Phân tích hao tổn công suất và hiệu suất trên hệ thống truyền lực ôtô máy kéo

luận văn, khóa luận, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------- LÊ VĂN HOÀ PHÂN TÍCH HAO TỔN CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT TRÊN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ – MÁY KÉO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. BÙI HẢI TRIỀU HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà nội, ngày 08 tháng 12 năm 2010 Tác giả Lê Văn Hòa Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi ñã nhận ñược sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của nhiều tập thể, cá nhân. Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS. Bùi Hải Triều, người ñã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực tập và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ công nhân viên chức trong Bộ môn Cơ khí ñộng lực, Khoa Cơ ðiện, Viện sau ñại học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu khoa học và hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, khoa Cơ ðiện Trường Cao ñẳng công nghệ và Kinh tế Bảo Lộc ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn. Nhân dịp này, tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới những người thân trong gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp ñã giúp ñỡ, ñộng viên và khuyến khích tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 08 tháng 12 năm 2010 Tác giả Lê Văn Hòa Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu vi Danh mục bảng vii Danh mục hình ix MỞ ðẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1 Tình hình sản xuất và sử dụng ô tô – máy kéo ở Việt Nam 3 1.2 Tình hình nghiên cứu về hiệu suất và hao tổn công suất trên hệ thống truyền lực hiện nay 6 1.2.1 So sánh các bộ truyền khác nhau 6 1.2.2 Các quan hệ tổng quát về hiệu suất 7 1.2.3 Xác ñịnh hiệu suất nhờ ño lực kéo 9 1.2.4 Nghiên cứu hiệu suất trên hệ thống truyền lực máy kéo 11 1.3 Mục ñích và nhiệm vụ của ñề tài 15 1.3.1 Mục ñích 15 1.3.2 Nhiệm vụ 15 Chương 2 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN HAO TỔN CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC Ô TÔ – MÁY KÉO 16 2.1 Hao tổn trong truyền ñộng bánh răng 16 2.2 Hao tổn ăn khớp răng phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài 17 2.3 Hao tổn phụ thuộc tải trọng trong bộ truyền hành tinh 21 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iv 2.4 Hao tổn phụ thuộc tải trọng của một cấp truyền ñộng cặp bánh răng côn 22 2.5 Hao tổn công suất trên gối ñỡ 24 2.6 Hao tổn công suất tại phớt làm kín 26 2.7 Hao tổn công suất khi bôi trơn nhúng dầu 27 2.8 Các hao tổn ñặc biệt 30 2.8.1 Công suất bơm dầu bôi trơn 30 2.8.2 Hao tổn công suất tại ly hợp và phanh ướt 30 Chương 3 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC ðIỂN HÌNH TRÊN Ô TÔ – MÁY KÉO 34 3.1 Hệ thống truyền lực trên ô tô 34 3.1.1 Ô tô con 34 3.1.2 Ô tô tải 39 3.2 Hệ thống truyền lực trên máy kéo 43 Chương 4 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU VÀ SỬ DỤNG ðẾN HAO TỔN CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT TRUYỀN ðỘNG 47 4.1 Lựa chọn xe nghiên cứu 47 4.1.1 Lý do lựa chọn xe THACOKIA - 1,25T 47 4.1.2 Thông số kỹ thuật 48 4.1.3 Các thông số kết cấu 49 4.1.4 Xử lý các số liệu 51 4.2 Ảnh hưởng của tải trọng ñến hao tổn công suất và hiệu suất trên các cặp bánh răng ăn khớp 51 4.2.1 Cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài 51 4.2.2 Cặp bánh răng côn 53 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . v 4.3 Ảnh hưởng của tốc ñộ quay trục sơ cấp hộp số ñến hiệu suất và hao tổn công suất trên các cặp bánh răng ăn khớp 55 4.3.1 Cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài 55 4.3.2 Cặp bánh răng côn 58 4.4 Hao tổn công suất trên các gối ñỡ 60 4.4.1 Hao tổn không tải 60 4.4.2 Hao tổn phụ thuộc tải trọng ñộng cơ 61 4.5 Hao tổn công suất trên phớt chắn dầu 67 4.6 Hao tổn công suất khi bôi trơn nhúng dầu 68 4.6.1 Cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài 68 4.6.2 Cặp bánh răng côn 69 4.7 Hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực 71 4.7.1 Phụ thuộc tải trọng ñộng cơ 71 4.7.2 Phụ thuộc tốc ñộ quay ñộng cơ 74 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 77 Kết luận 77 ðề Nghị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU N max - Công suất cực ñại của ñộng cơ; (kW). M max - Mômen xoắn cực ñại của ñộng cơ; (N.m). n - Tốc ñộ quay của ñộng cơ; (vòng/phút). A - Khoảng cách trục; (mm). L - Chiều dài nón; (mm). b - Bề rộng bánh răng; (mm). ψ L - Hệ số bề rộng bánh răng; Z - Số răng; d - ðường kính trục; (mm). d m - ðường kính ổ lăn; (mm). d D - ðường kính phớt chắn dầu; (mm). V t - Vận tốc vòng; (m/s). f - Hệ số tính ñến loại ổ lăn và tải trọng trên ổ lăn; (N). C 0 - Hệ số chịu tải trọng tĩnh; (N). F 0 - Tải trọng ổ ñỡ tương ñương tĩnh; (N). F - Tải trọng tâm ổ lăn; (N). F a - Tải trọng dọc trục; (N). F r - Tải trọng hướng kính; (N). υ - ðộ nhớt ñộng học dầu bôi trơn; (m 2 /s). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vii DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Tập hợp các quan hệ toán học gần ñúng xác ñịnh bằng thực nghiệm ñể tính toán hiệu suất 14 2.1 Giá trị ñộ nhám trung bình R a phụ thuộc vào môñun và chất lượng ăn khớp. 19 2.3 Cách xác ñịnh f và f 0 25 2.4.1 Các công thức tính toán hao tổn thủy lực khi bôi trơn nhúng dầu 28 2.4.2 Các công thức tính toán hao tổn thủy lực khi bôi trơn vung dầu 29 4.1 Các thông số kỹ thuật của xe THACOKIA - 1,25T 48 4.2 Các thông số của hộp số xe THACOKIA – 1,25T 50 4.3 Các thông số của truyền lực chính xe THACOKIA – 1,25T 512 4.4 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài, ứng với n ñc = 4.150 (vòng/phút) 53 4.5 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng của cặp bánh răng côn, ứng với n ñc = 4.150 (vòng/phút) 55 4.6 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài, ứng với M max = 172 N.m 57 4.7 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng côn, ứng với M max = 172 N.m 58 4.8 Kết quả tính toán hao tổn công suất không tải tại các gối ñỡ, ứng với n ñc = 4.150 (vòng/phút) 60 4.9 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ A, ứng với n ñc = 4.150 (vòng/phút) 62 4.10 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối ñỡ A, ứng với M max = 172 N.m 62 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . viii 4.11 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ C, ứng với n ñc = 4.150 (vòng/phút) 64 4.12 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối ñỡ C, ứng với M max = 172 N.m 64 4.13 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tải trọng tại gối ñỡ B ứng với n ñc = 4.150 (vòng/ phút) 66 4.14 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay tại gối ñỡ B ứng với M max = 172 N.m 66 4.15 Kết quả tính toán hao tổn công suất trên phớt chắn dầu 68 4.16 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài khi bôi trơn nhúng dầu 69 4.17 Kết quả tính toán hao tổn công suất phụ thuộc tốc ñộ quay của cặp bánh răng côn khi bôi trơn nhúng dầu 70 4.18 Kết quả tính toán hao tổn công suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc tải trọng, ứng với n ñc = 4.150 (vòng/phút) 71 4.19 Kết quả tính toán hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc tải trọng, ứng với n ñc = 4.150 (vòng/phút) 72 4.20 Kết quả tính toán hao tổn công suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc tốc ñộ quay, ứng với M max = 172 N.m 74 4.21 Kết quả tính toán hiệu suất toàn phần của hệ thống truyền lực phụ thuộc tốc ñộ quay, ứng với M max = 172 N.m 74 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . ix DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 So sánh ñịnh tính hiệu suất khi ñầy tải của các sơ ñồ truyền lực máy kéo khác nhau 7 1.2 Cân bằng công suất trên hệ thống truyền lực máy kéo (không có trục trích công suất) 8 1.3 Ảnh hưởng ñịnh tính của các thông số hoạt ñộng vào hiệu suất của một hệ thống truyền lực máy kéo 11 1.4 Trường ñặc tính hiệu suất cho tỷ số truyền 7,5kW/h của máy kéo ZT 300 công suất danh nghĩa 73,7kW tại 1850v/ph 13 1.5 Mômen hao tổn không tải của truyền lực máy kéo phụ thuộc vào tần số quay ñộng cơ, nhiệt ñộ dầu ≈ 30 0 C 13 2.1 Cấp truyền ñộng hành tinh ñơn giản 21 2.2 Hao tổn công suất trên phớt dầu khi làm kín hướng kính dầu ñộng cơ SEA20 100 0 C 26 2.3 Mô hình dòng cắt dừng với phân bố vận tốc trong khe hở bôi trơn 31 2.4 Mômen cắt phụ thuộc vào tần số quay chủ ñộng khi phân bố ñều khe hở bôi trơn trong các trường hợp bôi trơn cưỡng bức, nhúng dầu 32 3.1 Sơ ñồ bố trí chung hệ thống truyền lực ô tô con 35 3.2 Các dạng cấu trúc truyền lực trên ô tô con hai cầu chủ ñộng 37 3.3 Sơ ñồ hệ thống truyền lực ô tô nhiều cầu với các bánh ñều là chủ ñộng 40 3.4 Sơ ñồ hệ thống truyền lực ô tô tải nhẹ 41 3.5 Sơ ñồ hệ thống truyền lực ô tô tải hạng nặng 42 3.6 Sơ ñồ hệ hống truyền lực ô tô ba cầu chủ ñộng 42 3.7 Sơ ñồ hệ hống truyền lực của máy kéo bánh 44