Tài liệu TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ KHÁCH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC LÝ THUYẾT ÔTÔ ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ KHÁCH Sinh viên thực hiện: Phạm Hữu Truyền Trần Văn Hóa Lớp: ĐH- CN ÔTÔ K5A Giáo viên hướng dẫn : Vinh, tháng 3 năm 2013 1|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 1|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 1|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa Đề số: 3 Trường đại học sư phạm kỹ thuật vinh Khoa cơ khí động lực ******** Bài tập lớn Môn học lý thuyết ô tô Họ tên sinh viên: Trần Văn Hóa Lớp:DHCN ÔTÔ K5A Khóa:2010-2014 Tên bài tập: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ KHÁCH I. SỐ LIỆU CHO TRƯỚC: - Số hành khách: 10 - Tốc độ lớn nhất: Vmax = 105 km/h - Hệ số cản lăn của mặt đường: f = 0,017 - Độ dốc của mặt đường  130 II. NỘI DUNG CẦN HOÀN THÀNH 1/ Xây dựng đặc tính ngoài động cơ. N e  f (ne) - M e  f (ne) 2/ Xác định tỷ số truyền hệ thống truyền lực. - Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính ( ) i0 - Xác định tỷ số truyền của hộp số chính ( ) ih 3/ Tính toán chỉ tiêu động lực học của ôtô - Tính toán chỉ tiêu về công suất ( ) Nk - Tính toán chỉ tiêu về lực kéo ( ) Pk 2|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 2|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 2|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa - Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và tải thay đổi ( Dx ) - Tính toán khả năng tăng tốc của ôtô: + Gia tốc (j) + thời gian tăng tốc (t) + Quảng đường tăng tốc (s) III. BẢN VẼ: 1/ Đồ thị đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. 2/ Các đồ thị; Cân bằng công suất, cân bằng lực kéo, nhân tố động lực học, gia tốc và gia tốc ngược, thời gian tăng tốc, quảng đường tăng tốc. 3/ Tất cả các đồ thị đều biểu thị trên tờ giấy kẻ ô ly khổ A0 Ngày giao đề: ………………/……/ 2012 Ngày hoàn thành: …………./..…../ 2013 Duyệt bộ môn Giáo viên hướng dẫn Phạm Hữu Truyền 3|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 3|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 3|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa Nhận xét , đánh giá bài tập lớn Giáo viên hướng dẫn: 4|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 4|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 4|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa Kết quả đánh giá: Giáo viên chấm: lời nói đầu 5|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 5|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 5|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện di lại cá nhân cũng như vận chuyển hành khách, hàng hoá rất phổ biến. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong nghành công nghiệp ôtô nhất là trong lĩnh vực thiết kế. Sau khi học xong giáo trình ‘‘ Lý thuyết ôtô -máy kéo ’’ chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm bài tập lớn môn học. Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán, thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc. Nhưng với sự quan tâm, động viên, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo trưởng khoa Phạm hữu truyền , cùng giáo viên giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành bài tập lớn trong thời gian được giao. Qua bài tập lớn này giúp sinh viên chúng em nắm được phương pháp thiết kế tính toán ôtô mới như : chọn công suất của động cơ, xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ, xác định tỷ số truyền và thành lập đồ thị cần thiết để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô máy kéo, đánh giá các chỉ tiêu của ôtô-máy kéo sao cho năng suất là cao nhất với giá thành thấp nhất. Đảm bảo khả năng làm việc ở các loại đường khác nhau, các điều kiện công tác khác nhau. Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy, các bạn để em có thể hoàn thiện bài tập lớn của mình hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm qúi giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này. 6|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 6|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 6|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện TRẦN VĂN HÓA A: THUYẾT MINH B: TÍNH TOÁN SỨC KÉO ÔTÔ I: CÁC THÔNG TIN CHO TRƯỚC 1) Loại ôtô Từ yêu cầu số hành khách là 10. Thì số chỗ ngồi trên ô tô phải đảm bảo chở được 10 khách 1 lái xe và 1 phụ tải. Nên ta chọn ô tô chở khách có số chỗ ngồi n 20 , số chỗ đứng n 27 ( và chọn loại ô tô 4 2 : cầu chủ động sau có 4 bánh xe). 2) Tải trọng chuyên chở - gồm 47 người và hành lý. 3) Tốc độ lớn nhất của ôtô - Vmax 105km/ h (≈ Vmax 29,17m / s) 4) Hệ số cản của mặt đường   f 0,017 ở số truyền cao:  tương ứng với vận tốc cao nhất (lúc này xe đang chạy trên đường bằng) 7|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 7|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 7|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 5) Hệ số cản lớn nhất của mặt đương mà ô tô có thể khắc phục được ở số I là   f  i 0,017  tgx 0,017  tg130 0,248 6) Loại động cơ: Động cơ xăng loại không hạn chế vòng quay. 7) Loại hệ thống truyền lực: một cầu chủ động phía sau. II CÁC THÔNG SỐ CHỌN: 1) Trọng lượng bản thân ô tô: Go - Dựa vào các thông số kỹ thuật ô tô khách ta có với mẫu xe có 20 chỗ ngồi, 27 chỗ đứng ta xác định được Go 4340kg . 2) Hệ số cản không khí k, diện tích chính diện của ôtô và nhân tố của không khí W . - Đây là loại xe khách và dựa vào thông số kích thước của mẫu ôtô đã chọn ở trên, nên diện tích của chính diện (F) được tính theo biểu thức gần đúng sau: F B.H 1,9.2,8 5,32m2 Trong đó: B 1900mm(1,9m) H 2800mm (2,8m) :chiều rộng cơ sở của ôtô :chiều cao lớn nhất của ôtô - Dựa vào mẫu xe đã chọn ta tìm được hệ số cản của không khí 2 2 k 0,03(kgS / m ) . - Từ đây ta xác định được nhân tố cản không khí: 8|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 8|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 8|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa W K .F 0,03.5,32 0,1596(kgS2 / m 2 ) 3) Phân bố tải trọng lên các cầu xe ( ở trạng thái tĩnh, đầy tải) - Đây là ô tô khách nên có thể chọn phân bố trọng lượng lên cầu trước và cầu sau như sau: - cầu trước: - cầu sau: G1 38,97%G G2 61,03%G (G: khối lượng của ô tô khi đầy tải) 4) Hiệu suất cơ khí của hệ thống truyền lực : t - Để đánh giá sự tổn thất năng lượng trong hệ thống truyền lực người ta dùng hiệu suất trong hệ thống truyền lực (t ) là tỉ số giữa công bánh xe chủ động và công suất hữu ích của động cơ, thường được xác định bằng công thức thực nghiệm. Khi tính toán ta chọn theo loại xe như sau: đối với xe khách thì t 0,8 0,85  nên ta chọn t 0,85 (theo mẫu xe đã có) III TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 1) Xác định trọng lượng toàn bộ ôtô G (khi đầy tải) - Đối với ôtô chở khách được xác định như sau: G G0  nh.Gn  Ghl 9|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 9|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 9|Page Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa Trong đó: G0 : Gh : nh : trọng lượng bản thân ôtô khối lượng của một hành khách số lượng hành khách kể cả lái xe và phụ xe. Ghl : khối lượng hành lý. Ta có quy định mỗi hành khách được 15kg hành lý => Với Ghl nh .15 47.15 705kg G0 4340kg; nh 47vàGh 60 kg Ta tính được trọng lượng toàn bộ ôtô khi đầy tải: G 4340 47.60  705 7865kg 2) Chọn lốp: * Xác định tải trọng tác dụng lên một bánh xe ôtô. - Ta có phân bố tải trọng lên các cầu như sau: G1 38,97%G 38,97%.7865 3065 kg G1 61,03%G 61,03%.7865 4800 kg 10 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 10 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 10 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa - Dựa vào tải trọng phân bố G1 : và G2 sẽ xác định được tải trọng tác dụng lên một lốp xe dựa theo biểu thức sau: Gbi  Trong đó Gbi : Gi : nbi : - Từ đó ta có: Gi nbi trọng lượng đặt lên một bánh xe (kg) trọng lượng của ôtô phần bố lên dầm cầu thứ i (kg) số bánh xe ở đầu cầu dầm cầu thứ chịu tải. i Đối với bánh xe trước: Gb1  G1 3065  1532,5kg nb1 2 Đối với bánh xe sau: Gb 2  G2 4800  1200kg nb 2 4 * Chọn lốp dựa trên tải trọng tác dụng lên một bánh xe cầu trước và cầu sau ta dựa vào bảng I: “kích thước lốp theo tải trọng và áp suất” ta chọn lốp như sau: - đối với bánh xe trước: có kích thước lốp : B-d: 9-20 (insơ) - đối với bánh xe sau có kích thước lốp : B-d: 8,25-20 (insơ) Trong đó: - B: bề rộng của lốp (insơ) - d: đường kính của vành bánh xe (insơ) 11 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 11 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 11 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa Từ đó xác định được bán kính thiết kế theo công thức sau:   với bánh trước: r01 (9  d  r0  B   25,4  2  20 )25,4 482,6mm 2 với bánh sau: r02 (8,25  20 )25,4 463,55mm 2 - vì cầu sau là cầu chủ động nên ta xác định được bán kính làm việc trung bình của ôtô cho bánh xe sau và lấy giá trị này cho các công thức tính toán sau: Ta có rb r0 . Trong đó - r0 : bán kính thiết kế: -  r0 r02 :hệ số tính đến sự biến dạng của lốp, phụ thuộc vào loại lốp. - với xe chọn được thì lốp dùng trên xe là lốp có áp suất thấp nên  ta chọn  0,93 0,935 0 0.93  rb 463,55.0,93 431mm Vậy bán kính làm việc của ôtô là rb 0,431(m) . 3) Xây dựng đặc tính ngoài của động cơ. a) Xác định công suất cực đại của động cơ. 12 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 12 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 12 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa * Xác định công suất cực đại của động cơ ứng với vận tốc cực đại của ôtô. - Khi ôtô chuyển động trên mặt đường có hệ số cản tổng cộng thì công suất ứng với vận tốc cực đại được xác định theo công thức: 1 3 N v  G. .Vmax  kF.Vmax nt   ; (w) Trong đó: nt : hiệu suất của hệ thống truyền lực. G: trọng lượng của toàn bộ ôtô khi đầy tải (kg) Vmax : vận tốc lớn nhất của ôtô (m / s) W=K.F :nhân tố cản không khí(  NS 2 / m 2 ) : hệ số cản tổng cộng của mặt đường ở vận tốc lớn nhất. - Khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn nhất là lúc ôtô đang chuyển động trên đường bằng, nghĩa là  0    f  tg  f 0,017 - Vậy công suất của động cơ ứng với vận tốc cực đại còn được xác định theo công thức sau: Nv  với [mã lực (ml)] 3 max 1  G. .Vmax kF.V     nt  270 3500   G[kg] ;   f ; Vmax  km / h ; W k.F kgS2 / m 2  13 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 13 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 13 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa - Thay các số liệu ứng với các đơn vị ta được:  7865.0,017.105 0,1596.1053     123,28 270 3500   1 Nv  nt  ml  - Để các thiết bị như máy nén khí, máy phát điện, điều hòa…. Cùng làm việc khi ôtô chuyển động với vận tốc tối đa thì công suất chọn phải lớn hơn công thức tính trên khoảng (10-30%). Như vậy, công suất chọn ứng với vận tốc cực đại sẽ đươc tính theo công thức sau: ta chọn lớn hơn 15% và ta dùng công suất này để chọn động cơ Ta có: N v 115% 1 nt 3  G. .Vmax W .Vmax    270 3500    ml  115% .123,28 141,77  ml  * Xác định công suất cực đại của động cơ. - Ta dựa vào công thúc thực nghiệm của SR.Lây Decman. 2  n  ne  e   N e  N e max  a.  b .    nN  nN  Trong đó: -  vòng / phút  ne N e max n c. e  nN    3     ml  : công suất cực đại của đông cơ  ml  : số vòng quay của trục khuỷu ứng với từng giá trị công suất . 14 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 14 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 14 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa -  vòng / phút  - số vòng quay của trục khuỷu ứng với công suất cực đại . a, b, c : - Ta có: khi N e max  nN : các hệ số thực nghiệm của N e N v thì ne ne max và N e max SR .LâyDécman. sẽ được tính theo công thức sau: Nv n n a. e max  b. e max nN  nN Ta đặt n   e max nN 2  n   c. e max   nN thì ta có    3 Nv N e max  a.  b.2  c.3 - Vì động cơ được chọn là động cơ xăng không có bộ phận hạn chế số vòng quay nên ta dựa vào tài liệu hướng dẫn chọn được: a b c 1; - Từ đây ta có: giá trị  nằm từ : 1,1 1,3  ta chọn  1,1 Nv 123,28 N e max   125,92  ml  2 3 a.  b.  c. 1,1  1,12  1,13 b) Xây đựng đường đặc tính ngoài của động cơ. * Phương trình đặc tính ngoài của động cơ. - Phương trình công suất ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷu động cơ được viết theo công thức thực nghiệm của SR.LâyDecman: 15 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 15 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 15 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa  n n N e  f  ne   N e max  a. e  b. e  nN  nN 2  n   c. e   nN    3    ml   - Phương trình mômen xoắn ứng với từng giá trị số vòng quay của trục khuỷu động cơ được viết theo công thức: Ta có 2 3  n  ne   ne   e     M e M e max .  .   c.    kg.m  n N  nN   n N   1 N 1 30 N e max M e max  . e max  . g e g  ne  kg.m 2 3  ne   ne   1 30 N e max  ne  Me  . a.  b.   c.  .  ne  nN  nN   nN   g  Trong đó N e max : công suất cực đại của động cơ ne :  vòng / phút ; Hoặc : Me  g.m W  g : gia tốc trọng trường. còn được tính theo công thức sau: M e 7,162. Trong đó: Ne ne N e : ml  ne :  vòng/ phút M e :  kg.m * Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ. 16 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 16 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 16 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa - Đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bể thử, khi cho động cơ làm việc ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức là mở bướm ga hoàn toàn ta sẽ nhận được đường đặc tính ngoài của động cơ, nếu bướm ga mở ở các vị trí khác nhau sẽ cho ta các đường đặc tính cục bộ. Như vậy đối với mỗi lại động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài, nhưng vô số đường đặc tính cục bộ. Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm, ta có thể xác định đường đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của SR.LaayDecman. * Đường biểu diễn công suất của động cơ:  N e  f  ne  N e max a.'  b.'2  c.'3  Trong đó : - , N e max nN Ne , ne : : công suất lớn nhất của động cơ và hộp số vòng quay tương ứng. công suất và vòng quay ở một điểm trên đường đặc tính ngoài động cơ. - a, b, c : hệ số thực nghiệm của RS.Lây Déc man. n '  e : nN các đại lượng ne , nN đã biết. - Để động cơ có thể hoạt động ổn định ở số vòng quay N e min ta lấy N e min 0,2nN ; ne 0,3nN ; ne 0,4nN ;.... ; ne max nN 17 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 17 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 17 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa với  1,1  ne max 1,1nN - Đối với ô tô chở khách, dùng động cơ xăng dựa vào mẫu xe đã chọn ta có được số vòng quay tương ứng với công suất nhất là: - Trong khi lập bảng lập tỷ số ngoặc Đặt:   ne 0,2; 0,3; ..... 1,1 nN của công thức trên để việc tính  A  a./  b.'2  c.'3  Ne nN 3600  vòng / phút sau đó tính sẵn biểu thức trong tiên lợi và nhanh.  N e N e max . A * Đường biểu diễn mô men xoắn của động cơ N M e  f  ne  716,12. e ne - Lập bảng quan hệ các thông số Ne và (các đại lượng  kg.m  Me theo ne N e max 125,92  cv Ne và ne đã có giải thích ở trên) để vẽ đồ thị đặc tính ngoài động cơ, với nN 3600 vòng/ phút Bảng : I ne(v/ph) A 720 0.232 1080 0.363 1440 0.496 1800 0.625 2160 0.744 2520 0.847 2880 0.928 3240 0.981 3600 1 3960 0.979 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 N e (ml) 29.21 45.71 62.46 78.70 93.68 0.7 106.6 5 0.8 116.8 5 0.9 123.5 3 1 125.9 2 1.1 123.2 8 M e (kg.m) 29.06 30.31 31.06 31.31 31.06 30.31 29.06 27.31 25.05 22.30 λ'=n e /n N 18 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 18 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 18 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa * Vẽ đồ thị đặc tính ngoài: - Dựa vào các giá trị N e  f1  ne  ; ne , N e , M e trong bảng quan hệ ta vẽ đồ thị   M e  f 2 ne 19 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 19 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 19 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa (ml) Ne (KGm) Me B 125.92 123.28 A Nmax Ne C Me Mmax 31.31 ne (v/f) 0 720 1080 1440 1800 2160 2520 2880 3240 3600 3960 Hình 1: Đồ thị đặc tính ngoài của ô tô khách 20 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 20 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa 20 | P a g e Bµi tËp lín «t« sv: trần Văn Hóa