3.1.1. Lựa chọn xe ựầu kéo
đối tượng nghiên cứu là xe tải Isuzu 2 tấn do Nhật Bản sản xuất ựược nhập khẩu vào Việt Nam và ựược sử dụng rất phổ biến vào công việc vận chuyển hàng hoá rất phù hợp với ựịa hình, cung ựường và loại ựường ở Việt Nam. Hình dạng bề ngoài xe Isuzu 2 tấn thể hiện trên hình 3.1. Là loại xe có hệ thống truyền lực bằng cơ khắ, ly hợp một ựĩa dạng ma sát khô, hộp số có 5 số tiến, một số lùi, loại xe tải có một cầu sau chủ ựộng ựược lắp ựộng cơ Diezel với bơm cao áp VE và bộ ựiều tốc ly tâm.
3.1.1.1. Thông số kỹ thuật của xe ựầu kéọ
Bảng 3.1. Ộđặc ựiểm kỹ thuật của xe tải Isuzu 2 tấn.
Theo catalor của xe ựang sử dụngỢ
Mã hiệu của xe
Các thông số kỹ thuật đơn vị Isuzu 2 tấn.
Kắch thước
Dài x Rộng x Cao tổng thể Chiều dài cơ sở
Khoảng sáng gầm xe Chiều dài sát xi lắp thùng động cơ Tên ựộng cơ đường kắnh x hành trình piston Dung tắch xy lanh
Công suất lớn nhất của ựộng cơ Mômen xoắn lớn nhất
Dung tắch thùng nhiên liệu Tỉ số nén Trọng lượng Tổng trọng tải Tự trọng của xe Tải trọng Số chỗ ngồi Hệ Thống điện Bình ựiện Máy phát ựiện Máy khởi ựộng Hộp số và truyền ựộng mm mm mm mm mm cc lắt kg kg kg người v v v 4730 x 1860 x 2210 2475 220 2995 4JJ1 95,4 x 104,9 2999 130 ps (96kW)/ 2800 rpm 330 Nm/ 2600 rpm 75 Lắt 18,2 4700 2090 2000 03 12v 24V- 50A 24V/4,5kw
Hộp số Tỷ số truyền Hộp số 5 số tiến Hộp số có 1 số lùi Tỷ số truyền cầu sau Hệ thống treo Hệ thống phanh trước Hệ thống phanh sau Ly hợp Bán kắnh quay vòng nhỏ nhất Lốp trước độ chụm m Số sàn 5 số tiến, 1 số lùị 5.670; 3.415; 1.900; 1.331; 1.000 5.680 5.857
Nhắp trướcvà sau làm bằng hợp kim, hình bán nguyệt và ống giảm chấn thủy lực kiểu ống lồng
Dạng tang trống mạch kép thuỷ lực, có trợ lực chân không
Bộ ly hợp lò xo màng, ựĩa ly hợp ựơn khô, ựiều khiển bằng thuỷ lực.
5,3
7,00 Ờ 16 - 12PR 5.50 x 13 Ờ 12
3.1.1.2. Kết cấu hệ thống phanh
Xe ựầu kéo Isuzu có kết cấu hệ thống phanh cả bốn bánh xe ựều là phanh tang trống .
Kết cấu của cơ cấu phanh tang trống bao gồm: guốc phanh, trống phanh, moay ơ, má phanh, xi lanh phanh con, ....
Nguyên lý làm việc
Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn ựạp phanh, thông qua cơ cấu ựòn và các van của bầu trợ lực chân không. Pis ton trong xi lanh chắnh dịch chuyển theo chiều tăng áp suất dầu phanh trong xi lanh ựược ựẩy từ xi lanh chắnh ựến van phân phối, phân dòng ựến các xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh.
má phanh tách khỏi trống phanh.
Bộ phận ựiều chỉnh khe hở: Các cơ cấu phanh có thể tự ựiều chỉnh khe hở một cách tự ựộng nhờ kết cấu của xi lanh con, hoặc ựiều chỉnh bằng tay nhờ thanh ren và lò xo liên kết hai guốc phanh.
Dẫn ựộng phanh
- Dẫn ựộng thủy lực:
Dẫn ựộng thủy lực gồm: cụm xi lanh chắnh kép, các ựường ống dẫn dầu riêng rẽ ựến các xi lanh bánh trước và bánh sau
Xi lanh chắnh dùng trên xe Isuzu 2 tấn là loại xi lanh kép Thông số kỹ thuật của xi lanh chắnh: dc=24 (mm)
Xi lanh chắnh ựược ựúc bằng gang, bề mặt làm việc ựược gia công bóng. Pắ ton chắnh ựược ựúc bằng hợp kim nhôm.
Bộ phận trợ lực chân không (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bộ trợ lực chân không là bộ phận rất quan trọng, giúp người lái giảm lực ựạp mà hiệu quả phanh vẫn caọ Trong bầu trợ lực có các pis ton và van dùng ựể ựiều khiển sự làm việc của hệ thống trợ lực và ựảm bảo tỷ lệ giữa lực ựạp và lực phanh.
3.1.2. Lựa chọn rơ moóc
- Chiều dài thùng moóc: L0= 3000mm - Bề rộng miệng thùng : B1= 1700mm - Bề rộng ựáy thùng : B2= 1100mm - Chiều cao thùng moóc: h = 680mm - Khoảng cách từ cầu sau ựến ựiểm moóc: u= 1575mm - Khoảng cách từ trọng tâm ựến cầu rơ moóc : lA= 200mm - Trọng lượng bản thân của rơ moóc: Gmt= 1000kG - Trọng lượng hàng: Gmh= 2000kG - Tải trọng của moóc: GA = Gmt + Gmh = 3000kG
3.2. Phân tắch tắnh chất truyền lực và truyền ựộng 3.2.1. Lực cản chuyển ựộng của liên hợp máy 3.2.1. Lực cản chuyển ựộng của liên hợp máy
3.2.1.1. Lựa chọn khối lượng chất tải rơ moóc
Dựa vào quan hệ thống kê giữa khối lượng rơ moóc với khối lượng xe kéo theo số liệu của CHLB đức (Hình 3.1) có thể lựa chọn khối lượng chất tải cho phép của rơ moóc mA và tỷ lệ mA/ m.
Hình 3.2. Quan hệ giữa khối lượng rơ moóc mA với khối lượng xe kéo m. (Số liệu của CHLB đức 1983 [ ]2 )
a, và c, không có phanh rơ moóc b, và d, có phanh rơ moóc.
Như vậy có thể lựa chọn tỷ số mA/m trong khoảng (0,25ọ 1), trong tắnh toán của ựề tại luận văn chọn tỷ số mA/m = 2/3
3.2.1.2 Xác ựịnh các thành phần lực cản chuyển ựộng
Cân bằng lực kéo
Trong ựó: Lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ ựộng Z =
r MR
Với MR là mô men ựộng cơ quay dẫn ựến bánh chủ ựộng và r là bán kắnh tĩnh học của bánh xe [1]
FR - Lực cản lăn của bánh xe; FL - Lực cản không khắ FSt - Lực cản lên dốc và FB- Lực cản tăng tốc.
Phương trình cân bằng trên thoả mãn cho cả ựoàn xe
- Lực cản lăn của bánh xe
FR= (G + FDZ)fR+ (GA + FDZ)fRA (3.2) Khi ựó G và GA là trọng lượng xe kéo và trọng lượng rơ moóc còn FDZ là tải trọng thẳng ựứng tại ựiểm moóc.
Nếu chọn bánh xe rơ moóc cùng ựường kắnh với bánh xe kéo có thể giả thiết:
fR= fRA và FR= (G + GA)fR
Trong ựó: G= 4500 kG Ờ trọng lượng xe ựầu kéo GA= 3000 kG Ờ Trọng lượng rơ moóc fR= 0,01 - Hệ số cản lăn
FR = 75 kG = 750N
- Lực cản không khắ
Lực cản không khắ khi lặng gió có thể tắnh theo công thức: FL= Cω.Ạρ. 2 2 v (3.3) Trong ựó: Cw= 0,75
v- Vận tốc của liên hợp máy ρ = 10/8= 1,25 kg/m3 A= 4,11 m2 Vậy lực cản không khắ là: FL= 0,75. 4,11.1,25. 2 2 v = 3,85. 2 2 v = 1,93v2 N - Lực cản dốc
Lực cản dốc của liên hợp máy vận chuyển ựược tắnh theo công thức: FSt= (G + GA)sinα (3.4)
Trường hợp ựộ dốc nhỏ có thể giả thiết sinα ≈ tg α≈ p Do ựó
FSt= (G + GA).p
Với G là trọng lượng xe ựầu kéo: G = 4500kG GAỜ Trọng lượng rơ moóc: GA= 3000 kG (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
FSt= (4500 + 3000). p= 7500.p kG = 75.103p (N)
- Lực cản tăng tốc
FB= λ.x..(m + mA) (3.5) Với ựiều kiện giả thiết tỷ lệ m/mA=1 khi ựó
FB= 2. λ.x.. (3.6)
Khi không có chuyển ựộng tương ựối giữa ựầu kéo và rơ mooc thì lực cản tăng tốc của ựoàn xe phải thoả mãn công thức
FB= (λp.m + λA.mA).x.. (3.7) FB= (λp + λA).x.. (3.8) Từ ựó có thể tắnh ựược λ= A A m m m m p + + . λ (3.9)
Giá trị của λp có thể lấy λp = 1,01 ọ 1,1 khi ựó ta có các giá trị λ= 1,005ọ1,05
đối với xe tải kéo mooc có tỷ số truyền chung từ 5 ựến 35. đối với xe Isuzu 2 tấn có lắp thêm rơ mooc thì ta có các tỷ số truyền như sau:
ik1 = 5,670 x 5,857 = 33,2 ik2 = 3,415 x 5,857 = 20 ik3 = 1,900 x 5,857 = 11,1 ik4 = 1,331 x 5,857 = 7,8
ik5 = 1,000 x 5,857 = 5,857
Khi ựó ta có bảng biểu diễn mối quan hệ giữa tỉ số truyền của các số với giá trị λ như sau:
Bảng 3.2. Mối quan hệ giữa tỷ số truyền của các tay số với hệ số λλλλ
λP λ ik 1,01 1,005 5,857 1,03 1,015 7,8 1,06 1,03 11,1 1,09 1,045 20 1,1 1,05 33,3
3.2.1.3 Tắnh toán lực kéo và công suất yêu cầu
Z= (G + GA)(fR + p +λ g x .. )+ cω.Ạ ρ. 2 2 v
Trong ựó: G là trọng lượng xe ựầu kéo: G = 4500kG GA Trọng lượng rơ moóc: GA= 3000 kG fR Hệ số cản lăn fR = 0,01 ứng với giá trị (p +λ g x .. ) = ổ 0,1, ổ 0,2, ổ 0,3, ổ 0,4 Ta có bảng kết quả sau:
Bảng 3.3. Quan hệ giữa lực kéo yêu cầu với vận tốc LHM
Lực kéo yêu cầu (KN) v(km/h) p +λ g x .. 0 20 40 60 80 + 0,1 0,83 0,88 1,06 1,36 1,78 + 0,2 1,58 1,63 1,81 2,11 2,53 + 0,3 2,3 2,38 2,56 2,86 3,28 + 0,4 3,0 3,13 3,31 3,61 4,03 - 0,1 -0,67 -0,6 -0,4 -0,1 0,28 - 0,2 -1,43 -1,4 -1,2 -0,9 -0,5 - 0,3 -2,2 -2,1 -1,9 -1,6 -1,2 - 0,4 -2,93 -2,9 -2,7 -2,4 -2
Từ bảng giá trị của các ựại lượng lực yêu cầu và vận tốc ta có ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo yêu cầu và vận tốc của liên hợp máy như sau:
Hình 3.3. Quan hệ giữa lực kéo yêu cầu với vận tốc LHM
Từ ựồ thị hình 3.3 có thể nhận thấy rằng, ựối với xe ựầu kéo chất tải có trọng lượng toàn phần 4500kG, rơ mooc chất tải GA= 3000kG lực kéo yêu cầu lớn nhất khi liên hợp máy chạy với vận tốc 80km/h, khả năng
tăng tốc và leo dốc p +λ
g x
..
= 0,4 có giá trị là 4,03kN. Giá trị này còn nhỏ hơn nhiều so với lực kéo có thể sinh ra từ ựộng cơ tại số truyền 5, zMax/số 5≅ 4,91 KN, có nghĩa là liên hợp máy còn có thể tiếp tục tăng tốc hoặc vượt dốc lớn hơn. Nếu bỏ qua ựộ trượt thì công suất yêu cầu tại bánh xe chủ ựộng sẽ là:
Khi ựó ta có biểu thức PR = Z.v
Khi ựó ta có bảng giá trị công suất theo yêu cầu như sau:
Bảng 3.4. Quan hệ giữa công suất yêu cầu với vận tốc liên hợp máy
Công suất yêu cầu (KW)
V(Km/h) (p+λ g x .. ) 20 40 60 80 +0,1 4,92 11,81 22,69 39,51 +0,2 9,09 20,15 35,19 56,17 +0,3 13,26 28,48 47,7 72,84 +0,4 17,43 36,81 60,197 89,5 - 0,1 -3,42 -4,85 -2,32 6,17 - 0,2 -7,592 -13,18 -14,82 -10,49 - 0,3 -11,76 -21,52 -27,32 -27,15 - 0,4 -15,93 -29,85 -39,82 -43,82 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ bảng giá trị công suất trên, ựồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo yêu cầu và vận vận tốc như sau:
Hình 3.4. Quan hệ giữa công suất yêu cầu tại bánh xe với vận tốc LHM
Cũng như lực kéo, công suất yêu cầu tại bánh xe chủ ựộng xe kéo ựược biểu diễn phụ thuộc vào mức ựộ tăng tốc và ựộ dốc ( p +λ
g x
..
) và vận tốc chuyển ựộng của LHM. Công suất yêu cầu lớn nhất tương ứng trong trường hợp nghiên cứu là 89,5 kW khi LHM chuyển ựộng với vận tốc 80km/h và có khả năng leo dốc hoặc tăng tốc với trị số (p +λ
g x
..
)= 0,4. Còn khi xuống dốc hoặc phanh ở chế ựộ tương tự yêu cầu công suất có giá trị - 43,82Kw.
3.2.2. Kiểm tra khả năng vượt dốc
3.2.2.1 Khả năng chuyển ựộng lâu dài trên dốc nhỏ
Theo Thông tư số 13/2009/TT-BGTVT qui ựịnh về tốc ựộ và khoảng cách của xe cơ giới, xe máy chuyên dùng tham gia giao thông ựường bộ ựược Bộ Giao thông vận tải hướng dẫn chi tiết tạị
Cụ thể, tốc ựộ tối ựa cho phép xe cơ giới tham gia giao thông trên ựường bộ trong khu vực ựông dân cư như: ô tô sơ mi rơ moóc; ô tô kéo rơ moóc; ô tô kéo xe khác; ô tô chuyên dùng; xe mô tô; xe gắn máy, tốc ựộ tối ựa 40 km/h.
đối với ựường nông thôn Việt Nam còn nhỏ, hẹp, nhiều tuyến ựường chỉ có từ 3,0 ựến 5,0 mét. Do ựó vận tốc của xe chỉ ựược phép tối ựa là 40km/h.
Trong ựề tài luận văn cũng giới hạn việc khảo sát với vận tốc liên hợp vận chuyển là 40km/h. để ựánh giá khả năng chuyển ựộng lâu dài trên dốc nhỏ, tác giả lựa chọn ựộ dốc 4% với trị số cản lăn fA = 0,01, tỷ lệ khối lượng cũng ựược chọn là mA/m =2/3 . Công suất yêu cầu tại bánh xe chủ ựộng ựược tách làm hai phần, một phần ựể khắc phục lực cản lăn và lực cản dốc (FR+ Fst).v và một phần ựể khắc phục lực cản không khắ fR
KW
Hình 3.5 : Biểu diễn mối quan hệ giữa (FR + FSt).v, FL.v
Với khối lượng xe kéo fA = 0,01; p= 0,04; mA/m= 2/3 Theo hình vẽ trên thì thành phần công suất FL.v phụ thuộc vào
khối lượng xe kéo m còn thành phần (FR + FSt).v lại phụ thuộc rất mạnh có nghĩa là khi hoạt ựộng vận tải trên ựường dài có ựộ dốc nhỏ cần có
10 20 30 40 50 60 3,0 4,0 5,0 6,0 6,0t m 0 (F R + F St).v F L.v
phần công suất khắc phục lực cản lăn và lực cản dốc tương ựối lớn. đối với LHM nghiên cứu có khối lượng xe kéo là 4500kG sẽ cần công suất khoảng 30 kW ựể khắc phục lực cản dốc và lực cản lăn. điều này hoàn toàn thỏa mãn.
3.2.2.2 Kiểm tra tỷ số truyền lớn nhất của xe kéo
Lực kéo tại bánh xe tương ứng với mô men cực ựại ựó cho của ựộng cơ phụ thuộc vào tỷ số truyền giữa ựộng cơ và bánh xẹ Trên các hộp số phân cấp lực kéo lớn nhất ựạt ựược tại tỷ số truyền cao nhất, tương ứng với số 1:
Trong ựó:
iG1 = 5.670 - Tỷ số truyền tại số 1
iA = 5,857 - Tỷ số truyền của cầu chủ ựộng
ηk = 0,89 Ờ Hiệu suất trung bình của hệ thống truyền lực r = 350mm = 0,35m Ờ bán kắnh của bánh xe
MMmax= 330 Nm
Thay các giá trị trên vào biểu thức ta có lực kéo lớn nhất tại số truyền 1là Zmax= 27867N = 27,867 KN (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thay thế các thành phần lực cản và cân bằng với lực kéo yêu cầu có thể tắnh ựược tỷ số truyền yêu cầu tại số 1:
Kể cả với tỷ lệ mA/m= 1 và tỷ số truyền chung tại số 1 iG1.iA=33,2 thì liên hợp máy vận chuyển có thể leo dốc với ựộ dốc p= 30%.
3.2.3. Ảnh hưởng của kết cấu LHM ựến hệ số bám dọc của các cầu LHM khi leo dốc LHM khi leo dốc
Theo catolog của xe ta có: - Chiều dài cơ sở l = 2,475m
- Khoảng cách từ cầu trước tới trọng tâm của ựầu kéo là lV = 0,743m - Khoảng cách từ cầu sau của xe ựầu kéo ựến ựuôi xe là U= 1,575m - Khoảng cách từ trọng tâm của xe ựến cầu sau của ựầu kéo là lH = 1,732m - Khoảng cách từ cầu sau của rơ moóc ựến trọng tâm của rơ moóc là lA= 0,2m
- Khoảng cách từ chốt ựến cầu rơ moóc là LD= 3,0m.
Trong trường hợp nghiên cứu, xe kéo là xe một cầu chủ ựộng và cầu chủ ựộng là cầu saụ Do ựó chỉ cần quan tâm ựến lực tiếp tuyến tại cầu sau:
FXH= (G + GA)p+(FZV + FZA)fR
Và hệ số bám dọc tại cầu sau:
1 A . H V m p m l h p l l ộ + = +
Có thể nhận thấy hệ số bám dọc ộH sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng mA/m, ựộ dốc ựường vận chuyển và tọa ựộ trọng tâm của xe kéọ Dưới ựây trình bày ựồ thị biểu diễn quan hệ của hệ số bám dọcộH ựối với ựộ dốc phụ thuộc vào các thông số kết cấu của LHM.
Hình 3.6ạ Quan hệ của hệ số bám dọcộHvới ựộ dốc p