bài tập lớn lý thuyết oto và máy công trình

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG - BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH Sinh viên thực hiện: Trần Văn Lộc Lớp: 10C4B Giáo viên phụ trách môn học: Nguyễn Văn Đông Đà Nẵng - 2013 TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -o0o BÀI TẬP MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH Sinh viên: Nguyễn Văn A Nhiệm vụ: Lớp:10C4A(B) TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 1 Số liệu cho trước: + Loại ô tô: + Công thức bánh xe: + Trọng lượng toàn bộ: + Vận tốc cực đại: + Sức cản lớn nhất của đường ô tô cần khắc phục: + Sử dụng động cơ xăng/Diezel: + Bán kính bánh xe: 2 Yêu cầu: 2.1 Các nội dung chính thuyết minh và tính toán: • • • • • • • • • Nhóm: 01(STT) AxB Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài của động cơ Xác định số cấp và tỷ số truyền các số trung gian của hộp số Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính Xây dựng các đồ thị cân bằng công suất, cân bằng lực, hệ số nhân tố động lực khi đầy tải và khi tải trọng thay đổi, đồ thị gia tốc 2.2 Bản vẽ đồ thị:Vẽ trên giấy khổ A4, đóng tập cùng thuyết minh tính toán, gồm các đồ thị sau: Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ; Cân bằng công suất; Cân bằng lực kéo; Nhân tố động lực khi đầy tải và khi tải trọng thay đổi; Gia tốc; 2.3 Hình thức: Theo "Quy định về hình thức Bài tập và Đồ án của Khoa " Đà Nẵng, ngày 08 tháng 3 năm 2011 Giáo viên phụ trách môn học ThS Nguyễn Văn Đông 2 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 1 Giới thiệu chung: Việc học môn học Lý thuyết ôtô & máy công trình nói riêng và tất cả các môn học khác nói chung thì viêc vận dụng kiến thức lý thuyết đã học vào giải các bài tập là một điều cần thiết, nhằm giúp cho người học cũng cố và hiểu sâu hơn nữa những nội dung kiến thức mà mình đã được học Bài toán tính toán sức kéo là một bài toán có tính chất cơ bản của môn học Lý thuyết ôtô & máy công trình, nó bao hàm nhiều nội dung kiến thức của môn học bài toán tính toán sức kéo có hai dạng : tính thiết kế mới và tính kiểm nghiệm Ở đây ta thực hiện bài toán tính thết kế mới Tính thiết kế mới bao gồm: tính chọn động cơ ,hệ th ống truyền lực ,hệ thống chuyển động (trong sự liên hệ với nhau) để đảm bảo các yêu cầu của ôtô theo các điều kiện về tốc độ, loại đường và tải trọng Nói tóm lại viẹc tính toán thiết kế mới nhằm mục đích để thiết kế mới ôtô nhằm dảm bảo các yêu cầu hoạt động thực tế Nội dung cụ thể bài toán cụ thể như sau Để hoàn thành bài tập này cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Đông ,em đã cố gắng tìm tòi đọc thêm tài liệu nhằm tránh những sai sót không đáng có, song chắc không tránh khỏi thiếu sót ,mong thầy chỉ bảo thêm để em hiểu sâu hơn nội dung bài toán này Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Văn Đông đã tận tình chỉ bảo để em hoàn thành bai tập này Đà Nẵng, ngày 24/04/2013 Sinh viên thực hiện Trần Văn Lộc 3 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 2 Các thông số chọn: Bảng 1 - Các thông số chọn Khoảng giá trị Giá trị Tài liệu thường gặp chọn tham khảo [-] 0,015-0,018 0,017 [1] (54) Ns2/m4 0,25-0,4 0,35 [1] (29) Diện tích cản chính diện F m2 4,5-6,5 6 [1] (29) Hệ số bám ϕ [-] 0,7-0,8 0,75 [1] (22) [-] 0,82-0,85 0,85 [1] (15) [-] 1,6-1,7 1,6 [2] Thông số Đơn vị Hệ số cản lăn f0 Hệ số cản không khí k Hiệu suất hệ thống truyền lực chính Công bội qdiezel 3 Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài của động cơ: 3.1 Công suất của động cơ khi ôtô chuyển động với Vmax: Tận dụng hết khả năng công suất của động cơ (λV=1) tức VN = Vmax nên ta có công thức: N ev = 1 ηt   V2 G f 0 1 + max  1500      3 ÷.Vmax + k F V max  ÷    Ta có : G=8900.9,81=87309 (N) Vmax= 102(km/h) =28,333(m/s)      2  Nev = 1 87309.0,017.1+ 28,333 ÷.28,333 + 0,35.0,6.28,3333    0,85  1500 ÷     => = 132148  W  = 132,148  KW          4 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 3.2 Công suất lớn nhất của động cơ: Động cơ diesel nên chọn các hệ số a,b,c theo công thức kinh nghiệm Lâyđécman : a=0,5; b=1,5; c=1 Chọn λV=1 Xe khách thường chạy đường dài và trên đường quốc lộ, ta coi mặt đường là loại tốt nên khi thiết kế ta ta chọn lamda thỏa mãn sao cho ít tiêu hao nhiên liệu nhất và có thể đạt được công suất cực đại N eV max = N ev 132,148 = 132,1479[ KW ] 2 3 = a.λ + b.λ − c.λ 0,5.1 + 1,5.12 −1.12 Công suất cực đại thực tế của động cơ để khắc phục các trang bị phụ của động cơ ( quay trục cam, điều hòa, bơm dầu bôi trơn….) : nên ta phải tính công suất thực tế cao hơn lí thuyết khoảng từ (10%-20%) N’eVmax = (1,1 -1,2) NeVmax = 145,3627 ÷ 158,5775[kW] 3.3 Chọn động cơ Tên động cơ : EQB210-20 Công suất cực đại của động cơ : Nemax= 155 (kW) Số vòng quay của động cơ ở công suất cực đại : nemax= 2500 (v/p) 3.4 Xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ Mômen cực đại của động cơ Μ e max Mà:  ω = Μ N  a + b. M ω   N   ωN = M e max theo [2] là:  ω ÷− c  M ÷ ω   N 2  ÷ ÷      π.ne max π.2500 = = 261,7917  rad s    30 30 ΜN = N e max 1000 155.1000 = = 592,0739  N m    ωN 261,7917 ωM = b 1,5 ωN = 261,7917 = 196,3438  rad s    2c 2.1 5 [2 ] Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH ⇒ M e max  ω = M N  a + b  M   ωN  2   ωM   ÷− c  ÷   ωN    2   196,3438   196,3438   = 592,0739 0,5 + 1,5  ÷− c  ÷   261,7917   261,7917     = 629,0785  N m    Bảng 2 - Đặc tính ngoài của động cơ λv ne (v / ph) ωe (rad / s) Ne ( KW) M e ( N m) 0.125 313 32.724 13 397.7998 0.25 625 65.4479 31.5 481.0605 0.375 938 98.1719 53.6 545.8181 0.5 1250 130.8958 77.5 592.074 0.625 1563 163.6198 101 619.8272 0.75 1875 196.3438 124 629.0782 0.875 2187 229.0677 142 619.8272 1 2500 261.7917 155 592.0738 Trong đó: ne = ωe i ωe 30 π = λ vi ωN M ei = M N ( a + b.λ vi − c.λ 2 vi ) 2 Nei = N e max ( a + b.λ v − c.λ 3 ) v i i 3.5 Xác định tỉ số truyền 3.5.1 Tỉ số truyền của tay số thứ nhất ih1 theo [2] là: ih1 = G.ψ max Rbx M e max i0 η p ηt Trong đó: Hệ số tổn thất cho trang bị phụ trên xe 6 ηp theo [2] là: Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH ηp = N ev max N e max = 132,1479 = 0,8526 155 Tỉ số truyền lực chính: i0 = ωN λ v Rbx 261,7917.0,9.0, 45 = = 3,7421 Vmax 28,333 Vậy tỷ số truyền của tay số thứ nhất là: ih1 = = G.ψ max Rbx M e max i0 ηP ηt 87309.0,37.0, 45 = 7, 6692 627,0785.3, 7421.0,8526.0,85 Kiểm tra lại theo điều kiện bám với điều kiện bám được xác định theo [2] là : ih1 ≤ G.ϕ.Rbx M e max i0 η p ηt Đối với xe khách : Trọng lượng cầu sau: G2=0.7G Trọng lượng cầu trước: G1=0.3G ⇒ ih1 ≤ 0,7.87309.0,75.0, 45 = 10,8220 629,0785.3,7421.0,8526.0,85 Vậy tỷ số truyền đảm bảo điều kiện bám 3.5.2 Tính số cấp hộp số n theo [2]: n= ln(ih1 ) +1 ln(q) chọn q=1,6 ⇒ n= ln(7,6692) + 1 = 5,3345 ln(1,6) Làm tròn n=n*=5 a=( Hằng số điều hòa: 1 1 1 1 − ) : (n − 1) = ( − ) : (5 − 1) = 0, 2174 ihn ih1 1 7,6692 7 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH Tính các tay số truyền trung gian theo cấp số điều hòa: ihk = (n − 1).ih1 (n − k ) + ( k − 1).ih1 Ta tính được tỉ số của các cấp số truyền như sau: ih = 7,6692 1 ; ih = 2,8753 2 ; ih = 1,7693 ih = 1,2778 ih = 1,000 3 ; 4 ; 5 4 Bảng các giá trị tính toán và đồ thị 4.1 Bảng các giá trị tính toán Bảng 3 – Bảng cân bằng công suất λv Tay số 1 Nk1(W) v1(m/s) Pk1(N) 0.125 0.462 20427.738 9433.604 13017.5781 0.25 0.924 24703.311 22816.158 31484.375 0.375 1.385 28028.757 38831.346 53583.9844 0.5 1.847 30404.075 56162.851 77500 0.625 2.309 31829.266 73494.356 101416.016 0.75 2.771 32304.330 89509.544 123515.625 0.875 3.233 31829.266 102892.098 141982.422 1 3.694 30404.075 112325.702 155000 λv v2(m/s) Tay số 2 Pk2(N) Ne1(W) Nk2(W) Ne2(W) 0.125 1.232 7658.580 9433.604 13017.5781 0.25 2.464 9261.538 22816.158 31484.375 0.375 3.695 10508.284 38831.346 53583.9844 0.5 4.927 11398.816 56162.851 77500 0.625 6.159 11933.136 73494.356 101416.016 0.75 7.391 12111.242 89509.544 123515.625 0.875 8.622 11933.136 102892.098 141982.422 1 9.854 11398.816 112325.702 155000 8 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH λv Tay số 3 Nk3(W) v3(m/s) Pk3(N) 0.125 2.002 4712.713 9433.604 13017.5781 0.25 4.003 5699.095 22816.158 31484.375 0.375 6.005 6466.281 38831.346 53583.9844 0.5 8.007 7014.271 56162.851 77500 0.625 10.009 7343.065 73494.356 101416.016 0.75 12.010 7452.663 89509.544 123515.625 0.875 14.012 7343.065 102892.098 141982.422 1 16.014 7014.271 112325.702 155000 λv Tay số 4 Nk4(W) Ne3(W) v4(m/s) Pk4(N) 0.125 2.772 3403.543 9433.604 13017.5781 0.25 5.543 4115.913 22816.158 31484.375 0.375 8.315 4669.978 38831.346 53583.9844 0.5 11.087 5065.739 56162.851 77500 0.625 13.859 5303.195 73494.356 101416.016 0.75 16.630 5382.347 89509.544 123515.625 0.875 19.402 5303.195 102892.098 141982.422 1 22.174 5065.739 112325.702 155000 λv Tay số 5 Nk5(W) Ne4(W) v5(m/s) Pk5(N) 0.125 3.542 2663.606 9433.604 13017.5781 0.25 7.083 3221.105 22816.158 31484.375 0.375 10.625 3654.715 38831.346 53583.9844 0.5 14.167 3964.437 56162.851 77500 9 Ne5(W) Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 0.625 17.708 4150.270 73494.356 101416.016 0.75 21.250 4212.214 89509.544 123515.625 0.875 24.792 4150.270 102892.098 141982.422 1 28.333 3964.437 112325.702 155000 Trong đó: ω λ R Vi = N Vi bx i0 ihi Với i= 1: 5 2 M N (a + b.λVi + c.λVi ).i0 ihi η p ηt Pki = Rbx N ki = Vi Pki  Pfi = f 0 1 +  Vi 2  ÷.G 1500  Pω = k F Vi 2 N fi = Vi Pfi Nωi = Vi Pωi Nei = N ki η p ηt Bảng 3 – Bảng giá trị lực kéo,lực cản (N) λv 0.125 0.25 0.375 0.5 0.625 0.75 0.875 1 Pf Pω 1496.665 Pf P Nf + Nω 26.341 + ω 1523.006 5393.979 1533.900 105.365 1639.264 11611.457 1595.958 237.070 1833.029 19475.931 1682.841 421.458 2104.299 29810.901 1794.546 658.529 2453.075 43439.864 1931.075 948.281 2879.356 61186.320 2092.427 1290.716 3383.144 83873.767 2278.603 1685.833 3964.437 112325.702 10 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH Bảng 3 – Bảng hệ số nhân tố động lực v(m/s); Pk(N); λv Pω ( N ) Tay số 1 v1 Pk1 Pω1 D1 0.125 0.462 20427.738 0.448 0.234 0.25 0.924 24703.311 1.791 0.283 0.375 1.385 28028.757 4.031 0.321 0.5 1.847 30404.075 7.166 0.348 0.625 2.309 31829.266 11.196 0.364 0.75 2.771 32304.330 16.123 0.370 0.875 3.233 31829.266 21.945 0.364 1 3.694 30404.075 28.662 0.348 λv Tay số 2 v2 Pk2 Pω2 D2 0.125 1.232 7658.580 3.186 0.088 0.25 2.464 9261.538 12.745 0.106 0.375 3.695 10508.284 28.676 0.120 0.5 4.927 11398.816 50.980 0.130 0.625 6.159 11933.136 79.656 0.136 0.75 7.391 12111.242 114.705 0.137 0.875 8.622 11933.136 156.126 0.135 1 9.854 11398.816 203.919 0.128 Pω3 D3 λv Tay số 3 v3 Pk3 11 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 0.125 2.002 4712.713 8.415 0.054 0.25 4.003 5699.095 33.658 0.065 0.375 6.005 6466.281 75.731 0.073 0.5 8.007 7014.271 134.633 0.079 0.625 10.009 7343.065 210.365 0.082 0.75 12.010 7452.663 302.925 0.082 0.875 14.012 7343.065 412.314 0.079 1 16.014 7014.271 538.533 0.074 λv λv v4 Pk4 Pω4 D4 0.125 2.772 3403.543 16.133 0.039 0.25 5.543 4115.913 64.532 0.046 0.375 8.315 4669.978 145.196 0.052 0.5 11.087 5065.739 258.126 0.055 0.625 13.859 5303.195 403.322 0.056 0.75 16.630 5382.347 580.784 0.055 0.875 19.402 5303.195 790.511 0.052 1 22.174 5065.739 1032.505 0.046 λv Tay số 5 v5 Pk5 Pω5 D5 0.125 3.542 2663.606 26.341 0.030 0.25 7.083 3221.105 105.365 0.036 0.375 10.625 3654.715 237.070 0.039 0.5 14.167 3964.437 421.458 0.041 0.625 17.708 4150.270 658.529 0.040 12 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 0.75 21.250 4212.214 948.281 0.037 0.875 24.792 4150.270 1290.716 0.033 1 28.333 3964.437 1685.833 0.026 Trong đó : Di = Pki − Pωi G Pω = k F Vi 2 ; Với i= 1;5 Bảng 6 – Gia tốc λv tay số 1 v1 f1 D1 0.12 5 0.462 0.017 0.234 0.25 0.924 0.017 0.283 0.37 5 1.385 0.017 0.321 0.5 1.847 0.017 0.348 0.62 5 2.309 0.017 0.364 0.75 2.771 0.017 0.370 0.87 5 3.233 0.017 0.364 1 3.694 0.017 0.348 v3 Tay số 3 f3 λv D3 J1 0.53 3 0.65 4 0.74 7 0.81 4 0.85 4 0.86 7 0.85 3 0.81 3 J3 v2 Tay số 2 f2 1.232 0.017 2.464 0.017 3.695 0.017 4.927 0.017 6.159 0.017 7.391 0.018 8.622 0.018 9.854 0.018 v4 Tay số 4 f4 D2 0.08 8 0.10 6 0.12 0 0.13 0 0.13 6 0.13 7 0.13 5 0.12 8 2.002 0.017 0.054 0.300 13 2.772 0.017 0.474 0.596 0.690 0.756 0.793 0.803 0.785 0.738 D4 J4 0.039 0.18 8 0.12 5 J2 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 0.25 4.003 0.017 0.065 0.388 5.543 0.017 0.046 0.37 5 6.005 0.017 0.073 0.454 0.5 8.007 0.018 0.079 0.497 0.018 0.082 0.517 0.019 0.082 0.514 0.62 5 0.75 0.87 5 1 10.00 9 12.01 0 14.01 2 16.01 4 0.019 0.079 0.489 0.020 0.074 0.441 λv 8.315 11.08 7 13.85 9 16.63 0 19.40 2 22.17 4 0.018 0.052 0.018 0.055 0.019 0.056 0.020 0.055 0.021 0.052 0.023 0.046 0.25 2 0.29 5 0.31 8 0.32 0 0.30 2 0.26 4 0.20 5 Tay số 5 v5 f5 D5 J5 0.125 3.542 0.017 0.030 0.117 0.25 7.083 0.018 0.036 0.162 0.375 10.625 0.018 0.039 0.186 0.5 14.167 0.019 0.041 0.190 0.625 17.708 0.021 0.040 0.173 0.75 21.250 0.022 0.037 0.136 0.875 24.792 0.024 0.033 0.078 1 28.333 0.026 0.026 0.000 δ i = 1 + δ1.ih2 + δ 2 = 1,05 + 0,05.ih2 Trong đó: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng vận động quay δi được tính theo công thức: 14 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH  V2  ( Dhi − f hi ).g f i = f 0 1 + i ÷ J hi = δ hi  1500  δ 1 = 3.9908 δ 3 = 1,2065 ; δ 4 = 1,1316 δ 5 = 1,1 ; ; δ 2 =2,4634 ; ; 4.2 Đồ thị 15 629.0782 155 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 32304.33 Nhận xét: Khoa học nghiên cứu về ô tô có mục đích nâng cao hiệu suất và giảm giá thành vận chuyển Điều đó có thể thực hiện bằng việc nâng cao vận tốc chuyển động trung bình của ô tô, giảm lượng tiêu hao nhiên liệu, tăng tính an toàn chuyển động và tiện nghi cho người lái Sự thấu hiểu về nguyên lý động lực học ô tô là đặc biệt cần thiết cho việc thiết kế, cải tiến và đưa ra những kiểu ô tô mới giúp tăng tính kinh tế Sau khi hoàn thành bài tập lớn môn học :LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH, chúng ta có thể xem xét , đánh giá các nhân tố liên quan trực tiếp đến chuyển động của ô tô, bao gồm các nhân tố : đặc tính ngoài, đặc tính động lực học, khả năng kéo Xây dựng các loại đồ thị đặc trưng của ô tô và dựa vào các đồ thị đó, chúng ta có thể đánh giá được các đặc tính đặc trưng của ô tô , từ đó sẽ có những nhận 16 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH xét quý báu về khả năng động lực học của ô tô như khả năng tăng tốc, khả năng vượt dốc, khả năng thắng các lực cản , phân phối tay số truyền một cách hợp lý mà có tính kinh kế cao TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Thái Phạm Minh, Nguyễn Văn Tài, và Lê Thị Vàng “Lý Thuyết Ô Tô Máy Kéo” Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1996 [2] Nguyễn Văn Đông “Bài giảng lý thuyết ô tô và máy công trình” MỤC LỤC Trang 1 Giới thiệu chung 2 2 Các thông số chọn 3 3 Tính chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài của động cơ 3 3.1 Công suất của động cơ khi ôtô chuyển động với Vmax 3 3.2 Công suất lớn nhất của động cơ 4 3.3 Chọn động cơ 4 3.4 Xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ 3.5 Xác định tỉ số truyền 4 5 17 Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ô TÔ & MÁY CÔNG TRÌNH 5 Bảng các giá trị tính toán và đồ thị 4.1 Bảng các giá trị tính toán 7 7 4.2 Đồ thị 13 5 Tài liệu tham khảo 18 6 Mục lục 19 18 ... Đơng Bài tập mơn học LÝ THUYẾT Ơ TƠ & MÁY CƠNG TRÌNH Giới thiệu chung: Việc học mơn học Lý thuyết ơtơ & máy cơng trình nói riêng tất mơn học khác nói chung viêc vận dụng kiến thức lý thuyết học vào...  W  = 132,148  KW          Bài tập mơn học LÝ THUYẾT Ơ TƠ & MÁY CƠNG TRÌNH 3.2 Cơng suất lớn động cơ: Động diesel nên chọn hệ số a,b,c theo công thức kinh nghiệm Lâyđécman : a=0,5;... Nguyễn Văn Đơng tận tình bảo để em hồn thành bai tập Đà Nẵng, ngày 24/04/2013 Sinh viên thực Trần Văn Lộc Bài tập môn học LÝ THUYẾT Ơ TƠ & MÁY CƠNG TRÌNH Các thơng số chọn: Bảng - Các thông số chọn