Động lực học ô tô máy kéo - Chương 5

Nội dung: Chương I. Lực và mômen tác dụng lên ô tô máy kéo trong quá trình chuyển động, Chương II. Động lực học tổng quát của ô tô - máy kéo bánh xe, Chương III. Động lực học của máy kéo xích, Chươ

Chơng 5

Tính chất động lực học và tính kinh tế nhiên liệu

của ô tô máy kéo khi vận chuyển 5.1 Cân bằng lực kéo và cân bằng công suất

Năng suất vận chuyển đợc đánh giá bởi khối lợng hàng hoá và quãng đờng vậnchuyển đợc trong một đơn vị thời gian Nó phụ thuộc vào trọng tải và tốc độ chuyển

động trung bình của ô tô máy kéo Hai yếu tố này lại phụ thuộc vào các tính chất kéobám và tính chất động lực học của ô tô máy keó

Để phân tích đánh giá tính chất kéo và tính chất động lực học của ô tô máy kéongời ta thờng dạ vào đồ thị cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng công suất

Pf  lực cản lăn : Pf = f Gacos ; (5.2)

P  lực cản dốc : P = Ga sin ; (5.3)

Pj  lực quán tính : Pj = a

G g

v  vận tốc tơng đối giữa ô tô máy kéo và không khí;

Ga  trọng lợng liên hợp máy (máy kéo + rơ mooc);

a  hệ số tính đến sự ảnh hởng của các khối lợng quay trên ô tô máy kéo vàtrên rơ mooc ;

j, g  gia tốc của liên hợp máy và gia tốc trọng trờng;

Trong phơng trình (5.1), sử dụng dấu (+) hoặc () trớc Plà tuỳ thuộc vào xechuyển động lên hoặc xuống dốc, còn trớc Pj là tuỳ thuộc chuyển động nhanh hoặcchậm dần

Phơng trình (5.1) có thể viết lại dới dạng khai triển :

PK = f Gacos   Gasin  a

G g

a

j +kW.v2 (5.6)Các thành phần Pf và P đặc trng cho lực cản của mặt đờng và có thể gộp chunglại, ký hiệu P:

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 chuyển động v phụ thuộc

vào tốc độ quay của động cơ e ,tỷ số truyền i và độ trợt  :

53



Mặt khác quan hệ giữa mô men quay Me và vận tốc quay e là quan hệ phụ thuộc

và đợc biểu thị trên đờng đặc tính của động cơ Me = f (e)

Do đó lực kéo tiếp tuyến Pk và mô men động cơ Me cũng có thể biểu thị theo 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 ngời ta thờng biểu diễn chúng

bằng đồ thị

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến PK và các thành phần lực cản

của ô tô máy kéo phụ thuộc vào vận tốc chuyển động v đợc gọi là đồ thị cân bằng lực

kéo.

Trớc hết ta xét trờng hợp đơn giản với giả thiết ô tô máy kéo không bị trợt  = 0

và hệ số cản lăn không phụ thuộc vào vận tốc f = const Dạng đồ thị cân bằng lực kéo

1) Xây dựng các đờng cong lực kéo tiếp tuyến PK = f(v).

 Cho trị số mô men quay Me, tính lực kéo tiếp tuyến PK theo công thức (5.11)

Từ đờng cong Me = f (e) ta xác định đợc e tơng ứng với Me đã cho

Thay e vào công thức (5.12) để tính vận tốc thực tế v

Cặp giá trị PK, v vừa tính đợc xác định một điểm của đồ thị PK = f (v) Bằng cách

nh vậy ta sẽ xác định đợc nhiều điểm ứng với các trị số khác nhau của Me và xây dựng

đợc các đờng cong PK = f (v) cho từng từng số truyền Trên đồ thị 5.1 minh hoạ cho 3

số truyền với các ký hiệu Pk1 , Pk2 , Pk3

2  Xây dựng đờng lực cản mặt đờng P = f (v)

Vì đã giả thiết f = const nên ứng với mỗi góc dốc  xác định lực cản P là đại

l-ợng không đổi P = const, trên đồ thị đợc biểu thị bằng đờng thẳng song song với trục

hoành Giá trị của P đợc xác định theo công thức (5.8)

 Khi lên dốc ( > 0): P = (fcos + sin)Ga = Pf + P

Hình 5.1 Đồ thị cân bằng lực kéo

P

k k

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

 Dạng của các đờng cong PK = f(v) tơng tự nh dạng đờng cong

Me = f (e) ở mỗi số truyền giá trị cực đại của lực kéo tiếp tuyến PKmax sẽ tơng ứng vớimô men quay cực đại của động cơ Memax

Vận tốc tơng ứng với giá trị PKmax đợc gọi là vận tốc giới hạn v K

Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc giới hạn v<vk , lực kéo tiếp tuyến PK sẽ giảm do mômen quay động cơ giảm

Cần lu ý là khi v < vK động cơ không tự trở lại trạng thái cân bằng mô men quay

do đó tốc độ quay sẽ giảm dần cho đến khi dừng máy, nghĩa là không thể sử dụng vậntốc v < vK

 Điểm cắt nhau của đờng lực cản tổng cộng P + P = f(v) và đờng lực 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 5.1, điểm B ứng với trờng hợp chuyển độngtrên đờng nằm ngang và điểm A ứng với khi lên dốc

 ở mỗi số truyền, khi v < vmax đờng cong PK nằm trên đờng cong P+P nghĩa là

d lực kéo

Hiệu số PK - (P+P) = Pd đợc gọi là lực kéo d.

Phần lực kéo d dùng để tạo ra khả năng tăng tốc và để khắc phục lực cản dốc với

độ dốc lớn hơn, tức là tạo ra khả năng vợt dốc Nh vậy vùng có khả năng tăng tốc là (vK

- vmax)

Khi v = vK thì lực kéo d đạt lớn nhất Pd = Pdmax và khả năng tăng tốc sẽ lớn nhất Khi v = vmax thì Pd = 0 và không còn khả năng tăng tốc hoặc vợt độ dốc lớn hơn.Khi đó muốn vợt độ dốc lớn hơn phải chuyển về làm việc ở số truyền thấp hơn

 ở điều kiện làm việc xác định , tức là lực cản mặt đờng đã xác định, nếu muốngiảm tốc độ chuyền động đều ta có thể giảm ga Khi đó động cơ sẽ làm việc với đờng

đặc tính riêng phần, đờng cong Me = f(e) sẽ thấp hơn so với trờng hợp cung cấpnhiên liệu cực đại Điểm cân bằng B’ trên đồ thị là một 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 men quay cực đạicủa động cơ và tỷ số truyền trong hệ thống truyền lực mà còn bị giới hạn bởi điều kiệnbám PKmax = P Nh vậy lực kéo tiếp tuyến chỉ có thể phát huy ở vùng giá trị PK < P

5.1.2 Cân bằng công suất

Phơng trình hoặc đồ thị cân bằng lực kéo chỉ đánh giá đợc tính chất kéo và tínhchất động lực học của liên hợp máy vận chuyển Để đánh giá chỉ tiêu năng l ợng ta cầnxem xét sự cân bằng công suất khi liên hợp máy làm việc ở các điều kiện chuyển độngkhác nhau

1) Phơng trình cân bằng công suất

Từ phơng trình cân bằng lực kéo (5.1) có thể suy ra phơng trình cân bằng côngsuất bằng cách nhân hai vế của phơng trình với vận tốc v:

NK = N  Nj + NW = Pv  Pjv + PWv (5.13)

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

NK = Ne m (5.14)

Ne  công suất hiệu dụng của động cơ;

m  hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực;

N  công suất hao tổn do lực cản mặt đờng;

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

NW  công suất hao tổn do lực cản không khí

2) Đồ thị cân bằng công suất kéo

Phân tích tơng tự nh khi xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo ta sẽ nhận đợc đồ thịcân bằng công suất kéo và đợc minh hoạ trên hình 5.2, trên đó còn biểu thị sự phụthuộc của công suất hiệu dụng Ne của động cơ vào tốc độ chuyển động v

55

 Cho giá trị Ne , tính NK theo công thức (5.14).

 Từ đờng cong Ne = f(e) xác định tốc độ quay e ứng với Ne đã cho, sau đó sửdụng công thức (5.12) tính vận tốc v

Cặp giá trị Ne, v xác định một điểm đồ thị Xây dựng nhiều điểm và nối lại ta đ ợctoàn bộ đờng cong Ne = f(v) của số truyền đã cho

Bằng cách nh vậy sẽ xây dựng đợc các đờng cong Ne = f(v) cho các số truyền

Đờng cong (N + NW) = f (v) cắt đờng cong công suất NK tại điểm A Đó chính là

điểm cân bằng công suất, nghĩa là khi đó liên hợp máy chuyển động đều và sẽ nhận đ ợcvận tốc chuyển động cực đại vmax vì không còn công suất dự trữ để tăng tốc

Nếu vận tốc nhỏ hơn vận tốc cực đại v < vmax thì công suất cản tổng cộng (N +

NW) < NK, nghĩa là còn dự trữ một phần công suất để tăng tốc hoặc để khắc phục gócdốc lớn hơn

Phần công suất dự trữ còn đợc gọi là công suất d Nd :

là công suất hao tổn do ma sát trong hệ thống truyền lực

Nếu độ dốc càng tăng, công suất chi phí cho lực cản mặt đờng càng lớn, điểm cắtnhau giữa đờng công suất cản tổng cộng (N + N ) và đờng cong công suất kéo NK sẽlùi sang bên trái

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

5.2.1 Nhân tố động lực học

Phơng trình cân bằng lực kéo và phơng trình cân bằng công suất có thể sử dụng

để phân tích đánh giá tính chất động lực học của một loại máy vận chuyển cụ thể Nh

e3

Nk3N

k2N

k1

Nms

Nj

NW

N

(N



W)N

V



ng không thể sử dụng các phơng trình đó để đánh giá so sánh các tính chất động lựchọc của các máy vận chuyển khác nhau vì các máy khác nhau sẽ có trọng l ợng khácnhau và đặc tính kỹ thuật của động cơ cũng có thể khác nhau.

Do vậy để đánh giá so sánh tính chất động lực học của các máy vận chuyển khácnhau ngời ta sử dụng một thông số đặc trng tính chất động lực học không có thứnguyên Thông số đó là nhân tố động lực học

Nhân tố động lực học là tỷ số giữa phần lực kéo tiếp tyến sau khi đã trừ đi lực cảnkhông khí (PK  PW) và trọng lợng toàn bộ Ga của máy vận chuyển Nếu ký hiệu nhân tố

D =   a

g j (5.19)

Trong đó a là hệ số tính đến ảnh hởng của các khối lợng chuyển động quay;Biểu thức (5.19) biểu thị mối quan hệ giữa nhân tố động lực học và điều kiệnchuyển động (thông qua hệ số cản mặt đờng  và gia tốc j)

Khi máy chuyển động đều (j = 0) thì nhân tố động lực học chính bằng hệ số cảnchung của mặt đờng:

ở số truyền càng thấp tỷ số truyền i càng lớn, đồng thời vận tốc v cũng càng thấpdẫn đến nhân tố động lực học D sẽ lớn hơn so với số truyền cao hơn Do vậy khi làmviệc ở số truyền 1 nhân tố động lực học sẽ nhận đợc giá trị lớn nhất so với các số truyềncòn lại

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

động với mặt đờng Khi Pkmax = P nhân tố động lực học nhận đợc giá trị cực đại:



a

w k

a

w k

a

w

G

v k G G

v k Z

G

P P

D

2 2

G  trọng lợng máy kéo hoặc ô tô (không có trọng lợng rơ mooc)

Đối với máy kéo có tất cả các bánh là chủ động thì K = 1, ở máy kéo chỉ có cầusau chủ động K = 0,62 - 0,67 , còn đối với ô tô tải tuỳ thuộc vào sự phân bố hàng hoátrên thùng xe giá trị của hệ số K có thể thay đổi

Một số nhận xét:

 Nhân tố động lực học D đặc trng cho khả năng tăng tốc và khắc phục lực cảncủa mặt đờng Giá trị của nó phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ, tỷ số truyềntrong 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 lợng không có thứ nguyên và có thể sử dụng để

đánh giá so sánh tính chất động lực học của các loại liên hợp máy vận chuyển khácnhau hoặc cùng một loại liên hợp máy nhng làm viêc ở các điều kiện đờng xá khácnhau

57

5.2.2 Đặc tính động lực học

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

thuộc vào các yếu tố cấu tạo, điều kiện mặt đờng và vận tốc chuyển động ta có thể biểu

diễn các mối quan hệ đó dới dạng đồ thị hàm số 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 và vận tốc

chuyển động D = f(v) khi ô tô máy kéo chở đầy tải và động cơ làm việc ở chế độ toàn

tải đợc gọi là đờng đặc tính động lực học của ô tô máy kéo hoặc gọi tắt là đặc tính

động lực học.

Hình 5.3 Đặc tính động lực học của ô tô máy kéo khi vận chuyển

Trên hình 5.3 là dạng đờng đặc tính động lực học D với giả thiết các bánh xe chủ

động không bị trợt  = 0 và hệ số cản lăn không phụ thuộc vào vận tốc chuyển động f =

const

Đờng đặc tính động lực học đợc xây dựng dựa trên đờng đặc tính tải trọng hoặc

ờng đặc tính tốc độ cuả động cơ Trình tự xây dựng cũng t ơng tự nh đã xây dựng các

đ-ờng cong lực kéo tiếp tuyến PK trên đồ thị cân bằng lực kéo (hình 5.1) Cụ thể là sử

dụng công thức ( 5.13 ) để tính vận tốc v và công thức (5.20) để tính nhân tố động lực

học D ứng với các số truyền khác nhau

Qua đồ thị ta thấy rằng, dạng đờng cong nhân tố động lực học D = f(v) giống nh

dạng đờng cong Me = f(e) trên đờng đặc tính tốc độ của động cơ ở mỗi số truyền,

điểm cực đại của đờng cong Dmax tơng ứng với Memax của động cơ, khi đó tốc độ

chuyển động là nhỏ nhất cho phép vK Nh vậy ở mỗi 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 >

5.2.3 Sử dụng đờng đặc tính động lực học

1) Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô máy kéo

 Khi chuyển động đều trên đờng nằm ngang:

Ta biết rằng với trọng tải đã đợc xác định, vận tốc chuyển động cực đại sẽ đạt đợc

khi ô tô máy kéo chuyển động đều trên đờng nằm ngang ( Khi đó nhân tố

động lực học chính bằng hệ số cản lăn D = f Nh vậy nếu ta kẻ đờng biểu diễn f song

song với trục hoành và cắt đờng nhân tố động lực học D tại B, từ điểm B dóng xuống

trục hoành sẽ xác định đợc vận tốc cực đại Vmax Trong trờng hợp đang xét vận tốc cực

đại sẽ đạt đợc ở số truyền 4

 Khi chuyển động lên dốc:

Khi chuyển động đều lên dốc ( D =  = fcos + sin Điểm cắt nhau

giữa đờng hệ số cản  và đờng nhân tố động lực học D sẽ là điểm A Khi đó vận tốc

cũng đạt lớn nhất vmax nhng nhỏ hơn so với trờng hợp chuyển động trên đờng nằm

ngang

 Trờng hợp đờng hệ số cản chung  (khi  > 0) hoặc đờng hệ số cản lăn f (khi 

= 0) không cắt đờng 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 đợc ở số truyền đã cho Nếu muốn duy

trì cho ô tô máy kéo chuyển động đều có thể thực hiện bằng 2 cách:

+ Cách thứ nhất là chuyển sang làm việc ở số truyền cao hơn và sẽ đạt đ ợc vận

tốc cực đại vmax

+ Cách thứ hai là giảm lợng cung cấp nhiên liệu vào động cơ, lúc đó động cơ

làm việc với đờng đặc tính riêng phần và các đờng cong nhân tố động lực học D cũng

sẽ giảm xuống gần về phía trục hoành Tuy nhiên vận tốc chuyển động sẽ nhỏ hơn so

với trờng hợp sử dụng ga cực đại

ở mỗi số truyền đều có một giá trị cực đại Dmax , nhng lớn nhất là D1max khi làm

việc ở số truyền thấp nhất (số truyền 1) Do đó, góc dốc lớn nhất mà ô tô máy kéo có

thể vợt qua đợc sẽ đợc xác định theo nhân tố động lực học ở số truyền 1 , nghĩa là theo

Từ đờng đặc tính D = f(v) ta xác định đợc D1max, rồi thay vào (5.23) sẽ xác định

Trong đó : imax  độ dốc lớn nhất mà ô tô máy kéo có thể vợt qua đợc

Nh vậy, nếu sử dụng độ dốc lớn nhất imax để đánh giá khả năng vợt dốc của ô tô

máy kéo sẽ thuận lợi hơn vì có thể xác định đợc trực tiếp trên ddồ thị nhân tố động lực

học D = f(v).

Cần lu ý rằng, góc dốc lớn nhất max đợc xác định theo công thức (5.23) là

tr-ờng hợp ôtô máy kéo chuyển động với vận tốc đều Nếu tr ớc khi lên dốc ôtô máy kéo

chuyển động với gia tốc nhanh dần (lấy đà) thì khả năng vợt dốc sẽ tốt hơn nhờ sử dụng

thêm quán tính, nghĩa là giá trị góc max sẽ lớn hơn so với giá trị tính toán theo công

thức (5.23)

3) Xác định khả năng tăng tốc của ôtô máy kéo

Nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) có thể xác định đợc gia tốc của ôtô máy

kéo nếu biết : hệ số cản  của mặt đờng, tỉ số truyền i và vận tốc cho trớc v

6040

20

a

bc

d

B

AIII

II

eI

Hình 5.4 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô máy kéo

theo đồ thị nhân tố động lực học

Giả sử loại đờng có hệ số cản Ta kẻ đờng song song với trục hoành cho

cắt đờng nhân tố động lực học ở số 3 tại điểm A, hoành độ điểm A là v1 , chính là vận

tốc lớn nhất mà ôtô máy kéo có thể chuyển động đợc trên loại đờng đó

Cũng trên loại đờng này, nếu cho xe chuyển động với vận tốc vn < v1 thì sẽ có khả

năng tăng tốc vì lúc đó D > 1 Khả năng tăng tốc đợc đặc trng bởi hiệu số (D  

Trên đồ thị, khả năng tăng tốc ứng với các số truyền 3, 2, 1 là các tung độ : ab, ad và

ae

Khi đã biết hiệu số (D  ), sử dụng công thức (5.25) ta tính đợc gia tốc j =

dv/dt cho các số truyền khác nhau ứng với vận tốc vn cho trớc Nh vậy chúng ta có thể

tìm đợc gia tốc j của ôtô ứng với một vận tốc nào đó cho trớc trên một loại đờng bất

kỳ cho các số truyền khác nhau một cách dễ dàng

Ví dụ: Cùng vận tốc cho trớc vn nhng ta cho xe chạy trên loại đờng khác có hệ số

cản 2 > 1 , thì rõ ràng là ôtô không thể chuyển động ở số truyền 3 đợc, mà chỉ có thể

chuyển động ở số 2 và số 1 ( Trên đồ thị đợc biểu thị bởi các tung độ : cd và ce)

Cần chú ý: Trờng hợp chuyển động xuống dốc thì độ dốc i < 0 và có thể xẩy ra

f + i < 0, nghĩa là hệ số cản chung của mặt đờng “âm” Trong trờng hợp này

đ-ờng biểu diễn hệ số cản chung  nằm phía dới trục hoành

Theo phơng pháp trình bày ở trên khi cho các giá trị khác nhau của vận tốc sẽ

tìm đợc các giá trị D   ở từng số truyền khác nhau Thay chúng vào biểu thức

(5.15) sẽ tính đợc các giá trị khác nhau của gia tốc ở từng số truyền theo vận tốc cuả

ôtô, nghĩa là j = f((v) Biểu diễn hàm số j = f(v) trong hệ toạ độ với tung độ là các giá

trị của gia tốc j ở từng số truyền và trục hoành là vận tốc v ta đ ợc các đờng cong trên

trên đồ thị trên Hình 5.5

v

max , km/hB

Đối với một số ôtô, nhất là ôtô vận tái, ta biết rằng ở số truyền càng thấp (tỷ sốtruyền càng lớn) thì năng lợng tiêu hao dùng để tăng tốc các khối lợng chuyển độngquay càng lớn vì trị số a càng lớn, do đó làm cho gia tốc j càng giảm đi rõ rệt Vìvậy ở đồ thị gia tốc j của một số ôtô vận tải th ờng thấy đờng cong gia tốc ở số 1 (j1)thấp hơn đờng cong gia tốc ở số 2 (j 2) (Hình 5.6).

Trị số của gia tốc lớn nhất phụ thuộc vào kết cấu cụ thể của từng loại xe, tỉ sốtruyền trong hệ thống truyền lực, loại đờng , vận tốc chuyển động Trên bảng 5.1 là

số liệu về gia tốc lớn nhất jmax cho một số loại ô tô sử dụng hộp số cơ học

0,80  1,200,25  0,500,40  0,800,20  0,50

4) Xác định thời gian và quãng đờng tăng tốc của ô tô máy kéo

Thời gian và quãng đờng tăng tốc là hai chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính chất

động lực học của ô tô máy kéo

Hai chỉ tiêu trên có thể đợc xác định dựa trên đồ thị gia tốc j = f (v) của ô tô máy

hoặc nhờ vào đồ thị gia tốc của ôtô j = f (v) Để tiến hành xác định thời gian tăng tốc

theo phơng pháp tích phân bằng đồ thị, ta cần xây dựng đ ờng cong gia tốc nghịch 1/j

= f(v) cho từng số truyền

Hình 5.7 Đồ thị xác định thời gian tăng tốc của ôtô

a  đồ thị gia tốc ngợc 1/ j ; b đồ thị thời gian tăng tốc

Trên Hình 5.7a ta giả thiết xây dựng đồ thị gia tốc nghịch cho số truyền cao nhấtcủa hộp số Phần diện tích giới hạn bởi đ-

ờng cong 1/j, trục hoành và hai đoạn tung

độ tơng ứng với khoảng biến thiên vận tốc

dv biểu thị thời gian tăng tốc của ô tô máy

kéo Tổng cộng tất cả các vận tốc này ta

đợc thời gian tăng tốc từ vận tốc v1 đến v2

và xây dựng đợc đồ thị thời gian tăng tốc

phụ thuộc vào vận tốc chuyển động t = f

(v) nh Hình 5.7b

Giả sử ôtô máy kéo tăng tốc từ vận

tốc 10 m/s lên vận tốc 20 m/s thì cần có

một khoảng thời gian đợc xác định bằng

diện tích abcd (Hình 5.7a)

Trong quá trình tính toán và xây

dựng đồ thị, ta cần lu ý rằng:

 Tại vận tốc lớn nhất của ôtô vmax

gia tốc j = 0 và do đó 1/j = , vì vậy khi

lập đồ thị và trong tính toán ta chỉ lấy giá

trị vận tốc của ôtô khoảng 0,95vmax

 Tại vận tốc nhỏ nhất của ôtô vmin

Đối với hệ thống truyền lực của ôtô với hộp số có cấp, thời gian chuyển từ số thấplên số cao có xẩy ra hiện tợng giảm vận tốc của ôtô một khoảng v (Hình 5.8) Trị sốgiảm vận tốc v có thể xác định nhờ phơng trình chuyển động lăn không trợt của ôtômáy kéo với thời gian chuyển số là t1:

t1  thời gian chuyển số, phụ thuộc vào trình độ của ngời lái, kết cấu của hộp số và

động cơ Đối với ngời lái có trình độ cao thì tl = 0,5 3s

b) Xác định quãng đờng tăng tốc của ôtô máy kéo

Sau khi đã lập đợc đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc t vàvận tốc chuyển động của ôtô v, ta có thể xác định đợc quãng đờng tăng tốc của xe đi đ-

ợc ứng với thời gian tăng tốc

có mối quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốcchuyển động của ôtô máy kéo Vì vậy, chúng ta cũng áp dụng ph ơng pháp giải bằng đồthị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô (hình 5.7b)

Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tơng ứng với khoảng biến thiên thời gian

dt, phần diện tích đợc giới hạn bởi đờng cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành

độ tơng ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đ ờng tăng tốc của ôtô máykéo Tổng cộng tất cả các diện tích này lại, ta đợc quãng đờng tăng tốc của ôtô máy kéo

từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựng đợc đồ thị quãng đờng tăng tốc của ôtô phụ thuộc

vào vận tốc chuyển động của chúng S = f(v) (Hình 5.9).

Giả sử ôtô tăng tốc từ tốc độ v1 = 10 m/s dến v2 = 20 m/s thì ôtô đi đợc quãng ờng xác định bằng diện tích abcd (Hiình 5.7b)

đ-5.2.4 Đặc tính động lực học của ôtô máy kéo khi tải trọng thay đổi

Trong các phần trên chúng ta đã nghiên cứu đặc tính động lực học của ôtô máykéo tơng ứng với trờng hợp tải trọng đầy Trong thực tế, tải trọng của ôtô máy kéo cóthể thay đổi với mức độ thay đổi khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sủ dụng cụ thể

Từ biểu thức tính toán nhân tố động lực học (5.20) ta nhận xét rằng:

Giá trị nhân tố động lực học tỷ lệ nghịch với trọng l ợng toàn bộ của ôtô máy kéo

Hình 5.9 Đồ thị quãng đ ờng tăng tốc của ô tô

Điều này cho phép chúng ta tính đợc nhân tố động lực học của chúng cho trờng hợp tảitrọng bất kỳ theo công thức:

DxGx = DG

hay: Dx = D G

G x (5.29)

G ,D và Gx , Dx  trọng lợng và nhân tố động lực học của ôtô máy kéo khi đầy tải

và khi không đầy tải;

Từ công thức ( 5.29 ) nhận thấy rằng: đồ thị nhân tố động lực học của ôtô máykéo khi không đầy tải Dx = f(v) có thể suy từ trờng hợp tải trọng đầy bằng cách thay

đổi tỷ lệ xích của trục tung (trục biểu diễn D) cho phù hợp với mức tải trọng Trên hình5.10 là một ví dụ khi tải trọng thực tế bằng 50% tải trọng khi đầy ( Gx = 0,5G )

Trong thực tế, mức độ thay đổi tải trọng nằm trong phạm vi rộng và nh vậy nếudùng phơng pháp trên cũng phức tạp vì phải vẽ rất nhiều tỷ lệ xích cho trục tung

Hình 5.10 Đồ thị nhân tố động lực học của ôtô khi chuyển động

với tải trọng đầy G và khi không đủ tải G x = 0,5G

Để khắc phục khó khăn trên, ngời ta đa ra đồ thị tia theo nhân tố động lực học khitải trong thay đổi (hình 5.11)

Trên góc phần t bên phải là đặc tính động lực học của ôtô máy kéo khi tải trọng

đầy, còn trên góc phần t bên trái ta xây dựng chùm tia biểu thị mối quan hệ giữa D và

Dx Các tia nghiêng với trục hoành một góc  :

G

G D

Trong trờng hợp Gx = G thì tg 1, nghĩa là  450 Các tia với

> 450 ứng với Gx >G là vùng quá tải Ngợc lại, các tia với góc  < 45 0 sẽ là vùngthiếu tải Gx<G

v , km/h

D0.30

0.20

0.10

4030

2010

DX

I

0,60,5 0,25

0,4

II

0,150,3

III

0,2

IV

0,050,1

Hình 5.11 Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi

Đồ thị tia có ý nghĩa quan trọng trong sử dụng thực tế, nhờ nó mà ta có thể giảiquyết đợc một loạt các nhiệm vụ tính toán sức kéo trong sử dụng các ph ơng tiện vậnchuyển ôtô và máy kéo

Thí dụ:

 Xác định nhân tố động lực học Dx của ôtô khi chuyển động với vận tốc v1, sốtruyền 3, mức tải trọng quá 20 %

Từ vận tốc v1 ta kẻ đờng song song với trục tung, cắt đờng cong D3 tại điểm A

Từ A kẻ đờng song song với trục hoành cắt tia 20% quá tải tai điểm B Từ B kẻ đ ờngsong song với trục tung, cắt trục hoành tại điểm C, doạn OC sẽ biểu thị giá trị nhân tố

động lực học của ôtô khi bị quá tải 20%

 Xác định hệ số cản lớn nhất của mặt đờng  max

Giả sử ôtô chuyển động ở số 2 với 150% quá tải, từ điểm giá trị lớn nhất của đ ờngcong nhân tố động lực học ở số truyền 2, tức D2max, tại điểm E (phần bên phải đồ thị) ta

kẻ đờng song song với trục hoành, cắt tia 150% quá tải tại điểm G (phần bên trái đồthị), từ G kẻ đờng song song với trục tung và cắt trục hoành tại H Đoạn OH biểu thị

hệ số cản lớn nhất của mặt đờng mà ôtô có thể khắc phục đợc ứng với điều kiện đãcho

 Xác định vận tốc chuyển động của ôtô khi biết hệ số cản của mặt đờng và tải trọng của ôtô.

Giả sử biết hệ số cản của mặt đờng = D1, với 40 % quá tải Muốn biết đợc ôtôchuyển động ở số truyền nào thích hợp và v là bao nhiêu, ta làm nh sau:

Từ điểm  D1 ở góc bên trái của đồ thị trên trục hoành, ta kẻ đ ờng song songvới trục tung, cắt tia 40% quá tải tại điểm K Từ K, ta kẻ song song với trục hoành, cắt

đờng cong nhân tố động lực học D1 tại M Chiếu điểm M xuống trục hoành sẽ đợc vậntốc chuyển động của ôtô khi làm việc với số truyền 1 là vn

Ngoài ra dựa vào đồ thị tia, ta cũng có thể xác định đợc tải trọng của ôtô khi biết

đợc vận tốc của nó và biết hệ số cản của mặt đờng mà ôtô máy kéo cần khắc phục

5.3 Quá trình khởi hành và tăng tốc liên hợp máy kéo

Trong hộp số của hầu hết các máy kéo không có bộ phận đồng tốc, do đó khôngthể chuyển số khi liên hợp máy đang chuyển động Quá trình khởi hành và tăng tốc đ -

ợc tiến hành theo trình tự sau đây:

1) Giai đoạn thứ nhất

Đặc trng cơ bản của giai đoạn này là sự trợt của ly hợp (trợt tơng đối giữa phầnchủ động và phần bị động của ly hợp) Vận tốc góc hs của trục sơ cấp của hộp số tăngdần, còn vận tốc góc của trục khuỷu động cơ e giảm dần Tại điểm giao nhau củacác đờng cong hs và e(điểm H), tốc độ góc của động cơ và trục sơ cấp hộp số bằngnhau hs = e và kết thúc sự trợt của ly hợp

Kể từ thời điểm bắt đầu đóng ly hợp, theo trục hoành (biểu thị thời gian), tại gốc

O tức là t = 0, đến thời điểm t = t0, số vòng quay của trục khuỷu động cơ giảm từ điểm

A tơng ứng với số vòng quay không tải x của động cơ đến điểm B tơng ứng với lúctrục 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 = t0, mô men ma sát của ly hợp

đã tăng lên bằng mô men cản của liên hợp máy M = Mc, (điểm C) Đến thời điểm t =t’0 , kết thúc quá trình đóng ly hợp nhng vẫn còn sự trợt trong ly hợp (điểm F), số vòngquay của trục khuỷu động cơ tiếp tục giảm đến điểm D, số vòng quay của trục sơ cấp

65