tài liệu này giúp bạn đọc biết tính toán và xây dựng đường đặc tính ngoài, đồ thị công suất của động cơ. Hiểu được động học và động lực học ô tô như thế nào, tìm ra tính ổn định và quay vòng của xe...
LỜI CẢM ƠN
Qua thời gian học kiến thức ở trường và cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy
MSc. Đặng Quý. Chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu động học
và động lực học của xe du lịch TOYOTA CAMRY 2.5Q”.
Trong thời gian làm đồ án chúng em đã nhận được sự hướng dẫn chặt chẽ và
nhiệt tình của thầy MSc. Đặng Quý để chúng em hiểu sâu hơn về lĩnh vực này hơn
và tìm ra kết quả tính toán đạt được có thể áp dụng vào thực tế để vận hành xe một
cách tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy MSc. Đặng Quý và cùng các thầy cô khoa cơ khí
động lực đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này.
Tuy nhiên với kinh nghiệm còn hạn chế chắc chắn chúng em không tránh khỏi
những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo
để đề tài đạt kết quả tốt hơn.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Phùng Quốc Việt
Trần Thanh Vàng
i
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi
CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN ĐỀ TÀI ........................................................................ 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................... 1
1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ............................................................................................ 1
1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI.................................................................................... 2
1.4. KÝ HIỆU VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN. ...................................................... 2
1.5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.5Q. ......................... 3
1.6. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE. ............................................................................... 5
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG
CƠ ............................................................................................................................... 6
2.1. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI............................................................................. 6
2.2. ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT .................................................................................. 6
2.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ. ........................ 8
CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT CÂN BẰNG LỰC KÉO, CÔNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH
ĐỘNG HỌC CỦA XE ............................................................................................. 12
3.1. CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT. . 12
3.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Ở CÁC TỶ SỐ TRUYỀN. ... 13
3.2.1. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với các tay số. .................................... 13
3.2.2. Tốc độ của ô tô ứng với các tay số.............................................................. 14
3.2.3. Tính lực cản lăn. .......................................................................................... 15
3.2.4. Tính lực cản của không khí tác dụng lên xe. .............................................. 19
3.2.5. Tính lực bám Fφ = f(v) ................................................................................ 21
3.2.6. Cân bằng lực kéo của ô tô. .......................................................................... 21
3.2.6.1. Phương trình cân bằng lực kéo. ............................................................ 21
3.2.6.2. Phương pháp xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo................................... 22
3.2.6.3.Trình tự xây dựng đồ thị ........................................................................ 25
3.2.6.4. Nhận xét ................................................................................................ 26
ii
3.3. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT.......................................... 27
3.3.1. Phương trình cân bằng công suất. ............................................................... 27
3.3.2. Phương pháp xây dựng đồ thị. .................................................................... 28
3.3.3. Ý nghĩa sử dụng .......................................................................................... 32
3.4. ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ. .................................................... 33
3.4.1. Nhân tố động lực học ô tô. .......................................................................... 33
3.4.2. Phương pháp xây dựng đồ thị. .................................................................... 33
3.4.3. Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô. ............................................................. 35
3.4.4. Xác định độ dốc lớn nhất mà xe vượt qua được. ........................................ 35
3.4.5. Xác định sự tăng tốc của ô tô ...................................................................... 36
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA XE ............... 39
4.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍNH ỔN ĐỊNH .................................................... 39
4.2. TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA Ô TÔ ................................................................... 39
4.2.1. Tính ổn định dọc tĩnh .................................................................................. 39
4.2.1.1. Xét tính ổn định theo điều kiện lật đổ. ................................................. 41
a.
Xe đứng yên quay đầu lên dốc ............................................................... 41
b. Xe đứng yên quay đầu xuống dốc. ............................................................. 42
4.2.1.2. Xét tính ồn định theo điều kiện trượt .................................................... 43
4.2.2. Tính ổn định dọc động. ............................................................................... 44
4.2.2.1. Trường hợp xe chuyển động lên dốc hoặc xuống dốc với vận tốc nhỏ,
không kéo rơ móc và chuyển động ổn định ....................................................... 44
a. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ................................................................ 44
b. Xét ổn định theo điều kiện trượt................................................................. 45
4.2.2.2. Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường nằm
ngang không kéo rơmóc. ................................................................................... 46
4.3. TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG THẲNG TRÊN
ĐƯỜNG NGHIÊNG NGANG ................................................................................. 48
4.3.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ .............................................................. 48
4.3.2. Xét ổn định theo điều kiện trượt ............................................................... 49
4.4. ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG Ô TÔ QUAY VÒNG. ........................................ 51
4.4.1. Ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét theo điều kiên lật đổ ....... 51
4.4.1.1. Trường hợp ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài ........ 51
4.4.1.2. Trường hợp ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong ....... 53
4.4.1.3. Trường hợp ô tô quay vòng trên đưòng nằm ngang ............................. 55
iii
4.4.2. Ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét điều kiện trượt ngang. .... 55
4.4.2.1. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài. .......... 55
4.4.2.2. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong ......... 56
4.4.2.3. Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang ............................... 57
CHƯƠNG 5:QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ ................................................................. 59
5.1. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG CỦA Ô TÔ. .................. 59
5.1.1. Động học quay vòng của ô tô...................................................................... 59
5.1.2. Động lực học quay vòng của ô tô. .............................................................. 64
5.2. KHẢO SÁT XE QUAY VÒNG TRÊN ĐƯỜNG NHỰA BÊ TÔNG KHÔ.... 67
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN ........................................................................................ 70
6.1. KẾT LUẬN. ...................................................................................................... 70
6.2. KIẾN NGHỊ. ...................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 71
iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Hình ảnh thiêt kế Camry 2.5Q......................................................................... 5
Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ. .................................................... 10
Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô đang đang chuyển động lên dốc . 12
Hình 3.2: Đồ thị cân bằng lực kéo ................................................................................. 25
Hình 3.3: Đồ thị cân bằng công suất. ............................................................................ 32
Hình 3.4: Đồ thị đặc tính động lực học. ........................................................................ 35
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn gia tốc của ô tô có sáu tỷ số truyền..................................... 38
Hình 4.1: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi đứng yên. ....................................................... 40
Hình 4.2: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu lên dốc ........ 41
Hình 4.3: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống dốc .. 42
Hình 4.4: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô chuyển động trên đường nằm
ngang ............................................................................................................................. 46
Hình 4.5: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng trên đường
nghiêng ngang................................................................................................................ 48
Hình 4.6: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nghiêng
ngang ra ngoài ............................................................................................................... 51
Hình 4.7: Sơ đồ mômen các lực tác dụng lên xe khi quay vòng trên đường nghiêng
vào trong. ....................................................................................................................... 53
Hình 4.8: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường nằm
ngang. ............................................................................................................................ 55
Hình 5.1: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô khi bỏ qua biến dạng ngang. ................ 60
Hình 5.2: Đồ thị lý thuyết và thực tế về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai
bánh xe dẫn hướng......................................................................................................... 61
Hình 5.3: Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước. ...... 62
Hình 5.4: Sơ đồ động lực học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước. 65
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng giá trị về công suất và mô men của động cơ ......................................... 9
Bảng 3.1: Bảng giá trị tính vận tốc v và lực kéo Fk của từng tay số ............................. 14
Bảng 3.2: Bảng giá trị tính hệ số cản lăn f. ................................................................... 16
Bảng 3.3: Bảng giá trị tính lực cản lăn Ff của từng tay số. ........................................... 18
Bảng 3.4: Bảng số liệu tính lực cản không khí theo vận tốc của từng tay số................ 20
Bảng 3.5: Bảng số liệu tính lực cản tổng cộng. ............................................................. 23
Bảng 3.6: Bảng giá trị của Pk (kW) và Pe (kW) ứng với từng cấp số............................ 28
Bảng 3.7: Bảng giá trị của Pf, Pω, Pf + Pω ứng với từng cấp số ..................................... 30
Bảng 3.8: Bảng giá trị động lực học D theo từng cấp số............................................... 34
Bảng 3.9: Bảng giá trị j theo D và δ của từng tay số. .................................................... 37
Bảng 4.1: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra
ngoài theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc giới hạn khác nhau................................. 53
Bảng 4.2: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào
trong theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc giới hạn khác nhau. ................................ 54
Bảng 4.3: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra
ngoài theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc giới hạn khác nhau. ...................... 56
Bảng 4.4: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào
trong theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc giới hạn khác nhau. ...................... 57
vi
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
Ngày nay cùng với sự phát triển khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp ô tô
phát triển nhanh chóng góp phần thôi thúc các nhà thiết kế ô tô nghiên cứu để tạo ra
những chiếc xe hiện đại hơn về tính năng, mạnh mẽ hơn về công suất để đáp ứng
cho nhu cầu kinh tế và an toàn của người sử dụng.
Đề tài “Nghiên cứu động học và động lực học của xe du lịch TOYOTA CAMRY
2.5Q” sẽ góp phần làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng động lực học chuyển
động ô tô, khả năng sử dụng và lựa chọn chế độ sử dụng sao cho phù hợp.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.
Với những yêu cầu về nội dung của đề tài, mục tiêu của đề tài nhằm giúp người
đọc nắm được các nội dung sau:
-
Nêu được khái niệm về đặc tính công suất của động cơ dùng trên ô tô.
-
Vẽ được đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong trên ô tô.
-
Áp dụng được công thức S.R.Lây Đécman để xây dựng đặc tính ngoài của động
cơ.
-
Trình bày được phương trình cân bằng lực kéo, phương trình cân bằng công
suất, đặc tính động lực học của ô tô và các đồ thị tương ứng.
-
Trình bày được các đặc tính tăng tốc của ô tô.
-
Xác định được các phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe trong những
điều kiện chuyển động của ô tô.
-
Định nghĩa được tính ổn định của ô tô, tính ổn định dọc tĩnh, ổn định dọc động.
-
Xác định được góc dốc giới hạn mà tại đó ô tô bị lật đổ hay bị trượt trong những
điều kiện chuyển động.
-
Xác định vận tốc tới hạn mà tại đó ô tô bị lật đổ hay bị trượt trong những điều
kiện chuyển động.
-
Xác định được động học và động lực học quay vòng của ô tô.
-
Xác định được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vòng theo điều kiện
1
lật đổ.
-
Nêu được tính ổn định chuyển động của xe khi quay vòng xét theo điều kiện
trượt ngang.
1.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI.
Do trình độ và thời gian có hạn cộng với nguồn tài liệu hiện có, đề tài chỉ giới
hạn tập trung nghiên cứu, tính toán về xây dựng đường đặc tính ngoài động cơ, cân
bằng lực kéo, cân bằng công suất và đặc tính động lực học của xe, kiểm tra tính ổn
định của xe, kiểm tra động học và động lực học quay vòng của xe.
1.4. KÝ HIỆU VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN.
Đại lượng
Ký hiệu
Đơn vị
Hệ số chuyển đổi đơn vi
Chiều dài
l
m
1 inch = 2,54 cm = 0,025m
Vận tốc dài
Vận tốc góc
Số vòng quay
Gia tốc
Gia tốc góc
Lực
Trọng lượng
v
ω
n
j
ε
F
G
m/s
rad/s
vg/ph
m/s2
rad/s2
N
N
1 m/s = 3,6 km/h
1 N ≈ 0,1 Kg
10 N ≈ 102 Kg ≈ 0,1 tấn
Khối lượng
Áp suất
m
q
kg
N/m2
1 N/m2 = 1 Pa = 10-5 kG/cm2
Ứng suất
σ
N/m2
1 MN/m2 ≈ 10 kG/cm2
Mômen quay
M
Nm
1 Nm ≈ 10 kGcm ≈ 0,1 kGm
Công suất
Nhiệt độ
Nhiệt lượng
Nhiệt dung riêng
P
T
Q
C
W
°K
J
J/kgđộ
T = t + 273°
1J ≈ 2,4.10-3 kcal
1J/kgđộ ≈ 2,4.10-3 kcal/kgđộ
Thời gian
T
s
3
2
1.5. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TOYOTA CAMRY 2.5Q.
Xuất xứ
Lắp ráp trong nước
Kiểu xe
Sedan
Số chỗ ngồi
5
Số cửa
4
Loại động cơ
4 xy lanh thẳng hàng, 16 van,
DOHC, VVT-i kép, ACIS
Dung tích động cơ
2.5L
Mã Động Cơ/Model
2AR-FE
Dung tích công tác (cc)
2494
Công suất tối đa Pemax (kW/vg/ph)
133/6000
Mô men xoắn tối đa Memax (N.m/vg/ph)
231/4100
Dung tích bình nhiên liệu ( lít)
70
Vận tốc cực đại của xe vmax (km/h)
210
Lốp xe &Mâm xe
215/60R16, mâm đúc
Kích thước tổng thể
4850 x 1825 x 1470
( Dài x Rộng xCao ) (mm)
Chiều dài cơ sở L (mm)
2775
Chiều rộng cơ sở trước và sau B (mm)
1570x1570
Chiều cao tọa độ trọng tâm hg (m)
0,62
Bán kính vòng quay tối thiểu R (mm)
5500
3
Bán kính tính toán của bánh xe (m)
0,395
Khoảng sáng gầm xe (mm)
150
Khối lượng không tải (kg)
1490 - 1505
Khối lượng toàn tải (kg)
2000
Trọng lượng xe phân bố lên cầu trước G1 (N)
10000
Trọng lượng xe phân bố lên cầu sau G2 (N)
10000
Tỉ số truyền của hộp số
ih1 = 3,300 ; ih2 = 1,900 ; ih3 = 1,420 ;
ih4 = 1,000 ; ih5 = 0,713; ih6= 0,608;
iR = 4,148.
Tỉ số truyền của truyền lực chính
i0 = 3,815
Phanh trước
Đĩa thông gió
Phanh sau
Đĩa
4
1.6. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ XE.
Hình 1.1: Hình ảnh thiêt kế Camry 2.5Q.
5
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI ĐỘNG CƠ
Mục đích khảo sát:
- Đường đặc tính ngoài động cơ được sử dụng để đánh giá tính năng kinh tế - kỹ
thuật của động cơ. Trong lý thuyết ô tô thường sử dụng để tính toán tính năng kéo
và tính năng động lực học của ô tô.
2.1. ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI.
Đường đặc tính ngoài của động cơ (có khi còn là đặc tính tốc độ ngoài) là các
đường cong công suất (Pe), mô men (Me), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) diễn biến
theo tốc độ quay ne (vg/ph) hoặc theo tốc độ động cơ ω của trục khuỷa của động cơ
ở chế độ toàn tải (mở 100% bướm ga ở đông cơ xăng hoặc phun nhiên liệu cực đại
ở động cơ diesel).
Đây là đường đặc tính quan trọng nhất của động cơ dùng để đánh giá các chỉ tiêu
công suất (Pe) và tiết kiệm nhiên liệu (ge) của động cơ.
Nhờ có đường đặc tính này người ta cũng đánh giá được sức kéo của động cơ
qua đặc tính mô men (Me), vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số thích ứng k
của nó.
2.2. ĐẶC TÍNH CÔNG SUẤT.
Để xác định được lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ô tô,
chúng ta cần phải nghiên cứu đặc tính công suất của động cơ đốt trong loại piston.
Đặc tính công suất mô tả quan hệ giữa công suất Pe và hai thành phần của nó là
mômen Me và tốc độ góc ωe (hay số vòng quay ne). Thông thường nó được biểu
diễn qua đặc tính tốc độ của mômen Me (ωe) hay đặc tính tốc độ của công suất Pe
(ωe). Mối quan hệ giữa Pe, Me, ωe được biếu diễn theo công thức:
Pe=Me.ωe
Trong đó:
(2.1)
Me- Mômen xoắn của động cơ.
Pe- Công suất của động cơ.
6
ωe - Vận tốc góc của động cơ.
Thông thường chúng ta hay sử dụng đặc tính Pe, Me (ωe) khi động cơ làm việc ở
chế độ cung cấp nhiên liệu lớn nhất, thường gọi là đặc tính ngoài. Chế độ danh định
là một điểm trên đặc tính ngoài. Trên đặc tính ngoài, chúng ta lưu ý 2 chế độ danh
định:
Chế độ công suất cực đại, lúc đó các thông số có ký hiệu: Pemax, Mep, ωep(nep)
Chế độ mômen xoắn cực đại, lúc đó các thông số có ký hiệu: Pemax, Memax,
ωemax(nemax)
Giữa hai chế độ có mối liên hệ thông qua hệ số thích ứng (đàn hồi) của động cơ
theo mômen Km:
Km = Memax/Mep
Trong đó: Memax- Mômen xoắn cực đại của động cơ.
Km – Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen.
Đối với động cơ xăng, hệ số thích ứng theo mômen có giá trị: Kn = 1,1 ÷ 1,35.
Pemax
Ở chế độ danh định khi biết Km thì: Memax = Km.Mep = Km
p
ωe
Ta xây dựng đường đặc tính bằng cách thử động cơ trên bệ thử trong các điều
kiện thử xác định, nhưng công suất động cơ trên bệ thử khác với công suất sử dụng
thực tế của động cơ đặt trên xe. Vì vậy ta đưa ra thông số hệ số công suất hữu ích
ηp:
P = P’. ηp
Trong đó:
P’- Công suất thử.
P - Công suất thực tế.
Ta có:
ηp = ηp’.ηp’’
Trong đó:
ηp- Đặc trưng cho sai biệt công suất do thay đổi một số trang bị của
động cơ khi thử (0,92 ÷ 0,96).
7
ηp’’ - Đặc trưng cho ảnh hưởng của môi trường khi thử.
(Đông cơ xăng ηp” =
q
0,101
√
293
273+t
.Với q (Mpa), t (0C) là áp suất và nhiệt độ
phòng thử).
2.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ.
Khi tính toán lực kéo hoặc mômen xoắn chủ động ở các bánh xe chúng ta cần
phải có đặc tính ngoài của động cơ đốt trong.
Đặc tính ngoài của động cơ cho các trị số lớn nhất của mômen, công suất ở số
vòng quay xác định. Các trị số nhỏ hơn của mômen hoặc công suất có thể nhận
được bằng cách giảm mức cung cấp nhiên liệu.
Chú ý: Tiêu chuẩn thử động cơ để nhận được đường đặc tính ngoài ở mỗi nước
một khác, vì vậy mà cùng một động cơ nhưng thử ở những nước khác nhau sẽ cho
giá trị công suất khác nhau.
Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, ta có
thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức kinh nghiệm của S.R.LâyĐécman. Việc sử dụng quan hệ giải tích giữa công suất, mômen xoắn với số vòng
quay của động cơ theo công thức S.R.Lây-Đécman để tính toán sức kéo sẽ thuận lợi
hơn nhiều so với khi dùng đồ thị đặc tính ngoài bằng thực nghiệm, nhất là hiện nay
việc sử dụng máy vi tính đã trở nên phổ cập.
Công thức S.R.Lây-Đécman có dạng như sau :
Pe = Pemax [a
ne
p
ne
n
n
ne
ne
+ b( pe )2 − c( pe )3 ]
Trong đó: Pe - Công suất hữu ích của động cơ (kW).
ne- Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph).
Me- Mômen xoắn của động cơ (N.m).
Pemax - Công suất có ích cực đại (kW).
p
ne - số vòng quay ứng với công suất nói trên (vg/ph).
8
a, b, c: là các hệ số thực nghiệm chọn theo loại động cơ, đối với động cơ xăng.
a = b = c = l có các giá trị Pe và ne có thể tính được các giá trị của mômen xoắn Me
của động cơ theo công thức sau:
104 Pe
Me =
1,047ne
Trong đó: Pe - Công suất hữu ích của động cơ (kW).
ne - Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph).
Me - Mômen xoắn của động cơ (N.m).
Từ các giá trị Pe, Me tương ứng với các giá trị ne ta có thể vẽ đồ thị Pe= f(ne) và
đồ thị Me = f (ne).
Như vậy, sau khi xây dựng được đường đặc tính tốc độ ngoài của động cợ chúng
ta mới có cơ sở để nghiên cứu tính chất động lực học của ô tô.
Bảng 2.1: Bảng giá trị về công suất và mô men của động cơ:
ne (vg/ph)
Pe (kW)
Me (Nm)
800
19,783
236,187
1200
30,856
245,591
1600
42,402
253,116
2000
54,185
258,763
2400
65,968
262,528
2800
77,514
264,409
3200
88,588
264,41
3600
98,952
262,528
4000
108,37
258,763
4400
116,607
253,119
9
4800
123,424
245,591
5200
128,586
236,18
5600
131,857
224,889
6000
133
211,716
6400
131,778
196,66
6800
127,956
179,724
7200
121,296
160,904
Ta vẽ được đồ thị đường đặc tính ngoài động cơ.
Pe (kW)
Me (Nm)
300
Memax =264,41(Nm)
250
200
Công suất
Pemax =133 (kW)
150
Momen
100
50
ne (vg/ph)
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Hình 2.1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ.
10
Nhận xét:
Từ đồ thị trên ta thấy công suất đạt giá trị cực đại tại số vòng quay ne = 6000
vg/phút. Khi ta tiếp tục tăng số vòng quay (tiếp tục đạp ga) thì công suất của
động cơ giảm dần.
p
Công suất cực đại Pemax = 133 (kW) ở số vòng quay ne =6000 (vg/phút)
Mômen xoắn cực đại Memax = 264,41 (Nm) ở số vòng quay nM
p = 3200
(vg/phút)
p
Mômen xoắn ứng với công suất cực đại (mômen xoắn định mức) Me =
264,41 (Nm)
Từ đồ thị trên ta cũng thấy khi số vòng quay của động cơ lớn hơn
nM
e =3200(vg/phút) thì mômen của động cơ không tăng nhưng bắt đầu giảm
dần. Nếu tiếp tục tăng số vòng quay thì động cơ sẽ hoạt động không ổn định.
11
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT CÂN BẰNG LỰC KÉO, CÔNG SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH
ĐỘNG HỌC CỦA XE
Mục đích khảo sát:
- Phương trình và đồ thị cân bằng lực kéo đánh giá tính chất kéo và tính chất động
lực học của ô tô vận chuyển.
- Phương trình và đồ thị cân bằng công suất đánh giá chỉ tiêu năng lượng khi ô tô
làm việc ở các điều kiện chuyển động khác nhau.
- Để đánh giá so sánh các tính chất động lực học của ô tô vận chuyển khác nhau vì
các ô tô khác nhau sẽ có trọng lượng khác nhau và đặc tính của các loại ô tô đó
cũng khác nhau.
3.1. CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TỔNG QUÁT.
Hình 3.1: Sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ôtô đang đang chuyển động lên
dốc.
12
Trên hình 3.1 trình bày sơ đồ các lực và mômen tác dụng lên ô tô đang chuyển
động tăng tốc ở trên dốc. Ý nghĩa của các ký hiệu ở trên hình vẽ như sau:
G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô.
Fk1 – Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.
Ff1 – Lực cản lăn ở các bánh xe chủ động.
Ff2 – Lực cản lăn ở các bánh xe bị động.
Fω – Lực cản không khí.
Fi – Lực cản lên dốc.
Fj – Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc).
Fm – Lực cản ở móc kéo.
Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe cầu trước, cầu
sau.
Mf1 – Mômen cản lăn ở các bánh xe chủ động.
Mf2 – Mômen cản lăn ở các bánh xe bị động.
Mk – Mômen kéo ở bánh xe chủ động.
α – Góc dốc của mặt đường.
3.2. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO Ở CÁC TỶ SỐ TRUYỀN.
3.2.1. Lực kéo trên bánh xe chủ động ứng với các tay số.
Fk là phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động theo chiều cùng
với chiều chuyển động của ô tô. Điểm đặt của Fk tại tâm của vết tiếp xúc giữa bánh
xe với mặt đường:
Fk =
Mk
rb
=
Me .it .η
rb
(N)
(3.1)
Trong đó: it - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực.
Me - Momen xoắn của động cơ.
rb – Bán kính tính toán của xe.
η - Hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Chọn η = 0,85 (xe ô tô)
13
3.2.2. Tốc độ của ô tô ứng với các tay số.
vn =
π.ne .rb
30.it
(m/s)
(3.2)
Trong đó: ne - Số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph)
Bảng 3.1: Bảng giá trị tính vận tốc v và lực kéo Fk của từng tay số:
ne
Me
(v/ph)
(Nm)
Tay số 1
Tay số 2
Tay số 3
v1
Fk1
v2
Fk2
v3
Fk3
(m/s)
(N)
(m/s)
(N)
(m/s)
(N)
800
236,187
2,627
6398,62
4,563
3684,054
6,105
2753,345
1200
245,591
3,941
6653,387
6,844
3830,738
9,158
2862,972
1600
253,116
5,254
6857,249
9,126
3948,113
12,211
2950,695
2000
258,763
6,568
7010,234
11,407
4036,195
15,263
3016,525
2400
262,528
7,881
7112,232
13,689
4094,922
18,316
3060,415
2800
264,409
9,195
7163,191
15,97
4124,262
21,369
3082,343
3200
264,41
10,509
7163,218
18,252
4124,277
24,422
3082,355
3600
262,528
11,822
7112,232
20,533
4094,922
27,474
3060,415
4000
258,763
13,136
7010,234
22,815
4036,195
30,527
3016,525
4400
253,119
14,449
6857,33
25,096
3948,16
33,58
2950,73
4800
245,591
15,763
6653,387
27,378
3830,738
36,632
2862,972
5200
236,18
17,077
6398,43
29,659
3683,945
39,685
2753,264
5600
224,889
18,39
6092,542
31,941
3507,827
42,738
2621,639
6000
211,716
19,704
5735,668
34,222
3302,354
45,79
2468,075
6400
196,66
21,017
5327,781
36,504
3067,51
48,843
2292,56
6800
179,724
22,331
4868,962
38,785
2803,342
51,896
2095,129
7200
160,904
23,644
4359,103
41,067
2509,787
54,948
1875,735
14
- Xem thêm -