chương 1 lực và mô men tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động 5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT Ô TÔ GIẢNG VIÊN: VŨ THẾ TRUYỀN NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG NỘI DUNG 1.1 Đặc tính tốc độ động đốt 1.2 Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động 1.3 Lực bám bánh xe chủ động hệ số bám 1.4 Các lực cản chuyển động ô tô điều kiện để ô tô chuyển động CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.1 Đặc tính tốc độ động đốt 1.1.1 Khái niệm đường đặc tính động Đường đặc tính tốc độ động đồ thị phụ thuộc cơng suất có ích Ne, mơmen xoắn có ích Me, tiêu hao nhiên liệu Gt suất tiêu hao nhiên liệu ge động theo số vòng quay n theo tốc độ trục khuỷu - Đường đặc tính tốc độ ngồi: ứng với nhiên liệu cung cấp hoàn toàn (khi bướm ga mở hoàn toàn động xăng bơm cao áp động Diesel nằm vị trí ứng với chế độ cung cấp nhiên liệu hồn tồn) - Đường đặc tính tốc độ cục bộ: ứng với bướm ga nằm vị trí trung gian, tức nhiên liệu cung cấp khơng hồn tồn Vậy với động đốt có đường đặc tính ngồi vơ số đường đặc tính cục tuỳ theo vị trí bướm ga vị trí Đường đặc tính tốc độ động nhận từ thí nghiệm bệ thử CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.1 Đặc tính tốc độ động đốt 1.1.1 Khái niệm đường đặc tính động CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.1 Đặc tính tốc độ động đốt 1.1.1 Khái niệm đường đặc tính động Ne Me ge * Độ dự trữ mô men xoắn đánh b c giá hệ số thích ứng động cơ: Ne Me Nmax a nn k= Mmax/MN MN – mômen xoắn ứng với công suất cực đại N động n M * Hệ số thích ứng k có giá trị sau : mn Mmax ge n nn nck N - Đối với động xăng : 1,25 1,35 - Đối với động Diesel: 1,05 1,15 ne Hình I-2: Đường đặc tính ngồi động Diezel CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.1 Đặc tính tốc độ động đốt 1.1.2 Phương pháp xây dựng đường đặc tính tốc độ động Xây dựng đường đặc tính nhờ cơng thức kinh nghiệm S.R Lây Đéc man :  n  ne   ne   e  − c.   N e = N max.a + b.  nN  nN   nN   Ne , ne – cơng suất hữu ích động số vòng quay trục khuỷu ứng với điểm đồ thị đặc tính ngồi; Nmax, nN– cơng suất có ích cực đại số vòng quay cơng suất nói trên; a, b, c - Các hệ số thực nghiệm, chọn theo bảng CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.1 Đặc tính tốc độ động đốt 1.1.2 Phương pháp xây dựng đường đặc tính tốc độ động Biết giá trị Nmax ; nN , cách cho giá trị ne khác nhau, dựa theo công thức S.R Lây Đéc man tính cơng suất N e tương ứng từ vẽ đồ thị Ne= f(ne) Có giá trị Ne ne xác định giá trị mômen xoắn Me động theo 10 N e M = e công thức sau : 1,047.n e đây: Ne – công suất động : KW ne – số vòng quay trục khuỷu : v / ph Me – mômen xoắn động : Nm CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.2 Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động 1.2.1 Tỷ số truyền hệ thống truyền lực * Tỷ số truyền hệ thống truyền lực: it = n e ωe = n b ωb it – tỷ số truyền hệ thống truyền lực; ne, ωe - số vòng quay tốc độ góc trục khuỷu động cơ; nb, ωb - số vòng quay tốc độ góc bánh xe chủ động; Về mặt kết cấu ơtơ tỷ số truyền hệ thống truyền hệ thống truyền lực tích số tỷ số truyền cụm hệ thống truyền lực: it=ih ip io ic ih - tỷ số truyền hộp số chính; ip - tỷ số truyền hộp số phụ; io - tỷ số truyền truyền lực chính; CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.2 Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động 1.2.2 Hiệu suất hệ thống truyền lực Công suất truyền đến bánh xe chủ động xác định theo công thức: N = Ne − Nt Hiệu suất hệkthống truyền lực: ηt = Nk Ne − Nt N = = 1− t Ne Ne Ne Xét mặt kết cấu, hiệu suất hệ thống truyền lực xác định theo công thức η t = η l η h η cdη o η c Giá trị chúng trình bày bảng CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.2 Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động 1.2.3 Mômen xoắn bánh xe chủ động lực kéo tiếp tuyến - Khi ôtô chuyển động (chuyển động ổn định tức v = const) Mk= Me it η t = Me ih ip ioicη t - Pk: phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động có chiều chuyển động ôtô Được xác định theo M công thức: Pk = k rk Hình I-3 Lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động rk – bán kính đặt lực Pk Với sai số khơng lớn: bán kính rk bán kính làm việc bánh xe r đó: M k M e ih i p io ic Pk = = rk rb CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.3 Lực bám bánh xe chủ động hệ số bám 1.3.1 Hệ số bám ϕ Hệ số bám độ bám định vùng tiếp xúc bánh xe chủ động mặt đường để tơ chuyển động ϕ = Pkmax / Gϕ Gϕ: Trọng lượng bám; Pkmax: Lực kéo tiếp tuyến cực đại ϕ phụ thuộc: vật liệu bề mặt đường bề mặt chế tạo lốp; tình trạng mặt đường ( khơ, ướt, nhẵn, nhám, sạch, bẩn v.v ), kết cấu dạng hoa lốp, tải trọng tác dụng lên bánh xe, áp suất lốp, tốc độ chuyển động ôtô …nên xác định cách tra bảng: 1.3.2 Lực bám bánh xe chủ động Pϕ Pϕ = ϕ.Z Để bánh xe chủ động không bị trượt quay ôtô chuyển động Pkmax ≤ Pϕ CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.1 Các lực cản chuyển động ôtô v Pω Z1 M f1 Pf1 Z2 G Pk Mk M f1 Pm Pf2 Hình I.4 Lực mơmen tác dụng lên ôtô chuyển động tăng tốc dốc CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.1 Các lực cản chuyển động ơtơ 1.4.1.1.Lực qn tính ơtơ: Pj Khi ơtơ chuyển động lực qn tính: Pj = Pj’ + Pj’’ - Lực quán tính gia tốc khối lượng chuyển động tịnh tiến ôtô Pj' = G j g - Lực quán tính gia tốc khối lượng chuyển động quay ôtô Pj’’ tính tốn dựa vào thơng số kết cấu cụ thể loại xe phương pháp tổng quát G Pj = j.δ g Trong đó: j : gia tốc tịnh tiến ôtô; δ = ,0 +0 ,0 ih2 :hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng vận động quay CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.1 Các lực cản chuyển động ơtơ 1.4.1.2 Lực cản khơng khí: Pω - Lực cản khơng khí tác dụng vào diện tích diện đầu xe - Lực cản ma sát khơng khí với tồn vỏ xe - Lực cản hình thành xốy lốc phía gầm xe, lực cản có xu hướng nhấc xe lên Hình I.5 Sơ đồ dòng khí xốy tác dụng lên dạng ôtô CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.1.2 Lực cản không khí: Pω Pω = KFυ 02 K: hệ số cản khơng khí F : diện tích cản diện ơtơ (m 2) v0: tốc độ tương đối ôtô không khí, m/s Nhân tố cản khơng khí ký hiệu là: W W = KF Suy ra : Pω =Wv02 Giá trị trung bình K, F, W tra bảng: Đối với ôtô du lịch:F = 0,8 B0 H0 Đối với ôtô vận tải:F = B H0 đây: B0 – chiều rộng lớn ôtô; B- chiều rộng sở ôtô; H0 – chiều cao lớn ôtô; v0 = v ± vg v – vận tốc ôtô; vg – vận tốc gió (+)khi tốc độ ơtơ gió chiều, (-) ngược chiều CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.1.3 Lực moóc kéo: Pm - Phương: Song song với mặt đường (nằm ngang) - Chiều: ngược với chiều chuyển động củavơtơ - Điểm đặt: vị trí đặt mc Pω - Độ lớn xác định theo công thức: Z1 Pm = nQψ M f1 Pf1 Z2 G Pk Mk M f1 Pf2 Trong đó: Q- trọng lượng tồn moóc; n- số lượng moóc kéo theo sau; ψ- hệ số cản tổng cộng đường; Pm CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.1.4 Lực cản lên dốc: Pi - Phương: song song mặt phẳng nằm ngang - Chiều: ngược hướng chuyển động v - Điểm đặt: trọng tâm xe Pω - Độ lớn: Pi = Gsinα ≈ G.i i = D/T =tgα Lùc cản tổng cộng đ ờng P: P = Pf ± sinα) Pi = G.(f.cosα ± Z1 M f1 Pf1 Z2 G Pk Mk M f1 Pm Pf2 ≈ G.(f± i) Hệ số cản tổng cộng đờng: Du (+) lªn dèc (-) xuèng d CHƯƠNG LỰC VÀ MƠMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.1.5 Lực cản lăn: Pf Lực cản lăn xác định theo công thức: Pf = Pf + Pf Trong đó: Pf1= Z1.f1 ; v Pω Pf2= Z2.f2 Trong tính tốn coi : f1= f2= f Z1 + Z = G cos α ⇒ Pf = fZ1 + fZ = f ( Z1 + Z ) Ta có: Z1 M f1 Pf1 Pf = fG cos α Khi ôtô chuyển động đường nằm ngang: Pf = fG f- hÖ số cản ln nói chung ôtô Z2 G Pk Mk M f1 Pf2 Pm CHƯƠNG LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1.4 Các lực cản chuyển động điều kiện để ôtô chuyển động 1.4.2 Điều kiện ơtơ chuyển động Để ơtơ chuyển động mà khơng bị trượt quay lực kéo tiếp tuyến sinh vùng tiếp xúc bánh xe chủ động mặt đường phải : - Thắng tổng lực cản chuyển động - Giới hạn lực bám bánh xe với mặt đường Tức là: Pf ± Pi ± Pj + Pω + Pm ≤ Pk ≤ Pϕ - Đối với lực cản dốc Pi dấu “-“ ơtơ xuống dốc, “+” ơtơ lên dốc - Đối với lực cản quán tính Pj dấu “-“ ơtơ giảm tốc, “+” ơtơ tăng tốc ... Pϕ CHƯƠNG LỰC VÀ M MEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1. 4 Các lực cản chuyển động điều kiện để tô chuyển động 1. 4 .1 Các lực cản chuyển động tô v Pω Z1 M f1 Pf1 Z2 G Pk Mk M f1... vận động quay CHƯƠNG LỰC VÀ M MEN TÁC DỤNG LÊN ƠTƠ TRONG Q TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG 1. 4 Các lực cản chuyển động điều kiện để tô chuyển động 1. 4 .1 Các lực cản chuyển động tô 1. 4 .1. 2 Lực cản không khí:... DUNG CHƯƠNG TRÌNH Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương Chương CHƯƠNG LỰC VÀ M MEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ TRONG QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG NỘI DUNG 1. 1 Đặc tính tốc độ động đốt 1. 2 Lực