= b QH γ (kW)
Khi chọn hộp trích công suất để kéo bơm, cần phải chọn công suất lớn hơn công suất tại trục bơm để đề phòng các trường hợp quá tải bất thường và bù vào tổn thất do truyền động từ động cơ đến bơm.
2.6- HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG BỐ TRÍ DƯỚI ĐÁY XITEC:
Hệ thống đường ống của xe chở nhiên liệu Mô tả nguyên lý hoạt động:
Nhiên liệu được cấp vào từ trạm bơm thông qua nắp trên đỉnh xi téc và đưa nhiên liệu ra xi téc bằng trọng lượng của chất lỏng thông qua hệ thống đường ống bố trí dưới đáy xi téc.
- Nhập nhiên liệu vào xe bồn : dầu ở kho chứa vào cửa số 3 của van bốn cửa, lúc này cần gạt của van sẽ ở vị trí nào đó sao cho cửa số 3 nối với cửa số 2, nhiên liệu đi tiếp qua bơm vào cửa 1 và thông qua cửa số 4 để vào ống góp, muốn nhập nhiên liệu vào khoang nào thì ta mở van của khoang đó.
- Xả nhiên liệu ra bồn ở các cây xăng: trình tự thực hiện như trên nhưng lúc này cần gạt của van bốn cửa sẽ ở vị trí khác sao cho cổng số 4 nối với cổng số 2,còn cổng 1 thì nối với 3, nhiên liệu sẽ đổi chiều nhờ van này.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC
3.1- TÍNH TOÁN PHÂN BỐ TẢI TRỌNG Ô TÔ :
Theo bảng thông số kỹ thuật ô tô sát-xi, bồn chứa nhiên liệu, các chi tiết lắp ghép và các trang thiết bị chuyên dùng lắp trên ô tô, ta có thể xác định các thành phần trọng lượng và sự phân bố tải trọng lên các trục khi ô tô không tải và đầy tải.
Tỉ trọng riêng của nhiên liệu : 0,8 kG / lít Trọng tải 18.000 lít nhiên liệu : 14.400 kG
CÁC THAØNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG VAØ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG LÊN CÁC TRỤC CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ
STT Thành phần trọng lượng Giá trị (kG) Trục 1 Trục 2Phân bổ Chiều cao trọng tâm
1 Ô tô sát xi 6655 2855 3800 1050
2 Các thiết bị phụ (cản hông,
vè chắn bùn, cản sau...) 300 170 130 1050 3 Bồn nhiên liệu và các thiết bị
chuyên dùng 2450 440 2010 2210
4 Trọng tải ô tô (Gp) 14400 2270 12130 2210 5 Trọng lượng người ngồi (GN) 195 195 0 1500 6 Tự trọng ô tô (G0) 9405 3465 5940 hGo
7 Trọng lượng toàn bộ (G) 24000 6000 18000 hG
Nhận xét :
• Qua bảng kết quả trên ta nhận thấy ô tô bồn chở nhiên liệu 18000 lít được thiết kế có trọng lượng và phân bổ trọng lượng lên các cầu bằng trọng lượng và phân bổ trọng lượng cho phép của ô tô cơ sở. Vì vậy, thiết kế đã thỏa mãn yêu cầu về phân bố trọng lượng.
• Ta không cần phải tính toán lại độ bền của các hệ thống phanh, hệ thống treo, hệ thống truyền lực và hệ thống lái.
3.2- TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ:
BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH
STT TÊN GỌI KÍ HIỆU ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ
01 Chiều dài cơ sở Lo mm 4780
02 Vết bánh xe trước B01 mm 1915
03 Vết bánh xe sau phía ngoài B02N mm 2185
04 Trọng lượng bản thân Go kG 9405 + Trục trước Z01 kG 3465 +Trục sau Z02 kG 5940 05 Trọng lượng toàn bộ G kG 24000 + Trục trước Z1 kG 6000 + Trục sau Z2 kG 18000
06 Bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô Rmin mm 9100
3.2.1- Tính toán trọng tâm ô tô:
Tọa độ trọng tâm là thông số kết cấu quan trọng của ô tô. Vì vậy phải xác định tọa độ trọng tâm ô tô ở mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang khi không tải và khi đầy tải.
Để đơn giản trong quá trình tính toán có thể xem ô tô đối xứng dọc theo phương ngang và trọng tâm ô tô nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của ô tô.
• Điều kiện tính toán :
- Bài toán phẳng, khảo sát mặt phẳng dọc xe. - Ô tô đứng yên trên đường bằng.
a. Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc:
Khi ô tô không tải :
o o G L Z a 02 * 0 = Trong đó :
ao : Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước (trục 1).
b0 : Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe sau (trục 2).
Z02 = 5940 kG : Trọng lượng phân bổ lên trục 2 khi không tải. G0 = 9405 kG : Tự trọng ô tô.
Lo = 4780 mm : Chiều dài cơ sở ô tô. Thay vào công thức trên ta tính được :
a0 = 3019 mm
Suy ra : b0 = L0 - a0 = 1761 mm
Khi ô tô đầy tải :
G L Z a 2 * o = Trong đó :
a : Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước (trục 1).
b : khoảng cách từ toạ độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe sau (trục 2).
G = 24000 kG : Trọng lượng toàn bộ ô tô Lo = 4780 mm : Chiều dài cơ sở ô tô Thay vào công thức trên ta tính được :
a = 3585 mm
Suy ra :b= L0 - a = 1195 mm
b. Toạ độ trọng tâm theo chiều cao:
Khi tính toán trọng tâm ô tô theo chiều cao ta giả thiết tính riêng trọng tâm từng cụm, sau đó tổng hợp lại thành trọng tâm của xe.
Được xác định dựa trên sự cân bằng chiều cao khối tâm của các thành phần trọng lượng trên ô tô xi téc chở nhiên liệu.
Công thức tính toạ độ trọng tâm như sau :
∑ ∑ = i Gi i G G h G h * Trong đó:
hG : Chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế Gi : Trọng lượng các thành phần
hGi : Chiều cao tâm các trọng lượng thành phần
Thay các thông số vào công thức trên ta được:
- Toạ độ trọng tâm theo chiều cao khi ô tô không tải : hGo= 1352(mm)
- Toạ độ trọng tâm theo chiều cao khi ô tô đầy tải : hG = 1868 (mm)
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TRỌNG TÂM Ô TÔ
STT Ô TÔ THIẾT KẾ THÔNG SỐ
a (mm) b (mm) hG (mm)
01 Ô tô không tải 3019 1761 1352
3.2.2- Xác định bán kính quay vòng của ô tô:
Bán kính quay vòng nhỏ nhất là khoảng cách từ tâm quay vòng đến điểm giữa của bề mặt tỳ của bánh xe dẫn hướng phía ngoài khi góc quay của nó là lớn nhất (α = αmax ) và được tính theo công thức sau :
Rqvmin = sin Lθ + 2cosB θ Trong đó:
θ - Góc quay trung bình của các bánh xe dẫn hướng (θ =30÷35).
L - Chiều dài cơ sở ô tô.
B - Khoảng cách tâm hai trụ đứng của cầu trước. Thay vào ta được Rqvmin = 9100 (mm).
3.2.3- Kiểm tra ổn định ô tô:
Tính ổn định của ô tô là khả năng đảm bảo giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu trong mọi điều kiện chuyển động khác nhau.
3.2.3.a- Tính ổn định dọc của ô tô: i)- Tính ổn định dọc tĩnh :
Sơ đồ lực tác dụng khi ô tô đứng yên trên dốc
- Tính ổn định dọc tĩnh của ô tô là khả năng đảm bảo cho xe không bị lật hoặc không bị trượt khi đứng yên trên đường dốc.
- Điều kiện tính toán:
• Bài toán phẳng, khảo sát mặt phẳng dọc xe.
• Ô tô đứng yên trên dốc.
- Khi ô tô đứng trên dốc nghiêng quay đầu lên dốc sẽ chịu tác dụng các lực sau:
• Trọng lượng ô tô G, phân ra làm hai thành phần Gcosα và Gsinα.
• Phản lực thẳng đứng của đường tác dụng lên bánh xe trước là Z1 và lên bánh sau là Z2.
• Do tác dụng của thành phần trọng lượng Gsinα, xe có thể bị trượt xuống dốc mặc dù có mô men cản lăn Mf cản lại. Trị số của mômen cản lăn nhỏ nên phải đặt phanh ở các bánh xe sau.
- Trường hợp xe đứng trên dốc quay đầu lên, khi góc dốc α tăng dần cho tới lúc bánh xe trước nhấc khỏi mặt đường, lúc đó phản lực Z1= 0 và xe sẽ bị lật quanh điểm O2. Góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng quay đầu lên dốc được xác định:
tgαl=
G
h b
+ Khi không tải: tgαl = 13521761 = 1,3 ⇒ αl = 52,40
+ Khi có tải : tgαl = 18681195 = 0,639 ⇒ αl = 32,60
- Trường hợp xe đứng trên dốc quay đầu xuống: tgαx =
G
h a
+ Khi không tải: tgαx = 13523019 = 2,23 ⇒ αx= 65,80
+ Khi có tải : tgαx = 18683585 = 1,91 ⇒ αx= 62,40
- Sự ổn định dọc tĩnh của ô tô không chỉ do sự lật đổ dọc mà còn do sự trượt trên dốc do không đủ lực phanh hoặc do bám không tốt giữa bánh xe và đường. Trong trường hợp này, để tránh xe khỏi trượt lăn xuống dốc, người ta bố trí phanh ở bánh sau. Khi lực phanh lớn nhất đạt tới giá trị bám, xe có thể bị trượt xuống dốc, góc giới hạn khi xe bị trượt được xác định như sau :
max p P = Gsinαt = ϕ Z2 Hay Gsinαt = α α ϕ 0 sin cos L Gh Ga t + G t G t h L a tg ϕ ϕ α − = ⇒ 0 = 47803585−0,×70×,18687 t α ⇒ = 31,50
ϕ- hệ số bám dọc của bánh xe với đường.
- Trường hợp khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống, góc dốc giới hạn khi xe bị trượt: G t h L a tg ϕ ϕ α + = 0 ' = 0,7 1868 7 , 0 4780 3585 × +
'
t
α
⇒ = 22,40
Nhận xét: - Góc giới hạn tĩnh ô tô khi xe bị lật và bị trượt phụ thuộc rất lớn vào các thông số kết cấu của ô tô và điều kiện bám dọc của xe với mặt đường.
- Góc giới hạn tĩnh khi ô tô bị trượt nhỏ hơn góc giới hạn tĩnh khi ô tô bị lật, vì vậy thiết kế đã đảm bảo yêu cầu về tính ổn định dọc tĩnh của ô tô.
- Xe bồn chở nhiên liệu thiết kế đảm bảo tính ổn định dọc tĩnh của ô tô trong điều kiện đường xá Việt Nam.
ii)- Tính ổn định dọc động của ô tô:
- Khi ô tô chuyển động trên đường dốc có thể bị lật đổ hoặc bị trượt dưới tác dụng các lực và mô men, hoặc bị lật đổ khi ô tô chuyển động ở tốc độ cao trên đường bằng.
Trường hợp ô tô chuyển động lên dốc với tốc độ nhỏ và chuyển động ổn định:
- Điều kiện tính toán:
• Bài toán phẳng, khảo sát trong mặt phẳng dọc xe.
• Xe chuyển động ổn định nên lực quán tính Pj= 0.
• Lực cản không khí Pωvà lực cản lăn Pfcó thể bỏ qua.
Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc
- Góc dốc giới hạn khi xe chuyển động lên dốc bị lật : tgαđ =
G
h a
- Góc dốc hạn khi xe chuyển động lên dốc bị trượt :
• Khi lực kéo ở bánh xe chủ động đạt đến giới hạn bám thì xe bắt đầu trựơt, điều kiện trựơt được xác định :
b k P G P = ϕ = sinα Ta có ( ) 0 2 cos cos L h a G Z P ϕ ϕ αb G αb ϕ + = = • Góc dốc giới hạn mà xe bị trượt: tgαb == G h L a ϕ ϕ − 0 = 47803585−0,×70×,18687 = ⇒αb 31,50 - Nhận xét:
• Góc dốc giới hạn khi xe bị trượt và bị lật phụ thuộc vào thông số kết cấu ô tô và hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường.
• Góc giới hạn khi xe bị trượt nhỏ hơn khi xe bị lật đảm bảo yêu cầu về tính ổn định của ô tô.
• Đảm bảo hoạt động ổn định trong điều kiện đường xá Việt Nam.
Trường hợp ô tô chuyển động ổn định trên mặt đường nằm ngang với vận tốc cao :
- Điều kiện tính toán:
• Bài toán phẳng, khảo sát mặt phẳng dọc xe.
Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động trên đường bằng phẳng với tốc độ cao:
Trong đó: Pw- lực cản của gió (kG) G- trọng lượng ô tô.
O1 ,O2- tâm vết tiếp xúc bánh trước và bánh sau với mặt đường.
- Trong trường hợp này xe có khả năng bị lật do lực cản không khí gây ra khi chuyển động với tốc độ lớn. Lực không khí đạt tới giá trị tới hạn, xe sẽ lật quanh điểm O2 , lúc đó phản lực Z1 = 0. Phản lực Z1 được xác định:
Z1= 0 L h P Gb− ω G 13 2 kFv Pω = - Vận tốc giới hạn khi xe bị lật đổ: Vn = ω KFh Gb 6 , 3 = 3,6 0,4×224000,335××2,1715,195×1,868 = 250 (km/h) Với F = B x H (m2) diện tích cản chính diện của xe.
Hệ số cản không khí K = 0,4 (Ns2/m4) đối với xe vận tải. hω = hG
Nhận xét:
- Xe bồn chở nhiên liệu thiết kế đảm bảo chuyển động với vận tốc tối đa trong quá trình hoạt động.
3.2.3.b- Tính ổn định ngang của ô tô:
i)- Tính ổn định ngang của ô tô khi chuyển động trên đường nghiêng ngang:
- Điều kiện tính toán:
• Bài toán phẳng khảo sát trong mặt phẳng ngang.
• Hệ thống treo cứng.
• Xe chuyển động thẳng và ổn định.
• Lốp không biến dạng.
• Trọng tâm xe đối xứng trong mặt phẳng ngang.
• Coi vết bánh xe trước và sau bằng nhau.
Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô trên mặt đường nghiêng ngang
• Trọng lượng ô tô được phân chia thành hai thành phần theo góc nghiêng ngang β.
• Các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe trái Z’ và bánh xe phải Z”.
• Các phản lực ngang Y’ và Y” . - Xét điều kiện trượt:
Gsinβ = Y’+ Y”
Khi bắt đầu trượt, lực bám ngang đạt giá trị lớn nhất : Y’+ Y” = ϕnGcosβ n t tgβ =ϕ ⇒ = 0,3 t β = 170
Trong đó : ϕn- hệ số bám ngang của mặt đường - Xét điều kiện lật :
Khi xe bị lật Z”= 0 hay β cosβ
2 sin B0 G GhG = G o h B tg 2 = ⇒ β =21915×1868= 0,51 ⇒ β =27,130 Với Bo là bề rộng vết bánh xe. Nhận xét:
• Góc giới hạn xe bị trựơt trên mặt đường nằm ngang phụ thuộc vào hệ số bám ngang của bánh xe với mặt đường. Góc giới hạn xe bị lật khi chuyển động trên mặt đường nghiêng ngang phụ thuộc vào vết tiếp xúc bánh xe và trọng tâm ô tô theo chiều cao.
• Xe thiết kế đảm bảo hoạt động tốt điều kiện đường xá Việt Nam.
• Khi chuyển động trong mặt đường nghiên ngang, xe bị trượt trước khi bị lật.
ii)- Tính ổn định của ô tô khi chuyển động quay vòng trên bằng:
Khi xe quay vòng ngoặt với vận tốc lớn có thể xảy ra hiện tượng trượt hoặc lật ngang. Sơ đồ khảo sát độ ổn định ngang của xe khi quay vòng trên đương bằng được mô tả đưới hình sau:
Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng
- Khi xe quay vòng sẽ xuất hiên lực ly tâm tác dụng lên xe. Tại thời điểm bắt đầu trượt ngang ta có:
- Khi xe quay vòng bị trượt ngang: Plt= Y’+ Y” với qv lt gR Gv P 2 = G gR Gv n qv ϕ = ⇔ 2 ⇒vt = gRqvmixϕn
Vt- vận tốc tới hạn xe bị trượt khi quay vòng.
- Vận tốc tới hạn xe bị trượt khi quay vòng với bán kính nhỏ nhất :
t
V = gRqvmixϕn= 9,81×9,1×0,3= 5,17m/s = 18,63 km/h
- Tại thời điểm xe bắt đầu lật ngang ta có: Z”= 0 và Plt =
2
0
B G×
2 0