Tài liệu Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động (word + bản vẽ)

Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh MỤC LỤC: LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………. CHƯƠNG 1: Ý NGHĨA ĐO CÔNG SUẤT BÁNH XE.......................................................6 1. Ý nghĩa đo công suất bánh xe chủ động............................................................................6 1.1 Phương trình chuyển động của xe:...................................................................................6 1.2. Công suất kéo N k ..........................................................................................................7 1.3. Ý nghĩa của công suất kéo N k ......................................................................................8 2. Chọn phương án đo công suất bánh xe..............................................................................8 2.1. Đo công suất bánh xe chủ động trên đường....................................................................8 2.2. Phương án đo công suất bánh xe chủ động trên bệ thử.................................................10 3. Nhiệm vụ, yêu cầu và nguyên lý hoạt động của băng thử con lăn...................................11 3.1. Nhiệm vụ và yêu cầu:....................................................................................................11 3.2. Lựa chọn phương án đo công suất bánh xe...................................................................11 3.3. Nguyên lý làm việc của bệ thử con lăn.........................................................................12 3.3.1. Sơ đồ nguyên lý:........................................................................................................12 3.3.2. Nguyên lý làm việc của bệ thử con lăn:.....................................................................12 4. Thiết lập công thức tính công suất bánh xe......................................................................13 4.1. Thiết lập công thức tính lực bám..................................................................................13 4.2.1. Sơ đồ nguyên lý..........................................................................................................16 4.2.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................17 4.2.3. Xác định công thức tính công suất ở bánh xe trên băng thử……………… 17 4.2.4. Công suất bánh xe......................................................................................................20 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA BỆ THỬ......................................................................................................................21 1. Các số liệu ban đầu đặt ra cho bệ thử...............................................................................21 2. Tính bền cụm con lăn.......................................................................................................24 2.1. Tính bền con lăn............................................................................................................24 1 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động 2.2. Tính và chọn trục..........................................................................................................26 2.4. Chọn ổ trục....................................................................................................................33 3. Cơ cấu gây tải...................................................................................................................35 3.1. Nhiệm vụ của cơ cấu gây tải:........................................................................................35 3.2. Các phương án gây tải...................................................................................................35 3.3. Chọn thiết bị gây tải......................................................................................................36 3.3.1. Phân loại các thiết bị gây tải......................................................................................36 3.3.2. Chọn thiết bị gây tải:..................................................................................................42 3.4. Đặc tính của bộ phận gây tải – PAU:............................................................................44 4. Tính bền khung bệ............................................................................................................45 4.1. Nhiệm vụ của khung bệ.................................................................................................45 4.2. Kết cấu..........................................................................................................................45 4.3. Tính bền khung bệ.........................................................................................................45 5. Truyền dẫn khí nén...........................................................................................................48 5.1. Nhiệm vụ, yêu cầu.........................................................................................................48 5.2. Ưu và nhược điểm của hệ thống khí nén.......................................................................48 5.2.1. Ưu điểm......................................................................................................................48 5.2.2. Nhược điểm................................................................................................................48 5.3. Đường ống khí nén........................................................................................................49 5.4. Van điều khiển khí nén.................................................................................................49 5.4.1. Nhiệm vụ và yêu cầu..................................................................................................49 5.4.2. Chọn van điều khiển...................................................................................................49 5.5. Tính chọn thiết bị nâng hạ và khóa con lăn..................................................................52 5.5.1. Nhiệm vụ:...................................................................................................................52 5.5.2. Quy trình làm việc......................................................................................................52 5.5.3. Tính xylanh lực..........................................................................................................52 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ BẢN.........................................................................................55 1. Phân tích chức năng làm việc của chi tiết cần gia công...................................................55 2. Chuẩn định vị để gia công chi tiết....................................................................................55 3. Lập tiến trình công nghệ..................................................................................................56 4. Xác định lượng dư gia công.............................................................................................57 5. Tính chế độ cắt (các nguyên công cơ bản).......................................................................58 - Nguyên công 1: Tiện khỏa mặt đầu và khoan lỗ tâm.......................................................58 - Nguyên công 2: đảo đầu và gia công phần còn lại............................................................60 - Nguyên công 3: tiện thô và tinh các mặt trục và vát mép..................................................60 - Nguyên công 4:Mài...........................................................................................................68 - Nguyên công 4:Phay rãnh then..........................................................................................69 - Nguyên công 5: Kiểm tra trục:..........................................................................................71 LỜI NÓI ĐẦU 3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động Ngày này với sự phát triển vượt bậc của khoa học và kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô cũng có những bước chuyển mình mạnh mẽ và dần khẳng định vị thế vô cùng quan trọng trong nền kinh tế của một quốc gia cũng như trên toàn thế giới. Với một đất nước đang phát triển như chúng ta, vai trò của ngành công nghiệp ôtô là tối quan trọng trong công cuộc xây dựng đất nước và phát triển kinh tế, quốc phòng … góp phần vào việc khẳng định vị thế của Việt Nam trên trường quốc tế. Hòa với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô trên thế giới, ngành công nghiệp ôtô non trẻ của nước ta cũng đã có những bước chuyển mình mạnh mẽ, dần khẳng định vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nền quốc phòng toàn dân … điều đó càng khẳng định ví trí trọng yếu của ngành công nghiệp ôtô. Song hành với việc phát triển về quy mô, sản lượng ô tô cũng như việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào chế tạo và sản xuất ôtô thì việc cải tiến và cải thiện các hệ thống trong ôtô cũng đóng vai trò hết sức quan trọng đối với sự phát triển công nghiệp ôtô. Để thuận tiên trong việc chế tạo cũng như cải tiến các hệ thống trong ôtô chúng ta cần tiến hành thử nghiệm , thí nghiệm ôtô để đánh giá, hoặc phát hiện ra những ưu nhược điểm của các hệ thống trong ôtô nhằm cải tiến các cụm chi tiết trong ôtô để hoàn thiện với mục đích nâng cao chất lượng và để đảm bảo sản xuất ra những ôtô ngày càng có chất lượng cao. Nhờ có quá trình thí nghiệm ôtô mà chúng ta có thể đánh giá chất lượng của từng chi tiết, của từng cụm và toàn bộ tổng thành xe một cách tổng thể và từ đó có cơ sở để cải tiến và hoàn thiện chúng, nhằm đảm bảo sản xuất được những ô tô ngày càng có chất lượng cao. Nắm bắt được vai trò quan trọng của việc thí nghiệm ôtô nói chung và vai trò quan trọng trong việc tiến hành đo công suất phát ra trên bánh xe chủ động nên em đươc giao để tài “ thiết kế bệ thử công suất bánh xe cho dòng ôtô tải hai cầu chủ động “hiện đang thịnh hành trên thị trường việt nam. Ngoài ra bệ thử có thể được dùng để đo công suất bánh xe con có thể được dùng để đo công suất trên bánh xe chủ động đối với dòng xe tải, xe tải chuyên dùng và các ôtô chở người từ 10 chỗ ngồi trở lên … 4 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh Với nội dung và yêu cầu của đề tài được giao, em đã nghiện cứu các phương án đo công suất phát ra trên bánh xe chủ động, các phương án sử dụng các cụm cơ cấu trong bệ thử, từ đó chọn ra phương án tiến hành nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bệ thử công suất bánh xe. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã nỗ lực, cố gắng rất nhiều, nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Kinh mong sự góp ý, hướng dẫn của các thầy, các nhà chuyên môn … để để tài, cũng như sự hiểu biết của em được nâng cao hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy Phạm Hữu Nam và các thầy trong bộ môn Ôtô và xe chuyên dùng thuộc Viện Cơ Khí Động Lực trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này. Sinh viên Nguyễn Minh Trinh CHƯƠNG 1: Ý NGHĨA ĐO CÔNG SUẤT BÁNH XE 1. Ý nghĩa đo công suất bánh xe chủ động. 1.1 Phương trình chuyển động của xe: 5 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động Lực kéo tiếp tuyến là phản lực từ đất hoặc mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động có chiều cùng chiều với chiều chuyển động của xe. Lực kéo tiếp tuyến Pk được xác định như sau: P  k M k rk  M e it rb ( I  101 ) Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động của ôtô được sử dụng để khắc phục các lực cản chuyển động: lực cản dốc, lực cản không khí, lực quán tính. Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô: Pk Pf Pi  P Pj (IV – 9 [1]) Ở đây: Pk : lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động Pf : lực cản lăn P : lực cản không khí Pj : lực cản quán tính Lực cản lăn luôn có giá tị dương. Lực cản dốc có giá trị (+) khi ôtô chuyển động lên dốc và có giá trị (-) khi ôtô chuyển động xuống dốc. Lực cản không khí có giá trị (+) khi ôtô chuyển động không có gió hoặc gió ngược chiều, hoặc có gió ngược chiều chuyển động với ôtô nhưng vận tốc của gió nhỏ hơn vận tốc của bản thân ôtô. Lực cản quán tính có giá trị (+) khi ôtô chuyển động tăng tốc và có giá trị (-) khi ôtô chuyển động giảm tốc. Như vậy: M e it t G  f G cos G sin   W v 2   i j (IV – 10[1]) rb g Ở đây: M e : Mômen xoắn của động cơ. rb : bán kính của bánh xe chủ động. Đặt: P Pf Pi hay P  fG cos  G sin  G  f cos  sin   P  G Ở đây: P : lực cản tổng cộng của đường.  : hệ số cản tổng cộng của đường. Với:   f i Trong đó: i : đô dốc của mặt đường j tg với  là góc dốc. Trong công thức trên độ cản tổng cộng có giá trị (+) khi ô tô chuyển động lên dốc, mặt đường nằm ngang (  0 ) hoặc lên dốc, xuống dốc nhưng giá trị của 6 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh hệ số cản lăn vẫn lớn hơn giá trị của độ dốc I và hệ số cản tổng cộng có giá trị (-) khí i > f Khi ôtô chuyển động đều (ổn định), trên mặt đường nằm ngang ( i 0,  0 ) thì phương trình cân bằng lực kéo được biểu thị như sau: Pk Pf  P hay M e it  t  f G  W v 2 rb 1.2. Công suất kéo N k Công suất của động cơ phát ra sau khi đã tiêu tốn đi một phần cho ma sát trong hệ thống truyền lực, phần còn lại dùng để khắc phục lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản dốc, lực cản quán tính. Phương trình cân bằng giữa công suất phát ra của động cơ và các dạng công suất cản kể trên được gọi là phương trình cân bằng công suất của ôtô khi chúng chuyển động. Phương trình cân bằng công suất tổng quát: (IV – 1[1]) N e N i  N f  N   N i  N j Ở đây: công suất phát ra của động cơ. N t : công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực. N f : công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn. N  : công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí. N i : công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc. N j : công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính. Trong phương trình trên, công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống Ne : truyền lực N t và công suất tiêu hao cho lực cản lăn luôn có giá trị dương, còn khi chuyển động lên dốc thì công suất tiêu hao cho lực cản dốc N i có giá trị âm. Công suất tiêu hao do lực cản quán tính Nj có giá trị dương khi ôtô chuyển động tăng tốc và ngược lại. Công suất tiêu hao cho lực cản không khí N có giá trị dương khi ôtô chuyển động không có gió và có gió ngược chiều hoặc cùng chiều với ôtô nhưng có vận tốc nhỏ hơn vận tốc của ôtô. Phương trình (IV – 1[1]) cũng có thể biểu thị sự cân bằng công suất tại bánh xe chủ động của ôtô như sau:  IV  21  N k  N e  N t  N f  N   N i N j 1.3. Ý nghĩa của công suất kéo N k Tận dụng khả năng kéo của xe 2. Chọn phương án đo công suất bánh xe. 2.1. Đo công suất bánh xe chủ động trên đường S1 a 7 S0 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động - Phương pháp đo: Hình 1: Phương pháp đo công suất bánh xe trên đường dốc với một góc dốc Chọn một đoạn đường phẳng mặt đường bêtông hay asfan – bêtông, có góc dốc đều (khoảng 6 0 12 0 (như hình vẽ) ). Cắm các cọc mốc tại điểm bắt đầu lên dốc và điểm kết thúc quãng đường đo, cho ôtô chuyển động không tải. Trên đoạn đường thẳng S 0 , lái xe cho tăng tốc độ. Tại điểm bắt đầu dốc tốc độ đạt bằng khoảng 1 2 tốc độ v max của xe. Tại cọc mốc đầu tiên leo dốc, dùng đồng hồ bấm giây để xác định thời gian bắt đầu tính. Trong đoạn S1 lái xe thử nghiệm tăng lượng cung cấp nhiên liệu, và giữ cho ô tô chuyển động với vận tốc v1 không đổi trong suốt cả đoạn đường S1 . Thí nghiệm kết thúc khi bánh xe lăn hết đoạn đường đã vạch dấu sẵn. Tại chỗ kết thúc S1 , bấm đồng hồ xác định thời gian khắc phục hết đoạn đường S1 . Thí nghiệm được xác định sau tối thiểu 3 lần và lấy giá trị trung bình của các lần đo. Khi thử nghiệm không thay đổi vị trí gài số trong hộp số. Thời gian đo được trên các đoạn đường với giá trị vận tốc ở đầu đoạn đương S1 , giúp ta xây dựng đồ thị đánh giá công suất động cơ. Trong điều kiện có thể, dùng đoạn đường có nhiều chỗ dốc khác nhau. S3 S2 S1 a2 a3 a1 Hình 2: Phương pháp đo công suất bánh xe trên đường với các góc dốc khác nhau. S0 Trên hình vẽ dùng ba đoạn đường có đọ dốc khác nhau và nhỏ dần (  1   2   3 ), có thể các giá trị vận tốc ở đầu mỗi đoạn đường khác nhau ( v1  v 2  v 3 ), đo được với thời gian khác nhau tương ứng với các tốc độ xác định khác nhau. 8 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh Kết quả thu được sẽ nhanh hơn. Sau đó xây dựng đồ thị đánh giá công suất bánh xe chủ động. Trong đồ thị cần có các giá trị chuẩn của xe để đánh giá chất lượng: + Xe mới còn đảm bảo 100% công suất. + Xe cũ đã hết thời hạn sử dụng (vẫn đảm bào 75% công suất). Ưu – nhược điểm của phương án đo công suất bánh xe chủ động trên đường: - Ưu điểm: Khả năng thực tiễn cao khi thiếu phương tiện đo. - Nhược điểm: Kết quả đo không chính xác (sai số khá lớn) do: + Khó chọn đường. + Đòi hỏi người lái phải có nhiều kinh nghiệm. + Cần xe mới đảm bảo 100% công suất để so sánh. 2.2. Phương án đo công suất bánh xe chủ động trên bệ thử. - Bệ thử công suất bánh xe gồm có 2 loại là: Tấm trượt và con lăn Loại tấm trượt hiện nay không dùng vì nó đòi hỏi diện tích lớn và phải có quãng đường để ôtô chạy vào bệ thử. Bệ thử con lăn hiện nay được dùng nhiều, nó có ưu điểm: + Chiếm diện tích bé + Chế độ thử ổn định + Có thể tiến hành thử ở bất cứ thời điểm nào vì bệ thử được đặt trong phòng thí nghiệm. - Phương pháp thực hiện: Trước khi thực hiện cần hoàn chỉnh mọi điều kiện làm việc của xe. Kiểm tra các thiết bị đo và các cơ cấu điều khiển. Cho xe lên bệ thử, các bánh xe chủ động nằm trên con lăn, chèn và khóa cứng thân xe đảm bào xe không bị rời khỏi bệ khi thử Gài số và gia tốc động cơ đến trạng thái ung cấp nhiên liệu lớn nhất. Tăng dần phụ tải đến vị trí phụ tải lớn nhất Xác định các giá trị lực kéo tiếp tuyến F và vận tốc tại bánh xe tương ứng với vận tốc v Ghi các giá trị này, chọn giá trị Fmax và tốc độ v tương ứng, xác định công suất của bánh xe chủ động. Xây dựng đường đặc tính của công suất bánh xe chủ động Nhận xét: phương pháp này cho kết quả chính xác hơn (có khả năng thuận lợi trong quá trình đo). 9 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động Dùng để đo công suất của bánh xe chủ động trên xe con và xe ô tô tải nhẹ và vừa. Nhưng đối với các ô tô tải lớn và rất lớn thì ít được dùng vì giá thánh thiết bị rất đắt. 3. Nhiệm vụ, yêu cầu và nguyên lý hoạt động của băng thử con lăn 3.1. Nhiệm vụ và yêu cầu: a. Nhiệm vụ: Xác định công suất của bánh xe chủ động. b. Yêu cầu: Bệ thử có thể đo được công suất lớn nhất: 400kW Bệ thử có thể dùng để đo công suất trên:  Xe tải, xe tải chuyên dùng…  Các xe đo trên bệ thử phải thỏa mãi: Bán kính thiết kế: 310mm r 645mm Khoảng cách tâm giữa hai cầu chủ động là: 1170mm 1525mm (đối với các xe hai cầu chủ động). 3.2. Lựa chọn phương án đo công suất bánh xe Để đo công suất bánh xe có hai phương án đo, đó là: + Đo trong phòng thí nghiệm + Đo trên đường Bệ thử công suất bánh xe gồm có hai loại là: loại tấm trượt và loại con lăn. Loại tấm trượt hiện nay không dùng vì nó đòi hỏi diện tích lớn và phải có quãng đường để ôtô chạy vào bệ thử. Bệ thử con lăn hiện nay được dùng nhiều, nó có ưu điểm: + Chiếm diện tích bé + Chế độ thử ổn định 10 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh + Có thể tiến hành thử ở bất cứ thời điểm nào vì bệ thử được đặt trong phòng thí nghiệm. 3.3. Nguyên lý làm việc của bệ thử con lăn 3.3.1. Sơ đồ nguyên lý: 1   2 Hình 3: sơ đồ nguyên lý cảu bệ thử công suất con lăn 3.3.2. Nguyên lý làm việc của bệ thử con lăn: Bánh xe chủ động quay, do ma sát làm quay các con lăn. Đặt mômen hãm lên trục con lăn, tại trục con lăn sẽ sinh ra một mômen phản lực làm xuất hiện phản lực tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe chủ động và con lăn. Tại trạng thái cân bằng, nếu bỏ qua lực cản lăn giữa bánh xe chủ động và các con lăn thì phản lực đo được chính bằng lực kéo tiếp tuyến sinh ra giữa bánh xe chủ động và các con lăn. Nếu tiếp tục tăng mômen hãm lên trục con lăn, phản lực tăng cho đến khi phản lực sinh ra có giá trị bằng với lực bám được sinh ra tại vị trí tiếp xúc giữa con lăn và bánh xe chủ động, lúc này sẽ xảy ra hiện tượng trượt, bánh xe chủ động quay trơn trên các con lăn, con lăn bị hãm cứng. Nếu ta vẫn tiếp tục tăng mômen hãm, phản lực sinh ra vượt quá giá trị của lực bám, con lăn vẫn bị hãm cứng, lúc này có hai trường hợp xảy ra: 11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động + Nếu lực kéo tiếp tuyến nhỏ hơn lực bám của bánh xe thì bánh xe sẽ dừng lại không chuyển động. + Nếu lực kéo tiếp tuyến lớn hơn lực bám thì xảy ra hiện tượng trượt, bánh xe quay trơn trên các con lăn. 4. Thiết lập công thức tính công suất bánh xe 4.1. Thiết lập công thức tính lực bám. a. Trường hợp 1: bánh xe chủ động tiếp xúc với cả con lăn chủ động và con lăn bị động (hình 3). Theo sơ đồ động học, ta có: l  ( Rcl  Rb ) � (sin   sin  ) h  ( Rcl  Rb ) � (cos   cos ) Với l : là khoảng cách giữa tâm của hai con lăn. h : độ lệch tâm của con lăn bị động với con lăn chủ động. Với: 0   ,    2 Phương trình cân bằng theo các phương X , Y , ta có: X  H1 � sin   P 1� cos   H 2 � sin   P2 � cos   0 Y  H1 � cos   P 1� sin   H 2 � cos   P2 � sin   Gb  0 Trong đó: H1 , H 2 : Phản lực pháp tuyến của con lăn chủ động và bị động tác dụng lên bánh xe. P1 , P2 : lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động . Gb : tải trọng tác dụng lên bánh xe chủ động. Điều kiện bám: P1max H1  be P2 max H 2  be 12 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh Xét trường hợp xảy ra bám: P1max H 1  be P2 max H 2  be Khi đó, thay ngược lại phương trình cân bằng động lực ta thu được các kết quả sau: H1  H2  Gb � (sin   be � cos  ) 2 (1  be )� sin(   ) Gb � (sin   be � cos  ) 2 (1  be )� sin(   ) Điều kiện bám ổn định khi thử H1 , H 2 0 ۳ sin ‫�׳‬  be cos  0 tg be Các bệ thử chế tạo hiên nay thường có hệ số bám giữa con lăn và bánh xe  be 0,6 Suy ra:   310 Pk max �P max  H max � be H �H1 Do đó lực bám lớn nhất là: �(sin    � be cos  ) � P max  H1 � be  Gb � be � 2 � �1  be � sin      �   � � � � � Lực bám cực đại đo trên bệ thử có thể viết dưới dạng: Pk max K  be Gbx với K   sin     be �cos      1  be2  �sin      b. Trường hợp 2: Bánh xe chủ động chỉ tiếp xúc với con lăn chủ động 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động  Hình 4: sơ đồ tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với chỉ con lăn chủ động. Bỏ qua lực cản lăn. Khi đó: H 3 Gb 2 cos  với 00  900  cos max 1 Vậy: P Gb 2 cos   be * Thiết lập công thức tính công suất ở bánh xe trên bệ thử: Các thông số đo được trực tiếp trên bệ thử: Số vòng quay của trục con lăn (chính là số vòng quay của con lăn) (vg / ph) . Lực đặt trên trục con lăn của băng thử ( Fcl ) , coi mất mát năng lượng cho sự lăn bánh xe giữa con lăn chủ động và con lăn bị động (bỏ qua lực cản lăn). Công suất bánh xe ( N bx ) được xác định thông qua vận tốc của bánh xe (vbx ) và lực kéo tiếp tuyến ( Fk ) theo công thức sau: N bx Fk vbx Vận tốc của bánh xe chủ động được xác định như sau: 14 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh � vbx  2 � rbx � nbx 60 (m / s ) Trong đó: ncl : số vòng quay của con lăn chủ động (vg / ph) . nbx : số vòng quay của bánh xe chủ động (vg / ph) Fk : lực kéo tiếp tuyến (N ) Từ đó ta dễ dàng xác định được công suất của bánh xe: 2 � r � n Nbx  Fk � vbx  Fk � bx bx 60 2 � n � r  Fk � cl cl 60 4.2. Nguyên lý hoạt động của bệ thử thiết kế 4.2.1. Sơ đồ nguyên lý Trong đó: 1: Bộ phận gây tải 3: Mối ghép bánh răng 5: Đai 7: Khung gầm 2: 4: 6: 8: Cảm biến lực Con lăn Ổ lăn Cảm biến tốc độ 9: Bánh xe chủ động 7 8 6 1 2 9 5 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cảu bệ thử thiết kế 4.2.2. Nguyên lý hoạt động 3 4 15 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động Công suất của bánh xe chủ động được đo thông qua hai đại lượng mômen chủ động M k và vận tốc quay của bánh xe nbx (lực kéo tiếp tuyến Fk và vận tốc bánh xe vbx ) Trong quá trình thử, bánh xe chủ động của xe được đặt giữa con lăn chủ động và con lăn đỡ. Bánh xe chủ động quay làm quay các con lăn, con lăn chủ dộng quay dẫn dộng làm quay trục của bộ phận gây tải. Bộ phận gây tải tạo ra mômen cản để cản chuyển động của các con lăn chủ động, và sinh ra các chế độ tải và chế độ tốc độ khác nhau trong khi thử. Coi mất mát năng lượng cho sự lăn bánh xe giữa các con lăn chủ động và bị động là không đáng kể thì lực kéo tiếp tuyến ( Fk ) sinh ra giữa bánh xe chủ động và các con lăn chính bằng phản lực sinh ra khi bộ phận gây tải làm việc. Từ đó ta dễ dàng tính được công suất của bánh xe chủ động thông qua 2 thông số đó được đó là: vận tốc bánh xe chủ động ( vbx ) và lực kéo tiếp tuyến ( Fk ) thông qua công thức: N Fk vbx 4.2.3. Xác định công thức tính công suất ở bánh xe trên băng thử a. Công thức xác định lực bám: Để thuận tiên cho việc xác định công suất của xe tải hai cầu chủ động ở đây ta thiết kế băng thử với các con lăn đặt đồng tâm. h3 h4 Sơ đồ tính toán: Gb2 Gb1 W O2 O1 P1 W1 O11 H1 H2 H3 h1 P2 P3 O12 h6 h2 h5 16 O21 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh Hình 6: sơ đồ tính toán của bệ thử thiết kế l 0 : khoảng cách giữa hai cầu chủ động. L1 ; L2 : lần lượt là khoảng cách giữa tâm của con lăn chủ động với con lăn bị động và khoảng cách tâm giữa hai con lăn chủ động. Phương trình cân bằng:  X H1 sin   P1 cos  H 2 sin   P2 cos  H3 sin   P3 cos  0 1   2  mO1  0  H3 h2 P3 h1  Gb2 l0  mO  0  H h  P h  H h  P h  G l 0 3 1 5 1 6 2 4 2 3 b1 0  2  h2 l0 cos  h3 l0 sin   Rb Trong đó: và    h1 l0 sin   Rb  h4 l0 cos  h5 l0 cos   h6 l0 sin   Rb 17 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động  P H   1 max 1 be Xét điều kiện xảy ra bám:  P H  2 max 2 be   P3 max H 3  be Thay các giá trị vào phương trình trên ta thu được kết quả sau:   Gb2 l0  H3    R   l0 cos    be  sin   b   l0      sin    be cos   H 1 Gb1 l0   R    sin 2  l0   be2  be b   cos      H  Gb1 l0  sin    be cos    2  R   sin 2  l0   be2  be b   cos      Điều kiện bám ổn định khi thử: H1 ; H 2 ; H 3 0 Ta có:  Pk1max P 1max H1  be   Pk 3max P 3max H3  be Vậy lực bám tại riêng từng cầu chủ động: sin    be cos  P 1 H1  be Gb1 l0  be   R   sin 2  l0   be2  be 0  cos   Và P 3  H 3  be  Gbe  be R   cos    be  sin   b  b   4.2.4. Công suất bánh xe 18 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thưc hiện: Nguyễn Minh Trinh Gọi  ck và t lần lượt là hiệu suất cơ khí của cụm con lăn và hiệu suất của bộ phận gây tải. Khi đó: Fk rcl  ck M h  t Với: Fk : lực kéo tiếp tuyến (N ) rcl : bán kính con lăn  mm  M h : mômen hãm được tạo bởi bộ phận gây tải Và ta có: M h P l với: P : lực đo được tại cảm biến lực l : chiều dài cánh tay đòn của cảm biến lực (là khoảng cách từ tâm bộ phận gây tải tới cảm biến lực) P l t rcl ncl ck Do đó: Fk  Lại có: v  bx 2 rcl lcl m / s 60 Vậy công suất bánh xe ( N bx ) được xác định như sau: N bx  2 n cl P l t  60 ck 19 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế băng thử công suất bánh xe chủ động CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA BỆ THỬ 1. Các số liệu ban đầu đặt ra cho bệ thử Các xe được thống kế theo các số liệu sau: + Công suất cực đại + Mômen xoắn lớn nhất + Chiều dài cơ sở + Ký hiệu lốp + Trọng lượng phân bố lên các cầu Các số liệu cần thiết được rút ra: + Công suất lớn nhất: 290kW (2200vg/ph) + Mômen xoắn lớn nhất: 1000Nm (1400vg/ph) + Vận tốc lớn nhất: 4150vg/ph (61kW) + Bán kính làm việc: 330mm Rlv 570mm + Bề rộng bánh xe: 152,4mm B 355,6mm  Btb 254mm + Khối lượng đặt lên các cầu chủ động lớn nhất, vậy ta chọn thông số đầu vào là: 9075kg 10000kg Bảng 1: Thống kê số liệu xe 20