Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu hiện tượng tuần hoàn công suất trên xe ô tô quân sự

1 ðẶT VẤN ðỀ ðất nước ñang thời kỳ phát triển, u cầu cơng nghiệp hố ñại hoá ðất nước ngày ñược trọng Việc phát triển kinh tế ñưa ðất nước tiến lên theo ñường hội nhập phát triển với phát triển quốc phịng để bảo đảm giữ vững ñộc lập, chủ quyền trì ổn ñịnh xã hội ñược ðảng, Nhà nước quân ñội ta ngày trọng Thực nhiệm vụ quân ñội thời kỳ ñổi mới, ngành kỹ thuật xe máy quân ñội ñã ñang ñi bước nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học kỹ thuật, ñồng thời khai thác sử dụng tốt trang thiết bị có qn đội Sự đa dạng hố mức ñộ phức tạp ngày cao hệ thống truyền lực xe ñặt cho nhà chuyên môn kỹ thuật yêu cầu ngày khắt khe, địi hỏi phải có phương pháp nghiên cứu hợp lý, cơng cụ phù hợp để giải tốn phức tạp mang tính q trình, ví dụ tốn tuần hồn cơng suất hệ thống truyền lực Tuần hồn cơng suất tượng tương đối đặc trưng xảy q trình hoạt động xe có nhiều cầu chủ động Tuần hồn cơng suất xảy q trình liên tục gián đoạn, với mức độ khác Tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố kết cấu sử dụng, có tác dụng hai mặt tới hoạt ñộng hệ thống truyền lực Việc nghiên cứu tuần hồn cơng suất q trình hoạt động hệ thống truyền lực sở thiết kế chi tiết tham gia truyền công suất, xây dựng quy chế sử dụng, mức ñộ cao xác ñịnh quy luật ñiều khiển ñể giảm thiểu tác hại phát huy triệt ñể mặt tích cực tuần hồn cơng suất Xuất phát từ yêu cầu trên, với hướng dẫn PGS.TS Vũ ðức Lập, giúp ñỡ thầy giáo Bộ mơn Xe qn sự, tơi chọn ñề tài nghiên cứu với nội dung “Nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất xe tơ qn sự” Nội dung đề tài bao gồm: - ðặt vấn ñề - Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu, tính cấp thiết đề tài - Chương 2: Xây dựng mơ hình hệ thống truyền lực - Chương 3: Nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất xe tơ qn - Kết luận Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI 1.1 Tổng quan lý thuyết dòng lực tượng tuần hồn cơng suất 1.1.1 Lý thuyết dịng lực phương pháp dòng lực Theo tài liệu [10], lý thuyết dòng lực dựa ba khái niệm bản: Nhân tố lực, nhân tố vận tốc nhân tố công suất dịng lượng truyền đơn vị thời gian Khi dịng mang lượng từ vị trí đến vị trí khác gọi dịng có hướng, lượng khuếch tán khơng gian gọi dịng khuếch tán ðối với hệ thống truyền lực khí, nhân tố lực dịng có hướng mơ men xoắn M ñặt trục truyền, nhân tố vận tốc vận tốc góc ω trục quay Khi nhân tố cơng suất N dịng truyền qua trục tính theo cơng thức 1.1 N = M ω (1.1) Lý thuyết dòng lực rằng, cho dù kết cấu biến đổi có hệ thống truyền lực tơ có đa dạng đến mức độ nữa, tất chúng ñều bao gồm phần tử hai dạng sau ñây: - Kết cấu biến ñổi nhân tố lực khơng thay đổi nhân tố vận tốc - Kết cấu biến ñổi nhân tố vận tốc khơng thay đổi nhân tố lực Các kết cấu liên kết với thơng qua trục truyền dẫn lượng, tổng hợp lại chúng tạo ta nút nút khác hệ thống truyền lực hay truyền Chúng ta phát biểu hai nguyên lý lý thuyết dòng lực sau: - Tổng giá trị nhân tố công suất dịng tuyệt đối dịng tương đối ñiểm nút không (công thức 1.2) - Tổng giá trị nhân tố lực dịng đồng điểm nút khơng (cơng thức 1.3) n ∑ q u k =1 k =1 + ∑ Np = k k k =0 C ∑q n ' (1.2) p =1 (1.3) Trong đó: qk: Véc tơ nhân tố lực dòng thứ k uk: Véc tơ nhân tố vận tốc dòng thứ k Np’: Nhân tố cơng suất dịng tương đối thứ p Với: u1, = u1 − u (1.4) N ' = q.u1, (1.5) Trong đó: u1, u2: Nhân tố vận tốc tuyệt đối hai dịng vơ hướng u1,2: Nhân tố vận tốc tương đối dịng so với dịng Hình 1.1 Ký hiệu nhân tố dòng lực Phương pháp dòng lực ñời từ năm 50 kỷ XX, hệ thống truyền lực lúc cịn dạng đơn giản, nên phương pháp ý sử dụng ngành kỹ thuật xe máy Với phát triển không ngừng khoa học công nghệ, xuất nhiều loại xe có hệ thống truyền lực phức tạp có chất lượng vượt trội hệ thống truyền lực thuỷ cơ, hệ thống truyền lực thay ñổi liên tục (CVT), hệ thống truyền lực nhiều dịng cơng suất v.v., việc tính tốn hệ thống truyền lực phương pháp lực trở lên khó khăn Phương pháp dịng lực bắt đầu sử dụng ngày rộng rãi ñược khẳng ñịnh phương pháp tiên tiến, ñáp ứng ñược u cầu tính tốn khắt khe hệ thống truyền lực phức tạp Phương pháp dòng lực phương pháp tính tốn dựa sở sơ đồ hố hệ thống truyền lực nút dòng truyền, điểm nút điểm thay đổi trạng thái dạng chuyển động, dịng truyền cơng suất hệ toạ độ khơng gian thời gian gọi dịng lực Sự thay đổi trạng thái dịng lực hình thành nút nhánh Nút nhánh ñược ñặc trưng nhân tố lực Sự thay ñổi dạng dịng lực hình thành nút động lực Nút ñộng lực ñược ñặc trưng nhân tố vận tốc Tuy nhiên, thiết lập sơ đồ dịng lực, lúc cần thiết phải biểu diễn ñiểm nút nút nhánh hay nút ñộng lực Trong nhiều trường hợp cần phải thiết lập sơ đồ dịng lực với điểm nút tổng quát Tại nút tổng quát ñồng thời diễn thay đổi trạng thái dạng dịng lực ðặc tính điểm nút tổng qt thể đẳng thức phản ánh tính chất chúng N a, u=const q=var b, q=const u=var N c, q=var u=var Hình 1.2 Ký hiệu chung điểm nút a Nút nhánh; b Nút ñộng lực; c Nút tổng quát Nếu nút nhánh tồn hai dạng nút phân công suất nút hợp cơng suất, nút động lực đa dạng nhiều sử dụng thường xun mơ hình hệ thống truyền lực Các dạng ñặc trưng nút động lực mơ hình hệ thống truyền lực nút trượt, nút phanh, nút không tải, nút xuyên suốt, nút biến ñổi dạng chuyển ñộng N N u u q qa a u1 u2 q b c d Hình 1.3 Một số dạng nút động lực a Nút biến ñổi dạng chuyển ñộng; b Nút trượt; c Nút không tải; d Nút xuyên suốt Các yếu tố lực vận tốc dịng lực tn theo hai nguyên tắc sau nguyên tắc cân động lực ngun tắc bảo tồn vận tốc tương đối dịng lực kín Tuy nhiên, cần phải lưu ý dịng lực cuối khơng phải ñược ñặc trưng yếu tố lực hay vận tốc, mà công suất Hai nguyên tắc ñặc tính ñiểm nút cho phép ta thiết lập hệ phương trình kín biểu diễn chuyển động dịng lực Giải hệ phương trình ta tìm ñược giá trị yếu tố lực vận tốc theo giá trị yếu tố ban đầu, chất phương pháp dịng lực Vì dịng lực mơ hình hố truyền lực vật thể tương tác, nên phương pháp dòng lực phương pháp chung để tính tốn dịng lực truyền động, truyền động khí, điện hay thuỷ lực Biểu diễn hình học điểm nút dịng truyền ta sơ đồ dịng lực Dịng truyền có hướng từ khâu chủ động (nơi có cơng suất cao) đến khâu bị động (nơi có cơng suất thấp hơn) với tổn hao (được tính thơng qua hiệu suất η) Phương pháp dòng lực phương pháp thuận lợi việc biểu diễn, phân tích tính tốn hệ thống truyền lực phức tạp, nhiều dịng cơng suất, đặc biệt hệ thống truyền lực có dịng lực kín, tuần hồn cơng suất Phương pháp cho phép lập trình để tính tốn hệ thống truyền lực cách linh hoạt, dễ dàng thay ñổi tuỳ theo kết cấu hệ thống thơng số điều khiển, làm sở cho việc giải tốn tối ưu thiết kế điều khiển Từ phân tích trên, ta thấy phương pháp dịng lực có nhiều ưu điểm việc tính tốn hệ thống truyền lực, đặc biệt nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất hệ thống truyền lực tơ có hai hay nhiều cầu chủ động Ngày nay, phát triển cơng nghệ thông tin với xuất nhiều công cụ tính tốn đại mang lại nhiều thuận lợi cho việc nghiên cứu cách tương ñối ñầy ñủ q trình hoạt động hệ thống truyền lực phức tạp sát với ñiều kiện hoạt ñộng thực tế Một cơng cụ sử dụng rộng rãi mơ đun SimDriverLine phần mềm Matlab 1.1.2 Hiện tượng tuần hồn cơng suất Theo [10], việc tồn dịng lực kín hệ thống truyền lực ñiều kiện cần ñể xảy tượng tuần hồn cơng suất ðiều tức hệ thống truyền lực phải có nút phân công suất nút hợp công suất Trong trường hợp chiều dịng cơng suất khơng thay đổi, nút phân cơng suất biến đổi thành nút hợp cơng suất ngược lại dấu hiệu tượng tuần hồn cơng suất Như vậy, hiểu tượng tuần hồn cơng suất tượng phần cơng suất khơng tiêu thụ hết mà quay trở nhập vào dịng cơng suất truyền xuống từ nguồn sinh cơng suất Hình 1.4 Sơ đồ dịng lực chưa có tuần hồn cơng suất Trên hình 1.4 thể sơ đồ dịng lực với dịng lực kín chưa xảy tượng tuần hồn cơng suất Quan sát hình 1.4, nhận thấy hệ thống truyền lực có nút phân công suất D2, nút hợp công suất C Dịng cơng suất với hai yếu tố đặc trưng M ω qua nút phân công suất D2 chia sang cho hai cầu xe chủ ñộng ñược mơ men M1 M2, sau qua hai nút tổng quát k'1 k'2 hợp lại nút hợp công suất C Tổng cộng hai giá trị lực phát sinh nút biến ñổi dạng chuyển ñộng (bánh xe) P1 P2 hợp nút hợp công suất C truyền lên khung xe làm cho xe chuyển ñộng với vận tốc V thẳng lực cản tổng cộng R Hình 1.5 Tuần hồn cơng suất dịng lực kín Trên hình 1.5 thể sơ đồ dịng lực có dịng lực kín có tượng tuần hồn cơng suất Nhận thấy rằng, nút k'2 bánh xe chủ động nhận cơng suất từ động truyền khung xe qua tương tác mặt tựa với ñường, nút k'1 bánh xe bị ñộng nhận công suất từ khung truyền sang Do k'1 k'2 có liên hệ động học với qua hệ thống truyền lực nên công suất truyền từ k'1 sang k'2 thành vịng lực kín, nút phân cơng suất D2 trở thành nút hợp công suất (một phần cơng suất quay trở lại hợp với dịng cơng suất truyền từ nguồn sinh cơng suất) nút hợp công suất C trở thành nút phân công suất ðây tượng tuần hồn cơng suất Phương trình cân lực nút phân nhánh C: P1 + P2 = R (1.6) Phương trình vận tốc: V = ω1 rk1 = ω2 rk (1.7) Biểu diễn bán kính lăn bánh xe thơng qua bán kính tĩnh học hệ số đàn hồi dọc ta có: rki = rci − λi Pi (1.8) Thay công thức 1.7 công thức 1.8 vào trở lại phương trình cân lực 1.1, ta có: V = (rc1 − λ1 P1 ).ω1 = (rc − λ2 P2 ).ω (1.9) Tại nút C nút phân nhánh nên ta có: ω1 = ω2 = ω (1.10) Giải hệ phương trình nhận ñược giá trị hai lực P1 P2 sau: P1 = λ1 R + (rc1 − rc ) λ1 R + ∆rc = λ1 + λ2 λ1 + λ2 (1.11) P2 = λ1.R − (rc1 − rc ) λ1.R − ∆rc = λ1 + λ2 λ1 + λ2 (1.12) Giả thiết ∆rc > 0, dòng lực kín khơng tuần hồn P1 P2 dấu Từ công thức 1.11 công thức 1.12, nhận thấy với giả thiết ∆rc > P1 > 0, P2 nhận giá trị phụ thuộc vào tương quan λ1.R ∆rc, ñể xảy tượng tuần hồn cơng suất P2 < 0, ta có: ∆rc >1 λ1 R (1.13) Như hệ thống truyền lực ô tô tồn dịng lực kín bánh xe cầu xe, khơng có vi sai bánh xe hay vi sai 10 cầu xe tượng tuần hồn cơng suất ln xảy tuỳ thuộc vào mối quan hệ theo công thức 1.13 Lực cản R phụ thuộc vào loại ñường, R nhỏ xác suất xuất hiện tượng tuần hồn công suất lớn Khi mà R = 0, ta có P1=-P2, tức ln có tượng tuần hồn công suất hệ thống truyền lực Mặt khác, có chêch lệch trọng lượng áp suất lốp bánh xe lớn xảy tượng tuần hồn cơng suất 1.1.3 Ảnh hưởng tượng tuần hồn cơng suất Trên xe tơ, hệ thống truyền lực, tượng tuần hồn cơng suất xuất có hai mặt tác dụng lợi hại Phân tích nhân tố lực, ta coi tổng lực cản ΣR=const, từ phương trình cân lực sau: P1 + P2 + + Pi = ∑ R = const (1.14) Như có tượng tuần hồn cơng suất xảy ra, tức có tồn giá trị Pj < 0, ñó giá trị lực khác Pi phải tăng lên ñể ñảm bảo ñược ñúng theo ñiều kiện 1.14, tải trọng tác dụng lên cầu xe tăng lên gây tải cho cầu Mặt khác, ñiểm nút biến ñổi chuyển ñộng quay thành chuyển ñộng tịnh tiến theo tài liệu [2], ta có: Vlt = ω.r (1.15) Vtt = ω.rk (1.16) rk = rci − λ.P Trong đó; Vlt: Vận tốc chuyển động lý thuyết xe Vtt: Vận tốc chuyển ñộng thực tế xe ω: Vận tốc góc bánh xe (1.17) 77 Cong suat cua banh xe cau truoc, ben trai Cong suat P(W) 15000 10000 5000 -5000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t(s) Hình 3.21 Quy luật thay đổi cơng suất bánh xe bên trái, cầu số (giả thiết 1) Khi chưa có tượng THCS; Khi có tượng THCS Cong suat P(W) Cong suat cua banh xe cau truoc, ben phai x 10 2.5 2 1.5 0.5 -0.5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t(s) Hình 3.22 Quy luật thay đổi cơng suất bánh xe bên phải, cầu số (giả thiết 1) Khi có tượng THCS; Khi chưa có tượng THCS Như vậy, có tượng bánh xe lăn phần đường có hệ số bám thấp, bánh xe phía bên cầu chủ động gia tăng cơng suất truyền đến nhờ có sử dụng vi sai cam có ma sát cao, nhờ tính 78 thơng qua xe ñược cải thiện cách ñáng kể Mặt khác, ñặc ñiểm ñặc trưng hệ thống truyền lực lắp xe BTR60PB phân tích trên, quan sát hình 3.20 nhận thấy sơ đồ dịng lực có điểm C chung khép kín dịng lực, hai cụm cấu từ ñộng ñến hộp số phân phối ñến hai cụm cầu chủ ñộng tương ứng ñược nối với điểm chung khung xe Cong suat cua dong co, cau so va cau so Cong suat P(W) x 10 3 0 10 20 40 50 60 70 80 90 100 t(s) 80 90 100 t(s) Cong suat cua dong co, cau so va cau so 4 x 10 Cong suat P(W) 30 5 0 10 20 30 40 50 60 70 Hình 3.23 Quy luật thay ñổi công suất ñộng cầu chủ động có tượng tuần hồn cơng suất (bánh xe bên trái cầu số bám) Cơng suất động số 1; 2.Cơng suất cầu số 3; 3.Cơng suất cầu số 1; 4.Cơng suất động số 2; 5.Công suất cầu số 4; 6.Công suất cầu số 79 Khi có tượng tuần hồn cơng suất xảy (với giả thiết nghiên cứu thứ nhất), cho dù có giảm cơng suất truyền đến cầu chủ động thứ nhất, gia tăng cơng suất truyền ñến cầu chủ ñộng thứ ba, công suất ñộng số dẫn ñộng hai cụm cầu giảm ðồng thời, cơng suất động số dẫn ñộng cụm cầu số cầu số 4, cơng suất truyền đến hai cầu tương ứng tăng lên ðiều ñược lý giải có điểm khép kín dịng lực C chung sơ ñồ dòng lực, ñể khắc phục lực cản chuyển ñộng phát sinh có tượng tuần hồn cơng suất, cơng suất động số tăng lên, dẫn đến cơng suất truyền đến cầu chủ ñộng số số tăng lên theo, kết nghiên cứu thể hình 3.23 Giả thiết nghiên cứu thứ hai xe hoạt ñộng ñường tốt với hệ số bám φ=0.8 hệ số cản lăn f=0.015 Giả sử bánh xe bên trái cầu số bị giảm áp suất lốp dẫn đến giảm bán kính lăn thực tế Sơ ñồ dòng lực ứng với trạng thái hoạt ñộng mơ tả tương tự hình 3.20 Khi bán kính lăn thực tế bánh xe bên trái cầu chủ ñộng số bị giảm ñi tượng giảm áp suất lốp, hệ số bám phần ñường nhau, hệ thống truyền lực xe xuất hai vòng tuần hồn cơng suất Vịng tuần hồn thứ vịng tuần hồn hai bánh xe cầu chủ động số ñặc ñiểm kết cấu vi sai bánh xe vi sai cam tăng ma sát Vịng tuần hồn thứ hai vịng tuần hồn cầu chủ ñộng số cầu chủ ñộng số Cong suat P(W) Cong suat banh xe tren cau so x 10 -5 -10 -15 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 t(s) Hình 3.24 Quy luật thay đổi cơng suất bánh xe cầu số (giả thiết 2) Công suất bánh xe bên phải có tượng THCS; 2.Cơng suất hai bánh xe chưa có tượng THCS; Cơng suất bánh xe bên trái có THCS 80 Cũng phân tích trên, đặc điểm đặc biệt hệ thống truyền lực lắp xe bọc thép bánh BTR60PB, hệ thống truyền lực ñược coi ñược ghép lại hai hệ thống truyền lực hai xe có hai cầu chủ động với điểm khép kín dịng lực C (trên sơ đồ hình 3.20), ứng xử động số 2, cầu chủ ñộng số cầu chủ ñộng số tương tự ñối với giả thiết nghiên cứu thứ Quan sát hình 3.24 nhận thấy rằng, công suất bánh xe bên trái (bánh xe bị giảm áp suất lốp) giảm ñi ñáng kể, giá trị cơng suất chí nhỏ 0, điều chứng tỏ bánh xe bị ñẩy phải lăn theo cách cưỡng Sự gia tăng công suất cho bánh xe bên phải lớn Hình 3.25 cho thấy quy luật thay đổi cơng suất động cầu chủ động có tượng tuần hồn cơng suất hệ thống truyền lực 1.5 Cong suat cua dong co so 1, cau so va cau so x 10 Cong suat P(W) 0.5 -0.5 -1 10 20 15 x 10 30 40 50 60 70 t(s) Cong suat cua dong co so 2, cau so va cau so Cong suat P(W) 80 90 100 80 90 100 10 0 10 20 30 40 50 t(s) 60 70 Hình 3.25 Quy luật thay đổi cơng suất động cầu chủ động có tượng tuần hồn cơng suất (giả thiết 2) 1.Cơng suất cầu số 3; 2.Cơng suất động số 1; 3.Cơng suất cầu số 1; 4.Cơng suất động số 2; 5.Công suất cầu số 4; 6.Công suất cầu số 81 Ta thấy cơng suất động số giảm đi, cơng suất cầu chủ ñộng số tăng lên, ñồng thời cơng suất cụm động số 2, cầu chủ ñộng số cầu chủ ñộng số tăng Hiện tượng giải thích sức cản chuyển động tăng có bánh xe bị giảm áp suất lốp, điều dẫn đến cơng suất sinh dẫn động cụm cầu cịn lại phải tăng lên ñể khắc phục lực cản chuyển động, tính thơng qua xe tốt Tuy nhiên lượng công suất tăng lên cho ñộng số 2, cầu chủ ñộng số 2, số số lớn gây tượng tải Từ việc nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất với hai giả thiết nêu trên, nhận thấy tượng tải cho cụm chi tiết truyền tải nguồn sinh công suất bán kính bánh xe chủ động khơng đồng lớn, hoạt ñộng địa hình có đường tốt, bán kính bánh xe chủ động khơng đảm bảo nhau, khơng nên gài dẫn động cầu trước Mặt khác xe BTR60PB có lắp hai động cơ, nên việc đảm bảo khơng có cơng suất gia tăng lẫn hai động khó khăn, việc lắp hai động đảm bảo cho tính thơng qua xe cải thiện nhiều, có tượng tuần hồn cơng suất, hai ñộng bị làm việc tải làm suy giảm ñộ bền lâu cụm chi tiết Giả thiết nghiên cứu thứ với giảm bán kính lăn thực tế bánh xe bên trái cầu chủ ñộng số 1, ñiều kiện ñường ñược chọn ñể nghiên cứu ñây ñường ñất lầy với hệ số bám ϕ=0.15 hệ số cản lăn f=0.25 Với ñiều kiện ñường q trình hoạt động thực tế, xe thường xun chạy tay số tay số 2, có gài cầu trước, ñi nghiên cứu mơ trạng thái hoạt động tính tốn lượng cơng suất tuần hồn bánh xe bên trái cầu trước bị giảm áp suất lốp Sơ đồ dịng lực trường hợp tương tự ñối với hai trường hợp nghiên cứu thể hình 3.20 Hình 3.26 cho thấy quy luật thay đổi cơng suất bánh xe cầu chủ ñộng số 82 Cong suat banh xe tren cau chu dong so 14000 P_1L P_1L_BF P_1R 12000 10000 Cong suat P(W) 8000 6000 4000 2000 -2000 -4000 -6000 10 15 20 25 t(s) 30 35 40 45 50 Hình 3.26 Quy luật thay đổi cơng suất bánh xe cầu chủ động số có THCS khơng có THCS (giả thiết 3) Cong suat cua dong co so 1, cau so va cau so x 10 P_1 P_3 P_E1 Cong suat P(W) 0 10 15 20 25 t(s) 30 35 40 45 50 Cong suat cua dong co so 2, cau so va cau so x 10 P_2 P_4 P_E2 Cong suat P(W) 0 10 15 20 25 t(s) 30 35 40 45 50 Hình 3.27 Quy luật thay đổi cơng suất động cầu chủ động có tượng tuần hồn cơng suất (giả thiết 3) 83 So sánh kết nghiên cứu thể hình 3.26 hình 3.27 với kết nghiên cứu thể hình 3.24 hình 3.25, kết luận việc gài dẫn ñộng tất cầu có lợi xe di chuyển địa hình có hệ số cản lăn lớn, hệ số bám nhỏ, có tượng tuần hồn cơng suất lượng cơng suất tuần hồn góp phần khắc phục sức cản chuyển động, nâng cao tính thơng qua xe Nếu xe di chuyển địa hình có ñường với hệ số bám cao, hệ số cản lăn nhỏ, gài dẫn ñộng tất cầu, có tượng tuần hồn cơng suất xảy gây tải cho cụm chi tiết truyền tải, dẫn đến phá huỷ kết cấu làm giảm ñộ bền lâu chi tiết cụm chi tiết 3.4 ðánh giá ảnh hưởng thơng số kết cấu đến tượng tuần hồn cơng suất Có nhiều thơng số kết cấu ảnh hưởng đến tượng tuần hồn cơng suất, ví dụ hệ số ma sát cấu vi sai, bán kính bánh xe, việc có sử dụng vi sai cầu chủ động hệ thống truyền lực hay khơng Trong phạm vi nghiên cứu, tập trung xem xét ảnh hưởng thông số hệ số ma sát cấu vi sai mà cụ thể ñược ñặc trưng hệ số khoá vi sai kσ Khi nghiên cứu vấn ñề này, ñối tượng ñược chọn ñó vi sai bánh xe ñược lắp xe GAZ66 Với loại vi sai có ma sát khác nhau, hệ số khố vi sai thay đổi khoảng kσ = ÷ Trên xe GAZ66 có hệ thống truyền lực với hai cầu chủ động khơng có vi sai cầu, vi sai bánh xe vi sai cam có ma sát cao với hệ số khố vi sai kσ = 0.42 (theo [2]) Như gài cầu trước hay bánh xe cầu chủ động vào vùng có hệ số bám thấp, bánh xe bị giảm áp suất lốp, có tượng tuần hồn cơng suất xuất hai bên bánh xe cầu chủ ñộng Giả thiết thay ñổi hệ số bám bánh xe bên trái cầu trước xe GAZ66 thể hình 3.28 84 ← 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 500 1000 1500 S(m) Hình 3.28: Sự thay đổi hệ số bám bánh xe cầu trước, bên trái theo quãng ñường Nhận thấy trước thay ñổi hệ số bám bánh xe bên trái cầu trước, công suất hai bên bánh xe Khi mà có thay đổi hệ số bám bên bánh xe, cơng suất bánh xe bên giảm ñi (ñược thể ñồ thị bên trái hình 3.29), phần cơng suất truyền sang bánh xe bên làm nhờ có kết cấu vi sai cam có ma sát cao, làm cho cơng suất bánh xe bên phải nằm vùng có hệ số bám khơng thay đổi có cơng suất tăng lên (ñược thể ñồ thị bên phải hình 3.29) Cong suat banh xe cau truoc, ben trai x 10 P_FL_After P_FL_Before 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 P_FR_After P_FR_Before -1 Cong suat banh xe cau truoc, ben phai x 10 P(W) P(W) 100 -1 10 20 30 40 50 60 70 time (s) a) 80 90 100 time(s) b) Hình 3.29 Quy luật thay đổi công suất bánh xe cầu trước a Công suất bánh xe bên trái; b.Công suất bánh xe bên phải Tiến hành thay ñổi giá trị hệ số bám theo bảng 3.2, nhận ñược kết ñược thể bảng 3.2 85 Bảng 3.2 Giá trị hệ số kσ công suất bánh xe thời điểm t=61(s) Cơng suất bánh xe (W) kσ Khi hệ số bám ϕ Khi thay ñổi hệ số bám ϕ bánh xe bên bánh xe giống trái, cầu trước Bánh xe bên phải Bánh xe bên trái 0.02 18979 10487 9917.7 0.2 18979 14639 7992 0.42 18979 24285 6363.6 Hình 3.30: Sự thay đổi cơng suất bánh xe theo hệ số khoá vi sai kσ (lấy t=61s) ðường biểu thị công suất hệ số bám bánh xe đồng nhất; 2,3 ðường biểu diễn cơng suất bánh xe bên phải công suất bánh xe bên trái cầu trước hệ số bám bánh xe bên trái cầu trước giảm ñi Quan sát bảng 3.2 hình 3.30, ta nhận thấy với kết cấu vi sai với hệ số khoá vi sai cụ thể, cơng suất truyền đến bánh xe có khác rõ rệt Cũng với kết cấu hệ thống truyền xe GAZ66 vậy, giả sử cầu xe GAZ66 sử dụng vi sai bánh côn thường có có hệ số khố vi sai kσ=0.02 (theo [2]), nhận kết tính tốn theo bảng 3.2, cơng suất truyền cho bánh xe bên trái cầu trước giảm ñi, công suất truyền cho bánh xe bên phải cầu 86 trước khơng tăng lên nhiều Khi sử dụng vi sai có kσ=0.2, chênh lệch cơng suất nhận bánh xe bên trái bánh xe bên phải lớn so với sử dụng vi sai có hệ số khố vi sai kσ=0.02 Với vi sai cam có hệ số kσ=0.42, cơng suất nhận bánh xe bên phải cầu trước lớn nhiều, công suất bánh xe bên trái vào vùng có hệ số bám thấp nhỏ Như vậy, hệ thống truyền lực xe GAZ66 có sử dụng vi sai bánh xe loại vi sai cam có ma sát cao, tính thơng qua xe cải thiện có tượng tuần hồn cơng suất hai bên bánh xe 87 Kết luận chương Khi nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất hệ thống truyền lực xe ô tô quân xe bọc thép bánh lốp theo quan ñiểm học truyền thống, tiến hành tính tốn hệ thống trạng thái cân ổn ñịnh, giá trị cơng suất tuần hồn thu trạng thái Dựa sở lý thuyết dòng lực với phương pháp tính tốn mơ nhận ñược kết giá trị công suất tuần hoàn tất trạng thái liên hoàn chí tính tốn ước lượng trạng thái ñộ Với ñiều kiện chuyển ñộng cụ thể xe, phương pháp nghiên cứu nêu nhận quy luật thay đổi cơng suất bánh xe cầu xe chủ động có tượng tuần hồn cơng suất Thơng qua việc nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất xe ô tô quân ứng với giả thiết nghiên cứu ñã nêu, ta thấy xe chuyển ñộng ñường bằng, hệ số bám phần đường ứng với bánh xe khơng bán kính tất bánh xe giống nhau, cơng suất tuần hồn hai bánh xe cầu chủ ñộng cầu chủ ñộng lớn ðặc biệt bán kính bánh bánh xe chủ động khơng giống nhau, lượng cơng suất tuần hoàn gia tăng cho bánh xe cầu chủ động cịn lại lớn nhiều Tuy nhiên, xe chuyển động đường có hệ số bám lớn, lượng cơng suất tuần hồn khơng nhằm mục đích khắc phục lực cản chuyển động mà làm tăng tải trọng tác dụng lên cụm cấu hệ thống truyền lực Việc gài dẫn động tồn cầu có lợi trường hợp xe chuyển động đường có hệ số bám nhỏ, hệ số cản lăn lớn, cơng suất tuần hồn có tác dụng tham gia khắc phục sức cản chuyển động làm tăng tính thơng qua cho xe, đồng thời khơng gây q tải lớn cho hệ thống truyền lực Khi nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất hệ thống truyền lực xe bọc thép bánh lốp BTR60PB, ta thấy công suất tuần hoàn việc gây tải cho chi tiết cụm chi tiết hệ thống truyền lực, gây tải cho hai hệ động dẫn động 88 Thơng qua việc ñánh giá ảnh hưởng thông số hệ số khố vi sai kσ đến tượng tuần hồn cơng suất, nhận thấy thay ñổi giá trị hệ số khố vi sai kσ, độ chênh lệch cơng suất hai bánh xe cầu chủ ñộng có thay đổi rõ rệt Khi giá trị kσ tăng lên, độ chênh lệch cơng suất nhận hai bên bánh xe cầu chủ ñộng tăng lên ðiều chứng tỏ tính thơng qua xe ñược cải thiện sử dụng vi sai bánh xe vi sai có ma sát cao 89 KẾT LUẬN Qua phân tích đánh giá phương pháp sử dụng ñể khảo sát tính tốn hệ thống truyền lực, ta nhận thấy phương pháp dịng lực mang tính tổng qt so với phương pháp lực áp dụng tính tốn dựa quan điểm học truyền thống Với hệ thống truyền lực ñơn giản việc khảo sát chế độ tải, tính bền cho cụm phương pháp lực mang lại hiệu khả quan Nhưng ñiểm hạn chế phương pháp lực việc xác ñịnh chiều truyền công suất Do phương pháp lực khơng sử dụng việc phân tích, đánh giá hệ thống, ñối với hệ thống truyền lực có tồn dịng lực kín có tượng tuần hồn cơng suất ðối với hệ thống truyền lực phức tạp nhiều dịng cơng suất xe ô tô quân xe bọc thép bánh lốp có nhiều cầu chủ động, việc sử dụng phương pháp dịng lực để khảo sát tính tốn mang lại hiệu cao nhiều ðặc biệt, với xuất cơng cụ tính tốn mơ nay, việc khảo sát tính tốn hệ thống truyền lực dựa quan ñiểm lý thuyết dòng lực phương pháp dòng lực theo q trình bao gồm trạng thái ổn định q độ thực Hiện tượng tuần hồn cơng suất tượng thường xảy q trình hoạt động xe tơ qn nhiều cầu chủ ñộng xe bọc thép bánh lốp Nội dung luận văn ñã thực phân tích tổ hợp hệ thống truyền lực dựa sở lý thuyết dòng lực phương pháp dòng lực, xây dựng sơ đồ dịng lực hệ thống truyền lực có tượng tuần hồn cơng suất Từ sơ đồ dịng lực tiến hành xây dựng mơ hình mơ hệ thống truyền lực xe tơ qn nhiều cầu chủ động xe bọc thép bánh lốp, sau tiến hành nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất hệ thống truyền lực tất trạng thái liên hoàn theo q trình hoạt động giả định xe Qua việc nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất cách tính tốn mơ hệ thống truyền lực cơng cụ SimDriveLine Matlab, đưa kết luận ñánh giá khuyến nghị khai thác sử dụng Cùng với nghiên cứu ảnh hưởng số thơng số kết cấu đến tượng tuần hồn cơng 90 suất, qua đưa số kết luận ñánh giá khuyến nghị cho giải pháp kết cấu nhằm tận dụng tốt mặt tích cực tượng tuần hồn cơng suất Trong nội dung luận văn, tác giả ñã ñi xây dựng ñược mơ hình mơ hệ thống truyền lực mơ hình mơ động lực học tồn xe cho xe ô tô quân nhiều cầu xe bọc thép bánh lốp Mơ hình mơ xây dựng dựa sở lý thuyết dòng lực, phương pháp xây dựng thành mơ đun, sau tổ hợp hệ thống để mơ hình mơ hồn chỉnh Với cách làm đó, khảo sát cho đối tượng khác cách thay đổi thơng số đầu vào cụm hệ thống Mơ hình mơ xây dựng sử dụng để nghiên cứu giải tốn khác hệ thống truyền lực có tượng tuần hồn cơng suất Việc nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất phương pháp tính tốn mơ cho quy luật thay đổi cơng suất có tượng tuần hồn cơng suất chí trạng thái q độ, qua ước lượng giá trị cơng suất tuần hồn thời điểm q trình hoạt động xe có tượng tuần hồn cơng suất Và từ quy luật thay đổi tìm quy luật điều khiển nhằm phát huy mặt ảnh hưởng tích cực tượng tuần hồn cơng suất Như vậy, luận văn hồn thành đạt ñược với mục ñích, yêu cầu nội dung ñã ñặt Hướng nghiên cứu tiếp tục nghiên cứu sâu tượng tuần hồn cơng suất đối tượng cụ thể, từ tìm quy luật điều khiển số thơng số kết cấu sử dụng nhằm phát huy mặt ảnh hưởng tích cực, hạn chế mặt ảnh hưởng tiêu cực tượng tuần hồn cơng suất, thiết kế cấu điều khiển để nhằm đạt mục đích nêu Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Vũ ðức Lập thầy giáo Bộ môn Xe quân giúp tơi hồn thành nội dung nghiên cứu Rất mong quan tâm đóng góp ý kiến thầy bạn ñồng nghiệp 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Vũ ðức Lập (2005), Sổ tay tra cứu tính kỹ thuật tô, Học viện KTQS, Hà Nội Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ ðức Lập (1999), Lý thuyết ô tô quân sự, Học viện KTQS, Hà Nội Nguyễn ðình Tuấn (1995), Nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất xe xích quân sự, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Học viện KTQS, Hà Nội Trần Quốc Tuấn (2002), Nghiên cứu khả chịu tải hệ thống truyền lực ô tô quân xuất hiện tượng tuần hồn cơng suất, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Học viện KTQS, Hà Nội Phạm ðình Vy, Vũ ðức Lập (1996), Cấu tạo ô tô quân sự, Học viện KTQS, Hà Nội Tiếng Anh The Mathworks Inc (2005), Stateflow User’s Guide, Version 4, Natick, MA The Mathworks Inc (2005), Using Simulink and Stateflow in Automotive Application, Version 4, Natick, MA The Mathworks Inc (2005), The Student Edition of MATLAB User’s Guide, Version 5, Natick, Massachusetts 01760 – 2098 The Mathworks Inc (2005), SimDriveline User’s Guide, Version 1, Natick, MA 01760-2098 Tiếng Nga 10 A.C AΗΤΟΗΟΒ (1967), Cилoвыe пepeдaчи кoлecныx и гусеничных машин, Издательство Машиностроение, Ленинград ... tốn nghiên cứu phương pháp mô - Chọn công cụ thực SimDriveLine Matlab-Simulink 1.4.4 Phạm vi nghiên cứu Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu tượng tuần hồn cơng suất xe tơ quân xe bọc thép bánh... suất ô tô quân xe bọc thép bánh lốp Mơ động lực học tồn xe có tượng tuần hồn cơng suất xuất trạng thái 1.4.2 Nhiệm vụ Các nhiệm vụ cụ thể đề tài là: - Mơ hệ thống truyền lực xe ô tô quân xe bọc... nghiên cứu luận văn, với ñối tượng nghiên cứu xe ô tô quân xe bọc thép bánh lốp, hoạt động địa hình phức tạp với kết cấu hệ thống truyền lực có tất cầu ñều cầu chủ ñộng, tượng tuần hồn cơng suất