Chương 3 - Tính toán sức kéo

Chương 3 - Tính toán sức kéo (lý thuyết ô tô - phần 3) - thư viện tri thức - kho tài liệu - Giáo trình đại học - cao đẳng

Chương 3 - Tính toán sức kéo3.1 Các dạng tính toán sức kéo.

Tính toán sức kéo là thiết lập mối quan hệ giửa các thông số chất lượng kéo , thông số vận tốc với các thông số kết cấu của toàn xe và các cụm của nó.

Nói cách khác, tính toán sức kéo là xác định các thông số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo cho ô tô có vận tốc lớn nhất trên đường tốt, có khả năng chuyển động trên các loại đường có hệ số cản lớn.

Có hai dạng tính toán sức kéo:Tính toán kéo kiểm nghiệm;Tính toán kéo thiết kế.

3.1.1 Tính toán kéo kiểm nghiệm.Phạm vi ứng dụng:

Với các ô tô có sẵn

Các thông số kết cấu cơ bản của ô tô đều đã biết (như Ne,ih,io, rk…).

Mục đích tính toán: xác định các thông số đánh giá chất lượng kéo, chất lượng vận tốc, tìm ra khả năng hoạt động của ô tô.

Thông số ban đầu (đầu vào):

Trọng lượng toàn bộ của ô tô (G), trọng lượng rơ móc kéo (Grm), công thức bánh xe, đặc tính

ngoài của động cơ, tỷ số truyền của hộp số, của truyền lực chính (ih,io), các hệ số khối lượng vậnđộng quay (δ ), hệ số cản không khí (K), điều kiện đường ( f , φ , α …).

Trường hợp nếu các thông số trên cho không đầy đủ thì có thể chọn thêm từ các ô tô tham khảo cùng loại và cùng công dụng:

Nhiệm vụ của việc tính toán kéo kiểm nghiệm:

Xác định vận tốc có thể có ở điều kiện đường xá đã cho;

Xác định lực cản lớn nhất Pcmax mà ô tô có thể khắc phục được;Xác định khả năng tăng tốc của ô tô (jtt, ttt, Stt);

Xác định các thông số đánh giá chất lượng phanh.Kết quả cần nhận được khi tính toán kéo kiểm nghiệm:Đặc tính kéo (đặc tính P_V);

Đặc tính động lực học (đặc tính D_V);Đặc tính tăng tốc của ô tô.

3.1.2 Tính toán kéo thiết kế.

Phạm vi ứng dụng: khi thiết kế mới với việc cho sẵn các yêu cầu sử dụng.Mục đích của việc tính toán kéo thiết kế:

Xác định các thông số kết cấu cơ bản của ô tô và của các cụm để thỏa mãn các đặc tính sử dụng của nó (tức là thỏa mãn các yêu cầu về chất lượng động lực học – kéo đã để ra) Tính toán kéo thiết kế và tính toán kéo kiểm nghiệm là hai bài toán ngược nhau.

Thông số ban đầu:

Các thông số cho trước khi tính toán kéo thiết kế thường nằm trong các yêu cầu kỹ thuật của ô tô, gồm:

- Trọng lượng G (cũng có thể chỉ rõ kích thước khoang chứa tải hoặc kích thước thùng xe);nếu là ô tô dùng để chở người hoặc chở hàng hóa, trọng tải ô tô là số lượng người hoặc hàng hóa cần chuyên chở; nếu là ô tô dùng để kéo_số lượng và trọng lượng rơ móc kéo;- Vận tốc chuyển động lớn nhất của ô tô vmax;

- Xác định khoảng động học dk, khoảng lực học dl của ô tô;

- Xác định khoảng vận tốc, số lượng số truyền và vận tốc vhi của từng số truyền (phân chiavận tốc cho từng số truyền);

- Xác định tỷ số truyền của các cụm trong hệ thống truyền lực;

- Tiến hành “tính toán kiểm nghiệm “ như đã nêu ở trên (mục 3.1.1) để kiểm tra lại các thông số vừa tính toán.

3.2 Đặc tính kéo và đặc tính động lực học của ô tô.3.2.1 Đặc tính kéo.

Định nghĩa: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tính theo động cơ và vận tốc chuyển động của ô tô ở tất cả các số truyền của hộp số được gọi là đặc tính kéo của ô tô Tức là theomối quan hệ:

Pk=f (v ) hay Pk=Ne

viηtl (3-1)Trong đó:

Pki – lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động ở số truyền thứ i [N];Ne – công suất động cơ, [W];

vi – vận tốc chuyển động của ô tô, [m/s];ηtl – hiệu suất hệ thống truyền lực.

Với chuyển động tịnh tiến của ô tô thì vận tốc chuyển động tịnh tiến của mọi điểm trên xe là như nhau Do đó:

2 π

60 .

itl≈ 0,105.neitl

Nên: vi=0,105.ne.rkitl

Một cách gần đúng: vi=ne rk

Trong đó: ne – tốc độ quay của trục khuỷu động cơ (thường gọi tắt là tốc độ động cơ), [v/ph].

Phương pháp xây dựng đặc tính kéo (đặc tính P_V):

Sử dụng đặc tính ngoài của động cơ, lấy một loạt các trị số khác nhau của công suất Ne 1, Ne 2

,…, Nei trên đặc tính ứng với các ωe1, ωe2,…, ωei;

Tính các giá trị vi cho số truyền thứ nhất (ihi);Tính Pk 11, Pk 12,…,Pk 1 i cho số truyền đã chọn;

Cũng làm các bước tương tự cho các số truyền tiếp theo;

Xây dựng đồ thị ( N) từ đó suy ra đồ thị đặc tính kéo ( P ).

Thí dụ: xác định vận tốc chuyển động và lực kéo tính toán theo điều khiển động cơ ở số truyền I của ô tô có động cơ mà đường đặc tính ngoài của nó cho trên hình 3-1 Hiệu suất

của hệ thống truyền lực coi như không đổi và bằng 0,87; itl=42 và rk=0,3 m.

Tương tự như đã làm với số truyền I, tiếp tục xác định v và Pk cho các số truyền từ II ÷V

với các khoảng chia như trên Căn cứ vào số liệu đã tìm được , ta tiến hành xây dựng đường đặctính kéo (hình 3-2).

Từ đồ thị ta nhận xét:

- Đặc tính kéo cho phép xác định được lực kéo lớn nhất Pkmax ứng với một vận tốc chuyển động cho trước (theo điều kiện động cơ, vì đồ thị được vẽ theo đặc tính ngoài, nhiên liệu cung cấp tối đa);

- Xác định được lực kéo lớn nhất Pkmax ở từng số truyền;- Xác định được lực kéo lớn nhất Pkmax của ô tô.

- Từ đồ thị, chưa kể đánh giá hết chất lượng kéo của ô tô và không thể so sánh chất lượng kéo giữa các ô tô khác nhau được (vì, với 2 ô tô có cùng một đặc tính kéo thì xe nào có trọng lượng nhỏ hơn, đặc tính khí động học tốt hơn thì chất lượng kéo sẽ tốt hơn).Vì vậy, để đánh giá chất lượng kéo của ô tô, ta phải sử dụng một đặc tính khác có kể đến yếutố trọng lượng Đó là đặc tính động lực học.

3.2.2 Nhân tố động lực học D, đặc tính động lực học D_V.a) Nhân tố động lực học D.

Từ phương trình cân bằng lực kéo:

Pk=Pψ+Pω± Pj+PmkTa có: Pk−Pω=Pψ± Pj+PmkPk−Pω=Pψ± δG

PmkGĐặt D=Pk−Pω

G và gọi D là nhân tố động lực học của ô tô.

Vậy, nhân tố động lực học của ô tô là tỷ số giữa hiệu lực kéo của ô tô theo động cơ với lực cản không khí và trọng lượng của ô tô.

Giữa nhân tố động lực học D và các thông số đặc trưng cho lực cản chuyển động của ô tô có mốiquan hệ sau:

PmkGHay D=Pk−Pω

G =ψ ±δi

Khi ô tô không kéo móc:

D=Pk−PωG =ψ ±

δigj

Khi ô tô không kéo móc và chuyển động đều ( v=const ): D=ψ

Từ vế trái công thức (3-3) thấy rằng: khi lực cản không khí nhỏ, có thể coi Pω=0 Khi đó,

D=f (v )

Phương pháp xây dựng đồ thị:

Đồ thị hình 3-3 mô tả đặc tính động lực học của ô tô có 5 số truyền.

Trên đồ thị trục tung biểu diễn nhân tố động lực học D, trục hoành biểu diễn vận tốc chuyển động tịnh tiến v của ô tô.

Dạng của đồ thị đặc tính động lực học cũng tương tự như đồ thị đặc tính kéo nhưng chỉ khác là chúng có độ dốc lớn hơn so với các đường đặc tính kéo, nhất là ở các vận tốc lớn (vì ở vận tốc lớn, lực cản không khí càng tăng nhanh).

Trên đặc tính có những điểm đặc biệt sau (ví dụ ở tay số I):

Đ – điểm bắt đầu ứng với vd;

M – điểm tương ứng với Dmax;K – điểm kết thúc đường đặc tính.

Thực tế, vận tốc chuyển động của ô tô ở từng số truyền bị giới hạn trong một khoảng Nếu gọi

vận tốc ứng với điểm Mi có Dimax là vận tốc tới hạn (vth) thì khi đó, v> vth(⟺ vmin÷ vth) là vùng

làm việc không ổn định của ô tô Ở những vận tốc đó, khi sức cản của đường tăng, vận tốc của ô

tô giảm và nhân tố động lực học của ô tô cũng giảm, nên ô tô sẽ không thể khắc phục được sức cản này Như vậy, vận tốc tới hạn (vth) là điểm để xác định khu vực làm việc ổn định của ô tô khi

động cơ làm việc ở chế độ toàn tải Trong thực tế ô tô thường không làm việc ở khu vực không ổn định của đường đặc tính.

Nhận xét rằng, giữa các đường đặc tính của các số truyền có khoảng trùng điệp Vì vậy khi đổi số, ô tô đều làm việc ở khu vực có tốc độ ổn định.

3.2.3 Nhân tố động lực học theo điều kiện bám.

Khi xây dựng các phương trình cân bằng về lực (2-19) và phương trình cân bằng công suất (2-27)ở trên ta đã coi rằng lực kéo đặt tại các bánh xe chủ động chỉ phụ thuộc vào các thông số của động cơ (Ne, Me, ne) và của hệ thống truyền lực (itl, ηtl) Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, nó

bị giới hạn bởi điều khiển bám của bánh xe chủ động với mặt đường Khi bánh xe chủ động bị trượt, ô tô có thể không sử dụng hết khả năng động lực học của nó, nghĩa là không phát huy hếtlực kéo lớn nhất theo điều kiện động cơ Ví dụ, khi ô tô chuyển động trên đường trơn, ẩm ướt có hệ số bám nhỏ, lực kéo tiếp tuyến lớn nhất chỉ bằng lực bám:

Trong đó: (Pφ−Pω) – lực kéo tự do theo điều kiện bám.

Trên hình 3-3, các đường cong nét đứt mô tả đặc tính động lực học của ô tô theo điều kiện bám.

Các đường đặc tính Dφ có dạng cong xuống ở các vận tốc lớn Bởi vì ở các vận tốc lớn, lực cản

không khí và sự trượt tăng lên nhiều do đó làm cho Dφ giảm.

Như vậy, điều kiện cần và đủ để đảm bảo khả năng chuyển động của ô tô là:

ψ ≤ D ≤ Dφ

3.2.4 Đặc tính động lực học của ô tô khi tải trọng thay đổi.

Đặc tính động lực học ô tô (hình 3-3) được xây dựng ứng với trường hợp ô tô đầy tải (trọng tải

100%) Trong thực tế sử dụng, không phải lúc nào ô tô cũng chở đúng trọng tải (⟺ tải trọng (G)của ô tô luôn thay đổi) Do đó, nhân tố động lực học D cũng luôn thay đổi ⟹ làm thay đổi chất

lượng động lực học của ô tô Như vậy, cần xây dựng thêm đặc tính động lực học khi đổi trọng tải.

Nếu gọi Gx là trọng lượng toàn bộ ô tô ứng với trọng tải bất kỳ thì nhân tố động lực ứng với tải trọng đó sẽ được xác định theo công thức:

Trong đó, Dx – nhân tố động lực học ứng với trọng tải bất kỳ.Khi chở đủ tải, D có giá trị:

Như vậy, ứng với mỗi tải trọng Gx thì ta vẽ được một tia trên đồ thị.

Nếu Gx=G thì tan β=1, tia làm với trục hoành một góc 45 độ Các tia hợp với trục hoành góc lớn hơn 45 ° ứng với Gx<G (chưa đầy tải).

Nếu biểu diễn Gx

G.100 %, mỗi tia của đồ thị sẽ ứng với một trọng lượng Gx tính ra % so với G

khi đầy tải.

3.2.5 Sử dụng đặc tính động lực học của ô tô

Sử dụng đặc tính động lực học của ô tô sẽ xác định được các thông số đánh giá chất lượng kéo và chất lượng vận tốc của xe.

a) Xác định vận tốc chuyển động có thể được của ô tô theo điều kiện đường cho trước (Bài

toán cho trước ψ, xác định vmax theo điều kiện ψ).

- Khi đầy tải (trọng tải 100%);

Ví dụ , khi ô tô chuyển động đều và không kéo rơ móc, nhân tố động lực học D là:

D=ψ

Như vậy, nếu cho trước hệ số cản tổng cộng của đường ψ, có thể xác định được vận tốc tối đa của ô tô ở điều kiện đường đó (trên đồ thị, từ đường dóng D1=ψ1⟹ v1 – là vận tốc tối đa mà ô tô có thể chuyển động trên đường có hệ số cản ψ1).

- Khi tải trọng thay đổi khác định mức.

Ví dụ, khi ô tô chuyển động đều và không kéo rơ móc, sức cản mặt đường ψ2, tải trọng

Gx=80 %G Đặt ψ2=Dx2 trên trục ODx Theo đường dóng Dx2→ B → A3⟹ v2 – là vận tốc tối đa mà ô tô có thể chuyển động trên đường có ψ2.

b) Xác định được lực cản lớn nhất có thể có được khi ô tô chuyển động với vận tốc xác địnhcho trước ở một số truyền nhất định Đây là bài toán ngược của trường hợp thứ nhất:

cho trước v, xác định ψmax theo điều kiện v).

Đồ thị cũng cho phép xác định góc dốc αmax của đường mà ô tô có thể vượt qua.

v1=0 đến khi bắt đầu đạt vận tốc tối đa v2=vmax.

Khi Pmk=0 và cho trước điều kiện đường (ψ hoặc f ), gia tốc của ô tô được xác định từ

phương trình:

dt=(D −ψ )g

Để ô tô có thể tăng tốc được, cần thỏa mãn điều kiện: jv>0⟺( D−ψ )>0.

Căn cứ vào Di và δi xác định trên đặc tính động lực học, xây dựng đồ thị (jV) Trong đó, trục tung là các giá trị j=( D−ψ )g

σ ; trục hoành là vận tốc v tương ứng (hình 3-5).

d) Xác định được lực kéo móc của ô tô Lực kéo rơ móc có thể được xác định khi ô tô

chuyển động đều ( v=0), trên loại đường cho trước (ψ ) căn cứ vào:

D=ψ +Pmk

⟹ Pmk=( D−ψ )G

3.3 Khoảng động học, khoảng lực học của ô tô.

Đặc tính kéo (P_V) và đặc tính động lực học (D_V) cho phép xác định khoảng động học, khoảng lực học của ô tô Từ đó cho phép đánh giá chất lượng kéo_chất lượng vận tốc của ô tô.

3.3.1 Khoảng động học dk.Định nghĩa:

Khoảng động học là tỷ số giữa vận tốc tính toán lớn nhất và nhỏ nhất của ô tô.

Trong đó:

dk – khoảng động học của ô tô;

vtmax, vtmin – vận tốc tính toán lớn nhất và nhỏ nhất của ô tô.

Vận tốc tính toán vtmin có thể lấy từ đặc tính kéo (P_V) hoặc đặc tính động lực học (D_V) ứng

với điểm tính toán (có Nemax) của số truyền một; còn vtmax lấy ứng với điểm tính toán (nơi đạt

Nemax¿ của số truyền cao nhất, thường là số truyền thẳng Hoặc theo công thức:

Với hệ thống truyền lực không có hộp số phân phối và truyền lực chính loại 1 cấp thì:

vtmin=ωNrkitlmax =

vtmax=ωNrkitlmin =

ωNrkihcioic ;

Khi đó:

dk=ih 1ihc

Với ô tô nhiều cầu thì hộp số phụ có 2 tỷ số truyền ⟹ có 2 khái niệm về khoảng động họcdk:

Khoảng động học thường xuyên sử dụng dk.

Khoảng động học toàn bộ dk Σ.Với

dk=ih 1ihc.

ih 1ihc

dk Σ=ih1ihc.

ipc (ipthap>ipc).

Khoảng động học đặc trưng cho giới hạn thay đổi vận tốc chuyển động của ô tô ở vận tốc

góc ổn định ωN của động cơ Tuy nhiên, khi xác định khoảng động học ta mới chỉ xét vận tốc tính toán phụ thuộc vào tỷ số truyền của hệ thống truyền lực mà chưa để cập đến điều kiện chuyển động cụ thể của ô tô.

Trong một số trường hợp, ở số truyền thấp ô tô không sử dụng hết khả năng động lực học của nó do không đảm bảo điều kiện bám Mặt khác, ở số truyền cao không phát huy được vận tốc tối đa do không đủ nhân tố động lực học Vì vậy cần tính đến cả khoảng lực học của ô tô.

ηtli – hiệu suất hệ thống truyền lực ở các số truyền tương ứng.⟹ dl=vtmax

vtminηtl 1ηtlc=dk

ηtl 1ηtlc

Thường thì ηtl 1>ηtlc Nhưng “số cao” thường là số truyền thẳng, có hiệu suất lớn nên có thể coi:

ηtl=ηtl1=ηtlc⟹ dl=dk

Khi xác định khoảng lực học của ô tô, cần chú ý:

- Điều kiện để có thể sử dụng triệt để lực kéo của ô tô ở số truyền thấp là:

D¿≤ Dφ

Hay Pklt−Pω

φ Gφ−PωG

φ Gφ

- Điều kiện để có thể đạt vận tốc lớn nhất ở số truyền cao (ở số truyền cao, điều kiện bám

tốt vì φ luôn ở giá trị cao):Dct≥ ψmin hay Pkct−Pω

- Nếu dl>dltu

Không sử dụng hết lực kéo của ô tô ở số thấp (D¿<Dφ) hoặc không đủ nhân tố động lực học

để phát vận tốc lớn nhất của ô tô ở số truyền cao.- Nếu dl<dltu

Làm giảm lực kéo ở số thấp do khôn sử dụng hết khả năng bám của bánh xe với mặt đường

(D¿<Dφ) hoặc làm giảm vận tốc tối đa ở số truyền cao do không sử dụng hết công suất dự

trữ của ô tô (Dct≥ψmin).

⟹ Khi tính toán kéo kiểm nghiệm, cần xác định (dl) và khoảng lực học (dk) rồi so sánh chúng

với (dltu) để đánh giá chất lượng vận tốc và chất lượng kéo của ô tô.

3.4 Quá trình tăng tốc của ô tô3.4.1 Tính năng tăng tốc của ô tô.

Định nghĩa: tính năng tăng tốc của ô tô là khả năng tăng nhanh vận tốc sau khi khởi hành hoặc sau khi đổi số.

Tính năng tăng tốc được đánh giá bằng:- Thời gian tăng tốc (ttt);

- Quãng đường tăng tốc (Stt).

Đây là hai thông số có ý nghĩa rất lớn, đặc biệt đối với xe buýt chạy trong thành phố là

những ô tô thường xuyên phải dừng – chạy, cần đạt vtb cao mà khoảng cách giữa các điểm dừng không lớn.

Tính năng tăng tốc của ô tô phụ thuộc vào các yếu tố kết cấu, điều kiện đường (vào hệ số

cản tổng cộng ψ), vào trình độ lái xe.

Những thông số kết cấu cơ bản có ảnh hưởng đến tính năng tăng tốc của ô tô là:

- Lực kéo riêng tính theo động cơ (hoặc nhân tố động lực học D) Thông số này phụ thuộc vào công suất riêng của động cơ, tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực;- Hệ số khối lượng quay δi ở các số truyền;

- Loại động cơ, khoảng làm việc và khả năng tăng vận tốc góc của động cơ;

- Loại hệ thống truyền lực và mức độ hoàn thiện nó, đặc biệt là khả năng sang số nhanh chóng và nhẹ nhàng.

3.4.2 Quá trình tăng tốc của ô tô.

Để đánh giá tính năng tăng tốc của ô tô ta tiến hành khảo sát quá trình tăng tốc của nó.Quá trình tăng tốc của ô tô được tính từ thời điểm bắt đầu đóng ly hợp cho đến khi ly hợp đóng hoàn toàn và lái xe tăng lượng cung cấp nhiên liệu để tăng tốc Có thể chia quá trình đó ra làm nhiều giai đoạn (hình 3-6):

- Giai đoạn 1: tại điểm bắt đầu (t=0 ) ly hợp bắt đầu đóng, lái xe tăng lượng cung cấp nhiên liệu, do đó, vận tốc góc của động cơ ωe tăng lên Momen ma sát của ly hợp Mms

còn nhỏ chưa khắc phục được sức cản của đường (biểu thị bằng Mψ') Do đó ô tô đứng

yên (ωb=0) Giai đoạn 1 kết thúc khi momen ma sát bằng momen cản (điểm 1):

Mms=Mψ' =Mψitlηtl

Trong đó:

Mms – momen ma sát của ly hợp;

Mψ' - momen cản của ô tô quy dẫn về trục chủ động hộp số;

Mψ – momen cản của ô tô tại các bánh xe;itl – tỷ số truyền của hệ thống truyền lực;ηtl – hiệu suất hệ thống truyền lực;ωb – vận tốc góc trục chủ động hộp số

− Giai đoạn 2: ly hợp tiếp tục đóng, momen ma sát của ly hợp Mms tăng lên Ô tô bắt đầu chuyển động và tăng dần vận tốc (ωb↑) (vì tăng Mms trong khi momen cản Mψ'

không đổi) Tại điểm 2, ly hợp đóng hoàn nhưng vận tốc trục khuỷu động cơ ωe và

của trục chủ động hộp số ωb chưa cân bằng (ωe>ωb).

− Giai đoạn 3: trong khoảng từ điểm 2 đến điểm 3 có sự trượt (của ly hợp) bởi ly hợp

đóng hoàn toàn Đồng thời, vận tốc góc ωe giảm; còn ωb tiếp tục tăng cho đến khi kết

thúc quá trình trượt của ly hợp (tại điểm 3, ωe=ωb).

Trong khoảng này (2-3) momen ma sát của ly hợp (Mms) coi như không đổi:

Trong đó:

Me – momen xoắn của động cơ;

Mje – momen quán tính của động cơ và phần chủ động của ly hợp.

Khi momen xoắn của động cơ đạt giá trị lớn nhất (Me→ Memax), biến đổi công thức

Momen ma sát của ly hợp xác định theo công thức (3-17) được gọi là momen tính toán của ly hợp.

Thực tế, trong khoảng (2-3) Mms và Me luôn biến đổi (với Mms_do điều kiện đường thay

đổi, chủ yếu là do sức cản của không khí; với Me – do sự thay đổi của ωe và của lượng cung cấp nhiên liệu) Vì vậy, trong trường hợp tổng quát, d ωe

dt và d ωb

dt luôn thay đổi Do đó, mối quan hệ giữa ωe, ωb theo thời gian là phi tuyến Sau khi ly hợp đóng hoàn toàn (điểm 3), quá trình tăng tốc của ô tô có thể xảy ra chi do việc tăng số vòng quay của động

cơ Khi đó, dấu của Mje đổi chiều (vì động cơ tăng tốc) và Mms của ly hợp sẽ cân bằng với

hiệu (mà không phải với tổng) của Me và Mje:

Do đó Mms của ly hợp giảm Và khi Mms giảm tới bằng với momen cản:

Mms=Mψ' =Mψitlηtl

Quá trình tăng tốc sẽ kết thúc Ô tô sẽ chuyển động đều.

Tuy nhiên các giai đoạn từ 1 ÷3 xảy ra rất nhanh nên thường chỉ tính quá trình tăng tốc

từ khi ly hợp đóng hoàn toàn, bỏ qua giai đoạn trượt.3.4.3 Đồ thị tăng tốc của ô tô.

Để xác định được thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô (t=f (v ) , S=f ( v )), ta cần xây dựng đồ thi gia tốc của phụ thuộc vàovận tốc chuyển động của nó (J =f ( v )).

a) Đồ thị gia tốc của ô tô.

Từ phương trình động lực học tổng quát của ô tô, xét trong trường hợp ô tô không kéo

rơ móc, gia tốc chuyển động tịnh tiến ở số truyền thứ i được xác định theo công thức

dt =ji=gδi

Trong đó:

δi – hệ số khối lượng vận động quay số truyền thứ i, xác định theo công thức (2-11);

ψ=const _ điều kiện đường không đổi.

Như vậy, gia tốc của ô tô ở mỗi số truyền phụ thuộc vào 2 yếu tố Di và δi ở các số truyền

tương ứng, ji=F(Di, δi).

Ứng với các giá trị của δi, biết trước điều kiện đường (ψ ), đồng thời sử dụng đồ thị D_V (hình 3-1) để xác định các trị số Di tương ứng ta sẽ xây dựng được đồ thị tăng tốc (đồ thịj_V) của ô tô ở các số truyền (xem hình 3-5).

b) Đồ thị tăng tốc.Từ công thức

dt⟹ dt=1jdv

Do đó, thời gian tăng tốc của ô tô từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 được xác định theo công thức sau:

Tích phân trên không giải được bằng phương pháp giải tích vì không có mối liên hệ chính

xác giữa hai đại lượng j và v Tuy nhiên, tích phân (3-19) có thể giải được bằng phương pháp đồ thị khi sử dụng đồ thị j=f ( v ) (hình 3-5).

Từ đồ thị j=f ( v ) ta xây dựng đồ thị gia tốc ngược 1

j (hình 3-7).

Sử dụng ý nghĩa của tích phân xác định, công thức (3-19) được viết lại như sau:

(1j ∆ vi)

c) Đồ thị quãng đường tăng tốc

Đồ thị quãng đường tăng tốc từ thời điểm bắt đầu tăng tốc t1 đến thời điểm t2 được xác định từ công thức:

v=dsdt⟹ ds=vdt

3.4.4 Sử dụng động năng khi lên dốc.

Phương pháp xác góc dốc cực đại đã nêu ở trên (xem mục 3.2.5.) ứng với trường hợp dốc có chiều dài không giới hạn và ô tô vượt bằng lực kéo khi chuyển động đều Thực tế là ô tô còn có thể vượt dốc, ngoài việc sử dụng lực kéo là sử dụng động năng tích lũy trong quá trình tăng tốc Góc dốc mà ô tô vượt qua trong trường hợp này có thể còn lớn hơn góc dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua khi chuyển động với vận tốc ổn định Tuy nhiên, chỉ với dốc có độ dài hạn chế.

Có thể sử dụng chiều dài giới hạn Ld của dốc (với độ dốc xác định) làm chỉ tiêu đặc tính

tốc độ cho ô tô sử dụng động năng để vượt dốc với vận tốc ban đầu là vmax.

Khi xác định bằng thực nghiệm chiều dài giới hạn Ld, cho ô tô chạy trên đoạn đường AC

có hệ số cản tổng cộng ψ nhỏ, tại điểm B (hình 3-9a) ô tô bắt đầu tăng tốc; và bắt đầu vươt dốc tại điểm C với tốc độ vmax Trên đoạn CE, tốc độ ô tô và cả vận tốc góc của trục

khuỷu động cơ giảm đi Khi đi qua đoạn Ld, ô tô dừng hẳn, động cơ cũng lịm dần Quá trình thực nghiệm như trên rất phức tạp vì cần nhiều đoạn đường có chiều dài lớn và

các góc dốc không đổi khác nhau Vì vậy, để xác định đoạn chiều dài giới hạn Ld có thể thực nghiệm bằng phương pháp tính toán khi sử dụng các phương trình cân bằng lực hoặc đặc tính động lực học của ô tô.

Ta giả thiết rằng, ô tô tại điểm bắt đầu lên dốc có vmax Khi ô tô lên dốc, hệ số cản của

đường tăng từ ψ1 đến ψ2 Để xác định thông số động lực học, ta chia đường cong nhân

tố động lực học D thành một số đoạn và căn cứ theo công thức (3-8) Khi thay vào ψ2, ta tìm các giá trị của gia tốc, thời gian và quãng đường trên mỗi đoạn.