Bài tập lớn lý thuyết ô tô (XE Transinco AT B60A), đại học công nghệ GTVT

MỤC LỤC I Xây dựng đường đặc tính tốc độ động cơ…….…………………….(T2 –T3) II Đồ thị cân lực kéo ôtô ( Pk – V).…………………………………… …(T3 III Đồ thị nhân tố động lực học ôtô…………………… ……………………………… IV Đồ thị cân công suất…………………………………………….………………… V Đồ thị gia tốc……… …………………………………………………………………… 10 VI Đồ thị gia tốc ngược……………………………………………………………………… 11 Ơ TƠ TÍNH TỐN VÀ BẢNG CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN ( XE Transinco AT B60A) TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Các thông số đơn vị Khối lượng không tải ( Go – kg) Khối lượng toàn tải ( Ga – kg) Công suất Nemax ( Mã lực) Tốc độ quay nN ( vịng / phút) Mơmen Memax ( KGm) Tốc độ quay nM ( vòng / phút) Vận tốc vmax ( km / h) Số truyền Ih1 Số truyền Ih2 Số truyền Ih3 Số truyền Ih4 Số truyền Ih5 Truyền lực Io Hộp số phụ Ip Chiều rộng ( mm) Chiều cao ( mm) Ký hiệu lốp Loại động Công thức bánh xe Giá trị 7354 10954 185 2900 51 1400 7,216 4,629 2,719 1,649 1,000 3,909 2300 3145 7,5 x 18-18 diesel 4x2 I XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ Khái niệm: Đường đặc tính tốc độ ngồi động Đường biểu diễn mối quan hệ công suất có ích Ne , Mơmen xoắn có ích Me với số vòng quay trục khuỷu động n e Khi bướm ga động xăng mở hoàn toàn bơm cao áp diezel vị trí cung cấp nhiên liệu nhiều Đồ thị: Dựng hệ trục tọa độ vng góc gồm: - Trục hồnh biểu diễn số vịng quay động ne (v/p) Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh - Trục tung biểu diễn công suất có ích Ne (KW) mơmen xoắn có ích Me (Nm) Tiến hành dựng đồ thị: Phương pháp dựng theo công thức thực nghiệm - Các điều kiện cho trước: + Loại động :diesel + Cơng suất có ích lớn nhất: Nemax = 185 (HP) = 185 x 0,736 = 136,16 (KW) + Số vịng quay đạt cơng suất có ích lớn nhất(Nemax ): nN = 2900 (v/p) + Mơmen xoắn có ích lớn nhất: Memax = 51 (KGm) = 51 x 9,81 = 500,31(Nm) + Số vòng quay đạt mơmen xoắn có ích lớn nhất: nM = 1400 v/p - Xác định số vòng quay nhỏ lớn động cơ: Áp dụng công thức: nmin = ( 0,4 ÷ 0,6 ) nM (v/p) nmax = ( 1,1 ÷ 1,2 ) nN (v/p) => chọn: nmin = 0,5 3000 = 1500 (v/p) nmax = 1,1 5800 = 6380 (v/p) - Tính giá trị Ne , Me: + Tính Ne : Sử dụng phương pháp Lây – Đécman  n N e = N e max  a  e   nN   ne   ne   ÷+ b  ÷ − c  ÷  ( KW)   nN   nN   Trong đó: Ne , Me , ne – cơng suất, mơmen, số vịng quay động ứng với điểm đồ thị đặc tính ngồi Nemax , nN – cơng suất cực đại động số vịng quay ứng với a , b , c – hệ số thực nghiệm, với động xăng kỳ : a = b = c = + Tính Me : sau tính Ne , ta áp dụng cơng thức: 104.N e Me = (N.m) 1, 047.ne + Kết tính tốn: BẢNG SVTH: Đặng Dỗn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô TT ne ( v/p) GVHD: Chu Văn Huỳnh Ne (KW) Me (N.m) 1500 16,09 102,44 10 11 12 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 5800 6000 6380 22,07 28,02 33,74 39,04 43,71 47,54 50,35 51,93 52,20 52,07 51,10 105,38 107,04 107,42 106,53 104,36 100,91 96,18 90,18 85,96 82,89 76,51 + Vẽ đồ thị : Từ thông số ne ,Ne , Me tương ứng bảng 1, đồ thị ta chia khoảng cho tương ứng với giá trị chọn theo tỉ lệ đồ thị + Hình dạng đồ thị: II ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO (Pk – V) Khái niệm: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực kéo ôtô Pk ( sử dụng với tay số khác nhau) với vận tốc chuyển động ôtô - Phương trình cân bằng lực kéo: Dạng tổng quát PK = Pf ± Pi + Pω ± Pj + Pm Trong đó: SVTH: Đặng Dỗn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh PK : Lực kéo tiếp truyền ở bánh xe chủ động Pf : Lực cản lăn : Pf = f G cos α Pi : Lực cản lên dốc : Pi = G sinα Pω : Lực cản không khí : Pω = K.F.v2 Pj : Lực cản quán tính (xuất hiện xe chuyển động không ổn định) Pj = G δ j j g α : Góc dốc của đường i = tgα : độ dốc của đường f : Hệ số cản lăn của đường PΨ = Pf + Pi = G (f cos α ± sin α) ≈ G (f ± i) = G Ψ Ψ = f ± I : Hệ số cản tổng cộng của đường + Xe ôtô chuyển động ổn định không kéo moóc : PK = PΨ ± Pj + Pω + Xe ôtô chuyển động : P k = PΨ + Pω Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của ôtô: - Công thức tính: Pki = vi = M e ihi io ηt = f G cosα ± G sinα ± G/g j δi + K F v2 + n Ψ Q rbx 2.π ne rbx 60.io ihi Trong đó : Pki : Lực kéo tương ứng ở cấp số i ihi : Tỷ số truyền của cấp số i io : Tỷ số truyền lực chính ηtl : Hiệu suất truyền lực Chọn ηtl = 0,9 vi : Vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục khuỷu động ô tô chuyển động ở cấp sớ i - Thơng số lốp: Kí hiệu lốp: 6,40 - 13 Trong : Bề rộng lốp chiều cao lốp : B = H = 6,4 (insơ) = 6,4x0,0254=0,16256 (m) Đường kính vành bánh xe: d = 13 (insơ) = 13x0,0254 = 0,3302 (mm) • Xác định bán kính thiết kế lốp ( r0): r0 = ( B + d/2 ) SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh r0 = (0,16256 + 0,3302/2 ) = 0,328 (m) • Xác định bán kính làm việc trung bình bánh xe: rb = λ.r0 Trong đó: r0 - bán kính thiết kế bánh xe λ - hệ số kể đến biến dạng chiều cao lốp Đối với xe xét ta chọn lốp áp suất thấp: λ = 0,93 => rb = 0,930 x 0,328 == 0,305 (m) - Dựng đồ thị: Dựng đồ thị hệ trục tọa độ Đề - vuông gồm: + Trục tung biểu diễn: Lực kéo ô tô Pk (N), lực cản lăn Pf (N), Lực cản đường Pψ (N), lực cản khơng khí Pω (N), lực bám Pφ (N) + Trục hồnh biểu diễn vận tốc tơ: v (m/s) + Các đường cong Pk1 , Pk2 , Pk3 , Pk4 đường cong bậc hai ứng với tay số: 1, 2, 3, + Ngoài đường Pψ , ( Pf ) , ( Pω + Pψ ) , Pφ - Tiến hành vẽ đồ thị: + Dựng đồ thị Pk – V : ta xác định trị số Pk v tay số theo giá trị vòng quay ne trục khuỷu theo công thức sau: Công thức xác định vận tốc ô tô : vi = Công thức xác định lực kéo ô tô : Pki = 2.π ne rbx ( m/s) 60.io ihi M e ihi io ηt ( N) rbx - Kết tính: BẢNG Số truyền ne(v/p Me(N.m) ) v1(m/s) Pk1(N) Số truyền v2(m/s) Pk2(N) Số truyền v3(m/s) Pk3(N) 1500 2000 102,439 3.905 105,382 5.057 4807.143 6.681 2809.906 10.248 4901.594 8.651 13.269 2500 107,041 6.208 4922.445 10.62 2865.115 2877.30 3154.25 3216.232 16.289 3000 107,424 7.359 4870.019 12.589 2846.658 3500 106,53 8.51 4744.13 14.559 2773.07 SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 Số truyền v4(m/s) Pk4(N) 13.63 2024.785 17.648 2064.568 3229.914 21.665 2073.351 19.31 3195.51 25.682 2051.269 22.33 3112.91 29.699 1998.244 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô 10 11 12 GVHD: Chu Văn Huỳnh 4000 4500 5000 104,358 9.661 100,908 10.812 96,181 11.963 4544.779 16.528 2656.547 25.351 2982.104 33.717 1914.277 4271.967 18.497 2497.081 28.372 2803.096 37.734 1799.367 3925.739 20.466 31.392 2575.914 41.751 1653.535 5500 5800 6000 6380 90,176 13.114 85,96 82,894 76,505 3506.049 22.436 2294.701 2049.38 34.413 2300.53 45.769 1476.76 Đồ thị PΨ (PΨ + P): - Nếu v ≤ 22,2 ( m/s) PΨ đường nằm ngang - Nếu v > 22,2 ( m/s) PΨ đường cong bậc Áp dụng công thức: PΨ = Pf = G cosα f = G f ( xe chuyển động đường nên α = 0) Với G - trọng lượng toàn xe: G = Ga + Go = 15200 + 11200 = 26400 (N) Chọn loại đường đường nhựa tốt với hệ số cản lăn f = 0,015 Với vận tốc v > 22,2 m/s ta phải chọn lại hệ số cản lăn hệ số cản lăn thực nghiệm  v2   fo = f 1 +  1500   - Tương ứng với ta xác định đường (PΨ + P) + Ta xây dựng lực cản khơng khí: P ω = W v2 , đường cong bậc phụ thuộc vào bình phương vận tốc chuyển động tô Các giá trị đường cong P ω đặt lên đường cong PΨ lúc ta có đường cong tổng cộng (PΨ + P) Áp dụng công thức: Pω = w v2 (N) Trong đó: Pω : lực cản khơng khí v : vận tốc ô tô (m/s) W = K F : nhân tố cản ( Ns2/ m2) Với F = 0,78 Ba Ha : diện tích diện xe  F = 0,78 1,550 1,525 = 2,4 ( m2) Chọn K = 0,3 ( với tơ du lịch - vỏ kín) Vậy: W = 0,3 2,4 = 0,72 ( Ns2/ m2 ) - Kết tính: v ≤ 22.2 v(m/s) f 0.015 0.015 0.015 BẢNG PΨ (N) 396 396 396 SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 Pω (N) 0.72 11.52 58.32 Pψ + Pω 396.72 407.52 454.32 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô v > 22.2 15 20 22.2 25 29 33 37 41 45.769 0.015 0.015 0.015 0.02 0.023 0.026 0.029 0.032 0.036 GVHD: Chu Văn Huỳnh 396 396 396 528 607.2 686.4 765.6 844.8 950.4 162 288 354.845 450 605.52 784.08 985.68 1210.32 1508.257 558 684 750.845 978 1212.72 1470.48 1751.28 2055.12 2458.657 Đồ thị lực bám bánh xe chủ động với mặt đường Pφ: - Để tính tốn khả trượt quay bánh xe chủ động loại đường đó, đồ thị ta xây dựng đường lực bám phụ thuộc vào tốc độ chuyển động ô tô Lực bám P φ biểu diễn đồ thị đường cong song song với trục hồnh - Ta có: Pφ = φ Gφ ( N) Trong đó: Gφ : trọng lượng ô tô phân bố cầu chủ động ( N) Gφ = Z1 = Z2 = 0,5 G = 0,5 26400 = 13200 N ( xe ô tô du lịch ) φ : hệ số bám bánh xe chủ động với mặt đường Chọn φ = 0,7 Vậy: Pφ = 0,7 13200 = 9240 N Ứng dụng đồ thị: - Xác định vmax đoạn đường chọn - Xác định lực kéo dư ( Pk dư) ô tô sử dụng tay số định với vận tốc xác định, với P k dư dùng để tăng tốc vượt dốc thêm tải - Xác định tay số cần thiết vận tốc mà ô tô đạt biết điều kiện chuyển động ô tô - Xác định tay số cần thiết vận tốc mà ô tô đạt biết điều kiện chuyển động ô tô - Xác định vùng làm việc ô tô mà bánh xe không vị trượt quay III Đồ thị nhân tố động lực học ôtô: Khái niệm: Đồ thị nhân tố động lực học ô tô biểu diễn mối quan hệ nhân tố động học ô tô sử dụng tay số khác với vận tốc chuyển động ôtô D= Trong đó:  PK − Pω  M e itl ηt = − K F V ÷ G  rbx  G D : Nhân tố động lực học của ô tô Pω : Lực cản không khí Pk : Lực kéo tiếp tún tại bánh xe chủ đợng SVTH: Đặng Dỗn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh itl : Tỷ số truyền hệ thống truyền lực - Nhân tố động lực học bị giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe: Dϕ = Trong đó: Pϕ − Pω G  ϕ Zϕ − K F V  = ÷  ÷ G   Dφ : nhân tố động lực học ô tô theo điều kiện bám G : tải trọng tồn tơ Pφ : lực cản khơng khí Để tô chuyển động không bị trượt: Dϕ ≥ D ≥Ψ Đồ thị: Dựng hệ trục tọa độ Đề- vng góc + Trục tung biểu diễn trị số nhân tố động lực học D + Trục hoành biểu diễn vận tốc ô tô + Trên đồ thị biểu diễn đường cong D1 , D2 , D3 , D4 , D5 ứng với tay số 1, 2, 3, 4, + Trên đồ thị biểu diễn đường thẳng f = 0,015 chọn Với: v ≤ 22,2 m/s đường biểu diễn f đường thẳng song song với trục hồnh v > 22,2 m/s đường biểu diễn f đường cong giá trị f chọn theo giá trị vận tốc bảng + Đường Dφ đường biểu diễn nhân tố động lực học theo điều kiện bám, đường song song với trục hoành Các giá trị Dφ xác định theo công thức: Dϕ = Pϕ − Pω G  ϕ Zϕ − K F V  = ÷  ÷ G   - Kết tính: BẢNG ne(v/p) 1900 Tay số v1(m/s) D1 v2(m/s) 3.905 0.182 6.681 2460 5.057 0.185 8.651 3020 6.208 0.185 10.62 3580 7.359 4140 8.51 4700 9.661 0.18 0.17 0.17 Tay số D2 v3(m/s) D3 0.105 10.248 0.045 0.10 13.269 0.044 0.10 16.289 0.041 0.10 19.31 0.038 Tay số v4(m/s) D4 13.63 0.047 14.559 0.099 22.33 16.528 0.09 12.589 25.351 SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 17.648 0.045 21.665 0.041 25.682 0.035 0.033 29.699 0.027 0.027 33.717 0.018 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô 5260 5820 10.812 11.963 0.159 18.497 0.145 20.466 6380 13.114 0.128 22.436 v(m/s) Dϕ 0.35 GVHD: Chu Văn Huỳnh 0.085 28.372 0.075 31.392 0.06 34.413 BẢNG 13.114 22.436 0.35 0.349 0.02 0.012 37.734 41.751 0.008 0.005 0.002 45.769 0.001 34.413 45.769 0.349 0.349 Ứng dụng đồ thị: - Dựng đồ thị để giải toán động lực học ô tô như: + Xác định vận tốc lớn vmax ô tô + Xác định vận tốc giới hạn ô tô sử dụng tay số + Xác định độ dốc lớn đường mà ô tô khắc phục sử dụng tay số đó: imax = D – f IV Đồ thị cân công suất: - Khái niệm: Đồ thị cân công suất đường biểu diễn giá trị tính tốn phương trình cân cơng suất tơ đồ thị có tọa độ N- v - Xây dựng đồ thị cân cơng suất: Cơng thức tính: 2.π ne rbx Nki = Pki vi : 1000 ; vi = 60.io ihi Trong đó: Nki: Cơng śt kéo của động phát ở bánh xe chủ động ô tô chuyển động ở cấp số i của hộp số Pki : Lực kéo tương ứng ở cấp số i v i : Vận tốc tương ứng với số vòng quay trục khuỷu động ô tô chuyển động ở cấp số i của hộp số - Kết tính: BẢNG ne (v/p) Nk (KW) số số số số 1900 18771.893 18772.982 32324.826 27597.82 2460 24787.361 24786.11 42676.182 36435.496 3020 30558.539 30556.958 52612.069 44919.149 3580 35838.47 35836.578 61705.375 52680.69 4140 40372.546 40373.17 69511.28 59345.849 4700 43907.11 43907.409 75599.319 64543.678 5260 46188.507 46188.507 79529.44 67897.314 5820 46963.616 46963.351 80863.092 69036.74 6380 45978.327 45979.912 79168.139 67589.828 SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh V Đồ thị gia tốc: - Khái niệm: đường biểu diễn tăng giảm vận tốc ô tô loại đường định - Công thức tính: D=Ψ+ δj g j Suy ra, gia tốc tơ tính sau: J = ( D – Ψ) g ( m/s2 ) δj Trong đó: D – nhân tố động lực học ô tô δ j – hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay Chọn δ j = Ψ – hệ số cản chuyển động đường Có Ψ= f ± i , với đường lấy độ dốc i = => Ψ = f G – gia tốc rơi tự do, lấy g = 10 m/s2 - Kết tính: BẢNG v1 3.905 5.057 6.208 7.359 8.51 9.661 10.812 11.963 13.114 v (m/s) v2 v3 6.681 10.248 8.651 13.269 10.62 16.289 12.589 19.31 14.55 22.33 16.528 25.351 18.49 28.372 31.39 20.466 34.41 22.436 v4 13.63 17.648 21.665 25.682 Ψ1 0.015 0.015 0.015 0.015 Ψ2 0.015 0.015 0.015 0.015 Ψ Ψ3 0.015 0.015 0.015 0.015 Ψ4 0.015 0.015 0.015 0.023 j1 1.67 1.7 1.7 1.68 j (m/s2) j2 j3 0.9 0.3 0.91 0.29 0.91 0.26 0.89 0.23 j4 0.32 0.3 0.26 0.12 29.699 0.015 0.015 0.02 0.023 1.63 0.84 0.13 0.04 33.717 0.015 0.015 0.023 0.026 1.55 0.78 0.04 -0.08 37.734 0.015 0.015 0.023 0.029 1.44 0.7 -0.03 -0.21 41.751 0.015 0.015 0.023 0.032 1.3 0.6 -0.11 -0.37 45.769 0.02 0.02 0.029 0.03 1.08 0.44 -0.27 -0.55 SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 10 Thuyết minh: BTL Lý thuyết ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh - Ứng dụng đồ thị: + Dùng đồ thị để xác định gia tốc ô tô tốc độ số truyền định + Dùng đổ thị để xác định thời điểm sang số hợp lý để đảm bảo giảm tốc độ nhỏ thời gian đổi số truyền ngắn đồng thời đạt tốc độ lớn số truyền sau + Dùng đồ thị để xác định thời gian quãng đường tăng tốc ô tô VI Đồ thị gia tốc ngược: - Từ công thức: j= => dt = Suy ra: khoảng thời gian tăng tốc từ v1 → v2 ô tô là: V2 t1,2= ∫ dv j V1 - Kết tính giá trị gia tốc ngược tơ: BẢNG v1 3.905 5.057 6.208 7.359 8.51 9.661 10.812 11.963 13.114 v2 6.681 8.651 10.62 12.589 14.559 16.528 18.497 20.466 22.436 v3 10.248 13.269 16.289 19.31 22.33 25.351 28.372 31.392 34.413 v4 13.63 17.648 21.665 25.682 29.699 33.717 37.734 41.751 45.769 v5 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.02 1/j1 0.599 0.588 0.588 0.595 0.613 0.645 0.694 0.769 0.926 SVTH: Đặng Doãn Nghĩa – Lớp: 63DLOTO3 1/j2 1.111 1.099 1.099 1.124 1.19 1.282 1.429 1.667 2.273 1/j3 3.333 3.448 3.846 4.348 7.692 25 -33.333 -9.091 -3.704 1/j4 3.125 3.333 3.846 8.333 25 -12.5 -4.762 -2.703 -1.818 11