8.1 Quãng đường tăng tốc...238.2 Bảng số liệu và đồ thị...24 KẾT LUẬN...25 TÀI LIỆU THAM KHẢO...26 LỜI NÓI ĐẦU Lý thuyết ôtô là một trong những môn cơ sở then chốt của chuyên ngành cơ k
ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ
Khái niệm
Đường đặc tính ngoài của động cơ là những đường biểu thị mối quan hệ giữa công suất có ích (Ne), mô men xoắn có ích (Me), tiêu hao nhiên liệu trọng một giờ ( G t
), công suất tiêu hao nhiên liệu riêng ( g e ) theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ ( w e ¿, khi bướm ga ( đối với động cơ xăng) mở hoàn toàn hoặc thanh răng (đối với động cơ điezel) của bơm ga cao áp ở vị trí cung cấp nhiên liệu lớn nhất.
+ Đường suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ: g e =f(n e )
- Đường đặc tính tốc độ cục bộ là biểu thị vô số đường Khi bướm ga ở vị trí bất kỳ, khi thanh răng ở vị trí bất kì
Công thức tính
Trong trường hợp không có đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ bằng thực nghiệm ta có thể xây dựng đường đặc tính ngoài nhờ công thức kinh nghiệm Hiện nay người ta hay dùng công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đécman để xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài.
- a,b,c hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào chủng loại động cơ Đối với động cơ xăng a b = c = 1
- N emax công suất hữu ích cực đại (kw)
- n N số vòng quay trục khuỷu của động cơ ứng với công suất lớn nhất (v/p)
- N e : giá trị công suất hữu ích của động cơ ứng với số vòng quay của trục khuỷu ne. Những giá trị ne được xác định nhờ công thức trên (ne có thể lấy bất kỳ từ nemin đến nemax).
Lập bảng số liệu
- Các điều kiện cho trước:
+ Công suất lớn nhất N emax u (mã lực) = 75.0,7456 = 55,92(Kw)
+ n N số vòng quay trục khuỷu của động cơ ứng với công suất lớn nhất N emax , n N X00 + momen M emax ,4 (KGm)
Lập bảng tính các giá trị trung gian N, M , theo số vòng quay của trục khuỷu xây dựng đường đặc tính động cơ
- Ký hiệu lốp 6,95-13 : Đường kính của lốp là d(inch)
Dựa vào kí hiệu lốp 4x2→ cầu sau xe là cầu chủ động
- Bán kính thiết kế của bánh xe là: r o = (6,95 + 13 2 ¿ 25,4 = 341,63 (mm)
- bán kính làm việc trung bình của bánh xe: r b
+ ro - bán kính thiết kế của bánh xe
+ λ - hệ số biến dạng của lốp Đối với lốp có áp suất thấp: =0,930÷0,935 Đối với lốp có áp suất cao: =0,945÷0,950
Chọn lốp áp suất cao : λ = 0,945
rb = λ r0 =0,945 341,63= 322,8 (mm) = 0,322 (m) it - tỉ số truyền lực của hệ thống truyền lực it = i0 ihn ipc
+ i0 : tỉ số truyền lực chính
+ ihn : tỉ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất
+ ipc : tỉ số truyền ở hộp của hộp số phụ hay hộp số phân phối ở số cao it = i0 ihn ipc
Có các giá trị Ne và n e có thể tính được các giá trị mômen xoắn Me của động cơ theo công thức:
Trong đó : Me - Mô men xoắn của động cơ
Ta có : Nemax = 75 ( HP ) = 55,92 ( kw )
Lập bảng tính các giá trị trung gian
Ne , Me theo số vòng quay của trục khuỷu xây dựng đường đặc tính động cơ
N với động cơ xăng không hạn chế tốc độ có (λ = 1,1 ÷ 1,2)
Chọn λ = 1,1 (đối với động cơ xăng)
+ Tính công suất của động cơ ở số vòng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman)
+ Tính mômen xoắn của trục khuỷu động cơ ứng với số vòng quay ne khác nhau :
- Các thông số n N ; N e ; M e đã có công thức tính
- Kết quả tính được ghi ở bảng : λ ne(v/f) Me (N.m) Ne (kw)
Hình 1 đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ
1.4 Ứng dụng của đồ thị
- Đây là đường đặc tính quan trọng nhất của động cơ dùng để đánh giá các chỉ tiêu công suất ( N emax ¿ và tiết kiệm nhiên liệu của động cơ
- Nhờ có đường đặc tính này người ta đánh giá được sức kéo của động cơ qua đặc tính momen ( M emax ¿ vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số thích ứng K của nó
- Vùng làm việc của động cơ là vùng nằm giữa …., trong khoảng đó khi Ne giảm thì Me tăng lên phương vẫn đảm bảo tăng sức kéo và làm việc tốt, chỉ giảm phần nào tốc độ
Hay nếu Ne tăng, giảm bớt sức kéo nhưng tốc độ tăng Ngoài vùng trên ra, Ne và
Me đều giảm nên chỉ gặp chướng ngại nhỏ cũng có thể chết máy Ở vùng làm việc ổn định nếu gặp trướng ngại sẽ giảm tốc, công suất giảm nhưng Me lại tăng, giúp cho động cơ vượt chướng ngại.
ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO
Khái niệm
Phương trình cân bằng lực kéo: Pk =Pf ± Pi ± Pj + Pω
+ Pk - lực kéo tiếp tuyến phát ra ở bánh xe chủ động
+ Pj - lực cản quán tính
Phương trình lục kéo của ôtô có thể biểu diễn bằng đồ thị Chúng ta xây dựng quan hệ giữa lực kéo phát ra tại bánh xe chủ động Pk và các lực chuyển động phụ thuộc vào vân tốc chuyển động của ôtô v, nghĩa là: P = f(v).
Công thức tính
+ Pk : Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ đ ng ộng
+ Mk : Mômen xoắn ở bánh xe chủ đ ng ộng
+ rb : Bán kính làm vi c của bánh xe chủ đ ng ệc của bánh xe chủ động ộng
+ ηtt : Hi u suất của h thống truyền lực ệc của bánh xe chủ động ệc của bánh xe chủ động
Chọn ηtt =0,93 (bảng I-2 trong giáo trình Lý thuyết ô tô)
+ K - Hệ số cản không khí
Chọn K = 0,35 (bảng I-4 trong giáo trình Lý thuyết ô tô)
+ F- Diện tích cản chính diện của ô tô (m 2 ) Đối với xe ô tô du lịch: F = 0,8.B0.H Ở đây: B0: Chiều rộng lớn nhất của ô tô (m)
H: Chiều cao lớn nhất của ô tô (m)
Xét ô tô chuyển động đều trên đường nằm ngang, tức là j=0, =0 Phương trình cân bằng lực kéo được biểu thị như sau:
Kết quả tính
Bảng 1 Giá trị lực kéo tại các tay số
Me(N. m) ne(v/ f) Tay số 1 Tay số 2 Tay số 3 Tay số 4
Xét trường hợp xe đi trên đường nhựa tốt, ta có các lực cản và tổng cản :
+ Chọn hệ số cản lăn f0 = 0,018 với v < 22 m/s
1500) Trong đó: + f 0 - Là hệ số cản lăn ứng với tốc độ chuyển động của xe + v - Tốc độ chuyển động của ô tô tính theo m/s
- Lực cản tổng cộng của mặt đường :
P φ = m G φ Trong đó : + m - Hệ số phân bố tải trọng với xe 4x2 lấy m = 0,75
+ G - Trọng lượng của ôtô phân bố lên cầu chủ động
+ Lấy hệ số bám trên đường nhựa khô và sạch
2523.221708 Hình 2.1 Đồ thị cân bằng lực kéo
Ứng dụng của đồ thị
Xác định được vmax của ô tô: hoành độ giao điểm của Pk4 với Pf +Pw
- Xác định độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua được ở tay số và vận tốc cho trước.
- Nghiên cứu chế độ cân bằng lực ở các loại đường có f và i khác nhau.
- Lựa chọn chế độ chuyển động hợp lý của ô tô trên loại đường cho trước.
Xác định lực kéo dư dùng để tăng tốc hay vuợt dốc
+ Tăng tốc Pk dư = Pj= G g J δ i → J+ Vượt dốc Pk dư= Pi= G.sin α → sin α + Xác định vùng làm việc ổn định ở các tay số là vùng bên phải của đường lực kéo ở từng tay số tính từ điểm cực đại ở tay số đó
ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Khái niệm
Công suất của động cơ sinh ra sau khi truyền qua HTTL sẽ tiêu hao một phần ở HTTL còn lại là công suất kéo để bánh xe chuyển động Công suất kéo này dùng để thắng các công suất cản chuyển động của ô tô.
Nk= Ne η t Đồ thị cân bằng công suất là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa công suất phát ra ở các tay số, công suất kéo tại bánh xe chủ động ở các tay số, các công suất cản chuyển động theo tốc độ chủ động của ô tô hoặc số vòng quay trục khuỷu của động cơ.
Công thức tính
N ki = N ei ηt = N m + Nf ± Ni + Nw± NJ (KW) ) (2.1) Trong đó:
(KW) ): công suất tiêu hao cho cản lăn của các bánh xe.
(KW) ): công suất tiêu hao cho cản dốc của đường.
(KW) ): công suất tiêu hao cho lực cản không khí.
(KW) ): công suất tiêu hao cho lực cản tăng tốc.
- ηt là hiệu xuất truyền lực bằng 0,93 ( tra bảng)
Trong đó: ne số vòng quay của động cơ rb bán kính làm việc trung bình của bánh xe iTL tỉ số truyền của hệ thống truyền lực it = i0 ihn ipc
Mk = Me.ih.io η t Pk = M r k b với rb = 0,322 (m) r b - bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m) r b =λ r o ; r o - bán kính thiết kế của bánh xe
B = 1550 mm, H= 1480 mm λ – hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, phụ thuộc vào loại lốp:
Lốp áp suất thấp: λ = 0,930 ÷ 0,935 Lốp áp suất cao: λ = 0,945 ÷ 0,950 Chọn λ=¿ 0,945 r o = (6,95 + 13 2 ¿ 25,4 = 341,63 (mm)
Xây dựng đường công suất cản tổng cộng :
Vì v > 22,2 (m/s) ta phải chọn hệ số cản lăn bằng hệ số cản thực nghiệm f = f0.(1+ v 2
(2.5) Trong đó : P ω là lực cản không khí
W) = K.F = 0.35*1.84 = 0,644 là nhân tố cản của không khí
F- diện tích cản chính diện ô tô Đối với xe ô tô du lịch: F = 0,8.B0.H Ở đây: B0: Chiều rộng lớn nhất của ô tô (m)
H: Chiều cao lớn nhất của ô tô (m)
K- hệ số cản không khí chọn K = 0,35 (bảng I-4 trong giáo trình Lý thuyết ô tô) Đối với xe ô tô du lịch: F = 0,8.B0.H
Kết quả tính
Bảng 1 Giá trị công suất ứng với mỗi vận tốc ở các tay số ne
Bảng 2 Tổng giá trị công suất cản của không khí và đường ứng với
V(m/s) Nf (Kw) Nw Nf+Nw
Hình 3.1 Đồ thị cân bằng công suất
Ứng dụng của đồ thị
Xác định vmax của ô tô có thể đạt được là hoành độ giao điểm của đường Nf+ Nw với đường Nk ở tay số 5
Xác định công suất dư dùng để tăng tốc, vượt dốc:
+ Vượt dốc : Ndư= Ni= G.sin α v
Xác định mức độ sử dụng công suất của ô tô w N k
Mức độ sử dụng công suất càng lớn thì mức tiêu hao nhiên liệu càng nhỏ, ngược lại Khi chất lượng mặt đường tốt, vận tốc ô tô nhỏ, tỉ số truyền hộp số lớn thì mức độ sử dụng công suất nhỏ dẫn tới tiêu hao nhiều nhiên liệu.
- Dùng để xác định trị số các thành phần của công suất cản ở các tay số khác nhau với các số truyền6 khác nhau, xác định công suất dự trữ ở các tốc độ khác nhau, ở các số truyền khác nhau.
ĐỒ THỊ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC
Khái niệm
Nhân tố động lực học của ô tô là tỉ số giữa lực kéo tiếp tuyến tại các tay số trừ đi lực cản không khí với trọng lượng toàn bộ của ô tô. ki wi
Đồ thị nhân tố động lực học là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động lực học ở các dãy số với vận tốc chuyển động của ô tô.
Công thức tính
- P ki : là lực kéo tiếp tuyến từ BXCĐ;
- P wi : là lực cản không khí;
- η t : Hiệu suất hệ thống truyền lực;
- W) : Nhân tố cản của không khí;
- v: Vận tốc tương đối của ô tô và không khí;
Các công thức liên quan:
Với góc α nhỏ: sαinα ≈ tg α ≈ i ; cosαα ≈1 i: Gọi là góc dốc của đường
G(fcosαα ± sαinα)=G(f ±i)=Gψψ: là tổng cản của mặt đường
Trong đó: δ i : Hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay của các chi tiết trong động cơ hệ thống truyền lực và bánh xe gọi là khối lượng quay g: gia tốc trọng trường j: gia tốc của ô tô
Kết quả tính
Bảng 1:Nhân tố động lực học ô tô ứng với mỗi tay số ne V1 Pw1 D1 V2 Pw2 D2 V3 Pw3 D3 V4 Pw4 D4
- Đồ thị tia nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi
Những đường đặc tính động lực học của ô tô lập ra ở góc phần tư bên phải của đồ thị tương ứng với trường hợp ô tô có tải trọng đầy, còn góc phần tư bên trái của đồ thị, ta vạch từ gốc toạ độ nhưng tia làm với trục hoành các góc khác nhau mà : tg = D/ Dx = Gx/G ; Như vậy mỗi tia ứng với một tải trọng Gx nào đó tính ra phần trăm so với tải trọng đầy của ô tô.
Trong trường hợp Gx = G thì tg = 1, lúc này tia làm với trục hoành một góc
= 45 0 , các tia có > 45 0 ứng với Gx > G (khu vực quá tải), các tia có < 45 0 ứng với
Gx < G (khu vực chưa quá tải)
Bảng 2: Bảng hệ số cản lăn v(m/s) 0 10.00 15.00 20.0
Ứng dụng của đồ thị
Xác định được vmax là hoành độ giao điểm của đường nhân tố động lực học ở tay số
4 với đường hệ số cản lăn
Xác định được gia tốc tăng tốc của ô tô (j)
Xác định góc dốc (i) lớn nhất có thể vượt qua i= D-f
- Tìm loại đường mà ôtô có thể hoạt động được ở một số truyền nào đó khi biêt vận tốc chuyển động và tải trọng trên xe.
- Xác định hệ số cản lớn nhất của đường mà ôtô có thể vượt qua được Ψmax ở từng tay số truyền ứng với tải trọng đã biết.
- Tìm số truyền thích hợp và tốc độ chuyển động của ôtô, khi biết sức cản của đường và tải trọng của ôtô.
So sánh đặc tính động lực của các loại ô tô khác nhau.
ĐỒ THỊ GIA TỐC
Khái niệm
Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô là những thông số quan trọng để đánh giá chất lượng động lực học của ô tô Ta sử dụng đồ thị gia tốc để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô. i
Công thức tính
D - nhân tố động lực học Ψ - hệ số cản tổng cộng của đường g - gia tốc trọng trường (m/s) δi - hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng vận động quay i 1,05 0,05i2 h
Kết quả tính
Bảng 1 Giá trị gia tốc của ô tô ứng với mỗi tay số
Hình 5.1 Đồ thị gia tốc của ô tô
Ứng dụng của đồ thị
Xác định vận tốc max cuả ô tô là hoành độ giao điểm giữa đường gia tốc ở tay số 4 và trục hoành. Để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô
- Dùng đồ thị để xác định gia tốc của ôtô ở một tốc độ nào đó, ở số truyền nào đó.
- Dùng để xác định thời điểm sang số hợp lý để đảm bảo độ giảm tốc độ nhỏ nhất và thời gian đổi số truyền là ngắn nhất và đạt tốc độ cao nhất, nhanh nhất ở các số truyền.
- Dùng đồ thị để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô.
ĐỒ THỊ GIA TỐC NGƯỢC
Khái niệm
Thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô là những thông số quan trọng để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô Ta sử dụng đồ thị gia tốc của ôtô để xác định thời gian tăng tốc của ôtô.
Công thức tính
- Từ biểu thức: J = dv dt ⇒ dt = 1 J dv
- Thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là: ti = ∫ v 1 v 2
J.dv Trong đó: +) ti là thời gian tăng tốc từ v1 đến v2
+) ti = Fi với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị
1 j = f(v); v = v1; v = v2 là trục hoành của đồ thị của gia tốc ngược.
⇒Thời gian tăng tốc toàn bột i =∑ i=1 n
+) n là số khoảng chia vận tốc (vmin vmax) Đổi 140 km/h = 38,889 m/s
+) Vì tại j = 0 →1 J = ∞ Do đó chỉ tính tới giá trị v = 0,95.vmax = 0,95.38,889 = 36,94 (m/s)
- Từ đồ thị J = f(v), dựng đồ thị 1 J = f(v)
- Lập bảng tính giá trị 1 J theo
Kết quả tính
Hình 6.1 đồ thị gia tốc ngược
Ứng dụng
Dùng để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô
XÁC ĐỊNH THỜI GIAN CỦA ÔTÔ
Xác định thời gian tăng tốc
- Biểu thức xác định thới gian tăng tốc
Từ CT: j = dv dt → dt = 1 j dv
- Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là: t = ∫ v 1 v 2
+) ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2
+) ti = Fi – với Fi là phần diện tích giới hạn bởi phần đồ thị 1 j = f(v); v = v1 ; v v2 và trục hoành của đồ thị gia tốc ngược.
⇒Thời gian tăng tốc toàn bộ t i =∑ i=1 n
+) n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax)
+) tại j = 0 → 1 j = ∞ Do đó chỉ tính tới giá trị v = 0,95vmax = 0,95*38,889 36,94 (m/s)
Thời gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc của ôtô có xét đến sự mất mát tốc độ và thời gian khi chuyển số
độ và thời gian khi chuyển số. Đối với hệ thống truyền lực của ôtô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ số thấp lên số cao có xẩy ra hiện tượng giảm vận tốc của ôtô một khoảng Dv (Hình 8) Trị số giảm vận tốc Dv có thể xác định nhờ phương trình chuyển động lăn không trượt của ôtô máy kéo với thời gian chuyển số là t1:
(7.2) t1 thời gian chuyển số, phụ thuộc vào trình độ của người lái, kết cấu của hộp số và động cơ Đối với người lái có trình độ cao thì tl= 0,5 3s.lấy bằng 2s Ψ hệ số tổng cản của đường. g gia tốc trọng trường; lâý g = 10 (m/s 2 ) δ i = 1+0,05* (1+(i¿¿hi) 2 ¿*(i¿¿p) 2 ¿ (7.2)
Bảng số liệu và đồ thị
Bảng 1:Trị số giảm vận tốc khi chuyển tay số của ô tô
Bảng 2: Giá trị thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô
Hình 1: Đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô
QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ
Quãng đường tăng tốc
Sau khi đã lập được đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc t và vận tốc chuyển động của ôtô v, ta có thể xác định được quãng đường tăng tốc của xe đi được ứng với thời gian tăng tốc.
Từ biểu thức v = dS/dt, suy ra dS = vdt
Quãng đường tăng tốc của ôtô S từ vận tốc vl đến vận tốc v2 sẽ là:
Tích phân này cũng không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có mối quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ôtô máy kéo Vì vậy, chúng ta cũng áp dụng phương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô (hình7).
Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô máy kéo Tổng cộng tất cả các diện tích này lại, ta được quãng đường tăng tốc của ôtô máy kéo từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựng được đồ thị quãng đường tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng S = f(v).
8.2 Bảng số liệu và đồ thị
Hình 1: Đồ thị quãng đường tăng tốc ô tô
Bảng số liệu và đồ thị
Việc tính toán động lực học kéo của ôtô chỉ có ý nghĩa về mặt lý thuyết do tính tương đối của phép tính và sự lựa chọn các hệ số trong quá trình tính toán không chính xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo của ôtô được thực hiện trên đường hoặc trên bệ thử chuyên dùng.
