BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT Ô TÔ, CHƯƠNG SỨC KÉO

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.1 KHÁI NIỆM Mục đích: tính toán để xác định khả kéo ô tô điều kiện vận hành Có số trường hợp bản: Ô tô thiết kế chế tạo - Công suất kéo; - Đặc tính ĐC; Biết - Lực kéo; - it; Tính - G (G0, G1, G2 ,…) - Nhân tố động lực học; - Khả tăng tốc, leo dốc, … - Kích thước xe, lốp Ô tô thiết kế chế tạo Biết - Loại ô tô; - Chọn động cơ; - G (Gt, G0); - Tính it - vmax; Tính - Công suất kéo; - Đường (f, αmax); - Lực kéo; - Kích thước xe, lốp (sơ bộ) - Nhân tố động lực học; - Khả tăng tốc CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Lắp động có sẵn lên xe (cũng có sẵn) - Công suất Ne; Động - Mô men Me; - Khả lắp động cơ; - Số vòng quay ne - Tính vmax - Kích thước xe, lốp - Công suất kéo; - Lực kéo; Xe - G (G0, G1, G2 ,…) - Nhân tố động lực học; - Kích thước xe, lốp - Khả tăng tốc - it; CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.2 YÊU CẦU VỀ NGUỒN ĐỘNG LỰC VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC ĐỐI VỚI CÁC ĐIỀU KIỆN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE 3.2.1 Nguồn động lực 3.2.1.1 Sơ lược đường đặc tính động a Động xăng Hình 3.1 nemax = (khoảng) 1,2 nN (3.1) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ b Động điêzen Hình 3.2 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ b Động xăng có hạn chế số vòng quay Hình 3.3 nhc = (0,8 ÷ 0,9) nN (3.2) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.2.1.2 Yêu cầu công suất động - Khắc phục sức cản chuyển động, Công suất động cơ: - Các hệ thống phục vụ hoạt động ô tô bơm, máy nén khí, chiếu Chi phí lượng sáng, …, - Các tiện nghi xe, Trong chương này: Công suất động → Khắc phục sức cản chuyển động - Vận tốc cực đại vmax, Loại xe - Lực cản cực đại Fψmax, công dụng xe - Gia tốc j, -… Lực F (mô men M) Công suất N Khi vmax: Vận tốc dài v (vận tốc góc ω) α = 0; j=0 Ff = Gf Cản lăn Chỉ Fw = 0,5 ρ Cw Avmax Cản không khí Công suất động → chuyển động xe vmax: N e = ( F f + Fω ) vmax vmax = ( Gf + 0,5ρ Cw Avmax )η ηt t (3.3) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.2.1.3 Điểm làm việc động xe có vận tốc cực đại N k = N eηt ; N f = Gfv; N w = 0,5ρ Cw Av (3.4) Xe đạt vận tốc cực đại khi: Nk = Nf + Nw (3.5) Xe chỗ ; G0=15000 N; B0= 1650 mm; H= 1450 mm; f = 0,02 Nk1 → itmin = 3,71; Nk2 → itmin = 5,26; Nk3 → itmin = 2,85 Hình 3.4 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.2.2 Hệ thống truyền lực (HTTL) - Biến đổi đường đặc tính động cho phù hợp với nhu cầu ô tô; - Thỏa mãn số yêu cầu khác vận hành: Khởi hành, chạy lùi, dừng lâu dài ô tô (động hoạt HTTL động), - Số cấp số nc, - Giá trị it, - Quy luật phân bố it, - Hiệu suất truyền lực ηt Hình 3.5 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Giá trị tỉ số truyền it →thỏa mãn điều kiện vận hành xe vmax Đảm bảo vận tốc xe vmin (đối với xe chuyên dụng) Fkmax ≥ Gψmax = G(f + tanαmax ) (3.6) Đảm bảo lực kéo Fk vmax Đảm bảo điều kiện bám Số lượng quy luật it Fk ≤ Fφ - Điều kiện vận hành; - Khả tăng tốc xe; - Các tính động lực học khác CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.3 CHỌN ĐỘNG CƠ (cho trường hợp thiết kế ô tô mới) 3.3.1 Đặt vấn đề: Nguồn động lực - Loại động cơ: Động đốt - Công suất động cơ, - Số vòng quay động 3.3.2 Chọn động xây dựng đường đặc tính 3.3.2.1 Chọn động    Loại động cơ: Số vòng quay ne: xăng nNemax = 4000 ÷ 6000 v/ph; điênzen: nNemax = 2000 ÷ 4000 v/ph Công suất Ne N e = ( Gf + 0,5ρ Cw Avmax ) vmax = ( Gfvmax + 0,5ρ Cw Avmax )η ηt t  Gfvmax ρ Cw Avmax Ne =  + 93300  3600 1 ÷  ηt (3.8) Động lắp lên xe: + khoảng 20 ÷ 30 % công suất tính 3.7 (hoặc 3.8) 10 (3.7) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Từ đồ thị (hình 3.22): chia khoảng (theo vận tốc xe – km/h): 6,54 ÷ 20; 20 ÷ 40; 40 ÷ 60; 60 ÷ 80; 80 ÷ 100; 100 ÷ 120; 120 ÷ 140; 140 ÷ 160 Giả thiết khoảng cách vạch (trên đồ thị): mm → tỉ lệ xích μ: 20km / h km / h m/s µv = ≈4 = 1,111 5mm mm mm µ1/ j µ = µv µ1/ j = 1,111.0, = 0, 2222 1s / m s2 / m = = 0, 5mm mm s mm Diện tích đồ thị → thời gian tăng tốc (bảng 3.14) Bảng 3.14 6,54÷20 20÷40 40÷60 60÷80 80÷100 100÷120 120÷140 140 ÷ 160 Diện tích (mm ) 12 13 16 22 30 45 87 Tổng diện tích 20 33 49 71 101 145 232 1,8 4,4 7,3 10,9 15,8 22,4 32,2 51,6 Khoảng v/tốc Th/gian tăng tốc (s) Từ số liệu bảng 3.14 → vẽ đồ thị (hình 3.23) 52 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Hình 3.23 53 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ t 3.8.3 Quãng đường tăng tốc s Nếu có đồ thị v - t Hình 3.24 v 2 ds v= → ds = vdt → s = ∫ vdt = ∫ vdt dt t1 v1 tích phân đồ thị → s Hình 3.25 54 (3.64) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Ví dụ 3.11 Xây dựng đồ thị quãng đường tăng tốc cho xe có số liệu ví dụ 3.3 Thời gian tăng tốc → hình 3.23 → khoảng cách vạch (trên đồ thị): mm µv = Tỉ lệ xích μ: 10 s s µt = =2 5mm mm 20km / h km / h m/s ≈4 = 1,111 5mm mm mm µ = µv µt = 1,111.2 = 2, 222 m mm Từ đồ thị (hình 3.23): chia khoảng (theo vận tốc xe – km/h): 6,54 ÷ 20; 20 ÷ 40; 40 ÷ 60; 60 ÷ 80; 80 ÷ 100; 100 ÷ 120; 120 ÷ 140; 140 ÷ 160 Diện tích đồ thị → quãng đường tăng tốc (bảng 3.13) Bảng 3.15 6,54÷20 20÷40 40÷60 60÷80 80÷100 100÷120 120÷140 140 ÷ 160 Diện tích (mm ) 15 22 27 47 67 115 Tổng d/ tích (mm ) 11 26 48 75 122 179 294 24 58 107 167 271 398 653 Khoảng v/tốc (km/h) Quãng đường tăng tốc (m) Từ số liệu bảng 3.13 → vẽ đồ thị (hình 3.26) 55 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Hình 3.26 56 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.9 TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC 3.9.1 Khái niệm - Truyền động thủy động: Dựa vào động dòng chất lỏng, - Truyền động thủy tĩnh: Dựa vào áp dòng chất lỏng Hình 3.27 Khớp nối thủy lực nt i= nb Nt η= Nb 57 (3.65) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.9.2 Biến mô thủy lực a Cấu tạo nguyên lý làm việc Hình 3.28 Biến mô thủy lực Trục chủ động; bánh bơm; Bánh phản ứng; Bánh tuốc bin; Trục bị động; Vỏ Mt = Mb + Mp (3.66) 58 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ b Thông số đặc tính biến mô Tỉ số truyền: Hiệu suất: n ω i= t = t nb ωb η= Nt Nb (3.67) Mô men: Hệ số biến đổi mô men: η= (3.69) K= N t M tωt = = Ki N b M bωb M b = λ1γ nb2 D ; M t = λ2γ nb2 D (3.72) λ1 = const → biến mô loại “không nhạy”, λ1 ≠ const → biến mô loại “nhạy” 59 (3.68) (3.70) (3.71) λ1, λ2 hệ số mô men sơ cấp thứ cấp → xác định thực nghiệm Mt λ2 = λ1 = K λ1 Mb Mt Mb CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Đặc tính không thứ nguyên biến mô Hình 3.29 Biến mô thủy lực đặc tính không thứ nguyên 60 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.9.3 Xây dựng đường đặc tính làm việc hỗn hợp động - biến mô a Đặc tính làm việc hỗn hợp động – bánh bơm biến mô Hình 3.30.a Hình 3.30.b Cách xác định giá trị Mb theo ib:   Xây dựng đường đặc tính động → Me – ne, Xây dựng đường Mb – nb từ công thức 3.44, λ1 lấy từ đường đặc tính không thứ nguyên (cứ giá trị ib ta có giá trị λ1),   “Chồng” hai đồ thị vào (thực chất ta vẽ đồ thị trục hoành ne ≡ nb, trục tung Me Mb) Giá trị M điểm giao Me Mb → giá trị Mb – ib 61 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Ví dụ 3.12 Xác định Mb – ib cho hệ thống động – biến mô: Động cho ví dụ 3.1, biến mô có D = 0,274 m, đường đặc tính không thứ nguyên cho hình 3.25 Hình 3.31 Đặc tính không thứ nguyên biến mô dùng cho ví dụ 3.12 62 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Từ đồ thị hình 2.25: Chọn trước giá trị ib, từ gióng lên để xác định giá trị K λ Kết cho bảng 3.14 Bảng 3.16 ib 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,82 -6 λ1.10 2,75 2,74 2,65 2,51 2,26 1,96 1,71 1,46 1,31 1,27 K 1,97 1,95 1,84 1,72 1,56 1,38 1,16 1,06 Thay λ1 (bảng 3.16) vào công thức 3.44 → Mb → Bảng 3.17 Bảng 3.17 ne, nb (v/ph) 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Me (Nm) 189,6 197,8 202,7 204,3 202,6 197,8 189,6 178,2 Mb (ib = 0,1) 21,4 48,2 85,6 133,8 192,7 262,3 342,6 433,6 Mb (ib = 0,2) 20,7 46,6 82,8 129,4 186,4 253,7 331,3 419,3 Mb (ib = 0,3) 19,6 44,1 78,5 122,6 176,5 240,3 313,8 397,2 Mb (ib = 0,4) 17,7 39,7 70,6 110,4 158,9 216,3 282,6 357,6 Mb (ib = 0,5) 15,3 34,5 61,3 95,7 137,8 187,6 245,1 310,2 Mb (ib = 0,6) 13,4 30,1 53,5 83,5 120,3 163,7 213,8 270,6 Mb (ib = 0,7) 11,4 25,7 45,6 71,3 102,7 139,8 182,5 231,0 Mb (ib = 0,8) 10,2 23,0 40,9 64,0 92,1 125,4 163,8 207,3 Mb (ib = 0,82) 9,9 22,3 121,6 158,8 201,0 39,7 62,0 89,3 63 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Hình 3.32 Dùng số liệu bảng 3.17 3.1 vẽ đồ thị (hình 3.32) Từ đồ thị hình 3.32 → điểm cắt Me với Mb → Các điểm làm việc bánh bơm hệ thống động - biến mô Số liệu → bảng 3.18 64 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Bảng 3.18 nb (v/ph) 3083 3133 3217 3383 3617 3833 4100 4283 4333 Mb (Nm) 207 204 202 201 198 195 190 186 184 b Xây dựng đặc tính trục biến mô Từ 3.67: nt = ibnb (3.73); Từ 3.68: Mt = KMb Nt = Công suất bánh tuốc bin: (3.74) π nt Mt 30 (3.75) Lấy giá trị ib, K bảng 3.16 ; nb, Mb bảng 3.18 Thay vào 3.73, 3.74, 3.75 → giá trị Mt theo nt Nt theo nt Kết thể bảng 3.19 Bảng 3.19 nt (v/ph) 308,3 626,6 965,1 1353,2 1808,5 2299,8 2870 3426,4 3553,1 Mt (Nm) 407,8 397,8 371,7 345,7 308,9 269,1 220,4 197,2 184 Nt (kw) 13,2 26,1 37,5 49,0 58,5 64,8 66,2 70,7 68,4 Dùng số liệu bảng 3.19 vẽ đồ thị (hình 3.33) 65 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Hình 3.26 Đặc tính trục biến mô theo ví dụ 3.11 66 ... 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ b Động điêzen Hình 3.2 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ b Động xăng có hạn chế số vòng quay Hình 3.3 nhc = (0,8 ÷ 0,9) nN (3.2) CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.2.1.2... TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Lắp động có sẵn lên xe (cũng có sẵn) - Công suất Ne; Động - Mô men Me; - Khả lắp động cơ; - Số vòng quay ne - Tính vmax - Kích thước xe, lốp - Công suất kéo; - Lực kéo; Xe... 552,7 539,3 517,0 485,8 445,7 14 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ Hình 3.7 Đồ thị đặc tính động (vẽ từ số liệu bảng 3.2) 15 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ 3.4 TÍNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN