Nghiên cứu giảm tải trọng động trong hệ thống truyền lực cơ khí ô tô tải 2 cầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP VŨ THẾ HÙNG NGHIÊN CỨU GIẢM TẢI TRỌNG ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ Ơ TƠ TẢI CẦU LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Thái Nguyên - 2021 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP VŨ THẾ HÙNG NGHIÊN CỨU GIẢM TẢI TRỌNG ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CƠ KHÍ Ơ TƠ TẢI CẦU Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 60520116 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TRƯỞNG KHOA PGS.TS Lê Văn Quỳnh PGS.TS NGUYỄN KHẮC TUÂN PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Họ tên: Vũ Thế Hùng Học viên: Lớp cao học K21- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp-Đại học Thái Nguyên Nơi công tác: Trường Cao đẳng Công nghệ Nông lâm Đông Bắc Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu giảm tải trọng động trọng hệ thống truyền lực khí tơ tải cầu Chun ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 60520116 Sau gần hai năm học tập, rèn luyện nghiên cứu trường, em lựa chọn luận văn thạc sĩ với đề tài: Nghiên cứu giảm tải trọng động trọng hệ thống truyền lực khí tơ tải cầu Được giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Nguyễn Khắc Tuân, thầy cô khoa Kỹ thuật Ơ tơ Máy động lực nổ lực thân, luận văn hoàn thành đáp nội dung luận văn thạc sĩ Kỹ thuật Cơ khí động lực Em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân em Các số liệu, kết có luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác trừ cơng bố tác giả nhóm nghiên cứu thầy hướng dẫn Thái Nguyên, ngày… tháng… năm 2021 HỌC VIÊN Vũ Thế Hùng ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em tiếp nhận truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận quý thầy cô Nhà trường, quan tâm giúp đỡ tận tình tập thể giảng viên Nhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo Sau đại học -Phịng đào tạo, q thầy giáo tham gia giảng dạy tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn Em xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Khắc Tuân tập thể thầy cô giao khoa Kỹ thuật Ơ tơ & MĐL, hội đồng bảo vệ đề cương hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo kế hoạch nội dung đề Trong trình, thời gian thực có nhiều cố gắng song kiến thức kinh nghiệm chun mơn cịn hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót, mong đóng góp q báu q thầy bạn đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn ! HỌC VIÊN Vũ Thế Hùng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BẢNG x MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 14 1.1 Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển lĩnh vực sản xuất xe ô tô tải 14 1.1.1 Thực trạng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam 14 1.1.2 Định hướng phát triển 15 1.1.3 Nhu cầu nâng cao chất lượng 15 1.2 Hệ thống truyền lực ô tô tải 16 1.2.1 Sơ đồ HTTL ô tô tải 16 1.2.2 Tỉ số truyền HTTL ô tô tải 17 1.3 Tải trọng động HTTL ô tô 17 1.3.1 Tải trọng từ dao động mô men xoắn động 18 1.3.2 Tải trọng từ mấp mô mặt đường 19 1.4 Tổng quan cơng trình nghiên cứu cơng bố hệ thống truyền lực ô tô 20 1.4.1 Các nghiên cứu nước 20 1.4.2 Các cơng trình nghiên cứu nước 23 1.4 Kết luận 25 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 26 2.1 Các phương pháp nghiên cứu tải trọng động HTTL ô tô 26 iv 2.1.1 Phương pháp thực nghiệm 26 2.1.2 Phương pháp mô 28 2.1.2.1 Phương pháp sử dụng phần mềm chuyên dùng 28 2.1.2.2 Phương pháp mô HTTL thông qua thiết lập hệ phương trình vi mơ tả chuyển động hệ 29 2.2 Phương pháp mô HTTL thơng qua xây dựng hệ phương trình vi phân mơ tả hệ 29 2.2.1 Xây dựng mơ hình tính tốn HTTL 29 2.2.1.1 Xây dựng mơ hình học 30 2.2.1.2 Xây dựng mơ hình động lực 33 2.2.1.3 Xây dựng mơ hình tính tốn 37 2.2.2 Xây dựng hệ phương trình vi phân mơ tả HTTL 42 2.2.3 Xác định thơng số cho mơ hình 42 2.2.4 Giải hệ phương trình vi phân mô tả HTTL 43 2.3 Mơ hình mơ tính tốn tải trọng động HTTL ô tô tải cầu 43 2.3 Mô hình nguồn kích thích gây tải trọng HTTL 46 2.3.1 Mơ hình ly hợp 46 2.3.2 Mơ hình động đốt 50 2.4 Kết luận 54 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢM TẢI TRỌNG ĐỘNG 56 TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 56 3.1 Xây dựng mơ hình mơ HTTL sử dụng cơng cụ Simulink 56 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số tới giá trị tải trọng hệ thống truyền lực 58 3.2.1 Ảnh hưởng lực ép ly hợp 58 3.2.2 Ảnh hưởng hệ số cản 61 3.2.2.1 Ảnh hưởng hệ số cản giảm chấn ly hợp 62 3.2.2.2 Ảnh hưởng hệ số cản lốp 63 v 3.2.3 Ảnh hưởng số truyền 65 3.2.4 Ảnh hưởng mức độ tải 67 3.3 Nghiên cứu giảm tải trọng động hệ thống truyền lực 68 3.4 Kết luận 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 vi CÁC TỪ VIẾT TẮT HTTL: Hệ thống truyền lực ĐLH: Động lực học ĐCĐT: Động đốt vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Sơ đồ hệ thống truyền lực ô tô tải [9] 16 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương pháp đo mơ men điện trở tenzo 26 Hình 2.2 Thiết bị đo số vòng quay 27 Hình 2.3 Thư viện phần tử dùng cho mô HTTL 28 phần mềm Modelica 28 Hình 2.4 – Mơ hình học sơ đồ động lực học tương ứng 32 Hình 2.5 Chuyển đổi mơ hình học thành mơ hình động lực 34 Hình 2.6 Các bước đơn giản hoá hệ thống động lực 39 Hình 2.7.Sơ đồ HTTL mơ hình mơ 41 Hình 2.8 Mơ hình tính tốn HTTL tơ 4x2 42 Hình 2.9 Mơ hình động lực học tính tốn tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực ô tô tải cầu 43 Hình 2.10 Mơ hình ly hợp 47 Hình 2.11 Quy luật tăng mô men ma sát 49 Hình 2.12 Đồ thị quan hệ momen góc quay trục khuỷu 50 Hình 2.13 – Cấu trúc Simulink biểu diễn quan hệ momen động theo góc quay trục khuỷu 52 Hình 2.14 Mơ hình Simulink - Simscape mô động đốt 53 Hình 3.1 Sơ đồ Simulink tính tốn tải trọng động 56 Hình 3.2 Quan hệ mơ men xoắn có ích động tơ LIFAN 3070G1 theo số vịng quay trục khuỷu ne 58 Hình 3.3 Sự thay đổi mơ men xoắn bán trục thay đổi lực ép 59 Hình 3.4.Sự thay đổi mô men trục, tốc độ trạng thái đóng ly hợp trì lực ép 100N 60 Hình 3.5 Sự thay đổi mơ men trục, tốc độ trạng thái đóng ly hợp trì lực ép 300N 60 viii Hình 3.6 Sự thay đổi mô men trục, tốc độ trạng thái đóng ly hợp trì lực ép 900N 61 Hình 3.7 Sự thay đổi mơ men trục ly hợp kể đến không kể đến hệ số cản giảm chấn 62 Hình 3.8 Sự thay đổi mô men trục đăng kể đến không kể đến hệ số cản giảm chấn 62 Hình 3.9 Sự thay đổi mô men bán trục kể đến không kể đến hệ số cản giảm chấn 63 Hình 3.10 Sự thay đổi mơ men bánh xe chủ động kể đến không kể đến hệ số cản giảm chấn 63 Hình 3.11 Ảnh hưởng hệ số cản lốp đến mô men HTTL khởi hành tay số 63 Hình 3.12 Ảnh hưởng hệ số cản lốp đến mô men trục ly hợp khởi hành tay số 64 Hình 3.13 Ảnh hưởng hệ số cản lốp đến mô men khâu HTTL khởi hành tay số 64 Hình 3.14 Ảnh hưởng tay số đến mơ men khâu HTTL khởi hành chỗ 66 Hình 3.15 Sự thay đổi tốc độ động we tốc độ trục ly hợp wc khởi hành ô tô chỗ tay số khác 66 Hình 3.16 Ảnh hưởng mức độ tải đến tải trọng HTTL khởi hành tay số 67 Hình 3.17 Ảnh hưởng góc dốc đến tải trọng HTTL 68 Hình 3.18 Ảnh hưởng hệ số cản đến giá trị tải trọng cực đại khâu đàn hồi HTTL 70 Hình 3.19 Ảnh hưởng lực ép ly hợp đến giá trị tải trọng cực đại khâu đàn hồi HTTL 71 68 3.2.5 Ảnh hưởng góc dốc Hình 3.17 trình bày kết tính tốn mơ men khâu HTTL khởi hành chỗ tay số ứng với điều kiện đường có góc dốc 10 độ 20 độ Kết khởi hành ô tô chỗ điều kiện đường có góc dốc lớn làm tăng mơ men khâu HTTL Hình 3.17 Ảnh hưởng góc dốc đến tải trọng HTTL khởi hành tay số 3.3 Nghiên cứu giảm tải trọng động hệ thống truyền lực Từ kết khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu khai thác đến mô men khâu hệ thống truyền lực mục cho thấy rõ mức độ chiều hướng ảnh hưởng thông số đến biến thiên mô men trong 69 khâu đàn hồi HTTL Để thấy rõ ảnh hưởng thơng số đến tải trọng động HTTL, học viên tiến hành tính tốn thêm ảnh hưởng thông số khảo sát đến giá trị tải trọng lớn khâu hệ thống truyền lực Trên hình 3.18 kết tính toán ảnh hưởng hệ số cản giảm chấn đến mô men cực đại trục ly hợp, trục đăng, bán trục bánh xe chủ động khởi hành ô tô chỗ tay số Kết khảo sát thay đổi hệ số cản giảm chấn bc2 từ đến 40 N/m cho thấy, giá trị bc2 tăng, mô men lớn khâu có xu hướng giảm xuống, nhiên giá trị bc2 16 Ns/m làm cho giá trị T23max; T34max T45max đạt nhỏ nhất, đồng thời Tc2max giảm đáng kể a) 70 b) Hình 3.18 Ảnh hưởng hệ số cản đến giá trị tải trọng cực đại khâu đàn hồi HTTL Hình 3.19 biểu diễn phụ thuộc mô men lớn khâu HTTL vào giá trị lực ép cực đại ly hợp khởi hành chỗ số Phân tích đồ thị ta thấy, lực ép ly hợp nhỏ 300 N, giá trị mô men cực đại Tc2max T23max; T34max T45max nhỏ, nhiên lúc lực ép nhỏ nên xảy trượt ly hợp ô tô chuyển động Với giá trị lực ép lớn 300N, đảm bảo ly hợp làm việc ổn định, trượt Giá trị lực ép đảm bảo để ly hợp truyền hết mô men từ động giảm mô men cực đại khâu nên chọn từ 500 N đến 700 N 71 Hình 3.19 Ảnh hưởng lực ép ly hợp đến giá trị tải trọng cực đại khâu đàn hồi HTTL Tác giả thực việc tính tốn mô ảnh hưởng điều kiện chuyển động đến tải trọng động lớn T23max; T34max T45max khâu HTTL Kết mơ tính tốn thay đổi tải trọng cực đại khâu ứng với thay đổi góc dốc từ đến 300 (bảng 3.3) cho thấy, góc dốc đường tăng làm cho tải trọng cực đại tăng Khi tăng góc dốc từ đến 300 tải trọng cực đại khâu HTTL tăng từ đến 1,8 lần Bảng 3.3 Giá trị mô men khâu HTTL khởi hành đường có góc dốc khác Anph 10 15 20 25 30 349.597 420.114 429.036 468.298 505.882 542.865 630.300 a (độ) Tc2max 72 (Nm) T23max 10008 11406 12836 14232 15570 16882 18098 10049 11427 12884 14279 15612 16921 18114 9594 11010 12428 13823 15183 16503 17753 (Nm) T34max (Nm) T45max (Nm) Để nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ động ne khởi hành ô tô đến tải trọng động HTTL Học viên tiến hành khảo sát dải tốc độ làm việc động 500 – 2200 v/p Kết mô rằng, tốc độ ban đầu động tăng tải trọng cực đại khâu HTTL tăng Điều giải thích sau: dải tốc độ từ 500-2000 v/p, mơ men xoắn có ích động trang bị ô tô LIFAN 3070G1 tăng tỉ lệ thuận theo số vịng quay (hình 3.2), tốc độ cao mơ men Te lớn kích thích cho HTTL dao động nhiều Như vậy, để giảm tải trọng động HTTL nên khởi hành ô tô tốc độ làm việc động nhỏ tốt Tuy nhiên, việc lựa chọn tốc độ tùy thuộc vào điều kiện khai thác thực tế ô tô Để thấy rõ điều ta phân tích thêm đồ thị kết hình 3.21 3.22 73 Hình 3.20 Ảnh hưởng tốc độ trục khuỷu đến giá trị tải trọng cực đại khâu đàn hồi HTTL Trên hình 3.21 biểu diễn thay đổi tốc độ động tốc độ đĩa bị động ly hợp khởi hành ô tô tay số 1, đường nằm ngang ứng với vận tốc ban đầu khác 800; 1000; 1500 2000v/p Có thể thấy tốc độ tốc độ trục sơ cấp hộp số tốc độ động sau đồng (từ thời điểm t=0,2s) có xu hướng tăng dần lớn giá trị 0, động không bị chết máy Như vâỵ để giảm tải trọng động trường hợp chọn khởi hành tơ ứng với tốc độ động ne0=800 v/p 74 Hình 3.21 Ảnh hưởng tốc độ trục khuỷu đến giá trị tải trọng cực đại khâu đàn hồi HTTL khởi hành đường nằm ngang, xe đủ tải Trên hình 3.22 biểu diễn biến thiên tốc độ ne nc theo thời gian khởi hành tay số 1, xe chở tải 50%, điều kiện đường dốc 80 Có thể thấy, ba tốc độ 800; 1000 1200 v/p, sau đồng tốc độ thời điểm t4,1s tốc độ động trục sơ cấp hộp số giảm