Bài tập lớn Tính toán sức kéo ô tô tải

Bài tập lớn Tính toán sức kéo ô tô tải

TR¦êNG §¹I HäC S¦ PH¹M Kü THUËT VINH

KHOA C¥ KHÝ §éNG LùC

BµI TËP LíN M¤N HäC

lý thuyÕt ¤T¤ 1

gi¸o viªn híng dÉn : Phạm Hữu Truyền

Sinh viªn thùc hiÖn: Vũ Đình Công

Hä tªn sinh viªn: Vũ Đình Công Líp:§HKT– C«ng nghÖ « t« A C«ng nghÖ « t« A

- Độ dốc của mặt đờng   12 0

- Loại động cơ xăng không tăng áp

- Loại động cơ: Xăng

II Nội dung cần hoàn thành:

1 Chọn động cơ và xây dựng đặc tính ngoài động cơ

- Ne = f(ne)

- Me = f(ne)

2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực

- Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính (i0)

- Xác định tỷ số truyền của hộp số chính (ih)

3 Tính toán chỉ tiêu động lực học của ôtô

- Tính toán chỉ tiêu về công suất (Nk)

- Tính toán chỉ tiêu về lực kéo (Pk)

- Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và tải thay đổi (Dx)

- Tính toán khả năng tăng tốc của ôtô:

+ Gia tốc (j) + Thời gian tăng tốc (t) + Quảng đờng tăng tốc (s)

III bản vẽ:

1 Đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ

2 Các đồ thị: Cân bằng công suất,cân bằng lực kéo, nhân tố động lực học, gia tốc và gia tốc ngợc, thời gian tăng tốc, quảng đờng tăng tốc

3 Tất cả các đồ thị đều đợc biểu thị trên tờ giấy kẻ ly khổ A0

Ngày giao đề: 19/04/ 2010

Ngày hoàn thành: ………… … / / 2010

Duyệt bộ môn giáo viên hớng dẫn Phạm Hữu Truyền NHậN xét , đánh giá bài tập lớn Giáo viên hớng dẫn:

Kết quả đánh giá:

Giáo viên chấm:

LờI NóI ĐầU Trong thời đại đất nớc đang trên con đờng CNH - HĐH, từng bớc phát triễn đất nớc Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới ngày một phát triễn cao Để hòa chung với sự phát triễn đó đất nớc ta đã có chủ trơng phát trễn một số ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành cơ khí Động Lực Để thc hiện đợc chủ trơng đó đòi hỏi đất nớc cần phải có một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao Hiểu rõ điều đó trờng ĐHSPKT Vinh không ngừng phát triển và nâng cao chất l-ợng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà còn đào tạo với số lợng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất nớc Khi đang còn là một sinh viên trong trờng chúng em đợc phân công thực hiện đề tài “Tính toán sức kéo ôtô vận tải” Đây là một điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã đợc học tại trờng, b-ớc đầu đi sát vào thực tế sản xuất, làm quen với công việc tính toán thiết kế ôtô Trong quá trình tính toán chúng em đã đợc sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp đỡ nhiệt tình của giáo viên hơng dẫn và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí động lực Tuy vậy nhng không thể trách khỏi những hạn chế, thiếu sót trong quá trình tính toán Để hoàn thành tốt, khắc phục đợc những hạn chế và thiếu sót đó chúng em rất mong đơc sự đóng góp ý kiến, sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để sau này ra trờng bắt tay vào công việc, trong quá trình công tác chúng em hoàn thành công việc một cách tốt nhất Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực hiện

tiên phải xác định trọng lợng của ô tô.

I Xác định toàn bộ trọng lợng ôtô:

Đây là loại xe ôtô vận tải chuyên chở toán khối lợng toàn bộ xe nh sau:hàng hoá lu thông trên các loại đờng có tính chất khác nhau nên ta áp dụng công thức tính

** Chọn lốp

Đối với loại xe này trọng lợng đặt lên các bánh xe là 5905 kg ở ôtô vận tải tảitrọng phân bố ra cầu trớc 30%.G = 1771 kg và cầu sau là 70%.G = 4134 kg Nh vậykhối lợng đặt vào cầu sau lớn hơn nhiều so với cầu trớc nên lốp sau sẽ chịu tải lớn hơn lốp trớc nên ta chọn theo lốp sau cho toàn bộ lốp

- Ký hiệu lốp : B - d là 8,25 - 20

- Xe dùng 6 bánh và 1 bánh dự phòng

- Lốp rỗng

- Bề rộng của lốp : 8,25 (inch)

II xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ:

Các dờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ là những đờng cong biểu diễn sự phụ thuộc của các dại lợng công suất, môment và suất tiêu hao nhiênliệu của động cơ theo số vòng quay của trục khuỷu động cơ các đờng đặc tính ấy gồm:

- Đờng công suất Ne = f(ne)

- Đờng moment xoắn M = f(ne)

- Đờng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ ge = f(ne)Khi động cơ làm việc, các đại lợng Ne, Me, ge thay đổi theo số vòng quay của trục khuỷu (ne) trị số của ne biến thiên từ nemin ổn định đến n0 ( số vòng quay tại điểm bộ phận hạn chế số vòng quay của động cơ xăng )

Trong phần tính toán này, các đờng đặc tính trên dợc xác định theo 2 phơng pháp:

* Phơng pháp 1:

- Đối với những động cơ đã có sẵn ( trờng hợp kiểm nghiệm ô tô đã

có hoặc đã chọn theo ô tô tham khảo đã có sẵn động cơ) Các đờng

đặc tính của động cơ có đợc nhờ băng thử công suất Cấn chú ý rằng các trị số công suất và moment của động cơ phát ra cha kể

đến sự tiêu hao do các thiết bị phụ nh: quạt gió, bơm dầu cho hệ thống cờng hóa, máy nén khí, cũng nh tiêu hao cho ma sát trong hệthống truyền lực…

* Phơng pháp 2:

Khi thiết kế ô tô mới cần xác định công suất cần thiết kế theo yêu cầu

sử dụng ( khả năng chở tải, điều kiện đờng xá, tốc đọ lớn nhất,…) trờng hợp này phải sử dụng công thức thực nghiệm

max max KFV GfV

N

tl v

F – Công nghệ ô tô A là diện tích chính diện của ô tô, F = B.H = 1,63.2,2 = 3,586 (m2)

tl = là hiệu suất truyền lực, chọn tl = 0,9

80 02 , 0 5905 9

0

= 71,713(mã lực)

2, xác định công suất cực đại của động cơ:

Sau khi xác định đợc công suất Nv của động cơ cần xác định công suất lớn nhất của động cơ theo công thức sau:

+ nN là số vòng quay của động cơ ứng với công suất lớn nhất, ta cóthể chọn động cơ có nN = 3200 (vòng / phút)

713 , 71

trên cơ sở tính toán đợc công suất Nv đảm bảo đợc tốc độ Vmax khi ô tô chạy trên đờng có hệ số cản lăn f hơn nữa đối với ô tô vận tải không yêu cầu có tốc độ cao nh ô tô du lịch, ô tô đua mà chủ yếu là yêu cầu có năng suất và tính kinh tế caonên ta chọn động cơ xăng có bộ phận hạn chế số vòng quay

3, Xây dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ xăng có bộ phận hạn chế

Đờng đặc tính của động cơ nhận đợc bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ thử, khi cho động cơ làm việc ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bớm

ga hoàn toàn ta sẽ nhận đợc đờng đặc tính ngoài của động cơ, nếu bớm ga mở ở các

vị trí khác nhau sẽ cho ta các đờng đặc tính cục bộ Nh vậy ứng với mỗi loại động cơ sẽ có một đờng đặc tính ngoài nhng sẽ có rất nhiều đờng đặc tính cục bộ

Khi không có đờng đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm, ta có thể xây dựng đờng đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đecman Công suất tại số vòng quay ne của động cơ:

Trong đó: Ne: Công suất hữu ích của động cơ

ne: Số vòng quay của trục khuỷu

Nemax: Công suất có ích cực đại

nN: Số vòng quay ứng với công suất cực đại

a , b , c: Các hệ số thực nghiệm đợc chọn theo từng loại động cơ

N

M  716 , 2 (Kgm) Bảng I: tính toán các thông số của động cơ

ih : tỉ số truyền hộp số chính

i0 :tỉ số truyền của truyền lực chính

1, xác định tỉ số truyền của truyền lực chính i 0 :

Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 đợc xác định từ đìêu kiện đảm bảo cho ô tô đạt vận tốc lớn nhất, đợc xác định theo công thức:

0

377 , 0

v i

n r i

hn

v b



Trong đó: nv: Tốc độ vòng quay trục khuỷu động cơ khi đạt vận tốc lớnnhất(v/ph)

rbx: Bán kính động lực học của bánh xe (m)

ih: Tỷ số truyền cao nhất của hộp số

Vmax: Vận tốc lớn nhất của ôtô (km/h)

Thông số cho trớc: Vmax= 80 (km/h)

Thông số lựa chọn: ih=1

Khi tính toán sức kéo mà đối tợng nghiên cứu không phải là bánh xe thì ta có thể coi gần đúng: rbx= rd=rb= r0 (*)

Trong đó: r0: Bán kính thiết kế của bánh xe

: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp đối với lốp có áp xuất cao

Ta chọn: = 0,935

Mà: r0=

2

d B

Trị số tỷ số truyền ih1 đợc xác định theo điều kiện cần và đủ để ô tô khác phục lực cản lớn nhát và bánh xe chủ động không bị trợt quay trong mọi điều kiện chuyển động.

** Theo điều kiện chuyển động để khắc phục lực cản lớn nhất:

Pkmax  Pmax khai triển 2 vế biểu thức ta đợc:

ax 0

.

b bx hI

em t

G r i

Memax: Mô men xoắn cực đại của động cơ

i0 : Tỷ số truyền của truyền lực chính

t : Hiệu suất truyền lực

m bx hI

em t

G r i

Mặt khác lực kéo cực đại của ôtô bị hạn chế bởi điều kiện bám cho nên khi tính

ihl xong ta phải kiểm tra lại theo điều kiện bám:

ax 0

.

b bx hI

em t

G r i

G: Trọng lượng toàn tải của ụtụ

M emax:Mụmen xoắn cực đại của động cơ

So sỏnh giỏ trị M e ở bảng I ta cú M emax=21,62 (m.l)

G b :Trọng lượng bỏm G b= m.G2

+ G2:Trọng lượng tĩnh tỏc dụng cầu chủ động ( cầu sau)

G2= 3750 kg (chọn theo xe tham khảo)

+ m: Hệ số phõn bố tải trọng m = 1,11,2

Ta chọn m = 1,2

:Hệ số cản của đường cú thể chọn trong khoảng =0,6 0,8 ta chọn =0,6

t= 0,9 Hiệu suất truyền lực

Vậy ta kiểm tra điều kiện bám:

ax 0

.

b bx hI

em t

G r i

M i





 = 0,621.3750,62..40,,47337084.0,9.1,2 = 11,59

Ta thấy i hI= 5,82 <11,59 thỏa món điều kiện vậy ta chọn i hI= 5,82

b.Xác định tỉ số truyền của các số truyền trung gian hộp số:

Cú hai phương phỏp xỏc định tỷ số truyền ở cỏc tay số trung gian:

+ Xỏc định tỷ số truyền theo cấp số nhõn

+ Xỏc định tỷ số truyền theo cấp số điều hũa

Ta chọn phương phỏp xỏc định tỷ số truyền theo cầp số điều hũa

Ta đang tớnh với xe cú 5 tay số, tay số cuối cựng i 5 là số truyền thẳng

nờn i5= 1 Trị số các số truyền trung gian đợc xác định theo công thức:

Trong đó: ihl- tỷ số truyền tay số 1

Đối với xe này ta chọn tỷ số truyền số lùi nh sau:

il = 1,3.5,82 = 7,56

Chú ý: Khi chọn tỷ số truyền số lùi ta phải kiểm tra lại điều kiện bám

3 Lập bảng xác định vận tốc của ô tô ứng với từng số truyền.

Vận tốc chuyển động của ô tô ở các số truyền đợc xác định theo công thức

hm

e b m

i i

n r V

.

377 , 0

0

Trong đó:

- m: chỉ số truyền đang tính, m = 1  n

- n: số cấp tiến trong hộp số

- ne: số vòng quay của động cơ, ne biến thiên từ nemin đến nemax (nemax:

số vòng quay ứng với tốc độ lớn nhất của xe)

Bảng: Tính vận tốc của ô tô theo các số truyền

Để ph©n tÝch tÝnh chất động lực học của «t« ngo i mài m ối tương quan về lực ta

cã thể sử dụng mối tương quan về c«ng suất giữa c«ng suất kÐo ở b¸nh xe chủ động v c«ng suài m ất cu¶ lực cản chuyển động

Trong trường hợp tổng qu¸t phương tr×nh c©n bằng c«ng suất:

với : N e :công suất có ích của động cơ

N r :công suất tiêu hao cho tổn thất cơ khí

N = . 3

3500

K F V

N m: Công suất tiêu hao cho lực cản kéo moóc

Ta đang xét với xe không kéo moóc nên N m=0

Vây công thức có thể viết lại như sau :

N K = N f +N N  j N i

Tuy nhiên trong phương trình cân bằng công suất trên ta chỉ cần xác định công suất N K, N f và N theo tốc độ của tường tay số của hộp số và để xây dựng được đồ thị cân bằng công suất ta phải tính tốc độ chuyển động của ôtô ở từng tay

số theo số vòng quay n ecủa động cơ ( Dựa vào bảng tính vận tốc của ôtô)