Tên Thông số Đơn vị
Tỉ trọng 7850 Kg/m3
Độ bền kéo 250 Mpa
Giới hạn bền uốn 25 Mpa
Giới hạn bền uốn 460 Mpa
Hệ số giản nở nhiệt (22 độ) 12000 K-1
Hệ số độ dẻo 0,213 -
Tổng khối lượng bao gồm khung, sàn xe và vỏ xe: 87kg
3.2.3. Động cơ [9]
Đặc tính động cơ điện kéo
- Đặc tính động là đường công suất và moment theo tốc độ động cơ - Động cơ DC-24 0.65 với các thông số kỹ thuật như sau:
Công suất định mức: Ndm = 0,65 KW
Số vòng quay định mức sau giảm tốc: ndm = 530 vòng/phút Moment định mức: MN = 1.93 N.m
Ta có hệ số thích ứng theo moment được xác định: KM = Mmax / MN
→ Mmax = KM . MN = 4,65 (N.m)
Trong đó: Mmax: moment lớn nhất được sinh ra của động cơ điện hay chính là moment tại số vòng quay mà tại đó động cơ bắt đầu đạt công suất cực đại (N.m)
Đối với động cơ điện một chiều kích từ kiểu nối tiếp: KM = (2÷2,5). Ta chọn: KM = 2,4
Tính chọn động cơ điện
Các thông số ban đầu cho việc tính toán và chọn công suất của động cơ điện:
- Tổng tải trọng của xe là: 400kg
- Khả năng vượt dốc với � = 6%.
- Loại lốp: 80/90-17
Xác định công suất của động cơ điện
Xe thiết kế với động cơ điện dùng để chạy chủ yếu trong các khu resort, sân gold, sở thú,... nên tốc độ tối đa cho phép của xe 10 ÷ 25 km/h. Vì vậy với đề tài này để phù hợp với mục tiêu lựa chọn vận tốc tối đa để thiết kế là 15km/h
Công suất cần thiết của động cơ điện có thể tạo ra lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động (hai bánh xe sau) của ô tô thiết kế được sử dụng để khắc phục các lực cản chuyển động sau : lực cản lăn, lực cản dốc, lực cản không khí và lực quán tính
Trường hợp tổng quát, ta có phương trình cân bằng lực kéo sau :
Fte = Frr ± Fi + Fa ± Fc
Trong đó:
Fte - lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động.
Frr - lực cản lăn.
Fc - lực cản dốc.
Fa - lực cản không khí.
Fi- lực cản quán tính.
Lực cản lăn được tính:
Frr = f. (Z1 + Z2) = f.Gtb.cosα
Với f: là hệ số cản lăn (f =0,02: đối với đường nhựa).
Gtb = mg=400.9,81 = 3924 (N): là tổng trọng tải của xe thiết kế.
(g: gia tốc trọng trường, lấy g=9,81 m/s2) Do đó Frr = 0,02. 3924. cos6o = 78,05(N).
Lực cản lên dốc được tính:
Fc = Gtb.sinα, với sinα là độ dốc của mặt đường, nếu độ dốc là 10% thì ta sẽ có: Fc = 3924. Sin6o = 410,17 (N).
Lực cản không khí:
Fa = ρ C .F.v2
Trong đó: ρ là mật độ không khí: ρ = 1,24 kg/m3;
C là hệ số khí động của ô tô; C phụ thuộc hình dạng khí động học của
xe, chất lượng bề mặt vỏ xe,... : xe du lịch: C = 0,3 ÷ 0,45; xe khách: C = 0,4 ÷ 0,6; xe tải : C = 0,6 ÷ 0,85. Chọn C=0,45
F là diện tích chính diện của xe (m2): Xe tải: F = BH;
Xe du lịch: F= 0,85BH
Trong đó: B là chiều rộng cơ sở của xe
H là chiều cao của xe.
Với xe thiết kế chọn : F=0,85 BH
F=0,85.1,01.1,65=1,42
V là vận tốc lớn nhất của xe, vận tốc lớn nhất của xe được chọn là: V = 12(km/h) =3,34(m/s).
Vậy: Fa = ρ C .F.v2= 0,5. 1,24. 0,45. 1,42. 3,342 = 4,42 (N)
Lực cản quán tính:
Khi ô tô chuyển động không ổn định (lúc tăng tốc hoặc giảm tốc) sẽ xuất hiện lực quán tính. Lực quán tính Fi gồm 2 thành phần:
Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động tịnh tiến của ô tô, kí hiệu là
Fti. Được xác định theo công thức:
Fti = m.a
Trong đó: Fti: Lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến [N];
m: Tổng khối lượng của xe và người [kg];
Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động quay của oto (gồm các khối lượng chuyển động quay của động cơ điện, của bánh răng hộp giảm tốc và các bánh xe). Nhưng do đại lượng này nhỏ, ít ảnh hưởng đến kết quả nên có thể bỏ qua.
Khi đó lực cản quán tính của ô tô được tính:
Fi = Fti = m.a
Công suất động cơ để sử dụng cho các hoạt động của ô tô, chủ yếu là để khắc phục các sức cản. Không thể chọn công suất tại các vị trí hoạt động bất kỳ của ô tô. Ta phải dựa vào các vị trí làm việc đặc biệt.
Tính chọn công suất động cơ điện
Khi xe chạy ở vận tốc cực đại Vmax:
Trường hợp này động cơ phải có số vòng quay cực đại. Nếu ta xác định được công suất động cơ tại vị trí này ta được một điểm trên đường công suất. Đây là cơ sở để xác định các vị trí khác trên đường công suất.
Tại vị trí Vmax xe chạy trên đường bằng và tốt (dĩ nhiên không ai chạy vận tốc cực
đại trên đường xấu hoặc đường dốc). Khi đó công suất kéo (tại bánh xe) cần khắc phục 2 công suất cản: Công suất cản lăn Nrr và công suất cản không khí Na
Ta có công suất cản của xe lúc này là:
Narr= Nf + Nω =(Fa+ Frr) .v = (78,05+ 4,42).3,34 = 275,5(W).
Đây là công cản của xe, công suất cần thiết của động cơ để cân bằng với công cản của xe trong trường hợp này, công suất cực đại yêu cầu của động cơ:
Nyc= Narr/ η
Hiệu suất trung bình của động cơ điện là ηdc80% và hiệu suất của hệ thống truyền lực, ta chọn sơ bộ là ηtl = 0,9.
Nyc = Narr/ (ηdc. ηtl) = 275,5/ (0,8.0,9) = 310 (W) Xác định moment tối đa của động cơ
Để đảm bảo khả năng vượt qua sức cản lớn nhất thì hệ thống truyền lực cần đảm bảo moment tại bánh xe đủ thắng được sức cản lớn nhất để xe có thể chuyển động được.
→ ψmax: là hệ số cản tổng cộng lớn nhất của đường:
ψmax = f + imax = f + tgαmax = 0,02 + tg60 = 0,02 + 0,105 = 0,125.
rb là bán kính bánh xe: rb = 27cm = 0.27(m) Memax là mô men cực đại của động cơ, ta có :
Xác định tốc độ định mức của động cơ
Với tốc độ thiết kế của xe là 13 Km/h, tỉ số truyền của truyền lực chính i=3,9. Ta xác định được tốc độ định mức của động cơ như sau:
= v./ Ta có : n= 30 e = x . 30 . t b v i R = = 499 (vòng/phút) Chọn động cơ
Yêu cầu chọn động cơ điện cho hệ thống truyền lực cần phải đáp ứng được một số điều kiện sau:
- Tốc độ phù hợp và đáp ứng được phạm vi điều chỉnh tốc độ với một phương pháp điều chỉnh thích hợp.
- Phù hợp với nguồn điện năng sử dụng.
- Thích hợp với điều kiện làm việc (điều kiện thông thoáng, nhiệt độ, độ ẩm, khí độc hại, ngoài trời hay trong nhà..).
Chọn động cơ: với loại động cơ DC tìm trên thị trường và liên hệ với nhà sản xuất ta được bảng thông số thiết kế các loại động cơ như sau: