Đồ án tốt nghiệp Xây dựng đặc tính động lực học xe buýt 29 chỗ

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính năng kéo, đặc tính động lực họchay khả năng gia tốc của phương tiện, đó là: Đặc tính động cơ, kết cấu hộp số,chế độ tải trọng, kết cấu của ôtô, tín

xe buýt ngày càng tăng.

Điều kiện làm việc của xe buýt thường phải dừng đỗ để đón khách liêntục nên phải thay đổi tốc độ, giảm tốc và dừng đúng điểm đỗ rồi lại khởi hànhtăng tốc Mặt khác do điều kiện sử dụng khác nhau ở mỗi nơi, mỗi loại xe,mỗi thời điểm, các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sử dụng của xe đó

là điều kiện đường xá như: Hệ số cản lăn mặt đường, độ dốc, tải trọng thực tếcủa xe…

Mặt khác, để nâng cao hiệu suất sử dụng ôtô, việc khảo sát tính năngđộng lực học của ôtô đóng một vai trò quan trọng, việc sử dụng phương tiệnsao cho hợp lý và đạt hiệu quả cao cần chọn chế độ hoạt động phù hợp vớiđộng cơ, điều kiện sử dụng cụ thể Điều này có ảnh hưởng lớn đến các chỉtiêu kinh tế - kỹ thuật Muốn lựa chọn chế độ phù hợp thì phải biết tính chấtđộng lực học của ôtô đó Tức là chúng ta cần phải xây dựng đường đặc tínhđộng lực học của xe

Ôtô buýt hiện nay ở nước ta hầu hết sử dụng truyền lực cơ học 5 đến 6cấp truyền gài số bằng cách ngắt ly hợp Loại hộp số này có ưu điểm là gọnnhẹ, dễ chế tạo giá thành rẻ và hiệu suất truyền cao Tuy nhiên để tận dụngkhả năng của động cơ và của xe thì yêu cầu phải chuyển số một cách hợp lý

Việc sử dụng xe buýt hiện nay ở nước chưa có một tính toán cụ thể nào

để xác định mức kinh tế - kỹ thuật như: Định mức về nhiên liệu định mức thờigian một cách chính xác theo điều kiện sử dụng của từng loại xe theo độ dàiquãng đường như vậy sẽ khó khăn trong việc quản lý cũng như chấp hành.Trong quá trình sử dụng phương tiện phù hợp với từng hoàn cảnh nhưđiều kiện thời tiết, có gió, bão hay phải đi trên những đoạn đường dốc hoặc tảitrọng thay đổi thì việc sử dụng đặc tính động lực học là rất cần thiết để sửdụng phương tiện hiệu quả

Do những yêu cầu trên, để giải quyết bài toán kinh tế kĩ thuật đối vớingành vận tải nói chung và vận tải xe buýt nói riêng tạo điều kiện cho ngườiđiều hành và vận hành, việc khảo sát khả năng làm việc của xe ứng với từngloại động cơ hay đặc tính động lực học của xe là rất cần thiết và phải đượctiến hành một cách cụ thể

II MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Qua nghiên cứu, phân tích các vấn đề có liên quan đến việc khả năng sửdụng của xe buýt tôi đưa ra các kết luận sau:

Quá trình khởi hành, tăng tốc và chuyển động trên đường của xe buýt thểhiện khả năng của xe như: Khả năng tăng tốc, khả năng vượt dốc, vận tốc của

xe có thể đạt được Quá trình này ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả sử dụngphương tiện, đặc biệt trong điều kiện phải thay đổi tốc độ nhiều và leo dốc

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính năng kéo, đặc tính động lực họchay khả năng gia tốc của phương tiện, đó là: Đặc tính động cơ, kết cấu hộp số,chế độ tải trọng, kết cấu của ôtô, tính chất mặt đường…

Việc khảo sát chúng để đưa ra mối liên hệ giữa các thông số đòi hỏi phảitính toán một khối lượng phép tính rất lớn Để thực hiện được điều này cầnphải có sự trợ giúp của máy tính và phần mềm lập trình Do vậy, chúng ta có

cơ sở cho phép lựa chọn các thông số kết cấu và đưa ra kết quả cho từng loại

xe hiện có dùng truyền lực cơ học

Người lập trình phải đưa ra chương trình tổng quát cho phép khảo sátnhiều yếu tố ảnh hưởng một cách tương đối hoàn chỉnh và tiện sử dụng Từ

đó tôi đưa ra mục tiêu của đề tài là:

Sử dụng phương pháp số với sự trợ giúp của máy tính để xây dựngđường đặc tính động lực học, trên cơ sở đó khảo sát các quy luật của nhân tốđộng lực học nhằm tạo cơ sở để lựa chọn chế độ sử dụng phù hợp với điềukiện sử dụng cụ thể của phương tiên vận tải nói chung và của xe buýt nóiriêng

Do đó nhiệm vụ của đề tài là:

- Phân tích đặc tính động lực học của ôtô buýt

- Xây dựng chương trình trên máy tính để xây dựng các đường đặctính động lực học của ôtô

- Khảo sát đặc tính động lực học của xe buýt 29 chỗ

Đối tượng khảo sát là xe buýt 29 chỗ của HYUNDAI kèm theo cácthông số kết cấu và thông số của động cơ cụ thể sẽ được nêu ở phần sau

PHẦN I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1 THỰC TRẠNG VỀ SỬ DỤNG XE BUÝT HIỆN NAY

1.1 Tình hình sử dụng xe buýt trên thế giới

Xe buýt là hệ thống hoạt động miệt mài, tận tụy của mạng lưới giaothông đô thị và có nhiều thời gian bị ngầm coi như hệ thống hạng hai tronggiao thông bởi vì hệ thống sử dụng các phương tiện cũ và hoạt động trên cáctuyến phố đã quá ùn tắc với các loai giao thông khác Trong các năm gần đây,thiết kế xe buýt mới, với động cơ sạch hơn và hệ thống hạ tầng với các làn chỉdành riêng cho xe buýt, đã giúp cải thiện hình ảnh của xe buýt Hiện tại có rấtnhiều loại xe buýt và cỡ của của xe phụ thuộc vâo nhu cầu vận chuyển Ví dụ,

ở Nhật Bản được biết đến như là quốc gia có phương tiện giao thông côngcộng tiện lợi nhất châu Á Phần lớn người dân Nhật Bản đều sử dụng xe điện,

xe buýt để đi học, đi làm, đi chơi Chính phủ Nhật Bản cũng khuyến khíchngười dân sử dụng các phương tiện giao thông công cộng để giảm ô nhiễmmôi trường

Tại sao cũng là một nước châu Á, mà người dân Nhật Bản, cả người giàu

có, trí thức, cũng như những người lao động, nội trợ, sinh viên, lại chuộngviệc di chuyển bằng xe buýt, xe điện như vậy, trong khi ở Việt Nam, xe buýthầu như chỉ có sinh viên, người lao động và chỉ rất ít công nhân viên sử dụng

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt này

* Trang phục của lái xe

Khí hậu của Nhật Bản thay đổi theo từng mùa xuân, hạ, thu, đông Mùađông của Nhật Bản, tuyết rơi dày, lạnh xuống âm độ; mùa hè nhiệt độ lại cókhi lên 400 C, rất oi bức Thế nhưng các bác lái xe quanh năm vẫn mặc đồngphục, áo sơ mi trắng vest xanh đen, cà vạt xanh đen, đeo găng tay trắng, đội

mũ vải đồng phục

Cho dù trời có lạnh, có nóng, họ vẫn như thế, không bao giờ thay đổi.Trong chuyến sang tham quan Nhật Bản, mẹ tôi đã phải thốt lên: "Ở Nhật, tài

xế xe buýt mặc đồ sao mà sạch sẽ, đẹp như đi đám cưới thế con nhỉ" Đây làmột trong những vấn đề mà tài xế và người bán vé xe buýt của Việt Nam cầnhọc hỏi thêm để ngày càng có thêm nhiều người sử dụng phương tiện giaothông công cộng này

* Phục vụ trên xe

Trong thời gian lái xe, những bác tài trên xe buýt Nhật Bản không hề mởmiệng nói chuyện với bất cứ ai, chỉ trừ những câu như "xe chuẩn bị lăn bánh,xin quý khách chú ý", "cám ơn quý khách đã sử dụng xe buýt", "xe sắp đếnkhúc cua, xin quý khách nắm giữ tay vịn"…

Khi lên hay xuống xe, hành khách được yêu cầu phải đợi cho đến khi xebuýt dừng hẳn mới được rời khỏi ghế, hay vị trí mình đang đứng Khi lên hayxuống, phía cửa lên xuống của xe sẽ được cho nghiêng thấp xuống để hànhkhách có thể bước lên xuống một cách dễ dàng Đặc biệt, trong trường hợp cóhành khách sử dụng xe lăn đi xe buýt, đích thân tài xế sẽ xuống xe, lấy tấm kêbắc từ xe với mặt đất, để cho người đi xe lăn có thể lên xe như những ngườibình thường khác

* Hành khách

Xe buýt Việt Nam có những điểm chưa hợp lý, thế nhưng trên cácchuyến xe buýt Việt Nam, tôi vẫn cảm thấy ấm áp bởi cách ứng xử của conngười Việt Nam Trên xe buýt Việt Nam rất ít khi treo các bảng "Ghế ưu tiên

cho người già, tàn tật, phụ nữ mang thai, trẻ em, người ốm…", cũng nhưnhững câu đại loại như "Xin quý khách hãy hợp tác với chúng tôi, nhườngghế cho những người cần được ngồi ”.

Bởi lẽ, giới trẻ Việt Nam thấy cụ già, phụ nữ mang thai lên xe đã tự độngnhường chỗ Hoặc thanh niên thấy các cô gái vất vả trên xe, cũng sẽ giúp đỡ.Đây là một nét văn hóa rất đẹp của người Việt Nam

Thanh niên Nhật Bản, lên xe, tai thì nghe nhạc, mắt thì nhắm nghiền lại.Chúng tôi thường hay đùa, có hai lý do để thanh niên Nhật Bản nhắm mắt khi

đi xe điện, xe buýt: Thứ nhất, tối hôm qua ham chơi game, mất ngủ nên phảitranh thủ chợp mắt trên xe điện; thứ hai là giả vờ ngủ để khỏi phải nhườngghế

Nếu các phương tiện di chuyển công cộng của Việt Nam suy nghĩ đếnvấn đề phục vụ người sử dụng một cách chu đáo hơn, sẽ tạo ra được môitrường giao thông công cộng văn minh, lịch sự, không thua kém các nướckhác

Hiện nay, các xe buýt được thiết kế với sàn thấp để cho việc lên xuống

xe dễ dàng hơn, đặc biệt cần thiết cho khách hàng tàn tật cũng có thể sử dụngphương tiện giao thông công cộng này Các cửa xe mở rộng giảm thời gianlên xuống ở các điểm dừng Một số các xe buýt cũng được trang bị hệ thốngđịnh vị điều khiển qua vệ tinh, hệ thống này xác định liệu người lái xe trênchuyến xe đang chạy đúng giờ hay bị muộn Các điểm dừng xe buýt có cácbảng thông tin thời gian cho phép hành khách biết khi nào chuyến xe kế tiếp

sẽ đến London sẽ có khoảng 6500 điểm dừng xe buýt thuộc 700 tuyến đượctrang bị bảng thông tin thời gian trong hai năm tới Các xe buýt cũng có thểđược trang bị hệ thống rađa điều khiển cho phép bật tín hiệu giao thông đểgiảm số lần xe buýt gặp đèn đỏ

Các điểm dừng xe buýt thường cách nhau từ 300 - 400m ở các khu đô thị

và thường là các cấu trúc đơn giản không đủ che mưa, che nắng và gió cho

khách hàng Vấn đề các điểm dừng xe buýt không đạt được chức năng baoche tối thiểu cũng có thể góp phần vào làm giảm lượng hành khách, đặc biệt

là các nơi có điều kiện khí hậu khắc nghiệt Ở Curitiba, Brazil các điểm đỗ xebuýt đạt được sự bao che tốt cho khách hàng và cũng là nơi bán vé Ở đây,các ống kính tròn với sàn được nâng cao để cùng cao độ với sàn xe buýt, cửavào và ra nằm ở hai đầu của ống tròn So sánh với các điểm dừng xe thôngthường, thiết kế này giúp giảm 25% thời gian lên xuống xe Tuy nhiên, bởi vìkích cỡ của các điểm dừng xe này khá lớn nên chỉ có thể áp dụng được ởnhững nơi vỉa hè rộng hoặc nơi có không gian dành riêng cho xe buýt

Các thử nghiệm với hệ thống vé trả tiền trước dụng thẻ thông minh đangđược thử nghiệm ở Hồng Kông, thẻ có thể được nạp tiền ở ngân hàng hoặccác máy tự động như kiểu ATM Cách thanh toán này giúp giảm thời gian lên

xe ở các điểm dừng xe Các bến xe buýt chính có phòng tránh mưa nắng, cóđiều hoà, các quán hàng và tiệm cà phê với hệ thống cửa mở tự động chohành khách lên xe khi xe buýt tới (các bến này thường là các bến giao nhaucủa nhiều tuyến, kiểu điểm nối chuyển giao tuyến và thường được giám sát)Một hệ thống gọi là “nhịp đập - thời gian” cũng đang được thử nghiệm- hệthống này giúp giảm thời gian đợi cho khách chuyển xe buýt với cơ chế điềukhiển để cho khi xe buýt A đến điểm chuyển giao cũng là lúc xe buýt B sẽchuẩu bị rời bến

1 2 Tình hình sử dụng xe buýt ở Việt Nam

Trong những năm qua cùng với quá trình đô thị hóa, sự tăng đột biến củaphương tiện giao thông làm ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phát triển củagiao thông đô thị Trong khi đó, hệ thống hạ tầng cơ sở không theo kịp tốc độ

đô thị hóa, chưa đáp ứng đủ nhu cầu Vấn đề sử dụng vốn đầu tư xây dựng,khai thác hệ thống hạ tầng còn nhiều bất cập Các chỉ tiêu đánh giá về giaothông đô thị ở mức thấp Hệ thống vận tải hành khách công cộng trong các đô

thị chưa đáp ứng được nhu cầu đi lại Các chính sách về phát triển cơ cấuphương tiện giao thông đô thị chưa hợp lý.

Một biện pháp hữu hiệu nhằm giảm bớt tình trạng ùn tắc giao thôngtrong thành phố đó là phát triển hệ thống giao thông công cộng Thủ đô HàNội có mạng lưới giao thông công cộng và hệ thống tuyến cùng số lượngphương tiện tương đối hoàn chỉnh hơn so với nhiền đô thị trong cả nước

Do chưa giải quyết tốt các yêu cầu về quy hoạch, kỹ thuật hạ tầng, cơcấu phương tiện và cơ chế hệ thống giao thông công cộng chưa đáp ứng đượcnhu cầu của người dân đô thị Mặt khác, việc đưa đón khách tại các bến đỗvẫn chưa an toàn, thậm chí tài xế còn nhiều lần làm thốt tim hành khách đi xe.Tôi hi vọng trong thời gian tới những khuyết điểm tôi nêu trên sẽ không còntồn tai nữa Để phương tiện giao thông công cộng này thực sự trở thànhphương tiện giao thông ưa thích của mọi người

1.3 Tình hình sử dụng xe buýt ở Thanh Hóa

Thanh Hoá là một trong những tỉnh lớn của Việt Nam, nằm ở vị trí cửangõ nối liền Bắc Bộ với Trung Bộ và Nam Bộ Phía bắc Thanh Hóa giáp tỉnhSơn La, Hoà Bình, Ninh Bình; phía nam giáp Nghệ An; phía đông giáp biểnĐông, phía tây giáp Lào Địa hình tương đối phức tạp, đa dạng, thấp dần từtây sang đông gồm có vùng núi, trung du, đồng bằng, vùng ven biển

Khí hậu của tỉnh thuộc vùng chuyển tiếp giữa Bắc Bộ và Trung Bộ, nhiệt

độ trung bình năm khoảng 23ºC - 24ºC Nằm ở độ cao không lớn lại nằm kềbiển nên mùa đông ở đây không lạnh lắm, mùa hè dịu mát hơn

Nhằm đáp ứng được sự phát triển của tỉnh Thanh Hóa về mạng lưới giaothông công cộng được tốt hơn Sáng 24-6, Sở Giao thông – Vận tải đã tổ chức

Lễ khai trương các tuyến xe buýt khu vực TP.Thanh Hóa và các vùng phụcận Việc đưa các tuyến xe buýt khu vực TP.Thanh Hóa và các vùng phụ cậnvào hoạt động nhằm tạo ra mạng lưới vận tải khách công cộng đáp ứng nhucầu đi lại của nhân dân với độ tin cậy cao, chất lượng phục vụ ở mức tiên tiến,

từng bước giảm lưu lượng xe đạp, xe máy và phần lớn các phương tiện cánhân khác.Thời gian hoạt động trong ngày của tuyến: mùa hè từ 5h đến 22h,mùa đông từ 5h30 đến 20h30; riêng tuyến số 3, mùa hè từ 5h đến 20h30, mùađông từ 5h30 đến 20h30 Tần suất 23 đến 24 phút mỗi chuyến cho tất cả cáctuyến.

Sau hơn 5 năm đưa loại hình vận tải hành khách bằng xe buýt vào hoạtđộng Đến nay toàn Thành Phố Thanh Hoá và các vùng phụ cận đã có tổngcộng 16 tuyến xe buýt đang vận hành và khai thác

Tuyến số 1: Từ Ga Thanh Hoá -> Sầm Sơn (và ngược lại)

Tuyến số 2: Từ Rừng Thông (nay từ Thiệu Hoá) -> Sầm Sơn.

Tuyến số 3: Từ Thị Trấn Tào Xuyên -> Chợ Lưu Vệ (nay kéo dài vào Nghi

Sơn)

Và có 4 tuyến được khai trương từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2008, đó là:

Tuyến số 4: Từ Chợ Vườn Hoa -> Triệu Sơn (nay kéo đến Thọ Xuân).

Tuyến số 5: Từ Bỉm Sơn -> Trường Đại Học Hồng Đức (mùa hè kéo xuống

Sầm Sơn)

Tuyến số 6: Từ Hoằng Quang (Hoằng Hoá) -> Bệnh Viện Phụ Sản.

Tuyến số 7: Từ Nga Sơn -> Hậu Lộc -> Bến xe Phía Nam - TP….

Từ khi ra đời loại hình xe buýt công cộng tại TP-TH và các vùng lân cận

Có thể thấy nó đã mang lại rất nhiều lợi ích cho người dân trong việc đi lại,cũng như tô điểm thêm cho vẽ đẹp đô thị khi có những chiếc xe vàng vàng, đỏ

đỏ ngược xuôi trong TP Thế nhưng để việc kinh doanh vận tải bằng xe buýttại TP-TH phát triển một cách bền vững lại không phải là chuyện đơn giản.Bởi hầu hết các tuyến xe buýt tại TP hiện tại là không có trợ giá mà phải tựhoạch toán lỗ lãi

Đầu tiên chúng ta phải nhìn vào môi trường đầu tư - tức là nhu cầu của kháchhàng đi xe buyt

Toàn bộ TP-TH có khoảng 300.000 dân gói gọn trong diện tích 60 km2.Trong Thành Phố có 1 trường Đại Học và 3 trường Cao Đẳng (sinh viên chủyếu là người trong tỉnh) -> Chính vì thế mà các tuyến xe buýt phải mở ra cáchuyện thị khác để kéo thêm khách, cho nên có những tuyến chạy gần 10 kmngoài cánh đồng không một bóng người Ngoài ra còn rất nhiều yếu tố màngười dân không muốn đi xe buýt như khoảng cách cần di chuyển ngắn,đường thông hè thoáng (không bị tắc đường), ngại chờ lâu dưới trời nắng,vv Nhìn vào thực tế có thể thấy là "cầu" không cao Cho nên:

Để loại hình này phát triển được lâu dài ở TP-TH thì:

Không phải như Hà Nội, TP-HCM hoặc một số thành phố lớn khác Cứ cắm cái biển "điểm dừng xe buýt" là có khách Mà chúng ta phải biến cái điểm dừng xe buýt ấy thành một điểm thu hút khách

Ở đây tôi muốn nói đến đó là cái nhà chờ xe buýt:

Nhà chờ xe buýt: Thực trạng hiện nay là: Trong tổng số gần 200 điểm dừng

xe Thì chỉ có khoảng 30 điểm là có nhà chờ, còn lại chỉ là một cái biển đề

"điểm dừng xe buýt" nằm phơi mặt dưới mưa, dưới nắng bên cạnh những đống đất đống đá (thử hỏi ai dại gì mà đứng đấy gần nữa tiếng đồng hồ để được đi xe buýt rẻ hơn xe ôm vài ngàn đồng).Cho nên tất cả các điểm dừng xeđều phải có nhà chờ, hoặc là cố định hoặc là di động

- Loại cố định: Tức là loại có thể làm cố định được Loại này có ghế ngồi, có

vách sau và có mái che Hai bên có thể trồng 2 cây xanh lấy bóng mát và lấy hương thơm (dạng như cây hoa sứ) Trên vách ngăn phía sau in luôn lộ trình, giá cước của từng tuyến xe đi qua, phần còn lại cho các doanh nghiệp thuê quảng cáo Nên sơn 2 mầu Vàng và Đỏ để tạo mầu đặc trưng của xe buýt

- Loại di động: Loại này thường là hay dựng trước cửa nhà dân, cho nên

không thể làm cố định Nhưng cho dù là có trước cửa thì cũng phải có nơi chokhách họ chờ Cho nên công ty quản lý xe buýt nên ký hợp đồng với người dân gần đấy đầu tư ghế ngồi, ô che nắng (cũng 2 mầu vàng và đỏ) cho họ, để

họ mở một quán nước con con sáng họ mang ra tối họ mang vào Như vậy có phải dân thì bán được hang (không phải bỏ vốn) còn công ty quản lý xe buýt vẫn có nhà chờ cho khách đi xe không phải đứng dưới nắng dưới mưa.

Ngoài ra còn rất nhiều yếu tố khác mà nếu chúng ta lưu ý thay đổi sẽ thuhút được thêm rất nhiều khách, như:

Các điểm dừng đón trả khách: Phải là những điểm thu hút được nhiều

khách (chứ không nhất thiết phải chia cự ly).Tôi thấy có rất nhiều điểm đềbiển "điểm dừng xe buýt" nhưng không bao giờ có khách chờ đi xe buýt Ngoài ra các tuyến khi giao nhau nên tính cự ly trả khách thật hợp lý, để khikhách muốn sang tuyến thì không phải đi bộ một quảng khá xa như hiện nay

2 NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC

Để hiểu rõ về nhân tố động lực học, đặc tính động lực học và các yếu tốảnh hưởng ta tìm hiểu một số nội dung sau đây:

2.1.Đường đặc tính của động cơ

Động cơ đặt trên các máy kéo và ô tô chủ yếu là động cơ đốt trong loạipiston Các chỉ tiêu năng lượng và tính kinh tế của động cơ được thể hiện rõtrên đường đặc tính làm việc của nó Đường đặc tính của động cơ sẽ chi phốiđặc điểm cấu tạo và tính năng sử dụng của ô tô máy kéo Vì vậy, cần phảinắm vững các đường đặc tính của động cơ để giúp cho việc giải quyết vấn đề

cơ bản trong lý thuyết ô tô máy kéo như nghiên cứu các đường đặc tính kéo

và tính năng động lực học của ô tô máy kéo

Các đường đặc tính của động cơ có thể chia làm 2 loại: Đường đặc tính tốc độ và đường đặc tính tải trọng.

2.1.1 Đường đặc tính tốc độ

Đường đặc tính tốc độ là đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất hiệu dụng

Ne, mô men quay Me, chi phí nhiên liệu GT và chi phí niên liệu riêng ge (lượngchi phí nhiên liệu để sản xuất ra một đơn vị công suất hiệu dụng) theo số vòngquay n hoặc theo tốc độ góc ω của trục khuỷu

Các loại động cơ diezen lắp ráp máy kéo đều có bộ phận điều tốc để duy

trì tốc độ quay của trục khuỷu khi tải trọng ngoài (mô men cản Mc) thay đổi

Đường đặc tính tốc độ của động cơ điêzen phụ thuộc rất lớn vào đặc tính của

bộ điều tốc, do đó nó còn được gọi là đường đặc tính tự điều chỉnh

Có 2 loại đường đặc tính tốc độ:

- Đường đặc tính tốc độ ngoài, gọi tắt là đường đặc tính ngoài

- Đường đặc tính cục bộ

Các đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách khảo nghiệm trên

các thiết bị chuyên dùng (bàn khảo nghiệm động cơ)

Đường đặc tính ngoài của động cơ nhận được khi khảo nghiệm động cơ

ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là khi đặt tay thước nhiên liệu (ở

động cơ diezen) ở vị trí cực đại hoặc mở hoàn toàn bướm ga (ở động cơ

xăng) Nếu tay thước nhiên liệu hoặc bướm ga đặt ở vị trí trung gian sẽ nhận

được đường đặc tính cục bộ Như vậy, ở các động cơ lắp bộ điều tốc đa chế

(máy điều chỉnh mọi chế độ) sẽ có một đặc tính ngoài và vô vàn đường đặc

tính cục bộ tùy thuộc vào vị trí tay ga

Trên hình 1.1 biểu diễn đường đặc tính ngoài tự điều chỉnh của động cơ

diêzen

Qua đó ta thấy rằng, ở chế độ tốc độ nn công suất của động cơ đạt giá trị cựcđại Nemax và chi phí nhiên liệu riêng đạt cực tiểu gemin, khi đó động cơ làm việc hiệuquả nhất và được gọi là chế độ làm việc danh nghĩa hoặc chế độ làm việc địnhmức Ở chế độ này, các chỉ tiêu của động cơ cũng có tên gọi tương ứng :

Công suất định mức: Nn = Nemax

Ở nhánh quá tải momen quay vẫn tiếp tục tăng nhưng chậm và sau khiđạt được giá trị cực đại Mmax nếu tải trọng tiếp tục tăng lên mô men động cơ

sẽ giảm xuống rồi ngừng quay Do vậy, động cơ chỉ có thể hoạt động đượcvới tải trọng Mc < Mmax tương ứng với tốc độ quay n > nM

Đối với động cơ xăng, đường đặc tính cũng có có dạng tương tự nhưđộng cơ điêzen, tuy nhiên nó cũng có những đặc điểm khác nhau nhất định.Trên hình 1.2 là đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng khi không

có bộ phận hạn chế số vòng quay (a) và khi có bộ phận hạn chế số vòngquay (b)

a) b)

Hình 1.2 Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng

a −không có hạn chế số vòng quay; b−có bộ hạn chế số vòng quay

Để đánh giá khả năng khắc phục hiện tượng quá tải hay còn gọi là khảnăng thích ứng của động cơ đối với sự tăng tải, người ta đưa ra hệ số thíchứng theo mômen quay và được xác định như sau :

k

M M

max n

M =

(1.1)Trong đó : Mmax - mô men quay cực đại của động cơ;

Mn - mô men quay định mức của động cơ

Động cơ nào có hệ số thích ứng càng lớn thì khả năng khắc phục hiệntượng quá tải càng tốt Ở các động cơ điêzen thông thường km = 1.1 ÷ 1,25,còn ở động cơ xăng km = 1,1 ÷ 1,35

Xe thường làm việc với tải trọng thay đổi ngẫu nhiên, trong phạm virộng nhiều khi người lái không kịp phản xạ để điều chỉnh ga hoặc thay đổi

số truyền và dẫn đến bị chết máy Do vậy chỉ nên sử dụng công suất động

cơ nhỏ hơn công suất định mức và tất nhiên chỉ cho phép làm việc lâu dài ởnhánh tự điều chỉnh Mức độ sử dụng công suất động cơ được đánh giá bởi

Mn - mô men quay định mức của động cơ

Khi tính toán các chỉ tiêu kéo của máy kéo có thể chọn γ = 0,8 ÷ 0,9 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 máykéo 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 tiếnhành bằng thực nghiệm Tuy nhiên, nếu chấp nhận độ chính xác tương đốicũng có thể sử dụng phương pháp giải tích kết hợp sử dụng một số côngthức hoặc hệ số thực nghiệm Một trong những công thức hay được sửdụng là công thức s.r lay đecman, có dạng như sau :

ở động cơ điê zen 4 kỳ a = 0,5 ÷ 0,7; b = 1,5 ÷ 1,3; c = 1

Giá trị của mô men quay được xác định theo công thức :

n - số vòng quay của trục khuỷu, v/ph;

Me - mô men quay của động cơ, Nm

Như vậy, nhờ sử dụng các công thức (1.3) và (1.4) ta có thể xây dựngđược một cách gần đúng các đường cong Ne = f(n) và Me = f(n)

2.1.2 Đường đặc tính tải trọng

Hình 1.3 Đường đặc tính tải trọng của động cơ

Đường đặc tính tải trọng là đồ thị biểu diễn mối quan hệ của công suấthiệu dụng Ne, số vòng quay của trục khuỷu n và chi phí nhiên liệu giờ Gt

với mô men quay của động cơ Me

Đường đặc tính tải trọng có dạng như hình 1.3

Về bản chất của các mối liên hệ giữa các thông số và cách xây dựngcác mối quan hệ đó hoàn toàn giống như đã phân tích trên đường đặc tínhtốc độ Nhưng đường đặc tính tải trọng sẽ thuận lợi hơn cho một số vấn đềnghiên cứu, nhất là khi nghiên cứu các tính năng kéo của máy kéo Vì rằng,nhánh điều chỉnh trong đường đặc tính tải trọng (tương ứng với khoảngthay đổi mô men từ 0 đến mn) có thể bố trí được rộng hơn so với nhánhđiều chỉnh ở đường đặc tính tốc độ (trong khoảng nn - nck) Nhờ đó khi xácđịnh giá trị của các thông số trên đồ thị sẽ chính xác hơn Tuy nhiên, đểđánh giá tính năng kinh tế - kỹ thuật của động cơ thì đường đặc tính tốc độthể hiện đầy đủ hơn, dễ so sánh giữa các động cơ với nhau thông qua chiphí nhiên liệu riêng ge

2.2 Mô men chủ động

Hình 1.4 Sơ đồ động học hệ thống truyền lực của máy kéo bánh

1 động cơ ; 2 ly hợp chính; 3 hộp số; 4 truyền lực chính; 5 truyền lực cuối cùng

ne , me, n ih

icit

4 3

sự chuyển động tịnh tiến của ôtô máy kéo

Trên hình1.4 trình bày sơ đồ đơn giản của hệ thống truyền lực máykéo bánh bao gồm ly hợp chính 2, hộp số 3, truyền lực trung ương 4 vàtruyền lực cuối cùng 5

Mô men quay do động cơ truyền đến các bánh chủ động được gọi là

mô men chủ động và thường được ký hiệu là Mk

Giá trị của mô men quay Mk phụ thuộc vào mô men quay của động cơ

Me, tỷ số truyền i và hiệu suất ηm của hệ thống truyền lực Ngoài ra còn phụthuộc vào chế độ chuyển động của máy kéo

Khi xe chuyển động ổn định:

M k = Mei ηm (1.5)

Trong đó : Me - mô men quay của động cơ;

i, ηm - tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực :

i = ih.it.ic

ih - tỷ số truyền của hộp số;

Hình 1.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô máy kéo

b

pj

gsina h

gcosa gpf1

it - tỷ số truyền của truyền lực trung ương;

ic - tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng;

2.3 Các lực cản chuyển động của máy kéo

Các lực cản chuyển động của ô tô được sinh ra do nhiều nguyên nhânkhác nhau Thành phần và tính chất của các lực cản phụ thuộc vào tính chấtcông việc, địa hình và chế độ chuyển động Trường hợp tổng quát là khi xechuyển động lên dốc với tốc độ nhanh dần (hình 1.5)

Trong trường hợp này các thành phần lực cản của xe bao gồm: Lựccản lăn Pf, lực quán tính Pj , lực cản không khí Pw, lực cản dốc Gsinα

Do phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố nên việc xác định mức độtiêu hao năng lượng của từng thành phần riêng là rất khó khăn Bởi vậyngười ta quy tất cả các thành phần tiêu hao năng lượng cho quá trình lăncủa bánh xe thành một lực cản và gọi là lực cản lăn.

Như vậy, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lực cản lăn của xe Thựcnghiệm đã chứng tỏ rằng, phản lực pháp tuyến của mặt đường là yếu tố ảnhhưởng lớn nhất Do đó có thể xác định lực cản lăn theo phản lực pháptuyến z hoặc theo trọng lương của máy g, sự ảnh hưởng của các yếu tố cònlại được qui thành một hệ số f và có thể viết :

Pf = Pƒk + Pƒn = ƒz = ƒg (1.6)Trong đó : Pƒk- −lực cản lăn của các bánh chủ động

Tuy nhiên lực Pα chỉ gây cản chuyển động khi xe lên dốc, còn khixuống dốc nó sẽ có tác dụng đẩy xe chuyển động Song để tiện cho việcnghiên cứu, trong lý thuyết máy kéo quy ước chung cho cả hai trường hợpcùng sử dụng một thuật ngữ

2.3.3 Lực cản không khí P w

Khi xe chuyển động sẽ làm di chuyển bộ phận không khí bao quanhmáy, làm xuất hiện các dòng khí xoáy phía sau và hình thành một lực cảngọi là lực cản không khí

Lực cản không khí chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ chuyển động, hìnhdáng bề mặt chắn gió phía trước Giá trị của lực cản không khí có thể đượcxác định theo công thức thực nghiệm :

là lực cản quán tính

Giá trị của lực quán tính có thể xem như tạo thành bởi hai thành phần :

Pj = Pj’ + Pj’’ (1.10)Trong đó : Pj’ - lực cản quán tính tịnh tiến;

Pj’’- lực cản quán tính do sự ảnh hưởng của các chi tiếtchuyển động quay không đều trên ô tô gây ra

Lực quán tính tịnh tiến pj’ có thể được xác định theo công thức :

Pj’ = a g

G

(1.11)Trong đó : a - gia tốc tịnh tiến của ô tô;

ak

r

M r

M

+Trong đó : Mak- mô men của các lực quán tính tiếp tuyến của các chitiết chuyển động quay không đều quy dẫn đến trục bánh chủ động

Man- mô men các lực quán tính tiếp tuyến của bánhtrước (bánh dẫn hướng)

Man = a n

n

r j

jn, rn - mô men quán tính và bán kính của bánh xe dẫn hướng

Thay các giá trị Mak và Man vào (2.24), sau đó thay các giá trị của pj’

và pj’’ vào (2.10) ta sẽ nhận được lực cản quán tính chung của ô tô

P G

g a

g G

r

J r

j

k

n n

g G

r

J r

Pj = δa g

G

(1.14)

Trong đó δa được gọi là hệ số qui đổi khối lượng tính đến sự ảnhhưởng của các chi tiết chuyển động quay không đều của xe.

2.3.5 Cân bằng lực kéo và phương trình vi phân chuyển động của ô tô.

Từ sơ đồ lực tác động lên ô tô (hình 1.5) và xét sự cân bằng lực theophương chuyển động ta nhận được :

Pk = Pf ± Pα± Pj + Pm ± Pw (1.15)

Trong (1.15) lấy dấu cộng (+) trước pα khi chuyển động lên dốc và lấydấu trừ (−) khi xuống dốc; Trước Pj lấy dấu cộng (+) khi chuyển độngnhanh dần và lấy dấu trừ (−) khi chuyển động chậm dần

Thay pj từ biểu thức (2.14) vào phương trình (1.15) ta sẽ rút ra đượcphương trình vi phân chuyển động :

Công thức (2.16) có thể viết gọn lai:

dv dt

Khi chuyển động ổn định phương trình cân bằng lực có dạng :

pk = pc

Điều kiện để máy kéo có thể chuyển động được sẽ là :

pc < pkmax < pϕ (1.18)

Trong đó : pkmax − lực kéo tiếp tuyến cực đại theo khả năng cung cấp

mô men quay của động cơ;

pϕ − lực bám của ô tô;

2.4 Cân bằng lực kéo và cân bằng công suất

Năng suất vận chuyển được đánh giá bởi khối lượng hàng hoá và quãngđường vận chuyển được trong một đơn vị thời gian Nó phụ thuộc vào trọngtải và tốc độ chuyển động trung bình của ô tô máy kéo Hai yếu tố này lại phụthuộc vào các tính chất kéo bám và tính chất động lực học của ô tô máy kéo.

Để phân tích đánh giá tính chất kéo và tính chất động lực học của ô tômáy kéo người ta thường dưạ vào đồ thị cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằngcông suất

2.4.1 Cân bằng lực kéo

Phương trình cân bằng lực kéo

Xét trường hợp tổng quát khi ô tô vận chuyển với tốc độ không ổn địnhtrên đường dốc

Dựa vào phương trình (2.15) có thể suy ra phương trình cân bằng lực kéonhư sau :

PK = Pf± Pα± Pj + PW (1.19)Trong đó : PK− lực kéo tiếp tuyến;

v − vận tốc tương đối giữa ô tô máy kéo và không khí;

Ga − trọng lượng liên hợp máy (máy kéo + rơ mooc);

δa − hệ số tính đến sự ảnh hưởng của các khối lượng quay trên ô tômáy kéo và trên rơ mooc ;

j, g − gia tốc của liên hợp máy và gia tốc trọng trường;

Trong phương trình (1.19), sử dụng dấu (+) hoặc (−) trước Pa là tuỳthuộc vào xe chuyển động lên hoặc xuống dốc, còn trước Pj là tuỳ thuộcchuyển động nhanh hoặc chậm dần

Phương trình (1.19) có thể viết lại dưới dạng khai triển :

PK = f Gacos α ± Gasinα ± δa g

G a

j +kW.v2 (1.24)Các thành phần Pf và Pα đặc trưng cho lực cản của mặt đường và có thểgộp chung lại, ký hiệu Pψ:

Pψ = Pf± Pα = (fcosα ± sinα)Ga

hay

Pψ = ψ Ga (1.25)Trong đó : Pψ được gọi là lực cản chung của mặt đường

ψ − hệ số cản của mặt đường :

ψ = f cosα ± sinα (1.26)Phương trình (5.1) có thể viết lại :

PK = Pψ ± Pj + PW (1.27)

Trường hợp chuyển động đều trên đường nằm ngang

PK = Pf + PW

hoặc PK = f Ga + kW.v2 (1.28)

2.4.2 Cân bằng công suất

Phương trình hoặc đồ thị cân bằng lực kéo chỉ đánh giá được tính chấtkéo và tính chất động lực học của liên hợp máy vận chuyển Để đánh giá chỉtiêu năng lượng ta cần xem xét sự cân bằng công suất khi liên hợp máy làmviệc ở các điều kiện chuyển động khác nhau

Phương trình cân bằng công suất

Từ phương trình cân bằng lực kéo (1.19) có thể suy ra phương trình cânbằng công suất bằng cách nhân hai vế của phương trình với vận tốc v:

NK = Nψ ± Nj + NW = Pψv ± Pjv + PWv (1.29)

Trong đó : NK - công suất truyền cho các bánh chủ động

NK = Neηm (1.30)

Ne − công suất hiệu dụng của động cơ;

ηm − hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực;

Nψ− công suất hao tổn do lực cản mặt đường;

Nj − công suất hao tổn do lực cản quán tính;

NW− công suất hao tổn do lực cản không khí

2.5 Nhân tố động lực học và đặc tính động lực học

2.5.1 Nhân tố động lực học

Phương trình cân bằng lực kéo và phương trình cân bằng công suất cóthể sử dụng để phân tích đánh giá tính chất động lực học của một loại máyvận chuyển cụ thể Nhưng không thể sử dụng các phương trình đó để đánh giá

so sánh các tính chất động lực học của các máy vận chuyển khác nhau vì cácmáy khác nhau sẽ có trọng lượng khác nhau và đặc tính kỹ thuật của động cơcũng có thể khác nhau

Do vậy để đánh giá so sánh tính chất động lực học của các máy vậnchuyển khác nhau người ta sử dụng một thông số đặc trưng tính chất động lựchọc không có thứ nguyên Thông số đó là nhân tố động lực học

Nhân tố động lực học là tỷ số giữa phần lực kéo tiếp tuyến sau khi đã trừ

đi lực cản không khí (PK − PW) và trọng lượng toàn bộ Ga của máy vậnchuyển Nếu ký hiệu nhân tố động lực học là D, ta có :

D = a

w k

G

P

P −

(1.31)

Từ phương trình cân bằng lực kéo (1.19) ta có thể rút ra hiệu số (PK - PW), rồi thay vào biểu thức (1.31) nhận được :

D = ψ ± g

a

δ

j (1.32)Trong đó δa là hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyểnđộng quay

Biểu thức (1.32) biểu thị mối quan hệ giữa nhân tố động lực học và điềukiện chuyển động (thông qua hệ số cản mặt đường ψ và gia tốc j)

Khi máy chuyển động đều (j = 0) thì nhân tố động lực học chính bằng hệ

số cản chung của mặt đường:

m e a

w k

G v k r

i M G

D chỉ phụ thuộc vào các thông số kết cấu và có thể xác định cho từng loạimáy cụ thể

Ở số truyền càng thấp tỷ số truyền i càng lớn, đồng thời vận tốc v cũngcàng thấp dẫn đến nhân tố động lực học D sẽ lớn hơn so với số truyền caohơn Do vậy khi làm việc ở số truyền 1 nhân tố động lực học sẽ nhận được giátrị lớn nhất so với các số truyền còn lại

Ở số truyền càng cao tỉ số truyền i càng nhỏ, đồng thời vận tốc càng cao.Làm lực cản gió tăng nhanh, nếu tiết diện lớn hơn và hệ số cản gió lớn (phụ

thuộc vào kết cấu xe) thì nhân tố động lực học càng thấp.

Nhân tố động lực học còn bị giới hạn theo điều kiện bám của các bánh

xe chủ động với mặt đường Khi Pkmax = Pϕ nhân tố động lực học nhận đượcgiá trị cực đại:

w k a

w k a

w

G

v k G G

v k Z G

P P D

2 2

λK− hệ số phân bố tải trọng trên cầu chủ động

G − trọng lượng máy kéo hoặc ôtô (không có trọng lượng rơ mooc).Đối với máy kéo có tất cả các bánh là chủ động thì λK = 1, ở máy kéochỉ có cầu sau chủ động λK = 0,62 - 0,67 , còn đối với ôtô tải tuỳ thuộc vào sựphân bố hàng hoá trên thùng xe giá trị của hệ số λK có thể thay đổi

Một số nhận xét:

− Nhân tố động lực học D đặc trưng cho khả năng tăng tốc và khắc phụclực cản của mặt đường Giá trị của nó phụ thuộc vào chế độ làm việc củađộng cơ, tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực, khả năng bám của các bánh

xe chủ động và tốc độ chuyển động của ô tô máy kéo

− Nhân tố động lực học là đại lượng không có thứ nguyên và có thể sửdụng để đánh giá so sánh tính chất động lực học của các loại liên hợp máyvận chuyển khác nhau hoặc cùng một loại liên hợp máy nhưng làm viêc ở cácđiều kiện đường xá khác nhau

2.5.2 Đặc tính động lực học

Để dễ nhận thấy qui luật thay đổi giá trị của nhân tố động lực học D

A

f y D

D = f(v) với trục hoành là vận tốc v và trục tung là nhân tố động lực học D

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ phụ thuộc giữa nhân tố động lực học vàvận tốc chuyển động D = f(v) khi ô tô máy kéo chở đầy tải và động cơ làmviệc ở chế độ toàn tải được gọi là đường đặc tính động lực học của ô tô máykéo hoặc gọi tắt là đặc tính động lực học

Hình 1.6 Đặc tính động lực học của ô tô máy kéo khi vận chuyển

Trên hình 1.6 là dạng đường đặc tính động lực học D với giả thiết cácbánh xe chủ động không bị trượt δ = 0 và hệ số cản lăn không phụ thuộc vàovận tốc chuyển động f = const

Đường đặc tính động lực học được xây dựng dựa trên đường đặc tính tảitrọng hoặc đường đặc tính tốc độ của động cơ Trình tự xây dựng cũng tương

tự như đã xây dựng các đường cong lực kéo tiếp tuyến PK trên đồ thị cân bằnglực kéo Cụ thể là sử dụng công thức ( 1.29 ) để tính vận tốc v và công thức(1.33) để tính nhân tố động lực học D ứng với các số truyền khác nhau

Qua đồ thị ta thấy rằng, dạng đường cong nhân tố động lực học D = f(v)giống như dạng đường cong Me = f(ωe) trên đường đặc tính tốc độ của động

cơ Ở mỗi số truyền, điểm cực đại của đường cong Dmax tương ứng với Memax

của động cơ, khi đó tốc độ chuyển động là nhỏ nhất cho phép vK Như vậy ởmỗi số truyền sẽ có một giá trị cực đại Dmax (trên hình chỉ vẽ cho số truyền 1 −

D1max ) Số truyền càng cao giá trị Dmax càng nhỏ, nghĩa là D1max > D2max >

* Sử dụng đường đặc tính động lực học

Sử dụng đường đặc tính động lực học ta có thể xác định được một sốđại lượng cụ thể như sau:

- Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô máy kéo

− Khi chuyển động đều trên đường nằm ngang:

Ta biết rằng với trọng tải đã được xác định, vận tốc chuyển động cực đại sẽđạt được khi ôtô máy kéo chuyển động đều trên đường nằm ngang (a = 0) Khi

đó nhân tố động lực học chính bằng hệ số cản lăn D = f Như vậy nếu ta kẻđường biểu diễn f song song với trục hoành và cắt đường nhân tố động lực học Dtại B, từ điểm B dóng xuống trục hoành sẽ xác định được vận tốc cực đại Vmax.Trong trường hợp đang xét vận tốc cực đại sẽ đạt được ở số truyền 4

− Khi chuyển động lên dốc:

Khi chuyển động đều lên dốc (a > 0), D = ψ = fcosα + sinα Điểm cắtnhau giữa đường hệ số cản ψ và đường nhân tố động lực học D sẽ là điểm A.Khi đó vận tốc cũng đạt lớn nhất vmax nhưng nhỏ hơn so với trường hợpchuyển động trên đường nằm ngang

− Trường hợp đường hệ số cản chung ψ (khi α > 0) hoặc đường hệ sốcản lăn f (khi α = 0) không cắt đường nhân tố động lực học D, nghĩa là không

có điểm cân bằng lực và công suất và ô tô máy kéo không chuyển động được

ở số truyền đã cho Nếu muốn duy trì cho ô tô máy kéo chuyển động đều cóthể thực hiện bằng 2 cách:

+ Cách thứ nhất là chuyển sang làm việc ở số truyền cao hơn và sẽ đạtđược vận tốc cực đại vmax

+ Cách thứ hai là giảm lượng cung cấp nhiên liệu vào động cơ, lúc đóđộng cơ làm việc với đường đặc tính riêng phần và các đường cong nhân tốđộng lực học D cũng sẽ giảm xuống gần về phía trục hoành Tuy nhiên vậntốc chuyển động sẽ nhỏ hơn so với trường hợp sử dụng ga cực đại.

Ngoài ra, việc sử dụng đường đặc tính động lực học còn có thể xác địnhđược các đại lượng như :

- Xác định góc dốc lớn nhất αmax

- Xác định khả năng tăng tốc của ôtô máy kéo

- Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô máy kéo

Ví dụ trên hình 1.6 với mặt đường có hệ số cản chung ψ thì xe chuyểnđộng với 2 số truyền tương ứng với đường đặc tính động lực học D2 là phùhợp nhất và tốc độ chuyển động cực đại là vmax Giao điểm của đường D = ψvới đường đặc tính là điểm vận tốc cực đại của xe có thể đạt được

Từ đặc tính động lực học ta có thể xác định được :

+ Vận tốc lớn nhất của ô tô máy kéo

+ Góc dốc lớn nhất αmax

+ Khả năng tăng tốc của ôtô máy kéo

+ Thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô máy kéo

Các đại lượng này phản ánh tính chất động lực học của xe, tuy nhiên đểxác định được thì ta phải tính toán một khối lượng phép tính dài Để đảm bảochính xác ta cần phải có sự trợ giúp của máy tính Với thuật toán và phươngpháp đúng đắn ta có thể đưa ra các thông số cần thiết một cách chính xác và

có đồ thị biểu thị quan hệ giữa các đại lượng có thể sử dụng tiện lợi

2.6 Tại sao phải xây dựng đặc tính động lực học của xe buýt

Thực trạng xe không có đặc tính động lực học

Hiện nay, xe buýt lắp ráp trong nước phải nhập động cơ, hộp số, cầu sau

từ các nhà cung cấp khác nhau Vì thế các thông số kết cấu và các chỉ tiêu củađộng cơ thay đổi vì vậy không thể sử dụng các đặc tính động lực học của xecùng loại của nước ngoài

Các xe sản xuất trong nước hiện nay không có đặc tính động lực học, do đónhà sản xuất không có cơ sở đế đánh giá tính chất động lực học của xe để lựachọn động cơ và hệ thống truyền lực phù hợp, đồng thời là căn cứ để quảng bá sảnphẩm Các doanh nghiệp hay cá nhân sử dụng không có căn cứ để chọn lựa xephù hợp với nhu cầu và điều kiện sử dụng Không có cơ sở để lựa chọn chế độhoạt động trong các điều kiện khác nhau để đạt được hiệu quả tối ưu.

Tác dụng của đặc tính động lực học:

Đối với các phòng kỹ thuật, thiết kế: Đặc tính này thể hiện tính năngđộng lực học của xe ứng với từng loại động cơ và truyền lực Do đó nó là cơ

sở để thiết kế hoặc lựa chọn động cơ và truyền lực phù hợp với yêu cầu thiết

kế hoặc yêu cầu sử dụng Tính toán các định mức, chi phí và các chỉ tiêu kinh

tế và kỹ thuật của xe, khả năng vượt dốc, khả năng gia tốc của xe

Là cơ sở để lựa chọn xe, chế độ hoạt động, tỉ số truyền cho từng điềukiện sử dụng cụ thể đạt được hiệu quả cao nhất

Từ những lý do nêu trên yêu cầu phải xây dựng đặc tính động lực học của xe buýt, vì vậy tôi thực hiện đề tài này nhằm giải quyết yêu cầu cấp thiết nêu trên để việc thiết kế và sử dụng đúng kỹ thuật mang lại hiệu quả tối ưu góp phần vào sự phát triển kinh tế đất nước nói chung và của tỉnh Thanh Hóa nói riêng.

PHẦN II TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE BUÝT 2.1 Cân bằng lực kéo và cân bằng công suất

Năng suất vận chuyển được đánh giá bởi khối lượng hàng hoá và quãngđường vận chuyển được trong một đơn vị thời gian Nó phụ thuộc vào trọngtải và tốc độ chuyển động trung bình của ô tô máy kéo Hai yếu tố này lại phụthuộc vào các tính chất kéo bám và tính chất động lực học của ô tô máy kéo

Để phân tích đánh giá tính chất kéo và tính chất động lực học của ô tômáy kéo người ta thường dưạ vào đồ thị cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằngcông suất

2.1.1 Cân bằng lực kéo

a.Phương trình cân bằng lực kéo

Xét trường hợp tổng quát khi ô tô vận chuyển với tốc độ không ổn địnhtrên đường dốc

Dựa vào phương trình (2.15) có thể suy ra phương trình cân bằng lựckéo như sau :

v − vận tốc tương đối giữa ô tô máy kéo và không khí;

G − trọng lượng liên hợp máy (máy kéo + rơ mooc);

δa − hệ số tính đến sự ảnh hưởng của các khối lượng quay trên ô tômáy kéo và trên rơ mooc ;

j, g − gia tốc của liên hợp máy và gia tốc trọng trường;

Trong phương trình (1), sử dụng dấu (+) hoặc (−) trước Pa là tuỳ thuộcvào xe chuyển động lên hoặc xuống dốc, còn trước Pj là tuỳ thuộc chuyểnđộng nhanh hoặc chậm dần

Phương trình (1) có thể viết lại dưới dạng khai triển :

PK = f Gacos α ± Gasinα± δa g

G a

j +kW.v2 (2.6)Các thành phần Pf và Pα đặc trưng cho lực cản của mặt đường và có thểgộp chung lại, ký hiệu Pψ:

PK = Pψ ± Pj + PW (2.9)

Trường hợp chuyển động đều trên đường nằm ngang

PK = Pf + PW

hoặc PK = f Ga + kW.v2 (2.10)

b Đồ thị cân bằng lực kéo

Lực kéo tiếp tuyến PK của ôtô máy kéo phụ thuộc vào mô men quay Me

của động cơ và tỷ số truyền i trong hệ thống truyền lực, còn vận tốc chuyểnđộng v phụ thuộc vào tốc độ quay của động cơ we ,tỷ số truyền i và độ trượt d

Pk = k

m e

Do đó lực kéo tiếp tuyến Pk và mô men động cơ Me cũng có thể biểu thịtheo hàm số vận tốc:

PK = f(v) và Me = f (v)

Các quan hệ trên còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố sử dụng khác nên khó

có thể biểu diễn đầy đủ bằng các biểu thức toán học, và do vậy người tathường biểu diễn chúng bằng đồ thị

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến PK và các thànhphần lực cản của ô tô máy kéo phụ thuộc vào vận tốc chuyển động v được gọi

là đồ thị cân bằng lực kéo.

Trước hết ta xét trường hợp đơn giản với giả thiết ô tô không bị trượt δ =

0 và hệ số cản lăn không phụ thuộc vào vận tốc f = const Dạng đồ thị cânbằng lực kéo được minh hoạ trên hình 5.1

Pk1

Py + PW Pk2

Py Pf + PW Pk3

v v0max

v0 vmax

vk1

A

B B’

0

Trình tự xây dựng :

Đồ thị trên hình1 được xây dựng trên cơ sở đường cong thực nghiệm

Me = f (ωe) của đường đặc tính tốc độ động cơ

1) Xây dựng các đường cong lực kéo tiếp tuyến P K = f(v).

− Cho trị số mô men quay Me, tính lực kéo tiếp tuyến PK theo công thức(11)

−Từ đường cong Me = f (ωe) ta xác định được ωe tương ứng với Me đãcho

−Thay ωe vào công thức (2.12) để tính vận tốc thực tế v

Cặp giá trị PK, v vừa tính được xác định một điểm của đồ thị PK = f (v).Bằng cách như vậy ta sẽ xác định được nhiều điểm ứng với các trị số khácnhau của Me và xây dựng được các đường cong PK = f (v) cho từng từng sốtruyền Trên đồ thị hình.1 minh hoạ cho 3 số truyền với các ký hiệu Pk1 , Pk2 ,

Pk3

2) Xây dựng đường lực cản mặt đường Pψ = f (v)

Hình2.1 Đồ thị cân bằng lực kéo

Vì đã giả thiết f = const nên ứng với mỗi góc dốc α xác định lực cản Py

là đại lượng không đổi Pψ = const, trên đồ thị được biểu thị bằng đường thẳngsong song với trục hoành Giá trị của Pψ được xác định theo công thức (2.8)

− Khi lên dốc (α > 0): Pψ = (fcosα + sinα)Ga = Pf + Pα

− Khi α = 0) : Pψ = Pf = fGa

3) Xây dựng đường lực cản tổng cộng Pψ + Pω = f (v)

− Khi lên dốc : Pψ + Pω = (f cosα + sinα) Ga + kWv2

− Khi α = 0 : Pψ + Pω = f Ga + kWv2

Một số nhận xét

Qua đồ thị cân bằng lực kéo ta có thể rút ra một số nhận xét như sau :

− Dạng của các đường cong PK = f(v) tương tự như dạng đường cong

Me = f (ωe) Ở mỗi số truyền giá trị cực đại của lực kéo tiếp tuyến PKmax sẽtương ứng với mô men quay cực đại của động cơ Memax

Vận tốc tương ứng với giá trị PKmax được gọi là vận tốc giới hạn vK Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc giới hạn v<vk , lực kéo tiếp tuyến PK sẽgiảm do mô men quay động cơ giảm

Cần lưu ý là khi v < vK động cơ không tự trở lại trạng thái cân bằng mômen quay do đó tốc độ quay sẽ giảm dần cho đến khi dừng máy, nghĩa làkhông thể sử dụng vận tốc v < vK

− Điểm cắt nhau của đường lực cản tổng cộng Pψ + Pω = f(v) và đườnglực kéo tiếp tuyến PK = f(v) chính là điểm cân bằng lực kéo khi chuyển động

ổn định, khi đó vận tốc đạt giá trị cực đại v = vmax Trên hình 1, điểm B ứngvới trường hợp chuyển động trên đường nằm ngang và điểm A ứng với khilên dốc

− Ở mỗi số truyền, khi v < vmax đường cong PK nằm trên đường cong

Pψ+Pω nghĩa là dư lực kéo

Hiệu số PK - (Pψ+Pω) = Pd được gọi là lực kéo dư.

Phần lực kéo dư dùng để tạo ra khả năng tăng tốc và để khắc phục lựccản dốc với độ dốc lớn hơn, tức là tạo ra khả năng vượt dốc Như vậy vùng cókhả năng tăng tốc là (vK - vmax)

Khi v = vK thì lực kéo dư đạt lớn nhất Pd = Pdmax và khả năng tăng tốc sẽlớn nhất

Khi v = vmax thì Pd = 0 và không còn khả năng tăng tốc hoặc vượt độ dốclớn hơn Khi đó muốn vượt độ dốc lớn hơn phải chuyển về làm việc ở sốtruyền thấp hơn

− Ở điều kiện làm việc xác định , tức là lực cản mặt đường đã xác định,nếu muốn giảm tốc độ chuyền động đều ta có thể giảm ga Khi đó động cơ sẽlàm việc với đường đặc tính riêng phần, đường cong Me = f(ωe) sẽ thấp hơn sovới trường hợp cung cấp nhiên liệu cực đại Điểm cân bằng B’ trên đồ thị làmột ví dụ khi làm việc ở số truyền 3, lúc đó máy chuyển động đều với vo <

vomax

− Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất Pkmax không chỉ phụ thuộc vào mô menquay cực đại của động cơ và tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực mà còn bịgiới hạn bởi điều kiện bám PKmax = Pϕ Như vậy lực kéo tiếp tuyến chỉ có thểphát huy ở vùng giá trị PK < Pϕ

2.1.2 Cân bằng công suất

Phương trình hoặc đồ thị cân bằng lực kéo chỉ đánh giá được tính chấtkéo và tính chất động lực học của liên hợp máy vận chuyển Để đánh giá chỉtiêu năng lượng ta cần xem xét sự cân bằng công suất khi liên hợp máy làmviệc ở các điều kiện chuyển động khác nhau

a Phương trình cân bằng công suất

Ne1 Ne2 Ne3

Nk3 Nk2

Nk1

Nms Nj

NW Ny (Ny+NW)

N

V

Ny 0

Từ phương trình cân bằng lực kéo (5.1) có thể suy ra phương trình cânbằng công suất bằng cách nhân hai vế của phương trình với vận tốc v:

NK = Nψ ± Nj + NW = Pψv ± Pjv + PWv (2.13)

Trong đó : NK - công suất truyền cho các bánh chủ động

NK = Neηm (2.14)

Ne − công suất hiệu dụng của động cơ;

ηm − hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực;

Nψ− công suất hao tổn do lực cản mặt đường;

Nj − công suất hao tổn do lực cản quán tính;

NW− công suất hao tổn do lực cản không khí

b Đồ thị cân bằng công suất kéo

Phân tích tương tự như khi xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ta sẽ nhậnđược đồ thị cân bằng công suất kéo và được minh hoạ trên hình 2, trên đó cònbiểu thị sự phụ thuộc của công suất hiệu dụng Ne của động cơ vào tốc độchuyển động v

Hình 2.2 Đồ thị cân bằng công suất

Trình tự xây dựng :