1. Biến tốc thủy lực; 2 Trục I; 3 Bơm dầu; 4 Li hợp nối thẳng; 5-Cơ cấu bỏnhrăng
2.2.4. Lốp và tỡnh trạng lốp
Lốp xe ụ tụ được thiết kế để bỏm chặt vào bề mặt đường khi xe đang được lỏi, tăng tốc, phanh hoặc quay vũng, khả năng bỏm đường của lốp xe cú tầm quan trọng rất cao. Độ bỏm đường hoặc ma sỏt là một yờu cầu quan trọng nhằm chống lại sự trượt của lốp trờn bề mặt đường do lượng chất hóm ở lốp khi tiếp xỳc với mặt đường tạo ra. Khả năng trượt của cỏc loại lốp khỏc nhau khi di chuyển trờn cỏc loại đường khỏc nhau cũ thể được xỏc định bằng hệ số ma sat của cỏc cặp bề mặt ma sỏt.
Hệ số ma sỏt cú thể được định nghĩa là tỉ số của lực ma sỏt cần thiết để ổn định di chuyển một cơ thể rắn trờn một bề mặt nằm ngang với cỏc phản lực phỏp tuyến hỗ trợ trọng lượng của cơ thể trờn bề mặt (Hỡnh 8.1).
Hệ số ma sỏt (à) = =
Với à : hệ số ma sỏt F : lực ma sỏt (N)
Hỡnh 2.29: Khối trượt và bề mặt trượt
Núi đỳng ra, hệ số ma sỏt khụng tớnh đến kiểu hoa lốp mà chỉ tớnh đến diện tớch tiếp xỳc bề mặt tối đa giữa lốp và mặt đường. Do đú khi tiếp xỳc với lốp nú hệ số ma sỏt của nú là bỡnh thường. Hệ số ma sat tối đa tạo ra giữa một khối lốp trượt và một bề mặt rắn xảy ra trong điều kiện chuyển động chậm hoặc leo (Hỡnh 8.2). Giai đoạn quan trọng này được gọi là hệ số cao điểm, μp, và nếu sự chuyển động tương đối của cao su trờn bề mặt được tăng cao hơn thời điểm này hệ số ma sỏt giảm. Nú tiếp tục giảm cho đến khi cơ thể trượt xảy ra, giai đoạn này được gọi là hệ số trượt μz. Trượt đặc điểm ma sỏt phự hợp với hành vi của lốp xe lăn.
Hỡnh 2.30: Sự thay đổi của sự ma sỏt với chuyển động tương đối
Một lốp xe cao su hợp chất hiện đại sẽ phỏt triển một hệ số ma sỏt cao hơn so với cao su tự nhiờn. Trong cả hai trường hợp giỏ trị của hệ số ma sỏt đều giảm khi cú sự thay đổi bề mặt đường từ khụ đến một tỡnh trạng ẩm ướt. Tỷ lệ giảm hệ số ma sỏt lớn hơn nhiều với một lốp xe cũ so với lốp xe mới khi di chuyển trờn điều kiện đường ẩm ướt.
Người ta thấy rằng ma sỏt do lốp nhẵn sinh ra khi di chuyển trờn đường nhẵn kho là tốt thậm chớ cũn tốt hơn cỏc loại lốp cú hoa lốp (Hỡnh 8.3). Lý do cho kết quả bất ngờ này là do số lượng lớn hơn của sự tương tỏc cao su với mặt khi di chuyển của lốp. Do đú nú sinh ra lưc phản ứng lớn hơn mà chống lại sự chuyển động của lốp xe. Trong điều kiện đường lý tưởng và số lượng cao su biến dạng thực sự tiếp xỳc với đường tối đa cho một khu vực đường dẫn cho liờn lạc, cỏc lực lượng làm chậm cú thể được tạo ra giữa lốp xe và mặt đất cú thể bằng với tải trọng thẳng đứng bỏnh xe hỗ trợ. Núi cỏch khỏc, hệ số ma sỏt chất kết dớnh cú thể đạt được một giỏ trị là 1.0. Tuy nhiờn, bất kỳ suy giảm độ nhỏm bề mặt do đỏ răm, nước… đều làm thay đổi tỡnh hỡnh nhanh
chúng. Một lốp xe húi nhẵn sẽ khụng thể bỏm chặt vào đường viền của đường, trong khi lốp xe với một mẫu gai lốp tốt sẽ dễ dàng đối phú và duy trỡ một giỏ trị tương đối cao của lực lượng chống.
Khi chuyển cỏc ỏp lực kộo hoặc phanh, lốp xe đang hoạt động với trượt hoặc leo. Người ta tin rằng ma sỏt tối đa được phỏt triển khi một số lượng tối đa cỏc yếu tố lốp cỏ nhõn đang leo tại hoặc gần một tốc độ tối ưu so với mặt đất. Sự phõn bố của mỗi yếu tố của lốp là khụng bỡnh đẳng cũng khụng phải là thống nhất trong cả cỏc bản vỏ liờn lạc. Cỏc lực ma sỏt phỏt triển phụ thuộc vào sự phõn bố ỏp lực trong khu vực bản vỏ liờn lạc và những ảnh hưởng từ biến. Sau khi trượt cơ thể bắt đầu xảy ra trong một khu vực của vựng tiếp xỳc, sự tiến triển với điều kiện đầy đủ trượt của vựng tiếp xỳc như một toàn thể là cực kỳ nhanh chúng.
Trong điều kiện bỏnh xe bị khúa, tốc độ trượt tương đối giữa một lốp lốp và mặt đường là tốc độ của chiếc xe. Tuy nhiờn, nếu cỏc phanh là như vậy mà cỏc bỏnh xe vẫn quay, tốc độ thực tế giữa cỏc gai lốp và đường phải thấp hơn của chiếc xe. Thậm chớ trờn bề mặt cho tốt phanh khi ướt, hệ số tối đa xảy ra ở khoảng 10-20%. Điều này cú nghĩa là tốc độ thực tế giữa cỏc lốp lốp xe và mặt đường là khoảng một phần tỏm của tốc độ của xe hoặc ớt hơn. Dưới những điều kiện, cú thể hỡnh dung rằng giỏ trị đỉnh ban đầu cao xảy ra vỡ lốp tốc độ tương đối đất thực tế liờn quan đến tỡnh trạng bỏnh xe bị khúa ở một tốc độ xe rất thấp (Hỡnh 8.3).
Hỡnh 2.31 Ảnh hưởng của điều kiện bề mặt đến hệ số ma sỏt của lốp cao su tự nhiờn, cao su tổng hợp, lốp nhẵn và lốp cú hoa lốp
Khả năng tận dụng phanh để kiểm soỏt hoạt động là một thờ mạnh của xe vỡ khi đú lốp vẫn lăn và ta vẫn cú khả nõng điều khiển hương đi của xe.
Phanh hiệu quả do đú cú thể được kiểm soỏt và cải thiện lực bỏm của lốp xe với mặt đường theo cỏc điều kiện di chuyển. Do đú khi phanh từ tốc độ khỏc nhau (Hỡnh 8.4) cú thể thấy rằng cỏc bỏnh xe mở khúa tạo ra một hệ số đỉnh cao hơn của ma sỏt chất kết dớnh như trỏi ngược với tỡnh trạng bị khúa mà chỉ tạo ra một hệ số ma sỏt trượt dớnh. Trong cả hai tỡnh huốn hệ số ma sỏt dớnh giảm khi tốc độ mà từ đú phanh đầu tiờn bắt đầu tăng lờn.
CHƯƠNG 3 CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 3.1. Điều khiển số truyền
3.1.1. Vai trũ của hộp số
Năng lượng của nhiờn liệu được cỏc piston của động cơ chuyển húa thành dạng momen xoắn vả tốc độ gúc truyờn đến cầu chủ động và tao ra hướng chuyển động của xe. Cỏc bộ phận của hộp số cú thể tạo ra sư chờnh lệch giữa tốc độ động cơ và tốc độ ở đầu ra của hộp số băng cỏch thay đổi cỏc tỉ số truyền sao cho cú thể đỏp ứng yờu cầu của lỏi xe khi đi trờn cỏc điều kiện đường xỏ khac nhau. Từ những hiểu biết về cỏc thành phần cản trở chuyển động và cỏc đặc điểm về cụng suất động cơ đó dẫn đến nhu cầu thiết kế cỏc loại hốp số để đỏp ứng yờu cầu của cỏc loại xe khỏc nhau hiờn nay.
3.1.1.1 Cỏc yếu tố cản trở chuyển động
Hỡnh 3.1: Biểu đồ hiệu suất lực kộo và lực cản
Để giữ cho xe luụn chuyển động, động cơ cần phải đủ sức mạnh để vượt qua mọi yếu tố cản trở chuyển động, và phải cú sự dự trữ năng lượng để vượt qua sự cản trở của đường khi cần thiết.
Cỏc lực cản trở chuyển động của đường vớ dụ như lực kộo. Lực tỏc dụng lờn lốp xe để vượt qua sự cản trở của mặt đường được gọi là lực kộo. Năng lượng sinh ra của động cơ phải nhanh va lớn hơn sức cản của đường để nú khong ảnh hưởng đến sự chuyển.
Cú 3 yếu tố ảnh hưởng tới sự chuyển động cua cỏc phương tiện trờn đường: 1. Lực cản lăn
2. Lực cản khụng khớ 3. Lực cản dốc
Lực cản lăn
Lực cản lăn là lực được sinh ra bởi sự biến dạng của lốp xe với mặt đường và lực masat khi cú hiện tượng kộo. Nguyờn nhõn thứ 2 của lực cản lăn bỏnh xe là do masat khi khuấy dầu trong hộp số. Người ta đó phỏt hiờn ra răng sự biến dạng phẳng của lốp tại điểm tiếp xỳc với bề mặt đường làm tăng lực cản lăn do đú làm tiờu hao nhiều năng lượng cho việc tăng tốc banh xe. Cỏc yếu tố ảnh hưởng tới lực cản lăn là trọng lượng xe, thiết kế của mặt đường và vật liệu dựng để sản xuất lốp xe.
Lực cản khụng khớ
Lực cản khụng khi là một yếu tố gõy cản trở chuyển động của xe. Nú sinh ra do tỏc dụng của khối khụng khi hỗn loạn ở thõn xe. Người ta đó phỏt hiện ra sự cản trở chuyển động của khụng khớ khi thử nghiệm với cỏc khối hỡnh vuụng, hỡnh lập phương, tuy nhiờn lực cản đú là khụng đỏng kể khi xe di chuyển ở tốc độ thấp nhưng nú lai là yếu tố quan trọng khi xe di chuyển ở tốc độ cao. Cỏc yếu tố liờn quan đến việc xỏc định lực cản khụng khi là diện tớch phớa trước của xe, tốc độ xe, hỡnh dạng xe, cỏc dũng khớ, tốc độ giú và hướng giú.
Lực cản dốc
Động cơ xe khụng chỉ đưa xe vượt qua tất cả cỏc loại đường xỏ khỏc nhau mà cũn phải giỳp xe vượt qua cỏc đoạn đường dốc. Do đú xe luụn cần cú một năng lượng dụ trữ để đưa xe vượt qua cỏc đoạn đường dốc, năng lượng dự trữ này được sinh ra do thay đổi tải trọng xe. Độ dốc của đường gõy cản trở chuyển động của xe, va do đú năng lượng cõn để đua xe vượt qua đoạn đường dốc tỉ lệ thuận với trọng lượng xe và độ dốc của đường…………..
3.1.1.2.Tỉ lệ giữa cụng suất và trọng lượng
Khi lựa chọn tỷ lệ hộp số bỏnh răng thấp nhất và cao nhất, yếu tố quan trọng cần phải xem xột là cụng suất động cơ cú sẵn, trọng lượng của xe và tải bất kỳ nú được dự kiến để đẩy. Do đú cụng suất cần cho mỗi đơn vị trọng lượng đó được biờt đến. Điều này thường được gọi là tỉ lệ giữa cụng suất và trọng lượng.
Cú một sự khỏc biệt lớn về tỉ lệ giữa cụng suất và trọng lượng của xe ụ tụ và xe thương mại, nú được thể hiện rừ trong vớ dụ sau:
Xỏc định tỉ lệ giữa cụng suõt và trọng lượng cho cỏc phương thức vận tải sau: c) Một xe ụ tụ chở đầy hành khỏch và hành lý nặng 1,2 tấn và cụng suất tối đa của
động cơ là 120 kw
d) Một xe tải được chất đầy hang năng 38 tấn và một động cơ cú cụng suất 290kw được sử dụng để kộo.
3.1.2Dải tỷ số truyền
Khi xe leo dốc cần xỏc định độ dốc tương đối của đường từ đú lựa chọn cỏc tỉ số truyền phự hợp cho xe( điều nầy quyết định đến 20% khả năng leo dốc của xe) và tục độ tối đa của xe trờn đường ở số lớn nhất chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ khả năng leo dốc của xe khoảng 0,2%.
Hai điều kiện hoạt động khắc nghiệt vừa mụ tả cho ta thiết lập cỏc tỷ số truyền cao nhất và thấp nhất. trong quỏ trỡnh điều chỉnh hộp số để đỏp ứng cỏc điều kiện di chuyển, người ta đó phỏt hiện ra tỷ lệ giữa tốc độ của xe trờn đường ở bỏnh răng lớn nhất với tốc độ trờn đường của xe ở bỏnh răng nhỏ nhất tại cựng một tốc độ động cơ. Khoảng này được gọi là dóy tỷ số truyền
Hộp số xe tải nhẹ và xe hơi cú tỷ số truyền khoảng 3.5:1 ở tốc độ cao nhất và khi qus tai nú cú thể đạt 4.5:1. Cỏc dũng xe thương mại thường co cụng suất dư rất nhỏ khi chất đủ tải, do đú nú yờu cầu tỉ số truyền phải đạt khoảng 7.5:1 dến 10:1, hoặc cao hơn cho cỏc ứng dụng đặc biệt khỏc.
Một vớ dụ về tầm quan trọng của khoảng tỉ số truyền như sau: tớnh toỏn khoảng tỉ số truyền cho một chiếc xe hơi và một chiếc xe thương mại hạng năng từ cỏc số liệu sau
Loại xe Bỏnh răng Tỉ lệ Km/h/1000rev/min
ễtụ Top Số một 0,7 2,9 39 9,75 Xe thương mại ( CV ) Top Số một 1,0 6,35 48 6
3.1.3Mụ men xoắn động cơ và phạm vi hoạt động
Động cơ xe thương mại được sử dụng để kộo tải lớn thường được thiết kế để cú một đường cong tăng mụ-men xoắn lớ tưởng, đú là từ tốc độ tối đa lờn đến đỉnh điểm mụ-men xoắn với việc giảm tốc độ động cơ tăng mụ-men xoắn cú sẵn. lượng tăng mụ men xoắn động cơ thường được thể hiện là tỉ lệ phần trăm giữa mụ men xoắn của động cơ ở số vũng quay lớn nhất va mụ men xoắn cực đại của động cơ.
Sự gia tăng mụ-men xoắn cú thể được xỏc định tựy thuộc vào thiết kế động cơ và cú tớnh đến cỏc tớnh năng như cảm ứng cộng hưởng, hỳt khớ tự nhiờn điều chỉnh, turbo tăng ỏp với hệ chia luồng …mụ men xoắn cú thể tăng từ 5% đến 50%, nhưng giỏ trị phổ biến nhất là từ 15% đờn 35%.
Đặc tớnh mụ men xoắn tăng lớn làm tăng khả năng hoạt động của động cơ khi gia tăng tải trọng, nếu tốc độ động cơ bị giảm xuống do điều kiện đường xỏ như là leo dốc, do đú nú cú xu hướng khụi phục lại tốc độ ban đầu khi điều kiện đường tụt hơn.
Nếu sự ra tăng mụ men xoắn là nhỏ nú khụng thể giỳp đỡ như bộ đệm để bổ xung nhu cầu mụ men xoắn cao và điều này sẽ làm giảm vai trũ của tốc độ động cơ. Việc chuyển số thường xuyờn là điều cần thiờt khi dung cỏc động cơ cú đặc tớnh mụ men xoắn cao. Khi tốc độ động cơ giảm xuống dưới mức sinh mụ men xoắn cực đại thỡ sự gia tăng mụ men xoắn sẽ trở thanh cú hại với động cơ và khả năng kộo của động cơ sẽ giam xuống nhanh chúng.
Lỏi xe cần biết cỏch điều khiển xe sao cho xe đạt được tốc độ tối ưu và mụ men xoăn tối ưu. Lỏi xe cú thể lựa chọn vận hành tốc độ động cơ trong nhiờu phạm vi khỏc nhau ngay dưới cụng suất định mức để đạt được hiệu suõt cao, hoặc để cải thiện tớnh kinh tế nhiờn liệu, giảm hao mũn và tiếng ồn, trong dải tốc độ từ 200 đến 400 vũng/ phỳt mụ men xoắn cú ớch của động cơ tăng và trong một dải tốc độ hẹp nú cú thể vượt qua mức mụ men xoăn cao. Trong hỡnh 3.2 cho ta thấy dải tốc độ hoạt động cú mức tiờu hao nhiờn liệu thõp nhất và dải tốc độ hoạt động hiệu quả nhất của ụ tụ.
Hỡnh 3.2 Dải tốc độ hoạt động cú mức tiờu hao nhiờn liệu thõp nhất và dải tốc độ hoạt động hiệu quả nhất của ụ tụ.
3.1.4 Hộp số 5 cấp và số lựi
Với tốc độ động cơ lớn( 1000 tới 6000 vũng/ phỳt) tốc độ ụ tụ cao( 160km/h hoăc cao hơn) thỡ đường cao tốc đó trở thành nhu cầu thiết yếu, và trong một số trường hợp cõn thiờt, để tăng số lượng tỉ số truyờn của hộp số truyền thống, người ta đó chế tao bỏnh răng thứ năm vỏ đụi khi là banh răng thứ tư lỏ bỏnh răng cú tỉ số truyền cao. Việc tăng số lượng cỏc tỷ số truyền giỳp phản ứng với việc tăng tốc nhanh hơn, giam ồn, giam hao mũn trong quỏ trỡnh sử dụng, tớnh tiờt kiệm nhiờn liệu đươc cải thiện. tỷ số truyền của hộp số 4 cõp và 5 cấp được cho trong bảng
Hộp số 5 cấp Hộp số 4 cấp Bỏnh răng Tỉ lệ Bỏnh răng Tỉ lệ Top 4 3 2 1 R 0.8 1 1.4 2.0 3.5 3.5 Top 3 2 1 R 1.0 1.3 2.1 3.4 3.5 3.1.5 Hộp số tỏch thay đổi phạm vi
Lý tưởng nhất là hiệu ứng kộo được sản xuất bởi một hệ thống động cơ và truyền dẫn với một cụng suất khụng đổi khụng đổi từ phần cũn lại tốc độ đường tối đa của nú sẽ thay đổi nghịch với tốc độ của nú. Đặc điểm này cú thể được hiển thị như là một đường cong giảm mịn khả năng kộo với tốc độ di chuyển của xe trờn đường tăng (Hỡnh 3,3).
Trờn thực tế, tỷ số truyền của bỏnh răng là cố định sao cho đường ảnh hưởng kộo trơn lý tưởng sẽ bị ngắt quóng do cú một lượng thất thoỏt cụng suất động cơ mỗi lần chuyển số.
Hỡnh 3.3: đặc tớnh kộo lớ tưởng của một chiờc xe
Đối với một chiếc xe như một chiếc xe tải nhẹ mà chỉ nặng khoảng một tấn và