CLO2 Phân bố bố cục 10% Bố cục lộn xộn, không theo trình tự, không rõ ràng, rời rạc Bố cục khó theo dõi, trình tự không có logic, ít có liên kết giữa các phần trình bày Bố cục dễ
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Đem đến nguồn thông tin hữu ích cho người đọc về kết cấu, hiệu suất và các công nghệ đặc biệt trên những những chiếc xe đua IndyCar
Là tiền đề cho nhóm chúng em khai thác và thiết kế nên mô hình xe đua IndyCar trong thực tế.
NỘI DUNG ĐỀ TÀI
-Tìm hiểu kết cấu cơ bản của xe nitro
-Tính toán mô hình xe chạy bằng nitro
-Tìm kiếm các linh kiện cần thiết để xe vận hành
-Đo đạc các thông số kỹ thuật của xe
-Thiết kế các chi tiết của xe trên phần mềm Solidworks:
+Bùi Văn Nam vẽ các chi tiết: Gầm xe, bánh xe
+Nguyễn Xuân Hậu vẽ chi tiết: Hệ thống treo phía trước của xe
+Nguyễn Văn Quyết vẽ chi tiết: Hệ thống treo phía sau của xe
+Nguyễn Đức Thắng vẽ chi tiết: Cảng trước, cầu xe trước
+Vũ Phi Nam vẽ chi tiết: Cảng sau, cầu xe sau
-Chế tạo: lắp rắp, vận hành và thử nghiệm mô hình
-Hoàn thành báo cáo đồ án môn học.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thu thập thông tin từ tài liệu có sẵn, từ mạng xã hội và các giáo trình của trường.
KẾT CẤU ĐỒ ÁN
Kết cấu báo cáo đồ án gồm 04 chương chính như sau:
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XE ĐUA INDYCAR
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, THI CÔNG VÀ LẮP RÁP MÔ HÌNH XE CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỀ TÀI
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH XE ĐUA INDYCAR
Xe đua IndyCar, hay xe đua Công thức IndyCar, được thiết kế đặc biệt cho giải IndyCar Series tại Bắc Mỹ Với động cơ V6 twin-turbo mạnh mẽ và khung gầm chuyên dụng, những chiếc xe này tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến nhằm đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu trên cả đường đua oval và đường phố.
2.1.1 Lịch sự và nguồn gốc của xe đua IndyCar:
Lịch sử xe đua IndyCar bắt đầu từ đầu thế kỷ 20, với cuộc đua Indianapolis 500 được tổ chức lần đầu vào năm 1911, đánh dấu bước khởi đầu quan trọng cho sự phát triển của loại hình đua xe này.
Hình 2.1.1 Xe đua Indy Car
Giải đua IndyCar hiện đại đã trải qua một quá trình phát triển và thống nhất từ nhiều giải đua khác nhau, bắt đầu với sự thành lập của Indy Racing League (IRL) vào năm 1996, sau này đổi tên thành IndyCar Series vào năm 2003 Những chiếc xe đua IndyCar đầu tiên được thiết kế bởi các nhà sản xuất như Dallara, Lola và Panoz, với thiết kế đơn giản hơn so với các mẫu xe hiện đại Công nghệ đã đóng vai trò quan trọng trong sự tiến bộ của xe đua IndyCar, khi động cơ chuyển sang tiêu chuẩn V6 twin-turbo để nâng cao hiệu suất và độ an toàn Khí động học cũng được cải thiện đáng kể, giúp tăng khả năng bám đường và tốc độ, cùng với những cải tiến trong công nghệ an toàn như khung gầm chịu lực và hệ thống HANS (Head and Neck Support).
Màn chắn Aeroscreen và các hệ thống hỗ trợ khác đã được tối ưu hóa để bảo vệ tay đua trong môn thể thao IndyCar Giống như nhiều lĩnh vực khác, IndyCar không ngừng phát triển với những nghiên cứu và phát minh mới, không chỉ nâng cao hiệu suất và an toàn mà còn thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của môn đua xe này.
2.1.2 Tầm quan trọng và vai trò của xe đua IndyCar trong thể thao đua xe:
Xe đua IndyCar giữ vai trò quan trọng trong thể thao đua xe, ảnh hưởng sâu rộng đến nhiều lĩnh vực của ngành công nghiệp này, đặc biệt tại Bắc Mỹ.
Xe đua IndyCar được xem là đỉnh cao của thể thao đua xe tại Mỹ, thu hút hàng triệu người hâm mộ với những cuộc đua căng thẳng, kịch tính và đầy thách thức Đặc biệt, sự kiện Indianapolis 500 mang đến những phút giây mãn nhãn cho người xem, khẳng định vị thế của IndyCar trong lòng người yêu thích thể thao.
Các đội đua IndyCar đang đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu và phát triển công nghệ ô tô nhằm cạnh tranh và đạt hiệu suất tối ưu Những tiến bộ này không chỉ nâng cao hiệu suất và an toàn cho xe đua mà còn ảnh hưởng tích cực đến xe hơi thông thường, giúp cải thiện tính tiết kiệm năng lượng.
IndyCar tạo ra một môi trường lý tưởng để thử nghiệm và đào tạo tay đua, giúp họ phát triển kỹ năng trong điều kiện tốc độ cao và thách thức trên cả đường oval và đường phố Qua đó, giải đua này đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện và nuôi dưỡng những tài năng trẻ, xây dựng nền tảng cho thế hệ tay đua tương lai.
IndyCar không chỉ là một môn thể thao mà còn là một kênh kinh doanh mạnh mẽ, mang lại nguồn thu lớn cho các hãng xe, công ty tài trợ và nhà đầu tư Thương hiệu của các đối tác được quảng bá hiệu quả thông qua logo trên xe đua, bảng quảng cáo và các sự kiện liên quan, giúp tăng cường nhận diện và giá trị thương hiệu.
Sự cạnh tranh trong IndyCar là động lực mạnh mẽ cho ngành công nghiệp ô tô, thúc đẩy các hãng xe không ngừng cải tiến và nâng cao sản phẩm Điều này góp phần vào sự tiến bộ và đổi mới liên tục trong lĩnh vực ô tô.
Sự kiện IndyCar không chỉ mang tính thể thao mà còn đóng vai trò quan trọng trong văn hóa đại chúng Mỹ, tạo ra niềm tự hào và gắn kết cộng đồng người hâm mộ trong việc ủng hộ đội đua yêu thích của họ.
Xe đua IndyCar là một thử thách khắc nghiệt, yêu cầu tay đua phải có kỹ thuật tinh thông, tinh thần chiến đấu mạnh mẽ và khả năng chịu đựng áp lực cao Để đạt được thành công trong thể thao này, các tay đua IndyCar cần phải vượt qua giới hạn của bản thân.
IndyCar không chỉ là một giải đua nổi tiếng tại Mỹ mà còn thu hút tay đua từ nhiều quốc gia khác nhau, tạo ra niềm tự hào quốc gia cho cả người Mỹ và các quốc gia có tay đua tham gia.
Xe đua IndyCar không chỉ là một môn thể thao, mà còn có vai trò quan trọng trong việc phát triển ngành công nghiệp ô tô tại Bắc Mỹ Ngoài ra, IndyCar còn mang lại những giá trị văn hóa và quốc gia đáng kể.
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, THI CÔNG VÀ LẮP RÁP MÔ HÌNH XE
Số liệu ban đầu
Số liệu ban đầu cần thiết cho quá trình tính toán bao gồm:
1 - Công suất động cơ Ne (kW)
2 - Số vòng quay của trục khuỷu n (vg/ph)
5 - Dung tích công tác Vh (lít)
8 - Thứ tự làm việc của các xylanh
9 - Suât tiêu thụ nhiên liệu g e (g/kW.h)
10 - Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 và α2 (độ)
11 - Gúc mở sớm và đúng muộn của xupỏp thải ò1 và ò2 (độ)
12 - Chiều dài thanh truyền 1 (mm)
13 - Khôi lượng nhóm pittông M np (kg)
14 - Khôi lượng nhóm thanh truyền m tt (kg)
Các thông số cần chọn
Các thông số theo điều kiện môi trường, đặc điểm kết cấu của động cơ, chủng loại động cơ, bao gồm:
Áp suất môi trường 𝐩𝟎
Áp suất môi trường 𝑝 0 là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ 𝑝 0 thay đổi theo độ cao Ở nước ta có thể chọn 𝑝 0
Nhiệt độ môi trường 𝐓𝟎
Lựa chọn nhiệt độ môi trường hay nhiệt độ bình quân của cả năm Ở nước ta
Áp suất cuối quá trình nạp 𝐩𝐚
Áp suất p a phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại động cơ, tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp và tiết diện lưu thông Do đó, cần xác định loại động cơ để lựa chọn p a phù hợp Cụ thể, đối với động cơ không tăng áp, p a nằm trong khoảng (0,8 ÷ 0,9) p 0, trong khi đối với động cơ tăng áp, p k dao động từ (1,2 ÷ 1,35) p 0.
Áp suất khí thải 𝒑𝒓
Áp suất này cũng phụ thuộc các thông số như p a Có thể chọn p r nằm trong phạm vi :
Mức độ sấy nóng môi chất ∆T
Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh Đối với động cơ xăng ∆T = 0 ÷ 20 0 K Đối với động cơ diesel ∆T = 20 ÷ 40 0 K
Nhiệt độ khí sót (khí thải) 𝐓𝐫
Phụ thuộc vào chủng loại động cơ Nếu quá trình giãn nở càng triệt để, nhiệt độ T r càng thấp
Nhiệt độ T r năm trong phạm vi sau:
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 𝛌𝐭
Tỷ nhiệt của môi chất thay đổi một cách phức tạp, do đó thường phải dựa vào hệ số dư lượng không khí a để hiệu chỉnh Thông thường, có thể chọn giá trị 𝝀 𝒕 theo bảng 2.1 với các hệ số α là 0,8; 1,0; 1,2; và 1,4 tương ứng với các giá trị λ t là 1,13; 1,17; 1,14; và 1,11.
Hệ số quét buồng cháy 𝝀𝟐
- Động cơ không tăng áp: λ 2 = 1
- Động cơ tăng áp (có quét buồng cháy): λ 2 = 0,9 ÷ 0,95
Hệ số nạp thêm 𝛌𝐥
Phụ thuộc chủ yếu vảo pha phân phối khí Thông thường có thế chọn: λ l =1,02÷1,07
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z
Lượng nhiệt phát ra từ nhiên liệu khi sinh công và tăng nội năng tại điểm z được so sánh với lượng nhiệt sinh ra từ việc đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Do đó ξz phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ
- Đối với động cơ xăng: ξz = 0,85 + 0,92
- Đối với động cơ diesel: ξz = 0,70 ÷ 0,85
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
ξb bao giờ cũng lớn hơn ξz thông thường:
- Đối với động cơ xăng: n l − 1 = 8,314 a′ v + b′ v
- Đối với động cơ diesel tốc độ thấp và trung bình: ξb= 0,85 ÷ 0,9
- Đối rới động cơ diesel cao tốc: ξb=0,8 ÷ 0,9
Hệ số hiệu đính đồ thị công φd
Sự sai lệch giữa chu trình công tác lý thuyết và thực tế của động cơ do không tính đến các yếu tố như pha phối khí, tổn thất lưu động của dòng khí, thời gian cháy và tốc độ tăng áp suất Động cơ xăng thường có sự sai lệch ít hơn so với động cơ diesel, dẫn đến hệ số φd của động cơ xăng thường có giá trị lớn hơn Trong thực tế, hệ số φd có thể được chọn trong khoảng từ 0,92 đến 0,97.
Tính toán các quá trình công tác
3.2.1 Tinh toán quá trinh nạp
Trong đó m-chỉ số giãn nở đa biển trung bình của khí sót m = 1,45 ÷ 1,5
Nhiệt độ cuối quá trình nạp 𝐓 𝐚 :
1 + γ r Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp: T a = 310÷350°K; Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp và động cơ hai kỳ: T a = 320÷400°K;
M 1 C2 10 3 p k ƞ v g e p e T k (kmol/kg nh liệu) Trong đó: p e 0N e τ
Lượng không khi lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu:
Nhiên liệu của động cơ xăng: C = 0,855; H = 0,145
Nhiên liệu của động cơ diesel: C = 0,87; Н = 0,126; 0 = 0,004
Hệ số dư lượng không khí α: Đối với đông cơ diesel: α= M 1
M 0 Đối với động cơ xăng còn phải xét đến hơi nhiên liệu, vì vậy: α M 1 − 1 μ nl
Trong đó μ nl - Trọng lượng phân tử của xăng μ nl = 110 ÷ 120 Đối với các loại xăng thường dùng có thể chọn μ nl = 114
Riêng đối với các động cơ phun xăng hiện đại do có hệ thống điều khiển phun xăng điện tử nên luôn luôn giữ α = 1 tức M 1 = M 0
3.2.2 Tính toán quá trình nén
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí: mc v = 19,806 + 0.00209.T (kJ/kmol.độ)
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Khi hệ số dư lượng không khí α ≤1, tính theo công thức sau: mc v ′ =(17,997 + 3,504α)+ 1
2(360,34+ 252,4α).10 −5 T Khi hệ số dư lượng không khí α > 1, tính theo công thức: mc v ′′ =(19,876 + 1,634 α )+ 1
Tỷ nhiệt moi đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén mc v , tinh theo công thức sau: mc v ′ = mc v +γ r mc v ′
Chỉ số nén đa biến trung bình 𝐧 𝐥 :
Chỉ số nén đa biến phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước xy lanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải và trạng thái nhiệt của động cơ N l tăng giảm theo quy luật rằng mọi yếu tố làm mất nhiệt của môi chất sẽ làm giảm n l Giả thiết quá trình nén là đoạn nhiệt, n l có thể được xác định bằng phương trình: n l − 1 = 8,314 a′ v + b′ v.
Giá trị n l thường nằm trong khoảng từ 1.34 đến 1.39 Áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén được tính theo công thức p c = p a ε n l (MPa) Áp suất cuối cùng của quá trình nén p c thường nằm trong giới hạn nhất định.
- Động cơ diesel không tăng áp: p c = 3,0 = 5,0 (MPa);
- Động cơ diesel tăng áp thấp tốc và trung tốc: p c = 4,0 = 5,0 (MPa):
- Động cơ diesel tăng áp cao tốc: p c = 5,0 + 7,5 (MPa);
Nhiệt độ cuối quá trình nén:
Lượng môi chất công tác của quá trình nén:
3.2.3 Tính toán quá trình cháy
Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 𝛃 𝟎 : β 0 = M 2
M 1 Độ tăng mol ∆M của các loại động cơ xác định theo công thức sau:
32+ 1 μ nl ) Đối với động cơ diesel:
Do đó đôi với động cơ xăng: β 0 = 1 +
𝛼 M 0 + 1 μ nl Đối với động cơ diesel: β 0 = 1 +
Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: β =β 0 + γ r
Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm ɀ: β ɀ = 1 +β 0 − 1
Tính T ɀ bằng cách giải phương trình cháy của động cơ Đối với động cơ xăng, tính nhiệt độ T ɀ từ phương trình cháy: Ϛ ɀ (Q H − ∆Q)
Q H - Nhiệt trị nhiên liệu Đối với động cơ xăng thông thường có thể chọn:
∆Q −Nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1kg nhiên liệu Trong điều kiện α < 1 xác định ∆Q theo công thức sau:
Tỷ nhiệt mol trung bình của môi chất tại điểm ɀ: mc vɀ ′′ β 0 (χ ɀ +γ τ β 0 ) mc v ′′ + (1 − χ ɀ )mc v ′ β 0 (χ ɀ γ τ β 0 ) + (1 − χ ɀ )
2 T ɀ Đối với động cơ diesel, tính nhiệt độ T ɀ bằng cách giải phương trình cháy sau: Ϛ ɀ Q H
M 1 (1 + γ τ )+ (mc v ′ + 8,314 λ) T c = β ɀ mc pɀ ′′ T ɀ Trong đó:
Nhiệt trị của dầu diesel được xác định là Q H = 42500 kJ/kg nhiên liệu Tỷ nhiệt mol đẳng áp trung bình tại điểm ɀ của sản vật cháy được tính bằng công thức mc pɀ ′′ = 8,314 + mc vɀ ′′ (kJ/kmol độ) Hệ số tăng áp suất khi cháy được lựa chọn sơ bộ trong khoảng 𝛌 = 1,5 ÷ 2.
Xác định tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm ɀ bằng công thức sau: mc pɀ ′′ β 0 (χ ɀ +χ ɀ β 0 ) mc v ′′ + (1 − χ ɀ )mc v β 0 (χ ɀ + χ ɀ β 0 ) + (1 − χ ɀ )
2 T ɀ Chỉnh lý ta có: mc pɀ ′′ = a′′ p + b′′ p
2 T ɀ Áp suất tại điểm ɀ: p ɀ = λ p c (MPa)
Hệ số tăng áp khi cháy 𝛌 xác định theo công thức:
- Đối với động cơ xăng: λ = β ɀ T ɀ
- Đối với động cơ diesel: β ɀ T ɀ p T c Trong đó p là hệ số giãn nở sớm
Giá trị của Ϛ ɀ, 𝑝 ɀ và 𝑇 ɀ tại điểm ɀ trên đồ thị công của các loại động cơ thường nằm trong các khoảng sau: Đối với động cơ diesel, Ϛ ɀ từ 0,65 đến 0,85, 𝑝 ɀ từ 5,0 đến 10,0 MPa, và 𝑇 ɀ từ 1800 đến 2200 °K; đối với động cơ xăng, Ϛ ɀ từ 0,85 đến 0,92, 𝑝 ɀ từ 3,0 đến 5,0 MPa, và 𝑇 ɀ từ 2300 đến 2800 °K; còn đối với động cơ khí ga, Ϛ ɀ từ 0,8 đến 0,85, 𝑝 ɀ từ 2,5 đến 4,5 MPa, và 𝑇 ɀ từ 2200 đến 2500 °K.
Giá trị 𝑝 ɀ của động cơ diesel cao tốc thường lớn, với một số động cơ diesel tăng áp nhỏ có thể đạt mức 12,0 ÷ 15,0 MPa.
Hệ số tăng áp khi cháy 𝛌 thường nằm trong giới hạn:
3.2.4 Tính toán quá trình giãn nở
Hệ số giãn nở sớm p: p =β ɀ T ɀ λ T c Đối với động cơ xăng p = 1; đối với động cơ diesel phải đảm bảo điều kiện p < 𝛌 Nếu không đạt cần chọn lại 𝛌
Hệ số giãn nở sớm p của động cơ diesel nằm trong giới hạn: p = 1,2 + 1,7
Hệ số giãn nở sau δ: δ = ε p Đương nhiên đối với động cơ xăng δ = ε
Chỉ số giãn nở đa biến trung bình 𝐧 𝟐 : n 2 − 1 = 8,314
2 (T z + T b ) Trong đó: T b - Nhiệt độ tại điểm b(⁰K)
Q ∗ H - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu: Đối với động cơ xăng: Q ∗ H = Q H − ΔQ H Đối với động cơ diesel: Q ∗ H = Q H
Các loại xăng có nhiệt trị: Q H = 44000 (kJ/kg nhiên liệu)
Nhiên liệu diesel có nhiệt trị đạt 42,500 kJ/kg Áp suất cuối quá trình giãn nở được tính bằng công thức p b = p z δ n 2 (MPa) Các giá trị của chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2, cùng với áp suất và nhiệt độ cuối quá trình giãn nở p b, T b, nằm trong các giới hạn xác định.
Loại động cơ n 2 p b (MPa) T b (⁰K) Động cơ xăng 1,23÷1,27 0,35÷0,50 1500÷1700 Động cơ diesel ô tô máy kéo 1,14÷1,23 0,20÷0,40 1000÷1400 Động cơ diesel tàu thủy cao tốc 1,15÷1,25 0,35÷0,60 1000÷1200 Động cơ tốc độ thấp và vừa 1,20÷1,30 0,25÷0,35 900÷1000
Sau khi tính toán giá trị p b, cần tiến hành kiểm tra sơ bộ các thông số đã chọn để đảm bảo tính hợp lý Điều này có thể thực hiện bằng cách tính nhiệt độ của khí thải theo công thức được cung cấp dưới đây.
Sai số T π so với T r đã chọn ban đầu không được vượt quá 15% Nghĩa là: ΔT r =T π − T r
3.2.5 Tính toán các thông số chu trình công tác Áp suất chỉ thị trung bình:
- Đối với động cơ xăng: p′ i = p c ε − 1[ λ n 2 − 1 (1 − 1 ε n 2 −1 ) − 1 n 1 − 1(1 − 1 ε n 1 −1 )] (MPa)
- Đối với động cơ diesel: p′ i = p c ε − 1[𝜆(𝑝 − 1) + λ p n 2 − 1(1 − 1 δ n 2 −1 ) − 1 n 1 − 1(1 − 1 ε n 1 −1 )] (MPa) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế: p i = φ đ p′ i (MPa)
Trong đó φ đ - Hệ số hiệu đính đồ thị công Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ
Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: g i C2 10 3 ƞ V p k
Hiệu suất chỉ thị được tính bằng công thức ƞ i = 3,6.10^3 g i Q H 1000 Áp suất tổn thất cơ giới 𝐩 𝐦 thường được biểu diễn theo mối quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của pittông, mà tốc độ này được xác định theo một công thức cụ thể.
30 Trong đó: S – hành trình pittông (m); n – tốc độ vòng quay của trục khuỷu (vg/ph)
Theo số liệu thực nghiệm, có thể tính 𝑝 𝑚 theo các công thức sau:
- Đối với động cơ xăng có i ≤ 6, S/D > 1 p m = 0,05 + 0,01v tb (MPa)
- Đối với động cơ xăng có i = 8, S/D < 1 p m = 0,04 + 0,0120v tb (MPa)
- Đối với động cơ diesel có τ = 4, i = 4 ÷ 6, D = 90 ÷ 120, buồng cháy thống nhất : p m = 0,09 + 0,0138v tb (MPa)
- Đối với động cơ diesel cao tốc cho ô tô: p m = 0,015 + 0,0156v tb (MPa)
- Đối với động cơ diesel công suất lớn i = 8 ÷ 12, D > 120 mm: p m = 0,03 + 0,0120v tb (MPa) Áp suất có ích trung bình 𝐩 𝐞 : p e = p i − p m (MPa)
Sau khi tính toán giá trị p e, cần phải so sánh ngay với giá trị p e đã được xác định trong quá trình tính toán Sự sai lệch của p e sẽ được phản ánh qua sự sai lệch của đường kính xilanh D.
Các động cơ hiện đại hiện nay có hiệu suất cơ giới cao, cho phép lựa chọn trực tiếp trong khoảng ƞ m = 0,75 ÷ 0,88 mà không cần tính toán áp suất tổn thất cơ giới theo các công thức truyền thống.
Hiệu suất tiêu hao nhiên liệu 𝐠 𝐞 : g e = g i ƞ m (g/kW h)
Kiểm nghiệm đường kính xilanh D theo công thức:
Sai số so với đề bài không quá 0,1 mm
Thực ra sau khi tính p e , nếu không có sai lệch thì đường kính xilanh cũng không sai lệch.
Vẽ và hiệu đính đồ thị công
Dựa vào các số liệu p a, p c, p z, p b, n 1, n 2, và ε, chúng ta xây dựng bảng để tính toán đường nén và đường giãn nở dựa trên sự biến đổi của dung tích công tác V x = i V c (V c - dung tích buồng cháy) Quá trình nén và giãn nở được xác định thông qua bảng 2.2.
Bảng 2.2 Tính quá trình nén và quá trình giãn nở
Quá trình nén Quá trình giãn nở i V c i n 1 p x = p c 1 i n1 i n 2 Động cơ xăng Động cơ diesel p x = p z i n2 p x = p z ( p i) n 2
Sau khi hoàn thành tính toán, hãy chọn tỷ lệ xính μ v và μ p để vẽ đồ thị công, với chiều dài hoành độ tương ứng với ε, thường là V c ≈ 22 ÷ 23 cm Đối với động cơ xăng, p z nên được chọn khoảng 20 cm, từ đó suy ra μ v và μ p hợp lý Để dễ dàng khai triển đồ thị sau này, đường biểu diễn áp suất p 0 song song với hoành độ cần được vẽ bằng đường đậm nét trên giấy kẻ ly, trong khi đường 1 V c cũng nên được đặt trên đường đậm của tung độ.
Hình 2.1 Đồ thị công lý thuyết của động cơ xăng (a) và động cơ diesel (b)
Sau khi hoàn thành việc vẽ đường né và đường giãn nở, tiếp tục vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và thải lý thuyết bằng hai đường thẳng song song với trục hoành, đi qua hai điểm p_a và p_r Đồ thị công lý thuyết của động cơ xăng và động cơ diesel sẽ có hình dạng như đã minh họa.
Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị Các bước hiệu đính như sau:
Bước 1: vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công như hình 2.1
Bước 2: Xác định điểm O’ cách tâm O (dịch về phía ĐCD) của đường tròn Brick một khoảng:
2L ở đây: R- bán kính quay của khuỷu trục;
L- chiều dài thanh truyền (khoảng cách từ tâm đầu nhỏ đến tâm đầu to) Bước 3: Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị:
3.3.1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm a)
Từ O’ của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn β2 của xupáp thải, bán kinh này cắt vòng Brick ở a’, từ a’ gióng đường song song với tung độ cắt đường p a ở a
Tùy thuộc vào loại động cơ, quá trình nạp khí diễn ra khác nhau Đối với động cơ tăng áp, quá trình này bắt đầu ngay khi mở sớm xupáp nạp do áp suất tăng áp lớn Ngược lại, ở động cơ không tăng áp, áp suất khí nạp thấp hơn áp suất môi trường, dẫn đến việc khí nạp không thể vào khi xupáp nạp được mở sớm vì áp suất khí thải cao hơn.
Nối điểm r trên đường thải với a Ta có đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp
3.3.2 Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có sự đánh lửa sớm (động cơ xăng) hoặc phun sớm nhiên liệu (động cơ diesel) nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p c đã tính Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực tế p′ c có thể xác định theo công thức sau: Đối với động cơ xăng: p′ c = p c +1
3(0,85p z − p c ) (MPa) Đối với động cơ diesel: p′ c = p c +1
Điểm c’’ là điểm thực tế trên đường nén, tách khỏi đường nén lý thuyết và được xác định dựa trên góc đánh lửa sớm hoặc phun sớm 𝜑 𝑠 Để xác định điểm c”, cần dùng đô thị Brick và vẽ đường nén xuống để kết nối với điểm c’ bằng một cung thích hợp, như thể hiện trong hình 2.1.
3.3.3 Hiệu đính điểm đạt 𝒑 ɀ𝒎𝒂𝒙 thực tế Áp suất p max thực tế trong quá trình cháy giãn nở không duy trì hằng số như động cơ diesel (đoạn ứng với p V c ) nhưng cũng không đạt trị sô lý thuyêt như của động cơ xăng Theo thực nghiệm, điểm đạt trị sô áp suất cao nhât là điểm 372° ÷ 375° (tức là 12° ÷ 15° sau ĐCT của quá trình cháy và giãn nở)
Hiệu đính điểm z của động cơ xăng theo các bước sau:
Bước 1: Cắt đồ thị công bởi đường 0,85p z
Bườc 2: Từ đồ thị Brick xác định góc 12° gióng xuống đoạn đẳng áp 0,85p z để xác định điểm z
Bước 3: Dùng cung thích hợp nối c' với z và lượn sát với đường giãn nở như hình
2.2 Đối với động cơ diesel, hiệu đính với góc 15° theo các bước như sau:
Bước 1: Cắt đồ thị công bởi đường p z
Bước 2: Từ đồ thị Brick xác định góc 15° gióng xuống đoạn đẳng áp p z để xác định điểm z
Bước 3: Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở tương tự như với động cơ xăng
3.3.4 Hiệu đinh điểm bắt đầu quá trình thải thực tế (điểm b)
Điểm b được hiệu đính dựa vào góc mở sớm β1 của xupáp thải Áp suất cuối của quá trình giãn nở thực tế p"b thường thấp hơn so với áp suất cuối lý thuyết do xupáp thải mở sớm.
Xác định p, theo công thức kinh nghiệm sau đây: p" b = p r +1
2(p b − p r ) Sau khi xác định b’, b” dùng cung thích hợp nối với đường thải rr như hình 2.2
Như vậy ta đã có đồ thi công chỉ thị dùng cho phần tính toán động lực học
Xe RC
Hình 3.1 Xe RC lắp ráp hoàn chỉnh
Buggy HSP OffRoad 1/10 (đa địa hình) truyền động 2 cầu 4 bánh chủ động toàn phần 4WD kèm bộ 2 số tự động
Loại xe gắn máy nổ Niro 3.0cc
Dài 400mm, rộng 250mm, cao 150mm
Trọng lượng 1.9kg toàn tải
Động cơ
Hình 3.2 Động cơ xe RC Động cơ
Máy SH 18 (3.0cc) đầu xanh với dây giật cực nhạy nổ và mạnh mẽ, made in Taiwan
Để đạt hiệu suất tối ưu, nên sử dụng xăng nitro 20%, đây là tỷ lệ được nhà sản xuất khuyến cáo cho điều kiện khí hậu nóng như Việt Nam Trong trường hợp ở những vùng lạnh, cần sử dụng xăng có tỷ lệ nitro trên 25% để đảm bảo khả năng nổ nhạy.
Hộp số
Hình 3.3 Hộp số xe RC Chức năng:
Hộp số đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải công suất từ động cơ đến các bánh xe, giúp xe di chuyển và điều chỉnh tốc độ Nó cho phép xe tăng tốc nhanh chóng và duy trì tốc độ ổn định.
Hộp số thường nằm gần động cơ và kết nối với hệ thống truyền động Trong mô hình xe
RC này, hộp số có thể là một phần của hệ thống truyền động 4WD (4 bánh chủ động)
Hộp số được chế tạo từ các vật liệu bền như thép hoặc nhôm, đảm bảo độ bền và hiệu suất cao Các bánh răng bên trong thường làm bằng thép, giúp chịu lực và chống mài mòn trong quá trình hoạt động.
Dây khởi động
Hình 3.4 Dây khởi động xe RC
Bánh đà
Hình 3.5 Bánh Đà Kiểu bố nồi khô : Bánh đà nhôm kiểu 2 càng Ring hoạt động bền bỉ
Các chi tiết cánh gió
Hình 3.6.1 Chi tiết cánh gió 1
Hình 3.6.2 Chi tiết cánh gió 2
• Chức năng: Cánh gió giúp tăng cường lực ép xuống (downforce) cho xe, giúp xe bám đường tốt hơn và ổn định hơn khi di chuyển ở tốc độ cao
Cánh gió thường được lắp đặt ở phía sau xe, trên thân xe hoặc nắp cốp sau, và trong hình, phần cánh gió này có thể nhận diện là một mảnh nhựa màu đen nằm ở vị trí phía sau xe.
Cánh gió thường được chế tạo từ nhựa dẻo hoặc vật liệu composite, mang lại độ bền và trọng lượng nhẹ, đồng thời có khả năng chống gãy khi va chạm.
Cần nối
Cần nối là thành phần quan trọng trong hệ thống treo, có chức năng duy trì sự căn chỉnh của bánh xe và hấp thụ các cú sốc từ bề mặt không đều, đồng thời đảm bảo bánh xe di chuyển kiểm soát so với khung xe.
Vị trí của cần nối là giữa các bánh xe và khung chính của xe, được gắn liền với hệ thống treo và các trục bánh xe.
Cần nối thường được chế tạo từ các vật liệu nhẹ nhưng bền như nhôm hoặc thép, giúp chịu được áp lực khi lái xe mà vẫn đảm bảo trọng lượng tổng thể của xe ở mức thấp.
Cảng trước
Cảng trước đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra lực ép xuống (downforce), giúp xe bám đường tốt hơn khi di chuyển với tốc độ cao Ngoài ra, nó còn cải thiện khả năng lái và ổn định của xe trong các khúc cua, nâng cao trải nghiệm lái xe an toàn và hiệu quả.
Cảng trước là bộ phận nằm ở phía trước của xe, ngay trước bánh xe trước, được gắn chắc chắn vào khung xe và kéo dài qua toàn bộ chiều rộng của xe.
Cảng trước thường được làm từ các vật liệu nhẹ và bền như sợi carbon để giảm trọng lượng tổng thể của xe và tăng cường độ bền
Khung xe
Khung xe đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp độ bền cấu trúc và hỗ trợ cho các bộ phận thiết yếu như động cơ, hộp số và hệ thống treo Nó giúp phân phối lực và tải trọng mà xe phải chịu khi di chuyển, từ đó đảm bảo sự ổn định và an toàn trong quá trình lái.
Khung xe là phần quan trọng nhất, chạy từ trước ra sau và hỗ trợ tất cả các bộ phận khác của xe Trong xe F1, khung xe được thiết kế nhẹ và khí động học, góp phần nâng cao hiệu suất tổng thể của xe.
Khung xe F1 thường được chế tạo từ vật liệu bền chắc như thép, nhôm hoặc sợi carbon, nhằm đảm bảo độ bền và giảm trọng lượng Sợi carbon là lựa chọn phổ biến trong xe F1 nhờ vào tỷ lệ sức mạnh-trọng lượng ấn tượng và khả năng chịu áp lực cao.
Chi tiết nối sau
Hình 3.10 Chi tiết nối sau
Càng sau đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định và kiểm soát của xe khi di chuyển, nhất là khi vào khúc cua hoặc khi gặp địa hình gồ ghề.
Nó cũng giúp hấp thụ các cú sốc và rung động từ mặt đường, cải thiện sự thoải mái khi lái xe
Càng sau nằm ở phần sau của xe, kết nối giữa khung xe và các bánh xe sau
Trong mô hình khung xe, càng sau thường được gắn vào hệ thống treo và trục bánh xe sau
Càng sau thường được chế tạo từ những vật liệu bền chắc như thép, hợp kim nhôm hoặc sợi carbon, giúp nó chịu được lực tác động và chống mài mòn hiệu quả.
Trong các mô hình xe đua như F1, sợi carbon thường được sử dụng để giảm trọng lượng và tăng cường độ bền
Hộp vi sai
Hộp vi sai là thiết bị quan trọng giúp phân phối lực kéo từ động cơ đến các bánh xe, cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau khi xe vào cua hoặc di chuyển trên địa hình không bằng phẳng.
Nó giúp xe duy trì sự ổn định và kiểm soát tốt hơn, đặc biệt là trong các tình huống lái xe phức tạp
Hộp vi sai thường nằm giữa các bánh xe chủ động (có thể là bánh trước hoặc bánh sau tùy theo hệ dẫn động của xe)
Trong xe F1, hộp vi sai được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và giảm trọng lượng tổng thể của xe
Hộp vi sai thường được làm từ các vật liệu có độ bền cao như thép hoặc hợp kim nhôm để chịu được lực tác động và mài mòn
Mâm bánh xe
Mâm bánh xe giúp gắn lốp xe vào trục xe, truyền lực từ trục xe xuống lốp xe để xe có thể di chuyển
Nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định và cân bằng của xe khi di chuyển
Mâm bánh xe nằm ở phần giữa của bánh xe, kết nối trực tiếp với trục xe và lốp xe
Mâm bánh xe thường được làm từ các vật liệu như hợp kim nhôm, thép hoặc sợi carbon để đảm bảo độ bền và giảm trọng lượng
Trong các xe đua như F1, mâm bánh xe thường được làm từ sợi carbon để tối ưu hóa hiệu suất và giảm trọng lượng
Lốp xe
Lốp xe giúp tạo ra lực ma sát với mặt đường, giúp xe di chuyển và dừng lại một cách an toàn
Nó cũng giúp hấp thụ các cú sốc từ mặt đường, cải thiện sự thoải mái khi lái xe
Lốp xe nằm ở phần ngoài cùng của bánh xe, bao quanh mâm bánh xe và tiếp xúc trực tiếp với mặt đường
Lốp xe thường được làm từ cao su tổng hợp, có thể chịu được mài mòn và cung cấp độ bám tốt
Bên trong lốp xe có thể có các lớp vải hoặc thép để tăng cường độ bền và khả năng chịu lực
Ống xả
Hình 3.14 Ống xả Chức năng:
Giảm tiếng ồn: Ống xả giúp giảm tiếng ồn phát ra từ động cơ, làm cho xe hoạt động êm ái hơn
Tăng hiệu suất động cơ: Ống xả được thiết kế để tối ưu hóa luồng khí thải, giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn và tăng công suất
Giảm nhiệt độ: Ống xả giúp giảm nhiệt độ của khí thải, bảo vệ các bộ phận khác của xe khỏi bị hư hỏng do nhiệt
Gắn phía sau động cơ: Ống xả thường được gắn phía sau động cơ, kéo dài ra phía sau xe để thoát khí thải ra ngoài
Composite: Ống xả thường được làm từ vật liệu composite, giúp giảm trọng lượng và tăng độ bền
Lò Xo
Lò xo giúp hấp thụ các cú sốc và rung động từ mặt đường, cải thiện sự thoải mái khi lái xe
Hệ thống này góp phần duy trì sự ổn định và kiểm soát cho xe trong quá trình di chuyển, đặc biệt là khi vào các khúc cua và khi đối mặt với địa hình không bằng phẳng.
Lò xo thường được đặt trong hệ thống treo, giữa các bộ phận như cần nối và khung xe
Trong mô hình xe F1, lò xo có thể được gắn vào các bộ phận của hệ thống treo để tối ưu hóa hiệu suất và độ bám đường
Lò xo thường được làm từ thép hoặc hợp kim thép để đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực
Càng trước
Chức năng của hệ thống treo là duy trì sự ổn định và kiểm soát cho xe khi di chuyển, đặc biệt trong các khúc cua và trên địa hình không bằng phẳng Hệ thống này còn giúp hấp thụ cú sốc và rung động từ mặt đường, từ đó nâng cao sự thoải mái cho người lái.
Càng trước là bộ phận nằm ở phía trước của xe, đóng vai trò kết nối giữa khung xe và các bánh xe trước Trong thiết kế khung xe, càng trước thường được gắn liền với hệ thống treo và trục bánh xe phía trước.
Càng trước thường được chế tạo từ các vật liệu bền bỉ như thép, hợp kim nhôm hoặc sợi carbon, giúp nó có khả năng chịu lực tác động và chống mài mòn hiệu quả.
Pin
Cung cấp năng lượng cho hệ thống điều khiển từ xa và các servo là rất quan trọng để điều khiển xe Điều này giúp đảm bảo rằng các bộ phận điện tử hoạt động một cách ổn định và hiệu quả.
Pin thường được đặt trong một ngăn riêng biệt trên khung xe, gần các bộ phận điện tử để dễ dàng kết nối
Pin thường là loại pin sạc, như pin NiMH (Nickel-Metal Hydride) hoặc pin LiPo (Lithium Polymer)
Pin NiMH có giá cả phải chăng và dễ sử dụng, trong khi pin LiPo cung cấp mật độ năng lượng cao hơn và hiệu suất tốt hơn
Remote
Remote điều khiển cho phép bạn quản lý các chức năng của xe như lái, tăng tốc, phanh và thực hiện nhiều thao tác khác Thiết bị này hoạt động bằng cách sử dụng sóng radio để truyền tín hiệu từ remote đến bộ thu (receiver) trên xe, từ đó điều khiển động cơ và các bộ phận khác một cách hiệu quả.
Remote điều khiển là thiết bị cầm tay có nút bấm và cần điều khiển, giúp thực hiện các thao tác điều khiển xe Bộ thu gắn trên xe kết nối với động cơ và các bộ phận khác để nhận tín hiệu từ remote.
Remote điều khiển thường được chế tạo từ nhựa và linh kiện điện tử, đảm bảo độ bền và hoạt động ổn định Bộ thu (receiver) cũng sử dụng các linh kiện điện tử và được bảo vệ bằng vỏ nhựa hoặc kim loại.
Nắp và bình chứa nhiên liệu
Hình 3.19.1 Nắp bình nhiên liệu
Nắp bình nhiên liệu có vai trò quan trọng trong việc niêm phong bình chứa nhiên liệu, ngăn chặn bụi bẩn và nước xâm nhập từ bên ngoài Đồng thời, nó còn giúp ngăn hơi nhiên liệu thoát ra môi trường, bảo vệ an toàn cho hệ thống nhiên liệu của phương tiện.
Bình chứa nhiên liệu: Chứa nhiên liệu cần thiết cho động cơ nitro hoạt động
Nó đảm bảo cung cấp nhiên liệu liên tục và ổn định cho động cơ
Nắp bình nhiên liệu: Nằm ở phần trên của bình chứa nhiên liệu, dễ dàng tiếp cận để đổ nhiên liệu vào
Bình chứa nhiên liệu: Được gắn trên khung xe, thường ở vị trí trung tâm hoặc gần động cơ để tối ưu hóa trọng lượng và cân bằng của xe
Nắp bình nhiên liệu: Thường được làm từ nhựa hoặc kim loại, có thể có các lớp roong để đảm bảo kín khít
Bình chứa nhiên liệu được chế tạo từ nhựa đặc biệt, có khả năng chịu hóa chất và nhiệt độ cao Nhiều bình còn được trang bị lớp bảo vệ bên ngoài nhằm nâng cao độ bền và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Bình xăng có dung tích 90ml, cho phép xe vận hành liên tục trong 15 phút (tùy thuộc vào loại động cơ) Sản phẩm được làm từ nhựa đặc biệt, có nắp với 2 lớp roong siêu kín, đảm bảo không rò rỉ xăng ngay cả khi bị lộn ngược Toàn bộ ống xăng được làm từ silicone chất lượng cao, dẻo dai và chịu nhiệt tốt.
Các chi tiết của hệ thống lọc gió
Hệ thống lọc của xe RC có nhiệm vụ lọc không khí trước khi đưa vào động cơ, ngăn chặn bụi bẩn và các hạt nhỏ khác gây hại cho động cơ và giảm hiệu suất hoạt động.
Hệ thống lọc không khí thường được lắp đặt ở vị trí trên hoặc gần động cơ, nơi không khí được hút vào Trong hình ảnh, phần màu xanh lam biểu thị cho hệ thống lọc nằm trên động cơ.
Hệ thống lọc được chế tạo từ các vật liệu như bọt biển, giấy lọc hoặc các vật liệu tổng hợp bền bỉ với khả năng lọc hiệu quả Phần màu xanh lam trong hình có thể được làm từ bọt biển hoặc một loại vật liệu lọc tương tự.
Các chi tiết dẫn kết nối và điều khiển hệ thống lái
Hình 3.21.8 chi tiết ghép nối với bộ vi sai
