 3491.55 3519.70 3491.55 3407.07 3266.29 3069.18 2815.76 Tay số V5 pk5 5.82 2704.03 11.63 2877.69 17.45 3001.72 23.27 3076.15 29.08 3100.95 34.90 3076.15 40.71 3001.72 46.53 2877.69 52.35 2704.03 58.16 2480.76 Pc = fG + KFv² f = f v≤ 22 m/s f = f0 + f V 1500 Với f = 0, 015 0, 02 ta chọn 𝑓0 = 0,015 Tổng lực kéo ôtô phải nhỏ lực bám bánh xe mặt đường: Pφ = z2.mk2.φ Trong đó: + mk2 – hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau( cầu sau chủ động mk = 1,1 1, ) Chọn mk2 = 1,1 + z2 – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động + φ – hệ số bám mặt đường (chọn φ = 0,8) Pφ = z2.mk2.φ =5882,076x1,1x0.8=5176,23 N - Lập bảng tính Pc, P𝜑 vận tốc m/s Pc Pφ 220,58 35,04 1015,03 39,78 1244,5 45,15 1539,61 51,24 1919,44 58,16 2409,29 5176.23 5176.23 5176.23 5176.23 5176.23 5176.23 Bảng Giá trị lực cản ứng với tay số Dựng đồ thị Pk =f(v) P𝜑=f(v): Đồ thị cân lực kéo 6000 5000 pk1 Lực (N) 4000 pk2 Pk3 3000 pk4 2000 pk5 Lực bám 1000 Lực cản 0 10 20 30 40 50 60 70 Vận Tốc (m/s) Hình Đồ thị cân lực kéo - Nhận xét: + Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw Trục hoành biểu diễn v (m/s) + Dạng đồ thị lực kéo ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(ne) đường đặc tính tốc độ ngồi động 12 + Khoảng giới hạn đường cong kéo Pki đường cong tổng lực cản lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc leo dốc + Tổng lực kéo ôtô phải nhỏ lực bám bánh xe mặt đường: II/ Phương trình cân công suất đồ thị cân công suất oto – Phương trình cân cơng suất bánh xe chủ động: Nk = N f + N i + N j + N W – Công suất truyền đến bánh xe chủ động kéo tay số thứ I xác định theo công thức: Nki = Ne.ŋ𝑡𝑙 (𝑣ớ𝑖 𝑣𝑖 = 0,105 – 𝑟𝑘 𝑛𝑒 𝑖0 𝑖ℎ𝑖 𝑖𝑝𝑐 ) Lập bảng tính tốn giá trị Nki vi tương ứng: ne Ne 660 1320 1980 2640 3300 3960 4620 5280 5940 6600 V1 16.91 35.99 56.32 76.95 96.97 115.43 131.41 143.98 152.20 155.15 V2 3.50 7.01 10.51 14.02 17.52 21.03 24.53 28.03 31.54 35.04 V3 3.98 7.96 11.93 15.91 19.89 23.87 27.84 31.82 35.80 39.78 V4 4.51 9.03 13.54 18.06 22.57 27.09 31.60 36.12 40.63 45.15 V5 5.12 10.25 15.37 20.50 25.62 30.75 35.87 40.99 46.12 51.24 5.82 11.63 17.45 23.27 29.08 34.90 40.71 46.53 52.35 58.16 Nk 15.73 33.48 52.38 71.57 90.18 107.35 122.21 133.90 141.55 144.29 Bảng Công suất ô tô Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ 𝑁𝑐 theo bảng trên: – Xét ôtô chuyển động đường bằng: ∑ 𝑁𝑐 = Nf + Nw => ∑ 𝑁𝑐 = G.f.v +K.F.v3 – Lập bảng tính ∑ 𝑁𝑐 vận tốc m/s f Nc(kW) 0,015 35,04 0,027 35,42 39,78 0,031 49,61 45,15 0,035 69,26 51,24 0,041 98,16 Bảng Công cản ô tô ứng với tay số 13 58,16 0,049 140,28 Đồ thị cân công suât 160 140 Công suất (kW) 120 100 80 60 40 20 0 10 20 30 40 50 60 Nk5 Nc 70 Vận tốc (m/s) Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Hình Đồ thị cân cơng suất ôtô III/ Đồ thị nhân tố động lực học Nhân tố động lực học tỷ số hiệu số lực kéo tiếp tuyến Pk lực cản khơng khí Pw với trọng lượng tồn ôtô Tỷ số ký hiệu “D” D= 𝑃𝑘 − 𝑃𝑤 𝐺 = 𝑃 𝑖 + 𝑃𝑗 + 𝑃𝑓 𝐺 = 𝐺 𝑔 𝐺.(𝑓+𝑖)+ 𝑗.𝛿𝑗 𝐺 𝑗 = f + i + 𝛿𝑗 𝑔 -Xây dựng đồ thị Me.𝑖0 𝑖ℎ𝑖 Di = ( vi = - G 𝑟𝑏𝑥 2𝜋.𝑛𝑒 𝑟𝑏𝑥 ŋ𝑡𝑙 -KFv²) (CT 1-57,tr55) 60.𝑖0 𝑖ℎ𝑖 Đồ thị nhân tố động lực học thể mối quan hệ D với tốc độ chuyển động v ôtô đủ tải động làm việc đường đặc tính tốc độ ngồi, D = f(v) - Lập bảng thể mối quan hệ D v tay số: 14 ne 660 1320 1980 2640 3300 3960 4620 5280 5940 6600 Tay sô V1 D1 3.50 0.305 7.01 0.323 10.51 0.335 14.02 0.341 17.52 0.340 21.03 0.332 24.53 0.318 28.03 0.298 31.54 0.271 35.04 0.238 Tay sô V2 D2 3.98 0.268 7.96 0.284 11.93 0.294 15.91 0.297 19.89 0.295 23.87 0.287 27.84 0.272 31.82 0.252 35.80 0.225 39.78 0.193 Tay số V3 D3 4.51 0.236 9.03 0.249 13.54 0.257 18.06 0.258 22.57 0.254 27.09 0.245 31.60 0.229 36.12 0.208 40.63 0.181 45.15 0.148 Tay số Tay số V4 D4 V5 D5 5.12 0.208 5.82 0.183 10.25 0.219 11.63 0.191 15.37 0.224 17.45 0.194 20.50 0.223 23.27 0.191 25.62 0.217 29.08 0.182 30.75 0.205 34.90 0.168 35.87 0.188 40.71 0.148 40.99 0.165 46.53 0.122 46.12 0.136 52.35 0.091 51.24 0.102 58.16 0.054 Me 244.73 260.45 271.67 278.41 280.65 278.41 271.67 260.45 244.73 224.52 Bảng 6:Nhân tố động lực học Nhân tố động học theo điều kiện bám xác định sau : P − Pw mk .G − K F V D = V(m/s) G = G 0.352 0.015 10 20 30 40 50 Dφ 0.349 0.338 0.321 0.298 0.267 f 0.015 0.015 0.035 0.04 0.049 Bảng Nhân tố động lực học theo điều kiện bám Dựa vào kết bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học ôtô 58.16 0.237 0.049 Đồ thị nhân tố động lực học 0.4 Nhân tố động lực học 0.4 0.3 D1 0.3 D2 0.2 D3 0.2 D4 D5 0.1 PSI Dphi 0.1 0.0 10 20 30 40 50 60 70 Vận tốc (m/s) Hình Đồ thị nhân tố động lực học ơtơ - Nhận xét: + Dạng dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự dạng đồ thị lực kéo Pk = f(v); vân tốc lớn đường cong dốc 15 + Khi chuyển động vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max tay số) ơtơ chuyển động ổn định, trường hợp sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm nhân tố động lực học D tăng Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i vùng làm việc không ổn định tay số ôtô + Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max tay số thấp biểu thị khả khắc phục sức cản chuyển động lơn đường: D1 max = ψmax - Vùng chuyển động không trượt ôtô: + Cũng tương tự lực kéo, nhân tố động lực học bị giới hạn điều kiện bám bánh xe chủ động với mặt đường + Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ xác định sau: Dφ = + 𝑃φ − 𝑃𝑤 𝐺 = 𝑚𝑘2 φ.𝐺φ −𝐾.𝐹.𝑣 𝐺 Để ôtô chuyển động không bị trượt quay nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau : Ψ ≤ D ≤ Dφ + Vùng giới hạn đường cong Dφ đường cong Ψ đồ thị nhân tố động lực học vùng thoả mãn điều kiện Khi D > Dφ giới hạn định dùng đường đặc tính cục động để chống trượt quay điều kiện khai thác thực tế xảy IV/ Xác định khả tăng tốc oto, xây dựng đồ thị gia tốc - Biểu thức tính gia tốc : J= 𝐷𝑖 − 𝑓−𝑖 𝛿𝑖 g Khi ôtô chuyển động đường (a = 0) thì: - Trong đó: Ji = 𝐷𝑖 −𝑓 𝛿𝑖 g + Di – giá trị nhân tố động lực học tay số thứ i tương ứng với tốc độ vi biết từ đồ thị D = f(v); + f, i – hệ số cản lăn độ dốc đường; + ji – gia tốc ôtô tay số thứ i + δj hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay δj = 1+0.05(1+ihi²) Ta có: Tay số δJ 1.19 1.16 1.13 1.11 1.10 Bảng Hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay 16 Khi ô tô chuyển động với vận tốc v22 m/s f=f0*(1+ v² 1500 ) Lập bảng tính tốn giá trị ji theo vi ứng với tay số: - Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số V1 D1 f1 j1 V2 D2 f2 j2 V3 D3 f3 j3 V4 D4 f4 j4 V5 D5 f5 J5 3.50 0.305 0.015 2.39 3.98 0.268 0.015 2.14 4.51 0.236 0.015 1.92 5.12 0.208 0.015 1.71 5.82 0.183 0.015 1.50 7.01 0.323 0.015 2.54 7.96 0.284 0.015 2.27 9.03 0.249 0.015 2.03 10.25 0.219 0.015 1.80 11.63 0.191 0.015 1.57 10.51 0.335 0.015 2.64 11.93 0.294 0.015 2.36 13.54 0.257 0.015 2.10 15.37 0.224 0.015 1.85 17.45 0.194 0.015 1.60 14.02 0.341 0.015 2.69 15.91 0.297 0.015 2.38 18.06 0.258 0.015 2.11 20.50 0.223 0.015 1.84 23.27 0.191 0.02 1.53 17.52 0.340 0.015 2.68 19.89 0.295 0.015 2.37 22.57 0.254 0.02 2.03 25.62 0.217 0.022 1.72 29.08 0.182 0.023 1.42 21.03 0.332 0.015 2.61 23.87 0.287 0.021 2.25 27.09 0.245 0.022 1.94 30.75 0.205 0.025 1.59 34.90 0.168 0.027 1.26 24.53 0.318 0.021 2.45 27.84 0.272 0.023 2.11 31.60 0.229 0.025 1.77 35.87 0.188 0.028 1.41 40.71 0.148 0.032 1.03 28.03 0.298 0.023 2.27 31.82 0.252 0.025 1.92 36.12 0.208 0.028 1.56 40.99 0.165 0.032 1.18 46.53 0.122 0.037 0.76 31.54 0.271 0.025 2.03 35.80 0.225 0.028 1.67 40.63 0.181 0.031 1.30 46.12 0.136 0.036 0.88 52.35 0.091 0.042 0.44 Bảng Giá trị gia tốc ứng với tay số Từ kết bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v): ĐỒ THỊ GIA TỐC 3.0 GIA TOC (M/S2) 2.5 2.0 J1 J2 1.5 J3 1.0 J4 J5 0.5 0.0 10 20 30 40 50 60 VAN TOC (M/S) Hình Đồ thị gia tốc ôtô - Nhận xét: 17 70 35.04 0.238 0.027 1.74 39.78 0.193 0.031 1.37 45.15 0.148 0.035 0.98 51.24 0.102 0.041 0.54 58.16 0.054 0.049 0.00 + Gia tốc cực đại ôtô lớn tay số giảm dần đến tay số cuối + Tốc độ nhỏ ôtô vmin = 3.50 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ động nmin = 660 (vòng/phút) + Trong khoảng vận tốc từ đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, đó, li hợp trượt bướm ga mở + Ở tốc độ vmax = 58.16 (m/s) jv = 0, lúc xe khơng cịn khả tăng tốc + Do ảnh hưởng δj mà j2 (gia tốc tay số 2) > j1 (gia tốc tay số 1) V/ Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc Xây dựng đồ thị gia tốc ngược Biểu thức xác định thời gian tăng tốc: - Từ CT: j = 𝑑𝑣 𝑑𝑡 → dt = dv 𝑗 Thời gian tăng tốc ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 là: - 𝑣 t = ∫𝑣 dv 𝑗 + ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2 + ti = Fi – với Fi phần diện tích giới hạn phần đồ thị 𝑗 = f(v); v = v1 ; v = v2 trục hoành đồ thị gia tốc ngược Thời gian tăng tốc toàn bộ: 𝑡𝑖 = ∑𝑛𝑖=1 𝐹𝑖 n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax) - (vì j = → = ∞ Do đó, tính tới giá trị v = 0,95vmax = 199.5 km/h) 𝑗 Lập bảng tính giá trị theo v: 𝑗 Tay số V1 1/j1 3.50 0.42 7.01 0.39 10.51 0.38 0.37 14.02 17.52 0.37 0.38 21.03 0.41 24.53 0.44 28.03 0.49 31.54 0.57 35.04 Tay số V2 1/j2 3.98 0.47 7.96 0.44 11.93 0.42 15.91 0.42 19.89 0.42 23.87 0.44 27.84 0.47 31.82 0.52 35.80 0.60 39.78 0.73 Tay số V3 1/j3 4.51 0.52 9.03 0.49 13.54 0.48 18.06 0.47 22.57 0.49 27.09 0.52 31.60 0.56 36.12 0.64 40.63 0.77 45.15 1.02 Tay số V4 1/j4 5.12 0.58 10.25 0.56 15.37 0.54 20.50 0.54 25.62 0.58 30.75 0.63 35.87 0.71 40.99 0.85 46.12 1.14 51.24 1.85 Bảng 10 Giá trị 1/j ứng với tay số 18 Tay số V5 1/j5 5.82 0.67 11.63 0.64 17.45 0.63 23.27 0.65 29.08 0.70 34.90 0.79 40.71 0.97 46.53 1.32 52.35 2.27 55.26 Từ kết bảng tính, dựng đồ thị = f(v): 𝑗 Đồ thị gia tốc ngược 2.5 2.0 Gia tốc ngược 1/j1 1.5 1/j2 1/j3 1.0 1/j4 1/j5 0.5 0.0 10 20 30 40 50 60 Vận tốc (m/s) Hình Đồ thị gia tốc ngược Tính thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc oto a, Thời gian tăng tốc Dựa vào hình dáng đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao Vmax tay số j= dv dt = dv dt j v2 tv1 −v2 = dv j v1 Tính gần theo cơng thức: 1 1 + ( v j − vi ) ji j j tvi −v j = v2 V 1 t = dv t j i + j jin ji( n +1) v1 (s) b, Quãng đường tăng tốc 𝑡 dS = v.dt → 𝑆 = ∫𝑡 𝑣 𝑑𝑡 Từ đồ thị t = f(v) Ta có : Si = 𝐹𝑠𝑖 – với 𝐹𝑠𝑖 phần diện tích giới hạn đường t = f(v) ; t = t1 ; t = t2 trục tung đồ thị thời gian tăng tốc Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax : 19 𝑛 𝑆 = ∑ 𝐹𝑆𝑖 𝑖=1 S= (v j + vi ) tvi −v j Lập bảng giá trị thời gian tăng tốc, quãng đường tăng tốc oto - Có xét đến mát tốc độ thời gian chuyển số + Sự mát tốc độ chuyển số phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu hộp số loại động đặt ôtô + Động xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s (Với người lái có trình độ thời gian chuyển số cao từ 25 ÷ 40%) - Tính tốn mát tốc độ thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe có trình độ thấp thời gian chuyển số tay số khác nhau): Δv = 𝑗 ∗ ∆𝑡 = 𝑓∗𝑔 𝛿𝑗 ∗ ∆𝑡 + 𝐾∗𝐹∗𝑉 ∗𝑔 𝐺∗𝛿𝑗 ∗ ∆𝑡 (m/s) Trong đó: + f – hệ số cản lăn đường f = f0∗ (1 + 𝑉2 1500 + g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) + ∆t – thời gian chuyển số [s] + δj = + 0,05.[1 + (𝑖ℎ𝑖 )2.(ip)2] Từ cơng thức ta có bảng sau: Chuyển số Số sang số Số sang số Số sang số Số sang số delta V Delta S 0.407 69.99 0.465 79.44 0.537 90.17 1.084 102.24 Lập bảng V 3.50 7.01 10.51 14.02 17.52 21.03 24.53 1/j 0.42 0.39 0.38 0.37 0.37 0.38 0.41 T 0.00 1.42 2.78 4.09 5.40 6.72 8.11 S 0.00 7.48 24.32 50.18 85.10 129.56 184.69 20 )