Bài tập lớn ô tô máy kéo

Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang Trang bìa chính TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa kĩ thuật giao thông BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ-MÁY KÉO SVTH:Đặng thành Đông Lớp :52 ô tô Nha trang -12/2012 Bµi tËp lín «t« I 1 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang Trang bìa phụ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BÀI TẬP LÝ THUYẾT Ô TÔ GVHD: TS. Lê Bá Khang Bµi tËp lín «t« I 2 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang Nha trang , 12/2012 Phụ lục: 1. Lời nói đầu 2. Đặt vấn đề 3. Giới thiệu ô tô mẫu 4. Phần nội dung 5. Phần kết luận 6. Tài liệu tham khảo ******** I. Nội dung cần hoàn thành 1. Công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ. 2.Tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 3. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 4.Lực cản không khí ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 5.Lực cản lăn ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 6.Nhân tố động lực học ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 7.Độ dốc tối đa mà ô tô có thể vượt được ứng với tay số . 8.Gia tốc của ô tô ứng với tay số ( các số truyền của hộp số). 9.Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô. II. ĐỒ THỊ: Đồ thị công suất, lực kéo, đặc tính động lực học và đồ thị tia, đồ thị gia tốc và đồ thị gia tốc ngược, đồ thị thời gian tăng tốc, đồ thị quãng đường tăng tốc Bµi tËp lín «t« I 3 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang 1.ĐẶT VẤN ĐỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:Tính toán các thông số kĩ thuật của động cơ diezle 4 kì . PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 1. Công suất tương ứng tốc độ của động cơ để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ. 2.Tốc độ của ô tô ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 3. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 4.Lực cản không khí ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 5.Lực cản lăn ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 6.Nhân tố động lực học ứng với tay số (các số truyền của hộp số). 7.Độ dốc tối đa mà ô tô có thể vượt được ứng với tay số . 8.Gia tốc của ô tô ứng với tay số ( các số truyền của hộp số). 9.Tính thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU :Nhằm hiểu biết, lí giải một cách khoa học về thông số kĩ thuật ô tô để từ đó vận dụng vào tính toán đồ án môn học lí thuyết ô tô , trong bảo dưỡng ,khai thác,chẩn đoán kĩ thuật để nâng cao hiệu quả động cơ đốt trong nói chung và ô tô nói riêng. Bµi tËp lín «t« I 4 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang 2. LỜI NÓI ĐẦU Ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá nhân cũng như vận chuyển hành khách, hàng hoá rất phổ biến. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong nghành công nghiệp ôtô nhất là trong lĩnh vực thiết kế. Sau khi học xong giáo trình ‘‘ Lý thuyết ôtô -máy kéo ’’ chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm bài tập lớn môn học. Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán, thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc. Nhưng với sự quan tâm, động viên, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo trưởng Bộ môn thầy LÊ BÁ KHANG nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài tập lớn trong thời gian được giao. Qua bài tập lớn này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp thiết kế tính toán ô tô mới như : chọn công suất của động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ, xác định tỷ số truyền và thành lập đồ thị cần thiết để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô máy kéo, đánh giá các chỉ tiêu của ô tô-máy kéo sao cho năng suất là cao nhất với giá thành thấp nhất. Đảm bảo khả năng làm việc ở các loại đường khác nhau, các điều kiện công tác khác nhau. Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ô tô Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy, các bạn để em có thể hoàn thiện bài tập lớn của mình hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện : Đặng thành Đông Bµi tËp lín «t« I 5 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang 3 . PHẦN NỘI DUNG: 1: Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ diezel. Đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ thử, khi cho động cơ làm việc ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bướm ga hoàn toàn ta sẽ nhận được đường đặc tính ngoài của động cơ, nếu bướm ga mở ở các vị trí khác nhau sẽ cho ta các đường đặc tính cục bộ. Như vậy ứng với mỗi loại động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài nhưng sẽ có rất nhiều đường đặc tính cục bộ. Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm,ta có thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đecman. Công suất tại số vòng quay n e của động cơ: N e = N max . 2 3 e e e N N N n n n a b c n n n         + −  ÷  ÷         Trong đó:N e - công suất hữu ích của động cơ n e - số vòng quay của trục khuỷu N max -công suất có ích cực đại n N - số vòng quay ứng với công suất cực đại a, b, c – các hệ số thực nghiệm được chọn theo từng loại động cơ Đối với động cơ diezel có số vòng quay lớn ta chọn theo buồng đốt thống nhất nên ta chọn: a =0,5 b=1,5 c=1 để tính toán N e được nhanh chóng ta chọn: k= 2 3 e e e N N N n n n a b c n n n         + −  ÷  ÷         lúc này N e = N max . Đại lượng k được xác định theo bảng sau: Bµi tËp lín «t« I 6 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang e N n n k 0,1 0,064 0,2 0,152 0,3 0,258 0,4 0,376 0,5 0,5 0,6 0,624 0,7 0,742 0,8 0,848 0,9 0,936 1 1 1,1 1,034 Vậy ta có: N e =N max .k Nên:với N max =67,5(kW) Ne(kW) 4,32 10,26 17,415 25,38 33,75 42,12 50,085 57,24 63,18 67,5 69,795 Từ các điểm trên ta sẽ xây dựng được đồ thị N e =f(n e ) với số vòng quay và công suất cực đại tại giá trị e N n n = 1,0 và k=1,00 và tốc độ lớn nhất tại giá trị e N n n = 1,1và k= 1,034 Khi có đồ thị N e =f(n e ) ta có thể xây dựng đồ thị mômen quay của động cơ theo công thức sau: M e = 4 10 . 1,047. e e N n (kG.m) Bµi tËp lín «t« I 7 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang M e : đơn vị tính ( N.m) N e - tính theo đơn vị là (kW) 1hp(mã lực) = 0,7355 kW Hoặc ta có thể tính M e theo công thức sau: M e = 716. e e N n (kG.m) nên sau khi tính M e ta quy đổi ra kGm theo hệ số chuyển đổi ở trên. Ngoài ra để vẽ đồ thị công suất và momen quay của động cơ phụ thuộc số vòng quay ta cần chú ý đến mối quan hệ giữa công suất và moment quay bằng hệ thức liên hệ S.R.Lây.Đecman sau đây: M max = 1,25M N và n M = 0,5n N Trong đó: M max - moment quay cực đại của động cơ M N – moment quay khi ở công suất cực đại N max n M – số vòng quay khi moment quay cực đại M max n N - số vòng quay khi ở công suất cực đại N max Để xây dựng đường đặc tính công suất và đường đặc tính moment quay được thuận lợi khỏi nhầm lẫn ta đặt những trị số tính toán vào bảng sau: e N n n k n e N e (kW) M e (kG.m) 0,10 0,06 400,00 4,32 103,15 0,20 0,15 800,00 10,26 122,49 0,30 0,26 1200,0 0 17,42 138,61 0,40 0,38 1600,0 0 25,38 151,50 0,50 0,50 2000,0 0 33,75 161,17 0,60 0,62 2400,0 0 42,12 167,62 0,70 0,74 2800,0 0 50,09 170,85 0,80 0,85 3200,0 0 57,24 170,85 0,90 0,94 3600,0 0 63,18 167,62 Bµi tËp lín «t« I 8 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang 1,00 1,00 4000,0 0 67,50 161,17 1,10 1,03 4400,0 0 69,80 151,50 Từ các thông số trên ta đã xây dựng được đường đặc tính ngoài của động cơ xăng như hình vẽ Đồ thị N e =f(n e ), và M e =f(n e ) Hình vẽ 1 : Đồ thị đường đặc tính ngoài động cơ diesel. 2.Lập đồ thị cân bằng công suất của động cơ Đồ thị cân bằng công suất của ôtô là đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các công suất cản trong quá trình chuyển động ôtô phụ thuộc với tốc độ chuyển động hoặc số vòng quay của trục khuỷu động cơ. Ta có phương trình cân bằng công suất: N e = N T + N f ± N i ± N j ± N ω Trong đó: N f – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lăn Bµi tËp lín «t« I 9 Đặng thành Đông GVHD:TS.Lê Bá Khang N e – công suất của động cơ, lấy theo đường đặc tính ngoài. N T – công suất tiêu hao dùng cho hệ thống truyền lực N i – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lên dốc N ω - công suất tiêu hao để khắc phục lực cản không khí N j – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản quán tính chú ý: N i – lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động lên dốc - lấy dấu ( -) khi xe chuyển động xuống dốc N j - lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động tăng tốc - lấy dấu ( -) khi xe chuyển động giảm tốc Trong trường hợp tổng quát ta có phương trình cân bằng công suất: N k = N e - N t = N e η tl = N f + N i + N ω ± N j Ta có: N f = G.f.v.cos α N i = G.v.sin α N j = . . . i G j v g δ N ω = k.F.v 3 = W. v 3 Với: G: trọng lượng của ôtô f : hệ số cản lăn v : vận tốc của ôtô W: nhân tố cản của khôngkhí α : góc dốc của mặt đường phương trình cân bằng công suất của ôtô có thể biểu diễn bằng đồ thị N = f(v), chúng ta xây dựng đường công suất kéo: N kt = N e . η tl N e – lấy theo đường đặc ngoài , N e = f(n e ) Bµi tËp lín «t« I 10 [...]... cân bằng lực kéo Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo phát ra tại bánh xe chủ động pk và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ơtơ, nghĩa là: pk= f (v) Từ lý thuyết ta đã biết phương trình cân bằnglực kéo tổng qt của ơtơ như sau: Bµi tËp lín «t« I 13 Đặng thành Đơng GVHD:TS.Lê Bá Khang Pk = P∫ + Pw + Pi + Pj + Pmk Trong đó: Pk − là lực kéo tiếp tuyến... của điểm A là lực kéo dư của ơtơ, ký hiệu là Pd , lực kéo dư nhằm để tăng tốc ơtơ hoặc ơtơ chuyển động lên dốc với vận tốc góc tăng lên Chú ý ,tại giao điểm A ơtơ khơng còn khả năng tăng tốc và khắc phục độ dốc cao hơn 4 Lập đồ thị đặc tính động lực của ơtơ Chỉ tiêu về lực kéo chưa đánh giá được chất lượng động lực học của ơ tơ này so với ơ tơ khác Bởi vì nếu hai ơ tơ có cùng lực kéo bằng nhau thì... đường Pψ và lực cản khơng khí P ω , nghĩa là Pψ + P ω Đường cong giữa lực kéo tiếp tuyến PkIV = f(v) và đường cong Pψ + P ω = f(v) cắt nhau tại điểm A, khi chiếu điểm A xuống trục hồnh, ta được vận tốc lớn nhất của ơtơ vmax = 170 km/h Tương ứng vói các vận tốc khác nhau của ơtơ , thì các tung độ nằm giữa các đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk và đường cong lực cản Bµi tËp lín «t« I 17 Đặng thành Đơng... Đơng GVHD:TS.Lê Bá Khang Pψ Hình 3 - Đồ thị cân bằng lực kéo của ơtơ ψ Trên trục tung ta đặt các giá trị của lực kéo tiếp tuyến ứng với các số +P truyền khác nhau của hộp số pKI, pkII, pkIII, … trên trục hồnh ta đặt cácPgiá trị của vận tốc đồ thị biểu diễn quan hệ giữa các lực nói trên và vậ tốc chuyển động của ơtơ, được gọi là đồ thị cân bằng lực kéo của ơtơ Sau đó ta xây dựng đường lực cản của mặt đường... IV 20 25 30 35 40 45 12.55 vmax 0 20 25 30 35 40 45 (c) (d) Hình9: Đồ thị xác định qng đường tăng tốc Kết Luận: Bµi tËp lín «t« I 35 vmax Đặng thành Đơng GVHD:TS.Lê Bá Khang Qua việc nghiên cứa làm bài tập lớn lí thuyết ơ tơ thì ta rút ra ý nghĩa trong qua trình tính tốn như sau: - Xác định sơ bộ các thơng số kết cấu của ơ tơ - Xác định được chế độ hợp lí nhất của ơ tơ -Xác định khả năng tăng tốc của... tuyến của bánh xe chủ động(kG) P∫ = fGcosα − lực cản lăn (kG) KFV 2 − lực cản của khơng khí (kG) (3.6) 2 Pw = Pi = G sin α − lực cản lên dốc(kG) Pj = G δ ij − g Pmk − lực cản tăng tốc(kG) lực cản kéo móc(kG) Lực kéo của bánh xe chủ động được tính theo cơng thức sau: Pk = M k M e ih i0 nh = rbx rbx Pk = 716.N e ih io ηtl rbx ne Trong đó: M k -mơ men xoắn của bánh xe chủ động rbk -bán kính lăn của bánh xe... 428987,14 570981,89 92700,82 147182,19 219681,02 312771,23 429026,74 571021,49 Xây dựng đồ thị lực cản: Để đạt tốc độ cực đại thì ơtơ chỉ có thể đạt được trên đừơng bằng và khơng kéo móc, do đó khi xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ta coi Pi =Pj = Pm =0 do dó thành phần lực chỉ bao gồm cản lăn và cản gió: Pc = Pf + Pω = G f + KFV 2 (kG ) 13 Trong đó: G- Trọng lượng tồn bộ xe ơ tơ (kG),G=1980(kG) f- Hệ... lực của ơtơ Trong q trình sử dụng thực tế, khơng phải lúc nào ơ tơ cũng tải đầy và tải trọng hàng hố cũng như hành khách có thể thay đổi trong một phạm vi khá lớn như các loại ơ tơ vận tải, thậm chí có thể thay đổi nhiều hơn nữa nếu ơ tơ có kéo mc Từ biểu thức tính tốn nhân tố động lực học ta nhận xét rằng: Bµi tËp lín «t« I 20 Đặng thành Đơng GVHD:TS.Lê Bá Khang Giá trị nhân tố động lực học của ơ... sau : i0 = 0.377 i i v pc hn max Trong đó: nv –tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ khi đạt vận tốc lớn nhất(v/ph) rk – bán kính động học của bánh xe (m) ipc- tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối ở tỷ số truyền cao nhất , ipc= 1 ihn- tỷ số truyền cao nhất trong hộp số, ihn=5,192 Vmax- vận tốc lớn nhất của ơtơ (km/h), Vmax=60(km/h)=16,7(m/s) Bán kính động học bánh xe : :   d  r0=  B + ÷.25,4... tia của nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi Đồ thị: Bµi tËp lín «t« I 22 Đặng thành Đơng GVHD:TS.Lê Bá Khang Hình 5: Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi Xác định độ dốc lớn nhất của đường i mà xe có thể khắc phục được ở mỗi số truyền: Ta có: D = f + i => i = D – f Với: i = tgα Trong đó: f = 0,02: Hệ số cản lăn mặt đường Số truyền Dmax Tốc độ Vmax i = tgα (km/h) của xe . cách khoa học về thông số kĩ thuật ô tô để từ đó vận dụng v o tính to n đồ án môn học lí thuyết ô tô , trong b o dưỡng ,khai thác,chẩn o n kĩ thuật để nâng cao hiệu quả động cơ đốt trong nói. khách, hàng hoá rất phổ biến. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang k o theo nhu cầu đ o t o rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong nghành. lượng động lực học của ôtô máy k o, đánh giá các chỉ tiêu của ô tô-máy k o sao cho năng suất là cao nhất với giá thành thấp nhất. Đảm b o khả năng làm việc ở các loại đường khác nhau, các điều