2 Tính toán sức kéo ô tô Nguyễn Thanh Tuyển 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 t.
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: 170 Km/h Hệ số cản tổng cộng đường lớn nhất: max = 0.4 Xe tham khảo: Toyota fortuner 2.7v 4x2 Sinh viên: Nguyễn Thanh Tuyển Lớp: Cơ khí tơ Hệ: Chính quy Khóa: 55 Người hướng dẫn: GV Trần Văn Như Hà Nội 2017 Mục lụ Mục lục Lời Nói Đầu Nguyễn Thanh Tuyển CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ 1.1.Xác định kích thước xe 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn tính chọn: 1.3.Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên tơ .5 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO .7 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ động 2.2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực 11 2.2.1 Tỷ số truyền truyền lực 11 2.2.2, Tỷ số truyền hộp số 11 2.3.Xây dựng đồ thị .14 2.3.1.Phương trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo ôtô 14 2.3.2.Phương trình cân công suất đồ thị cân công suất ôtô 16 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 18 2.3.4.Xác định khả tăng tốc ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 20 2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 22 2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 23 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ôtô 24 2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ôtô 26 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc quãng đường tăng tốc .29 KẾT LUẬN 30 Tính tốn sức kéo tơ Lời Nói Đầui Nói Đầuu Lý thuyết ôtô môn sở then chốt chun ngành khí ơtơ có liên quan đến tính chất khai thác để đảm bảo tính an tồn, ổn định hiệu q trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô phần môn học, với việc vận dụng kiến thức học tiêu đánh giá khả kéo ơtơ để vận dụng để tính tốn sức kéo động lực học kéo, xác định thong số động hay hệ thống truyền lực loại ơtơ cụ thể Qua đó, biết số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính khả làm việc vủa ơtơ kéo, từ hiểu nội dung, ý nghĩa tập góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho môn học bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau Nội dung tập lớn gồm chương : - CHƯƠNG : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ - CHƯƠNG : TÍNH TỐN SỨC KÉO Ơ TƠ Nội dung tập lớn hoàn thành hướng dẫn thầy TRẦN VĂN NHƯ Bộ mơn khí ơtơ – Đại học Giao Thông Vận Tải Sinh viên thực Nguyễn Thanh Tuyển CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ Nguyễn Thanh Tuyển 1.1.Xác định kích thước xe.nh kích thước xe.c xe xe.n xe.a xe – Ba hình chiếu xe Toyota Forturner – Các kích thước bản:c bản: bản:n: Thơng số Chiều dài tồn Ký hiệu L0 Kích thước 4795 Đơn vị mm Chiều rộng toàn Chiều cao toàn B0 H0 1855 1835 mm mm Chiều dài sở L 2745 mm Vết bánh trước Vết bánh sau B1 B2 1545 1550 mm mm Khoảng sáng gầm xe Góc trước H1 γ1 219 Góc sau γ2 29 25 mm Độ Vận tốc tối đa Vmax 170 1.2.Các thông số thiết kế, thơng số chọn tính chọn: Độ km/h a) Tính tốn sức kéo tơ Thơng số theo thiết kế phác thảo: – Loại động cơ: động xăng, xylanh thẳng hàng; dual VVT-i – Dung tích cơng tác: Vc = 2694 (cc) – Cơng suất tối đa: Pmax = 164 (mã lực) = 122 (kW) – nN = 5200 ( vịng/ phút ) – Mơmen xoắn tối đa: Mmax = 245 (N.m) – Vận tốc lớn nhất: vmax = 170 (km/h) = 47.22 (m/s) – Hệ thống truyền lực: + Động đặt trước, cầu sau chủ động + Hộp số tự động cấp b) Thông số chọn: – Trọng lượng thân: 1865 kg – Trọng lượng hành khách: 60 kg/người – Trọng lượng hành lí: 20 kg/người – Hiệu suất truyền lực: ηtl =0,9 – Hệ số cản khơng khí: K=0,25 – Hệ số cản lăn V B 17 : Đườ ng k í n h c ủ a l ố p (inc h) { Nguyễn Thanh Tuyển ⇒ H =65 % ⇒ H =265∗65 %=172,25 ( mm ) B Bán kính thiết kế bánh xe: r0 = 172,25 + 17 25,4 = 388,15 (mm) = 0,388 (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¿0,388 = 0,365 (m) - Diện tích cản diện: F = 0,78.B0.H0 = 0,78.1,855.1,835= 2,655 ( m2 ) - Công thức bánh xe: 4x2 1.3.Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tô - Xe Toyota Forturner chỗ: + Tự trọng (trọng lượng thân): G0 = 1865 (kG) + Tải trọng (hàng hoá, hành lý, ): Gh = 20 (kG) → Trọng lượng: ng lượng: ng: + G0 – tự trọng + n – số người (n = 7) G = G0 + n.(A + Gh) + A – khối lượng người + Gh – khối lượng hành lý Tính tốn sức kéo ô tô G = 1865 + 7.(60 + 20) = 2425 (kG) - Vậy trọng lượng toàn xe: G = 2425 (kG)=23789,25 (N) - Phân bố trọng lượng: xe tải trọng tác dụng lên cầu trước (G1) chiếm từ 55% ÷ 65% - Chọn G1 = 60%G G1 = 60% 2425 = 1455 (kG)=14273,55 (N) G2 = (1 – 60%).2425 = 970 (kG)=9515,7 (N) - Vậy G1 = 14273,55 (N); G2 = 9515,7 (N) CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động Nguyễn Thanh Tuyển - Các đường đặc tính tốc độ động đường cong biểu diễn phụ thuộc đại lượng công suất, mômen suất tiêu hao nhiên liệu động theo số vòng quay trục khuỷu động Các đường đặc tính gồm: + Đường cơng suất: Ne = f(ne) + Đường mômen xoắn : Me = f(ne) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu động : ge = f(ne) ne n n +b e −c e nN nN nN [ ( ) ( ) ( )] - Ne = (Ne)max a - Đặt λ = (CT 1-3 GT ) (1) ne với động xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2) nN Chọn λ = 1,1 (đối với động xăng) N ev → (Ne)max = ne ne n a +b −c e nN nN nN ( ) ( ) ( ) = N ev a λ+b λ2 −c λ3 (2) + Động xăng : a = b = c =1 ( a, b, c hệ số thực nghiệm) + vmax = 170 (km/h) vmax = 170 1000 = 47,22 (m/s ) 3600 + Nev = ƞ [ G f v max + K F ( v max ) tl ] (CT 3-5 , tr 102) G = 2425 (kG) =23789,25 (N) vmax = 47,22 (m/s ) > 22 (m/s ) Vậy hệ số cản lăn f tính: V max2 47,222 = f =0,015∗ 1+ = 0,037 f =f 0∗ 1+ 1500 1500 ( ) ( ) K – hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25) F: diện tích cản diện : Tính tốn sức kéo ô tô Hiệu suất truyền lực: ƞtl = 0,9 (tr 15) Hệ số cản tổng cộng đường: ψ max = 0,4 → Nev = × [ 23789,25× 0,037 ×47,22+0,25 × 2,655× ( 47,22 )3 ]=¿ 123831 (W) 0,9 Nev = 123.83 (KW) - Vậy công suất động theo điều kiện cản chuyển động: Nev = 123.83 (kW) - Công suất cực đại động cơ: (2) → Nemax = 126,48725 (kW) - Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi: + Tính cơng suất động số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman) (1) → Ne = (Ne)max [ a λ+ b λ 2−c λ3 ] (kW) Trong : - Ne max nN – công suất cực đại động số vòng quay tương ứng - N e ne : cơng suất số vịng quay thời điểm đường đặc tính + Tính mơmen xoắn trục khuỷu động ứng với số vòng quay ne khác : Me = 9550 N e [kW ] ne [v / p] (N.m) + Lập bảng: - Các thông số nN; Ne ; Me có cơng thức tính - Cho λ = ne với λ = 0,1; 0,2; 0,3; ….; 1,1 nN - Kết tính ghi bảng: Nguyễn Thanh Tuyển Bảng 1:Bảng thể mômen công suất động λ ne (v/f) Me (N.m) Ne (kW) 0.10 520 253.21 13.79 0.20 1040 269.47 29.35 0.30 1560 281.08 45.91 0.40 2080 288.05 62.74 0.50 2600 290.37 79.05 0.60 3120 288.05 94.11 0.70 3640 281.08 107.13 0.80 4160 269.47 117.38 0.90 4680 253.21 124.08 1.00 5200 232.30 126.49 1.10 5720 206.75 123.83 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 350.00 140.00 300.00 120.00 250.00 100.00 200.00 80.00 150.00 60.00 100.00 40.00 50.00 20.00 0.00 0.00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 vòng/phút Ne (kW) Me (N.m) Nguyễn Thanh Tuyển – 17 Lập bảng tính tốn giá trị Nki vi tương ứng: ne(v/f) 520 1040 1560 2080 2600 3120 3640 4160 4680 5200 5720 Ne(kW) 13.79 29.35 45.91 62.74 79.05 94.11 107.13 117.38 124.08 126.49 123.83 V1 1.87 3.75 5.62 7.50 9.37 11.25 13.12 14.99 16.87 18.74 20.62 V2 2.21 4.42 6.64 8.85 11.06 13.27 15.49 17.70 19.91 22.12 24.33 V3 2.61 5.22 7.83 10.44 13.06 15.67 18.28 20.89 23.50 26.11 28.72 V4 3.08 6.16 9.24 12.33 15.41 18.49 21.57 24.65 27.73 30.82 33.90 V5 3.64 7.27 10.91 14.55 18.19 21.82 25.46 29.10 32.73 36.37 40.01 V6 4.29 8.59 12.88 17.17 21.46 25.76 30.05 34.34 38.63 42.93 47.22 Nk(kW) 12.41 26.41 41.32 56.46 71.15 84.70 96.42 105.64 111.68 113.84 111.45 Bảng Công suất ô tô Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ N c theo bảng trên: – Xét ôtô chuyển động đường bằng: ∑ N c = Nf + Nw ∑ N c = G.f.v +K.F.v3 (CT 1-61,tr 57) – Lập bảng tính ∑ N c V(m/s) Nc(kW) 0 20.62 13.08 24.33 18.13 28.72 25.84 33.90 37.79 Bảng Công cản ô tô ứng với tay số 40.01 56.59 47.22 86.51 18 Tính tốn sức kéo tơ Đồ thị cân cơng suất ôtô thị cân công suất ôtô cân công suất ôtông công suất ôtôt ôtôa ôtô 120.00 100.00 Nk1 Nk2 Nk3 Nk4 Nk5 Nk6 Nc kW 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 10 15 25 30 45 m/s Hình Đồ thị cân công suất ôtô 2.3.3.Đồ thị cân công suất ôtô thị cân công suất ôtô nhân tố động lực học động lực học.ng lực học.c học.c Nhân tố động lực học tỷ số hiệu số lực kéo tiếp tuyến P k lực cản khơng khí Pw với trọng lượng tồn ôtô Tỷ số ký hiệu “D” G P k −Pw P i+ P j + Pf G ( f + i )+ j δ j j g D= = = = f + i + δ j (CT 1-56,tr55) g G G G -Xây dựng đồ thị Di = vi = - Me i i hi ŋtl-KFv²) (CT 1-57,tr55) ( G r bx π ne r bx 60 i i hi 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: Nguyễn Thanh Tuyển ne(v/ f) 520 1040 1560 2080 2600 3120 3640 4160 4680 5200 5720 Tay số V1 D1 0.2 1.87 0.3 3.75 0.3 5.62 0.3 7.50 0.3 9.37 0.3 11.25 0.3 13.12 0.2 14.99 0.2 16.87 0.2 18.74 0.2 20.62 Tay số V2 D2 0.2 2.21 0.2 4.42 0.2 6.64 0.2 8.85 0.2 11.06 0.2 13.27 0.2 15.49 0.2 17.70 0.2 19.91 0.2 22.12 0.1 24.33 Tay số V3 D3 0.2 2.61 0.2 5.22 0.2 7.83 0.2 10.44 0.2 13.06 0.2 15.67 0.2 18.28 0.2 20.89 0.1 23.50 0.1 26.11 0.1 28.72 Tay số V4 D4 0.1 3.08 0.1 6.16 0.1 9.24 0.1 12.33 0.1 15.41 0.1 18.49 0.1 21.57 0.1 24.65 0.1 27.73 0.1 30.82 0.1 33.90 Tay số V5 D5 0.1 3.64 0.1 7.27 0.1 10.91 0.1 14.55 0.1 18.19 0.1 21.82 0.1 25.46 0.1 29.10 0.1 32.73 0.1 36.37 0.0 40.01 Tay số V6 D6 19 Me(N.m ) 4.29 0.12 253.21 8.59 0.13 269.47 12.88 0.13 281.08 17.17 0.13 288.05 21.46 0.13 290.37 25.76 0.12 288.05 30.05 0.11 281.08 34.34 0.10 269.47 38.63 0.08 253.21 42.93 0.06 232.30 47.22 0.04 206.75 Bảng 6:Nhân tố động lực học Nhân tố động học theo điều kiện bám xác định sau : D P Pw G mk G K F V G (CT 1-58, tr 56) V(m/s) Dφ f 0.00 0.3840 0.0150 20.62 0.3721 0.0193 24.33 0.3675 0.0209 28.72 0.3610 0.0232 33.90 0.3519 0.0265 40.01 0.3393 0.0310 Bảng Nhân tố động lực học theo điều kiện bám Dựa vào kết bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học ôtô 47.22 0.3218 0.0373