Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của xe

Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA Ô TÔ SAU THIẾT KẾ

3.3. KIỂM TRA ĐỘNG LƯC HỌC CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ

3.3.2. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của xe

Theo tài liệu [5], ta có phương trình cân bằng công suất tổng quát của xe có dạng:

Nk = Ne – Nt = Nf + Nω ± Ni ± Nj (3.17) Trong đó:

Nk [W] – Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động, được xác định theo công thức:

Nk = Ne – Nt = Ne.ηtl

Với: Ne – Công suất có ích của động cơ.

Nt – Công suât tiêu hao do tổn thất cơ khí.

ηtl – Hiệu suất truyền lực, ηtl = 0,89 Thay số vào ta có:

k e

N 0,89.N

Nf [W] – Công suất tiêu hao do lực cản lăn.

Nf = f.Ga.cosα .v (3.18) Me

Ne

Ta tính công suất tiêu hao do lực cản lăn. Vì ta xét trong trường hợp xe chuyển động đều trên đường nằm ngang nên công suất của nó được tính theo công thức:

0. .

f 1000 G f v

N  [kW]= G f v0. . (3.19) Trong đó:

G0 – Trọng lượng toàn bộ của ô tô thiết kế. Ta có G0 = 23690 [kG].

f – Hệ số cản lăn

2

f = f 10 1500

� v �

� �

� �theo [5] chọn f0= 0,018.

f – Vận tốc tương đối của xe.

Thay vào (3.19) ta được: )

1 1500 .(

1000.

. 2

0

f v v

Nf  G  [kW]= )

1 1500 .(

. .

2 0

f v v

G  [W]

Nω [W] – Công suất tiêu hao do lực cản không khí.

. . 3

1000 K F v

N  (3.20) Trong đó:

K – Hệ số cản không khí, nó phụ thuộc vào dạng xe, chất lượng bề mặt của nó, phụ thuộc vào bề mặt không khí, [Ns2/m4]. Theo [5] ta chọn K = 0,29 [Ns2/m4].

F – Diện tích cản chính diện của xe. Theo tài liệu [5] đối với xe tải ta có công thức gần đúng sau:

F = B.H [m2] (3.21)

B – Chiều rộng cơ sở của xe, B = 2,109 [m].

H – Chiều cao lớn nhất của xe, H = 3,620 [m].

Suy ra F = 2,109.3,620 = 7,635 [m]

v – Vận tốc tương đối giữa xe và không khí, trong trường hợp không có gió lấy bằng vận tốc giữa xe và đường.

Thay các giá trị F và K vào công thức (3.20) ta có:

0, 29.7,635 3

1000

N  v (3.21) Ni [W] – Công suất tiêu hao do lực cản dốc của đường.

Ni= Ga.sinφ.v (3.22) Nj [W] – Công suất tiêu hao do lực cản quán tính.

. . .

a i j

G j v

N g

  (3.23) Tuy nhiên trong phương trình cân bằng công suất trên ta chỉ cần xác định công suất Nk, Nf, Nω theo tốc độ của từng tay số của hộp số và để xây dựng được đồ thị cân bằng công suất ta phải tính tốc độ chuyển động của ô tô ở từng tay số theo tốc độ góc ωe của trục khuỷu động cơ.

Ta xây dựng đồ thị quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ, công suất tại bánh xe chủ động với công suất cản trong quá trình chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô, nghĩa là N = f(v).

Ta có quan hệ giữa tốc độ của xe và tốc độ góc của trục khuỷu động cơ.

0

. .

bx e

i

i

v r

i i

  [m/s] (3.24)

Trong đó:

vi [m/s] – Vận tốc của ô tô ứng với tay số i.

rbx [m] – Bán kính lăn của bánh xe, theo [5] ta có:

rbx = λ.ro (3.25) Với: ro – Bán kính thiết kế của lốp.

( ).25, 4

o 2

r  Bd (3.26) Lốp có kí hiệu 10.00-20-16PR nên dựa vào đó ta biết ký hiệu B-d = 10- 20(insơ) và là loại lốp có áp suất thấp nên λL = (0,93÷0,935), chọn λL = 0,935

Suy ra .( ).25, 4 0,935.(10 20).25, 4 474,98( ) 0, 475( )

2 2

bx

r  Bd    mm  m

i0 – Tỷ số truyền của truyền lực chính, i0 = 5,857 ii – Tỷ số truyền của tay số thứ i.

Thay các giá trị vào các công thức ta xác định được Nω và Nf theo tốc độ của xe.

Từ đó xây dựng được đường đặc tính cản của ô tô (Nω + Nf) theo tốc độ của xe ở các tay số.

Bảng 3 – 7 Bảng gía trị cân bằng công suất

λv i1 i2 i3 i4 i5

V1 Nk1 V2 Nk2 V3 Nk3 V4 Nk4 V5 Nk5

0.1 0.195 17626.26 0.280 17626.26 0.376 17626.26 0.516 17626.26 0.694 17626.26 0.2 0.390 37316.20 0.559 37316.20 0.752 37316.20 1.033 37316.20 1.388 37316.20 0.3 0.584 58243.67 0.839 58243.67 1.127 58243.67 1.549 58243.67 2.081 58243.67 0.4 0.779 79582.52 1.118 79582.52 1.503 79582.52 2.065 79582.52 2.775 79582.52 0.5 0.974 100506.59 1.398 100506.59 1.879 100506.59 2.581 100506.59 3.469 100506.59 0.6 1.169 120189.73 1.677 120189.73 2.255 120189.73 3.098 120189.73 4.163 120189.73 0.7 1.364 137805.79 1.957 137805.79 2.631 137805.79 3.614 137805.79 4.857 137805.79 0.8 1.558 152528.63 2.236 152528.63 3.007 152528.63 4.130 152528.63 5.550 152528.63 0.9 1.753 163532.08 2.516 163532.08 3.382 163532.08 4.647 163532.08 6.244 163532.08 1.0 1.948 169990.00 2.795 169990.00 3.758 169990.00 5.163 169990.00 6.938 169990.00

λv

i6 i7 i8 i9

V6 Nk6 V7 Nk7 V8 Nk8 V9 Nk9

0,1 0.992 17626.26 1.658 17626.26 1.833 17626.26 2.462 17626.26

0,2 1.984 37316.20 3.315 37316.20 3.666 37316.20 4.923 37316.20

0.3 2.977 58243.67 4.973 58243.67 5.499 58243.67 7.385 58243.67

0.4 3.969 79582.52 6.631 79582.52 7.332 79582.52 9.847 79582.52

0.5 4.961 100506.59 8.288 100506.59 9.165 100506.59 12.308 100506.59

0.6 5.953 120189.73 9.946 120189.73 10.998 120189.73 14.770 120189.73

0.7 6.945 137805.79 11.604 137805.79 12.831 137805.79 17.231 137805.79

0.8 7.938 152528.63 13.261 152528.63 14.664 152528.63 19.693 152528.63

0.9 8.930 163532.08 14.919 163532.08 16.496 163532.08 22.155 163532.08

1 9.922 169990.00 16.577 169990.00 18.329 169990.00 24.616 169990.00

λv Ne1 Ne2 Ne3 Ne4 Ne5 Ne6

0.1 19804.79 19804.79 19804.79 19804.79 19804.79 19804.79

0.2 41928.32 41928.32 41928.32 41928.32 41928.32 41928.32

0.3 65442.33 65442.33 65442.33 65442.33 65442.33 65442.33

0.4 89418.56 89418.56 89418.56 89418.56 89418.56 89418.56

0.5 112928.75 112928.75 112928.75 112928.75 112928.75 112928.75

0.6 135044.64 135044.64 135044.64 135044.64 135044.64 135044.64

0.7 154837.97 154837.97 154837.97 154837.97 154837.97 154837.97

0.8 171380.48 171380.48 171380.48 171380.48 171380.48 171380.48

0.9 183743.91 183743.91 183743.91 183743.91 183743.91 183743.91

1.0 191000.00 191000.00 191000.00 191000.00 191000.00 191000.00

λv Ne7 Ne8 Ne9 Nf Nω Nf + Nω

0.1 19804.79 19804.79 19804.79 10339.089 25.416 10364.505

0.2 41928.32 41928.32 41928.32 20927.776 203.329 21131.105

0.3 65442.33 65442.33 65442.33 32015.658 686.236 32701.895

0.4 89418.56 89418.56 89418.56 43852.335 1626.634 45478.969

0.5 112928.75 112928.75 112928.75 56687.402 3177.020 59864.422

0.6 135044.64 135044.64 135044.64 70770.460 5489.890 76260.350

0.7 154837.97 154837.97 154837.97 86351.104 8717.742 95068.846

0.8 171380.48 171380.48 171380.48 103678.934 13013.073 116692.006

0.9 183743.91 183743.91 183743.91 123003.546 18528.379 141531.925

1.0 191000.00 191000.00 191000.00 144574.00 25416.00 169990.00

Hình 3 – 8 Đồ thị cân bằng công suất Nhận xét:

Nhằm nâng cao chất lượng sử dụng ô tô, giảm mức tiêu hao nhiên liệu, ta cần lưu ý đến việc sử dụng công suất động cơ trong từng điều kiện chuyển động khác nhau của ô tô, về phương diện này người ta đưa ra khái niệm “ Mức độ sử dụng công suất động cơ ” và ký hiệu bằng YN. Mức độ sử dụng công suất động cơ là tỉ số công suất cần thiết để ô tô chuyển động đều ( ổn định ) với công suất động cơ phát ra tại bánh xe chủ động Nk khi hoặc kéo hết thanh răng nhiên liệu, (mở hoàn toàn bướm ga đối với động cơ xăng )

Ta có: YN =

k ω ψ

N N N 

=

t e

ω ψ

.η N

N N 

Qua biểu thức trên ta có nhận xét rằng: Chất lượng mặt đường càng tốt, hệ số cản tổng cộng ψ của đường giảm và vận tốc ô tô càng nhỏ thì công suất động cơ được sử dụng càng nhỏ khi tỉ số truyền của hộp số càng lớn, do đó làm cho hệ số sử dụng công suất động cơ YN càng nhỏ.

Ne1Ne2Ne3Ne4 Ne5 Ne6 Ne7 Ne8

Nk9

Nk3

Nk2 Nk4 Nk5 Nk6 Nk7 Nk8

Nf + Nω

Ne9

Nk1

24,616 191