BTL Lý thuyết oto: Tính toán sức kéo oto
Trường Đại học Bách khoa TP.Hồ Chí Minh Khoa kỹ thuật Giao thông Bộ môn Ôtô – Máy động lực Bài tập lớn: môn học Lý thuyết ôtô Tính toán sức kéo ôtô GVHD : Ngô Xuân Ngát Sinh viên : Nguyễn Vũ Quang MSSV : G0102093 Lớp : GT01OTO2 I. NHỮNG THÔNG SỐ BAN ĐẦU VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH CHỌN 1.1. Những dữ kiện ban đầu - Chủng loại ôtô: xe tải - Tải trọng: 1500 kg - Vân tốc v max = 115 km/h = 31,94 m/s - Hệ số ma sát lăn: f min = 0,02 f max = 0,04 - Độ dốc: i max = 0,25 1.2. Những thông số chọn và tính chọn 1.2.1. Trọng lượng của ôtô - Trọng lượng không tải G 0 : N K G G G G K G tt G 29,46714 0 0 ≈=⇒= Với: G 0 : tự trọng của ôtô G t : tải trọng chuyên chở Chọn : K G = 1,05 - Trọng lượng tải toàn bộ của ôtô: G a = G 0 +(A.n)+G tu Với: n: số chổ ngồi trong buồng lái G tu : tải trọng chuyên chở định mức A= 55kg : trọng lượng trung bình của 1 hành khách => G a = 97235,79 N - Sự phân bố tải trọng các cầu: Cầu trước: m 1 = 0,3 Cầu sau : m 2 = 0,7 1.2.2. Hệ số cản khí động học: - Diện tích cản chính diện: F = 3 m 2 - Hệ số dạng khí động học K= 0,7 Ns 2 /m 4 - Nhân tố cản không khí W = K.F = 2,1 Ns 2 /m 2 1.2.3. Hiệu suất của hệ thống truyền lực Ôtô tải: η t = 0,85 1.2.4. Tính chọn lốp Trọng lượng đặt lên bánh xe - N n G G b b 9,14586 2 74,29170 1 1 === Chọn lốp có kí hiệu: 240 – 508P (8.25R20) có: Số lớp bố: 10 2 /3,6 235 1070 cmkgpôltâsuáp B mmd = ′′ = ±= - N n G G b b 3,17016 4 05,68065 2 2 === Chọn lốp có kí hiệu: 240 – 508 (8.25-20) có: số lớp bố:12 2 /0,6 235 1072 cmkgpôltâsuáp B mmd = ′′ = ±= - Bán kính tĩnh bánh xe (bán kính thiết kế) r o = 457 - Bán kính lăn bánh xe r b = λ.r o = 0,95.457 = 434,15 mm II. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI 2.1. Xác định công suất lớn nhất của động cơ ở chế độ vận tốc cực đại - Khi ôtô đạt được v max trong điều kiện v max = 100 km/h = 27,78 m/s Độ dốc i = 0,01 Ma sát lăn nhỏ nhất f min = 0.02 - Công suất của ôtô N vmax ( ) ( ) t a t wf vWfGvNN ηη 1 1 3 maxminmaxmin +=+= ⇒N vmax = 145,12 KW 2.2. Chọn động cơ và xây dựng đường đặt tính ngoài 2.2.1. Chọn động cơ: Động cơ Diesel có bộ điều tốc Buồng cháy xoáy lốc 2.2.2. Xây dựng đường đặt tính ngoài lý tưởng - Điểm có toạ độ ứng với vận tốc cực đại của ôtô (N Vmax , n V ) ( ) pcht b o V ii r vi n 2 60 max π = ⇒n v = 4004,22 KW Tỉ số truyền cầu chủ động 65,2 0 b r Ai ⋅= = 6,55 với A = 40 Tỉ số truyền hộp số ứng với v max : i ht = 0,75 Xe không có hộp số phụ i pc = 1 - Điểm có tọa độ ứng với công suất cực đại của ôtô (N max , n N ) Công thức Leidecman: WK n n c n n b n n a N N N V N V N V V e 86,141 . 32 max max = − + = Với động cơ Diesel: n N = n V = 4393 vòng/ phút Buồng cháy xoáy lốc: a = 0,6; b = 1,4; c = 1,0 - Điểm bắt đầu làm việc của bộ điều tốc động cơ Diesel n emax = n v + (300-500) = 4500 v/p - Điểm có số vòng quay chạy không tải của động cơ n emin = 600 v/p - Tiến hành vẽ đồ thị Ne = K.Ne max 3 N e 2 N e N e n n c n n b. n n a. 1 K − + = e .n2. 60.Ne Me π = ne (v/p) 546.03 819.041092.061365.071638.091911.102184.122457.132730.153003.16 K 0.17 0.28 0.40 0.53 0.65 0.76 0.86 0.95 1.00 1.02 Ne (kW) 23.83 39.58 56.74 74.48 91.93 108.24 122.57 134.06 141.86 145.12 Me (Nm) 416.88 461.55 496.29 521.10 535.99 540.95 535.99 521.10 496.29 461.55 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 0.00 500.00 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 3500.00 n(vg/ph) Me(Nm) Ne(kw) - Hệ số thích ứng của động cơ: 15,1 55,461 95,540 M Me K N max M === - Hệ số đàn hồi của động cơ: 636.0 16,3003 1,1911 n n K N M n === 2.3. Chọn động cơ và xác định đường đặt tính ngoài - Chọn động cơ phù hợp có đường đặt tính ngoài phù hợp với đường đặt tính ngoài vừa tính toán - Lấy đường đặt tính ngoài thực tế theo đường đặt tính ngoài tính toán III. TÍNH VÀ CHỌN TỈ SỐ TRUYỀN CỦA CẦU CHỦ ĐỘNG - Theo công thức: 55,6 ii 1 . v60 rn2 i htpcmax bV o = ⋅⋅ ⋅⋅⋅ = π - Chọn tỉ số truyền cầu chủ động i o = 6,55 IV. XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CỦA HỘP SỐ Chọn hộp số có 5 số tới 1 số lùi 4.1. Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1 - Theo điều kiện cần: lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động thắng được lực cản tổng cộng của đường 22,4 ηiMe rG i G r ηiiMe PP tomax bmaxa h1 maxa b th1omax maxkmax = ⋅⋅ ⋅Ψ⋅ ≥ Ψ⋅≥ ⋅⋅⋅ ≥ Ψ 29,025,004,0i maxmaxmax =+=+=Ψ f - Theo điều kiện đủ: lực kéo tiếp tuyến này phải nhỏ hơn lực bám 33,7 ηiMe rG i G r ηiiMe PP tomax b h1 b th1omax maxkmax = ⋅⋅ ⋅⋅ ≤ ⋅≤ ⋅⋅⋅ ≤ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ G ϕ = G 2 = m 2 . G 2 = 81678 N - Chọn i h1 = 6 4.2. Tỉ số truyền các tay số trung gian - Chọn phân bố theo cấp số nhân - Tỷ số truyền tay số 2: i h2 = 3,3 - Tỉ số truyền tay số 3: i h3 = 1,82 - Tỉ số truyền tay số 4: i h4 = 1 - Tỉ số truyền tay số tăng: i ht = 0,75 - Tay số lùi: Chọn ( ) 63,12,1 1 =−⋅= hR ii V. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CỦA ÔTÔ - Phương trình cân bằng công suất N k = N f ± N i + N w ± N j + N m N k = η t .N e Ne : Tính theo công thức Leidecman theo giả thiết như trên - Trong điều kiện đường bằng xe chạy ổn định, trên đường bằng không kéo móoc N k = N f + N w minaf .fv.GN = N w = W.v 3 - Đồ thị cân bằng công suất n e (v/p) 546.03819.041092.061365.071638.091911.102184.122457.132730.153003.16 V h1 (m/s) 0.63 0.95 1.26 1.58 1.89 2.21 2.53 2.84 3.16 3.47 V h2 (m/s) 1.15 1.72 2.29 2.87 3.44 4.02 4.59 5.16 5.74 6.31 V h3 (m/s) 2.08 3.13 4.17 5.21 6.25 7.30 8.34 9.38 10.42 11.47 V h4 (m/s) 3.79 5.68 7.58 9.47 11.36 13.26 15.15 17.05 18.94 20.84 V ht (m/s) 5.05 7.58 10.10 12.63 15.15 17.68 20.20 22.73 25.25 27.78 n e (v/p) 546.03819.041092.061365.071638.091911.102184.122457.132730.153003.16 N e 23.83 39.58 56.74 74.48 91.93 108.24 122.57 134.06 141.86 145.12 N k 20.26 33.64 48.23 63.31 78.14 92.00 104.18 113.95 120.58 123.36 V h1 (m/s) 0.63 0.95 1.26 1.58 1.89 2.21 2.53 2.84 3.16 3.47 N f1 (Kw) 2.39 3.59 4.79 5.98 7.18 8.38 9.57 10.77 11.97 13.16 N w1 (Kw) 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.07 0.09 N f1 +N w1 2.39 3.59 4.79 5.99 7.19 8.40 9.61 10.82 12.03 13.25 V h2 (m/s) 1.15 1.72 2.29 2.87 3.44 4.02 4.59 5.16 5.74 6.31 N f2 (Kw) 4.35 6.52 8.70 10.87 13.05 15.22 17.39 19.57 21.74 23.92 N w2 (Kw) 0.00 0.01 0.03 0.05 0.09 0.14 0.20 0.29 0.40 0.53 N f2 +N w2 4.35 6.53 8.72 10.92 13.13 15.36 17.60 19.86 22.14 24.45 V h3 (m/s) 2.08 3.13 4.17 5.21 6.25 7.30 8.34 9.38 10.42 11.47 N f3 (kw) 7.90 11.85 15.80 19.76 23.71 27.66 31.61 35.56 39.51 43.46 N w3 (Kw) 0.02 0.06 0.15 0.30 0.51 0.82 1.22 1.73 2.38 3.17 N f3 +N w3 7.92 11.92 15.96 20.05 24.22 28.47 32.83 37.29 41.89 46.63 V h4 (m/s) 3.79 5.68 7.58 9.47 11.36 13.26 15.15 17.05 18.94 20.84 N f4 (kw) 14.36 21.54 28.72 35.90 43.08 50.26 57.44 64.62 71.80 78.98 N w4 (Kw) 0.11 0.39 0.91 1.78 3.08 4.89 7.31 10.40 14.27 18.99 N f4 +N w4 14.47 21.92 29.63 37.68 46.16 55.15 64.74 55.00 65.20 76.00 V ht (m/s) 5.05 7.58 10.10 12.63 15.15 17.68 20.20 22.73 25.25 27.78 N ft (kw) 19.15 28.72 38.29 47.86 57.44 67.01 76.58 86.15 95.73 105.30 N wt (Kw) 0.27 0.91 2.16 4.23 7.31 11.60 17.32 24.66 33.83 45.02 N ft +N wt 19.42 29.63 40.46 52.09 64.74 78.61 93.90 55.00 65.20 76.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 V(m/s) Ne,Nk(kw) Trong thực tế chuyển động trên đường thì ôtô chỉ có thể đạt được tới vận tốc Vmax mà tại đó có sự cân bằng công suất N k = N f + N w VI. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO CỦA ÔTÔ - Phương trình cân bằng công suất P k = P f ± P i + P w ± P j + P m - Trong điều kiện ôtô chuyển động trên đường bằng, không kéo moóc P k = P f + P w b toh k r .η.iMe.i P = P f = G a .f min P w = W.v 2 e .n2. 60.Ne Me π = Me 416.88 461.55 496.29 521.10 535.99 540.95 535.99 521.10 496.29 461.55 V h1 0.63 0.95 1.26 1.58 1.89 2.21 2.53 2.84 3.16 3.47 P k1 32092 35530.4 38204.7 40115.0 41261.2 41643.2 41261.2 40115 38204.7 35530.4 P f 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 P w 0.84 1.88 3.35 5.23 7.53 10.25 13.39 16.95 20.93 25.32 P f + P w 3791.3 3792.39 3793.86 3795.74 3798.04 3800.76 3803.90 3807.46 3811.44 3815.83 V h2 1.15 1.72 2.29 2.87 3.44 4.02 4.59 5.16 5.74 6.31 P k2 17661 19553.1 21024.9 22076.1 22706.9 22917.1 22706.9 22076.1 21 024.9 19553.1 P f 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 P w 2.76 6.22 11.06 17.28 24.88 33.86 44.22 55.97 69.10 83.61 P f + P w 3793.2 3796.73 3801.56 3807.78 3815.38 3824.37 3834.73 3846.48 3859.61 3874.12 V h3 2.08 3.13 4.17 5.21 6.25 7.30 8.34 9.38 10.42 11.47 P k3 9719.2 10760.5 11570.5 12148.9 12496.1 12611.8 12496.1 12148.9 11570.5 10760.5 P f 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 P w 9.13 20.54 36.51 57.04 82.14 111.80 146.03 184.82 228.17 276.08 P f + P w 3799.6 3811.04 3827.01 3847.55 3872.65 3902.31 3936.53 3975.32 4018.67 4066.59 V h4 3.79 5.68 7.58 9.47 11.36 13.26 15.15 17.05 18.94 20.84 P k4 5348.7 5921.74 6367.46 6685.84 6876.86 6940.53 6876.86 6685.84 6367.46 59 21.74 P f 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 P w 30.14 67.81 120.54 188.35 271.22 369.16 482.17 610.25 753.39 911.60 P f + P w 3820.6 3858.31 3911.05 3978.86 4061.73 4159.67 4272.68 2200.00 2400.00 2482.12 V ht 6.31 9.47 12.63 15.78 18.94 22.10 25.25 28.41 31.57 34.73 P kt 4011.5 4441.31 4775.60 5014.38 5157.64 5205.40 5157.64 5014.38 4775.60 44 41.31 P f 3790.5 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 3790.51 P w 83.71 188.35 334.84 523.19 753.39 1025.45 1339.36 1695.13 2092.76 2532.23 P f + P w 3874.2 3978.86 4125.35 4313.70 4543.90 4815.96 5129.87 2200.00 2400.00 2482.12 0.00 5000.00 10000.00 15000.00 20000.00 25000.00 30000.00 35000.00 40000.00 45000.00 0.00 5.00 10.00 15.0 0 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 V(m/s) Pk(kw) Trong thực tế chuyển động trên đường thì ôtô chỉ có thể đạt được tới vận tốc Vmax mà tại đó có sự cân bằng công suất N k = N f + N w VII. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ - Từ công thức tính nhân tố động lực: a fd a wk G PP G PP D + = − = V h1 (m/s) 0.63140.94701.26271.5784 1.8941 2.2098 2.5255 2.8411 3.1568 3.4725 D 1 0.33000.36540.39290.4125 0.4243 0.4282 0.4242 0.4124 0.3927 0.3651 V h2 (m/s) 1.14731.72092.29452.8682 3.4418 4.0154 4.5891 5.1627 5.7363 6.3100 D 2 0.18160.20100.21610.2269 0.2333 0.2353 0.2331 0.2265 0.2155 0.2002 V h3 (m/s) 2.08473.12714.16945.2118 6.2542 7.2965 8.3389 9.381210.423611.4659 D 3 0.09990.11050.11860.1244 0.1277 0.1286 0.1270 0.1230 0.1166 0.1078 V h4 (m/s) 3.78825.68237.57649.470511.364513.258615.152717.046818.940920.8350 D 4 0.05470.06020.06420.0668 0.0679 0.0676 0.0658 0.0625 0.0577 0.0515 V ht (m/s) 6.31 9.47 12.63 15.78 18.94 22.10 25.25 28.41 31.57 34.73 D t 0.04040.04370.04570.0462 0.0453 0.0430 0.0393 0.0341 0.0276 0.0196 - Đồ thị tia α: góc nghiêng của tia ứng với số % tải trọng a x x G G D D tg == α G x = G o +G tx (Gtx/Gt)% Gtx Gx tg(alpha) alpha(rad) 0.0000 0.0000 49050.0000 0.5044 0.4672 0.2000 9810.0000 58860.0000 0.6053 0.5443 0.4000 19620.0000 68670.0000 0.7062 0.6149 0.6000 29430.0000 78480.0000 0.8071 0.6791 0.8000 39240.0000 88290.0000 0.9080 0.7372 1.0000 49050.0000 98100.0000 1.0089 0.7898 1.2000 58860.0000107910.0000 1.1098 0.8374 1.4000 68670.0000117720.0000 1.2107 0.8804 1.6000 78480.0000127530.0000 1.3116 0.9194 1.8000 88290.0000137340.0000 1.4124 0.9547 [...]... 0.2000 0.1000 0.0000 -40.0000 -30.0000 -20.0000 -10.0000 0.0000 10.0000 20.0000 30.0000 40.0000 V(m/s) VIII XÂY DƯỢNG ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH TĂNG TỐC CỦA ÔTÔ 8.1 Đồ thị gia tốc của ôtô - Gia tốc của ôtô được tính j = ( D − Ψ) g δi Tính trên đường bằng và tốt Ψ = f min = 0,02 Hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay 2 δ i = 1,03 + a.ih a = 0.05 δ1 = 2,83 δ2 = 1,58 δ3 = 1,2 δ4 = 1,08 δ5 = 1,06 Vh1 0.6314 0.9470