3.5.2.1 Xác định véc tơ các lực kéo (Pk) Ta có: Pk = Mk.it.ηtck/rb Biết rằng: MT= [963,7067 810,9984 545,7049 388,3918 369,4953 313,6002]; suy ra: Mk = MT.i0. ηtck/rb; i0 =3,38; rb = 0,375 m; tck η = 0,92.
Giải bài toán kết quả tính toán được véc tơ các lực kéo ở ba số truyền: Pk1 = [22695 19099 12851 9147 8702 7385] N;
Pk2 = [13026 10962 7376 5250 4994 4239] N;
3.5.2.2 Xác định véc tơ mô men (Mk)
Biết các lực kéo, nếu cần tính mô men thì: Mk = Pk.rb Kết quả tính toán: Mk1 = [8510,7 7162,1 4819,3 3430,0 3263,1 2769,5] Nm; Mk2 = [4884,7 4110,7 2766,0 1968,6 1872,8 1589,5] Nm; Mk3 = [2996,7 2521,9 1696,9 1297,7 1149,0 975,2] Nm. 3.5.3 Xác định nhân tố động lực học (D)
Dựa vào công thức (2.32): D = G P PK − w = G P G Pk w − ; trong đó: Pw - lực cản không khí, N;
G - trọng lượng toàn bộ của ô tô, N. -Tính các thành phần Pk/G; đặt d = Pk /G; d1 = [22695 19099 12851 9147 8702 7385]./26600 ; d2 = [13026 10962 7376 5250 4994 4239]./26600; d3 = [7991,3 6725,0 4525,1 3220,6 3064,0 2600,5]./26600. Kết quả tìm được: d1 = [0,8532 0,7180 0,4831 0,3439 0,3271 0,2776]; d2 = [0,4897 0,4121 0,2773 0,1974 0,1877 0,1594]; d3 = [0,3004 0,2528 0,1701 0,1211 0,1152 0,0978]. - Tính toán xác định hàm lực cản không khí Pw và thành phần Pw/G Vận dụng công thức: Pw = w.v02 (N); với: v0 = v - vg;
v - vận tốc của ô tô, m/s;
vg - vận tốc của gió, lấy vg = 0;
w - nhân tố cản không khí, Ns2/m2. Tra bảng lấy w = 0,3; Pw = 0,3.v02;
suy ra được hàm lực cản không khí so với trọng lượng của xe: P =
G pw
= 0,3.v02/26600; P = 0,000011.v2.
- Lực cản lăn được tính theo công thức: Pf = f.G (N)
trong đó:
f - hệ số cản lăn;
G - trọng lượng của ô tô, N.
Xe chạy trên đường nhựa tốt, hàm hệ số lực cản lăn được tính: f = (32 + v)/2800; v được tính bằng m/s;
Nếu tính theo km/h thì:
f = 0,0114 + 0,0004.v.10/36. Vậy hàm lực cản lăn:
Pf = 0,0114.26600 + 26600.0,0004.v3.10/36 = 103,24 + 2.96.v3. Hàm hệ số cản lăn còn được tính theo công thức:
f = f0 (1 + v2/1500);
f0 - là hệ số cản lăn ứng với tốc độ v của xe.
3.5.4 Xác định vận tốc (vmax) ứng với số vòng quay tối đa của độngcơ (nemax) ở các số truyền cơ (nemax) ở các số truyền
Biết rằng:
nT = [0 387,9 1014,2 1756,0 3150,4 4276,5] v/ph; v3max = 160 km/h ( 44,4444 m/s).
Từ công thức (3 - 42):
v = π.n.rb/30.i0.ih (m/s)
Thay các trị số đã biết vào công thức ta có: nTmax = 3826,9 v/ph;
v1max = 15,6482 m/s (56,3334 km/h); v2max = 27,2643 m/s (98,1514 km/h); v3max = 44,4408 m/s (160 km/h).
3.5.5 Xác định các véc tơ vận tốc của ô tô ứng với số vòng quay (nT) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đã có: nT = [0 387,9 1014,2 1756,0 3150,4 4276,5];
Vận dụng về tính toán vận tốc chuyển động của ô tô dùng công thức: vn = (3,14.nT.rb)/ (30.i0.in ); ứng với các số truyền (n = 1,2...);
Kết quả tính toán:
v1 =[0 5,7099 14,9290 25,8483 46,3738 62,9500] km/h; v2 =[0 9,9485 26,0113 45,0363 80,7985 109,6797] km/h; v3 =[0 16,2161 42,3984 73,4091 131,7016 178,7779] km/h.
3.5.6 Xác định hàm lực kéo (Pk) và nhân tố động lực học (D) phụ
thuộc vào vận tốc của xe
3.5.6.1 Xác định hàm lực kéo (Pk)
Với các véc tơ của lực kéo và vận tốc đã biết, dựa vào đồ thị hình 3.5 và chương trình matlab sẽ tìm được các hàm lực kéo:
PkD1 = 0,00030029.v15 - 0,048146.v14 + 2,5496.v13 - 41,01. v12 – 470,1.v1 + 22695; PkD2 = 1,733.10-5.v25 - 0,0029982.v24 + 0,27662.v23 - 7,7521.v22 - 154,88.v2 + 13026; PkD3 = 5,7179.10-7.v35 - 0,00026039.v34 + 0,039164.v33 - 1,789.v32 - 58,306.v3 + 7991,3;
Tổng hợp kết quả tính toán lực kéo (Pk), mô men (Mk) và vận tốc (v):
Kết quả tính toán lực kéo và mô men truyền của ô tô Gát – 13 Trai Ca:
Bảng 3.7 Kết quả tính toán lực kéo và mô men của xe
Thành phần 0 1 2 3 4 5 Đơn vị Pk1 22695,0 19099,0 12851,0 9147,0 8702,0 7385,0 N Pk2 13026,0 10962,0 7376,0 5250,0 4994,0 4239,0 N Pk3 7991,3 6725,0 4525,1 3220,6 3064,0 2600,5 N M1 8510,7 7162,1 4819,3 3430,0 3263,1 2769,5 Nm M2 4884,7 4110,7 2766,0 1968,6 1872,8 1589,5 Nm M3 2996,7 2521,9 1696,9 1297,7 1149,0 975,2 Nm
Kết quả tính toán vận tốc tối đa và các vận tốc thành phần ở từng số truyền của ô tô Gát - 13 Trai Ca ghi trong bảng 3.8.
Bảng 3.8 Kết quả tính toán vận tốc tối đa và vận tốc thành phần của xe
Thành phần 0 1 2 3 4 5 Đơnvị v1 0 5,7099 14,9290 25,8483 46,3738 62,9500 Km/h v2 0 9,9485 26,0113 45,0363 80,7985 109,6797 Km/h v3 0 16,2161 42,3984 73,4091 131,7016 178,7779 Km/h Vmax1 - - - - *56,3334 - Km/h Vmax2 - - - - *98,1514 - Km/h Vmax3 - - - - *160 - Km/h
*v1max = 15,6482 m/s; v2max = 27,2643 m/s; v3max = 44,4408 m/s
3.5.6.2 Xác định hàm nhân tố động lực học (D) - Xác định hàm đối với các thành phần pkD/G: v1 = [0 5,7099 14,9290 25,8483 46,3738 62,9500]; d1 = [0,8532 0,7180 0,4831 0,3439 0,3271 0,2776]; v2 = [0 9,9485 26,0113 45,0363 80,7985 109,6797]; d2 = [0,4897 0,4121 0,2773 0,1974 0,1877 0,1594]; v3 = [0 16,2161 42,3984 73,4091 131,7016 178,7779]; d3 = [0,3004 0,2528 0,1701 0,1211 0,1152 0,0978]; Kết quả tìm được các hàm:
d1 = 1,1.10-8.v15 - 1,8.10-6.v14 + 9,6.10-5.v13 - 0,0015.v12 - 0,018.v1 + 0,85; d2 = 4.10-10.v25 - 1,1.10-7.v24 + 1.10-5.v23 - 0,00029.v22 - 0,0058.v2 + 0,49; d3 = 2,2.10-11.v35 - 9,8.10-9.v34 + 1,5.10-6.v33 - 6,7.10-5.v32 - 0,0022.v3 + 0,3;
Tổng hợp kết quả tính toán nhân tố động lực học
Thành phần lực kéo so với trọng lượng của xe PkD/ G được ghi trong bảng 3.9
Bảng 3.9 Kết quả tính toán thành phần lực kéo so với trọng lượng của xe
Thành
phần 0 1 2 3 4 5 Ghi chú
d1 0,8532 0,7180 0,4831 0,3439 0,3271 0,2776 d2 0,4897 0,4121 0,2773 0,1974 0,1877 0,1594 d3 0,3004 0,2528 0,1701 0,1211 0,1152 0,0978
- Thành phần lực cản không khí (hàm lực cản không khí) so với trọng lượng của xe: P =
G pw
= 0,3.v02/26600; P = 0,000011.v2.
3.6 VẼ ĐỒ THỊ LỰC KÉO (Pk) VÀ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC (D)
PHỤ THUỘC VÀO VẬN TỐC (v) CỦA XE 3.6.1 Vẽ đồ thị lực kéo (Pk) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Trên trục tung biểu thị lực kéo (pk), N.
a)
b)
Hình 3 .6 Đồ thị cân bằng lực kéo
a) Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô Gát – 13 sử dụng biến mô thủy lực b) Đồ thị cân bằng lực kéo của ô tô sử dụng truyền lực cơ khí
Kết luận:
- Giai đoạn đầu chủ yếu ở số truyền 1 (vận tốc từ 0 - 35 km/h) lực kéo (Pk) giảm nhanh theo tốc độ v tăng dần của xe, về gần cuối tốc độ ở từng số truyền thì lực kéo đều có giai đoạn giảm chậm, khá ổn định đó là ở số truyền 2, và nhất là ở số truyền 3 cho phép chuyển động của xe êm dịu trong khoảng vận tốc rất rộng; đoạn cuối lực kéo lại giảm nhanh nhưng ở số truyền 3 vẫn ổn định hơn.
- Thông qua đặc tính động lực học biểu diễn trên các đồ thị của xe Gát - 13 Trai Ca so với hệ thống truyền lực cơ khí cho thấy: Khi khởi hành việc tạo đà tốt hơn vì mô men và lực kéo ban đầu lớn, thời điểm này đạt giá trị mắc (pkmax = 22700 N) và sau đó giảm nhanh, như vậy sẽ truyền động êm dịu và vì
khoảng tốc độ chuyển động tương đối ổn định ở số truyền 2 và 3 của ô tô là khá rộng. Khả năng làm việc ổn định ở vận tốc nhỏ hơn so với ly hợp ma sát.
3.6.2 Vẽ đồ thị nhân tố động lực học (D)
- Từ những kết quả tính toán ở trên cũng là điều kiện để xây dựng được đồ thị đặc tính có ý nghĩa đặc biệt quan trọng này.
Cần phải kể đến thành phần cản của không khí: pw/G = 0,000011.v2; như vậy: D = d1,2,3 - 0,000011.v2.
- Hệ số nhân tố động lực học thể hiện trên trục tung Suy ra được:
D = [0 0,17126 0,34253 0,51379 0,68505 0,85632];
điểm Dmax1 = 0,85632 (bao hàm cả thành phần hệ số cản lăn fd), biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động lực học (D) với vận tốc (v) của xe:
- Trên trục tung biểu thị nhân tố động lực học D, %; - Trục hoành biểu thị vận tốc (v), km/h.
b)
Hình 3.7 Đồ thị nhân tố động lực học D
a) Đồ thị nhân tố động lực học D của xe Gat 13 sử dụng biến mô thủy lực
b) Đồ thị nhân tố động lực học D của xe sử dụng truyền lực cơ khí Kết luận:
Đây là loại xe có truyền động thủy cơ, không chỉ so sánh giữa nhân tố động lực học của xe này với các loại xe truyền động cơ khí đạt tiêu chuẩn lý tưởng, mà còn để so sánh giữa nhân tố động lực học của xe này với xe cùng loại, qua hai đồ thị ta thấy ở xe dùng biến mô thủy lực khả năng tăng tốc và vận tốc ổn định hơn so với xe có bộ truyền lực cơ khí.
3.6.3 Tính toán và vẽ đồ thị gia tốc j = f (v) của ô tô Gát - 13 trai Ca
3.6.3.1 Điều kiện để tính toán gia tốc j
Từ công thức (2.29), ta rút ra được: j = dt dv = i g D δ ψ). ( − ; với: ψ - hệ số cản tổng cộng của đường;
g - gia tốc trọng trường;
i
δ - hệ số tính đến ảnh hưởng của các chi tiết vận động quay.
Dựa vào kết quả tính toán vận tốc v và nhân tố động lực học D ở trên: - Tính các thành phần D -ψ D1-ψ = 1,1222.10-8.v15 - 1,8043.10-6.v14 + 9,5694.10-5.v13 - 0,00154316.v12 - 0,01768.v1 + 0,8532- 0,0292; D1-ψ = 1,1222.10-8.v15 - 1,8043.10-6.v14 + 9,5694.10-5.v13 - 0,00154316.v12 - 0,01768v1 + 0,8240; D2- ψ = 4,038.10-10.v25 - 1,1277.10 -7.v24 + 1,0401.10-5.v23 - 0,00029447.v22 - 0,0058235.v2 + 0,4605; D3- ψ = 2,1543.10-11.v35 - 9,8067.10-9.v34 + 1,4744.10-6.v33 - 0,000070401.v32 - 0,0021907.v3 + 0,2712. - Xác định hệ số δi
Khi xét về tiêu hao do quán tính , có công thức:
i (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
δ = 1,05 + 0,05.ih2;
trong đó: ih - tỷ số truyền của hộp số; thay vào sẽ được: 1
δ = 1.1920; δ2 = 1.1315; δ3 = 1.1000.
- Xác định hệ số cản tổng cộng của đường ψ chọn f = fvmax = ψ max; với độ dốc i = 0.
Dựa vào công thức tính hệ số cản lăn sẽ có:
f = 0,0114 + 0,0004.44,44; (vmax = 160 km/ h = 44,44 m/s); vậy:
fvmax = ψ max = 0,0292 j = (D - ψ )g/δi
Biết các hệ số của các hàm gia tốc ở trên thay vào sẽ được các hàm đó:
j1 = 0,00000009235555.v15 - 0,00001484914681.v14 + 0,00078754877517.v13 - 0,01269999966443.v12 - 0,14550402684564.v1 + 6,78140939597315;
j2 = 0,00000000350091.v25 - 0,00000097770544.v2 4 + 0,00009017570482.v23
- 0,00255302757402.v22 - 0,05048920459567.v2 +3,99249226690234;
j3 = 0,00000000019212.v35 - 0,00000008745793.v34 + 0,00001314896727.v33 - 0,00062784891818.v32 - 0,01953706090909.v3 + 2,41861090909091;
- Kết quả tính toán hệ số cản lăn và hệ số cản tổng cộng của mặt đường của xe:
f = fvmax = ψ max = 0,0292
3.6.3.3 Vẽ đồ thị gia tốc j của xe ô tô Gát - 13 Trai Ca
Trong đó: - Trục tung được biểu thị gia tốc (j) của xe, m/s2. - Trục hoành biểu thị vận tốc (v) của xe, km/h.
b)
Hình 3.8 Đồ thị đặc tính gia tốc
a) Đồ thị đặc tính gia tốc của xe Gát - 13 sử dụng biến mô thủy lực b) Đồ thị đặc tính gia tốc của sử dụng truyền lực cơ khí
Kết luận:
Căn cứ vào kết quả tính toán và đồ thị gia tốc của xe thấy được sự biến đổi của đồ thị gia tốc cũng tuân theo quy luật như phần khảo sát lực kéo Pk.
Quan sát đồ thị cho thấy gia tốc của xe có giá trị rất lớn ở số truyền 1, trong khi đó ở xe với truyền lực cơ khí nhỏ hơn. Qua đó ta thấy khả năng tăng tốc, và đạt tốc độ cao nhanh hơn so với xe có truyền lực cơ khí.
Từ đồ thị gia tốc đã có ta có thể xác định được thời gian và quãng đường tăng tốc của xe, đó sẽ là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng động lực học của xe.
CHƯƠNG IV
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
4.1 KẾT LUẬN
Qua việc khảo sát, nghiên cứu về đường đặc tính động lực học của ô tô GÁT 13 – TRAI CA ta có một số kết luận sau:
1. Đã tìm hiểu các tính năng động lực học của ô tô GAT 13 – TRAI CA, các đặc tính cũng như các thông số kỹ thuật làm cơ sở cho việc sử dụng có hiệu quả khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.
2. Đã xây dựng được cơ sở lý thuyết cơ bản về các tính năng của ôtô như đặc tính động lực học, đặc tính của bộ biến mô thủy lực, đặc tính ra của hệ thống động cơ – biến mô lực kéo, công suất kéo, các lực cản, nhân tố động lực học, thời gian và quãng đường tăng tốc chương trình xây dựng được cũng phù hợp với lý thuyết và quy luật chuyển động của xe.
3. Thành lập được chương trình tính toán và mô phỏng bằng phần mềm Matlab có khả năng mô phỏng và thay đổi nhiều phương án khảo sát. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.2 ĐỀ NGHỊ
Tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện tính năng động lực học các chỉ tiêu kính tế kỹ thuật, mở rộng phương án nghiên cứu đến các ảnh hưởng khác.
Tiếp tục nghiên cứu chính xác hơn nữa để việc sử dụng vận hành được đảm bảo tốt hơn.
Tiếp tục nghiên cứu tính năng động lực học của ô tô sử dụng hộp số tự động.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Cẩn (1998), Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
2. La Văn Hiển (2003), Nhập môn Matlab, Nhà xuất bản Đại Học
Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.
3. Tạ Duy Liêm (1999), Cơ sở matlab và ứng dụng, NXB Giáo dục, Hà Nội.
4. Nguyễn Ngọc Quế (2007), Ôtô – máy kéo và xe chuyên dụng,
Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
5. Bùi Hải Triều, Nông Văn Vìn, Hàn Trung Dũng, Đặng Tiến Hòa
(2001), Ô tô – Máy kéo, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
6. Nguyễn Tất Tiến (2007), Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, Hà Nội.
7. Nông Minh Tiến (2005), Nghiên cứu một số tính chất đông lực học của xe UAZ khi thay thế động cơ xăng bằng động cơ Ddieezel – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Hà Nội.
8. Nông Văn Vìn (2008), Động lực học chuyển động máy kéo ô tô, Hà Nội
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...1
CHƯƠNG I...3
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU...3
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ÔTÔ...3
1.2 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC (HTTL) ...4
1.2.1 Hệ thống truyền lực cơ khí...5
1.2.2 Hệ thống truyền lực thủy lực...8
1.3 TRUYỀN ĐỘNG THỦY CƠ...11
1.3.1 Bộ biến mô thủy lực...13
1.3.2 Hộp số cơ học...16
CHƯƠNG II...19
CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ...19
2.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ...19 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1.1 Lực kéo tiếp tuyến và lực bám...19
2.1.2 Lực bám và hệ số bám ...21 2.2 CÁC LỰC CẢN CỦA Ô TÔ ...22 2.2.1 Lực cản lăn...22 2.2.2 Lực cản dốc ...23 2.2.3 Lực cản không khí ...24 2.2.4 Lực cản quán tính...24
2.3 CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ...25
2.3.1 Đường đặc tính tốc độ của động cơ...25
2.3.2 Đường đặc tính tải trọng của động cơ...26
2.4 CÂN BẰNG LỰC KÉO VÀ ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO...27
2.4.1 Phương trình cân bằng lực kéo...27
2.4.2 Đồ thị cân bằng lực kéo...28
2.5 CÂN BẰNG CÔNG SUẤT VÀ ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT...30
2.5.1 Phương trình cân bằng công suất...30
2.5.2 Đồ thị cân bằng công suất...32
2.6 ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ÔTÔ...33
2.6.1 Nhân tố động lực học ô tô ...33
2.6.2 Đặc tính động lực học của ô tô ...35
2.6.3 Sử dụng đường đặc tính động lực học của động cơ ...36
2.7 QUÁ TRÌNH KHỞI HÀNH VÀ TĂNG TỐC CỦA ÔTÔ...45
2.8 ĐẶC TÍNH CỦA BỘ BIẾN MÔMEN QUAY...48
CHƯƠNG III ...52
PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI CỦA BIẾN MÔ MEN VÀ ĐỘNG CƠ...52
3.1 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ...52
3.1.1 Điều kiện cho trước...52
3.1.2 Xác định hàm và vẽ đồ thị đặc tính ngoài của động cơ...53
3.2 TÍNH TOÁN XÂY DỰNG CÁC THÔNG SỐ CỦA BIẾN MÔ...58
3.2.1 Xác định hàm hiệu suất biến mô (ηbm)...58
3.3 TÍNH TOÁN VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE
GÁT 13 - TRAICA...59
3.3.1 Đồ thị đặc tính ra của hệ thống động cơ - biến mô thủy lực ...59
3.3.2 Xác định toạ độ các điểm cắt trên đồ thị MB và Me...62
3.4 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH RA CỦA HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ – BIẾN MÔ THỦY LỰC (NT, MT, nT)...64
3.4.1 Xác định véc tơ số vòng quay (nT) của tuabin ...64 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.4.2 Xác định véc tơ mô men tuabin (MT)...65