khảo sát tính chất khởi hành và tăng tốc của ô tô UAZ31512

Đặc trưng cơ bản của giai đoạn này là sự trượt ly hợp (trượt tương đối giữa phần chủ động và phần bị động của ly hợp). vận tốc góc của trục sơ cấp hộp số tăng dần, còn vận tốc góc của trục khuỷ động cơ giảm dần.

Báo cao tốt nghiệp CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là khảo sát tính chất khởi hành và tăng tốc của ô tô UAZ31512. Trên cơ xở ứng dụng MATLAB SIMULINK mô phỏng quá trình khởi hành và tăng tốc của ô tô ở một sô điều kiện khác nhau: tăng ga cực đại, giảm ga, gài một cầu, gài hai cầu. Biết được thời gian trượt của ly hợp và thời gian để ô tô chạy với tốc độ ổn định. 1.1.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài Đề tài đã giải quyết những vấn đề sau : Tìm hiểu Simulink - Simdriveline trong Matlab Mô phỏng khối động cơ, ly hợp ma sát, thân xe bằng Matlab Simulink Chạy mô phỏng đưa ra kết quả và kết luận 1.2. Khái niệm chung về khởi hành và tăng tốc Quá trình khởi hành và tăng tốc được tiến hành theo trình tự sau đây: - Khởi động động cơ; - Mở ly hợp(nếu là ly hợp thường xuyên đóng); - Gài số; - Đóng ly hợp từ từ. Quá trình khởi hành và tăng tốc có thể chia thành hai giai đoạn: 1) Giai đoạn thứ nhất Đặc trưng cơ bản của giai đoạn này là sự trượt ly hợp (trượt tương đối giữa phần chủ động và phần bị động của ly hợp). vận tốc góc hs ϖ của trục sơ cấp hộp số tăng dần, còn vận tốc góc của trục khuỷ động cơ e ϖ giảm dần. tại điểm giao 1 1 Báo cao tốt nghiệp nhau của các đường cong hs ϖ và e ϖ (điểm H), tốc độ góc của động cơ và trục sơ cấp hộp số bằng nhau hs ϖ = e ϖ và kết thúc sự trượt của ly hợp. Kể từ thời điểm bắt đầu đóng ly hợp, theo trục hoành (biểu thị thời gian), taịo gốc 0 tức là t = 0, số vòng quay của trục khuỷ động cơ giảm từ điểm A tương ứng với số vòng quay không tải x ϖ của động cơ đến điểm b tương ứng với lúc trục sơ cấp của hộp số bắt đầu quay, liên hợp máy kéo bắt đầu chuyển động. tại điểm t = 0, mô men ma sát của ly hợp M = 0, tại thời điểm t = t 0 , mô men ma sát của ly hợp đã tăng lên bằng mô men cản của liên hợp máy M = M c . (điểm C). đến thời điểm t = t 0 ’ , kết thúc quá trình đòng ly hợp nhưng vẫn còn sư trượt trong ly hợp (điểm F), số vòng quay trục khuỷ của động cơ tiếp tục giảm đến D, số vòng quay sơ cấp hộp số tăng đến điểm E. mô men ma sát của ly hợp tăng lên đến điểm F sẽ đạt giá trị lớn nhất theo biểu thức: M max = β M n Trong đó: M max - mô men ma sát lớn nhất của ly hợp β - hệ số dự trữ ma sát ly hợp M n - mô men định mức của động cơ M max M e B M ω D A M C ω e = ω sc ω e H ω X E 2 2 Báo cao tốt nghiệp ω sc 0 t t 1 t’ O t O M e M C Hình 1.1 đồ thị khởi hành và tăng tốc Trong giai đoạn này của quá trình tăng tốc thì mô men ma sát của liên hợp đóng vai trò là mô men cản đối với mô men quay của động cơ, còn đối với trục sơ cấp hộp số thì nó là mô men chủ động. Sau thời điểm t = t ’ o thì số vòng quay trục khuỷ động cơ vẫn giảm dần và số vòng quay trục sơ cấp vẫn tăng đần. Mô men ma sát ly hợp có giá trị không đổi và bằng mô men quay của động cơ khi có gia tốc. Đến thời điểm t = t 1 , kết thúc quá trình trượt của ly hợp và kết thúc giai đoạn thứ nhất của quá trình khởi hành và tăng tốc liên hợp máy. Tại thời điểm này trục khuỷ động cơ và trục sơ cấp hộp số có thể xem như nối cứng với nhau và hs ϖ = e ϖ . Từ thời điểm t = t ’ o thì mô men động cơ luôn có giá trị sau đây: M e = M n + J e ε e Và mô men ở trục sơ cấp của hộp số sẽ là: 3 3 Báo cao tốt nghiệp M sc = M c + J sc ε sc Ở đây: M c − mô men cản của liên hợp máy; J e − mô men quán tính của bánh đà, các chi tiết chuyển động của động cơ qui dẫn về trục khuỷu; e e − gia tốc góc chậm dần của trục khuỷu động cơ; J sc − mô men quán tính của các khối lượng quay trong liên hợp máy qui dẫn về trục sơ cấp của hộp số; e sc − gia tốc góc nhanh dần của trục sơ cấp hộp số. Trong giai đoạn này do có sự trượt của ly hợp nên phát sinh công trượt L của ly hợp và được xác định theo công thức: L = Ở đây: ω e − vận tốc góc của trục khuỷu động cơ; b − hệ số dự trữ mô men ma sát của ly hợp. 2) Giai đoạn hai Đặc trưng cơ bản của giai đoạn hai là ly hợp máy không bị trượt và liên hợp máy tăng vận tốc dần dần đến khi chuyển động ổn định. Vận tốc góc của trục khuỷu động cơ kể từ khi bắt đầu giai doạn thứ hai (điểm H) sẽ tăng dần lên đến khi đạt đến giá trị ổn định ω e = const và liên hợp máy chuyển động với tốc độ ổn định. Ở giai đoạn này, mô men ma sát của ly hợp không được sử dụng hết và chỉ truyền đến trục sơ cấp của hộp số bằng trị số mô men quay của động cơ M e = M c. Phân tích quá trình khởi hành và gia tốc ta có thể rút ra một vài nhận xét - Thời gian khởi hành và tăng tốc phụ thuộc vào thời gian đóng ly hợp nhanh hay chậm, nói một cách khác là phụ thuộc vào trình độ thành thạo của 4 )1/J + )(1/J1/ - 2(1 sce 2 β ω e 4 Báo cao tốt nghiệp người lái. - Khởi hành và tăng tốc ở số truyền càng cao sẽ khó khăn hơn vì mô men quán tính lớn. Bởi vậy, đối với các máy có vận tốc cao, thường người ta trang bị thêm một cơ cấu đặc biệt để có thể sang số mà không cần dừng máy *)Chế độ sẵn sàng khởi hành: Ở chế độ này, đèn “READY” sáng lên để thông báo với người lái xe rằng xe đã sẵn sàng chuyển bánh. Để khởi động xe, người lái vặn chìa khóa khởi động sang vị trí “ON” trong khi cần số vẫn giữ nguyên ở vị trí “P” và đạp chân vào bàn đạp phanh. Sau khi khởi động, động cơ chính của xe sẽ tự động quay hay ngừng quay một là phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát động cơ và tình trạng của ắc quy cao áp, mục đích là để tăng cường tiết kiệm nhiên liệu. Ban đầu năng lượng điện từ ắc quy cao áp qua bộ chuyển đổi cấp cho động cơ để cấp điện cho bugi đánh lửa và mô tơ khởi động làm quay trục khuỷu động cơ. Khi quá trình khởi động hoàn tất, động cơ lại nạp điện trở lại cho ắc quy nhờ máy phát. 5 5 Báo cao tốt nghiệp Khi chuyển cần số sang vị trí “D” và nhả bàn đạp phanh, xe bắt đầu di chuyển. Lúc này, chỉ có mô tơ điện dẫn động các bánh xe chủ động quay ở dải tốc độ thấp. Cuối quá trình này, động cơ chính của xe mới bắt đầu tham gia dẫn động cho xe tăng tốc dần đến dải tốc độ thông thường. 1.3. Tìm hiểu đặc điểm cấu tạo của xe UAZ31512 1.3.1. Tổng quan về xe ô tô 2 cầu chủ động Trong khoảng một thế kỷ qua, ngành công nghiệp ô tô đã phát triển rất mạnh mẽ. Ước tính vận tải bằng ô tô chiếm 82% tổng khối lượng hàng hóa nội địa tại các nước đang phát triển. Tại Việt Nam, tỷ lệ này chiếm khoảng 60 – 70 %. Xu hướng phát triển là hiện đại hóa công nghệ sản xuất, tự động quá trình điều khiển nhằm tăng tính kinh tế, độ tin cậy, an toàn và thân thiện với môi trường. 6 6 Báo cao tốt nghiệp Địa hình đa dạng, hạ tầng cơ sở còn nhiều thiếu thốn, nhất là nông thôn và miền núi của nước ta, tạo nên hệ thống đường giao thông cũn rất đa dạng: đường nhựa, bê tông, đường dải đá, đường sắt xen kẽ nhau. Đẻ đáp ứng nhu cầu phát triển của các vùng núi, nông thôn, nhu cầu đi lại hiện nay xe ô tô hai cầu chủ đọng được sử dụng ngày càng nhiều, do loại xe này có tính năng việt dã cao, có khả năng di chuyển trên đường gồ ghề, trơn trượt, đồi núi. Điều kiện để xe chuyển động là độ bám giữa bánh xe với mặt đường. Lực bám lớn nhất phụ thuộc vào trọng lượng bám trên các bánh xe chủ động: P kmax = P ϕ = ϕ ϕ G. Trong đó: P kmax - Lực kéo cực đại tại các bánh xe chủ động; ϕ - Hệ số bám ϕ G - Trọng lượng bám phân bố trên cầu chủ động. Ở các xe một cầu chủ động, trọng lượng bám trên cầu chủ động nhỏ hơn trọng lượng bám của thân xe trên xe hai cầu chủ động(4x4), trọng lượng bám bằng trọng lượng xe, phát huy được tối đa trọng lượng để đạt được lực kéo cực đại. Do đó xe có thể chạy trên đường dốc, gồ ghề hay trơn trượt có hệ số bám đường thấp, khả năng xuất phát và tăng tốc tốt. 1.3.2. sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của xe UAZ31512 UAZ-469 là một chiếc sản xuất bởi UAZ. Nó được Hồng quân và các lực lượng vũ trang các quốc gia thuộc Khối Warsaw, cũng như các đơn vị bán du kích ở Khối Đông Âu sử dụng rộng rãi. Tại Liên xô, nó cũng hoạt động nhiều trong các tổ chức của nhà nước cần một chiếc xe off-road mạnh mẽ.UAZ-469 được giới thiệu năm 1973, thay thế loại GAZ-69 trước đó. Chiếc UAZ-469 có hai ưu điểm lớn: Nó có thể hoạt động trên mọi địa hình và rất dễ dàng sửa chữa. UAZ-469 đã trở thành biểu tượng về độ tinh cậy và khả năng vượt địa hình. Chiếc xe này không 7 7 Báo cao tốt nghiệp được bán cho công chúng, nhưng nhiều chiếc đã được bán như phương tiện thừa cho các nhà sở hữu tư nhân. Các biến đổi gồm một một UAZ-469B căn bản với 220 mm, và một phiên bản quân sự đặc biệt UAZ-469, với khoảng sáng gầm tăng lên tới 300 mm. Từ năm 1985, vì các tiêu chuẩn định danh công nghiệp mới, chúng được đổi lại tên UAZ-469 trở thành UAZ-3151, trong khi UAZ-469B trở thành UAZ- 31512. Việc sản xuất UAZ-31512 vẫn tiếp tục. 1.3.2.1.Sơ đồ cấu tạo xe ô tô UAZ31512: Hình 1.2 xe ô tô UAZ3151 8 8 Báo cao tốt nghiệp Hình 1.3 kích thước cơ bản củ xe o tô UAZ31512 Hình1.4 Sơ đồ cấu tạo hệ thống truyền lực của xe UAZ31512 9 9 Báo cao tốt nghiệp Số liệu kỹ thuật chính của xe ô tô UAZ31512 stt Tên gọi Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Kích thước bao Chiều cao Chiều dài Chiều rộng cm 1990 4025 1785 2 Khối lượng bản thân xe Kg 1590 3 Khối lượng khi đầy tải m Kg 2350 4 Khối lượng chia ra cầu trước M t Kg 970 5 Khối lượng chia ra cầu sau M s Kg 1380 6 Chiều dài cơ sở ô tô L m 2,38 7 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước a m 1,382 8 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau b m 0,998 9 Chiều cao trọng tâm xe h m 0,65 10 Bán kính tĩnh của bánh xe r m 0,4 11 Kiểu động cơ Chế hòa khí YMZ4178 12 Công suất cực đại N max kW 55,9 13 Mô men cực đại M max Nm 159,8 14 Số vòng quay cực đại n max v/ph 4400 15 Số vòng quay danh nghĩa n min v/ph 4000 16 Số vòng quay nhỏ nhất n min v/ph 600 17 Bộ ly hợp Kiểu một đĩa khô, dẫn động thủy lực 18 Hộp số Cơ khí 4 số Các số truyền Số truyền 1 Số truyền 2 Số truyền 3 Số truyền 4 Số truyền lùi 4,124 2,64 1,58 1 5,224 10 10 [...]... SIMULINK KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH KHỞI HÀNH VÀ TĂNG TỐC CỦA Ô TÔ 3.1 Mô hình khởi hành và tăng tốc của ô tô Khối ly hợp kết hợp giữa động cơ và hộp số, tham số điều khiển ly hợp là lực ép p lên các bề mặt ma sát Các thông số động lực học của ly hợp gồm: mô men động cơ (Md), mô men ma sát (Mms), lực ép lên các bề mặt ma sát (P), mô men quán tính thành phần chủ động và bị động (Icd, Ibd),vận tốc góc và gia tốc. .. trọng dùng để đánh giá tính chất bám của bánh xe chủ động và tính năng kéo − bám và tính năng phanh của ô tô máy kéo Độ trượt phụ thuộc vào nhiều yếu tố: các thông số cấu tạo của bánh xe, các tính chất cơ lý của đất, tải trọng pháp tuyến trên các cầu và các lực cản chuyển động của ô tô - máy kéo Hình 2.8 Đường đặc tính trượt của máy kéo Hình 2.8 biểu diễn sự phụ thuộc độ trượt và lực kéo tiếp tuyến... cấu gài cầu trước trong hộp số phụ Mô men từ hộp số phụ đến truyền lực chính của các cầu được truyền qua các đăng Việc gài cầu trước được tiến hành bằng cách dịch chuyển bánh răng trên trục trung gian của hộp số phụ CHƯƠNG 2 LỰC VÀ MÔ MEN TRÊN XE Ô TÔ 2.1 Các lực và mô men tác động lên ô tô 2.1.1 Mô men chủ động Khi ô tô máy kéo làm việc công suất và mô men quay của động cơ được truyền qua hệ thống... : Jđ, dω dt (2.2) - mô men quán tính của các chi tiết chuyển động không đều trong động cơ qui đổi đến trục khuỷu và gia tốc góc của động cơ; J x, dω x dt - mô men quán tính và gia tốc của chi tiết thứ x trong hệ thống truyền lực; J k, dω k dt - mô men quán tính và gia tốc của bánh xe chủ động Trong công thức (2.2), dấu cộng (+) được sử dụng cho trường hợp chuyển động chậm dần và dấu trừ (-) là khi... hợp hoàn toàn, tức là không có sự trượt giữa phần chủ động với phần bị động, hay ωcd = ωbd = ω , ta có: ( J bd + J cd ) dω dt Mdc – Mc = 3.2 Ứng dụng Matlab – Simulink khảo sát qúa trình khởi hành và tăng tốc của ô tô UAZ31512 3.2.1 Giới thiệu về Matlab – Simulink Để giải mô hình toán đã xây dựng, ta sử dụng phương pháp mô phỏng Đây là cách thức mô phỏng thông qua các vật chuẩn và liên kết vật chuẩn... của tô, máy kéo Mô men quay do động cơ truyền đến các bánh chủ động gọi là mô men chủ động M k Hình 2.1 trình bày đơn giản sơ đồ của hệ thống truyền lực Hình 2.1 sơ đồ hệ thống truyền lực 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 M k Giá trị của mô men quay M k phụ thuộc vào mô men quay của động cơ Me, tỷ số truyền i và hiệu suất ηm của. .. không ổn định mô men chủ động còn phụ thuộc vào gia tốc và mô men quán tính của các chi tiết chuyển động quay không đều trong hệ thống truyền lực và trong động cơ Lực kéo tiếp tuyến có thể được xác định theo công thức : ' Mk M ' Pk = = Pk ± ak rk rk (2.6) trong đó: M’ k - mô men chủ động khi chuyển động không ổn định; M ak - mô men các lực quán tính tiếp tuyến của các chi tiết chuyển động quay không... góc và gia tốc góc phần chủ động và bị động Mcd: Mô men động cơ truyền lên khâu chủ động Jcd, ε cd : Mô men quán tính và gia tốc phần chủ động Jbd, ε bd : Mô men quán tính và gia tốc phần bị động Mms: mô men ma sát; Mc: Mô men cản quy dẫn về trục bị động của ly hợp P: Áp lực nên bề mặt ma sát Áp dụng nguyên lý D’Almber, ta có phương trình động lực học của phần chủ động và bị động: J cd J bd 34 dωcd... 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... trường Thành phần lực quán tính P j’’ được xác định theo công thức : P j'' = M ak M + an rk rn (2.16) trong đó : Mak- mô men của các lực quán tính tiếp tuyến của các chi tiết chuyển động quay không đều qui dẫn đến trục bánh chủ động Man- mô men các lực quán tính tiếp tuyến của bánh trước (bánh dẫn hướng) M an = a Jn rn Jn, rn - mô men quán tính và bán kính của bánh xe dẫn hướng Thay các giá trị M ak và