Nghiên cứu đặc tính động lực học của ôtô với hệ thống truyền lực cơ khí và hệ thống truyền lực thuỷ cơ

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ

B GIO DC V O TO TRNG I HC NễNG NGHIP H NI V ANH SN Nghiên cứu đặc tính động lực học Của ô tô với hệ thống truyền lực cơ khí Và hệ thống truyền lực thuỷ cơ LUN VN THC S K THUT Chuyờn ngnh: K thut mỏy v Thit b c gii hoỏ NLN Mó s: 60.52.14 Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS. NGUYN NGC QU H NI, 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa từng ñược sử dụng hoặc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược ghi rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 05 tháng 11 năm 2010 Tác giả luận văn Vũ Anh Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ii LỜI CẢM ƠN Có ñược kết quả nghiên cứu này, tôi xin ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến: Người hướng dẫn khoa học PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế - Bộ môn ðộng lực – Khoa Cơ ñiện- Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ, ñóng góp nhiều ý kiến khoa học trong quá trình nghiên cứu và xây dựng luận văn này. Tập thể các thầy, cô giáo bộ môn ðộng lực - khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ, tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ của ñề tài. Các ñồng chí lãnh ñạo và giáo viên trong khoa ðộng lực, trường CðN cơ ñiện Phú Thọ, nơi tôi ñang công tác ñã hết sức tạo ñiều kiện và giúp ñỡ tôi trong quá trình công tác,học tập và thực hiện ñề tài. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình, bạn bè ñã ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù ñã hết sức cố gắng hết sức mình nhưng do khó khăn về tài liệu, thiết bị, thời gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp từ các thầy, cô và bạn bè ñồng nghiệp ñể luận văn này ñược hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày 05 tháng 11 năm 2010 Tác giả luận văn Vũ Anh Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iii MỤC LỤC Lời cam ñoan………………………………………………………………… i Lời cảm ơn ii Mục lục………………………………………………………………………iii Danh mục bảng……………………………………………………………….vi Danh mục hình…………………………………………………………… .viii MỞ ðẦU i TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU . 4 1.1. VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ðỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ 4 1.2. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU . 7 1.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI . 7 1.4. KẾT LUẬN CHUNG 9 Chương 2 . 10 CƠ SỞ LÝ THUYẾT . 10 2.1. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC THỦY LỰC 10 2.1.1. Truyền lực thuỷ tĩnh 10 2.2 LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ðỘNG . 18 2.2.1 Các ñường ñặc tính của ñộng cơ 18 2.1.2. Mô men chủ ñộng 22 2.1.3 Các lực tác dụng lên ôtô . 25 2.1.4. Các lực cản chuyển ñộng của ô tô . 28 2.3. TÍNH CHẤT ðỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ 32 2.3.1. Cân bằng lực kéo và cân bằng công suất 32 2.3.2 Cân bằng công suất 36 2.3. NHÂN TỐ ðỘNG LỰC HỌC VÀ ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC 39 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iv 2.3.1. Nhân tố ñộng lực học ô tô 39 2.3.2 ðặc tính ñộng lực học của ô tô . 41 2.3.3. Sử dụng ñường ñặc tính ñộng lực học của ñộng cơ 43 2.6. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG ðƯỜNG ðẶC TÍNH ðỘNG HỌC LÝ THUYẾT . 54 Chương 3 XÂY DỰNG ðƯỜNG ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC LÝ THUYẾT . 55 3.1. XÂY DỰNG ðƯỜNG ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ CÓ HỘP SỐ CƠ HỌC 55 3.1.1 Xây dựng ñường ñặc tính của ñộng cơ cho xe UAZ - 31512 .55 3.2 CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT LÝ THUYẾT 57 3.2.2. Khảo sát theo lý thuyết . 57 3.2.3. Kết quả và phân tích kết quả khảo sát lý thuyết 57 3.3. XÂY DỰNG ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ CÓ HỘP SỐ THỦY CƠ 67 3.3.1. Các ñường ñặc tính ñộng lực học cơ bản của xe ô tô Toyota - Crown . 67 Chương 4 . 73 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 73 4.1. MỤC ðÍCH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM . 73 4.2. PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG ðƯỜNG ðẶC TÍNH ðỘNG LỰC HỌC BẰNG THỰC NGHIỆM 74 4.2.1. Cơ sở lý luận của phương pháp .74 4.2.2. Các thông số cần ño và yêu cầu thiết bị 75 4.3. TÍNH NĂNG KỸ THUẬT THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM . 76 4.3.1. Thiết bị ño vận tốc 76 4.3.2. Xe thí nghiệm và lắp ñặt thiết bị thí nghiệm . 81 4.4. THIẾT LẬP SƠ ðỒ ðO VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 84 4.4.1. Thiết lập sơ ñồ ño vận tốc . 84 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật v Thiết bị ño vận tốc SENSOR - V1 ñược liên kết với máy tính thông qua các thành phần liên kết. Khi ñó có thể xử lý thông tin ño lường một cách thuận tiện, ví dụ hiệu chỉnh thiết bị, chuyển ñổi cổng ño, hiển thị kết quả trên màn hình ñể tiện theo dõi thí nghiệm và ghi lại các kết quả ño…Trong ñề tài này sử dụng phần mềm DASYLAB kết hợp với Sensor - V1 ñể tiến hành thí nghiệm xác ñịnh gt và quãng ñường phanh của ô tô máy kéo trên ñường [19], [21], [15]. . 84 4.5. ðIỀU KIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM . 86 4.5.1 ðiều kiện thí nghiệm 86 4.5.2 Các phương án thí nghiệm . 86 4.6. KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM . 86 4.6.1 Thí nghiệm 1 . 87 4.6.2 Thí nghiệm 2 . 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 KẾT LUẬN 96 KIẾN NGHỊ . 96 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Tỷ số truyền . 59 Bảng 3.2. Thông số hệ số cản lăn . 59 Bảng 3.3 Giá trị một số thông số liên quan ñến lực cản không khí 61 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Hệ thống truyền lực thủy tĩnh . 10 Hình 2.2. Sự phối hợp của bơm và mô tơ thuỷ lực . 11 Hình 2.3. Ly hợp thủy lực 13 Hình 2.4. Biến mô thủy lực 14 Hình 2.5. Sự làm việc của biến mô thủy lực 15 Hình 2.6. Bộ biến mô kết hợp với hộp số cơ khí 17 Hình 2.7. ðường ñặc tính tốc ñộ ngoài của ñộng cơ xăng 20 Hình 2.8. ðường ñặc tính tải trọng của ñộng cơ 22 Hình 2.9. Sơ ñồ ñộng học hệ thống truyền lực của ô tô . 23 Hình 2.10 Sơ ñồ nguyên lý làm việc của bánh xe chủ ñộng 25 Hình 2.11. Sơ ñồ lực tác dụng lên ô tô . 28 Hình 2.12. ðồ thị cân bằng lực kéo khi ñộ trượt δ = 0 34 Hình 2.13. ðồ thị cân bằng công suất 38 Hình 2.14. ðặc tính ñộng lực học của ô tô . 42 Hình 2.15. Xác ñịnh khả năng tăng tốc của ô tô theo ñồ thị nhân tố ñộng lực học . 45 Hình 2.16. ðồ thị gia tốc của ô tô 3 số truyền . 47 Hình 2.17. ðồ thị gia tốc của một số ôtô tải 47 Hình 2.18. ðồ thị xác ñịnh thời gian tăng tốc của ô tô . 48 Hình 2.19. ðồ thị tăng tốc khi kết hợp chuyển số 49 Hình 2.20. ðồ thị quãng ñường tăng tốc . 50 Hình 2.21. ðồ thị nhân tố ñộng lực học của ôtô khi chuyển ñộng với tải trọng ñầy G và khi không ñủ tải G x = 0,5G 52 Hình 2.22. ðồ thị tia theo nhân tố ñộng lực học khi tải trọng thay ñổi . 53 Hình 3.1. ðường ñặc tính tốc ñộ ñộng cơ 57 Hình 3.2 ðồ thị cân bằng lực kéo 58 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật viii Hình 3.3. ðồ thị cân bằng công suất kéo UAZ . 62 Hình 3.4. ðặc tính nhân tố ñộng lực hoc của ô tô UAZ . 63 Hình 3.5. ðồ thị gia tốc của ô tô UAZ . 64 Hình 3.6. ðồ thị quãng ñường tăng tốc của ô tô UAZ 65 Hình 3.7. ðồ thị ñặc tính tốc ñộ ngoài của ñộng cơ Toyota Crown 67 Hình 3.8. ðồ thị ñặc tính ra của hệ thống ñộng cơ - bộ biến mô thủy lực . 68 Hình 3.9. ðồ thị nhân tố ñộng lực học Toyota Crown . 69 Hình 3.10. ðồ thị cân bằng lực kéo ô tô Toyota Crown . 69 Hình 3.11. ðồ thị ñặc tính gia tốc của xe Toyota Crown . 70 Hình 4.2 Cảm biến quang học E3F3 ño tần số quay . 79 Hình 4.6. Hình ảnh xe UAZ - 31512 . 83 Hình 4.13. Sơ ñồ xử lý thông tin thí nghiệm ño vận tốc trên phần mềm Dasylab7.0[15] 86 Hình 4.14. Thí nghiệm tăng tốc thứ nhất trên ñường nhựa . 88 Hình 4.16. Thí nghiệm tăng tốc ô tô Toyota Crown hộp tự ñộng (AT) 95 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ix DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Diễn giải ðơn vị tính 1 f Hệ số cản lăn N/m 2 2 G Trọng lượng toàn bộ xe N 3 G ϕ Trọng lượng bám N 4 g Gia tốc trọng trường m/s 2 5 I d , I hs , … Mô men quán tính các chi tiết quay: ñộng cơ, hộp số, … kg.m 2 6 δ ðộ trượt % 7 M e , M max (M M ) Mô men ñộng cơ, mô men lớn nhất của ñộng cơ Nm 8 m Khối lượng xe kg 9 N e , N max (N H ) Công suất ñộng cơ, Công suất ñịnh mức của ñộng cơ kW 10 n e Số vòng quay trục khuỷu ñộng cơ v/ph 11 n M , n H Số vòng quay trục khuỷu ñộng cơ ứng với mô men xoắn lớn nhất và công suất lớn nhất của ñộng cơ v/ph 12 P c Lực cản chuyển ñộng thẳng N 13 P k Lực kéo tiếp tuyến N 14 P ϕ Lực bám N 15 P w Lực cản không khí N 16 P j Lực quán tính N 17 P d Lực kéo dư N 18 R Bán kính quay vòng của xe m 19 r Bán kính ñộng học bánh xe m