Báo cáo thực hành thí nghiệm ô tô

Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun MỤC LỤC ĐO ĐẶC TÍNH LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN TRƠN 1.1 Cơ sở lý thuyết hình thành lực cản 1.1.1 Lực cản lăn Ff 1.1.2 Lực cản khơng khí 1.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 1.2.1 Mơ tả trang thiết bị nguyên lý đo 1.2.2 Các bước làm thí nghiệm 1.2.3 Bảng kết đo 1.3 Xử lý số liệu 1.3.1 Xác định đa thức xấp xỉ bậc ba v thời gian t 1.3.2 Xác định hàm dv/dt = f(t) từ hàm xấp xỉ v = f(t) 1.3.3 Tính giá trị lực cản Fc(i) lực quán tính chuyển động chậm dần 1.3.4 Xác định hàm xấp xỉ bậc Fc theo tốc độ v 10 1.4 Nhận xét 11 1.5 Kết luận 11 ĐO LỰC PHANH 2.1 Mục đích 2.2 Chuẩn bị 2.3.Cơ sở lý thuyết 2.4 Thao tác thí nghiệm 2.5 Xử lý kết 2.5.1 Bảng kết 2.5.2 Xử lý số liệu SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Nguyên LỜI NÓI ĐẦU Việc ứng dụng tiến khoa học công nghệ giới vào việc giảng dạy nhằm mang lại hiệu cao trình đào tào không nhiệm vụ cần thực đào tạo đại học mà nhiệm vụ ngành giáo dục phủ Trong tiến trình Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng chọn đầu tư phịng thí nghiệm AVL với vồn đầu tư lên đến triệu USD qua cho thấy mức độ đại phịng thí nghiệm - thực hành “Thực hành thí nghiệm tơ” học phần trang bị cho sinh viên khoa Cơ Khí Giao Thơng sau học xong học phần “thí nghiệm ô tô” nhằm giúp sinh viên tiếp cận đầy đủ với trang thiết bị đại, cách vận hành hệ thống hết phương pháp thực thí nghiệm hồn chỉnh Với hướng dẫn tận tình thầy em hồn thành thí nghiệm báo cáo thời gian quy định Và cuối em xin chân thành cảm ơn đến thầy Lê Văn Tụy, thầy Phùng Minh Nguyên thầy Huỳnh Bá Vang hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình cho chúng em học phần “thí nghiêm tơ” “thực hành thí nghiệm tơ”, giúp cho em tích lũy thêm kiến thức học lý thuyết cố kiến thức thực hành Đà Nẵng, ngày 24 tháng 10 năm 2012 Sinh viên SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Nguyên ĐO ĐẶC TÍNH LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE TRÊN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN TRƠN 1.1 Cơ sở lý thuyết hình thành lực cản - Phương trình chuyển động tơ đường: Fk = Ff + ± Fi ± Fj Trong đó: + Fk lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động (N) + Ff = G.cosα.f lực cản lăn (N) + = k.F.v2 lực cản khơng khí (N) + Fi = G.sinα lực cản dốc (N) + Fj = lực quán tính chuyển động ơtơ (N) - Trong thí nghiệm tô chuyển động đường nên F i Fj khơng - Phương trình viết lại: Fk = Ff + (*) 1.1.1 Lực cản lăn Ff - Khi bánh xe chuyển động mặt đường có lực cản lăn tác dụng song song với mặt đường ngược chiều chuyển động vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đường - Lực cản lăn phát sinh có biến dạng lốp đường, tạo thành vết bánh xe đường ma sát bề mặt tiếp xúc lốp đường - Để đơn giản người ta coi lực cản lăn ngoại lực tác dụng lên bánh xe chuyển động xác định theo công thức: Ff = Ff1 + Ff2 SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Nguyên Trong đó: + Ff1 lực cản lăn bánh xe trước + Ff2 lực cản lăn bánh xe sau - Các lực cản lăn Ff1 Ff2 bánh xe trước sau có giá trị sau: Ff1 = Z1.f1 Ff2 = Z2.f2 Ở đây: f1, f2 hệ số cản lăn tương ứng bánh xe trước bánh xe sau - Nếu coi hệ số cản lăn bánh trước f1 bánh sau f2 ta có: f1 = f2 = f - Lúc đó: Ff = (Z1 + Z2).f = f.G.cosα Ở đây: α góc dốc mặt đường - Khi ô tô chuyển động đường nằm ngang α = 0, nên: Ff = G.f Ở đây: f hệ số cản lăn ô tô - Các nhân tố gây biến dạng lốp với mặt đường có ảnh hưởng tới hệ số cản lăn lực cản lăn Trong tốc độ tơ yếu tố quan trọng Từ thực nghiệm chứng tỏ: Ff = f(v) = G.f = + Khi v dần đến 0+: Ff = f(v) = G.f = Suy ra: f0 = a, tức hệ số cản lăn không phụ thuộc vào tốc độ SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun + Khi v đủ lớn thì: f = f0 + f1.v + f2.v2 f= 1.1.2 Lực cản khơng khí - Khi ô tô chuyển động, tạo nên thay đổi mật độ khơng khí bao quanh xe, hình thành lực cản khơng khí tác dụng lên tồn bề mặt xe Trong tính tốn thơng thường, tất lực cản khơng khí riêng phần thay lực cản tổng cộng quy ước đặt tâm cản diện ô tô cách mặt đường độ cao - Thực nghiệm chứng tỏ lực cản không khí tơ xác định biểu thức sau: = f(v) = k.F.v2 Trong đó: + k hệ số cản khơng khí, phụ thuộc vào hình dạng khí động chất lượng bề mặt tơ, phụ thuộc mật độ khơng khí [N.s2/m4] + F diện tích cản diện tơ [m2] + v tốc độ tương đối ô tô khơng khí [m/s] - Do kích thước tơ bị ràng buộc chặt chẽ, nên biện pháp để giảm lực cản khơng khí giảm hệ số khí động k Giá trị hệ số khí động nhỏ đạt 0,15 ứng với mẫu ôtô tiêu chuẩn, so với giá trị thực tế ô tô (0,26÷0,45) ô tô du lịch (0,6÷0,8) tơ tải, chứng tỏ nhu cầu giảm hệ số khí động cịn lớn - Như vậy, phương trình (*) trở thành: Fc = Ff + Fw = G.(f0 + f1.v + f2.v2) + K.v2 = F0 + F1.v +F2.v2 (Với K =k.F) SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun 1.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 1.2.1 Mô tả trang thiết bị nguyên lý đo Đối tượng đo ô tô dùng cho việc đo lực cản: Mercedes Benz MB140 có cơng suất động P = 90 (kW) số vòng quay n = 5000 (vòng/phút), tự trọng xe G0 = 2100 (KG), tải Gt = 900 (KG) 1.2.2 Các bước làm thí ngiệm - Một nhóm gồm 12 sinh viên với giáo viên hướng dẫn lên xe để tiến hành thí nghiệm - Bắt đầu di chuyển đến địa điểm tiến hành thí nghiệm - Khi đến đại điểm tiến hành thí nghiệm, chọn đoạn đường vắng khơng có dốc để gia tốc xe tránh làm ảnh hưởng đến kết thí nghiệm (phanh đột ngột) - Chuẩn bị đồng hồ tách thời gian - Quan sát đồng hồ báo tốc độ ô tô bảng táp lô, gia tốc cho xe chạy vượt qua tốc độ 60(km/h) bắt đầu nhả bàn đạp ga đồng thời đưa cần gạt số vị trí Mode ngắt ly hợp cho xe lăn trơn mặt đường - Khi kim đồng hồ báo tốc độ 60 [km/h] bắt đầu bấm đồng hồ để tách thời gian, ứng với vị trí ta có thời gian t0 = [s] - Khi tốc độ tơ giảm cịn 55 [km/h], ta tiếp tục bấm đồng hồ tách thời gian để xác định ∆t = t1-t0 - Quá trình lặp lại tốc độ tơ giảm cịn 20 (km/h), tức ta tính ∆t tương ứng với ∆v=5km/h Sau ghi lại tất kết vừa đo - Ta thực trình lần kết thúc q trình đo Sau tất sinh viên quay trở xưởng AVL tiến hành thí nghiệm đo lực phanh lấy kết thí nghiệm SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ôtô GVHD: Phùng Minh Nguyên 1.2.3 Bảng kết đo V(km/h) t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) 60 0 0 55 5,24 5,97 5,34 6,31 50 11,71 12,32 10,16 13,54 45 18,29 19,03 16,82 20,43 40 25,19 26,61 24,78 29,14 35 32,63 33,95 33,47 37,12 30 40,77 42,52 42,12 45,92 25 48,99 52,03 51,33 56,70 20 58,94 62,95 60,94 67,45 1.3 Xử lý số liệu 1.3.1 Xác định đa thức xấp xỉ bậc ba v thời gian t -Từ bảng số liệu vi = f(ti), tiến hành xấp xỉ đặc tính biến thiên v = f(t) thành đa thức xấp xỉ bậc ba thời gian t (từ file liệu) Bảng 1.1 Bảng số liệu vi = f(ti) V(km/h) V(m/s) t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) ttb(s) 60 16,67 0 0 55 15,28 5,24 5,97 5,34 6,31 5,72 50 13,89 11,71 12,32 10,16 13,54 11,93 45 12,5 18,29 19,03 16,82 20,43 18,64 40 11,11 25,19 26,61 24,78 29,14 26,43 35 9,72 32,63 33,95 33,47 37,12 34,29 30 8,33 40,77 42,52 42,12 45,92 42,83 25 6,94 48,99 52,03 51,33 56,70 52,26 20 5,56 58,94 62,95 60,94 67,45 62,67 SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun - Từ bảng số liệu ta vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ v = f(t) sau: Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ v = f(t) - Dùng cơng cụ TRENDLINE EXCEL, ta tìm đa thức xấp xỉ bậc ba thời gian t: v = -6,9.10-6.t3 + 1,555.10-3.t2 – 0,2477.t + 16,6519 (1) 1.3.2 Xác định hàm (dv/dt) = f(t) từ hàm xấp xỉ v = f(t) - Tính giá trị (dv/dt)(i) = f(ti) - Từ phương trình (1), lấy đạo hàm ta được: SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ôtô GVHD: Phùng Minh Nguyên Bảng 1.2 Bảng giá trị (dv/dt)(i) = f(ti) ttb(s) 5,715 11,932 18,642 26,43 34,292 42,832 52,262 62,57 V(m/s) 16,666 15,277 13,888 dv/dt(m/s2) -0,2016 -0,205 -0,2085 12,5 -0,2121 11,1111 -0,2157 9,7222 -0,2194 8,3333 -0,2232 6,9444 -0,2271 5,5556 -0,2311 1.3.3 Tính giá trị lực cản Fc(i) lực quán tính chuyển động chậm dần Fc(i) = Fj(i) = - (dv/dt)i thời điểm ti - Theo giả thiết, ta tính trọng lượng tồn xe: Ga = G0 + Gt = 2100 + 900 = 3000 (KG) = 29430 (N) Bảng 1.3 Bảng giá trị Fc(i) SVTH - Lớp 08C4A V (m/s) dv/dt (m/s2) Fc (N) 16,6667 -0,2016 604,85 15,2778 -0,205 13,8889 -0,2085 12,5000 -0,2121 11,1111 -0,2157 9,7222 -0,2194 8,3333 -0,2232 6,9444 -0,2271 615,053 625,495 636,178 647,1 658,261 669,662 681,303 Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Nguyên 1.3.4 Xác định hàm xấp xỉ bậc Fc theo tốc độ v - Căn bảng giá trị Fc(i) biến thiên theo vi, tiếp tục xấp xỉ hàm lực cản Fc = f(v) biến thiên bậc hai theo tốc độ v có dạng: Fc = F0 + F1.v + F2.v2, để xác định số F0, F1, F2 Hình 1.2 Đồ thị biểu diễn Fc = f(v) - Dựa vào công cụ TRENDLINE EXCEL, ta xác định hàm lực cản Fc = f(v) biến thiên bậc hai theo tốc độ v sau: Fc = 0,062v2 - 9,33v + 743,1 - Ta được: F2 = 0,062 F1 = 9,33 F0 = 743,1 - Đánh giá bàn luận đại lượng F 0, F1, F2 xác định thông qua hệ số cản: SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ ; GVHD: Phùng Minh Ngun ; K = F2 - Suy ra: K = F2 = 0,062 Trong đó: Ga trọng lượng tồn tô, [N] Các hệ số a, b, K nằm giới hạn: a ≈ 0,010 ÷ 0,025 b ≈ ÷ 0,0005 K ≈ 0,25 ÷ 1,50 Như vậy, đại lượng F 0, F1 thỏa mãn, đại lượng F chấp nhận 1.4 Nhận xét - Lực cản tỷ lệ thuận với tốc độ ô tô theo hàm bậc hai - Do tốc độ tương đối tơ khơng khí tăng lên lực cản khơng khí tăng lên Tốc độ ô tô tăng nên thớ lốp không kịp đàn hồi cũ, đồng thời tốc độ biến dạng lốp tăng lên nên nội ma sát lốp tăng Do hệ số cản lăn tăng dẫn đến lực cản tăng 1.5 Kết luận Sau q trình làm thí nghiệm xử lí số liệu thí nghiệm ta thấy rằng: - Các kết đo đạt tính tốn từ q trình làm thí nghiệm ln dao động xung quanh giá trị lý thuyết, thực tế tồn biến động nhỏ tác động đến q trình thí nghiệm SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun - Qua thí nghiệm hiểu rõ lý thuyết lực cản chuyển động ô tô mà học bước tiến hành làm thí nghiệm, cách xử lí số liệu ĐO LỰC PHANH 2.1 Mục đích - Đo lực phanh bánh cầu để từ xác định độ sai lệch lực phanh bánh Từ có sở cho việc điều chỉnh, lực phanh hai bên cân lớn gây ổn định cho ô tô phanh 2.2 Chuẩn bị - Kết nối điện cho thiết bị đo - Đưa xe vào vị trí băng thử Cầu trước đặt lên băng thử, (đối tượng thử xe MEDCEDES BEN MB140) - Quan sát kiểm tra mức độ an toàn xung quanh băng thử Khi đảm bảo an toàn, ta bắt đầu tiến hành làm thử nghiệm 2.3 Cơ sở lý thuyết - Lực phanh xe tạo lực tiếp tuyến tác dụng lên băng thử phanh: Pfi = Mfi / rbx f = Pfi / Gi - Để đánh giá chất lượng trình phanh dùng tiêu sau: + Quãng đường phanh + Gia tốc chậm dần + Thời gian phanh + Lực phanh - Trong phần thí nghiệm ta xét lực phanh lực phanh riêng Lực phanh lực phanh riêng tiêu để đánh giá chất lượng phanh Chỉ tiêu dùng thuận lợi thử phanh trước bệ thử Lực phanh sinh bánh xe ta xác định theo biểu thức: SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun Trong đó: + Ppi lực phanh + Mpi momen phanh cấu phanh + rbx bán kính làm việc trung bình bánh xe - Lực phanh riêng Pri lực phanh tính đơn vị trọng lượng toàn tác dụng bánh xe Ta có lực phanh riêng = > 0,5 - Để đánh giá độ sai khác lực phanh bánh xe bên trái bên phải cầu, người ta đưa hệ số với = Trong đó: Ppmax = max(lực phanh bên trái, lực phanh bên phải) Ppmin = min(lực phanh bên trái, lực phanh bên phải) 2.4 Thao tác thí nghiệm - Về mặt nguyên lý trình đo lực phanh tương tự đo lực kéo.Tuy có khác vài vấn đề sau: + Dùng rulô để đo momen bánh xe + Dùng hộp giảm tốc để giảm tốc độ từ mô tơ điện đến rulô + Khi phanh bánh xe vào băng thử đè lên rulơ phép đóng điện cho mơ tơ + Rulơ an tồn cắt nguồn điện momen phanh bánh xe đạt cực đại SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Nguyên Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị đo lực phanh Rulô bị động; Bánh xe cần thử momen phanh; Rulơ an tồn; Rulô chủ động; Giá đỡ bệ thử; Cảm biến trọng lượng; Đế tỳ cảm; Nền bệ thử; Ụ tỳ theo chiều dọc SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Nguyên 10 11 12 Hình 2.2 Sơ đồ truyền động từ mô tơ đến rulô chủ động Rulô bị động; Bánh xe cần thử; 3,6,7,9 Các đĩa xích; Rulơ chủ động; 5,8 Các xích dẫn động; 10 Hộp giảm tốc; 11 Mô tơ điện; 12 Cảm biến lực phanh - Tiến hành thí nghiệm + Sau xe vào bệ thử, hệ thống điện sẵn sàng đóng điện + Người điều khiển đóng điện cho rulơ quay kéo bánh xe quay theo + Khi tốc độ ổn định, người lái tiến hành đạp phanh + Do lực phanh tăng dần đạt giá trị max lớn nên dễ làm cho mô tơ đứng yên Lúc cảm biến tốc độ mô tơ tự động ngắt điện để đảm bảo an toàn cho mô tơ + Trường hợp mô tơ quay mà bánh xe đứng yên hệ thống điện tự động ngắt nhờ cảm biến kiểm soát tốc độ xe rulơ an tồn - Để đánh giá độ chênh lệch người ta dùng hai đo độc lập lực phanh bánh xe cầu trước - Đóng điện cho motơ (động cơ) dẫn động 11 quay cho tốc độ bánh xe khoảng (2 3km/h) để đảm bảo an tồn thí nghiệm 2.5 Xử lý kết 2.5.1 Bảng kết Sau thí nghiệm đo lực phanh trước khơng tải ta có bảng kết sau: SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun Bảng 2.1 Kết sau thí nghiệm t(s) Ptr (kN) Pp (kN) Độ lệch (%) 0,042 0,04 4,7 0.48 0.40 16,7 1,24 1.1 11,3 1,8 1.72 4,9 2,69 2,37 11,9 3,76 4,26 4.11 3,5 2.5.2 Xử lý số liệu - Trong trình xử lý số liệu ta áp dụng phương pháp tính hàm xấp xỉ (phương pháp bình phương bé nhất) lấy tới hàm bậc - Theo nguyên tắc ta nên dùng phương pháp xấp xỉ đa thức cách tìm hệ số đa thức Nhưng thí nghiệm ta chẩn đốn tình trạng phanh nên dùng cơng cụ xấp xỉ TRENDLINE có sẵn EXCEL để xác định hàm xấp xỉ Từ đánh giá tình trạng kỹ thuật phanh + Pp= a0 + a1x (hàm bậc nhất) - Nếu a = đường đặc tính qua gốc tọa độ, nghĩa phanh ăn chuẩn - Nếu a0 ≠ phanh bị ăn sớm muộn + Pp = a0 + a1x + a2x2 (hàm bậc hai) - Nếu a = 0; a2 = đường đặc tính qua gốc tọa độ, nghĩa phanh ăn lúc - Nếu a2 > đồ thị cong lõm xuống phanh ăn chậm sau bị bó cứng, mịn có gờ khe hở lớn - Nếu a < đồ thị cong lồi lên phanh bị trượt, không ăn khe hở nhỏ mòn mạnh a Lực phanh riêng lốp bên trái cầu trước SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun Hình 2.3 Đồ thị mô tả lực phanh riêng lốp bên trái cầu trước - Dùng công cụ TRENDLINE EXCEL, ta xác định hàm mơ tả đặc tính lực phanh bánh bên trái sau: Ptr= 0,755t – 0,947 b Lực phanh riêng lốp bên phải cầu trước Hình 2.4 Đồ thị mô tả lực phanh riêng lốp bên phải cầu trước - Dùng công cụ TRENDLINE EXCEL, ta xác định hàm mơ tả đặc tính lực phanh bánh bên phải sau: Pph= 0,721t – 0,957 SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Nguyên c Độ lệch lực phanh Hình 2.5 Đồ thị mô tả độ lệch lực phanh hai bánh trái phải cầu trước - Nhận xét: Qua đồ thị ta nhận thấy, độ chênh lệch lực phanh hai bánh xe trái phải cầu trước nằm giá trị an toàn (nhỏ 25%), độ sai lệch đo xe dừng 3,5% Với độ sai lệch nhỏ phanh xe khơng bị quay đầu an tồn xe quay vịng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng mơn học Thí nghiệm tơ máy cơng trình, TS Lê Văn Tụy, Khoa Cơ khí Giao thơng, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng [2] Giáo trình Lý thuyết ô tô máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ôtô SVTH - Lớp 08C4A GVHD: Phùng Minh Nguyên Trang ... đến trình thí nghiệm SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun - Qua thí nghiệm hiểu rõ lý thuyết lực cản chuyển động ô tô mà học bước tiến hành làm thí nghiệm, cách... tô? ?? ? ?thực hành thí nghiệm ô tô? ??, giúp cho em tích lũy thêm kiến thức học lý thuyết cố kiến thức thực hành Đà Nẵng, ngày 24 tháng 10 năm 2012 Sinh viên SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm. .. =k.F) SVTH - Lớp 08C4A Trang Thực hành thí nghiệm ơtơ GVHD: Phùng Minh Ngun 1.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm 1.2.1 Mô tả trang thiết bị nguyên lý đo Đối tượng đo ô tô dùng cho việc đo lực cản: