Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA Ô TÔ SAU THIẾT KẾ
3.3. KIỂM TRA ĐỘNG LƯC HỌC CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ
3.3.4. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học của xe thiết kế
Khi so sánh tính chất động lực học của các loại xe khác nhau và ứng với các điều kiện làm việc của xe trên các loại đường khác nhau, người ta mong muốn có được một thông số mà nó thể hiện ngay được tính chất động lực học của ô tô.
Trong phương trình cân bằng lực kéo đã đưa vào được các nhân tố đặc trưng cho tính chất động lực học của xe như: Hệ số cản của mặt đường ψ (ψ = f ± i), tốc
24,616
Pk1
Pk2
Pk3
Pk4
Pk5
Pk6
Pk7 Pk8 Pk9
Pf + Pω
độ chuyển động của xe v và gia tốc của xe j, nhưng trong công thức này chưa một loạt các thông số kết cấu của xe như momen xoắn của động cơ Me, trọng lượng của xe G, nhân tố cản của không khí Pω… Do đó phương trình cân bằng lực kéo không thuận lợi để đánh giá các loại xe khác nhau. Bởi vậy cần có thông số đặc trưng tính chất động lực học của xe mà khi các chỉ số về kết cấu không có mặt trong thông số đó. Tính chất động lực học của một xe phụ thuộc nhiều yếu tố như: Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động, trọng lượng bám, lực cản không khí. Để đánh giá một cách khoa học tính động lực học của một xe thì ta phải lập đồ thị nhân tố động lực học (D). Đồ thị này được vẽ ứng với trường hợp xe chở đầy tải định mức. Nhân tố động lực học của xe là tỉ số giữa lực kéo tiếp tuyến Pk trừ đi lực cản của không khí Pω và chia cho trọng lượng toàn bộ của xe. Tỷ số này kí hiệu bằng chữ D. Theo [5], ta có công thức tính hệ số nhân tố động lực học (D):
kω 0
P P
D G
= e t t 2
bx 0
M .i .η 1
W.v .
R G
� �
� �
� � (3.29)
Trong đó:
D – Nhân tố động lực học của ô tô.
Pk – Lực kéo do động cơ phát ra tại bánh xe chủ động [N].
Pω – Lực cản không khí [N].
G0 – Trọng lượng toàn bộ của ô tô thiết kế [N].
Me – Momen xoắn của động cơ.
it – Tỉ số truyền của hệ thống.
ηt –Hiệu suất tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.
Qua biểu thức (3.29) ta có nhận xét sau đây: Nhân tố động lực học của ô tô thể hiện khả năng ô tô thắng lực cản tổng cộng và khả năng tăng tốc.
Khi ô tô chuyển động đều ổn định nghĩa là gia tốc của nó j = 0 thì giá trị nhân tố động lực học bằng lực cản tổng cộng của đường ( D = ψ ). Cũng vậy khi ô tô chuyển động đều gia tốc j = 0 và trên đường bằng i = 0 thì giá trị nhân tố động lực học chính bằng lực cản lăn, nghĩa là D = f, giá trị này có được khi ô tô chuyển động ở số truyền cao nhất của hộp số và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải, tại đó ta nhận được vận tốc lớn nhất của ô tô vmax.
Giá trị nhân tố động lực học của ô tô lớn nhất Dmax tương ứng với sức cản đặc trưng của mặt đường được đặc trưng bằng hệ số cản tổng cộng lớn nhất ở tỉ số truyền thấp nhất của hộp số ψmax. Các giá trị nhân tố động lực học D = ψ, Dmax và
vận tốc lớn nhất của ô tô vmax là các chỉ tiêu đặc trưng cho tính chất động lực học của ô tô khi chuyển động đều (ổn định).
Thay các giá trị tính toán được vào công thức (3.29) ta có bảng giá trị nhân tố động lực học ứng với các tay số của xe thiết kế.
Bảng 3 – 9 Giá trị nhân tố động lực học của các tay số
λv i1 i2 i3
V1 Pk(1) Pw(1) D1 V2 Pk(2) Pw(2) D2 V3 Pk(3) Pw(3) D3
0.1 0.195 90485.60 0.065 0.389 0.280 63054.22 0.133 0.271 0.376 46900.42 0.241 0.202 0.2 0.390 95782.61 0.259 0.412 0.559 66745.41 0.533 0.287 0.752 49645.97 0.963 0.214 0.3 0.584 99665.93 0.582 0.429 0.839 69451.46 1.198 0.299 1.127 51658.77 2.166 0.222 0.4 0.779 102135.54 1.034 0.439 1.118 71172.40 2.130 0.306 1.503 52938.81 3.851 0.228 0.5 0.974 103191.45 1.616 0.444 1.398 71908.20 3.329 0.309 1.879 53486.11 6.016 0.230 0.6 1.169 102833.67 2.328 0.442 1.677 71658.88 4.793 0.308 2.255 53300.67 8.664 0.229 0.7 1.364 101062.18 3.168 0.435 1.957 70424.43 6.524 0.303 2.631 52382.47 11.792 0.225 0.8 1.558 97876.99 4.138 0.421 2.236 68204.85 8.521 0.293 3.007 50731.52 15.402 0.218 0.9 1.753 93278.09 5.237 0.401 2.516 65000.15 10.785 0.280 3.382 48347.83 19.493 0.208 1.0 1.948 87265.50 6.465 0.375 2.795 60810.32 13.315 0.262 3.758 45231.39 24.066 0.195
λv V4 Pk(4) Pw(4) D4 V5 Pk(5) Pw(5) D5 V6 Pk(6) Pw(6) D6
0.1 0.516 34140.64 0.454 0.147 0.694 25404.99 0.820 0.109 0.992 17764.88 1.677 0.076 0.2 1.033 36139.23 1.817 0.155 1.388 26892.20 3.281 0.116 1.984 18804.83 6.710 0.081 0.3 1.549 37604.43 4.087 0.162 2.081 27982.49 7.382 0.120 2.977 19567.24 15.096 0.084 0.4 2.065 38536.22 7.267 0.166 2.775 28675.86 13.123 0.123 3.969 20052.09 26.838 0.086 0.5 2.581 38934.62 11.354 0.167 3.469 28972.33 20.505 0.125 4.961 20259.40 41.935 0.087 0.6 3.098 38799.63 16.350 0.167 4.163 28871.87 29.527 0.124 5.953 20189.15 60.386 0.087 0.7 3.614 38131.24 22.254 0.164 4.857 28374.50 40.190 0.122 6.945 19841.36 82.192 0.085 0.8 4.130 36929.45 29.066 0.159 5.550 27480.22 52.493 0.118 7.938 19216.02 107.352 0.082 0.9 4.647 35194.27 36.787 0.151 6.244 26189.02 66.436 0.112 8.930 18313.12 135.868 0.078 1.0 5.163 32925.69 45.416 0.141 6.938 24500.91 82.020 0.105 9.922 17132.68 167.738 0.073
λv i7 i8 i9
V7 Pk(7) Pw(7) D7 V8 Pk(8) Pw(8) D8 V9 Pk(9) Pw(9) D9
0.1 1.658 10633.15 4.682 0.046 1.833 9616.38 5.724 0.041 2.462 7160.37 10.325 0.031 0.2 3.315 11255.61 18.728 0.048 3.666 10179.32 22.898 0.044 4.923 7579.54 41.300 0.032 0.3 4.973 11711.95 42.138 0.050 5.499 10592.02 51.520 0.045 7.385 7886.83 92.924 0.034 0.4 6.631 12002.16 74.912 0.051 7.332 10854.48 91.591 0.046 9.847 8082.26 165.198 0.034 0.5 8.288 12126.24 117.050 0.052 9.165 10966.69 143.111 0.047 12.308 8165.82 258.122 0.034 0.6 9.946 12084.20 168.552 0.051 10.998 10928.67 206.080 0.046 14.770 8137.51 371.696 0.033 0.7 11.604 11876.03 229.418 0.050 12.831 10740.41 280.498 0.045 17.231 7997.32 505.919 0.032 0.8 13.261 11501.73 299.649 0.048 14.664 10401.90 366.364 0.043 19.693 7745.27 660.792 0.030 0.9 14.919 10961.30 379.243 0.046 16.496 9913.15 463.680 0.041 22.155 7381.35 836.315 0.028 1.0 16.577 10254.75 468.201 0.042 18.329 9274.16 572.444 0.037 24.616 6905.56 1032.488 0.025
Hình 3 – 11 Đồ thị nhân tố động lực học
Khi xây dựng xong đồ thị nhân tố động lực học và dựa vào đó ta có thể xác định được các thông số sau đây:
- Xác định được vận tốc chuyển động lớn nhất trên một loại đường: khi xác định được loại đường có hệ số cản ψ ta theo trục tung của đồ thị nhân tố động lực học kẻ 1 đường có hàm ψ = f(v) đường này cắt đường nhân tố động lực tương ứng với từng số truyền tại mỗi điểm, kéo điểm này xuống cắt trục hoành tại một điểm, điểm này chính là tốc độ chuyển động lớn nhất của xe
- Xác định độ dốc lớn nhất của ô tô: Trong trường hợp ô tô chuyển động đều thì ta có D = ψ, nếu biết hệ số cản lăn của loại đường thì ta có thể tìm được độ dốc lớn nhất của đường mà ta có thể khắc phục được ở một vận tốc cho trước, ta có:
imax = D – f = ψ – f (3.30) còn độ dốc lớn nhất mà ô tô có thể khắc phục ở mỗi tỷ số truyền khác nhau của hộp số được thể hiện bằng các đoạn có tung độ bằng:
imax = Dmax – f (3.31)
24,616
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8 D9
Trong đó:
Dmax – Nhân tố động lực học lớn nhất.
f – Hệ số cản lăn của đường, f = 0,018
suy ra imax = (0,444 – 0,018).100% = 42,6%
- Xác định sự tăng tốc của ô tô: Nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) ta có thể xác định được sự tăng tốc của ô tô khi hệ số cản của mặt đường đã biết và khi chuyển động ở một số truyền bất kỳ với một vận tốc cho trước theo công thức sau:
i
dv g
j (Dψ).
dtδ
- Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô: Nhờ đồ thị nhân tố động lực học của ô tô, chúng ta sẽ xác định được sự tang tốc của ô tô qua đồ thị j = f(v) và cũng từ đây ta cần xác định thời gian tăng tốc và quãng đường tang tốc của chúng. Đây là các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng động lực học của ô tô.