Báo cáo thí nghiệm ô tô và máy công trình

LỜI MỞ ĐẦU.2GIỚI THIỆU TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VÀ ÔTÔ AVL.3Phần 1 ĐO ĐẶC TÍNH LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN TRƠN41.1 Cơ sở lý thuyết:41.2. Phương pháp đo:71.2.1. Mô tả về trang thiết bị:71.2.2.Trình tự đo:71.3.Xử lý số liệu:81.3.1.Xấp xỉ số liệu thu được để lấy hàm v = f(t):81.3.2. Xác định hàm dvdt = f(t):91.3.3.Tính giá trị lực cản Fc(i) bằng lực quán tính chuyển động chậm dần101.3.4. Đánh giá và biện luận đối với các đại lượng F0, F1 và F2 đã xác định được thông qua các hệ số cản:11Phần 2 ĐO LỰC PHANH CỦA XE MERCEDES BENZ MB140132.1. Mục đích:132.2. Chuẩn bị:132.3. Cơ sở lý thuyết:132.4. Thiết bị thí nghiệm :142.4.1. Xuất xứ băng thử:142.4.2. Cấu tạo băng thử:142.4.3. Nguyên lý hoạt động:152.5. Thao tác thí nghiệm :192.6. Xử lý kết quả :202.6.1. Xử lý số liệu:212.6.2. Vẽ đồ thị:22Phần 3 – ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU ÔTÔ THEO CHU TRÌNH ECE1504253.1. Cơ sở lý thuyết:253.2. Phương pháp đo:263.2.1. Mô tả về trang thiết bị và nguyên lý đo:263.2.2. Trình tự đo:263.3. Xử lý số liệu :273.3.1. Tính tiêu hao nhiên liệu tại các điểm đo:273.3.2. Tính giá trị tiêu hao nhiên liệu trung bình:32Phần 4 KẾT LUẬN33TÀI LIỆU THAM KHẢO34

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

GIỚI THIỆU TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VÀ Ô-TÔ AVL 3

Phần 1 - ĐO ĐẶC TÍNH LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN TRƠN 4

1.1 Cơ sở lý thuyết: 4

1.2 Phương pháp đo: 7

1.2.1 Mô tả về trang thiết bị: 7

1.2.2.Trình tự đo: 7

1.3.Xử lý số liệu: 8

1.3.1.Xấp xỉ số liệu thu được để lấy hàm v = f(t): 8

1.3.2 Xác định hàm dv/dt = f(t): 9

1.3.3.Tính giá trị lực cản Fc(i) bằng lực quán tính chuyển động chậm dần 10

1.3.4 Đánh giá và biện luận đối với các đại lượng F0, F1 và F2 đã xác định được thông qua các hệ số cản: 11

Phần 2- ĐO LỰC PHANH CỦA XE MERCEDES BENZ MB140 13

2.1 Mục đích: 13

2.2 Chuẩn bị: 13

2.3 Cơ sở lý thuyết: 13

2.4 Thiết bị thí nghiệm : 14

2.4.1 Xuất xứ băng thử: 14

2.4.2 Cấu tạo băng thử: 14

2.4.3 Nguyên lý hoạt động: 15

2.5 Thao tác thí nghiệm : 19

2.6 Xử lý kết quả : 20

2.6.1 Xử lý số liệu: 21

2.6.2 Vẽ đồ thị: 22

Phần 3 – ĐO TIÊU HAO NHIÊN LIỆU ÔTÔ THEO CHU TRÌNH ECE1504 25

3.1 Cơ sở lý thuyết: 25

3.2 Phương pháp đo: 26

3.2.1 Mô tả về trang thiết bị và nguyên lý đo: 26

3.2.2 Trình tự đo: 26

3.3 Xử lý số liệu : 27

3.3.1 Tính tiêu hao nhiên liệu tại các điểm đo: 27

3.3.2 Tính giá trị tiêu hao nhiên liệu trung bình: 32

Phần 4- KẾT LUẬN 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ hiện đại vào học tập và nghiên cứu đang làmột xu hướng tất yếu Trong tiến trình đó, nhằm mang lại hiệu quả cao trong quátrình đào tạo thì Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đã được chọn đầu tư phòngthí nghiệm AVL với vốn đầu tư rất lớn, qua đó cũng phần nào thấy được mức độhiện đại của phòng thí nghiệm – thực hành cũng như sự quan tâm đến chất lượngđào tạo của trường Việc ứng dụng công nghệ hiện đại vào nghiên cứu trong ngành

cơ khí động lực là nhiệm vụ cấp bách trong quá trình hội nhập, nhằm tránh tụt hậuvới các nước bạn

Thí nghiệm ô tô – máy công trình là môn học bắt buộc trong chương trình đào

tạo của ngành Sau khi học xong môn học này, sinh viên có thể tiếp cận đầy đủ hơnvới các trang thiết bị hiện đại, cách vận hành hệ thống thí nghiệm và trên hết làphương pháp thực hiện một thí nghiệm hoàn chỉnh, chính xác

Với sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Văn Tụy, em đã hoàn thành môn học và

làm báo cáo đúng thời gian quy định, hiểu biết thêm về các phương pháp thí nghiệm

ô tô và cách xử lý số liệu Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trìnhlàm báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy chỉ bảo để em có thể

hoàn thành tốt hơn báo cáo của mình Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Tụy đã hướng dẫn và giúp đỡ rất nhiệt tình để chúng em có thể hoàn thành

môn học này

Đà Nẵng, Ngày 29 tháng 10 năm 2014

GIỚI THIỆU TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ VÀ Ô-TÔ AVL.

Phòng thí nghiệm động cơ AVL là một trong những phòng thí nghiệm hiện đạinhất Việt Nam Được đầu tư xây dựng từ năm 2000 và hoàn thành đưa vào sử dụngnăm 2003, phòng thí nghiệm đã là nới thực hiện nhiều thí nghiệm, thực nghiệmquan trong phục vụ cho công tác giảng dạy, học tập và nghiên cứu của giảng viên

và sinh viên khoa Cơ Khí Giao Thông

Hình 1.1 Trung tâm thí nghiệm động cơ – ôtô AVL

Trung tâm chuyên nghiên cứu khảo sát, đo đạc các đặc tính của động cơ đốttrong, đặc tính lực kéo, lực phanh của ô tô, kiểm tra các thông số kỹ thuật của ô-tôvới sự hỗ trợ của các trang thiết bị hiện đại như băng thử APA ( đo công suất độngcơ), các thiết bị đo lường khí thải (AVL DiSmoke 4000 Diesel Tester), đo tiêu haonhiên liệu (AVL Fuel Balance 733), băng thử phanh (đo lực phanh bánh xe )…

Phần 1 - ĐO ĐẶC TÍNH LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN

ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN TRƠN 1.1 Cơ sở lý thuyết:

Hình 1.2 Các lực tác dụng lên ô tô chuyển động thẳng trên đường nằm ngang.

Trong đó:

Lo – Chiều dài cơ sở của xe [m]

a – Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước [m]

b – Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước [m]

Z1 – Phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác dụng lên cầu trước [ N]

Z2 – Phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác dụng lên cầu sau [ N]

Pf1 – Lực cản lăn ở hai bánh trước [ N]

Pf2 – Lực cản lăn ở hai bánh sau [ N]

Fk – Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động [ N]

Pω – Lực cản không khí [ N]

Pj – Lực quán tính của ô tô khi chuyển động [N]

Ga – Trọng lượng toàn bộ của xe [ N]

Khi xe chuyển động phải chịu tác dụng của các lực sau:

- Lực cản lăn Pf : là lực phát sinh do có sự biến dạng của lốp và đường, do sự tạo thành vết bánh xe trên đường và do sự ma sát ở bề mặt tiếp giữa lốp và đường

Fk

pj

Để đơn giản, người ta coi lực cản lăn là ngoại lực tác dụng lên bánh xe khi nó chuyển động, và đuợc xác định theo công thức:

f0 – Hệ số cản lăn cơ bản, không phụ thuộc vào tốc độ

f1 – Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc nhất vào tốc độ

f2 – Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc hai vào tốc độ

- Lực cản không khí Pω : Khi ô-tô chuyển động tạo nên sự thay đổi mật độ không khí bao quanh xe, hình thành lực cản không khí tác dụng lên toàn bộ bề mặt

xe Trong tính toán thông thường, tất cả các lực cản gió riêng phần được thay thế bằng lực cản tổng cộng quy ước Pω đặt ở tâm diện tích cản chính diện ô-tô

[1.2]

P ω = k.F.v 2 [1.5]

Trong đó:

k – Hệ số cản không khí [Ns2/m4]

F – Diện tích cản chính diện của ô-tô [m2]

v – Vận tốc chuyển động của ô-tô [m/s]

Ở đây, để đơn giản tính toán, ta xét ô-tô chuyển động trên đường ngang, phẳng, tức là bỏ qua các lực cản lên dốc và lực quán tính của các chi tiết chuyển động quay Như vậy, ta có phương trình cân bằng lực kéo như sau:

F K = P f + P ω–Pj [1.6]

Theo cách nhìn mới, khi đo lực cản chuyển động của xe trên đường, có thể xem

Fc = Pf +Pω vì khi xe chuyển động thực, hai lực này luôn luôn đi cùng với nhau không thể tách rời

-Lực quán tính Pj:

dt : gia tốc chuyển động tịnh tiến của ô tô [m/s2].

*Phương trình cân bằng khi xe lăn trơn (cắt ly hợp):

1.2 Phương pháp đo:

1.2.1.Mô tả về trang thiết bị:

a Đối tượng đo: Xe dùng cho việc đo lực cản: Mercedes Benz MB140 có:

Công suất động cơ P = 90[kW] ở số vòng quay n = 5000[rpm],

Tự trọng của xe Go = 2100[KG],

Do chở theo 8 sinh viên và thầy giáo hướng dẫn nên tải Gt = 500[KG]

Hình 1.3 Đối tượng đo - Mecedes Benz MB140

b Các dụng cụ và cảm biến sử dụng: Đồng hồ/Cảm biến đo tốc độ, đồng hồ đếm

thời gian thực

1.2.2.Trình tự đo:

- Đưa xe đến địa điểm đo (yêu cầu có chiều dài quãng đường thẳng và phẳng khoảng 4km, ở đây ta làm thực nghiệm trên đường Nguyễn Tất Thành).

- Gia tốc xe đến tốc độ >50km/h

- Đo biến thiên tốc độ giảm từ 50km/h về khoảng 15km/h theo t [s]

(Nếu có thiết bị đo chính xác thì đo 1 lần, vì ở đây không có thiết bị đo chính xácnên ta đo 4 lần rồi lấy giá trị trung bình)

1.3.Xử lý số liệu:

17,8 0

19,22 16,6

4

25,8 4

28,5 5

29,08 27,3

5

37,1 7

40,8 1

40,48 40,0

6

49,5 6

53,1 3

53,74 52,4

7

65,7 6

69,7 7

76,52 68,8

8

84,2 6

87,7 7

101,5 2

86,8

Bảng 1.1 số liệu vận tốc theo thời gian đo thực tế trên đường.

1.3.1.Xấp xỉ số liệu thu được để lấy hàm v = f(t):

Phương pháp: Từ bảng số liệu vi = f(ti), tiến hành xấp xỉ đặc tính biến thiên v

= f(t) thành đa thức xấp xỉ bậc ba đối với thời gian t ( với vận tốc được quy đổi ra

đơn vị [m/s ]) bằng công cụ Trendline của Excel để lấy hàm xấp xỉ.

Kết quả có dạng: v = a.t 3 + b.t 2 c.t + d

Vẽ đường cong v=f(t) rồi dùng công cụ trendline của excel, ta thu được kết quả

như sau:

Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa V(m/s) & t(s).

Hàm vận tốc thu được:

Ta xác định Fc(i) = Pj(i) = - m.(dv/dt)i tại từng thời điểm ti.

Bảng 1.4 Giá trị Fc(N) theo vận tốc V(m/s).

Từ bảng giá trị trên, vẽ đường cong Fc= f(v), tiến hành xấp xỉ để tìm hàm

của lực cản có dạng:

F c = F 0 + F 1 v + F 2 v 2

Hình 1.5 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa Fc(N) và V(m/s).

Ga = là trọng lượng toàn bộ của ôtô [N]

Các hệ số a, b, K nằm trong giới hạn:

a  0,010 ÷ 0,025

b  0 ÷ 0,0005

K  0,25 ÷ 1,50Với F0 = 71,704 (N)

Dựa vào đồ thị ta có thể thấy vận tốc ô tô càng lớn thì lực cản tác động lên ô tô càng lớn Và qua thí nghiệm này, ta có thể biết được phương pháp tiến hành và xử

lý số liệu để xác định lực cản tác động lên ô tô khi ô tô chuyển động trên đường nằm ngang

Phần 2- ĐO LỰC PHANH CỦA XE MERCEDES BENZ MB140

2.1 Mục đích:

Đo lực phanh của các bánh trên cùng một cầu để từ đó có thể nhận xét về sự sai lệch lực phanh giữa các bánh Từ đó có cơ sở cho việc điều chỉnh vì rằng nếu lực

phanh hai bên mất cân bằng lớn sẽ gây cho xe dễ bị không ổn định, xe tự động đổi hướng khi phanh.

2.2 chuẩn bị:

-Kết nối điện cho thiết bị đo

-Đưa xe vào đúng vị trí trên băng thử Cầu sau đặt lên lô thử, (xe thử là xe MERCEDES BENZ MB140)

-Quan sát kiểm tra mức độ an toàn xung quanh băng thử Khi đã đảm bảo an toàn, ta bắt đầu tiến hành làm thí nghiệm

2.3.cơ sở lý thuyết:

Lực phanh do xe tạo ra chính là lực tiếp tuyến tác dụng lên lô thử phanh Khicho bánh xe tì lên 2 lô thử trong đó có một lô chủ động kéo bánh xe và lô bị độngchạy thì tiến hành phanh, dựa vào công suất đo được trên môtơ khi đã kéo bánh xechủ động đều ta có thể suy ra được lực phanh

Pfi = Mf I / Rbx và f = Pfi / Gi

Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh có thể dùng các chỉ tiêu sau:

-Quãng đường phanh.

-Gia tốc chậm dần.

-Thời gian phanh.

-Lực phanh.

Trong phần thí nghiệm ôtô ta chỉ xét lực phanh và lực phanh riêng Lực phanh

và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Chỉ tiêu này đượcdùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên băng thử Lực phanh sinh ra ở cácbánh xe ôtô xác định theo biểu thức:

b i p

pi M /r

P  [2.1]

Trong đó:

Ppi - Lực phanh ôtô

Mpi - Mômen phanh của các cơ cấu phanh

Rb - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Lực phanh riêng Pri là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ tácdụng trên một bánh xe đó.

Ta có lực phanh riêng

i

pi ri

G

P

P  = > 0,5 [2.2]

Để đánh giá độ sai khác lực phanh của bánh xe bên trái và bên phải của cùng

một cầu, người ta còn đưa ra hệ số K với K=

max p

min p max p

P

P

% 25

 [2.3]

Trong đó:

Ppmax= Max(lực phanh bên trái, lực phanh bên phải)

Ppmin= Min(lực phanh bên trái, lực phanh bên phải)

2.4 Thiết bị thí nghiệm : Băng thử phanh.

2.4.2 Cấu tạo của băng thử:

Băng thử phanh ở phòng thí nghiệm động cơ và ô tô là băng thử loại quán tínhkiểu con lăn (con lăn) Các rulô được kéo nhờ các mô tơ và thông qua hộp giảm tốc.Băng thử gồm bộ phận cấp công suất cho hai lô làm việc là hai mô tơ bố trí đốixứng, hai lô chuyển động nhờ bộ truyền xích

Trên một lô bố trí 4 cảm biến lực ở 4 góc, một cảm biến tốc độ để đo tốc độ củabánh xe, một cảm biến lực đặt ở dưới hai lô để đo lực phanh

Trên băng thử có trang bị thêm các cảm biến cân để đo trọng lượng trục và cácmôđun xử lý kết quả phục vụ công tác lưu trữ, hiển thị và in ấn kết quả

1 2 4

6

98

7

Hình 2.1 : Mặt cắt ngang của băng thử

1 Rulô chủ động; 2 Cảm biến tốc độ; 3 Con lăn trơn; 4 Rulô bị động;

5 Vít hạn chế xê dịch ngang; 6 Lò xo hồi vị; 7 Cảm biến vị trí;

8 Cảm biến đo trọng lượng; 9 Dầm chữ I.

Hình 2.2 Hình ảnh thực tế băng thử phanh.

2.4.3 Nguyên lý hoạt động:

Xe cho vào băng thử phải đúng vị trí qui định, tốc độ xe chậm Khi các bánh xetrên một cầu nằm giữa hai con lăn và tỳ lên con lăn quay trơn Điều khiển nhả côngtắc an toàn, lúc này các thiết bị sẵn sàng hoạt động Theo cấu tạo đã trình bày ở trên,

do bộ con lăn được đặt trên các cảm biến lực, nên lúc này do trọng lượng của xelàm các cảm biến lực (8) bị uốn cong làm thay đổi giá trị điện trở của cảm biến Sựthay đổi này được báo về bộ xử lý trong tủ điều khiển và chuyển thành giá trị trọnglượng thật hiển thị lên màn hình LCD của đồng hồ hiển thị Như vậy trọng lượngcân cao hay thấp tuỳ thuộc vào độ cong của cảm biến (8)

Kiểm tra trọng lượng và xác định chế độ thử: Việc xác định chế độ thử sẽ quiđịnh tốc độ thử, sử dụng các tiêu chuẩn đánh giá cho từng loại xe

Khi đã cân xong trọng lượng ta nhấn giữ nút START để điều khiển các thiết bịhoạt động Động cơ điện lần lượt khởi động kéo các con lăn quay cùng chiều vớichiều tiến của xe Rôto của động cơ điện quay, thông qua hộp giảm tốc và các bộtruyền động xích kéo hai con lăn quay Do kết cấu của các đĩa xích mà hai con lănnày quay cùng tốc độ với nhau và kéo bánh xe chuyển động theo Lúc này bánh xeđóng vai trò chuyển động kéo con lăn quay trơn quay theo Tiếp tục ta bấm nút cho

in kết quả

Khi tốc độ chạy ổn định, người lái bắt đầu đạp phanh Trong quá trình đạpphanh, do ma sát giữa bánh xe và con lăn, bánh xe cản lại sự chuyển động của conlăn làm con lăn quay chậm lại Sự chuyển động chậm lại này tác động trực tiếp lênrôto của động cơ điện làm nó quay chậm lại trong khi suất điện động của động cơvẫn giữ nguyên Tốc độ của động cơ điện quay chậm lại sẽ làm tăng sự trượt củavectơ quay điện từ của stato và rôto gây nên mômen chống lại sự trượt đó và tácđộng ngược lại stato của động cơ điện

Do stato của động cơ điện có thể quay tự do quanh trục của nó nên lúc này sẽdịch chuyển một góc nào đó, stato được bắt chặt với cảm biến lực phanh thông quagiá chữ T nên nó kéo cảm biến dịch chuyển theo Một đầu cảm biến bị ngàm chặtvào khung băng thử nên cảm biến bị uốn cong gây nên sự thay đổi giá trị điện trở

trong cảm biến Sự thay đổi này được báo về bộ xử lý trung tâm và được chuyểnthành giá trị lực phanh Giá trị này được thể hiện trên đồng hồ của đồng hồ hiển thị.Như vậy giá trị lực phanh phụ thuộc vào mức độ uốn cong của cảm biến lực phanh.Bộ xử lý nhận giá trị lực phanh ở từng bánh xe và tính toán ra độ lệch lực phanhgiữa các bánh xe trên một cầu

Trong hệ thống có bố trí con lăn quay trơn được dẫn động nhờ bánh xe Ngoàinhiệm vụ an toàn là đóng ngắt công tắc an toàn, con lăn còn có nhiệm vụ đo hệ sốtrượt giữa bánh xe và con lăn nhờ một cảm biến tốc độ gắn đối diện với các lỗkhoan trên con lăn Nó ngắt đóng điện điều khiển động cơ điện và lưu lại kết quả tạithời điểm hệ số trượt vượt quá một giá trị cho phép Theo tính toán lực phanh đạtgiá trị lớn nhất ở độ trượt 20% Do đó khi phát hiện bánh xe bên nào trong quá trìnhphanh tạo độ trượt lớn thì bộ xử lý sẽ ngắt mạch điều khiển, nhờ đó đảm bảo choviệc đánh giá kết quả sát với điều kiện hoạt động thực tế của xe

Phần mềm sẽ xử lý kết quả tổng hợp căn cứ vào tiêu chuẩn đã được cài đặt đểđưa ra kết quả kiểm tra

Hình 2.3 Bánh xe nằm trên băng thử.

Hình 2.4 Các nút điều khiển hoạt động của rulo.

2.5 Thao tác thí nghiệm :

+ Dùng phương pháp đo lực phanh trên băng thử theo sơ đồ sau:

Hình 2.5 Sơ đồ đo lực phanh một bánh xe độc lập.

1- Nền băng thử; 2, 4- Các rulô băng thử; 3- Bánh xe; 5- Các điểm tỳ dẫn hướng; 6- Cảm biến lực phanh; 7- Cảm biến trọng lượng.

Để đánh giá độ chênh lệch dùng hai bộ đo độc lập lực phanh ở 2 bánh xe trên 1cầu

Đóng điện cho môtơ (động cơ) dẫn động lô quay sao cho tốc độ của bánh xekhoảng (3 5km/h) để đảm bảo an toàn khi thí nghiệm

Cho xe chạy vào vị trí băng thử, 2 bánh xe đặt lọt vào hai lô (Hình 2.5) Khởiđộng thiết bị đo: đóng điện, chuẩn bị các phím sẵn sàng Nổ máy xe để có trợ lựccho phanh mặc dù không kéo bánh Bấm start cho lô chủ động quay kéo bánh xe vàngười điều khiển bắt đầu phanh Đến khi có hiện tượng trượt các bánh xe thì độ

6 7