PhamCongDat
Tài xế O-H
ĐỒ ÁN MÔN HỌC LÝ THUYẾT Ô TÔ
TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ
HONDA CR-V 2.0 i-VTEC 2WD
LỜI MỞ ĐẦU
Tính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học của chúng trong các điều kiện sử dụng khác nhau,phù hợp với các điều kiện đã cho của ô tô. Từ đó để xác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng kéo của ô tô như chỉ tiêu vận tốc lớn nhất, gốc dốc lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục được, gia tốc lớn nhất của ô tô, quãng đường và thời gian tăng tốc lớn nhất khi đạt vận tốc là lớn nhất. Các chỉ tiêu trên có thể tìm được khi giải phương trình chuyển động của ô tô bằng phương pháp đồ thị hoặc giải tích.
Tài liệu tính toán sức kéo ô tô có thể làm tài liệu nghiên cứu cho nhiều đối tượng khác nhau như sinh viên cơ khí, thợ sửa chữa ô tô trong các gara cũng như những người có nhu cầu khác....
Vì kiến thức còn hạn chế vì vậy tài liệu không thể không có những sai sót, vì vậy mong nhận được những đóng góp của Thầy và các bạn để tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn!
I. SỐ LIỆU ĐỒ ÁN
Đại lượng
Giá trị
Đơn vị
Chiều dài cơ sở
2620
mm
Chiều rộng cơ sở
1565
mm
Dài x rộng x cao
4065x1820x1685
mm
Khoảng sáng gầm xe
170
mm
Trọng lượng xe không tải
1550
kg
Trọng lượng toàn bộ xe
2085
kg
Công suất cực đại động cơ
Nemax = 125
KW
Số vòng quay ứng với công suất cực đại
nN = 5800
Vòng/phút
Trọng lượng của xe
G = 1820
KG
Tỷ số truyền chung
io = 5,333
Tỷ số truyền tay số truyền 1
i1 = 3,642
Tỷ số truyền tay số truyền 2
I2 = 1,884
Tỷ số truyền tay số truyền 3
I3 = 1,236
Tỷ số truyền tay số truyền 4
I4 = 0,976
Tỷ số truyền tay số truyền 5
I5 = 0,791
Tỷ số truyền tay số truyền 6
I6 = 0,647
Tỷ số truyền tay số lùi
IR = 3,583
Cở lốp
225/60R18
Chiều rộng profile lốp
225
mm
Đường kính vành bánh xe
18
Inch
II. Nội ung cần hoàn thành
- Xây dựng đặc tính ngoài động cơ
- Lập đồ thị cân bằng công suất của ô tô
- Lập đồ thị cân bằng lực kéo
- Lập đồ thị đặc tính động lực của ô tô
- Lập đồ thị gia tốc của ô tô
- Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô
Chương 1: LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ
1. Các đường đặc tính ngoài động cơ
Mục đích: Đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ 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 ứng với mỗi loại động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài nhưng sẽ có rất nhiều đường đặc tính cục bộ.
Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm,ta có thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đecman.
Phương trình đường đặc tính qua công thức kinh nghiệm Leydecman:
Nemax - công suất cực đại động cơ ( KW, HP)
- số vòng quay ứng với Nemax (vòng/phút)
Các hệ số kinh nghiệm:
a = b = c = 1 - động cơ xăng 4 kỳ
a = 0,5; b = 1,5: c = 1 - động cơ diezel 4 kỳ
Ne tính bằng đơn vị KW
ne tính băng đơn vị vòng/min
2.Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài Pk – V
Ta có:
,
: công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục khuỷu ứng với một điểm bất kỳ của đường đặc tính ngoài
( động cơ xăng a = b = c = 1)
Trong đó:
KW
Và
Ta được bảng giá trị như sau:
hình 1: đồ thị đặc tính ngoài của động cơ
Công suất này được biểu diễn ở điểm 1 trên đồ thị nghĩa là tương ứng với số vòng quay ne của động cơ và số vòng quay nv (tốc độ vòng quay trục của khuỷu động cơ khi đạt tốc độ lớn nhất) là 6000 (v/ph). Vị trí điểm 1 nằm bên phải vị trí điểm 2. Điểm 2 là điểm ứng với công suất cực đại của động cơ Nemax = 125 (kw) có số vòng quay tương ứng là nN = 5800 (v/)ph)
Môment xoắn đạt giá trị cực đại Mmax= 265(N.m) ở số vòng quay nM =2600 và công suất đạt giá trị cực đại Nmax= 125 (Kw) ở số vòng quay nN= 5800 (v/ph). Động cơ ôtô chủ yếu làm việc trong vùng nM- nN.
Nhận xét: Khi tăng số vòng quay của trục khuỷu lớn hơn giá trị nN thì công suất sẽ giảm, chủ yếu là do sự nạp hỗn hợp khí kém đi và do tăng tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra khi tăng số vòng quay sẽ làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết động cơ. Vì thế khi thiết kế ôtô du lịch thì số vòng quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với tốc độ cực đại của ôtô trên đường nhựa tốt nằm ngang không vượt quá 10 - 20 % so với số vòng quay của nN.
Chương 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ
1. Đồ thị cân bằng lực kéo:
a)Mục đích: Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo phát ra tại bánh xe chủ động pk và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô, nghĩa là:
b)Xây dựng lực kéo các tỉ số truyền:
Trong đó:
:công suất của động cơ
: hiệu suất của hệ thống truyền lực
: vận tốc chuyển động của xe ở tỷ số truyền I (m/s)
Tỷ số truyền chung
io = 5,333
Tỷ số truyền tay số truyền 1
i1 = 3,642
Tỷ số truyền tay số truyền 2
I2 = 1,884
Tỷ số truyền tay số truyền 3
I3 = 1,236
Tỷ số truyền tay số truyền 4
I4 = 0,976
Tỷ số truyền tay số truyền 5
I5 = 0,791
Tỷ số truyền tay số truyền 6
I6 = 0,647
Tỷ số truyền tay số lùi
IR = 3,583
PKi : Lực kéo tương ứng ở cấp số i .
ØCác tỷ số truyền:
ØVận tốc
được xác định như sau:
Hay Vi =
Trong đó : ihi : Tỷ số truyền của cấp số i .
io : Tỷ số truyền lực chính .
Vi : Vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục khuỷu
:vận tốc gốc của trục khuỷu động cơ (rad/s)
: bán kính tính toán của bánh xe (m)
:tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ở số truyền i
Ta có:bán kính thiết kế của bánh xe
H = 60%.B B = 225mm
d = 18inch = 457 mm
(đối với lốp áp suất thấp )
- Các thông số có sẵn:
= 92%
Ta xây dựng được bảng giá trị:
V(m/s)
ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO
Phương trình động lực học chuyển động thẳng của ô tô thiết lập mối quan hệ giữa các nội lực và ngoại lực tác dụng lên xe. Phương trình này cho phép xác định giá trị của các lực chưa biết khi cho trước những số liệu cần thiết.
Phương trình động lực học chuyển động thẳng của ô tô bao gồm phương trình cân bằng lực kéo và phương trình cần bằng công suất.
Phương trình cân bằng lực kéo:
Trong đó:
: lực kéo cần thiết của xe sinh ra
: lực cản lăn
: lực cản dốc
: lực quán tính
: lực cản không khí
Khảo sát xe chạy trên đường nhựa cáo chất lượng trung bình, Đường bằng phẳng và không có dốc, xe chuyển động đều trên đường
Qua các giả thiết đó ta có:
· Lực cản lăn:
: là hệ số cản lăn. Đối với mặt đường nhựa có chất lượng trung bình thì hệ số cản lăn
G: là trọng lượng toàn tải của xe G = m.g = 2085 x10=20850 N
= 0,015 x 20850 = 312,75 (N)
· Lực cản không khí:
K: hệ số cản không khí với xe du lịch chọn K= 0.2 (N
)
Chiều rộng cơ sở của xe 1.565m
Chiều cao cơ sở của xe 1.685m
Diện tích mặt cản
=1,565 x 1,685 = 2,63
Ta có bảng giá trị:
Pk
Hình 3: ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO
Từ đồ thị ta thấy: ở tay số 1 lực kéo lớn nhất là lực kéo dư này có thể giúp xe vượt qua các đường dốc, tăng tải…
Tổng lực cản đối với loại đường này cẫn nhỏ hơn lực kéo của tay số 6 có nghĩa là xe có thể đạt hơn vận tốc giới hạn. Nhưng để đảm bảo an toàn cho xe thì hang đã giới hạn tốc độ cho phép của xe là 216 km/h ( giới hạn mức nhiên liệu cấp vào động cơ).
Nhận xét:ta đã được đường cong tổng hợp là tổng số lực cản của mặt đường Pf và lực cản không khí P
, nghĩa là Pf+ P
. Đường cong giữa lực kéo tiếp tuyến Pk4 = f(v) và đường cong Pf+ P
= f(v) cắt nhau tại điểm A, khi chiếu điểm A xuống trục hoành, ta được vận tốc lớn nhất của ôtô vmax = 216 km/h. Tương ứng vói các vận tốc khác nhau của ôtô , thì các tung độ nằm giữa các đường cong lực kéo tiếp tuyến Pk và đường cong lực cản tổng cộng Pf+ P
nằm về bên trái của điểm A là lực kéo dư của ôtô, ký hiệu là Pd , lực kéo dư nhằm để tăng tốc ôtô hoặc ôtô chuyển động lên dốc với vận tốc góc tăng lên.
Xe chạy ở các tay số theo sơ đồ như sau:
Ở tay số truyền 1 xe chạy đến tốc độ cho phép là 39,56 km/h
Ở tay số truyền 2 xe chạy đến tốc độ cho phép là 75,5 km/h
Ở tay số truyền 3 xe chạy đến tốc độ cho phép là 116,6km/h
Ở tay số truyền 4 xe chạy đến tốc độ cho phép là 147,6 km/h
Ở tay số truyền 5 xe chạy đến tốc độ cho phép là 180,3 km/h
Ở tay số truyền 6 xe chạy đến tốc độ cho phép là 216 km/h
2. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT- ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Phương trình cân bằng công suất
Công suất của động cơ phát ra sau khi đã mất mát trong hệ thống truyền lực, phần vận hành, công suất còn lại dùng để khắc phục lực cản lăn, cản lên dốc, cản không khí, cản tăng. Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa công suất động cơ phát ra và các công suất kể trên gọi là phương trình cân bằng công suất.
Ne = NT + Nf ± Ni ± Nj ± N
Trong đó:
Nf – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lăn
Ne – công suất của động cơ, lấy theo đường đặc tính ngoài.
NT – công suất tiêu hao dùng cho hệ thống truyền lực
Ni – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lên dốc
N
- công suất tiêu hao để khắc phục lực cản không khí
Nj – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản quán tính
chú ý:
Ni – lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động lên dốc
- lấy dấu ( -) khi xe chuyển động xuống dốc
Nj - lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động tăng tốc
- lấy dấu ( -) khi xe chuyển động giảm tốc
Trong trường hợp tổng quát ta có phương trình cân bằng công suất:
Nk= Ne- Nt = Ne
tl = Nf + Ni + N
Nj
Ta có: Nf= G.f.v.cos
Ni= G.v.sin
Nj=
N
= k.F.v3 = W. v3
Với: G: trọng lượng của ôtô
f : hệ số cản lăn ( đường nhựa và đường bê tông tốt chọn f = 0,015)
v : vận tốc của ôtô
W: nhân tố cản của không khí
: góc dốc của mặt đường
K: hệ số cản không khí ( xe du lịch k = 0,3)
Diện tích mặt cản
= B x H = 1,565 x 1,685 = 2,63
Với
thì tổng công suất cản trên bánh xe chủ động :
Trong đó:
= 31,275.
(kw)
31,275.
+
(kw)
Công suất tại bánh xe chủ động
Tương tự ứng với các số truyền khác nhau ta được bảng như sau:
Ta được bảng giá trị công suất:
Hình 4: ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
3. NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC
Để đánh giá chất lượng động lực học của ô tô người ta đưa ra một thông số có kể đến trọng lượng và chất lượng khí động của xe. Thông số này được gọi là nhân tố động lực học của ô tô.
· Nhân tố động lực học của ô tô
Từ phương trình cân bằng lực kéo có thể rút ra:
Chia 2 vế của biểu thức cho G ta có:
Nhân tố động lực học của xe là tỷ số giữa hiệu lực kéo theo động cơ và lực cản không khí với trọng lượng toàn bộ xe.
Giữa nhân tố động lực học và các thông số đặc trưng cho lực cản chuyển động của ô tô có mối quan hệ sau:
Đối với giả thiết xe chạy trên mặt đường bằng, chất lượng mặt đường trung bình và chuyển động đều trên đường thì ta có:
D = f
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động lực học với vân tốc chuyển động của ô tô ở các số truyền được gọi là đặc tính động lực học:
Ta có công thức :
Vậy:
Ta có bảng giá trị:
ne (v/p)
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5800
6000
Pw1
2.648724
5.959629
10.5949
16.55453
23.83852
32.44687
42.37958
53.63666
66.2181
89.10308
95.35406
Pw2
9.898167
22.27088
39.59267
61.86355
89.08351
121.2526
158.3707
200.4379
247.4542
332.9744
356.334
Pw3
22.99745
51.74426
91.98979
143.7341
206.977
281.7187
367.9592
465.6983
574.9362
773.6342
827.9081
Pw4
36.88221
82.98498
147.5288
230.5138
331.9399
451.8071
590.1154
746.8648
922.0553
1240.718
1327.76
Pw5
56.15179
126.3415
224.6072
350.9487
505.3661
687.8595
898.4287
1137.074
1403.795
1888.946
2021.465
Pw6
83.92822
188.8385
335.7129
524.5514
755.354
1028.121
1342.852
1699.547
2098.206
2823.345
3021.416
D1
D2
D3
D4
D5
D6
0.49
0.28
0.17
0.1080
0.0684924
0.0496
0.50
0.29
0.18
0.1099
0.0696167
0.0503
0.51
0.30
0.18
0.1117
0.0706287
0.0508
0.51
0.30
0.18
0.1134
0.0715284
0.0513
0.52
0.30
0.18
0.1148
0.0723159
0.0516
0.53
0.31
0.19
0.1161
0.0729912
0.0519
0.53
0.31
0.19
0.1173
0.0735541
0.0520
0.54
0.31
0.19
0.1183
0.0740049
0.0521
0.54
0.32
0.19
0.1191
0.0743433
0.0520
0.55
0.32
0.19
0.1198
0.0745695
0.0519
0.55
0.32
0.19
0.1203
0.0746834
0.0517
Từ bảng giá trị ta có đồ thị nhân tố lực kéo của động cơ
Hình 5: ĐỒ THỊ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC
Như vậy ta thấy khu vực có vận tốc lớn hơn vận tốc giới hạn được gọi là khu việc làm việc ổn định của ô tô ở số truyền đó. Bởi vì khi xe làm việc trong khu vực này nếu sức cản cảu đường tăng lên sẽ làm giảm tốc độ chuyển động, nhưng nhân tố độnglực học lại tăng lên, do đó vậy xe có thể khắc phục được sức cản tăng lên tức thời ấy.
Giữa các đường đặc tính ở các số truyền có khoảng trùng điệp.Nhờ đó mà sau khi chuyển số ô tô đều làm việc trong khu vực ổn định.
· Nhân tố động lực học theo điều kiện bám:
Lực kéo sinh ra trên bánh xe chủ động ở loại đường cho trước có một giá trị giới hạn phụ thuộc vào chất lượng bám của lốp. Giá trị lớn nhất của lực kéo trong thực tế có thể có được thao điều kiện bám được gọi là lực kéo theo bám hay gọi tắt là lực bám.
Theo định nghĩa thì
Trong một số trường hợp, do sự trượt của bánh xe chủ động nên không sử dụng hết khả năng động lực của ô tô (không phát huy hết lực kéo lớn nhất theo động cơ).
Giả thiết xe chạy trên đường nhựa và bê tông khô
Ta có hệ số bám trên mặt đường như như sau:
Đối với từng tay số khác nhau thì nhân tố động lực theo điều kiện bám khác nhau.
Ta có bảng giá trị nhân tố động lực theo điều kiện bám.
D
1
D
2
D
3
D
4
D
5
D
6
0.553725
0.322483
0.471926
0.122701
0.078654
0.058204
0.553692
0.32245
0.471894
0.122668
0.078622
0.058172
0.553595
0.322353
0.471796
0.122571
0.078524
0.058074
0.553432
0.32219
0.471633
0.122408
0.078361
0.057911
0.553204
0.321962
0.471405
0.12218
0.078134
0.057683
0.552911
0.321669
0.471112
0.121887
0.077841
0.05739
0.552553
0.321311
0.470754
0.121529
0.077483
0.057032
0.55213
0.320888
0.470331
0.121106
0.077059
0.056609
0.551642
0.3204
0.469843
0.120617
0.076571
0.056121
0.551088
0.319846
0.469289
0.120064
0.076018
0.055568
0.55047
0.319228
0.468671
0.119446
0.075399
0.054949
Từ bảng giá trị nhân tố động học theo điều kiện bám thì ta có đồ thị nhân tố điều kiện bám như sau:
Hình 6: đồ thị nhân tố động lực theo điều kiện bám
· Đặc tính động lực học khi tải trọng thay đổi
Từ biểu thức tính toán nhân tố động lực học ta nhận xét rằng:
Giá trị nhân tố động lực học của ô tô tỷ lệ nghịch với trọng lượng toàn bộ của nó. Điều này cho phép chúng ta tính được nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng bất kỳ nào đó theo công thức: Dx.Gx = D.G
Hay: Dx = D.
Trong đó:
Gx: Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi chở với tải trọng thay đổi (gồm trọng lượng thiết kế G0 và trọng lượng hàng thực tế chất lên xe Gex).
Dx: Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng mới
G: Trọng lượng của ô tô khi đầy tải ( Gồm trọng lượng thiết kế G0 và trọng lượng chở hàng, hành khách theo định mức Ge).
D: Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với khi đầy tải
Để xác định đặc tính động lực của xe khi chở với tải trọng thay đổi ta phải lập đồ thị D tương ứng gọi là đồ thị tia.
Ta có:
Với:
: Là góc nghiêng của các tia ứng với số phần trăm tải trọng sử dụng từ trục hoành.
Ta đem chất tải lên xe theo số phần trăm tải trọng định mức, ta sẽ xác định được trọng lượng toàn bộ của xe với trọng lượng chở hàng thực tế, từ đó ta tìm ra được góc
tương ứng với số phần trăm tải trọng nói trên. Ta thành lập theo bảng sau:
% tải trọng
Tải trọng bất kỳ
(kg)
Tải trọng toàn tải (kg)
20
417
2085
0.2
11
60
1251
2085
0.6
30
80
1668
2085
0.8
38
100
2085
2085
1
45
120
2502
2085
1.2
50
150
3127
2085
1.5
56
180
3753
2085
1.8
60
200
4170
2085
2
63
Hình 7: đặc tính động lực học của ô tô khi tải trọng thay đổi
4. Lập đồ thị gia tốc của ôtô.
Gia tốc của xe được xác định theo công thức:
J=(D-ᴪ)
Trong đó:
D-nhân tố động lực của xe
-hệ số cản tổng cộng của đường
=f=0,015 (vì ô tô ta đang xét chuyển động trên dường nằm ngang)
g-gia tốc trọng trường(g=10m/s2)
-hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay xe khi tăng tốc
Trị số
có thể tính theo công thức gần đúng:
với
Vậy ta có
ih là tỉ số truyền của hộp số ở số h.
Ta có bảng giá trị cho từng tay số:
Tay số 1: i1= 3,642
=1,71
V1 (m/s)
1.832229
2.748344
3.664459
4.580574
5.496688
6.412803
7.328918
8.245032
9.161147
10.62693
10.99338
D1
0.49
0.5
0.51
0.51
0.52
0.53
0.53
0.54
0.54
0.55
0.55
J1
2.777778
2.836257
2.894737
2.894737
2.953216
3.011696
3.011696
3.070175
3.070175
3.128655
3.128655
1/J1
0.36
0.352577
0.345455
0.345455
0.338614
0.332039
0.332039
0.325714
0.325714
0.319626
0.319626
Tay số 2: i2=1,884
=1,23
V2 (m/s)
3.541921
5.312882
7.083842
8.854803
10.62576
12.39672
14.16768
15.93865
17.70961
20.54314
21.25153
D2
0.28
0.29
0.3
0.3
0.3
0.31
0.31
0.31
0.32
0.32
0.32
J2
2.154472
2.235772
2.317073
2.317073
2.317073
2.398374
2.398374
2.398374
2.479675
2.479675
2.479675
1/J2
0.464151
0.447273
0.431579
0.431579
0.431579
0.416949
0.416949
0.416949
0.403279
0.403279
0.403279
Tay số 3: i3=1,236
=1,13
V3 (m/s)
5.398851
8.098276
10.7977
13.49713
16.19655
18.89598
21.5954
24.29483
26.99425
31.31333
32.3931
D3
0.17
0.18
0.18
0.18
0.18
0.19
0.19
0.19
0.19
0.19
0.19
J3
1.371681
1.460177
1.460177
1.460177
1.460177
1.548673
1.548673
1.548673
1.548673
1.548673
1.548673
1/J3
0.729032
0.684848
0.684848
0.684848
0.684848
0.645714
0.645714
0.645714
0.645714
0.645714
0.645714
Tay số 4: i4=0,976
=1,09
V4 (m/s)
6.837069
10.2556
13.67414
17.09267
20.51121
23.92974
27.34828
30.76681
34.18535
39.655
41.02242
D4
0.108
0.1099
0.1117
0.1134
0.1148
0.1161
0.1173
0.1183
0.1191
0.1198
0.1203
J4
0.853211
0.870642
0.887156
0.902752
0.915596
0.927523
0.938532
0.947706
0.955046
0.961468
0.966055
1/J4
1.172043
1.148577
1.127198
1.107724
1.092184
1.07814
1.065494
1.055179
1.04707
1.040076
1.035138
Tay số 5: I5=0,791
=1,08
V5 (m/s)
8.436131
12.6542
16.87226
21.09033
25.30839
29.52646
33.74452
37.96259
42.18065
48.92956
50.61679
D5
0.068492
0.069617
0.070629
0.071528
0.072316
0.072991
0.073554
0.074005
0.074343
0.07457
0.074683
J5
0.4953
0.50571
0.515081
0.523411
0.530703
0.536956
0.542168
0.546342
0.549475
0.551569
0.552624
1/J5
2.018978
1.977417
1.941444
1.910544
1.884294
1.862352
1.844448
1.830356
1.819919
1.813008
1.809548
Tay số 6: I6=0,647
=1,07
V6 (m/s)
10.31372
15.47059
20.62745
25.78431
30.94117
36.09803
41.2549
46.41176
51.56862
59.8196
61.88235
D6
0.0496
0.0503
0.0508
0.0513
0.0516
0.0519
0.0521
0.0521
0.0521
0.0519
0.0517
J6
0.323364
0.329907
0.334579
0.339252
0.342056
0.34486
0.345794
0.346729
0.345794
0.34486
0.342991
1/J6
3.092486
3.031161
2.988827
2.947658
2.923497
2.899729
2.891892
2.884097
2.891892
2.899729
2.915531
V m/s
Đồ thị gia tốc
Hình 8: Đồ thị gia tốc
Ta thấy gia tốc ở tay số 2 lớn hơn gia tốc ở tay số 1 vì: Do tỷ số truyền của tay số 1 quá lớn so với tỷ số truyền của tay số 2. Do đó xe bắt đầu tăng tốc 1 cách nhanh chóng và tốt nhất ở tay số 2 trong quá trình vượt xe khác nên chuyển về tay số 2 và 3 vì trong khoảng thời gian đó xe đạt giá trị tăng tốc cao nhất.
Hình 9: đồ thị ngược gia tốc
5. Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô.
Từ biểu thức
;
Ta suy ra :
;
Thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ v1 đến vận tốc v2 sẽ là:
tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa sự tăng tốc của ô tô j và vận tốc chuyển động của chúng v. nhưng tích phân này có thể giải được bằng đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào độ thị gia tốc của ô tô
j =f(v). Để tiến hành xác định thời gian ta cần xây dựng đường cong gia tốc nghịch ở mỗi số truyền khác nhau, nghĩa là xây dựng đồ thị 1/j = f(v).
ở đây ta xây dựng đồ thị 1/j = f(v) ở số cao nhất của hộp số.
Để tiện lợi cho tính toán lập đồ thị 1/j theo tốc độ V ta chọn tỷ lệ biểu diễn trên trục hoành ta chia ra các khoảng tốc độ 5– 10 m/s; 10 – 15 m/s…
Theo đó ta xây dựng được bảng số liệu sau.
v(km/h)
v(m/s)
ne
Ne
Me
D
j
1/j
18
5
749.2975
17.96537
228.9998
0.1594
0.5843
1.7115
36
10
1498.595
38.48608
245.286
0.1682
0.6196
1.6140
54
15
2247.892
59.94504
254.7012
0.1704
0.6288
1.5905
72
20
2997.19
80.72513
257.2455
0.1662
0.6115
1.6353
90
25
3746.487
99.20923
252.9188
0.1554
0.5678
1.7611
108
30
4495.785
113.7802
241.7211
0.1380
0.4977
2.0092
126
35
5245.082
122.821
223.6525
0.1142
0.4012
2.4926
144
40
5994.38
124.7145
198.7129
0.0838
0.2782
3.5944
162
45
6743.677
117.8435
166.9023
0.0468
0.1288
5.6780
180
50
7492.975
100.591
128.2208
0.0034
0.1058
9.8570
198
55
8242.272
71.33988
82.66825
0.0012
0.0687
14.5560
216
60
8991.57
28.47295
30.24477
0.0009
0.0467
21.4133
Từ các số liệu ở bảng trên ta xây dựng được đồ thị gia tốc ngược Chúng ta lấy một phần diện tích nào đó tương ứng với khoảng biến thiên vận tốc dv, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong 1/j , trục hoành và hai tung độ tương ứng với sự biến thiên vận tốc dv, sẽ biểu thị thời gian tăng tốc của ôtô. Tổng cộng tất cả các diện tích nhỏ này lại, ta được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 và xây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô t = f(v).
III
Hình 9: đồ thị gia tốc ngược ở số 6
Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s lên vận tốc 10 m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bằng diện tích (I).
Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 10,1 (S).
Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s lên vận tốc 20m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II)+ diện tích (III)
Tương tự ta có được các diện tích như đã thể hiện như trên.
Qua tính toán ta được giá trị của các diện tích như sau:
Diện tích
Khoảng thời gian (s)
I (5m/s -10 m/s)
10,5
II(10m/s -15 m/s)
10,1
III(15m/s -20 m/s)
10,5
IV(20m/s -25 m/s)
11,25
V(25m/s -30 m/s)
14
VI(30m/s -35 m/s)
19
VII(35m/s -40 m/s)
25,6
Thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s lên vận tốc 20m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) = 10,5+10,1+10,5=31,1 (S).
Tương tự thì ta được khoảng thời gian ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s-40(m/s) cần khoảng thời gian bằng diện tích (I) + (II) + (III) + (IV) + (V) + (VI) + (VII) = 10,5 + 10,1 + 10,5 +11,25 + 14,19 + 25,6 = 100,95 (S).
Hình 10: đồ thị thời gian tăng tốc
Ta có bảng giá trị thời gian ứng với các tay số là:
t1
t2
t3
t4
t5
t6
0
0.8
0.4
3
0.5
0.3
0.066816
0.91
0.73496
3.532501
1.9136
3.368124
0.132475
1.02
1.063378
4.054601
3.298944
6.381698
0.197108
1.12
1.386054
4.567573
4.660097
9.351909
0.260834
1.22
1.703718
5.072578
6.000762
12.28907
0.323763
1.33
2.017043
5.570683
7.324343
15.20283
0.386
1.43
2.32665
6.06288
8.63401
18.10241
0.447643
1.53
2.633124
6.550095
9.932748
20.99676
0.508782
1.63
2.937016
7.033204
11.2234
23.89475
0.569508
1.73
3.238848
7.513041
12.50869
26.80529
0.629903
1.82
3.539126
7.990406
13.79132
29.73753
0.690051
1.92
3.838338
8.466076
15.0739
32.70104
0.750031
2.02
4.136963
8.940813
16.35908
35.70601
0.809923
2.12
4.435474
9.415369
17.64953
38.76343
0.869803
2.21
4.734342
9.890492
18.94798
41.88543
0.92975
2.31
5.034043
10.36694
20.25728
45.08556
0.989843
2.41
5.33506
10.84548
21.58041
48.37924
1.050161
2.51
5.637888
11.3269
22.92052
51.78431
1.110786
2.61
5.943043
11.81202
24.28101
55.32171
1.171801
2.71
6.25106
12.30169
25.66558
59.01651
1.233294
2.81
6.562507
12.79681
27.07827
62.8992
1.295355
2.91
6.877986
13.29834
28.5236
67.00766
1.358081
3.01
7.198144
13.80731
30.00662
71.38993
1.421573
3.11
7.523682
14.32483
31.53306
76.10852
1.485941
3.22
7.855364
14.85212
33.10951
81.24703
1.551301
3.32
8.194033
15.39051
34.74363
86.92131
1.61778
3.43
8.540624
15.94151
36.44441
93.2987
ĐỒ THỊ THỜI GIAN TĂNG TỐC ỨNG VỚI CÁC TAY SỐ
Ta nhận thấy thời gian tăng tốc của tay số 1 và 2 thấp hơn các tay số khác. Từ thời gian chuyển tay số đến khi đạt được vận tốc cao nhất của tay số đó thì khỏng thời gian không lớn tức là thời gian ngắn hơn để đạt được vận tốc lớn nhất trong lúc đó ở các tay số cao thì xe phải mất một thời gian khá lâu mới có thể đạt được giá trị cực đại cẩu tay số đó như số 4,5,6…
TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ
HONDA CR-V 2.0 i-VTEC 2WD
LỜI MỞ ĐẦU
Tính toán sức kéo ô tô nhằm mục đích xác định các thông số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo chất lượng động lực học của chúng trong các điều kiện sử dụng khác nhau,phù hợp với các điều kiện đã cho của ô tô. Từ đó để xác định các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng kéo của ô tô như chỉ tiêu vận tốc lớn nhất, gốc dốc lớn nhất của đường mà ô tô có thể khắc phục được, gia tốc lớn nhất của ô tô, quãng đường và thời gian tăng tốc lớn nhất khi đạt vận tốc là lớn nhất. Các chỉ tiêu trên có thể tìm được khi giải phương trình chuyển động của ô tô bằng phương pháp đồ thị hoặc giải tích.
Tài liệu tính toán sức kéo ô tô có thể làm tài liệu nghiên cứu cho nhiều đối tượng khác nhau như sinh viên cơ khí, thợ sửa chữa ô tô trong các gara cũng như những người có nhu cầu khác....
Vì kiến thức còn hạn chế vì vậy tài liệu không thể không có những sai sót, vì vậy mong nhận được những đóng góp của Thầy và các bạn để tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn!
I. SỐ LIỆU ĐỒ ÁN
Đại lượng
Giá trị
Đơn vị
Chiều dài cơ sở
2620
mm
Chiều rộng cơ sở
1565
mm
Dài x rộng x cao
4065x1820x1685
mm
Khoảng sáng gầm xe
170
mm
Trọng lượng xe không tải
1550
kg
Trọng lượng toàn bộ xe
2085
kg
Công suất cực đại động cơ
Nemax = 125
KW
Số vòng quay ứng với công suất cực đại
nN = 5800
Vòng/phút
Trọng lượng của xe
G = 1820
KG
Tỷ số truyền chung
io = 5,333
Tỷ số truyền tay số truyền 1
i1 = 3,642
Tỷ số truyền tay số truyền 2
I2 = 1,884
Tỷ số truyền tay số truyền 3
I3 = 1,236
Tỷ số truyền tay số truyền 4
I4 = 0,976
Tỷ số truyền tay số truyền 5
I5 = 0,791
Tỷ số truyền tay số truyền 6
I6 = 0,647
Tỷ số truyền tay số lùi
IR = 3,583
Cở lốp
225/60R18
Chiều rộng profile lốp
225
mm
Đường kính vành bánh xe
18
Inch
II. Nội ung cần hoàn thành
- Xây dựng đặc tính ngoài động cơ
- Lập đồ thị cân bằng công suất của ô tô
- Lập đồ thị cân bằng lực kéo
- Lập đồ thị đặc tính động lực của ô tô
- Lập đồ thị gia tốc của ô tô
- Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô
Chương 1: LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ
1. Các đường đặc tính ngoài động cơ
Mục đích: Đường đặc tính của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ 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 ứng với mỗi loại động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài nhưng sẽ có rất nhiều đường đặc tính cục bộ.
Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài bằng thực nghiệm,ta có thể xây dựng đường đặc tính nói trên nhờ công thức thực nghiệm của S.R.Lây Đecman.
Phương trình đường đặc tính qua công thức kinh nghiệm Leydecman:
Nemax - công suất cực đại động cơ ( KW, HP)
Các hệ số kinh nghiệm:
a = b = c = 1 - động cơ xăng 4 kỳ
a = 0,5; b = 1,5: c = 1 - động cơ diezel 4 kỳ
Ne tính bằng đơn vị KW
ne tính băng đơn vị vòng/min
2.Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài Pk – V
Ta có:
( động cơ xăng a = b = c = 1)
Trong đó:
Và
Ta được bảng giá trị như sau:
hình 1: đồ thị đặc tính ngoài của động cơ
Công suất này được biểu diễn ở điểm 1 trên đồ thị nghĩa là tương ứng với số vòng quay ne của động cơ và số vòng quay nv (tốc độ vòng quay trục của khuỷu động cơ khi đạt tốc độ lớn nhất) là 6000 (v/ph). Vị trí điểm 1 nằm bên phải vị trí điểm 2. Điểm 2 là điểm ứng với công suất cực đại của động cơ Nemax = 125 (kw) có số vòng quay tương ứng là nN = 5800 (v/)ph)
Môment xoắn đạt giá trị cực đại Mmax= 265(N.m) ở số vòng quay nM =2600 và công suất đạt giá trị cực đại Nmax= 125 (Kw) ở số vòng quay nN= 5800 (v/ph). Động cơ ôtô chủ yếu làm việc trong vùng nM- nN.
Nhận xét: Khi tăng số vòng quay của trục khuỷu lớn hơn giá trị nN thì công suất sẽ giảm, chủ yếu là do sự nạp hỗn hợp khí kém đi và do tăng tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra khi tăng số vòng quay sẽ làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết động cơ. Vì thế khi thiết kế ôtô du lịch thì số vòng quay của trục khuỷu động cơ tương ứng với tốc độ cực đại của ôtô trên đường nhựa tốt nằm ngang không vượt quá 10 - 20 % so với số vòng quay của nN.
Chương 2: TÍNH TOÁN SỨC KÉO Ô TÔ
1. Đồ thị cân bằng lực kéo:
a)Mục đích: Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo phát ra tại bánh xe chủ động pk và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô, nghĩa là:
b)Xây dựng lực kéo các tỉ số truyền:
Trong đó:
Tỷ số truyền chung
io = 5,333
Tỷ số truyền tay số truyền 1
i1 = 3,642
Tỷ số truyền tay số truyền 2
I2 = 1,884
Tỷ số truyền tay số truyền 3
I3 = 1,236
Tỷ số truyền tay số truyền 4
I4 = 0,976
Tỷ số truyền tay số truyền 5
I5 = 0,791
Tỷ số truyền tay số truyền 6
I6 = 0,647
Tỷ số truyền tay số lùi
IR = 3,583
PKi : Lực kéo tương ứng ở cấp số i .
ØCác tỷ số truyền:
ØVận tốc
Hay Vi =
Trong đó : ihi : Tỷ số truyền của cấp số i .
io : Tỷ số truyền lực chính .
Vi : Vận tốc chuyển động của ô tô theo số vòng quay của trục khuỷu
Ta có:bán kính thiết kế của bánh xe
H = 60%.B B = 225mm
d = 18inch = 457 mm
- Các thông số có sẵn:
Ta xây dựng được bảng giá trị:
V(m/s)
ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO
Phương trình động lực học chuyển động thẳng của ô tô thiết lập mối quan hệ giữa các nội lực và ngoại lực tác dụng lên xe. Phương trình này cho phép xác định giá trị của các lực chưa biết khi cho trước những số liệu cần thiết.
Phương trình động lực học chuyển động thẳng của ô tô bao gồm phương trình cân bằng lực kéo và phương trình cần bằng công suất.
Phương trình cân bằng lực kéo:
Trong đó:
Khảo sát xe chạy trên đường nhựa cáo chất lượng trung bình, Đường bằng phẳng và không có dốc, xe chuyển động đều trên đường
Qua các giả thiết đó ta có:
· Lực cản lăn:
G: là trọng lượng toàn tải của xe G = m.g = 2085 x10=20850 N
· Lực cản không khí:
K: hệ số cản không khí với xe du lịch chọn K= 0.2 (N
Chiều rộng cơ sở của xe 1.565m
Chiều cao cơ sở của xe 1.685m
Diện tích mặt cản
Ta có bảng giá trị:
Hình 3: ĐỒ THỊ CÂN BẰNG LỰC KÉO
Từ đồ thị ta thấy: ở tay số 1 lực kéo lớn nhất là lực kéo dư này có thể giúp xe vượt qua các đường dốc, tăng tải…
Tổng lực cản đối với loại đường này cẫn nhỏ hơn lực kéo của tay số 6 có nghĩa là xe có thể đạt hơn vận tốc giới hạn. Nhưng để đảm bảo an toàn cho xe thì hang đã giới hạn tốc độ cho phép của xe là 216 km/h ( giới hạn mức nhiên liệu cấp vào động cơ).
Nhận xét:ta đã được đường cong tổng hợp là tổng số lực cản của mặt đường Pf và lực cản không khí P
Xe chạy ở các tay số theo sơ đồ như sau:
Ở tay số truyền 1 xe chạy đến tốc độ cho phép là 39,56 km/h
Ở tay số truyền 2 xe chạy đến tốc độ cho phép là 75,5 km/h
Ở tay số truyền 3 xe chạy đến tốc độ cho phép là 116,6km/h
Ở tay số truyền 4 xe chạy đến tốc độ cho phép là 147,6 km/h
Ở tay số truyền 5 xe chạy đến tốc độ cho phép là 180,3 km/h
Ở tay số truyền 6 xe chạy đến tốc độ cho phép là 216 km/h
2. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG CÔNG SUẤT- ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
Phương trình cân bằng công suất
Công suất của động cơ phát ra sau khi đã mất mát trong hệ thống truyền lực, phần vận hành, công suất còn lại dùng để khắc phục lực cản lăn, cản lên dốc, cản không khí, cản tăng. Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa công suất động cơ phát ra và các công suất kể trên gọi là phương trình cân bằng công suất.
Ne = NT + Nf ± Ni ± Nj ± N
Trong đó:
Nf – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lăn
Ne – công suất của động cơ, lấy theo đường đặc tính ngoài.
NT – công suất tiêu hao dùng cho hệ thống truyền lực
Ni – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản lên dốc
N
Nj – công suất tiêu hao để khắc phục lực cản quán tính
chú ý:
Ni – lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động lên dốc
- lấy dấu ( -) khi xe chuyển động xuống dốc
Nj - lấy dấu ( + ) khi xe chuyển động tăng tốc
- lấy dấu ( -) khi xe chuyển động giảm tốc
Trong trường hợp tổng quát ta có phương trình cân bằng công suất:
Nk= Ne- Nt = Ne
Ta có: Nf= G.f.v.cos
Ni= G.v.sin
Nj=
N
Với: G: trọng lượng của ôtô
f : hệ số cản lăn ( đường nhựa và đường bê tông tốt chọn f = 0,015)
v : vận tốc của ôtô
W: nhân tố cản của không khí
K: hệ số cản không khí ( xe du lịch k = 0,3)
Diện tích mặt cản
Với
Trong đó:
Công suất tại bánh xe chủ động
Tương tự ứng với các số truyền khác nhau ta được bảng như sau:
Ta được bảng giá trị công suất:
Hình 4: ĐỒ THỊ CÂN BẰNG CÔNG SUẤT
3. NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC
Để đánh giá chất lượng động lực học của ô tô người ta đưa ra một thông số có kể đến trọng lượng và chất lượng khí động của xe. Thông số này được gọi là nhân tố động lực học của ô tô.
· Nhân tố động lực học của ô tô
Từ phương trình cân bằng lực kéo có thể rút ra:
Chia 2 vế của biểu thức cho G ta có:
Nhân tố động lực học của xe là tỷ số giữa hiệu lực kéo theo động cơ và lực cản không khí với trọng lượng toàn bộ xe.
Giữa nhân tố động lực học và các thông số đặc trưng cho lực cản chuyển động của ô tô có mối quan hệ sau:
Đối với giả thiết xe chạy trên mặt đường bằng, chất lượng mặt đường trung bình và chuyển động đều trên đường thì ta có:
D = f
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động lực học với vân tốc chuyển động của ô tô ở các số truyền được gọi là đặc tính động lực học:
Ta có công thức :
Vậy:
Ta có bảng giá trị:
ne (v/p)
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5800
6000
Pw1
2.648724
5.959629
10.5949
16.55453
23.83852
32.44687
42.37958
53.63666
66.2181
89.10308
95.35406
Pw2
9.898167
22.27088
39.59267
61.86355
89.08351
121.2526
158.3707
200.4379
247.4542
332.9744
356.334
Pw3
22.99745
51.74426
91.98979
143.7341
206.977
281.7187
367.9592
465.6983
574.9362
773.6342
827.9081
Pw4
36.88221
82.98498
147.5288
230.5138
331.9399
451.8071
590.1154
746.8648
922.0553
1240.718
1327.76
Pw5
56.15179
126.3415
224.6072
350.9487
505.3661
687.8595
898.4287
1137.074
1403.795
1888.946
2021.465
Pw6
83.92822
188.8385
335.7129
524.5514
755.354
1028.121
1342.852
1699.547
2098.206
2823.345
3021.416
D1
D2
D3
D4
D5
D6
0.49
0.28
0.17
0.1080
0.0684924
0.0496
0.50
0.29
0.18
0.1099
0.0696167
0.0503
0.51
0.30
0.18
0.1117
0.0706287
0.0508
0.51
0.30
0.18
0.1134
0.0715284
0.0513
0.52
0.30
0.18
0.1148
0.0723159
0.0516
0.53
0.31
0.19
0.1161
0.0729912
0.0519
0.53
0.31
0.19
0.1173
0.0735541
0.0520
0.54
0.31
0.19
0.1183
0.0740049
0.0521
0.54
0.32
0.19
0.1191
0.0743433
0.0520
0.55
0.32
0.19
0.1198
0.0745695
0.0519
0.55
0.32
0.19
0.1203
0.0746834
0.0517
Từ bảng giá trị ta có đồ thị nhân tố lực kéo của động cơ
Hình 5: ĐỒ THỊ NHÂN TỐ ĐỘNG LỰC HỌC
Như vậy ta thấy khu vực có vận tốc lớn hơn vận tốc giới hạn được gọi là khu việc làm việc ổn định của ô tô ở số truyền đó. Bởi vì khi xe làm việc trong khu vực này nếu sức cản cảu đường tăng lên sẽ làm giảm tốc độ chuyển động, nhưng nhân tố độnglực học lại tăng lên, do đó vậy xe có thể khắc phục được sức cản tăng lên tức thời ấy.
Giữa các đường đặc tính ở các số truyền có khoảng trùng điệp.Nhờ đó mà sau khi chuyển số ô tô đều làm việc trong khu vực ổn định.
· Nhân tố động lực học theo điều kiện bám:
Lực kéo sinh ra trên bánh xe chủ động ở loại đường cho trước có một giá trị giới hạn phụ thuộc vào chất lượng bám của lốp. Giá trị lớn nhất của lực kéo trong thực tế có thể có được thao điều kiện bám được gọi là lực kéo theo bám hay gọi tắt là lực bám.
Theo định nghĩa thì
Trong một số trường hợp, do sự trượt của bánh xe chủ động nên không sử dụng hết khả năng động lực của ô tô (không phát huy hết lực kéo lớn nhất theo động cơ).
Giả thiết xe chạy trên đường nhựa và bê tông khô
Ta có hệ số bám trên mặt đường như như sau:
Đối với từng tay số khác nhau thì nhân tố động lực theo điều kiện bám khác nhau.
Ta có bảng giá trị nhân tố động lực theo điều kiện bám.
D
D
D
D
D
D
0.553725
0.322483
0.471926
0.122701
0.078654
0.058204
0.553692
0.32245
0.471894
0.122668
0.078622
0.058172
0.553595
0.322353
0.471796
0.122571
0.078524
0.058074
0.553432
0.32219
0.471633
0.122408
0.078361
0.057911
0.553204
0.321962
0.471405
0.12218
0.078134
0.057683
0.552911
0.321669
0.471112
0.121887
0.077841
0.05739
0.552553
0.321311
0.470754
0.121529
0.077483
0.057032
0.55213
0.320888
0.470331
0.121106
0.077059
0.056609
0.551642
0.3204
0.469843
0.120617
0.076571
0.056121
0.551088
0.319846
0.469289
0.120064
0.076018
0.055568
0.55047
0.319228
0.468671
0.119446
0.075399
0.054949
Từ bảng giá trị nhân tố động học theo điều kiện bám thì ta có đồ thị nhân tố điều kiện bám như sau:
Hình 6: đồ thị nhân tố động lực theo điều kiện bám
· Đặc tính động lực học khi tải trọng thay đổi
Từ biểu thức tính toán nhân tố động lực học ta nhận xét rằng:
Giá trị nhân tố động lực học của ô tô tỷ lệ nghịch với trọng lượng toàn bộ của nó. Điều này cho phép chúng ta tính được nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng bất kỳ nào đó theo công thức: Dx.Gx = D.G
Hay: Dx = D.
Trong đó:
Gx: Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi chở với tải trọng thay đổi (gồm trọng lượng thiết kế G0 và trọng lượng hàng thực tế chất lên xe Gex).
Dx: Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng mới
G: Trọng lượng của ô tô khi đầy tải ( Gồm trọng lượng thiết kế G0 và trọng lượng chở hàng, hành khách theo định mức Ge).
D: Nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với khi đầy tải
Để xác định đặc tính động lực của xe khi chở với tải trọng thay đổi ta phải lập đồ thị D tương ứng gọi là đồ thị tia.
Ta có:
Với:
Ta đem chất tải lên xe theo số phần trăm tải trọng định mức, ta sẽ xác định được trọng lượng toàn bộ của xe với trọng lượng chở hàng thực tế, từ đó ta tìm ra được góc
% tải trọng
Tải trọng bất kỳ
Tải trọng toàn tải (kg)
20
417
2085
0.2
11
60
1251
2085
0.6
30
80
1668
2085
0.8
38
100
2085
2085
1
45
120
2502
2085
1.2
50
150
3127
2085
1.5
56
180
3753
2085
1.8
60
200
4170
2085
2
63
Hình 7: đặc tính động lực học của ô tô khi tải trọng thay đổi
4. Lập đồ thị gia tốc của ôtô.
Gia tốc của xe được xác định theo công thức:
J=(D-ᴪ)
Trong đó:
D-nhân tố động lực của xe
g-gia tốc trọng trường(g=10m/s2)
Trị số
Vậy ta có
ih là tỉ số truyền của hộp số ở số h.
Ta có bảng giá trị cho từng tay số:
Tay số 1: i1= 3,642
V1 (m/s)
1.832229
2.748344
3.664459
4.580574
5.496688
6.412803
7.328918
8.245032
9.161147
10.62693
10.99338
D1
0.49
0.5
0.51
0.51
0.52
0.53
0.53
0.54
0.54
0.55
0.55
J1
2.777778
2.836257
2.894737
2.894737
2.953216
3.011696
3.011696
3.070175
3.070175
3.128655
3.128655
1/J1
0.36
0.352577
0.345455
0.345455
0.338614
0.332039
0.332039
0.325714
0.325714
0.319626
0.319626
Tay số 2: i2=1,884
V2 (m/s)
3.541921
5.312882
7.083842
8.854803
10.62576
12.39672
14.16768
15.93865
17.70961
20.54314
21.25153
D2
0.28
0.29
0.3
0.3
0.3
0.31
0.31
0.31
0.32
0.32
0.32
J2
2.154472
2.235772
2.317073
2.317073
2.317073
2.398374
2.398374
2.398374
2.479675
2.479675
2.479675
1/J2
0.464151
0.447273
0.431579
0.431579
0.431579
0.416949
0.416949
0.416949
0.403279
0.403279
0.403279
Tay số 3: i3=1,236
V3 (m/s)
5.398851
8.098276
10.7977
13.49713
16.19655
18.89598
21.5954
24.29483
26.99425
31.31333
32.3931
D3
0.17
0.18
0.18
0.18
0.18
0.19
0.19
0.19
0.19
0.19
0.19
J3
1.371681
1.460177
1.460177
1.460177
1.460177
1.548673
1.548673
1.548673
1.548673
1.548673
1.548673
1/J3
0.729032
0.684848
0.684848
0.684848
0.684848
0.645714
0.645714
0.645714
0.645714
0.645714
0.645714
Tay số 4: i4=0,976
V4 (m/s)
6.837069
10.2556
13.67414
17.09267
20.51121
23.92974
27.34828
30.76681
34.18535
39.655
41.02242
D4
0.108
0.1099
0.1117
0.1134
0.1148
0.1161
0.1173
0.1183
0.1191
0.1198
0.1203
J4
0.853211
0.870642
0.887156
0.902752
0.915596
0.927523
0.938532
0.947706
0.955046
0.961468
0.966055
1/J4
1.172043
1.148577
1.127198
1.107724
1.092184
1.07814
1.065494
1.055179
1.04707
1.040076
1.035138
Tay số 5: I5=0,791
V5 (m/s)
8.436131
12.6542
16.87226
21.09033
25.30839
29.52646
33.74452
37.96259
42.18065
48.92956
50.61679
D5
0.068492
0.069617
0.070629
0.071528
0.072316
0.072991
0.073554
0.074005
0.074343
0.07457
0.074683
J5
0.4953
0.50571
0.515081
0.523411
0.530703
0.536956
0.542168
0.546342
0.549475
0.551569
0.552624
1/J5
2.018978
1.977417
1.941444
1.910544
1.884294
1.862352
1.844448
1.830356
1.819919
1.813008
1.809548
Tay số 6: I6=0,647
V6 (m/s)
10.31372
15.47059
20.62745
25.78431
30.94117
36.09803
41.2549
46.41176
51.56862
59.8196
61.88235
D6
0.0496
0.0503
0.0508
0.0513
0.0516
0.0519
0.0521
0.0521
0.0521
0.0519
0.0517
J6
0.323364
0.329907
0.334579
0.339252
0.342056
0.34486
0.345794
0.346729
0.345794
0.34486
0.342991
1/J6
3.092486
3.031161
2.988827
2.947658
2.923497
2.899729
2.891892
2.884097
2.891892
2.899729
2.915531
V m/s
Đồ thị gia tốc
Hình 8: Đồ thị gia tốc
Ta thấy gia tốc ở tay số 2 lớn hơn gia tốc ở tay số 1 vì: Do tỷ số truyền của tay số 1 quá lớn so với tỷ số truyền của tay số 2. Do đó xe bắt đầu tăng tốc 1 cách nhanh chóng và tốt nhất ở tay số 2 trong quá trình vượt xe khác nên chuyển về tay số 2 và 3 vì trong khoảng thời gian đó xe đạt giá trị tăng tốc cao nhất.
Hình 9: đồ thị ngược gia tốc
5. Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô.
Từ biểu thức
Ta suy ra :
Thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ v1 đến vận tốc v2 sẽ là:
tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa sự tăng tốc của ô tô j và vận tốc chuyển động của chúng v. nhưng tích phân này có thể giải được bằng đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào độ thị gia tốc của ô tô
j =f(v). Để tiến hành xác định thời gian ta cần xây dựng đường cong gia tốc nghịch ở mỗi số truyền khác nhau, nghĩa là xây dựng đồ thị 1/j = f(v).
ở đây ta xây dựng đồ thị 1/j = f(v) ở số cao nhất của hộp số.
Để tiện lợi cho tính toán lập đồ thị 1/j theo tốc độ V ta chọn tỷ lệ biểu diễn trên trục hoành ta chia ra các khoảng tốc độ 5– 10 m/s; 10 – 15 m/s…
Theo đó ta xây dựng được bảng số liệu sau.
v(km/h)
v(m/s)
ne
Ne
Me
D
j
1/j
18
5
749.2975
17.96537
228.9998
0.1594
0.5843
1.7115
36
10
1498.595
38.48608
245.286
0.1682
0.6196
1.6140
54
15
2247.892
59.94504
254.7012
0.1704
0.6288
1.5905
72
20
2997.19
80.72513
257.2455
0.1662
0.6115
1.6353
90
25
3746.487
99.20923
252.9188
0.1554
0.5678
1.7611
108
30
4495.785
113.7802
241.7211
0.1380
0.4977
2.0092
126
35
5245.082
122.821
223.6525
0.1142
0.4012
2.4926
144
40
5994.38
124.7145
198.7129
0.0838
0.2782
3.5944
162
45
6743.677
117.8435
166.9023
0.0468
0.1288
5.6780
180
50
7492.975
100.591
128.2208
0.0034
0.1058
9.8570
198
55
8242.272
71.33988
82.66825
0.0012
0.0687
14.5560
216
60
8991.57
28.47295
30.24477
0.0009
0.0467
21.4133
Từ các số liệu ở bảng trên ta xây dựng được đồ thị gia tốc ngược Chúng ta lấy một phần diện tích nào đó tương ứng với khoảng biến thiên vận tốc dv, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong 1/j , trục hoành và hai tung độ tương ứng với sự biến thiên vận tốc dv, sẽ biểu thị thời gian tăng tốc của ôtô. Tổng cộng tất cả các diện tích nhỏ này lại, ta được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 và xây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô t = f(v).
III
Hình 9: đồ thị gia tốc ngược ở số 6
Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s lên vận tốc 10 m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bằng diện tích (I).
Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 10,1 (S).
Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s lên vận tốc 20m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II)+ diện tích (III)
Tương tự ta có được các diện tích như đã thể hiện như trên.
Qua tính toán ta được giá trị của các diện tích như sau:
Diện tích
Khoảng thời gian (s)
I (5m/s -10 m/s)
10,5
II(10m/s -15 m/s)
10,1
III(15m/s -20 m/s)
10,5
IV(20m/s -25 m/s)
11,25
V(25m/s -30 m/s)
14
VI(30m/s -35 m/s)
19
VII(35m/s -40 m/s)
25,6
Thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s lên vận tốc 20m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) = 10,5+10,1+10,5=31,1 (S).
Tương tự thì ta được khoảng thời gian ô tô tăng tốc từ vận tốc 5m/s-40(m/s) cần khoảng thời gian bằng diện tích (I) + (II) + (III) + (IV) + (V) + (VI) + (VII) = 10,5 + 10,1 + 10,5 +11,25 + 14,19 + 25,6 = 100,95 (S).
Hình 10: đồ thị thời gian tăng tốc
Ta có bảng giá trị thời gian ứng với các tay số là:
t1
t2
t3
t4
t5
t6
0
0.8
0.4
3
0.5
0.3
0.066816
0.91
0.73496
3.532501
1.9136
3.368124
0.132475
1.02
1.063378
4.054601
3.298944
6.381698
0.197108
1.12
1.386054
4.567573
4.660097
9.351909
0.260834
1.22
1.703718
5.072578
6.000762
12.28907
0.323763
1.33
2.017043
5.570683
7.324343
15.20283
0.386
1.43
2.32665
6.06288
8.63401
18.10241
0.447643
1.53
2.633124
6.550095
9.932748
20.99676
0.508782
1.63
2.937016
7.033204
11.2234
23.89475
0.569508
1.73
3.238848
7.513041
12.50869
26.80529
0.629903
1.82
3.539126
7.990406
13.79132
29.73753
0.690051
1.92
3.838338
8.466076
15.0739
32.70104
0.750031
2.02
4.136963
8.940813
16.35908
35.70601
0.809923
2.12
4.435474
9.415369
17.64953
38.76343
0.869803
2.21
4.734342
9.890492
18.94798
41.88543
0.92975
2.31
5.034043
10.36694
20.25728
45.08556
0.989843
2.41
5.33506
10.84548
21.58041
48.37924
1.050161
2.51
5.637888
11.3269
22.92052
51.78431
1.110786
2.61
5.943043
11.81202
24.28101
55.32171
1.171801
2.71
6.25106
12.30169
25.66558
59.01651
1.233294
2.81
6.562507
12.79681
27.07827
62.8992
1.295355
2.91
6.877986
13.29834
28.5236
67.00766
1.358081
3.01
7.198144
13.80731
30.00662
71.38993
1.421573
3.11
7.523682
14.32483
31.53306
76.10852
1.485941
3.22
7.855364
14.85212
33.10951
81.24703
1.551301
3.32
8.194033
15.39051
34.74363
86.92131
1.61778
3.43
8.540624
15.94151
36.44441
93.2987
ĐỒ THỊ THỜI GIAN TĂNG TỐC ỨNG VỚI CÁC TAY SỐ
