Lựa chọn ô tô để tính toán có đầy đủ: Thông số động cơ, thông số hệ thống truyền lực, thông số lốp, thông số thân võ, khoản tải trọng.
Bước 1: Đưa ra các giả thuyết để tính toán.
Ô tô chuyển động trên đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố thay đổi như điều kiện bên bên ngoài (điều kiện mặt đường, môi trường) và bên trong ( động cơ, hệ thống truyền lực). Do chịu sự tác động của nhiều yếu tố nên tiêu hao nhiên liệu thay đổi, rất khó tính toán với nhiều giá trị thay đổi nên ta phải cố định các yếu tố khác để tính tiêu hao nhiên liệu theo sự thay đổi của yếu tố còn lại. Tiêu hao nhiên liệu tính với trường hợp xe chạy không gia tốc(j) tức v = const.
⇒ Fj = 0
Lúc này phương trình cân bằng lực kéo là: Fk = Ff∓ Fi+ Fω+ Fm. Phương trình cân bằng công suất là: Pk = Pf ± Pi+ Pω+ Pm
- Chọn giá trị tỉ trọng nhiên liêu (ρnl): Động cơ xăng = 0,75 kg/lít.
Động cơ Diêzen = 0,832 kg/lít.
Các giá trị biến đổi là:
- Giá trị hiệu suất hệ thống truyền lực (ηtl ) = 0,85 ÷ 0,98.
- Tải trọng xe m1, tải trọng hàng hoá m2.
- Hệ số cản lăn fo với giá trị không dổi của k = 7.10-6 (S2/m2).
- Hệ số cản không khí Cx (Ns2/m4).
- Diện tích cản gió S (m2).
- Điều kiện áp suất lốp cao có λ.
33
- Tay số và tỉ số truyền hộp số ih.
Tỉ số truyền vi sai io.
- Góc dốc mặt đường α.
Bước 2: Tính toán lực tác dụng lên ô tô
Phương trình cân bằng lực kéo là: Fk = Ff∓ Fi + Fω+ Fm.
- Tính toán lực cản mặt đường 𝐅 = 𝐅𝐟∓ 𝐅𝐢. 1.Tính lực cản lăn Ff. Ff = mg{(f0+ Kv2). cos(α) } [N] 2. Tính lực cản leo dốc Fi. Fi1 = mg sin(α) [N] Từ 1 và 2, => F = mg{(f0+ Kv2). cos(α) + sin(α)} [N] - Tính toán lực cản gió. Fω = 0,63. Cx. S. v2 [N] - Tính toán lực cản rơ móc (nếu có).
Fm = nQ [N] Trong đó:
n – số rơ mốc được kéo. Q – trọng lượng một rơ móc.
- hệ số cản lăn toàn bộ mặt đường.
Bước 3: Xác định công suất động cơ ở tay số nào đó itl với vận tốc v = const.
Từ thông số hệ thống truyền lực của xe ta có được tỉ số truyền ở một tay số nào
đó (ih) và tỉ số truyền hộp số phụ (ip), bộ vi sai (i0), truyền lực cạnh (ic) tính ra tỉ số
truyền hệ thống truyền lực ở tay số đó.
itl = ihi0icip
Từ đó ta tính được tốc độ động cơ e theo từng tay số:
e =vitl
34 rb – bán kính bánh xe hay bán kính tính toán [m]. Mà: r =b ro [m] r0 – bán kính thiết kế bánh xe. λ là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp . λ=0,930,935 (cho lốp có áp suất thấp).
λ=0,9450,95 (cho lốp có áp suất cao.)
Với bán kính thiết kế của bánh xe: 25, 4
2
o
d r h
h – chiều cao lốp [m].
d – đường kính lazăng (mâm bánh xe) [inch].
Hình 4.1: Ý nghĩa các thông số trên lốp xe
Ở hình trên ta đọc được con số P185/75R14 82S
P - Loại xe: Chữ cái đầu tiên cho ta biết loại xe có thể sử dụng lốp này. P “Passenger”: lốp dùng cho các loại xe có thể chở “hành khách”. Ngoài ra còn có một số loại khác như LT “Light Truck”: xe tải nhẹ, xe bán tải; T “Temporary”: lốp thay thế tạm thời.
35
185 - Chiều rộng lốp B: Chiều rộng lốp chính là bề mặt tiếp xúc của lốp xe với mặt đường. Chiều rộng lốp được đo từ vách này tới vách kia (mm).
75 - Tỷ số giữa độ cao của thành lốp h (sidewall) với độ rộng bề mặt lốp
B: được tính bằng tỷ lệ bề dày/ chiều rộng lốp. Trong ví dụ trên đây, bề dày bằng 75%
chiều rộng lốp (185).
R - Cấu trúc của lốp: Các lốp thông dụng trên xe hầu như đều có cấu trúc Radial tương ứng với chữ R. Ngoài ra, lốp xe còn có các chữ khác như B, D, hoặc E nhưng hiện nay rất hiếm trên thị trường.
14 - Ðường kính la-zăng: Với mỗi loại lốp chỉ sử dụng được duy nhất một cỡ la- zăng. Số 14 tương ứng với đường kính la-zăng lắp được là 14 inch.
82S - Tải trọng và tốc độ giới hạn: Nếu con số này nhỏ hơn tải trọng và tốc độ xe chạy là nguyên nhân dẫn đến nổ lốp xe
*Số 82 - Tải trọng lốp xe chịu được: Thông thường vị trí này có số từ 75 tới 105 tương đương với tải trọng từ 380 tới 925 kg.
*S - Tốc độ tối đa lốp xe có thể hoạt động bình thường: Bên cạnh chỉ số tải trọng là một chữ cái giới hạn tốc độ tối đa mà lốp có thể hoạt động bình thường, với chữ cái S, lốp xe sẽ có tốc độ tối đa tương ứng là 180 km/h.
Cống suất động cơ tại vân tốc góc e, Pe(v) có thể xác định theo hai cách:
Cách 1 là dựa đồ thị đặc tính ngoài đông cơ với vận tốc góc ở v nào đó và tay số nào đó ta xác định công suất động cơ.
Cách 2 là xác định Pe theo theo từng tay số dựa theo công thức S.R.Lây Đécman :
ne =30ωe π 2 3 e e e e emax p p p e e e n n n P = P a + b - c n n n
36
a, b, c – các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ như sau: Đối với động cơ xăng :
a = b = c = 1 Đối với động cơ điêzen 2 kỳ :
a = 0,87 ; b = 1,13 ; c = 1 Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp :
a = 0,5 ; b = 1,5 ; c = 1 Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy dự bị :
a = 0,6 ; b = 1,4 ; c = 1 Đối với động cơ điêzen 4 kỳ có buồng cháy xốy lốc :
a = 0,7 ; b = 1,3 ; c = 1
Bước 4: Xác định suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo vân tốc ge(v).
- Xác định mức độ sữ dụng công suất động cơ theo vận tốc Yp(v).
Yp(v) =[Pf(v) ± Pi + Pω(v) + Pm] ηtl. Pe(v) =
[Ff(v) ∓ Fi+ Fω(v) + Fm]v ηtl. Pe(v)
- Xác định hệ số Ky.
Ky là hệ số phụ thuộc vào mức độ sử dụng công suất đông cơ Yp, và là một hàm
thực nghiệm Ky(Yp) [3]. Nó được chọn dựa vào đồ thị sau:
Hình 4.2: Đồ thị hệ số ảnh hưởng đến mức độ sử dụng công suất [3]. - Xác định hệ số Kck.
37 Vận tốc góc tại vị trí công suất cực đại là:
ωep =2. π. ne
p
60
Kck là hệ số kể đến tỉ số giữa vận tốc góc động cơ ứng với vận tốc nào đó và vân
tốc góc động cơ tại công suất cực đại. Nó là hệ số xác định nhờ thực nghiệm được thể hiện thông qua đồ thị.
Hình 4.3: Đồ thị hệ số ảnh hưởng đến tốc độ giới hạn của động cơ e [3].
Tuỳ thuộc tỉ số ωe(v)
ωep ⇒ Kck(v)
- Suất tiêu hao nhiên liệu có ich ge(v).
ge(v) = Ky(v). Kck(v). gemin [ 𝑘𝑔 𝑘𝑊. ℎ]
gemin – suất tiêu hao nhiên liệu có ích nhỏ nhất xác định theo đồ thị đặc tính ngoài
động cơ. Bước 5: Xác định qd(v) và vẽ đồ thị. qd(v) =0,36. ge(v). (Ff(v) ∓ Fi+ Fω(v) + Fm) ρnl. ηtl [ l 100km] Vẽ đồ thị.
38
Hình 4.4: Đồ thị đặc tính tiêu hao nhiên liệu của ô tô khi xe chuyển động ổn định.