3.1.1 Điều kiện cho trước
Thông số kỹ thuật của xe 7 chỗ ngồi Gát - 13 :
Nemax = 143,4 kw, khi nđm = 4400 v/ph; Memax = 419,9 Nm, khi n = 2200 ÷ 2500 v/ph; vmax = 160 km/ h; io =3,38. Hộp số ba số tiến, một số lùi: i1 = 2,84; i2 = 1,62; i3 = 1; số lùi ir = 1,72. rbo = 0,375 m (bán kính bánh xe); ko = 2,4; ηtlck = 0,92;
Trọng lượng của xe: G0 = 2100 kG;
Gctrươc = 1130 kG; Gcsau = 970 kG. Trọng lượng của xe khi chở khách: G0 hkh = 2660 kG; Gctrhkh = 1305 kG;
Gctrhkh = 1355 kG. Chi phí nhiên liệu: 14 lít/100 km.
Tăng tốc từ 0 ÷ 120 km/h mất 20 giây.
Trên ô tô này có trang bị biến mô men thuỷ lực hỗn hợp loại nhạy một cấp (ba bánh công tác), truyền động thủy cơ (hộp số hành tinh), ly hợp có hành trình tự do.
Hệ số biến mô men (k0): kma x = 2.48 ÷ 2.51
đĩa phản ứng là 15.
Hiệu suất lớn nhất của biến mô thủy lực: ηbmmax = 0,87;
chuyển chế độ làm việc của biến mô thủy lực sang ly hợp thủy động khi ith = 0,85 ÷ 0,90.
3.1.2 Xác định hàm và vẽ đồ thị đặc tính ngoài của động cơ
3.1.2.1 Xác định công suất và mô men (Ne, Me)
Để vẽ đồ thị đặc tính ngoài của động cơ Ne = f (ne), Me = f (ne) và ge = f (ne). Áp dụng công thức (3.10): Ne = Nmax[a N e n n + b ( N e n n )2 - c ( N e n n )3]; đối với động cơ xăng lấy a = b = c = 1
Ne = Nmax[ N e n n + ( N e n n )2 - ( N e n n )3 ];
biết: Nmax = 143,4 (kw). Chọn số vòng quay động cơ: ne = [1000 2000 3000 4400 5000];
và biết: nH = 4400 v/ph.
Từ công thức: Me = 9551(Ne/ ne) ta có:
Ne = [38,3145 81,3426 118,9838 143,4000 137,7033] kW; Me = [365,9420 388,4516 378,8046 311,2758 263,0409] Nm.
3.1.2.2 Xác định xuất tiêu hao nhiên liệu (ge)
Áp dụng công thức để tính ge ge = e T N G (kg/ kw.h) ở đây:
GT - mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian, kg/h; Ne - công suất có ích của động cơ, kW.
qd = 100.Q/Sc (l/100 km); qd cho trước là 14 (lit/100 km); trong đó:
Q - lượng tiêu hao nhiên liệu, lít;
Sc - quãng đường chạy được của ô tô, km.
Mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian: Gt = Q.ρ/t, kg/h; trong đó:
ρ - tỷ trọng của nhiên liệu, kg/ l; t - thời gian làm việc của ô tô, h.
Thay các giá trị đã biết vào công thức, giải bài toán ta được kết quả sau: ge = [0,5256 0,2476 0,1692 0,1404 0,1462] kg/kw.h;
GT = [20,1376 10,0688 6,7125 5,0344 4,0275] kg/ h.
3.1.2.3 Xác định số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất (nemax, nemin) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Điều kiện để ô tô chuyển động ổn định ở tốc độ nhỏ nhất: vmin = 3÷5 km/h (0,83 ÷ 1,38 m/s). Từ công thức: vmin = 1 0 min . . 60 . . . 2 i i r nT b π (m/s); chọn vmin = 5 km/h (1,38 m/s):
Để xác định số vòng quay nemin mà động cơ có thể làm việc ổn định từ công thức (2 .38), hiệu suất của biến mô thủy lực sẽ là:
bm η = B T n n = ibm;
(nT = 386 v/ph ứng với tỷ số truyền ibm = 0,25); mà nemin = nBmin. Thay các trị số vào ta được kết quả số vòng quay nhỏ nhất:
nemin = 337,5005/ 0,2186 = 1543,9 v/ph Xác định số vòng quay lớn nhất nemax ứng với vmax
Khi ô tô chuyển động ở tốc độ cao nhất (vmax) thì hiệu suất lại giảm nhỏ hơn 0,87 khi đó chỉ bằng 0,85 - lúc này ibm ~ ηbm (hiệu suất biến mô):
nBmax = nTmax/ 0,85
Vậy tính được nBmax = 4,5027.1000 = 4502,7 v/ph.
3.1.2.4 Xác định các điểm đặc biệt khác
Các điểm đặc biệt max, min của hàm Ne, Me và ge phụ thuộc vào số vòng quayne:
Đã biết trị số công suất cực đại Nemax = 143,7 ứng với nN = 4400. Với Memax = 388,8 - cần xác định nM;
Với gemin = 0,1404 - cần xác định nG.
- Xác định số vòng quay (nM) ứng với trị cực đại của mô men (MB) bằng phương pháp hồi quy thực nghiệm trong matlab ta tìm được hàm Me
Biết hàm: Me = - 1,6.10-5.x2 + 0,071.x + 310; Memax = 388.8; nM = 2200 ÷ 2500 v/ph. Kết quả tính toán là:
nM = 2336.5 v/ph; Memax = 388.7998 kw
- Xác định số vòng quay (nG) ứng với giá trị gemin tương tự dùng phương pháp hồi quy thực nghiệm ta tìm được hàm ge
Biết hàm của ge:
ge = - 1,4.10-11.ne3 + 1,7.10-7.ne2 - 0,00067.n + 1; gemax = 0,1404; gemax thay vào và giải như trên. Tìm được kết quả:
nG = 3391,2 v/ph; gemin = 0,1369 kg/kw.h.
3.1.2.5 Kết quả tính toán
Bảng 3.1 Kết quả tính toán công suất và chi phí nhiên liệu Dữ liệu ne (v/ph) Ne (kW) Me (Nm) GT (kg/h) ge (kg/kW.h) Ghi chú 1 1000,0 38,3145 365,9420 20,1376 0,5256 2 2000,0 81,3426 388,4516 10,0688 0,2476 3 3000,0 118,9838 378,8046 6,7125 0,1692 4 4400,0 143,4000 311,2758 5,0344 0,1404 5 5000,0 137,7033 263,0409 4,0275 0,1462 Giá trị max - 143,7000 388,8000 * 0,3193 Giá trị min - 62,3300 305,3000 * 0,1369 nemax 4503,0 4503,0000 4503,0000 * 4503,0000 v/ph nemin 1543,9 1543,9000 1543,9000 * 1543,9000 v/ph nHmax - 4400,0000 2336,5000 - - v/ph nHmin - - - * 3787,5000 v/ph
* Xác đinh GT như ge theo mục 2 khi cần thiết.
- Ứng với điểm n (1543,9 v/ph) thì Me = 381,5. - Ứng với điểm n (4503 v/ph) thì Ne = 143,4. - Ứng với điểm n (4503 v/ph) thì ge = 1518.
3.1.2.6 Xác định hàm Ne, Me và ge phụ thuộc vào số vòng quay động cơ
Từ kết quả ở trên: Biết ne với các Ne, Me và ge;
Ne = - 1,7.10-9.ne3 + 7,4.10-6. ne 2 + 0,033.ne - 4,5.10-5; Me = - 1,6.10-5. ne 2 + 0,071. ne + 310;
ge = - 1,4.10-11. ne 3 + 1,7.10-7. ne 2 - 0,00067. ne + 1. Từ kết quả tính toán ta vẽ được đồ thị như hình 3.1
Hình 3.1 Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ xe Gát – 13 Traica Bảng 3.2 Giá trị hệ số mô men và tỷ số truyền của bộ biến mô
STT Tỷ số truyền của biên mô ibm
Hệ số mô men bánh bơmλb Ghi chú 1 0,000 0,075 2 0,250 0,165 3 0,300 0,162 4 0,400 0,158 5 0,500 0,149 6 0,600 0,140 7 0,700 0,127 8 0,800 0,105 9 0,850 0,095 10 0,900 0,065 11 0,925 0,050 12 0,950 0,035 13 0,975 0,017 14 0,990 0,007 15 1,000 0,000 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2 TÍNH TOÁN XÂY DỰNG CÁC THÔNG SỐ CỦA BIẾN MÔ3.2.1 Xác định hàm hiệu suất biến mô (ηbm) 3.2.1 Xác định hàm hiệu suất biến mô (ηbm)
Theo số liệu kỹ thuật của xe Gát – 13 đã cho: Hiệu suất biến mô
bmmx
η = 0.87 và từ kết quả tìm được: ibm = [0 0,2 0,4 0,6 0,8 0,85];
ηbm = [0 0,425 0,7 0,852 0,8664 0,85]. Sẽ tìm được hàm hiệu suất biến mô:
ηbm = - 1,7.ibm2 + 2,4.ibm + 0,002.
3.2.2 Kết quả tính toán và vẽ đồ thị
- Hàm hệ số mô men bánh bơm biến mô thủy lực:
b
λ = - 3,3. i4 + 6,8.i3 – 5,4.i2 + 1,8.i + 0,13;
- Đồ thị hệ số mô men bánh bơm đã được xác định. - Hàm hiệu suất biến mô ηbm:
bm
η = - 1,7.ibm2 + 2,4.ibm + 0.002.
- Kết quả các trị số ibm, kbm và ηbm được ghi trong bảng 3. 3
Bảng 3.3 Kết quả tính toán hiệu suất biến mô
STT Tỷ số truyền ibm Hệ số biến mô kbm Hiệu suất biến mô ηbm Ghi chú
1 0,00 2,480 0,0000 2 0,20 2,125 0,4250 3 0,40 1,750 0,7000 4 0,60 1,420 0,8520 5 0,80 1,083 0,8664 6 0,85 1,000 0,8500 Vẽ đồ thị đặc tính không thứ nguyên xe Gát – 13:
Căn cứ vào kết quả tìm được và số liệu đã cho của xe Gát – 13, đồ thị đặc tính không thứ nguyên của biến mô xe Gát – 13 Trai ca được thể hiện trên hình 3.2.
Hình 3.2 Đồ thị đặc tính không thứ nguyên bộ biến mô của xe Gát – 13 3.3 TÍNH TOÁN VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE GÁT 13 - TRAICA
3.3.1 Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ - biến mô thủy lực
3.3.1.1 Tính toán và xác định hàm mô men bánh bơm (MB)
Bằng cách cho một vài giá trị của số vòng quay nB rồi thay các giá trị đã biết vào công thức:
MB = λb.ρ.nB2.D5
Mô men MB còn được tính theo công thức dưới đây: MB = λb.ρ. 2
B
ω .RB5; trong đó:
ρ - khối lượng riêng của dầu (ρ = 890 kg/ m3);
B
ω - vận tốc góc của bánh bơm, thứ nguyên là s -1; RB – bán kính bánh bơm, thứ nguyên là m;
3.3.1.2 Xác định véc tơ mô men bánh bơm (MB) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chỉ cần lấy một số điểm để thực hiện.
Từ các véc tơ ứng với số vòng quay của động cơ: ne = [1000 2000 3000 4400 5000];
- Xác định véc tơ vận tốc góc của bánh bơm ωB Áp dụng công thức: Ne = 1000 . B B M ω (kW)
Biết công suất và mô men động cơ :
Ne = [38,3145 81,3426 118,9838 143,4000 137,7033]; kW Me = [365,9420 388,4516 378,8046 311,2758 263,0409]; Nm Vậy vận tốc góc của bánh bơm sẽ được tính:
B
ω = (Ne.1000)/Me (1/s) Tìm được vận tốc góc ωb:
ωB = [104,7010 209,4021 314,1034 460,6847 523,5053]; 1/s Tính toán véc tơ mô men MB
Dựa vào công thức: MB = λb.ρ. 2
B ω .RB5 (Nm) sẽ thiết lập được: MB = λb.ρ. 2 B ω . RB5 = ( λb.ρ.RB5). 2 B ω ; MB = (λb.ρ. RB5). 2 B ω ;
Thay các giá trị tương ứng với tỷ số truyền của bộ biến mô ibm đã biết: ibm = [0 0,25 0,6 0,85 0,95 0,975];
λb = [0,075 0,165 0,14 0,095 0,035 0,017]; ρ = 890; RB = 0,158.
Thay vào công thức trên, thực hiện phép tính, kết quả tìm được các véc tơ mô men MB:
ibm0 = 0 (là điểm dừng có M0 = MBmax ) và kbm0 = 2,48. M1 = [158,5 634,0 1426,6 3068,8 3962,8]; Nm M2 = [134,5 538,0 1210,5 2603,8 3362,4]; Nm M3 = [91,3 365,1 821,4 1766,9 2281,6]; Nm M4 = [33,6237 134,4948 302,6138 650,9551 840,5928]; Nm M5 = [16,3315 65,3261 146,9839 316,1782 408,2879]; Nm.
3.3.1.3 Xác định hàm mô men bánh bơm (MB) phụ thuộc vào số vòng quay động cơ
Dựa vào kết quả tính toán được ở trên: ne = [0 1000 2000 3000 4400 5000]; c = [0 0 0 0 0 0]; c- gốc toạ độ; M0 = [0 72,1 288,2 648,5 1394,9 1801,3]; M1 = [0 158,5 634,0 1426,6 3068,8 3962,8]; M2 = [0 134,5 538,0 1210,5 2603,8 3362,4]; M3 = [0 91,3 365,1 821,4 1766,9 2281,6 ]; M4 = [0 33,6237 134,4948 302,6138 650,9551 840,5928]; M5 = [0 16,3315 65,3261 146,9839 316,1782 408,2879].
Bằng phương pháp hồi quy thực nghiệm trong phần mềm Matlab sẽ tìm được các hàm mô men bánh bơm MB:
M0 = 7,2.10-5.n2 + 10-5.n + 0,012; M1 = 0,00016.n2 - 2,1.10-5.n - 0,002; M2 = 0,00013.n2 + 1,9.10-5.n – 0,024; M3 = 9,1.10-5.n2 + 2,9.10-5.n + 0,0048; M4 = 3,4.10-5.n2 + 1,5.10-7.n – 7.10-5; M5 = 1,6.10-5.n2 + 1,3.10-7.n – 5,1.10-5.
3.3.2 Xác định toạ độ các điểm cắt trên đồ thị MB và Me
3.3.2.1 Xác định các điểm cắt nB của đồ thị các hàm MB với Me Trước hết xác định:
m0,1,2… = Me – MB1,2,3… trong đó:
m0,1,2…- hàm hiệu của hai hàm Me và MB; Và tính nghiệm nB (điểm chung) của các hàm MB với Me
Biết các hàm MB ở trên và còn được biểu diễn: M0 = 0,000072.n2 + 0,00001.n + 0,012; M1 = 0,00016.n2 - 0,000021.n - 0,002; M2 = 0,00013.n2 + 0,000019.n – 0,024; M3 = 0,000091.n2 + 0,000029.n + 0,0048; M4 = 0,000034.n2 + 0,00000015.n – 0,00007; M5 = 0,000016.n2 + 0,00000013.n – 0,000051. Và biết hàm mô men của động cơ:
Me = - 0,000016.ne2 + 0,071.ne + 310.
Giải bài toán bằng Matlab, kết quả tìm được các điểm nB = ne (v/ph): n0 = 2323,1; n1 = 1551,7; n2 = 1690,4;
n3 = 2065,9; n4 = 3316,2; n5 = 4386,2.
3.3.2.2 Xác định toạ độ các điểm cắt MB (Me)
Khi đã biết các điểm số vòng quay sẽ tìm được các điểm tương ứng của các hàm mô men MB = Me:
M0 = 388,5914; M1 = 381,6463; M2 = 384,2992; M3 = 388,3918; M4 = 369,4953; M5 = 313,6002.
3.3.2.3 Kết quả tính toán và vẽ đồ thị (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả về các trị số của véc tơ mô men MB và vận tốc góc của bánh bơmbộ biến mô được ghi trong bảng 3.4.
Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả tính toán các trị số động lực của bộ biến mô STT ωB (1/s) c MB0 (Nm) (Nm)MB1 (Nm)MB2 (Nm)MB3 (Nm)MB4 (Nm)MB5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 104,7010 0 72,1 158,5 134,5 91,3 33,6237 16,3315 2 209,4021 0 288,2 634,0 538,0 365,1 134,4948 65,3261 3 314,1034 0 648,5 1426,6 1210,5 821,4 302,6138 146,9839 4 460,6847 0 1394,9 3068,8 2603,8 1766,9 650,9551 316,1782 5 523,5053 0 1801,3 3962,8 3362,4 2281,6 840,5928 408,2879
- Kết quả các hàm mô men MB của bánh bơm biến mô thủy lực tìm được đồng thời trên đồ thị là:
M0 = 7,2.10-5.n2 + 10-5.n + 0,012; M1 = 0,00016.n2 + 1,1.10-5.n + 0,011; M2 = 0,00013.n2 + 1,9.10-5.n - 0,024; M3 = 9,1.10-5.n2 + 2,9.10-5.n + 0,0048; M4 = 3,4.10-5.n2 + 1,4.10-7.n - 8,8.10-5; M5 = 1,6.10-5.n2 + 9,4.10-8.n - 5,7.10-5.
Kết quả toạ độ các điểm giao nhau của đường cong hàm MB với đường cong hàm Me (loại bỏ các nghiệm âm) được ghi trong bảng 3 - 5.
Bảng 3.5 Kết quả tính toạ độ các giao điểm của đường cong hàm MB và ME
Diễn giải 0 1 2 3 4 5
Truc hoành
nB (v/ph) 2323,1000 1551,7000 1690,4000 2065,900 3316,2000 4386,2000 Truc tung MB
(Nm) 388,5914 381,6463 384,2992 388,3918 369,4953 313,6002
- Vẽ đồ thị Me và MB phụ thuộc vào số vòng quay.
Khi đã tìm được các hàm của mô men bánh bơm kết hợp với hàm mô men của động cơ sẽ tiến hành vẽ đồ thị.
Hình 3.3 Đồ thị đặc tính tải trọng của biến mô thủy lực
3.4 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH RA CỦA HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ– BIẾN MÔ THỦY LỰC (NT, MT, nT) – BIẾN MÔ THỦY LỰC (NT, MT, nT)
Khi sử dụng biến mô thủy lực ta sử dụng đường đặc tính ra của nó làm cơ sở để tính toán và xác định các chỉ tiêu động lực học vậy nên ta đi xác định và tính toán các thông số của bộ biến mô.
3.4.1 Xác định véc tơ số vòng quay (nT) của tuabin
Dựa vào các thông số của biến mô và đồ thị đường đặc tính tải trọng của biến mô (đường đặc tính vào) ta đi xác định véc tơ số vòng quay của tua bin. Áp dụng công thức (2.50): ibm = B T n n
Ứng với mỗi giá trị số vòng quay của bơm ta xác định được một giá trị của tuabin với số truyền tương ứng.
nB = [2323,11551,7 1690,4 2065,9 3316,2 4386,2]; nB = ne (vòng/phút). ibm = [0 0,25 0,6 0,85 0,95 0,975];
Suy ra:
nT = nB.ibm
Kết quả véc tơ số vòng quay tuabin tìm được:
nT = [0 387,9 1014,2 1756,0 3150,4 4276,5] (vòng/phút).
3.4.2 Xác định véc tơ mô men tuabin (MT)
Từ công thức tính hệ số biến mô (2.47): kbm = B T M M ;
Tương tự như xác định số vòng quay của tuabin ta cũng xác định được mô men của của tuabin thông qua giá trị mô men của bơm.
MB = [388,5914 381,6463 384,2992 388,3918 369,4953 313,6002]; kbm = [2,48 2,125 1,42 1 1 1];
Suy ra : MT = MB.kbm
Kết quả tính toán được mô men của tuabin:
MT= [963,7067 810,9984 545,7049 388,3918 369,4953 313,6002] Nm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.4.3 Xác định véc tơ công suất tuabin (NT)
Từ công thức (2.53): NT = 0,1047. MT. nT (W);
Ứng với mỗi giá trị công suất của bơm từ động cơ truyền đến ta xác định được giá trị công suất của tuabin.
Đã biết:
nT = [0 387,9 1014,2 1756,0 3150,4 4276,5];
MT= [963,7067 810,9984 545,7049 388,3918 369,4953 313,6002]. Tính được công suất tuabin:
3.4.4 Xác định hàm mô men và công suất (MT) và (NT) phụ thuộcvào số vòng quay tuabin (nT) vào số vòng quay tuabin (nT)
Từ những kết quả ở trên:
nT = [0 387,9 1014,2 1756,0 3150,4 4276,5];
MT= [963,7067 810,9984 545,7049 388,3918 369,4953 313,6002]; NT = [0 32940 57950 71410 121880 140410];
Bằng phương pháp hồi quy thực nghiệm ta sẽ tìm được các hàm mô men và công suất của tuabin bộ biến mô:
MT = 8,8.10-15. nT5 - 9,6.10-11. nT4 + 3,5.10-7 nT3- 0,00038.nT2 - - 0,29.nT + 9,6.102;
NT = - 2,8.10-13. nT5 - 5,5.10-10. nT4 + 2.10-5. nT3 - 0,071. nT2 + + 1,1.102. nT + 5,1.10-11;
3.4.5 Kết quả tính toán và vẽ đồ thị
Kết quả tính toán các véc tơ số vòng quay, mô men và công suất của tuabin được ghi trong bảng 3.6.
Bảng 3.6 Kết quả tính toán số vòng quay, mô men và công suất của tuabin
Số vòng quay của tuabin Mômen của tuabin MT (Nm)
Công suất của tuabin NT (W) 0 963,7067 0 387,9 810,9984 32940 1014,2 545,7049 57950 1756,0 388,3918 71410 3150,4 369,4953 121880 4276,5 313,6002 140410
- Kết quả tìm được các hàm mô men và công suất của tuabin:
MT = 8,8.10-15. nT5 - 9,6.10-11. nT4 + 3,5.10-7.nT3- 0,00038.nT2 - 0,29.nT + 9,6.102;
NT = - 2,8.10-13. nT5 - 5,5.10-10. nT4 + 2.10-5. nT3 - 0,071. nT2 + 1,1.102. nT +