PHẦN I: CƠ SỞ SƯ PHẠM ĐỂ XÂY DỰNG NỘI DUNG MÔN HỌC THÍ NGHIỆM Ô TÔ
CHƯƠNG 4. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TÁC ĐỘNG GIỮA Ô TÔ VÀ MÔI TRƯỜNG
4.2. Xác định hệ số cản lăn
4.2.2. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm
Trong phòng thí nghiệm người ta xác định hệ số cản lăn trên bệ thử loại trống ( hình 4.3a) hoặc bệ thử loại đĩa (hình 4.3b)
Hình 4.4. Sơ đồ bệ thử loại trống (a) và bệ thử loại đĩa (b)
1. Động cơ điện; 2. Khớp nối; 3. Bánh xe; 4. Trống quay; 5. Khớp nối; 6. Máy phát điện; 7. Cặp bánh răng côn.
Biết được mô men quay và đo số vòng quay của động cơ điện và máy phát điện ta có thể xác định công suất tiêu hao do cản lăn như sau :
(4.1) Trong đó :
- công suất tiêu hao cho cản lăn;
- công suất của động cơ điện ; - công suất của máy phát điện;
– mô men quay của động cơ điện;
- mô men quay của máy phát điện;
– vận tốc góc của động cơ điện;
- vận tốc góc của máy phát điện . Công suất cản lăn có thể xác định theo biểu thức :
= (4.2) Trong đó:
– lực cản lăn sinh ra ở bánh xe;
– vận tốc tiếp tuyến tại thời điểm tiếp xúc giữa bánh xe với trống hay đĩa;
– bán kính làm việc của bánh xe.
Lắp biểu thức (4.2) vào biểu thức (4.3) ta có :
(4.3) Từ đó có thể xác định được lực cản lăn như sau:
(4.4)
Thay và vào biểu thức (4.3) ta có :
Trong đó : – số vòng quay của động cơ điện;
– số vòng quay của máy phát;
Hệ số cản lăn được xác định như sau:
Trong đó: Mđc - là mômen của động cơ điện
nđc - là số vòng quay của động cơ điện Mm,ph - là momen quay của máy phát điện nm,ph - là số vòng quay của máy phát điện Q – lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe
Thí nghiệm để xác định hệ số cản lăn trên bệ thử loại trống hoặc loại đĩa đều có nhược điểm là sự làm việc của bánh xe không mô phỏng đúng điều kiện làm việc trên đường. Nhưng bệ thử loại đĩa có ưu điểm hơn bệ thử loại trống là có thể tạo ra bề mặt với chất liệu khác nhau và bánh xe lăn trên mặt phẳng chứ không phải mặt trụ như bệ thử loại trống. Tuy nhiên ở bệ thử loại đĩa bán răng không lăn trên dường mà lăn theo dường cong với bán kính nhỏ, do đó sẽ phát sinh sự ma sát phụ thêm giữa bánh răng và đĩa và làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm.
Khi thí nghiệm trên bệ thử người ta có thể thay đổi áp suất trong lốp, thay đổi lốp với dạng hoa lốp khác nhau, thay đổi tải trọng tác dụng lên lốp, thay đổi vận tốc góc của bánh xe, thay đổi mô men quay tác dụng lên bánh xe một cách đễ dàng hơn nhiều so với khi thí nghiệm trên đường. Nhờ vậy có thể vẽ đồ thị chỉ quan hệ giữa hệ số cản lăn f với các thông số nói trên.
Để hình dung được giá trị của hệ số cản lăn f trên một số đường thông dụng chúng ta xem bảng số liệu 4.1 sau đây ;
Loại đường Hệ số cản lăn f Đường nhựa và bêtông
- đặc biệt tốt - tốt
Đường dải đá Đường đất
- khô, bằng phẳng - sau khi mưa Đường cát
0,012 ÷ 0,0,15 0,015 ÷ 0,018
0,03 ÷ 0,04
0,03 ÷ 0,05 0,05 ÷ 0,15 0,10 ÷ 0,30
− Trình tự và dụng cụ thí nghiệm
Trình tự thí nghiệm Thiết bị thí nghiệm
− Trước khi tiến hành thí nghiệm ta tiến hành kiểm tra các thiết bị thí nghiệm.
− Cho động cơ điện 1 quay, thông qua khớp nối 2 làm bánh xe 3 quay.
− Bánh xe 3 quay làm cho tang trống 4 quay .
− Thông qua khớp nối làm máy phát quay. Máy phát quay sẽ tạo ra điện áp.
Dựa vào điện áp ta tính toán được Mm.ph
− Bệ thử loại đĩa ( hình 4.3b) khác với loại trống ở chỗ công suất truyền qua bánh xe 3 đến máy phát điện 6 qua đĩa 4 và cặp bánh răng côn 7.
− Tiến hành tăng tải, thay đổi áp suất lốp, thay đổi vận tốc góc của bánh xe, mô men tác dụng lên bánh xe khi đo các bước tiến hành thí nghiệm tượng tự như trên.
− Bệ thử loại trống (hình 4.4a) gồm có động cơ điện 1 qua khớp nối 2 làm quay bánh xe 3. Bánh xe 3 chịu tải trong thẳng đứng Q. Khi bánh 3 quay làm trống 4 quay và qua khớp nối 5 làm quay may phát điện 6.
Bệ thử loại đĩa ( hình 4.4b) khác với loại trống ở chỗ công suất truyền qua bánh xe 3 đến máy phat điện 6 qua đĩa 4 và cặp bánh răng côn 7.
Động cơ điện 1 và máy phát điện 6 được thiết kế theo loại treo, vì vậy khi bệ thử làm việc người ta có thể xác định dược mô men quay sinh ra ở động cơ điện 1 và ở máy phát điện 6 nhờ sự xoay của stator của chúng.
− Kết quả thí nghiệm Giá trị đo
Lần đo
Mô men động cơ điện Mđc
Mô men của máy phát
Mm.phát
Số vòng quay của động cơ điện nđc
Số vòng quay của máy phát
nm.phát
Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 GTTB
4.3. Xác định hệ số cản không khí