Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống truyền lực là hệ thống ảnh hưởng lớn đến tính chất động học và động lực học của ô tô và tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu khác nhau có thể mô hình nó theo nhiều cách khác nhau. Bài viết sử dụng mô hình đàn hồi để mô hình toán học và mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực nhằm đánh giá dao động trong hệ thống truyền lực khi tải thay đổi đột ngột.
Cơng trình Khoa học SỬ DỤNG MƠ HÌNH ĐÀN HỒI ĐỂ MƠ HÌNH HỐ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ơ TÔ NGUYỄN VĂN TRÀ, LÃ QUỐC TIỆP Học viện Kỹ thuật quân Email liên hệ: albert_nvtra@yahoo.com.vn Tóm tắt: Hệ thống truyền lực hệ thống ảnh hưởng lớn đến tính chất động học động lực học tơ tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu khác mơ hình theo nhiều cách khác Bài báo sử dụng mơ hình đàn hồi để mơ hình tốn học mơ hình mơ hệ thống truyền lực nhằm đánh giá dao động hệ thống truyền lực tải thay đổi đột ngột Từ khố: hệ thống truyền lực, tơ, ly hợp đàn hồi, trục đàn hồi, dao động Abstract: The drivetrain is a system which has great influence on kinetic and dynamic characteristic of vehicles and modeled in many different ways depending on the purpose of various reseaches This paper presents the mathematical and simulation models of the drivetrain using the elastic model to evaluate its oscillation when the load changes abruptly Key words: drivetrain, vehicle, flexible clutch, flexible shaft, oscilation CT Ngày nhận bài: 21/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 26/10/2018 Ngày nhận sửa: 20/11/2018 I ĐẶT VẤN ĐỀ Hệ thống truyền lực hệ thống quan trọng ảnh hưởng lớn đến tính chất động học động lực học ô tô Khi nghiên cứu hệ thống truyền lực có nhiều mơ hình nghiên cứu khác mơ hình dòng lực cứng, mơ hình ly hợp bán trục đàn hồi… Khi nghiên cứu tính chất chuyển động tơ thơng thường cần sử dụng mơ hình dòng lực cứng đó, phần tử, chi tiết hệ thống truyền lực thay mơ hình với thông số đại diện mô men quán tính khối lượng quay vận tốc Tuy nhiên, để nghiên cứu sâu tính chất động lực học hệ thống dao động, rung động mơ hình khơng phù hợp chi tiết, phần từ hệ thống xét chất chi tiết, phần tử đàn hồi Chính cần phải sử dụng mơ hình đàn hồi đáp ứng mục tiêu Mơ hình đàn hồi bao gồm ly hợp, trục đăng bán trục đàn hồi, chi tiết lại coi khơng có đàn hồi Bởi hệ thống truyền động khơng tuyến tính có dao động, dễ dàng bị kích thích động cản từ mặt đường đặc biệt trường hợp 28 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 Cơng trình Khoa học sinh tải đột ngột q trình đóng nhanh ly hợp Trong báo này, nhóm tác giả trình bày sở lý thuyết mơ hình đàn hồi, từ khảo sát đặc tính hệ thống chịu tác dụng tải đột ngột II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hệ thống truyền lực ô tô bao gồm nhiều cụm chi tiết ly hợp, hộp số, truyền động đăng, truyền lực vi sai, bán trục… Khi xây dựng mơ hình hệ thống truyền lực cần phải tiến hành phân tích trạng thái xây dựng mơ đun mơ hình phần tử để tạo liệu Mơ hình hệ thống truyền lực thể hình Hình Mơ hình hệ thống truyền lực CT Trong q trình phân tích trạng thái cụm, nhóm tác giả sử dụng phép biến đổi Laplace để xây dựng phương trình trạng thái cụm [1] Trạng thái hệ thống truyền lực kết hợp trạng thái tất cụm hệ thống thể từ phương trình (1) đến (9) - Phương trình mơ tả trạng thái bánh đà: ( ) T0 ( s ) = J f s + B f ω0 ( s ) +T1 ( s ) (1) - Phương trình mơ tả trạng thái ly hợp: T1 ( s ) = kc k ω0 ( s ) - ω1 ( s ) +Cc ω0 ( s ) - ω1 ( s ) = c +Cc ω0 - ω1 s s (2) - Phương trình mơ tả trạng thái hộp số: ( ) T1 ( s ) = J g s + Bg ω1 + T2 ( s ) ihs ω1 =ihs ω2 (3) (4) - Phương trình mơ tả trạng thái trục đăng [3]: Tạp chí KHOA HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 29 Cơng trình Khoa học -ξ1 E12 - T2 ( s ) ξ1 E1 ω ( s ) x = -ξ1 E1 T3 ( s ) ξ1 E12 - ω3 ( s ) (5) - Phương trình mơ tả trạng thái bán trục: -ξ2 E22 - T4 ( s ) ξ2 E2 ω ( s ) x = -ξ3 E2 T5 ( s ) ξ2 E22 - ω5 ( s ) (6) - Phương trình mơ tả trạng thái truyền lực T3 ( s ) = ( J d s + Bd ) ω4 + T4 ( s ) (7) io ω3 = io ω4 (8) - Phương trình mơ tả trạng thái bánh xe: T5 ( s ) = ( J w s + Bw ) ω5 ( s ) (9) Trong đó, s – Biến Laplace; T0, T1, T2, T3, T4, T5 - Mô men đặt vào bánh đà, phần bị động ly hợp, trục hộp số, trục chủ động truyền lực bán trục, [Nm]; J f, Jg, Jd, Jw - Mô men quán tính khối lượng bánh đà, mơ men qn tính khối lượng quy dẫn trục chủ động hộp số, mơ men qn tính khối lượng quy dẫn trục chủ động truyền lực chính, mơ men qn tính khối lượng quy dẫn bánh xe [kgm2]; Bf, Bg, Bd, Bw – Hệ số cản nhớt bánh đà, hộp số, truyền lực bánh xe, [Nms/rad]; ω 0, ω1, ω2, ω3, ω4, ω5 – Vận tốc góc bánh đà, trục chủ động hộp số, trục bị động hộp số, trục chủ động truyền lực chính, bán trục bánh xe [rad/s]; kc – Độ cứng xoắn ly hợp, [Nm/rad]; Cc – Hệ số giảm chấn xoắn ly hợp, [Nms/rad]; ihs – Tỷ số truyền hộp số; Ei = e sTis + e sTis - - Độ trễ dòng lực trên trục đăng bán trục: Với: Tis = 2li Li Ci = 2li ρi Gi Thời gian trễ dòng lực trục đăng bán trục, [giây] ξi = Li = J i ρi G j - Hệ Ci số cản trục đăng bán trục; Cj - Độ cứng đơn vị chiều dài, Ci = Gi J i [1/Nm2]; Li - Mơ men qn tính đơn vị trục, [kgm]; G - Mô đun đàn hồi trượt, [N/m2]; ρ Khối lượng riêng vật liệu, [kg/m3]; li – Chiều dài trục đăng bán trục, [m], i = 30 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 CT Cơng trình Khoa học với đăng; i = với với bán trục III NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 3.1 Mơ hình mơ Hình Mơ hình hệ thống truyền lực sử dụng mơ hình đàn hồi Simulink Bảng Thơng số mơ Thơng số Mơ men qn tính khối lượng bánh đà Hệ số cản nhớt bánh đà Bf 0,2 Nms/rad Độ cứng xoắn ly hợp kc 527,12 Nm/rad Hệ số giảm chấn xoắn ly hợp Cc 10 Nms/rad Mô men quán tính khối lượng bánh hộp số Jg 0,003 kg.m2 Hệ số cản nhớt hộp số Bg 2,0 Nms/rad Tỷ số truyền hộp số ihs 2,08 Mơ men qn tính khối lượng bánh truyền lực vi sai Jd 0,435 kg.m2 Hệ số cản nhớt truyền lực vi sai Bd 1,0 Nms/rad 10 Tỷ số truyền truyền lực id 4,11 11 Chiều dài trục đăng l1 0,435 m 12 Mơ men qn tính khối lượng trục đăng J1 1,531.10-7 kg.m2 13 Modul đàn hồi trượt trục đăng G1 80,8.109 N/m2 14 Chiều dài bán trục l2 0,877 m 15 Mơ men qn tính khối lượng bán trục J2 7,952.10-8 kgm2 16 Modul đàn hồi trượt bán trục G2 7,3.109 N/m2 17 Mô men quán tính khối lượng bánh xe Jw 2,0 kg.m2 18 Hệ số cản bánh xe với đường Bw 1015 STT CT Ký hiệu Giá trị Jf 0,3076 kg.m2 3.2 Kết Bài báo khảo sát trường hợp mô men tác dụng lên bánh đà dạng xung hình (Tf), [2], [4], [5] Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 31 Cơng trình Khoa học a Mơ hình đàn hồi b Mơ hình cứng Hình Mơ men cụm hệ thống truyền lực CT a Mô hình đàn hồi b Mơ hình cứng Hình Vận tốc cụm hệ thống truyền lực Hình Gia tốc cụm hệ thống truyền lực 32 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 Cơng trình Khoa học DAC TINH TSBD PHAN BI DONG LY HOP DAC TINH TSBD PHAN CHU DONG TLC 80 70 2.5 60 50 dw1 [rad/s/s] dw1 [rad/s/s] 1.5 40 30 20 0.5 10 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 200 400 TAN SO [Hz] 18 1.8 16 1.6 14 1.4 12 1.2 dw5 [rad/s/s] dw4 [rad/s/s] 10 0.4 0.2 400 600 800 1400 1000 1200 1400 x 10 1200 1400 0.8 0.6 200 1200 1000 DAC TINH TSBD BAN TRUC -15 20 800 TAN SO [Hz] DAC TINH TSBD PHAN BI DONG TLC CT 600 0 TAN SO [Hz] 200 400 600 800 1000 TAN SO [Hz] Hình Đặc tính tần số biên độ gia tốc cụm, chi tiết 3.3 Nhận xét Qua kết mơ nhận xét rằng: Khi sử dụng mơ hình đàn hồi (hình 3a, 4a), xuất dao động hệ thống truyền lực số tần số kích thích phát sinh cộng hưởng hệ thống mà mơ hình hệ thống truyền lực cứng (hình 3b, 4b) khơng có Điều thể số điểm: - Với tải trọng xung xuất 0,2s hệ thống truyền lực phải gần 1,2s trở trạng thái ổn định hệ thống xuất dao động - Trên đồ thị đặc tính tần số - biên độ nhận thấy tần số kích thích khoảng 60Hz, 820Hz, 900Hz hệ thống xuất cộng hưởng (Xem tiếp trang 40) Tạp chí KHOA HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 33 ... Khoa học a Mơ hình đàn hồi b Mơ hình cứng Hình Mơ men cụm hệ thống truyền lực CT a Mơ hình đàn hồi b Mơ hình cứng Hình Vận tốc cụm hệ thống truyền lực Hình Gia tốc cụm hệ thống truyền lực 32 Tạp... DAO ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 3.1 Mơ hình mơ Hình Mơ hình hệ thống truyền lực sử dụng mơ hình đàn hồi Simulink Bảng Thông số mô Thơng số Mơ men qn tính khối lượng bánh đà Hệ số cản nhớt... dựng mơ hình hệ thống truyền lực cần phải tiến hành phân tích trạng thái xây dựng mơ đun mơ hình phần tử để tạo liệu Mơ hình hệ thống truyền lực thể hình Hình Mơ hình hệ thống truyền lực CT Trong