đồ án tốt nghiệp lý thuyết ô tô – máy kéo

1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CĐCN VIỆT ĐỨC TÀI LIỆU HỌC TẬP Học phần LÝ THUYẾT Ô TÔ – MÁY KÉO (Lưu hành nội bộ) Năm 2012 2 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………………… 3 CHƯƠNG 1. LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ……………………………….4 1.1.Đường đặc tính tốc độ của động cơ 4 1.2. Lực kéo tiếp tuyến của ô tô 7 1.3. Lực bám của bánh xe chủ động và hệ số bám 9 1.4. Lực cản chuyển động của ô tô 10 CHƯƠNG 2. ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA BÁNH XE……………………… 16 2.1. Khái niệm về các loại bán kính bánh xe và lốp 16 2.3. Xác định phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc 19 2.4. Hệ số phân bố tải trọng lên ô tô 21 2.5. Xác định phản lực thẳng góc của đường tác dụng trong mặt phẳng ngang 22 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA Ô TÔ……………………………………….32 3.1. Cân bằng sức kéo của ô tô 32 3.2. Sự cân bằn công suất của ô tô 34 3.3. Nhân tố động lực học của ô tô 37 3.4. Sự tăng tốc của ô tô 39 3.5. Tính toán sức kéo của ô tô 43 CHƯƠNG 4. PHANH Ô TÔ……………………………………………………………… 46 4.1. Giới thiệu chung 46 4.2. Lực tác dụng lên ô tô khi phanh 46 4.3. Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu 47 4.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh 48 4.5. Điều hòa lực phanh – Phanh không mở ly hợp 50 CHƯƠNG 5. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ……………………………………………… 60 5.1 Tính ổn định dọc của ô tô 60 5.2 Tính ổn định ngang của ô tô 62 CHƯƠNG 6. TÍNH NĂNG DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ………………………………… 66 6.1 Động học và động lực học quay vòng của ô tô 66 6.2. Ảnh hưởng của sự đàn hồi lốp đến tính năng quay vòng của ô tô 68 6.3 Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng 71 6.4. Góc doãng và độ chụm của bánh xe dẫn hướng 73 CHƯƠNG 7. DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ…………………………………………………….75 7.1. Tính êm dịu chuyển động của ô tô 75 7.2. Sơ đồ dao động tương đương của ô tô 76 7.3. Phương trình dao động của ô tô 78 7.4. Dao động của cầu dẫn hướng 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………… 86 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong đào tạo kỹ sư và cử nhân cao đẳng nghành Công nghệ ô tô. Học phần: Lý thuyết Ô tô – Máy kéo là học phần bắt buộc. Với mục tiêu trang bị cho người học những kiến thức về các thành phần lực và mô men tác động lên Ô tô – Máy kéo, cũng như các vấn đề về động học, động lực học của các hệ thống, cơ cấu trên xe. Ngoài ra còn đánh giá các tính năng của động cơ, tính ổn định, tính dẫn hướng và mức độ dao động của Ô tô – Máy kéo. Trong điều kiện hiện nay, trường CĐCN Việt Đức mới chỉ có các giáo trình Lý thuyết Ô tô – Máy kéo mang tính chất là tài liệu tham khảo (Dùng cho đào tạo kỹ sư ô tô) của các trường Đại học. Nên không phù hợp với trình độ đào tạo cho đối tượng là sinh viên hệ Cao đẳng theo học tại trường. Đứng trước nhu cầu cấp bách: Sinh viên cần được trang bị tài liệu học tập phù hợp với trình độ được đào tạo. Nên tác giả đã lựa chọn biên soạn cuốn tài liệu học tập đối với học phần: LÝ THUYẾT Ô TÔ – MÁY KÉO. Nhằm giúp cho quá trình dạy và học, cũng như quá trình tự nghiên cứu của sinh viên nghành công nghệ ô tô học tập tại trường có được tài liệu học tập phù hợp, nhất là với đối tượng đào tạo theo hệ thống tín chỉ. Cấu trúc của sản phẩm: Gồm 07 chương được phân bổ theo chương trình chi tiết có thời lượng 03 tín chỉ, nội dung được sàng lọc và biên soạn một cách dễ hiểu, lô gic. CHƯƠNG I. LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ. CHƯƠNG II. ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA BÁNH XE. CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN SỨC KÉO CỦA Ô TÔ. CHƯƠNG IV.PHANH Ô TÔ. CHƯƠNG V. TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ. CHƯƠNG VI. TÍNH NĂNG DẪN HƯỚNG CỦA Ô TÔ CHƯƠNG VII. DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ. Trong quá trình biên soạn tài liệu, tác giả xin chân thành cảm ơn sự đóng góp quý báu của các thầy cô giáo trong Khoa Cơ khí động lực – Trường CĐCN Việt Đức, hội đồng khoa học nhà trường. Tuy nhiên trong nội dung tài liệu không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Mọi ý kiến góp ý xin gửi về địa chỉ: anhtinhvd@gmail.com hoặc Bộ môn Lý thuyết – Khoa Cơ khí động lực – Trường CĐCN Việt Đức. Xin chân thành cảm ơn. 4 CHNG 1. LC V Mễ MEN TC DNG LấN ễ Tễ 1.1.ng c tớnh tc ca ng c Động cơ đặt trên các máy kéo và ô tô chủ yếu là động cơ đốt trong loại pitông. Các chỉ tiêu năng l-ợng và tính kinh tế của động cơ đ-ợc thể hiện rõ trên đ-ờng đặc tính làm việc của nó. Đ-ờng đặc tính của động cơ sẽ chi phối đặc điểm cấu tạo và tính năng sử dụng của ô tô máy kéo. Vì vậy cần thiết phải nắm vững các đ-ờng đặc tính của động cơ để giúp cho việc giải quyết vấn đề cơ bản trong lý thuyết ô tô máy kéo nh- nghiên cứu các tính năng kéo và tính năng động lực học của máy kéo. Các đ-ờng đặc tính của động cơ có thể chia làm 2 loại : đ-ờng đặc tính tốc độ và đ-ờng đặc tính tải trọng. Đ-ờng đặc tính tốc độ là đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất hiệu dụng N e , mô men quay M e , chi phí nhiên liệu giờ G T và chi phí nhiên liệu riêng g e (l-ợng chi phí nhiên liệu để sản ra một đơn vị công suất hiệu dụng) theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc của trục khuỷu. Các loại động cơ Diesel lắp trên máy kéo đều có bộ điều tốc (máy điều chỉnh tốc độ) để duy trì tốc độ quay của trục khuỷu khi tải trọng ngoài (mô men cản M c ) thay đổi. Đ-ờng đặc tính tốc độ của động cơ Diesel phụ thuộc rất lớn vào đặc ítnh của bộ điều tốc, do đó nó còn gọi là đ-ờng đặc tính tự điều chỉnh. Cú hai loi ng c tớnh tc : Đ-ờng đặc tính tốc độ ngoài, gọi tắt là đ-ờng đặc tính ngoài. Đ-ờng đặc tính cục bộ. Các đ-ờng đặc tính của động cơ nhận đ-ợc bằng cách khảo nghiệm trên các thiết bị chuyên dùng (bàn khảo nghiệm động cơ). Đ-ờng đặc tính ngoài của động cơ nhận đ-ợc khi khảo nghiệm động cơ ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là khi đặt tay th-ớc nhiên liệu (ở động cơ điêden) ở vị trí cực đại hoặc mở hoàn toàn b-ớm ga (ở động cơ xăng). Nếu tay th-ớc (Thanh rng) nhiên liệu hoặc b-ớm ga đặt ở vị trí trung gian sẽ nhận đ-ợc đ-ờng đặc tính cục bộ. Nh- vậy ở các động cơ lắp bộ điều tốc đa chế (máy điều chỉnh mọi chế độ) sẽ có một đ-ờng đặc tính ngoài và vô vàn đ-ờng đặc tính cục bộ tùy thuộc vào vị trí tay ga. 1.1.1. ng c tớnh tc ngoi ca ng c Xng Hỡnh 1.1 ng c tớnh ngoi ca ng c xng a. Khụng cú b hn ch s vũng quay b. Cú b hn ch s vũng quay Loi ng c ny thng c dựng trờn xe du lch v ụi khi c dựng trờn xe khỏch. 5 Số vòng quay n min của trục khuỷu là số vòng quay nhỏ nhất mà động cơ có thể làm việc ổn định ở chế độ toàn tải. Khi tăng số vòng quay thì mô men và công suất của động cơ tăng lên. Mômen xoắn đạt giá trị cực đại M max ở số vòng quay n M và công suất đạt giá trị cực đại N max , M max ở số vòng quay n N và n M . Các giá trị N max , M max và số vòng quay tương ứng với các giá trị trên n N và n M được chỉ dẫn trong các đặc tính kỹ thuật của động cơ. Động cơ ô tô làm việc chủ yếu trong vùng n M - n N. Khi tăng số vòng quay của Trục khuỷu lớn hơn giá trị n N công suất sẽ giảm, chủ yếu là do khả năng nạp hỗn hợp khí cháy kém đi và do tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra khi tăng số vòng quay sẽ làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết của động cơ. Vì thế khi thiết kế ô tô du lịch thì số vòng quay của Trục khuỷu động cơ tương ứng với tốc độ cực đại của xe đi trên đường nhựa tốt nằm ngang không quá 10 ÷ 20% so với số vòng quay n N . Đối với động cơ Xăng đặt trên xe tải thường có bộ phận hạn chế số vòng quay Trục khuỷu nhằm tăng tuổi thọ của động cơ. Bộ hạn chế số vòng quay làm giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, do đó công suất và mômen của động cơ sẽ giảm và số vòng quay của Trục khuỷu sẽ nhỏ hơn giá trị n N . Trên đồ thị b: Đường nét đứt ứng với động cơ không có bộ hạn chế số vòng quay, còn nét liền ứng với động cơ có bộ phận hạn chế số vòng quay. 1.1.2. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Diesel Động cơ Diesel thường được dùng trên xe tải, xe khách và ngày nay dùng cho cả xe du lịch. Trên động cơ này thường dùng bộ điều tốc hai chế dộ hoặc nhiều chế độ (Đa chế độ). Với bộ điều tốc nhiều chế độ sẽ giữ cho chế độ làm việc của động cơ ở vùng tiêu hao nhiên liệu riêng ít nhất.(hình 1.2) Ở hành trình không tải động cơ có số vòng quay chạy không n ck . Khi xuất hiện tải trọng thì bộ điều tốc sẽ tăng lượng nhiên liệu cung cấp vào các xi lanh động cơ, nhờ vậy công suất và mômen quay của động cơ tăng lên, đồng thời số vòng quay của Trục khuỷu động cơ có giảm đi. Khi thanh răng của Bơm cao áp dịch chuyển tới vị trí tính toán nhất định (Do tác dụng của bộ điều tốc) tương ứng với điểm tiêu hao nhiên liệu riêng ít nhất thì công suất của động cơ đạt giá trị cực đại (Điểm b trên đồ thị). Hình 1.2: Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Diesel Công suất cực đại của động cơ khi làm việc có bộ điều tốc gọi là công suất định mức của động cơ N n còn mômen xoắn ứng với công suất cực đại gọi là mômen xoắn định mức M n , số vòng quay ứng với công suất cực đại là số vòng quay định mức n n . Khoảng biến thiên tốc độ n ck – n n phụ thuộc vào độ không đồng đều của bộ điều tốc. Các đường đồ thị nằm trong khoảng tốc độ từ n ck – n n gọi các đường đồ thị có điều tốc, còn các đường nằm trong khoảng tốc độ n n – n M gọi đường đồ thị không có điều tốc. Ở vùng tốc độ từ n ck – n n các đường N e và M e có dạng đường thẳng. Đối với máy kéo động cơ làm việc ở gần vùng công suất định mức. Để xét khả năng thích ứng của động cơ đối với sự tăng tải do ngoại lực tác dụng khi ô tô, máy kéo làm việc người ta đưa ra hệ số thích ứng của động cơ theo mômen xoắn và xác định bằng công thức: 6 n max M M k (1-1) trong đó : k – Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen xoắn M max - Mô men quay cực đại của động cơ; M n - Mô men quay định mức của động cơ. Đối với từng loại động động cơ, hệ số thích ứng theo mômen xoắn như sau: Các động cơ Diesel không có phun đậm đặc: k = 1.1  1,15. Các động cơ Diesel có phun đậm đặc: k = 1.1  1,25. Động cơ Xăng k M = 1,1  1,35. Lưu ý: Tiêu chuẩn thử động cơ để nhận được đường đặc tính ngoài ở mỗi nước một khác, vì vậy cùng một loại động cơ nhưng thử ở các tiêu chuẩn khác nhau sẽ cho những giá trị công suất khác nhau. Bảng 1.1 Trình bày tiêu chuẩn thử động cơ của một số nước phát triển. Ký hiệu tiêu chuẩn thử và tên nước Các thiết bị tháo ra khi thử Điều kiện thử Áp suất mmHg Nhiệt độ o C Độ ẩm tương đối % ГOCT ( Nga ) Bộ tiêu âm, két nước , quạt gió, các thiết bị phục vụ cho gầm xe ( máy nén khí , bơm của cường hóa lái v.v) 760 20 50 DIN (CHLB Đức) Két nước, các thiết bị phục vụ cho gầm xe 760 20 50 SAE ( Mý trước 1974 ) Bộ tiêu âm, bộ lọc không khí, máy phát điện , két nước, quạt gió, các thiết bị phục vụ cho gầm xe 746,5 29,4 50 SAE ( Mỹ sau năm 1974) Két nước, các thiết bị phục vụ cho gầm xe 729 29,4 50 BS ( Anh ) Két nước , các thiệt bị phục vụ cho gầm xe 749 29,4 50 CSN (Tiệp Khắc cũ ) Két nước 760 20 Không tính đến JIS ( Nhật ) Bộ tiêu âm, két nước , các thiết bị phục vụ cho gầm xe 760 15 50 Từ bảng 1.1 ta thấy rằng, khi thử động cơ xăng theo ГOCT ( Nga ): Công suất cực đại lớn hơn khoảng 10% so với khi thử theo DIN (CHKLB Đức), và lớn hơn 12% so với khi thử theo SAE ( Mỹ sau năm 1974 ). Công suất cực đại của động cơ Diesel khi thử theo ГOCT cũng lớn hơn 8 % so với khi thử theo DIN (CHLB Đức), 6 % so với khi thử theo BS (Anh) và 3 % so với khi thử theo JIS (Nhật ). Như vậy khi sử dụng đường đặc tính ngoài nhận được bằng thực nghiệm để tính toán sức kéo cần biết rõ các đường đặc tính đó nhận được theo tiêu chuẩn thử nào. Trên thực tế, động cơ đặt cơ đặt trên ô tô, máy kéo sẽ phát ra công suất thấp hơn công suất cực đại nhận được trên bệ thử. Công suất thực tế sẽ bằng công suất nhận được trên bệ thử nhân với hệ số α. 7 Hệ số này có giá trị nhỏ hơn 1 và nó phụ thuộc vào loại tiêu chuẩn thừa nhận khi thử, loại động cơ được dùng, loại xe cần đặt động cơ, điều kiện sử dụng và chế độ tải trọng. Khi tính toán gần đúng có thể lấy: α = 0,8 ÷ 0,9. 1.1.3. Xây dựng đường đặc tính theo công thức S.R. LAY DECMAN Đường đặc tính tốc độ ngoài được sử dụng như một tài liệu kỹ thuật để đánh giá tính năng kinh tế - kỹ thuật của động cơ. Trong lý thuyết ô tô - máy kéo thường được sử dụng để tính toán tính năng kéo và tính năng động lực học hoặc sử dụng để tính toán các chỉ tiêu sử dụng các liên hợp máy kéo (máy kéo liên hợp, máy công tác). Việc xây dựng chính xác đường đặc tính của động cơ chỉ có thể tiến hành bằng thực nghiệm. Tuy nhiên, nếu chấp nhận độ chính xác tương đối cũng có thể sử dụng phương pháp giải tích kết hợp sử dụng một số công thức hoặc hệ số thực nghiệm. Một trong những công thức hay được sử dụng là công thức S.R. Lay Đecman, có dạng như sau : N N a n n b n n c n n e n n n n                        2 3 (1 - 2) Trong đó : N e , n - Công suất hiệu dụng và tốc độ quay của động cơ ứng với một điểm bất kỳ trên đường đặc tính ngoài N n , n n - Công suất định mức (công suất cực đại) và số vòng quay định mức. a, b, c - Các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ; Động cơ Xăng: a = b = c = 1. Động cơ Diesel 2 kỳ a = 0,87; b = 1,13; c = 1; Động cơ Diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp: a = 0,5; b = 1,5; c = 1. Động cơ Diesel 4 kỳ có buồng cháy dự bị: a = 0,6; b = 1,4; c = 1. Động cơ Diesel 4 kỳ có buồng cháy xoáy lốc: a = 0,7; b = 1,3; c = 1 Cho các trị số n e khác nhau, dựa theo công thức ( 1-2 ) sẽ tính được công suất N e tương ứng và từ đó vẽ được đồ thị N e = f(n e ) . Có các giá trị N e và n e có thể tính được các giá trị mômen xoắn M e của động cơ theo công thức sau : M N n e e  10 1 047 4 , (1 - 3) Trong đó : N e - Công suất động cơ, KW. n - Số vòng quay của trục khuỷu, v/ph. M e - Mô men xoắn của động cơ, Nm. Nhờ có các giá trị N e , M e tương ứng với các giá trị n ta có thể vẽ đồ thị hàm N e = f(n) và M e = f’(n) thông qua công thức (1 - 2) và (1 - 3) Như vậy, sau khi xây dựng được đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ chúng ta mới có cơ sở để nghiên cứu tính chất động lực học của ô tô , máy kéo. 1.2. Lực kéo tiếp tuyến của ô tô Công suất của động cơ được truyền đến bánh xe chủ động của ô tô, máy kéo thông qua hệ thống truyền lực. Khi truyền công suất bị tổn hao do ma sát trong hệ thống truyền lực và công suất của bánh xe chủ động nhỏ hơn công suất của động cơ phát ra. Công suất của bánh xe chủ động thể hiện qua 2 thông số là mômen xoắn và số vòng quay của bánh xe chủ động. Nhờ có mômen xoắn truyền tới bánh xe chủ động và nhờ sự tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với mặt đường sẽ phát sinh lực kéo tiếp tuyến hướng theo chiều chuyển động. Lực kéo tiếp tuyến P k chính là lực mà mặt đường tác dụng lên bánh xe. 1.2.1. Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực được xác định theo công thức sau : 8 (1 – 4) i t - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực n e , ω e - Số vòng quay và tốc độ góc của trục khuỷu động cơ n b , ω b - Số vòng quay và tốc độ góc của bánh xe chủ động Về mặt kết cấu của ôtô thì tỷ số truyền của hệ thống truyền lực bằng tích các tỷ số truyền của các cụm trong hệ thống truyền lực: i t = i h . i p . i o . i c i h - Tỷ số truyền của hộp số chính i p - Tỷ số truyền của hộp số phụ i o - Tỷ số truyền của truyền lực chính i c - Tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng (thường có ở máy kéo) Hộp số chính của ô tô, máy kéo thường có nhiều cấp số, còn hộp số phụ thường có 2 cấp. Tùy theo vị trí cần số của hộp số chính và hộp số phụ ta sẽ có các tỷ số truyền i t khác nhau. 1.2.2. Hiệu suất của hệ thống truyền lực Công suất của động cơ truyền đến bánh xe chủ động bị mất mát do ma sát của các chi tiết và do khuấy dầu. Công suất truyền đến bánh xe chủ động sẽ là: N k = N e - N t N k - Công suất truyền đến bánh xe chủ động N t - Công suất tiêu hao do ma sát và do khuấy dầu. Hiệu suất của hệ thống truyền lực là tỷ số giữa công suất truyền tới bánh xe chủ động và công suất hữu ích của động cơ N e : η t = N k /N e = (N e - N t )/N e = 1- N t /N e Hiệu suất của của hệ thống truyền lực phụ thuộc vào nhiều thông số và điều kiện làm việc của ô tô, như : Chế độ tải trọng, tốc độ chuyển động, chất lượng chế tạo chi tiết, độ nhớt của dầu bôi trơn Hiệu suất của hệ thống truyền lực có thể xác định bằng tích số hiệu suất của các cụm trong hệ thống truyền lực: η t = η l . η h . η p . η cd . η o . η c η l - Hiệu suất của ly hợp (coi như = 1), η h - Hiệu suất của hộp số chính η p- Hiệu suất của hộp số phụ η cd- Hiệu suất của các đăng η o - Hiệu suất của cầu chủ động η c - Hiệu suất của truyền lực cuối cùng Thường hiệu suất của hệ thống truyền lực η t được xác định bằng thực nghiệm. Loại xe Giá trị trung bình của η t Ô tô du lịch Ô tô tải với truyền lực chính 1 cấp Ô tô tải với truyền lực chính 1 cấp Máy kéo 0,93 0,89 0,85 0,88 1.2.3. Mômen xoắn ở bánh xe chủ động và lực kéo tiếp tuyến Khi ôtô chuyển động ổn định, mômen xoắn ở bánh xe chủ động M k được xác định như sau: b e b e t n n i    9 M k = M e .i t . η t Quá trình tác động tương hỗ giữa bánh xe với mặt đường hoặc đất xảy ra rất phức tạp, song về nguyên lý làm việc của bánh xe chủ động có thể biểu diễn như hình bên. Dưới tác dụng của mô men chủ động M k bánh xe tác động lên mặt đường một lực tiếp tuyến P (không vẽ trên hình), ngược lại mặt đường tác dụng lên bánh xe một phản lực tiếp tuyến P k cùng chiều chuyển động với máy kéo và có giá trị bằng lực P (P k = P). Phản lực P k có tác dụng làm cho máy chuyển động. Do vậy phản lực tiếp tuyến P k được gọi là lực kéo tiếp tuyến, đôi khi còn được gọi là lực chủ động. Về bản chất, lực kéo tiếp tuyến là phản lực của đất tác dụng lên bánh xe do mô men chủ động gây ra, có chiều cùng với chiều chuyển động của máy kéo. Giá trị lực kéo tiếp tuyến khi máy kéo chuyển động ổn định được xác định theo công thức P k = M r M i r k k e m k   (1 - 5) Trong đó : M k  Mô men chủ động. M e  Mô men quay của động cơ. i,  m Tỷ số truyền và hiệu suất cơ học của hệ thống truyền lực. r k  Bán kính của bánh xe chủ động. Lực kéo tiếp tuyến sẽ đạt giá trị cực đại P kmax khi sử dụng số truyền có tỷ số truyền lớn nhất i = i max và mô men quay động cơ đạt giá trị lớn nhất M e = M max , nghĩa là : P kmax = M i r e m k max max  (1 - 6) Nhờ có lực kéo tiếp tuyến P k nên ô tô, máy kéo có thể thắng được lực cản để chuyển động. 1.3. Lực bám của bánh xe chủ động và hệ số bám Như đã phân tích ở trên, sự xuất hiện lực kéo tiếp tuyến P k là do kết quả của tác động tương hỗ giữa bánh xe và mặt đường. Do đó giá trị lớn nhất của lực kéo tiếp tuyến không chỉ phụ thuộc vào khả năng cung cấp mô men quay từ động cơ mà còn phụ thuộc vào khả năng bám của bánh xe với đất hoặc mặt đường. Khi bánh xe không còn khả năng bám sẽ xảy ra hiện tượng trượt quay hoàn toàn, lúc đó trị số của lực kéo tiếp tuyến cũng đạt đến giá trị cực đại. Giá trị cực đại của lực kéo tiếp tuyến theo khả năng bám của bánh xe được gọi là lực bám P  , nghĩa là: P  = P kmax Về bản chất, lực bám được tạo thành bởi 2 thành phần chính : Lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường; sức chống cắt của đất được sinh ra do tác động của các mấu bám. Khi chuyển động trên đường cứng, lực bám được tạo tành do lực ma sát, còn khi chuyển động trên nền đất mềm lực bám được tạo thành do cả lực ma sát và lực chống cắt của đất. Do vậy lực bám sẽ phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo của bánh xe, tính chất cơ lý của đất và tải trọng pháp tuyến. Khi chuyển động trên mặt phẳng ngang tải trọng pháp tuyến G k là phần trọng lượng máy kéo tác động lên bánh xe bao gồm cả trọng lượng bản thân của bánh xe. Tải trọng pháp tuyến G k sẽ được cân bằng với phản lực pháp tuyến Z k . Thực nghiệm đã khẳng định: Lực bám phụ thuộc rất lớn vào tải trọng pháp tuyến và có mối quan hệ tỷ lệ thuận. Do đó mối quan hệ này thường hay được sử dụng khi nghiên 10 cứu khả năng bám của bánh xe. Tỷ số giữa lực bám P  và tải trọng pháp tuyến G k được gọi là hệ số bám và được ký hiệu là , nghĩa là :  = P G k  (1 - 7) Hệ số bám là một thông số quan trọng dùng để đánh giá tính chất bám của máy kéo. Nó phụ thuộc vào kết cấu của hệ thống di động và trạng thái mặt đường. Do tính chất phức tạp và đa dạng của điều kiện sử dụng máy kéo cũng như sự phức tạp của các mối quan hệ giữa hệ số bám và các yếu tố ảnh hưởng cho nên giá trị của hệ số bám chỉ được xác định bằng thực nghiệm và độ chính xác của các số liệu chỉ mang tính tương đối. Trên cơ sở công thức (1 - 7) ta có thể viết : P  =  G k =  Z k (1 - 8) Như vậy điều kiện cần để máy kéo có thể chuyển động được sẽ là : P K < P j (1 - 9) Điều kiện trên cũng nói lên rằng khả năng chuyển động của máy kéo sẽ bị giới hạn bởi khả năng bám của các bánh xe chủ động. Tóm lại, khi tính toán lực kéo tiếp tuyến hoặc lực chủ động của máy kéo cần phải xem xét cho 2 trường hợp : Khi đủ hệ số bám sẽ tính theo mô men của động cơ, có thể sử dụng công thức (1-5) hoặc (1-6). Khi không đủ hệ số bám sẽ tính theo lực bám : P kmax = P  (1 - 10) 1.4. Lực cản chuyển động của ô tô 1.4.1. Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô Các lực cản chuyển động của máy kéo được sinh ra do nhiều nguyên nhân khác nhau. Thành phần và tính chất của các lực cản phụ thuộc vào tính chất công việc, địa hình và chế độ chuyển động. Trường hợp tổng quát là khi máy kéo chuyển động lên dốc với tốc độ nhanh dần Các ký hiệu trên hình, bao gồm: G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô; P k – Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động. [...]... Trong đó: G – Trọng luợng toàn bộ của tô - Máy kéo j dv - Gia tốc tịnh tiến của tô - Máy kéo dt Để xác định lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động của tô gây nên cần phải xét mômen xoắn truyền đến bánh xe chủ động khi chuyển động không ổn định Ta có mômen xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động khi chuyển động không ổn định: Mk=Me.it.nt Khi tô máy kéo chuyển động không ổn định thì mô men xoắn... diện của tô cách mặt đường độ cao h Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng lực cản không khí của tô có thể sác định bằng biểu thức sau: P  K F v0 2 (1 – 15)  Trong đó: K – Hệ số cản không khí phụ thuộc vào dạng tô và chất lượng bề mặt của nó, phụ thuộc vào mặt độ không khí, Ns 2 / m4 F – Diện tích cả chính diện của tô, m 2 V0 - Vận tốc tương đối của tô và không khí, m/s Hệ số không khí K của tô thay... những công thức gần đúng sau đây Đối với tô vận tải F=B.H Đối với tô du lịch F= 0.8 Bo.H Trong đó: B - Chiều rộng cơ sở của tô Bo – Chiều rộng lớn nhâts của tô 12 H – Chiều cao lớn nhất của tô Giá trị trung bình của hệ số cản không khí K, diện tích cản chính diện F và nhân tố cản không khí W đối với các loại tô khác nhau được trình bày ở bảng dưới Khi có kéo móoc thì theo hệ số cản không khí... phần Pj dấu (+) khi tô tăng tốc, dấu (-) khi tô giảm tốc 15 CHƯƠNG 2 ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA BÁNH XE 2.1 Khái niệm về các loại bán kính bánh xe và lốp 2.1.1 Các loại bán kính bánh xe Khi nghiên cứu về động lực học của bánh xe tô, máy kéo người ta đưa ra một số khái niệm về bán kính bánh xe như sau: Bán kính thiết kế, bán kính tính toán , bán kính động lực học, bán kính lăn và bán kính làm việc trung... xa tô Các tô ngày nay chạy với tốc độ cao, vì vậy để giảm lực cản không khí người ta làm vỏ dạng hình thoi để có hình dạng khí động học tốt K (N2s/m4) Loại xe F( m 2 ) W (N2s/m2) - tô du lịch + Vỏ kín 0.2-0.35 1.6-1.28 0.3-0.9 + Vỏ hở 0.4-0.5 1.5-2.0 0.6-1.0 - Ô tô tải 0.6-0.7 3.0-5.0 1.8-3.5 - Ô tô khách 0.25-0.4 4.5-6.5 1.0-2.6 - Ô tô đua 0.13-0.015 1.0-1.3 0.13-0.18 1.4.5 Lực quán tính Khi tô. .. chúng tô vận tải và máy kéo thường có dạng khí động xấu Đối với tô nhất là tô du lịch có tốc độ chuyển động cao cho nên lực cản không khí khá lớn Cần chú ý rằng lực cản của môi trường không khí phụ thuộc vào tốc độ tương đối giữa tô và không khí, vì trong công thức trên thành phần vận tốc V o phải tính đến ảnh hưởng của gió (tốc độ và chiều của gió so vối tốc độ và chiều chuyển động của tô) Tốc...Pf1 – Lực cản lăn ở bánh xe bị động ; Pf2 – Lực cản lăn ở bánh xe chủ động P - Lực cản không khí; Pi – Lực cản dốc; Pj – Lực quán tính của ô tô khi chuyển động Pm – Lực cản móoc; Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe trước và sau Mf1, Mf2 – Mômen cản lăn của bánh xe bị động và chủ động Khi ô tô chuyển động sẽ có các lực cản sau đây: - Lực cản lăn - Lực cản lên dốc - Lực cản không... tô - Máy kéo chuyển động ổn định (lúc tăng tốc hoặc giảm tốc) sẽ suất hiện lực quán tính , lực quán tính Pj gồm những lực sau - Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động tịnh tiến của tô, ký hiệu là Pj’ - Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động quay của tô, ký hiệu là Pj” Như vậy lực quán tính Pj tác dụng lên tô - Máy kéo khi chuyển động: Pi = Pj’+Pj” (1 - 19) Lực quán tính... để cho tô có thể chuyển động Để tô có thể chuyển động được mà không bị trượt quay thì lực kéo tiếp tuyến sinh ra ở vùng tiếp xúc giữa hai bánh xe chủ động và mặt đường phải lớn hơn hoặc bằng tổng các lực cản chuyển động nhưng phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám giữa bánh xe với mặt đường, nghĩa là: Pf ± Pi + Pω ± Pj + Pm ≤ Pk ≤ Pφ (1 - 32) Thành phần Pi dấu (+) khi tô lên dốc, còn dấu (-) khi tô xuống... Mj là mômen của các lực quán tính của các chi tiết quay trong động cơ, trong hệ thống truyền lực được quy dẫn về trục bánh xe chủ động kể cả mômen của các lực quán tính của các bánh xe chủ động khi tô chuyển động không ổn định Cần chú ý rằng mômen này luôn có chiều ngược với chiều gia tốc của bánh xe chủ động Lực quán tính do gia tốc các khối lượng vận động quay gây nên được xác định theo công thức . nghành Công nghệ ô tô. Học phần: Lý thuyết Ô tô – Máy kéo là học phần bắt buộc. Với mục tiêu trang bị cho người học những kiến thức về các thành phần lực và mô men tác động lên Ô tô – Máy kéo, . của tô và không khí, m/s. Hệ số không khí K của tô thay đổi trong phạm vi rộng tùy theo dạng khí động của chúng. tô vận tải và máy kéo thường có dạng khí động xấu. Đối với tô nhất là tô. lực học của ô tô , máy kéo. 1.2. Lực kéo tiếp tuyến của ô tô Công suất của động cơ được truyền đến bánh xe chủ động của ô tô, máy kéo thông qua hệ thống truyền lực. Khi truyền công suất bị