Nghiên cứu xậy dựng đăt tính động lực học của ô tô với truyền lực thủy lực

Luận văn

i Bộ giáo Dục và Đào tạo trờng đại học nông nghiệp I Lại Huy Tài Nghiên cứu xây dựng đặc tính động lực học của ô tô với truyền lực thủy lực luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã số: 065214 Ngời hớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Ngọc Quế Hà nội- 2006 ii Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã đợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Lại Huy Tài iii Lời cảm ơn Trong quá trình làm luận văn, tôi đã nhận đợc sự động viên và giúp đỡ của các cơ quan; tập thể và nhiều cá nhân . Tôi xin chân thành cảm ơn ! Nhân dịp này Tôi bày tỏ lòng biết ơn về sự gúp đỡ tận tình của T.S Nguyễn Ngọc Quế - đã hớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi học tập, nghiên cứu và thực hiện hoàn thành đề tài. Tôi cũng xin đợc bày tỏ lòng biết ơn và xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong bộ môn Ô tô - Máy kéo, các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Điện và cùng toàn thể các thầy cô giáo Trờng ĐHNNI - Hà Nội đã tận tình giảng dạy và tạo mọi điều kiện giúp đỡ. Nhân đây cho tôi xin gửi lời cảm ơn trân thành tới ban lãnh đạo, tập thể và các giáo viên Trờng CĐKTKT - Đại Học Thái Nguyên nơi tôi đang công tác đã giúp đỡ trong thời gian tôi đi học và làm luận văn. Xin trân thành cảm ơn tới tất cả các đồng nghiệp, các bạn và ngời thân về sự giúp đỡ thân tình đối với tôi! Tác giả đã hết sức cố gắng để hoàn thành luận văn, tuy nhiên cũng không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đợc các ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Lại Huy Tài iv Mục lục Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục các bảng vii Danh mục các hình viii Các ký hiệu dùng trong luận văn vi 1. Mở đầu 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài 1 1.2.1. Mục đích 1 1.2.2. Yêu cầu 2 1.3. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 2. Tổng quan những vấn đề nghiên cứu 4 2.1. Khái quát về hệ thống truyền lực. 4 2.1.1. Hệ thống truyền lực cơ khí 5 2.1.2. Hệ thống truyền lực thủy lực 8 2.2. ứng dụng của máy vi tính trong đề tài 16 2.3. Nhiệm vụ và đối tợng nghiên cứu 17 3.1.2. Phơng trình của lực kéo và mô men 26 3.1.3. Nhân tố động lực học của ô tô 30 3.1.4. Đặc tính của bộ biến đổi đổi mômen quay 32 3.2. Xây dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ 35 3.2.1. Điều kiện cho trớc 35 3.2.2. Xác định hàm và vẽ đồ thị đặc tính ngoài của động cơ 37 3.3. Đồ thị không thứ nguyên của xe Gát + 13 Trai Ca " 41 3.3.1. Xác định các hệ số và vẽ đồ thị không thứ nguyên 42 v 3.3.2. Tính toán và xác định hàm hiệu suất biến mô ( bm ) 43 4. Tính toán và xây dựng đờng đặc tính động lực học 47 4.1. Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ - biến mô thủy lực 47 4.1.1. Tính toán và xác định hàm mô men bánh bơm (M B ) 47 4.1.2. Xác định toạ độ các điểm cắt trên đồ thị M B và M e 49 4.1.3. Kết quả tính toán và vẽ đồ thị 50 4.2. Xác định số vòng quay (n T ), mô men (M T ) và công suất (N T ) của tuabin 52 4.2.1. Xác định véc tơ số vòng quay (n T ) của tuabin 52 4.2.2. Xác định véc tơ mô men tuabin (M T ) 52 4.2.3. Xác định véc tơ công suất tuabin (N T ) 52 4.2.4. Xác định hàm mô men và công suất (M T ) và (N T ) phụ thuộc vào số vòng quay tuabin (n T ) 53 4.2.5. Kết quả tính toán và vẽ đồ thị 53 4.3.1. Tính toán và xác định đặc tính động lực học (P k , D và j) 55 4.3.2. Xác định hàm lực kéo (p k ) và nhân tố động lực học (D) phụ thuộc vào vận tốc của xe 58 4.3.3. Vẽ đồ thị lực kéo (p k ) và nhân tố động lực học (D) phụ thuộc vào vận tốc (v) của xe 61 4.3.4. Tính toán và vẽ đồ thị gia tốc j = f (v) của ô tô Gát - 13 trai Ca 66 5. Kết luận và đề nghị 70 5.1 Kết luận chung 70 5.2. Đề nghị 72 Tài liệu tham khảo 73 vi các ký hiệu dùng trong luận văn TT ký hiệu ý nghĩa đơn vị 1 N e Công suất hữu ích của động cơ W 2 M e Mô men xoắn của động cơ Nm 3 n e Số vòng quay của động cơ v/ph 4 M B Mô men bánh bơm biến mô thủy lực Nm 5 n B Số vòng quay của bánh bơm biến mô thủy lực v/p 6 B Vận tốc góc của bánh bơm biến mô thủy lực 1/s 7 R B Bán kính của bộ biến mô m 8 N T Công suất của tuabin biến mô thủy lực w 9 M T Mô men của tuabin biến mô thủy lực Nm 10 n T Số vòng quay của tuabin biến mô tủy lực v/ph 11 G Trọng lợng của ô tô N 12 r b Bán kính bánh xe của ô tô m 13 v Vận tốc chuyển động của ô tô m/s 14 p k Lực kéo của ô tô N 15 D Nhân tố động lực học của ô tô 16 Hệ số cản tổng cộng của đờng 17 j Gia tốc của ô tô m/s 2 18 k bm Hệ số biến mô thủy lực 19 b Hệ số mô men bánh bơm s 2 /m 20 bm Hiệu suất bộ biến mô 21 i bm Tỷ số truyền của bộ biến mô 22 Z Phản lực của mặt đờng lên bánh xe N 23 m i Hệ số phân bố tải trọng động 24 i Hệ số tính đến ảnh hởng của các chi tiết quay 25 m Khối lợng của ô tô kg 26 p f Lực cản lăn của ô tô N 27 p w Lực cản không khí N 28 G T Chi phí nhiên liệu kg/ h 29 g e Chi phí nhiên liệu riêng kg/ kw.h vii Danh mục các bảng Bảng 3 - 1: Giá trị trung bình của hiệu suất truyền lực 21 Bảng 3 - 2: Trị số hệ số cản lăn 23 Bảng 3 - 3: Các nhân tố cản không khí 24 Bảng 3 - 4: Kết quả tính toán công suất và chi phí nhiên liệu 40 Bảng 3 - 5: Giá trị hệ số mô men và tỷ số truyền của bộ biến mô 42 Bảng 4 - 1: Tổng hợp kết quả tính toán các trị số động lực của bộ biến mô 50 Bảng 4 - 2: Kết quả tính toạ độ các giao điểm của đờng cong hàm M B và M e 51 Bảng 4 - 3: Kết quả tính toán số vòng quay, mô men và công suất của tuabin 53 Bảng 4 - 4: Kết quả tính toán lực kéo và mô men của xe 60 Bảng 4 - 5: Kết quả tính toán vận tốc tối đa và vận tốc thành phần của xe 60 Bảng 4 - 6: Kết quả tính toán thành phần lực kéo so với trọng lợng của xe 61 Bảng 4 - 7: Kết quả tính toán các hệ số hàm gia tốc ở ba số truyền của xe 68 viii Danh mục các hình Hình 2 - 1: Hệ thống truyền lực của ô tô 4 Hình 2 - 2a. Hệ thống truyền lực thủy tĩnh 8 Hình 2 - 2b. Sự phối hợp của bơm và mô tơ thuỷ lực 9 Hình 2 - 3. Ly hợp thủy lực 11 Hình 2 - 4a. Biến mô thủy lực 12 Hình 2 - 4b. Sự làm việc của biến mô thủy lực 13 Hình 2 - 4c. Bộ biến mô kết hợp với hộp số cơ khí 15 Hình 3 - 1. Hệ thống truyền lực của xe Gát -13, 14 và Zil - 114 19 Hình 3 - 2. Đồ thị đặc tính không thứ nguyên của một loại ô tô 35 Hình 3 - 3. Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ xe Gát 13 41 Hình 3 - 4. Đồ thị hệ số mô men bánh bơm b 43 Hình 3 - 5. Đồ thị đặc tính không thứ nguyên bộ biến mô của xe Gát 13 T.Ca 45 Hình 4 - 1. Đồ thị đặc tính tải trọng của hệ thống động cơ - biến mô thủy lực 51 Hình 4 - 2. Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ - bộ biến mô thủy lực 54 Hình 4 - 3a. Đồ thị để xác định hàm lực kéo của ô tô Gát - 13 59 Hình 4 - 3b. Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô Gát - 13 62 Hình 4 - 4. Đồ thị tia và nhân tố động lực học D 65 Hình 4 - 5. Đồ thị đặc tính gia tốc của xe Gát - 13 Trai Ca 69 1 1. Mở đầu 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Công nghệ ô tô máy kéo nói chung, với việc cải tiến các hệ thống và cơ cấu của chúng nói riêng, là một vấn đề đợc nhiều ngời trong nớc cũng nh trên thế giới đặc biệt quan tâm. Những năm gần đây ô tô, máy kéo sản xuất ra có sự thay đổi rất lớn có những hệ thống, cơ cấu đổi mới hoàn toàn. Trong đó hệ thống truyền lực (HTTL) cũng đợc cải tiến và có những đổi mới nhất định. Hiện nay trên ô tô, máy kéo có trang bị HTTL thủy lực đợc dùng khá phổ biến ở nớc ta. HTTL thủy lực (thủy động và thủy tĩnh) có rất nhiều u điểm nổi trội so với truyền lực cơ khí. Việc nghiên cứu các tính năng kinh tế, kỹ thuật của ô tô, máy kéo với truyền lực thủy lực để khai thác chúng đạt hiệu quả kinh tế cao, an toàn lao động cho ngời và máy là việc làm cần thiết, vì HTTL thủy lực có nhiều điểm khác so với truyền lực cơ khí. Với ý nghĩa đó, đợc sự quan tâm giúp đỡ tận tình của thầy hớng dẫn cùng các thầy trong bộ môn Ô tô - máy kéo Trờng ĐHNNI - Hà Nội, chúng tôi lựa chọn đề tài : Nghiên cứu xây dựng đặc tính động lực học của ô tô với truyền lực thủy lực". 1.2. Mục đích, yêu cầu của đề tài 1.2.1. Mục đích Để đáp ứng sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ ô tô trên thế giới và sử dụng xe có truyền lực thủy lực hiện nay, thì phải hiểu đặc điểm, kết cấu . cùng với sự đổi mới của chúng. Hơn nữa để có chỉ tiêu đánh giá, so sánh các loại xe khác nhau thì cần tiến hành Nghiên cứu xây dựng đặc tính động lực học của ô tô với truyền lực thủy lực, nghĩa là: - Xây dựng và vẽ đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô, thể hiện mối liên hệ lực kéo phụ thuộc vào vận tốc của xe. 2 - Xây dựng đồ thị tia và nhân tố động lực học, cho biết khả năng mang tải, thể hiện mối liên hệ của nhân tố động lực học phụ thuộc vào vận tốc của xe. - Xây dựng và vẽ đồ thị gia tốc, thể hiện mối liên hệ giữa gia tốc phụ thuộc vào vận tốc của xe. Trong đó đề tài sẽ tính toán, xác định và xét sự biến đổi về mối liên hệ của các thông số động lực học đặc trng của ô tô với truyền động thủy lực - thể hiện bằng các kết quả tính toán và đồ thị biểu diễn để làm cơ sở cho cán bộ kỹ thuật, sinh viên, cũng nh ngời sử dụng . tham khảo, hiểu rõ thêm về một loại xe cụ thể có hệ thống nói trên. 1.2.2. Yêu cầu - Nghiên cứu kỹ tổng quan về hệ thống truyền lực nói chung, hiểu rõ đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc . khả năng ứng dụng và hớng phát triển của từng loại truyền động của ô tô. - Tìm kiếm những tài liệu, xác định các công thức chung dùng để tính toán, xây dựng các đờng đặc tính của xe. - Tìm kiếm thông tin thu thập dữ liệu, tính toán, xác định các hàm và vẽ đồ thị đặc tính ngoài của động cơ ô tô. - Dựa vào thông số khảo nghiệm và những thông tin tìm kiếm đợc, tính toán, xác định các hàm và dựng lại đồ thị đặc tính không thứ nguyên bộ biến mô của xe. - Tính toán, xét sự làm việc đồng thời giữa động cơ với bộ biến mô, xác định các hàm động lực của bánh bơm biến mô và vẽ đồ thị đặc tính tải trọng hệ thống động cơ - biến mô thủy lực của xe. - Tính toán, xác định các hàm động lực của tuabin và vẽ đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ - biến mô thủy lực của xe. - Tính toán, xác định hàm để xây dựng chơng trình vẽ đồ thị đặc tính động lực học của xe. Vì điều kiện công nghệ ô tô ở nớc ta cha phát triển, điều kiện tài liệu