Báo cáo tiểu luận thí nghiệm ôtô

Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy LỜI MỞ ĐẦU ‘Thí nghiệm ơt ơ’ môn học thiếu đối sinh viên ngành động lực Giúp sinh viên khơng có trang bị kiến thức lý t học mà cịn có vận dụng học vào thực tế Sau Thầy giáo Lê Văn Tụy trang bị kiến thức mơn ‘Thí nghiệm ơtơ’ thân em có kiến thức lý thuyết vững vàng, có nhìn tổng quan trình làm việc ơtơ mục đích q trình làm thí nghiệm ơtơ Để có kiến thức thực tế chúng em tiếp tục Thầy giáo Phùng Minh Ngun ‘Trung tâm thí nghiệm ơtơ máy cơng trình- ĐH Bách Khoa’, hướng dẫn trang bị thêm kiến thức thao tác làm thí nghiệm mơn ‘Thực hành thí nghiệm ơtơ’ Ở em làm thí nghiệm đo lực phanh ơtơ băng thử đo lực cản chuyển động xe đường với bạn nhóm Sau hồn thành thí nghiệm, giúp em có đầy đủ kiến thức lý thuyết lẫn thực tế tản cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn Thầy Tụy dạy bảo tận tình, hướng dẫn cụ thể q trình học để em hồn thành tiểu luận Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Tặng SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy ĐO LỰC CẢN TỔNG CỘNG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG I PHẦN LÝ THUYẾT Cơ sở lý thuyết Hình 1.1: Lực tác dụng lên ơtơ ôtô chuyển động đường có gia tốc Trong đó: G – Trọng lượng tồn tơ Ff1 – Lực cản lăn bánh xe bị động Ff2 – Lực cản lăn bánh xe chủ động Fω – Lực cản khơng khí Pj – Lực qn tính tơ chuyển động Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến mặt đường tác dụng lên bánh xe cầu trước cầu sau Mf1, Mf2 – Mô men cản lăn bánh xe bị động chủ động Khi ô tô chuyển động với vận tốc ban đầu, ta cắt lý hợp tơ chịu tác dụng lực: - Lực cản lăn; - Lực cản khơng khí; - Lực qn tính tơ; SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy Xét trường hợp xe chuyển động đường ngang, lúc ta có phương trình chuyển động ô tô sau: Fk= Ff + Fω - Fj Trong đó: Fk – lực kéo tiếp tuyến sinh bánh xe chủ động; Ff = Ff1 + Ff2, - Lực cản lăn sinh bánh xe cầu chủ động bị động; Giả sử hệ số cản lăn bánh xe trước sau f1 = f2 = f Ff=G.f=G.f (1+ Suy ra: V2 ) 1500 f0 – hệ số cản lăn ứng với tốc độ chuyển động xe, v – tốc độ chuyển động tơ tính theo m/s, G – trọng lượng ô tô tác dụng lên bánh xe F ω, Fj – Lực cản không khí lực quán tính chuyển động tịnh tiến tơ (bỏ qua lực qn tính chuyển động quay chi tiết) Với Fω= K.V2 V – tốc độ tương đối khơng khí tơ, m/s Ta xem khơng khí tĩnh tuyệt đối làm thí nghiệm, tức V = Voto Và Fj= G dv g dt G – trọng lượng toàn ô tô, N dv dt – gia tốc tịnh tiến tơ, m/s2 → Phương trình cân xe lăn trơn (cắt ly hợp ) với gia tốc chậm dần: Ff + Fω - Fj = SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ Ff + Fω - ↔ Suy ra: G dv =0 g dt G dv =Ff+Fω g dt Mặt khác ta có : Ff + Fω= G.f + K.V2 Ff + Fω=G.f0 (1+ Hay: Đặt : TS Lê Văn Tụy V2 ) + K.V 1500 F0 = G.f0 ; F1 = ; F2 = Suy ra: Fj= K+ G dv =F0 +F1 +F2 g dt G.f 1500 V2 * Kết luận: Lực quán tính chuyện động chậm dần xe đóng vai trị lực kéo, để xe chuyển động lực qn tính lực cản Vì để xác định đặc tính lực cản tơ đường ta xác định lực qn tính chậm dần ô tô Như phương pháp đo biến thiên tốc độ theo thời gian (dv/dt) SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ôtô TS Lê Văn Tụy Phương pháp đo Cho xe gia tốc đến vận tốc (Vmax) đó, ta ngưng cung cấp nhiên liệu, cắt li hợp cho xe lăn trơn đường xe chuyển động chậm dần Phương pháp đo biến thiên tốc độ theo thời gian Ta có bảng số liệu đo được: ti t1 t2 t3 … tn SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Vi V1 V2 V3 … Vn Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy Xử lý số liệu + Bước 1: - Dùng Microsoft Excel vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ thay đổi vận tốc V(m/s) theo thời gian t(s) xe chuyển động chậm dần - Sử dụng công cụ Add Tirendline excel để xấp xỉ hàm V(t) thành đa thức bậc Ta có đồ thị sau: Hình 1.2 Đồ thị biểu diễn vận tốc chuyển động xe theo thời gian hàm xấp xỉ bậc + Bước 2: Lấy đạo hàm dv/dt đa thức V(t) ta được: dv =a1 +2a t+3a t dt ti t1 Tính t2 Ta lập bảng t3 … tn Vi V1 V2 V3 … Vn (dv/dt)i (dv/dt)1 (dv/dt)2 (dv/dt)3 … (dv/dt)n Pci Pc1 Pc2 Pc3 Fc = Fj = - G dv g dt tính Pcn + Bước 3: Sau tính Pc ta xây dựng đồ thị lực cản tổng cộng theo tốc độ dùng công cụ Add tirendline để xấp xỉ Pc bậc theo tốc độ ta được: Hình 1.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ lực cản tổng cộng đường theo vận tốc xấp xỉ bậc hai hàm Pc theo V + Bước 4: SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ Đặt: TS Lê Văn Tụy F0 = a ; F1 = a 1và F2 = a Fc =F0 +F1.V+F2 V Ta có: = G(f +f1.V+f V ) + K.V f0 = Suy ra: F0 F F −K ; f1 = f = G G G *Biện luận: Nếu f1 ≈ ⇒ G.f(1+ V2 ) 1500 Nếu f ≈ ⇒ G(a+b.V) ⇒ K=F2 II PHẦN TÍNH TỐN 1.Đề tính tốn -Cho: Xe có trọng lượng G = 24000 [N] (nhóm 7) Gia tốc trọng trường g = 9,8 [m/s²] Giả thiết xe chạy đường nằm ngang, chuyển động chậm dần Thí nghiệm lăn trơn đường tốt Và cho: Fc = Ff + Fω Với: Ff = G(a + b.V) Fω = K.V² - Tính: a, b K SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy Bảng số liệu cho trước (nhóm 7) TT 10 11 12 t[s] 10 12 14 16 18 20 22 V[m/s] 16.713 16.298 15.89 15.488 15.092 14.702 14.318 13.94 13.567 13.2 12.839 12.482 13 24 12.13 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 11.784 11.442 11.104 10.771 10.442 10.118 9.797 9.4801 9.167 8.8573 8.5511 8.248 7.9481 7.6511 7.3568 7.0652 6.7761 6.4894 6.2048 5.9222 Xử lí số liệu - Ta xây dựng đồ thị đường đặc tính vận tốc V theo t ( V = f(t)) sau Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ V theo t - Dùng công cụ AddTirenline để xấp xỉ hàm V(t) thành đa thức bậc ta được: Hình 2.2 Xấp xỉ hàm V(t) thành đa thức bậc -Tính đạo hàm vận tốc theo thời gian: (dv/dt) dv/dt= - 0,209 + 0,00166t – 0,0000093t² (*) Từ (*) ta có: a1 = - 0,209; a = 0,00166; c = -0,0000093 - Ta tiến hành lập bảng tính dv/dt Fc ứng với ti : Bảng tính dv/dt Fc ứng với t i SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ tt SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT TS Lê Văn Tụy ti Vi dv/dt Fci 10 Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 TS Lê Văn Tụy 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 16.713 16.298 15.89 15.488 15.092 14.702 14.318 13.94 13.567 13.2 12.839 12.482 12.13 11.784 11.442 11.104 10.771 10.442 10.118 9.797 9.4801 9.167 8.8573 8.5511 8.248 7.9481 7.6511 7.3568 7.0652 6.7761 6.4894 6.2048 5.9222 -0.209 -0.206 -0.203 -0.2 -0.196 -0.193 -0.191 -0.188 -0.185 -0.182 -0.18 -0.177 -0.175 -0.172 -0.17 -0.168 -0.166 -0.163 -0.161 -0.159 -0.158 -0.156 -0.154 -0.152 -0.151 -0.149 -0.148 -0.147 -0.145 -0.144 -0.143 -0.142 -0.141 511.66 503.63 495.78 488.11 480.62 473.32 466.2 459.26 452.5 445.93 439.54 433.32 427.29 421.45 415.78 410.3 405 399.88 394.94 390.19 385.61 381.22 377.01 372.99 369.14 365.48 362 358.7 355.58 352.65 349.9 347.33 344.94 - Sau tính Fc ta tiến hành biểu diễn đặc tính lực cản Fc theo vận tốc V dùng công cụ AddTirendline xấp xỉ hàm Fc (v) thành đa thức bậc : SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 11 Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy Hình 2.3 Đồ thị đặc tính lực cản tổng cộng theo tốc độ Từ đồ thị ta tìm hàm xấp xỉ: Fc = 0,5031v2 + 4,3665v + 299,75 Trong đó: F0 = 299,75 ; F1 = 4,3665; F2 = 0,5031 Ta có: Fc = F2 V2 + F1 V + F0 (a) Hay: Fc = G( f V2 + f1 V + f0 ) + K.V² (b) Từ (a) (b) suy ra: - f0 F0 299, 75 = = 0, 01249 = G 24000 - f1 F1 4,3665 = = 0,000182 = G 24000 - f2 F2 0,5031 = = 0,000021 = G 24000 Theo Lý thuyết ơtơ ta có: Hệ số cản lăn tính: + Là hàm bậc hai theo tốc độ V2 f (1 + ) 1500 f= = f + 0.V + f V2 1500 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 12 Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy + Là hàm bậc theo tốc độ f = (a+b.V) = a+b.V + 0.V (c) f = f + f1 V + f V2 Suy ra: Theo đề cho hệ số cản lăn hàm bậc theo tốc độ Ff = G(a + b.V) = G( f V2 + f1 V + f ) Nên từ (c) ta có: f = a; f1 = b f = Vậy: a = f = 0,01249 b = f1 = 0,000182 *Tính K: Ta có: f = → G(a + b.V) Suy ra: K= F2 = 0,5031 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 13 Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn Tụy Kết luận Từ kết nghiệm ta tính đường đặc tính lực cản tơ phương pháp tính tốn xấp xỉ sử dụng công cụ Add Tirenline excel Dựa vào đường đặc tính quan hệ lực cản với vận tốc đường kết tính tốn ta có kết luận sau: -Lực cản tổng cộng ô tô đường phụ thuộc vào lực cản chuyển động tơ Tất yếu tó ảnh hưởng đến lực cản chuyển động ô tô ảnh hưởng đến lực cản tổng cộng ô tô -Vận tốc ô tô lớn lực cản lớn hệ số cản khí động tăng - Thực tế hệ số ln tồn dao động xung quanh giá trị lí thuyết, thí nghiệm thực tế ln tồn biến động nhỏ tác động đến q trình thí nghiệm - Qua thí nghiệm hiểu rõ công cản mà học bước tiến hành làm thí nghiệm cách xử lí số liệu - Sau tính tốn Excel ta tìm số a = f0 = 0,01249 ≅ 32/2800 số b = f1 = 0,000182 ≅ 1/2800 Phù hợp với phương trình hệ số cản lăn hàm bậc theo tốc độ f=( 32 V + ) 2800 2800 - theo Lý thuyết ô tô Hệ số K = 0,5031 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 14 Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ôtô TS Lê Văn Tụy MỤC LỤC SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 15 ... SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ tt SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT TS Lê Văn Tụy ti Vi dv/dt Fci 10 Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ 10 11 12 13 14 15 16 17... b.V) Suy ra: K= F2 = 0,5031 SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT 13 Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ôtô TS Lê Văn Tụy Kết luận Từ kết nghiệm ta tính đường đặc tính lực cản tơ phương pháp tính tốn xấp... chuyển động chậm dần Thí nghiệm lăn trơn đường tốt Và cho: Fc = Ff + Fω Với: Ff = G(a + b.V) Fω = K.V² - Tính: a, b K SV: Nguyễn Văn Tặng- Lớp: 11C4LT Báo cáo tiểu luận Thí nghiệm ơtơ TS Lê Văn