Bài tập lớn: tính toán sức kéo ô tô Xe tham khảo: huyndai tucson. tài liệu này bao gồm 1 bản thuyết minh, một file cad tuyến hình xe huyndai Tucson và một bảng Excel tính toán dãy tỉ số truyền phục vụ cho thuyết minh.
NGUYỄN ĐỨC NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT Ô TÔ Tên đề tài: Tính tốn sức kéo tơ Loại tơ: xe Tải trọng/Số chỗ ngồi: chỗ Vận tốc chuyển động cực đại: 195 km/h Hệ số cản tổng cộng đường lớn nhất: max = 0.45 Xe tham khảo: Huyndai Tuson Sinh viên: Nguyễn Đức Nam Nhóm: Lớp: Cơ khí tơ Hệ: Chính quy Khóa: k58 Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Văn Như Hà Nội 2020 NGUYỄN ĐỨC NAM Mục lục Mục lục Lời Nói Đầu CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ 1.1.Xác định kích thước xe 1.2.Các thông số thiết kế, thơng số chọn tính chọn: 1.3.Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tô CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động 2.2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực 10 2.2.1 Tỷ số truyền truyền lực 10 2.2.2, Tỷ số truyền hộp số 11 2.3.Xây dựng đồ thị 13 2.3.1.Phương trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo ôtô 13 2.3.2.Phương trình cân cơng suất đồ thị cân công suất ôtô 15 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 17 2.3.4.Xác định khả tăng tốc ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc 19 2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 20 2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược 20 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ơtơ 22 2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ôtô 24 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc quãng đường tăng tốc 26 KẾT LUẬN 26 NGUYỄN ĐỨC NAM Lời Nói Đầu Lý thuyết ôtô môn sở then chốt chun ngành khí ơtơ có liên quan đến tính chất khai thác để đảm bảo tính an tồn, ổn định hiệu q trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh tế nhiên liệu, động lực học phanh, tính ổn định , động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ôtô phần môn học, với việc vận dụng kiến thức học tiêu đánh giá khả kéo ơtơ để vận dụng để tính tốn sức kéo động lực học kéo, xác định thong số động hay hệ thống truyền lực loại ơtơ cụ thể Qua đó, biết số thống số kỹ thuật, trạng thái, tính khả làm việc vủa ôtô kéo, từ hiểu nội dung, ý nghĩa tập góp phần vào việc củng cố nâng cao kiến thức phục vụ cho môn học bổ sung thêm vào vốn kiến thức phục vụ cho công việc sau Nội dung tập lớn gồm chương : - CHƯƠNG : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ƠTƠ - CHƯƠNG : TÍNH TỐN SỨC KÉO Ô TÔ Nội dung tập lớn hoàn thành hướng dẫn thầy TRẦN VĂN NHƯ Bộ mơn khí ơtơ – Đại học Giao Thông Vận Tải Sinh viên thực Nguyễn Đức Nam NGUYỄN ĐỨC NAM CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH ÔTÔ 1.1.Xác định kích thước xe – Ba hình chiếu xe Huyndai Tucson : – Các kích thước bản: STT Thơng số Ký hiệu Kích thước Đơn vị Chiều dài tồn L0 4480 mm Chiều rộng toàn B0 1850 mm Chiều cao toàn H0 1660 mm Chiều dài sở L 2670 mm Vết bánh trước B1 1625 mm Vết bánh sau B2 1620 mm Khoảng sáng gầm xe H1 172 mm Góc trước γ1 17,5 Độ Góc sau γ2 24,5 Độ 10 Vận tốc tối đa Vmax 195 km/h NGUYỄN ĐỨC NAM 1.2.Các thông số thiết kế, thông số chọn tính chọn: a) Thơng số theo thiết kế phác thảo: – Loại động cơ: động xăng, xylanh thẳng hàng – Dung tích cơng tác: Vc = 1999 (cc) – Công suất tối đa: Pmax = 155 (mã lực) = 115.58 (kW) – nN = 6200 ( vịng / phút ) = 648,93 (rad/s) – Mơmen xoắn tối đa: Mmax = 192 (N.m) – Vận tốc lớn nhất: vmax = 195 (km/h) = 54,16 (m/s) – Hệ thống truyền lực: + Động đặt trước, cầu trước chủ động + Hộp số tự động cấp b) Thông số chọn: – Trọng lượng thân: 1435 kg – Trọng lượng hành khách: 60 kg/người – Trọng lượng hành lí: 20 kg/người – Hiệu suất truyền lực: 𝜂𝑡𝑙 = 0,9 – Hệ số cản khơng khí: K=0,25 – Hệ số cản lăn V { 60 ∶ 𝑡ỷ 𝑙ệ 𝐻 𝐵 (&%) 17: Đườ𝑛𝑔 𝑘í𝑛ℎ 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑙ố𝑝(𝑖𝑛𝑐ℎ) NGUYỄN ĐỨC NAM ⇒ 𝐻 𝐵 = 60% ⇒ 𝐻 = 225 60% = 135 (𝑚𝑚) Bán kính thiết kế bánh xe: r0 = 135 + 17 25,4 = 350,9(mm) = 0,3509 (m) Bán kính động học bán kính động lực học bánh xe: rb = rk = λ.r0 với λ: Hệ số kể đến biến dạng lốp (λ=0,93÷0,95) Chọn lốp có áp suất cao λ = 0,94 → rb = rk = 0,94 0,3509 = 0,3298 (m) - Diện tích cản diện: F = 0,78.B0.H0 = 0,78.1,850.1,660= 2,395 (𝑚2 ) - Công thức bánh xe: 4x2 - Công thức bánh xe: 4x2 1.3.Xác định trọng lượng phân bố trọng lượng lên ô tô - Xe Huyndai Tucson chỗ: + Tự trọng (trọng lượng thân): G0 = 1435 (kG) + Tải trọng (hàng hoá, hành lý, ): Gh = 20 (kG) → Trọng lượng: + G0 – tự trọng + n – số người (n = 7) G = G0 + n.(A + Gh) + A – khối lượng người + Gh – khối lượng hành lý G = 1435 + 7.(60 + 20) = 1995 (kG) - Vậy trọng lượng toàn xe: G = 1995 (kG) = 19564,27 (N) NGUYỄN ĐỨC NAM - Phân bố trọng lượng: (G1) chiếm từ 55% ÷ 65% - Chọn G1 = 60%G G1 = 60% 1995 = 1197 (kG) = 11738,56 (N) G2 = (1 – 60%) 1995 = 798 (kG) = 7825,71(N) - Vậy G1 = 11738,56 (N); G2 = 7825,71 (N) CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN SỨC KÉO 2.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động - Các đường đặc tính tốc độ ngồi động đường cong biểu diễn phụ thuộc đại lượng công suất, mômen suất tiêu hao nhiên liệu động theo số vòng quay trục khuỷu động Các đường đặc tính gồm: + Đường công suất: Ne = f(ne) + Đường mômen xoắn : Me = f(ne) + Đường suất tiêu hao nhiên liệu động : ge = f(ne) 𝑁 𝑁 - Ne = (Ne)max [𝑎 ( 𝑒 ) + 𝑏 ( 𝑒 ) − 𝑐 ( - Đặt θ = 𝑒 𝑁 𝑒 𝑁 ) ] (CT 1-3 GT ) (1) với động xăng khơng hạn chế tốc độ có (θ = 1,1 ÷ 1,2) Chọn θ = 1,1 (đối với động xăng) → (Ne)max = 𝑁𝑒𝑣 𝑁 𝑎.( 𝑒 )+𝑏.( 𝑒 ) −𝑐.( 𝑒 ) 𝑁 𝑁 = 𝑎.λ+𝑏.λ𝑒𝑣2−𝑐.λ3 (2) 𝑁 + Động xăng : a = b = c =1 ( a, b, c hệ số thực nghiệm) + vmax = 195 (𝑘𝑚⁄ℎ) 1000 vmax = 195 3600 + Nev = ƞ𝑡𝑙 = 54,16 (𝑚⁄𝑠) [𝐺 𝑓 𝑣𝑚𝑎𝑥 + 𝐾 𝐹 (𝑣𝑚𝑎𝑥 )3 ] (CT 3-5 , tr 102) • G = 1995 (kG) = 19564,27 (N) • vmax = 54,16 (𝑚⁄𝑠) > 22 (𝑚⁄𝑠) Vậy hệ số cản lăn f tính: 𝑓 = 𝑓0 ∗ (1 + 𝑉𝑚𝑎𝑥 ) 1500 = 𝑓 = 0,015 ∗ (1 + 54,16 ) 1500 = 0,0443 NGUYỄN ĐỨC NAM • K – hệ số cản khí động học ( chọn K = 0,25) • F: diện tích cản diện : F = 2,395 • Hiệu suất truyền lực: ƞ𝑡𝑙 = 0,9 (tr 15) • Hệ số cản tổng cộng đường: 𝜓𝑚𝑎𝑥 = 0,45 → Nev = 0,9 [19564,27 0,0443 54,16 + 0,25 2,395 (54,16)3 ] = 157886,11 (W) Nev = 157,8861 (KW) - Vậy công suất động theo điều kiện cản chuyển động: Nev = 157,8861 (kW) - Công suất cực đại động cơ: (2) → Nemax = - 𝑁𝑒𝑣 𝑎.λ+𝑏.λ2 −𝑐.λ3 = 157,8861 1,1+1,12 −1,13 = 161,2728 (kW) Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi: + Tính cơng suất động số vịng quay khác nhau: (sử dụng công thức ledeman) (1) → Ne = (Ne)max [𝑎 λ + 𝑏 λ2 − 𝑐 λ3 ] (kW) Trong : - Ne max N – công suất cực đại động số vòng quay tương ứng - N e e : cơng suất số vịng quay thời điểm đường đặc tính + Tính mơmen xoắn trục khuỷu động ứng với số vòng quay e khác : Ta có : Ta có MN= 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑁 𝑁 𝑁 Me = MN 𝑎 + 𝑏 ( 𝑒 ) − 𝑐 ( 𝑒 ) (N.m) + Lập bảng: - Các thông số e; Ne ; Me có cơng thức tính - Sau tính tốn xử lí số liệu ta xây dựng đường đặc tính ngồi với Cơng suất Ne(kW) Mômen xoắn Me(N.m): NGUYỄN ĐỨC NAM - Kết tính ghi bảng: Bảng 1:Bảng thể mômen công suất động we 129,7867 190 260 330 400 470 540 610 680 713,8267 Me 288,283 299,9791 308,1971 310,6317 307,2828 298,1505 283,2347 262,5354 236,0527 221,1826 Ne 37,41529 56,99604 80,13126 102,5085 122,9131 140,1307 152,9467 160,1466 160,5159 157,8861 Sau tính tốn xử lí số liệu ta xây dựng đường đặc tính ngồi với Cơng suất Ne(kW) Mơmen xoắn Me(N.m) : Đồ thị đường đặc tính tốc độ động 180 350 160 300 140 250 120 100 200 80 150 60 100 40 50 20 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 Ne 500,00 600,00 700,00 Me Hình Đồ thị đường đặc tính tốc độ động - Nhận xét : • Trị số Me max xác định theo công thức Laydecman sau : Xuất phát từ công thức Me= 𝑑𝑀𝑒 𝜔𝑀 𝑑𝜔𝑒 𝜔𝑁 𝑁𝑒 𝜔𝑒 = | 𝜔𝑀 = 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜔𝑁 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝜔𝑁 = = 0,5 [𝑎 + 𝑏 𝜔𝑒 𝜔𝑁 [𝑏 − 2𝑐 −𝑐( 𝜔𝑀 𝜔𝑁 𝜔𝑒 𝜔𝑁 ]=0 ) ] 800,00 NGUYỄN ĐỨC NAM 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥 = 𝑁𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥 = 161272,8 𝜔𝑁 [𝑎 + 𝑏 648,93 𝜔𝑀 𝜔𝑁 −𝑐( 𝜔𝑀 𝜔𝑁 ) ] [1 + 0,5 − (0,5)2 ] Memax= 310,65 (N.m) • Trị số cơng suất Nemax phần công suất động dùng để khác phục lực cản chuyển động Để chọn động đặt ô tô, cần tăng thêm phần cơng khắc phục lực cản phụ, quạt gió, máy nén khí … Vì vật phải chọn cơng suất lớn : Nemax = 1,1 Nemax = 1,1 161,2728 = 177,4 (N.m) 2.2 Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực - Tỉ số truyền hệ thống truyền lực : itl = i0 ih ic ip Trong : + itl – tỷ số truyền HTTL + i0 – tỷ số truyền truyền lực + ih – tỷ số truyền hộp số + ic – tỷ số truyền truyền lực cuối + ip – tỷ số truyền hộp số phụ - Thông thường, chọn ic = 1; ip = 2.2.1 Tỷ số truyền truyền lực - Được xác định theo điều kiện đảm bảo ôtô chuyển động với vận tốc lớn tay số cao hộp số - Ta có: i0 = 𝑒𝑉 𝑟𝑏𝑥 𝑣𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ𝑛 Trong đó: (CT3-8,tr104) + rbx = 0,3298 (m) +eV – số vịng quay động ơtơ đạt tốc độ lớn + vmax = 195 (km/h) =54,16 (m/s) – tốc độ lớn ôtô + ihn = – tỷ số truyền tay số cao hộp số i0 = 0,3298 713,8267 54,16 = 4,3468 10 NGUYỄN ĐỨC NAM Chọn ih1 = 2,0388 b Tỷ số truyền tay số trung gian – Chọn hệ thống tỷ số truyền cấp số hộp số theo ‘cấp số nhân’ – Công bội xác định theo biểu thức: q= 𝑛−1 𝑖ℎ1 √𝑖 (CT 3-14,tr108) ℎ𝑛 Trong đó: + n – số cấp hộp số (n = 6) + ih1 – tỷ sô truyền tay số (ih1 = 2,389) + ihn - tỷ số truyền tay số cuối hộp số (ih6 = 1) – 2,0388 q= √ = 1,153 Tỷ số truyền tay số thứ i hộp số xác định theo công thức sau: ihi = 𝑖ℎ(𝑖−1) 𝑞 = 𝑖ℎ1 𝑞𝑖−1 Trong đó: ihi – tỷ số truyền tay số thứ i hộp số (i = 1; 2;…; n-1) – – Từ hai công thức trên, ta xác định tỷ số truyền tay số: 𝑖ℎ1 + Tỷ số truyền tay số 2: ih2 = + Tỷ số truyền tay số 3: ih3 = + Tỷ số truyền tay số 4: ih4 = + Tỷ số truyền tay số 5: ih5 = + Tỷ số truyền tay số 6: ih6 = 1,00 Tỷ số truyền tay số lùi: 𝑞2−1 𝑖ℎ1 𝑞3−1 𝑖ℎ1 𝑞4−1 = = = 𝑖ℎ1 𝑞5−1 = 2,0388 1,153 2,0388 1,1532 = 1,7680 = 1,5333 2,0388 1,1,533 2,0388 1,1534 = 1,3297 = 1,1531 ihl = 1,2∗ih1 = 1,2∗2,0388 = 2,4466 (5) Kiểm tra tỷ số truyền tay số lùi theo điều kiện bám: 𝑃𝑘𝑙ù𝑖 ≤ Pφ = mk.Gφ.φ 𝑀𝑒 𝑖0 𝑖ℎ𝑙 ƞ𝑡𝑙 𝑟𝑘 𝑖ℎ𝑙 ≤ 𝑖ℎ𝑙 ≤ 0,8 ∗ 11738,56 ∗ 0,8 ∗ 0,3298 310,65 ∗4,3468 ∗ 0,9 ≤ mk.Gφ.φ 𝑚𝑘 𝐺φ φ.𝑟𝑘 𝑀𝑒 𝑚𝑎𝑥 𝑖0 ƞ𝑡𝑙 = 2,0388 (6) 12 NGUYỄN ĐỨC NAM – 13 Từ (5) + (6) → ihl = 2,0388 – c Tỷ số truyền tay số – Tỷ số truyền tương ứng với tay số thể bảng sau: tỉ số truyền tay số 2,0388 ih_1 1,7680 ih_2 1,5333 ih_3 1,3297 ih_4 1,1531 ih_5 ih_6 2,0388 lùi 2.3.Xây dựng đồ thị 2.3.1.Phương trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo ơtơ Phương trình cân lực kéo ôtô: - Pk = Pf + Pi + Pj + Pw (CT 1-46,tr49) Trong đó: + Pk – lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Pki = 𝑀𝑘𝑖 𝑟đ = 𝑀𝑒 𝑖0 𝑖ℎ𝑖 ƞ𝑡𝑙 𝑟đ (CT 1-52,tr52) (a) + Pf – lực cản lăn Pf = G.f.cos 𝛼 = G.f (do 𝛼 = 0) + Pi – lực cản lên dốc Pi = G.sin 𝛼 = (do 𝛼 = 0) + Pj – lực quán tính (xuất xe chuyển động không ổn định) 𝐺 Pj = 𝛿𝑗 j 𝑔 + Pw – lực cản khơng khí Pw = K.F.v2 - Vận tốc ứng với tay số Vi = 𝜔e ∗𝑟𝑏𝑥 i0 ∗ihi (b) Lập bảng tính Pk theo cơng thức (a),(b) với tỉ số truyền we(rad/s) 129,79 190,00 260,00 330,00 400,00 470,00 540,00 610,00 680,00 713,83 Me(Nm) 288,283 299,9791 308,1971 310,6317 307,2828 298,1505 283,2347 262,5354 236,0527 221,1826 Ne(kW) Tay số V1 37,4153 4,8300 56,9960 7,0709 80,1313 9,6759 102,5085 12,2810 122,9131 14,8860 140,1307 17,4911 152,9467 20,0961 160,1466 22,7012 160,5159 25,3062 157,8861 26,5651 Pk1 6971,766 7254,622 7453,365 7512,241 7431,253 7210,398 6849,678 6349,093 5708,642 5349,027 Tay số V2 5,5696 8,1535 11,1575 14,1614 17,1653 20,1693 23,1732 26,1771 29,1811 30,6327 Pk2 6046,017 6291,314 6463,667 6514,725 6444,491 6252,963 5940,141 5506,026 4950,618 4638,754 Tay số V3 6,4224 9,4020 12,8659 16,3298 19,7936 23,2575 26,7214 30,1853 33,6492 35,3231 Pk3 5243,194 5455,92 5605,386 5649,665 5588,756 5422,66 5151,377 4774,906 4293,248 4022,795 V4 7,4058 10,8416 14,8358 18,8301 22,8244 26,8186 30,8129 34,8072 38,8014 40,7316 Pk4 4546,974 4731,453 4861,072 4899,472 4846,651 4702,61 4467,349 4140,868 3723,167 3488,627 V5 8,5397 12,5016 17,1075 21,7133 26,3192 30,9250 35,5309 40,1368 44,7426 46,9683 Pk5 3943,202 4103,185 4215,593 4248,893 4203,086 4078,172 3874,15 3591,021 3228,785 3025,388 V6 9,84727 14,41582 19,72692 25,03801 30,34910 35,66020 40,97129 46,28238 51,59348 54,16000 Tay số Tay số NGUYỄN ĐỨC NAM Tay số Pk6 3419,603 3558,342 3655,824 3684,702 3644,978 3536,65 3359,72 3114,186 14 2800,049 2623,661 Bảng 3.Giá trị lực kéo ứng với tay số Phương trình cân lực cản Pc Pc= Pf + Pw Xét ô tô chuyển động đường khơng có gió Pc = fG + KFv² (trang 52) f = f v≤ 22 m/s f = f0 + vận tốc m/s Pc Pφ f V 1500 Với f0 = 0,015 0,02 ta chọn 𝑓0 = 0,015 0,00 26,57 30,63 35,32 40,73 46,97 54,16 867,3439 7512,678 1289,885 7512,678 1429,187 7512,678 1614,416 7512,678 1860,71 7512,678 2188,201 7512,678 2623,661 7512,678 Bảng Giá trị lực cản ứng với tay số Tổng lực kéo ôtô phải nhỏ lực bám bánh xe mặt đường: Pφ = G1.mk.φ Trong đó: + mk – hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước( cầu trước chủ động ) + Gφ – tải trọng tác dụng lên cầu chủ động + φ – hệ số bám mặt đường (chọn φ = 0,8) Pφ = G1.mk.φ = 11738,56 0,8 0,8 = 7512,678 N Dựng đồ thị Pk =f(v) P𝜑=f(v): NGUYỄN ĐỨC NAM 15 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0,0000 10,0000 Pk1 20,0000 Pk2 Pk3 30,0000 Pk4 40,0000 Pk5 50,0000 Pc Pphi 60,0000 pk6 Hình Đồ thị cân lực kéo - Nhận xét: + Trục tung biểu diễn Pk , Pf , Pw Trục hoành biểu diễn v (m/s) + Dạng đồ thị lực kéo ôtô Pki = f(v) tương tự dạng đường cong Me = f(e) đường đặc tính tốc độ ngồi động + Khoảng giới hạn đường cong kéo Pki đường cong tổng lực cản lực kéo dư (Pkd) dùng để tăng tốc leo dốc + Tổng lực kéo ôtô phải nhỏ lực bám bánh xe mặt đường: 2.3.2.Phương trình cân cơng suất đồ thị cân công suất ôtô – Phương trình cân cơng suất bánh xe chủ động: Nk = N f + N i + N j + N W – (tr 57) Công suất truyền đến bánh xe chủ động kéo tay số thứ I xác định theo công thức: Nki = Ne.ŋ𝑡𝑙 (𝑣ớ𝑖 𝑣𝑖 = – 𝑟𝑘 𝑒 𝑖0 𝑖ℎ𝑖 ) (tr 57) Lập bảng tính tốn giá trị Nki vi tương ứng: we(rad/s) Ne(kW) 129,7867 37,41529 190 56,99604 V1 4,8300 7,0709 V2 5,5696 8,1535 V3 6,4224 9,4020 V4 7,4058 10,8416 V5 V6 Nk 8,5397 9,84727 33,67376 12,5016 14,41582 51,29643 NGUYỄN ĐỨC NAM 260 330 400 470 540 610 680 713,8267 80,13126 102,5085 122,9131 140,1307 152,9467 160,1466 160,5159 157,8861 9,6759 12,2810 14,8860 17,4911 20,0961 22,7012 25,3062 26,5651 11,1575 14,1614 17,1653 20,1693 23,1732 26,1771 29,1811 30,6327 12,8659 16,3298 19,7936 23,2575 26,7214 30,1853 33,6492 35,3231 14,8358 18,8301 22,8244 26,8186 30,8129 34,8072 38,8014 40,7316 17,1075 21,7133 26,3192 30,9250 35,5309 40,1368 44,7426 46,9683 19,72692 25,03801 30,34910 35,66020 40,97129 46,28238 51,59348 54,16000 16 72,11813 92,25762 110,6218 126,1176 137,6521 144,132 144,4643 142,0975 Bảng Công suất ô tô Trên đồ thị Nk = f(v), dựng đồ thị ∑ 𝑁𝑐 theo bảng trên: – Xét ôtô chuyển động đường bằng: ∑ 𝑁𝑐 = Nf + Nw – ∑ 𝑁𝑐 = G.f.v +K.F.v3 (CT 1-61,tr 57) Lập bảng tính ∑ 𝑁𝑐 V Pc 0,00 26,57 30,63 35,32 40,73 46,97 54,16 293,4641 716,0048 855,3076 1040,536 1611,414 2045,914 2623,661 Bảng Công cản ô tô ứng với tay số 160,0000 140,0000 120,0000 100,0000 80,0000 60,0000 40,0000 20,0000 0,0000 0,0000 10,0000 Nk1 20,0000 Nk2 Nk3 30,0000 Nk4 40,0000 Nk5 50,0000 Nc Hình Đồ thị cân cơng suất ơtơ Nk6 60,0000 NGUYỄN ĐỨC NAM 17 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học Nhân tố động lực học tỷ số hiệu số lực kéo tiếp tuyến Pk lực cản khơng khí Pw với trọng lượng tồn ôtô Tỷ số ký hiệu “D” 𝐺 D= 𝑃𝑘 − 𝑃𝑤 𝑃𝑖 + 𝑃𝑗 + 𝑃𝑓 𝐺.(𝑓+𝑖)+ 𝑔.𝑗.𝛿𝑗 = = = 𝐺 𝐺 𝐺 𝑗 𝑔 f + i + 𝛿𝑗 (CT 1-56,tr55) -Xây dựng đồ thị Me.𝑖0 𝑖ℎ𝑖 Di = ( G vi = 𝑟𝑏𝑥 ŋ𝑡𝑙 -KFv²) (CT 1-57,tr55) 𝑒 𝑟𝑏𝑥 𝑖0 𝑖ℎ𝑖 Đồ thị nhân tố động lực học thể mối quan hệ D với tốc độ chuyển - động v ôtô đủ tải động làm việc đường đặc tính tốc độ ngồi, D = f(v) Lập bảng thể mối quan hệ D v tay số: we(rad/s) Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 V6 D6 129,7867 4,83 0,36 5,57 0,31 6,42 0,27 7,41 0,23 8,54 0,20 9,85 0,20 190 7,07 0,37 8,15 0,32 9,40 0,28 10,84 0,24 12,50 0,20 14,42 0,20 260 9,68 0,38 11,16 0,33 12,87 0,28 14,84 0,24 17,11 0,21 19,73 0,20 330 12,28 0,38 14,16 0,33 16,33 0,28 18,83 0,24 21,71 0,20 25,04 0,20 400 14,89 0,37 17,17 0,32 19,79 0,27 22,82 0,23 26,32 0,19 30,35 0,19 470 17,49 0,36 20,17 0,31 23,26 0,26 26,82 0,22 30,93 0,18 35,66 0,17 540 20,10 0,34 23,17 0,29 26,72 0,24 30,81 0,20 35,53 0,16 40,97 0,15 610 22,70 0,31 26,18 0,26 30,19 0,22 34,81 0,17 40,14 0,13 46,28 0,12 680 25,31 0,27 29,18 0,23 33,65 0,18 38,80 0,14 44,74 0,10 51,59 0,08 Bảng 7:Nhân tố động lực học Nhân tố động học theo điều kiện bám xác định sau : n mối quan hệ D v tay số: - D = V Dφ f P − Pw G = mk G − K F V G (CT 1-58, tr 56) 0,00 26,57 30,63 35,32 40,73 46,97 54,16 0,384 0,362402 0,355282 0,345814 0,333225 0,316486 0,294228 0,015 0,022057 0,024384 0,027477 0,031591 0,03706 0,044333 Bảng Nhân tố động lực học theo điều kiện bám 713,8267 26,57 0,25 30,63 0,21 35,32 0,17 40,73 0,13 46,97 0,09 54,16 0,06 NGUYỄN ĐỨC NAM 18 Dựa vào kết bảng tính, dựng đồ thị nhân tố động lực học ôtô : 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0000 10,0000 D1 20,0000 D2 30,0000 D3 D4 40,0000 D5 Dphi 50,0000 f 60,0000 D6 Hình Đồ thị nhân tố động lực học ôtô - Nhận xét: + Dạng dồ thị nhân tố động lực học D = f(v) tương tự dạng đồ thị lực kéo Pk = f(v); vân tốc lớn đường cong dốc + Khi chuyển động vùng tốc độ v > vth i (tốc độ vth i ứng với Di max tay số) ơtơ chuyển động ổn định, trường hợp sức cản chuyển động tăng, tốc độ ôtô giảm nhân tố động lực học D tăng Ngược lại, vùng tốc độ v < vth i vùng làm việc không ổn định tay số ôtô + Giá trị nhân tố động lực học cực đại D1 max tay số thấp biểu thị khả khắc phục sức cản chuyển động lơn đường: D1 max = ψmax - Vùng chuyển động không trượt ôtô: + Cũng tương tự lực kéo, nhân tố động lực học bị giới hạn điều kiện bám bánh xe chủ động với mặt đường + Nhân tố động học theo điều kiện bám Dφ xác định sau: Dφ = + 𝑃φ − 𝑃𝑤 𝐺 = 𝑚𝑘 φ.𝐺φ −𝐾.𝐹.𝑣 𝐺 (CT 1-8,tr56) Để ôtô chuyển động khơng bị trượt quay nhân tố động lực học D phải thoả mãn điều kiện sau : NGUYỄN ĐỨC NAM 19 Ψ ≤ D ≤ Dφ + Vùng giới hạn đường cong Dφ đường cong Ψ đồ thị nhân tố động lực học vùng thoả mãn điều kiện Khi D > Dφ giới hạn định dùng đường đặc tính cục động để chống trượt quay điều kiện khai thác thực tế xảy 2.3.4.Xác định khả tăng tốc ôtô – xây dựng đồ thị gia tốc - Biểu thức tính gia tốc : J= 𝐷𝑖 − 𝑓−𝑖 𝛿𝑖 g (CT 1-64,tr59) Khi ôtô chuyển động đường (a = 0) thì: - Trong đó: Ji = 𝐷𝑖 −𝑓 𝛿𝑖 g (CT 1-65,tr59) + Di – giá trị nhân tố động lực học tay số thứ i tương ứng với tốc độ vi biết từ đồ thị D = f(v); + f, i – hệ số cản lăn độ dốc đường; + ji – gia tốc ôtô tay số thứ i + δj hệ số kể đến ảnh hưởng khối lượng chuyển động quay δj = 1,04+0,05(1+ihi²) (CT 1-37,tr41) Khi ô tô chuyển động với vận tốc v22 m/s f=f0*(1+ v² 1500 ) Lập bảng tính tốn giá trị ji theo vi ứng với tay số: Tay số Tay số Tay số Tay số V1 D1 j1 V2 D2 j2 V3 D3 j3 V4 D4 j4 V5 4,83 0,36 2,68 5,57 0,31 2,40 6,42 0,27 2,13 7,41 0,23 1,88 8,54 7,07 0,37 2,79 8,15 0,32 2,50 9,40 0,28 2,21 10,84 0,24 1,94 12,50 9,68 0,38 2,85 11,16 0,33 2,55 12,87 0,28 2,26 14,84 0,24 1,97 17,11 12,28 0,38 2,86 14,16 0,33 2,56 16,33 0,28 2,25 18,83 0,24 1,95 21,71 14,89 0,37 2,81 17,17 0,32 2,50 19,79 0,27 2,19 22,82 0,23 1,88 26,32 17,49 0,36 2,71 20,17 0,31 2,40 23,26 0,26 2,08 26,82 0,22 1,71 30,93 20,10 0,34 2,54 23,17 0,29 2,23 26,72 0,24 1,86 30,81 0,20 1,52 35,53 22,70 0,31 2,31 26,18 0,26 2,01 30,19 0,22 1,63 34,81 0,17 1,28 40,14 25,31 0,27 2,02 29,18 0,23 1,67 33,65 0,18 1,34 38,80 0,14 0,99 44,74 26,57 0,25 1,86 30,63 0,21 1,51 35,32 0,17 1,19 40,73 0,13 0,83 46,97 NGUYỄN ĐỨC NAM Tay số D5 Tay số j5 V6 D6 j6 0,20 1,63 9,85 0,20 1,63 0,20 1,68 14,42 0,20 1,67 0,21 1,70 19,73 0,20 1,67 0,20 1,62 25,04 0,20 1,57 0,19 1,52 30,35 0,19 1,44 0,18 1,37 35,66 0,17 1,26 0,16 1,17 40,97 0,15 1,02 0,13 0,91 46,28 0,12 0,72 0,10 0,61 51,59 0,08 0,37 20 0,09 0,44 54,16 0,06 0,18 Bảng Giá trị gia tốc ứng với tay số Từ kết bảng tính, xây dựng đồ thị j = f(v): 3,5 2,5 1,5 0,5 0,0000 10,0000 20,0000 J1 30,0000 J2 J3 40,0000 J4 J5 50,0000 60,0000 j6 Hình Đồ thị gia tốc ơtơ - Nhận xét: + Gia tốc cực đại ôtô lớn tay số giảm dần đến tay số cuối + Tốc độ nhỏ ôtô vmin = 4,83 (m/s) tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ động wemin =129,7867 (rad/s) + Trong khoảng vận tốc từ đến vmin ôtô bắt đầu khởi hành, đó, li hợp trượt bướm ga mở dần dần + Ở tốc độ vmax = 54,16(m/s) jv = 0, lúc xe khơng cịn khả tăng tốc + Do ảnh hưởng δj mà j2 (gia tốc tay số 2) > j1 (gia tốc tay số 1) 2.3.5.Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc 2.3.5.1 Xây dựng đồ thị gia tốc ngược - Biểu thức xác định thời gian tăng tốc: Từ CT: j = 𝑑𝑣 𝑑𝑡 → dt = dv 𝑗 NGUYỄN ĐỨC NAM Thời gian tăng tốc ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 là: - 𝑣 t = ∫𝑣 dv (CT 1-66,tr61) 𝑗 + ti – thời gian tăng tốc từ v1 đến v2 + ti = Fi – với Fi phần diện tích giới hạn phần đồ thị 𝑗 = f(v); v = v1 ; v = v2 trục hoành đồ thị gia tốc ngược Thời gian tăng tốc toàn bộ: 𝑡𝑖 = ∑𝑛𝑖=1 𝐹𝑖 n – số khoảng chia vận tốc (vmin → vmax) (vì j = → = ∞ Do đó, tính tới giá trị v = 0,95vmax = 185,25 km/h) - 𝑗 - Lập bảng tính giá trị theo v: 𝑗 Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số V1 1/j1 V2 1/j2 V3 1/j3 V4 1/j4 V5 1/j5 V6 1/j6 4,83 2,68 5,57 0,42 6,42 0,47 7,41 0,53 8,54 0,61 9,85 0,61 7,07 2,79 8,15 0,40 9,40 0,45 10,84 0,52 12,50 0,59 14,42 0,60 9,68 2,85 11,16 0,39 12,87 0,44 14,84 0,51 17,11 0,59 19,73 0,60 12,28 2,86 14,16 0,39 16,33 0,44 18,83 0,51 21,71 0,62 25,04 0,64 14,89 2,81 17,17 0,40 19,79 0,46 22,82 0,53 26,32 0,66 30,35 0,69 17,49 2,71 20,17 0,42 23,26 0,48 26,82 0,59 30,93 0,73 35,66 0,80 20,10 2,54 23,17 0,45 26,72 0,54 30,81 0,66 35,53 0,86 40,97 0,98 22,70 2,31 26,18 0,50 30,19 0,61 34,81 0,78 40,14 1,09 46,28 1,38 25,31 2,02 29,18 0,60 33,65 0,74 38,80 1,01 44,74 1,64 51,59 2,69 26,57 1,86 30,63 0,66 35,32 0,84 40,73 1,20 46,97 2,25 54,16 5,49 Bảng 10 Giá trị 1/j ứng với tay số Từ kết bảng tính, dựng đồ thị = f(v): 𝑗 0,0000 10,0000 1/J1 20,0000 1/J2 30,0000 1/J3 1/J4 40,0000 1/J5 50,0000 1/j6 60,0000 21 NGUYỄN ĐỨC NAM Hình Đồ thị gia tốc ngược 2.3.5.2.Cách tính thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ôtô ❖ Xác định Vimax theo phương pháp giải tích: Từ đồ thị 1/j ta tìm giao điểm việc tính vận tốc thời điểm chuyển số(Vmax) ➢ Ta có: vị trí Vmax1 1 = 𝑗1 𝑗2 𝑗1 = 𝑗2 => Với + D = (𝐷1 −𝑓)∗𝑔 𝐺 𝛿1 ( (𝐷2 −𝑓)∗𝑔 = 𝑀𝑒 ∗𝑖0 ∗𝑖ℎ𝑖 ∗𝜂𝑡𝑙 − 𝐾 ∗ 𝐹 ∗ 𝑉 2) 𝑟𝑏𝑥 + f =𝑓0 ∗ (1 + 𝑉2 1500 ) + 𝑀𝑒 = 𝑀𝑁 [𝑎 + 𝑏 ∗ 𝜔𝑒 = Mặt khác: 𝑀𝑒 = 𝑀𝑁 ∗ [𝑎 + 𝑏 ∗ (1) 𝛿2 (2) (3) 𝑤𝑒 𝑤𝑁 −𝑐∗( 𝑤𝑒 𝑤𝑁 ) ] 𝑉∗𝑖𝑡𝑙 𝑟𝑏𝑥 𝑉∗𝑖𝑡𝑙 𝑤𝑁 ∗𝑟𝑏𝑥 −𝑐∗( 𝑉∗𝑖𝑡𝑙 𝑤𝑁 ∗𝑟𝑏𝑥 ) ] (4) Từ (1), (2), (3), (4) ta có phương trình sau giao điểm sau: 𝛿1 𝑉∗𝑖0 ∗𝑖1 𝑉∗𝑖0 ∗𝑖1 −𝑐∗( ) ]∗𝑖0 ∗𝑖ℎ1 ∗𝜂𝑡𝑙 𝑤𝑁 ∗𝑟𝑏𝑥 𝑤𝑁 ∗𝑟𝑏𝑥 𝑀𝑁 ∗[𝑎+𝑏∗ ∗{ ( (1 + 𝐺 𝑉2 1500 𝑟𝑏𝑥 )} = − 𝐾 ∗ 𝐹 ∗ 𝑉 ) − 𝑓0 ∗ 22 NGUYỄN ĐỨC NAM 𝑉 ∗ 𝑖0 ∗ 𝑖ℎ2 𝑉 ∗ 𝑖0 ∗ 𝑖ℎ2 1 𝑀𝑁 ∗ [𝑎 + 𝑏 ∗ 𝑤𝑁 ∗ 𝑟𝑏𝑥 − 𝑐 ∗ ( 𝑤𝑁 ∗ 𝑟𝑏𝑥 ) ] ∗ 𝑖0 ∗ 𝑖ℎ2 ∗ 𝜂𝑡𝑙 ∗{ ( −𝐾∗𝐹 𝛿2 𝐺 𝑟𝑏𝑥 𝑉2 ∗ 𝑉 ) − 𝑓0 ∗ (1 + )} 1500 Thay số vào phương trình ta V1max=24,9341 (m/s) Tính tốn tương tự cho lần chuyển số ta có vận tốc lần lượt sau: ➢ V1max= 24,9341 (m/s) ➢ V2max= 28,3228 (m/s) ➢ V3max=33,1543 (m/s) ➢ V4max= 38,38041 (m/s) ➢ 𝑉5𝑚𝑎𝑥 = 46,5086 (m/s) ➢ a Thời gian tăng tốc Dựa vào hình dáng đồ thị gia tốc ngược ta có thời điểm chuyển từ số thấp sang số cao Vmax tay số j= dv dt = dv dt j v tv1 −v2 = dv j v1 Tính gần theo cơng thức: tvi −v j 1 1 + ( v j − vi ) ji j j = V 1 t = dv t j i + (s) j jin ji( n +1) v1 v2 23 NGUYỄN ĐỨC NAM b Quãng đường tăng tốc 𝑡 dS = v.dt → 𝑆 = ∫𝑡 𝑣 𝑑𝑡 Từ đồ thị t = f(v) Ta có : Si = 𝐹𝑠𝑖 – với 𝐹𝑠𝑖 phần diện tích giới hạn đường t = f(v) ; t = t1 ; t = t2 trục tung đồ thị thời gian tăng tốc Quãng đường tăng tốc từ vmin ÷ vmax : 𝑛 𝑆 = ∑ 𝐹𝑆𝑖 𝑖=1 S= S= (v j + vi ) tvi −v j (v j + vi ) tvi −v j 2.3.5.3 Lập bảng tính giá trị thời gian tăng tốc – quãng đường tăng tốc ơtơ - Có xét đến mát tốc độ thời gian chuyển số + Sự mát tốc độ chuyển số phụ thuộc vào trình độ người lái, kết cấu hộp số loại động đặt ôtô + Động xăng, người lái có trình độ cao, thời gian chuyển số từ 0,5s đến 2s (Với người lái có trình độ thời gian chuyển số cao từ 25 ÷ 40%) - Tính toán mát tốc độ thời gian chuyển số (giả thiết: người lái xe có trình độ thấp thời gian chuyển số tay số khác nhau): Δv = 𝑗 ∗ ∆𝑡 = 𝑓∗𝑔 𝛿𝑗 ∗ ∆𝑡 + 𝐾∗𝐹∗𝑉 ∗𝑔 𝐺∗𝛿𝑗 ∗ ∆𝑡 (m/s) Trong đó: + f – hệ số cản lăn đường f = f0∗ (1 + 𝑉2 1500 + g – gia tốc trọng trường (g = 9,81 [m/s2]) + ∆t – thời gian chuyển số [s] + δj = + 0,05.[1 + (𝑖ℎ𝑖 )2.(ip)2] Từ công thức ta có bảng sau: ) 24 NGUYỄN ĐỨC NAM δi số → số số → số số → số số → số số → số 1,26 1,21 1,17 1,14 1,12 Δt (s) Δv (m/s) vimax (m/s) Thời gian chuyển số tay số chọn: ∆t = 1(s) 0,333804421 0,387987027 0,477162669 0,589402306 0,796557678 24,93 28,32 33,15 38,38 46,51 Bảng 11 Độ giảm vận tốc sang số - Lập bảng: V J 4,8300 7,4430 8,5595 10,0481 11,9088 13,7696 15,6303 17,8632 19,3518 22,7012 24,5619 24,9341 24,6003 24,8897 26,6063 27,8937 28,3228 27,9348 29,6905 30,1853 32,6595 33,1543 32,6772 34,8072 35,3778 38,2308 38,8014 38,2023 40,7947 44,7426 45,4006 46,0586 45,2745 48,5586 50,8347 51,5935 2,67798 2,798776 2,832145 2,859646 2,866716 2,843444 2,78983 2,685444 2,59158 2,268873 2,062708 2,017769 2,076454 2,06276 1,918976 1,798957 1,75663 1,77324 1,664006 1,627724 1,429836 1,386963 1,41234 1,281982 1,243811 1,037097 0,992583 1,03245 0,873989 0,609524 0,561794 0,513022 0,563432 0,377847 0,231306 0,18033 1/J 0,373416 0,357299 0,353089 0,349694 0,348831 0,351686 0,358445 0,372378 0,385865 0,440747 0,4848 0,495597 0,48159 0,484787 0,521111 0,555878 0,569272 0,563939 0,600959 0,614355 0,699381 0,721 0,708045 0,780042 0,803981 0,96423 1,007472 0,96857 1,144179 1,640626 1,780011 1,949235 1,774837 2,646575 4,323276 5,545404 t (s) s (m) 0,954677 1,351112 1,873907 2,523248 3,174432 3,834514 4,649197 5,213123 6,590352 7,449231 7,631658 8,631658 8,771513 9,633511 10,32605 10,56747 11,56747 12,58616 12,88685 14,50539 14,85682 15,85682 17,4367 17,88863 20,3931 20,95563 21,95563 24,68431 30,04537 31,17073 32,39761 33,39761 40,41245 48,05329 51,79711 5,858388 9,02997 13,89335 21,02186 29,38334 39,08838 52,73732 63,23291 92,24391 112,5527 117,0675 141,8346 145,2954 167,4984 186,3744 193,1603 221,2891 250,6494 259,6515 310,5515 322,116 355,0317 408,3658 424,2251 516,5043 538,171 576,6729 684,5424 914,4449 965,1665 1021,271 1066,938 1396,777 1777,136 1968,872 25 NGUYỄN ĐỨC NAM Bảng 12: thời gian quãng đường tăng tốc 2.3.5.4 Vẽ đồ thị thời gian tăng tốc quãng đường tăng tốc Đồ thị thời gian quãng đường tăng tốc 2500 60 2000 50 40 1500 30 1000 20 500 10 0,0000 10,0000 20,0000 30,0000 s (m) 40,0000 50,0000 60,0000 t (s) Hình Đồ thị thời gian quãng đường tăng tốc KẾT LUẬN Việc tính tốn động lực học kéo ơtơ có ý nghĩa mặt lý thuyết tính tương đối phép tính lựa chọn hệ số q trình tính tốn khơng xác so với thực tế Trong thực tế, việc đánh giá chất lượng kéo ôtô thực đường bệ thử chuyên dùng 26 ... phanh, tính ổn định , động, êm dịu… Bài Tập lớn môn học Lý thuyết ? ?tô phần môn học, với việc vận dụng kiến thức học tiêu đánh giá khả kéo ơtơ để vận dụng để tính tốn sức kéo động lực học kéo, xác... trình cân lực kéo đồ thị cân lực kéo ? ?tô 13 2.3.2.Phương trình cân cơng suất đồ thị cân công suất ? ?tô 15 2.3.3.Đồ thị nhân tố động lực học 17 2.3.4.Xác định khả tăng tốc ? ?tô – xây dựng... Đầu Lý thuyết ? ?tô môn sở then chốt chun ngành khí ơtơ có liên quan đến tính chất khai thác để đảm bảo tính an tồn, ổn định hiệu q trình sử dụng Các tính chất bao gồm: động lực học kéo, tính kinh