Tỷ số truyền ở tay số bất kỳ đƣợc tính: 0,5( )( 1) 2 0 z n z n z n n z i i q q (2.16)
Có thể tham khảo các giá trị cụ thể nhƣ sau:
2 1,1 1,7
q
0 1,0 1, 2
q
Các phƣơng pháp tính toán tỷ số truyền nêu trên đƣợc sử dụng để xác định sơ bộ giá trị tỷ số truyền của các cấp số. Sau đó, ngƣời ta điều chỉnh các số liệu ban đầu này theo yêu cầu, điều kiện làm việc cụ thể của xe thiết kế. Những yếu tố quan trọng quyết định giá trị cuối cùng của tỷ số truyền là mức tiêu hao nhiên liệu và mức ô nhiễm môi trƣờng.
Trong bảng 1.1 thể hiện ví dụ cụ thể của lựa chọn tỷ số truyền ở các cấp số của ô tô con, trong đó q2 = 1,1 và q0 = 1,24.
Bảng 2.1. Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực theo các quy luật khác nhau
Cấp số 1 2 3 4 5
Tỷ số truyền theocấp số nhân 4,14 2,93 2,05 1,43 1,0
Tỷ số truyền theo bƣớc số giảm dần 4,14 2,54 1,96 1,24 1,0
Tỷ số truyền thiết kế 4,2 2,49 1,66 1,24 1,0
2.1.3. Ảnh hƣởng của quy luật phân bố tỷ số truyền tới hoạt động của ô tô
Đểđảm bảo hoạt động của động cơ sao cho có hiệu quả cao nhất thì các thông số thiết kế hệ thống truyền lực cần đƣợc tối ƣu hóa trong một hệ thống khép kín từ động cơ tới các bánh xe chủđộng, đƣợc gọi chung là hệ thống động lực. Các mục tiêu tối ƣu bao gồm:
- Công suất.
- Mức độc hại của khí xả. - Tính tiện nghi điều khiển.
Hệ thống truyền lực với chức năng liên kết động cơ với các bánh xe chủ động phải biến đổi các thống số của động cơ (mô men và vận tốc góc) thành lực kéo và vận tốc tại các bánh xe chủ động phù hợp với yêu cầu của điều kiện chuyển động. Ngƣợc lại, hệ thống truyền lực phải đƣợc thiết kế sao cho trong mọi điều kiện vận hành, động cơ thƣờng xuyên hoạt động ở vùng làm việc có mức tiêu hao nhiên liệu thấp nhất xem hình 2.14 nghĩa là, quá trình đồng bộ của động cơ với hệ thống truyền lực đƣợc thực hiện theo cả hai chiều: thích ứng hệ thống truyền lực với động cơ và ngƣợc lại. Tuy nhiên, trong thực tế, đặc tính của động cơ quyết định quá trình đồng bộ và hệ thống truyền lực cần đƣợc điều chỉnh để phù hợp với động cơ. Thông sốđiều chỉnh trong trƣờng hợp này chính là tỷ số truyền.
Sự đồng bộ hoạt động của động cơ với hệ thống truyền lực nhằm đạt đƣợc tính kinh tế nhiên liệu của ô tô đƣợc thể hiện trên hình 2.14 Đƣờng mô men lớn nhất của động cơ (1) đƣợc lấy từđƣờng đặc tính ngoại của nó (ở chếđộ cung cấp nhiên liệu tối đa). Các đƣờng đẳng mức tiêu hao nhiên liệu (ge = const) thể hiện các chế độ làm việc với suất tiêu hao nhiên liệu ge (g/kw.h) (4)bằng nhau. Các đƣờng đẳng công suất (3) thể hiện các chếđộ làm việc với cùng công suất (kw). Trên đồ thị còn thể hiện các đƣờng mô men cản chuyển động của ô tô (5) đƣợc quy dẫn vềđộng cơ tƣơng ứng với hệ thống truyền lực có 5 cấp số. Có thể thấy rằng, cấp số cao nhất (số 5) có đặc tình gần với vùng làm việc tiêu hao nhiên liệu thấp. Trên đồ thị này, ô tô có thể chuyển động với vận tốc không đổi (không gia tốc) tại các điểm cắt giữa đƣờng công suất cắt và công suất cản.
Khi ô tô chuyển động trên đƣờng, có hai yếu tố quyết định công suất yêu cầu tại các bánh xe, đó là:
- Lực cản chuyển động, phụ thuộc vào điều kiện đƣờng xá cụ thể;
- Vận tốc chuyển động, do ngƣời lái quyết định tùy theo ý muốn chủ quan và điều kiện khách quan ( điều kiện đƣờng, mật độgiao thông, quy định về hạn chế tốc độ…).
Nhƣ vậy, khi ô tô chuyển động trên một đoạn đƣờng cụ thể, động cơ duy trì một mức công suất phù hợp với điều kiện chuyển động. Trên hình 2.14 thể hiện một ví dụ: với công suất yêu cầu là 40 kw, ô tô có thể chuyển động ổn định ở các cấp số 3, 4 và 5. Nếu ngƣời lái chọn số 3 (điểm A trên hình 2.14) thì suất tiêu hao nhiên liệu ge 350 g/kw.h với cùng số vòng quay của động cơ lớn hơn 5.500 v/ph. Nhƣng nếu ngƣời lái chọn số 5 (điểm B) thì suất tiêu hao nhiên liệu giảm đi đáng kể: ge
270 g/kw.h và tốc độ của động cơ giảm xuống dƣới 3.500 v/ph. So sánh hai trƣờng hợp trên có thể thấy rằng, với cùng điều kiện chuyển động nhƣ nhau (cùng công suất yêu cầu) nếu lựa chọn cấp số hợp lý thì ô tô sẽ tiêu tốn ít nhiên liệu hơn. Không những thế, việc giảm tốc độ của động cơ sẽ làm giảm hao mòn và tăng tuổi thọ của nó.
Hình 2.14 Đặc tính động cơ với các đƣờng đẳng suất tiêu hao nhiên liệu
1- Đường mô men ở chế độ toàn tải; 2- Đường suất tiêu hao nhiên liệu tối thiểu;
3- Đường đẳng công suất; 4- đường đẳng suất tiêu hao nhiên liệu; 5- đường mô
111 Ne (kW) 100 80 60 40 20 10 5 250 275 300 325 350 400 450 500 50 0 100 150 200 Me (Nm) ne (v/ph) 500 1500 2500 3500 4500 5500 gemin 1 2 3 4 A B Số 5 Số 4 Số 3 Số 2 Số 1 5
Đồ thị trên hình 2.14 cho thấy, tỷ số truyền của hệ thống truyền lực càng nhỏ thì đặc tính làm việc của nó càng nằm gần với vùng có mức tiêu hao nhiên liệu thấp nhất của động cơ. Vì vậy, để có thể sử dụng vùng làm việc của động cơ với mức tiêu hao nhiên liệu thấp, ngƣời ta thƣờng thiết kế hộp số có số truyền tăng. Chẳng hạn, trong ví dụ trên, nếu thiết kế thêm cấp số 6 với tỷ số truyền nhỏhơn cấp số 5 (số truyền tăng trong hộp số) thì đƣờng mô men cản quy dẫn của nó sẽ dịch về phía gần vùng có mức tiêu hao nhiên liệu thấp nhất của động cơ.