Bài tập tính toán sức kéo ô tô tải ppsx

- Tính toán chỉ tiêu về công suất Nk - Tính toán chỉ tiêu về lực kéo Pk - Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải D và thay đổi tải Dx - Tính toán khả năng tăng tốc của ô tô: + Gia tố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

********

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC Ô TÔ 1

Họ tên sinh viên: Chu Văn Ký

Lớp: ĐHLT – Công nghệ ô tô Khoá: 2

Tên bài tập: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ TẢI

I SỐ LIỆU CHO TRƯỚC:

- Tải trọng: 7500 kg

- Tốc độ lớn nhất: Vmax = 80 km/h

- Hệ số cản lăn của mặt đường: f = 0,023

- Độ dốc của mặt đường α= 130

- Các số liệu cần thiết khác: Loại động cơ, loại lốp, hệ thống truyền lực

II NỘI UNG CẦN HOÀN THÀNH:

1 Xây dựng đặc tính ngoài động cơ

- Ne = f(ne)

- Me = f(ne)

2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực

- Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực chính (i0)

- Xác định tỷ số truyền của hộp số chính (ih)

3 Tính toán chỉ tiêu động lực học của ô tô

- Tính toán chỉ tiêu về công suất (Nk)

- Tính toán chỉ tiêu về lực kéo (Pk)

- Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và thay đổi tải (Dx)

- Tính toán khả năng tăng tốc của ô tô:

+ Gia tốc (ј))

+ Thời gian tăng tốc (t)

+ Quảng đường tăng tốc (s)

III BẢN VẼ:

1 Đồ thị đặc tính tố độ ngoài của động cơ

2 Các đồ thị: Cân bằng công suất, cân bằng lực kéo, nhân tố động lực học, gia tốc và gia tốc ngược, thời gian tăng tốc, quãng đường tăng

3 Tất cả các đồ thị đều biểu thị trên tờ giấy kẻ ly khổ A0

Ngày giao đề: ………/……/ 2010

Ngày hoàn thành: …………./ … / 2010

Phần I XÂY DỰNG ĐẶC TINH TỐC ĐỘ NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ, CHỌN ĐỘNG CƠ ĐẶT TRÊN Ô TÔ

I XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG TOÀN BỘ Ô TÔ :

1 Đối với ô tô tải:

- Đây là loại ô tô tải chuyên chở hàng hoá trên các loại đường công thức tính khốilượng toàn bộ xe:

G = Go + A.n0 + Ge (1)

- A: Trọng lượng trung bình của mỗi người trên ô tô (trọng lượng bình quân củamỗi người thừa nhận là 65 kg)

- no: Số chỗ ngồi trong buồng lái (còn gọi là cabin) (n0 = 3)

- Ge : Tải trọng định mức của ôtô Ge = 7500 (kg)

- Go trọng lượng bản thân xe ôtô khi không tải (các thông số kỹ thuật xe thamkhảo)

Đối với loại xe này ta chọn: Chọn xe tham khảo Go=6500 (kg)

Từ các chỉ số trên thay vào công thức (1) ta có:

G= 6500 + 65.3 + 7500 = 14195 kg

2 Chọn lốp.

Trọng lượng đặt vào bánh xe ô tô là 14195 kg Đối với loại xe này khối lượngphân bố vào cầu trước là 25%G= 3548 kg, vào cầu sau là 10647 kg Như vậy khốilượng đặt vào cầu sau lớn hơn nhiều so với khối lượng đặt vào cầu trước Nên lốpsau sẽ chịu tải lớn hơn lốp trước Ta chọn theo lốp sau cho toàn bộ lốp:

- Xe dùng 6 bánh và 1 bánh dự phòng Chọn lốp có ký hiệu B-d = 14 - 20 Với ký hiệu trên :

+ Bề rộng của lốp là: B = 14 (in) = 355,6 (mm)

+ Bán kính vành bánh xe: d = 20 (in) = 508 (mm)

II XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGOÀI CỦA ĐÔNG CƠ:

1 Xác định công suất động cơ theo điều kiện cản chuyển động:

Vmax – Vận tốc cực đại của ôtô ( km/h)

G – Trọng lượng toàn bộ ôtô, KG

f – Hệ số cản lăn của mặt đường

- Các thông số lựa chọn:

a Hiệu suất của truyền lực chính: (t )

Để đánh giá sự tổn thất năng lượng trong hệ thống truyền lực người ta dùng hiệusuất trong quá trình truyền lực( t) là tỷ số giữa công suất bánh xe chủ động vàcông suất hữu ích của động cơ, thường được xác định bằng thực nghiệm Khi tínhtoán sức kéo ta chọn theo loại ô tô như sau:

Đối với ô tô tải và ô tô khách: t= 0,85 0,90 Ta chọn theo xe tham khảo:

Diện tích cản chính điện của ô tô là diện tích hình chiếu của ô tô lên mặt phẳngvuông góc với trục dọc của xe ô tô (m2) Việc xác định diện tích có nhiều khókhăn, để đơn giản trong tính toán người ta dùng công thức gần đúng sau:

F = B.HTrong đó:

- B: Chiều rộng cơ sở của ôtô (m)

- H: Chiều cao lớn nhất của ôtô tính từ mặt đường đến điểm cao nhất của ô tô (m)

Ta chọn các thông số này của xe:

B = 2,62 (m)

H = 2,0 (m)Vậy ta có: F = B.H = 2,62.2,0 = 5,24 (m2)

- Các thông số đã cho:

+ f : Hệ số cản lăn của đường (f = 0.023)

+ Vmax: Là tốc độ cực đại của ôtô ở tay số truyền thẳng khi xe chạy trênđường tốt, mặt đường nằm ngang ( tính theo km/h)

qúa trình chuyển động thì ta phải chọn công suất cao hơn 1520% so với côngsuất trong quá trình tính toán nên ta chọn:

Nv = 148,94 + 148,94 20% = 177,73 (kw) =242,84 (mã lực)

Lấy Nv = 242,84 (mã lực)

So sánh công suất này với công suất của xe tham khảo ta có:

Ứng với Nv = 242,84 (mã lực) ta chọn nv= 2100 (v/phút)

2 Xác định công suất cực đại của động cơ:

Sau khi xác định được công suất Nv của động cơ, cần xác định công suất lớn nhấtcủa động cơ theo công thức sau:

  với λ là tỉ số giữa số vòng quay của động cơ ứng với vận tốc lớn nhất của ô

tô và công suất lớn nhất của động cơ nv= 2100

a, b, c, các hệ số thực nghiệm, đối với động cơ Điêzen buồng cháy trực tiếp ta chọn:

Động cơ đặt trên ô tô máy kéo sẽ phát ra công suất thấp hơn công suất cực đại nhận được nhận trên bệ thử Công suất thực tế mà động cơ phát ra sẽ bằng công suất cực đại nhận được trên bệ thử nhân với hệ số α = (0,8 ÷ 0,9) nên ta có

Nemax=242,84.(0,8 ÷ 0,9) = 193,28 ÷218,6 ; Chọn Nemax= 199,3 (mã lực)

3 Xây dựng đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:

* Đường biểu diễn công suất của động cơ:

Ne = Nemax ' '2 '3

.

+ Nemax, nN : Công suất lớn nhất của động cơ và số vòng quay tương ứng nN

+ Ne, ne: Công suất và số vòng quay ở 1 điểm trên đường đặc tính của động cơ vàkhi đó: nN = nV= 2100 (v/phút)

a,b,c, các hệ số thực nghiệm, đối với động cơ Điêzen buồng cháy trực tiếp ta chọn:

 : Các đại lượng ne, nN đã biết

Để tính toán công thức (3) được nhanh chóng ta chọn:

A= ' '2 '3

.

3 2

.

e N

e

n

n c n

n b n

n a

3 2

.

e N

e

n

n c n

n b n

n a

Khi biểu diễn trên đồ thị ta chon chiều dài trên đồ thị của trục tung ứng với

với ne là 200 mm

Ta có tỷ lệ: 0 , 867

230

3 199 230

nck

Đường đặc tính ngoài của động cơ Diezen (hạn chế tốc độ)

Động cơ Diezen được trang bị bộ điều tốc, để hạn chế tốc độ tối đa của động

cơ Do hạn chế của bộ phận hạn chế số vòng quay cho nên ở vị trí có bộ phận hạnchế số vòng quay các đường đặc tính Ne và Me sẽ đi nghiêng xuống vị trí nck (nck

là số vòng quay của động cơ khi chạy không) nck =2300 (vòng/phút)

Công suất cực đại của động cơ khi làm việc có bộ điều tốc gọi là công suấtđịnh mức của động cơ Nn Mô men xoắn ứng với công suất cực đại gọi là mô menxoắn định mức Mn , số vòng quay ứng với công suất cực đại gọi là số vòng quayđịnh mức nn

Phần II XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

1 Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính: ( i0)

Theo đầu bài cho xe chạy với vận tốc cực đại Vmax , với tải trọng định mức thìngười lái phải cho xe chạy ở tay số truyền thẳng, trên mặt đường bằng nghĩa là ih=

1 theo lý thuyết thì tỷ số truyền i0 được xác định theo công thức sau :

i0=0,377

max

.

v b hn

+ ihn: Tỷ số truyền thẳng cao nhất của hộp số: ih= 1

+ Vmax: Vận tốc lớn nhất của ôtô (Vmax = 80 km/h)

Thay các thông số trên vào công thức ta có:

+ G = 14195 (kg) Trọng lượng của toàn bộ ôtôtoàn bộ ôtô

+ ψmax= i + f = 0,23 + 0,023 = 0,253 là hệ số cản cực đại của đường 0,23

57 , 0 253 , 0 14195

m G r



.

.

0 max Trong đó :

+  = 0,6 ÷ 0,8 Hệ số bám cực đại giữa lốp và đường

chọn  = 0,8

+ m : Hệ số phân bố tải trọng lên cầu chủ động

m = 1,1 ÷ 1,2 cầu chủ động sau : chọn m = 1,2

Thay số vào ta có :

i 1 ≤ 19 , 52

64 , 5 80 , 0 16 , 66

2 , 1 10647

57 , 0 8 , 0

 thoả mãn điều kiệnVậy ta chọn ih1=6,86

2.1.2 Xác định tỷ số truyền ở tay số trung gian :

Ta xác định tỷ số truyền ở tay số trung gian theo phương pháp cấp số nhân: 1

1

hm

n m n

Phần II: TNH TOÁN CHỈ TIÊU ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ

1 Lập đồ thị cân bằng công suất động cơ

Ta có phương trình cân bằng công suất tổng quát :

Ne = Nr + Nf + N  Ni  Nj

Trong đó :v

-) Ne công suất của động cơ ( mã lực )

-) Nr = Ne ( 1- tl ) công suất tiêu hao cho sức cản của gió

-) Nj = ( . )

270

i j v

G f

 công suất tiêu hao cho sức cản tăng tốc

Mà công suất kéo ở bánh xe chủ động :

- ne : Số vòng quay của động cơ

Cho ne những giá trị khác nhau từ ( 420 2100)ào các công thức trên để tính đối với mỗi tay số ta thành lập được các bảng tính sau :

V(km/h) 16.00 32.00 48.01 50.01 80.01

Đồ thị cân bằng công suất động cơ

2 Lập đồ thị cân bằng sức kéo của ôtô

Từ lý thuyết ta đã biết phương trình cân bằng lực kéo tổng quát của ôtô nhưsau :

+ Pj = G ij

g  lực cản tăng tốc ( kg)

Tính lực kéo ở các bánh xe chủ động theo công thức sau :

+ Me: Mômen xoán của trục khuỷu động cơ (g.m)

+ i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính

+ ih: Tỷ số truyền của hộp số tuỳ theo từng tay số tính toán

Thay số vào công thức trên cho từng tay số khác nhau ta thành lập được bảngsau :

 Đối với tay truyền số 1 :

kế bé hơn thì ôtô ấy tốt hơn Vì vậy ta phải tính yếu tố động lực học của ôtô :

- Me : Mô men xoắn động cơ lấy theo đặc tính ngoài (kg.m)

- i h : Tỷ số truyền của hộp số ứng với từng cấp số

- tl: Hiệu suất của hệ thống truyền lực

- i o : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

- rb: Bán kính bánh xe (m):

- K :Hệ số cản khí động học (KG.s2/m4)

- F : Diện tích cản chính diện (m2)

- V: Vận tốc chuyển động của ô tô (km/h)

- G : Trọng lượng toàn bộ ôtô ( kg)

Tính D=ƒ(v) cho từng tay số ta thành lập bảng sau :

 Đối với tay truyền số 1 :

Trong đó :

- α :là góc nghiêng của tia ứng với số phần trăm tải trọng sử dụng tính từ trụchoành

- D: nhân tố động lực học của xe khi chở đầy tải

- Dx :nhân tố động lực học của xe khi trọng tải thay đổi

- G : trọng lượng của ôtô khi chở tải đầy ( Gồm trọng lượng thiết kế Go vàtrọng lượng chở hàng , hành khách theo định mức Ge)

Ở đây : trọng lượng toàn bộ G=14195 (kg)

trọng lượng bản thân Go=6500 (kg)

Gx : trọng lượng của ôtô khi chở với trọng tải thay đổi ( Gồm trọng lượng thiết

kế Go và trọng lượng hàng thực tế chất lên xe Gex )

Ta đem chất tải lên xe theo số phần trăm tải trọng định mức Ge ta sẽ xác định đượctrọng lượng của toàn bộ xe với trọng lượng chở hàng thực tế Gx từ đó ta tìm đượcgóc α tương ứng với số phần trăm tải trọng nói trên





V



Đồ thị ở góc bên trái (đồ thị DX) vẽ các tia tải trọng với tỉ lệ xích

Trục hoành Dx giống như D

Từ các thông số và tỉ lệ xích trên ta vẽ được đồ thị nhân tố động lực học:

Từ bảng số liệu ta vẽ được đồ thị :

Đồ thị động lực học và đồ thị tia của ô tô

4.1 Lập đồ thị gia tốc của ôtô

Ta đã biết công thức để xác định gia tốc của ôtô :

Trong đó :

- Di : Nhân tố động lực học của xe ở tay số i

- : Hệ số cản tổng cộng của đường

- g : Gia tốc trọng trường ( g = 9.81 m/s²)

- ihi: Tỷ số truyền ở tay số i

-ij : Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay khi tăng tốc ởtay số i

Để đơn giản khi tính toán j ta tính với trường hợp xe tăng tốc trên đườngbằng ở các số truyền do đó =i 0 và công thức trên có dạng :

ji= 

ij i

g f D

Đối với xe vận tải chọn a =0,05

Từ các công thức trên ta lập bảng các giá trị của gia tốc đối với từng tay số nhưsau :

 Đối với tay truyền số 1 :

 Đối với tay truyền số 2 :

802 , 0

01 , 80

Đồ thị gia tốc ô tô

4.2 Lập Đồ Thị Thời Gian Tăng Tốc Của Ô Tô

1 Biểu thức xác định thời gian tăng tốc:

12

1

để xác định thời gian tăng tốc t, có thể xác định bằng cách xác định trị số gia tốc ngược của ôtô

Bảng trị số gia tốc ngược của ôtô

 Đối với tay truyền số 1 :

 Bảng tính thời gian tăng tốc của ôtô

Công thức tính các số liệu trong bảng:

11.66-30.54

21.38-39.51

30.54-48.01

39.51-56.01

48.01-64.01

56.01-72.01

27 , 14

Đồ thị thời gian tăng tốcC-XÁC ĐỊNH QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG TỐC CỦA ÔTÔ

1.Biểu thức xác định quãng đường tăng tốc

Áp dụng công thức tính quãng đường tăng tốc

để xác định S ta dùng phương pháp tính tích phân gần đúng:





k i i

t v i

F

1  

 Bảng tính quãng đường tăng tốc của ôtô:

2.Lập đồ thị quãng đường tăng tốc:

11.66-30.54

21.38-39.51

30.54-48.01

39.51-56.01

48.01-64.01

56.01-72.01