TÍNH CÔNG SUẤT TỔNG ỨNG VỚI TỐC ĐỘ VÀ TẢI TRỌNG ĐÃ CHO 1.1... CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT Từ các bảng thông số cho trước ta chọn: - Tốc độ của động cơ nhiệt nE = 5000 vg/phút...
Trang 1CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC:
3 Số vòng quay của động cơ nhiệt n E 4000÷5000 Vòng/phút
4 Số vòng quay của động cơ điện n M 1/3*nE Vòng/phút
1 TÍNH CÔNG SUẤT TỔNG ỨNG VỚI TỐC ĐỘ VÀ TẢI TRỌNG ĐÃ CHO 1.1 Tính tổng lực cản F V tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động
2 max max
P + P
F V a [N] (
1-1 )
Trong đó:
+ P - lực cản tổng cộng của đường;[N]
+ P - lực cản không khí; [N]
+ Ga - trọng lượng của ôtô ;[kg]
+ vmax – vận tốc lớn nhất của ôtô;[m/s]
+ max- hệ số cản tổng cộng cực đại của đường; max= 0,35
+ K – hệ số cản không khí; chọn k = 0,24 [Ns2/m4]
+ F – diện tích cản chính diện của ôtô máy kéo; [m2].Đối với xe khách ta chọn F = 6,0 (m2)
Thay các thông số đã cho vào công thức (1-1) ta có:
2 max max
G
F V a = 5,8.1000.9,81.0,35 + 0,24.6.(132/3,6)2 = 21850,3 (N)
1.2 Tính tổng công suất ứng với tốc độ cực đại và tải trọng đã cho
max
.v
F N
t
t V
[W] (1-2) Thay các thông số đã cho vào công thức (1-2) ,với hiệu suất của hệ thống truyền lực chọn t 0 , 9 ta được:
890197 6
, 3
132 9 0
3 , 21850
V
Trang 22 PHÂN CHIA TỶ LỆ CÔNG SUẤT CHO ÔTÔ
Từ các bảng thông số cho trước ta chọn:
- Công suất điện N1 = 1/3 NV = (1/3).890197 = 296732 [W]
Vậy ta có công suất của động cơ nhiệt N2 là: N2 = N V – N1 = 890197 – 296732 =
593465 [W]
3 CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT
Từ các bảng thông số cho trước ta chọn:
- Tốc độ của động cơ nhiệt nE = 5000 (vg/phút)
- Tốc độ của động cơ điện nM = 5000/3 = 1666.67 (vg/phút)
4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN KẾT HỢP CễNG SUẤT KIỂU VI SAI TỐC ĐỘ ( Tính R1, R2, R3 Z1, Z2, Zv)
Gọi R1, R2, lần lượt là bán kính vòng chia của bánh răng trung tâm, bánh răng bao
Z1, Z2, Zv lần lượt là số răng của bánh răng trung tâm, bánh răng bao, bánh răng vệ tinh
Thông số và điều kiện cho trước:
Mô-duyn pháp của bánh răng (chọn nhỏ để tăng độ êm dịu); mN = 2,25 [mm]
D = 2*R = Z * mN Z =
N
m
R
* 2
(4-2)
Thay vào (4-1) ta có
N
m
R2
* 2
-N
m
R1
* 2 =2* Zv (4-3) Chọn Zv = 17 [răng], mN = 2,25 [mm] thay vào (4-3) ta được :
25
,
2
*
2 R2
- 22*,25R1
=2* 17 R2 - R1= 34 (4-4)
Z1, Z2, Zv nguyên dương và 17( tránh hiện tượng cắt chân răng)
Z1, Z2 cùng chẵn hay cùng lẻ
Để bộ truyền đạt hiệu suất kết hợp cao thì :
2
1 2 2
1 1 2
1
.
.
M
M M
M N
N
(4-5)
Mặt khác khi bộ vi sai không làm việc ta có :
2
1 2
1
R
R M
M
Từ (4-5) & (4-6) 593296,,465732
2
1 2
1 2
1
R
R M
M N N
Trang 3Dùng công cụ Solver trong excel ta giải hệ phương trình trên với thông số chon trước Z1
= 17 với điều kiện là 0 < Z1 < 34 và đặt biểu thức Z1 /( Z1 + 2.Zv) làm mục tiêu cho bài toán Ta tính được bán kính R1, R2 lần lượt là:
] [
35 7 , 57 2
] [ 5 , 76
] [ 25 , 38
2 1
3
1
mm R
R R
mm R
mm R
Thay vào (4-2)
68 34 2
1
Z Z
(răng)
Hình 4.1 Sơ đồ truyền động của bộ truyền kết hợp kiểu vi sai tốc độ
1_Bánh răng trung tâm; 2_Bánh răng vệ tinh(2 chiếc); 3_Bánh răng bao; 5_Cần C ; 6_Truyền lực chính(i 0 );
Ta thấy hai nguồn công suất 1 và 2 khi đi qua hộp giản tốc (nếu có) sẻ được nối lần lượt với các ly hợp của bộ truyền Trong bộ kết hợp bao gồm báng răng mặt trung tâm 1, bánh răng vệ tinh 2, vành răng bao 3, cần 5 Ngoài ra chúng ta còn có cặp bánh răng nối tiếp nguồn 2 với nguồn 1 số 4 và bộ khóa vi sai Khi bộ khóa ở trạng thái khóa thì bộ truyền kết hợp vi sai trở thành bộ truyền kết hợp nối cứng
5 SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG CỦA BỘ TRUYỀN KẾT HỢP CÔNG SUẤT
Trang 41 2 3 4 5
7 8
9 10
11
a b c
1 R3 R
P2 P1
Hình 5.1 Sơ đồ truyền động của ôtô Hybrid 1_Động cơ điện; 2_Ly hợp động cơ Điện; 3_Khóa K; 4_Bánh răng vệ tinh(2 chiếc); 5_Bánh răng trung tâm; 6_Truyền lực chính(i 0 ); 7_Cần C; 8_Bánh răng bao; 9_Bánh răng nối nguồn Điện và động cơ Nhiệt; 10_ Ly hợp động cơ Nhiệt; 11_Hộp giảm tốc; 12_ Động cơ Nhiệt; P 1 _Phanh bánh răng 8; P 2 _Phanh bánh răng 9
a: Lúc này bánh răng 8 bị cố định
b: Lúc này bánh răng 8 tự do
c: Lúc này bánh răng 8 bị khóa (truyền direct)
6 TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN GIẢM TỐC (i gt ) CHO NGUỒN TỐC ĐỘ CAO, TỶ
SỐ TRUYỀN LỰC CHÍNH (i o )
a) Tỷ số truyền giảm tốc (igt)cho nguồn tốc độ cao
igt=
1
2
N
N
= 16665000,67= 3 b) Tỷ số truyền lực chính (io)
io =
max
2
*
*
V i
R
gt
bx N
=(23.3.(,1416132.1000.5000//360060).0),4 = 1,904
7 TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN KHI CHỈ TRUYỀN ĐỘNG RIÊNG CHO TỪNG NGUỒN CÔNG SUẤT
Theo tính toán ở trên ta thấy công suất nguồn 2 lớn hơn công suất nguồn 1 nên nguồn 2 phải là động cơ nhiệt
2
1
3
Trang 5Xét sơ đồ truyền động của bộ truyền kết hợp kiểu vi sai tốc độ hình 2.1
+ Trường hợp 1: Chỉ truyền nguồn công suất điện 1 ngắt nguồn 2(2 0)
Từ công thức Villiss:
1
2 2
2 1
Z
Z
c
(7-1)
Khai triển công thức (7-1) ta có:
1
2 1
2 2
1
1
2 2
2 1
1
1
R
R Z
Z Z
Z
c
(7-2)
1
2 3
1
R
R
i M
25 , 38
5 , 76
13M
i
+ Trường hợp 2: Chỉ truyền nguồn công suất nhiệt 2 ngắt nguồn 1(1 0)
Khai triển công thức (7-1) ta có:
1
2 1
2 1
2 1
2 2
2 1
R
R Z
Z Z
c
(7-3)
2
1 2
R
R i
c E
,Thay số 1 1 , 5
5 , 76
25 , 38
23E
i
8 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH LỰC KÉO P k = f(V) CHO CẢ HAI NGUỒN CÔNG SUẤT NHIỆT VÀ ĐIỆN (trường hợp chung, hai đối với Điện, hai đối với Nhiệt) 8.1 Thành lập công thức
a) Trường hợp chung cho cả 2 nguồn Điện & Nhiệt cùng truyền Pk5 = f(V5)
V5 = ωbx*Rbx = (ω3/i0)*Rbx = (ω1*Rbx/i0) (8-1)
Ne2 = N2*[a*(ne/nN)+ b* (ne/nN)2 - c*(ne/nN)3] (8-5)
Trong đó a, b, c là các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ:
Đối với xe khách người ta thường sử dụng động cơ diezel 4 kỳ, với các hệ số thực nghiệm được chọn sau: a = 0,7; b = 1,3; c = 1
nB1 = 250[vg/ph]
ωB1 =26.18[rad/s]
M1B =N1/ωB1
M1 =N1/ω1
nN1/nB1 = 4
Trang 6b) Trường hợp Motor Điện truyền i 13M : P k1 = f(V 1 )
V1 = (ω1*Rbx)/(i0*i1M) = ( λ*ωN1*Rbx)/(i13M*i0) (8-6)
c)Trường hợp Động cơ Nhiệt truyền i 23E : P k2 = f(V 2 )
V2 = (ω2*Rbx)/(igt*i0*i2E) = ( λ*ωN2*Rbx)/(igt*i23E*i0) (8-8)
d) Trường hợp Motor Điện truyền direct P k3 = f(V 3 )
V3 = (ω1*Rbx)/(i0*i1M) = ( λ*ωN1*Rbx)/(1*i0) (8-10)
e)Trường hợp Động cơ Nhiệt truyền direct P k4 = f(V 4 )
V4 = (ω2*Rbx)/(igt*i0*i1E) = ( λ*ωN2*Rbx)/(igt*1*i0) (8-12)
Pk4 = M2*io*1*igt*η/Rbx (8-13)
Trong đó:
M1: Mômen động cơ Điện[N.m]
M2: Mômen động cơ Nhiệt[N.m]
Pk: Lực kéo [N]
8.2 Lập bảng
Từ tấc cả công thức trên ta lập bảng sau:
1.21 13460.02 3 3.69 1812.081 3.66666 7 4441.80 8 3.66667 1821.14 1 3.67 7183.032 1.82
13460.02
4441.80
1937.73
2.42
13460.02
7.33333 3
4441.80
2043.23
3.03 13460.02 3 9.21 2126.985 9.16666 7 4441.80 8 9.16667 2137.62 9.17 7261.758
4.24 9614.302 2 12.90 2281.675 12.8333 3 3172.72 12.8333 2293.08 3 12.83 5377.57 4.84
8412.514
14.6666
2354.15
5.45
7477.790
2467.67
2404.12
6.05 6730.011 5 18.43 2430.84 18.3333 3 2220.90 4 18.3333 2442.99 4 18.33 3972.716 6.66 6118.192 3 20.27 2458.463 20.1666 7 2019.00 3 20.1667 2470.75 5 20.17 3673.712
7.87 5176.932 23.95 2480.562
23.8333 3
1708.38
2492.96
8.47
4807.151
25.6666
2487.41
Trang 79.08 4486.674 4 27.64 2458.463 27.5 1480.60 3 27.5 2470.75 5 27.50 2857.953 9.68 4206.257 2 29.48 2430.84 29.3333 3 1388.06 5 29.3333 2442.99 4 29.33 2710.839 10.29
3958.830
31.1666 7
1306.41
2404.12
10.89
3738.895
1233.83
2354.15
11.50 3542.111 3 35.01 2281.675 34.8333 3 1168.89 7 34.8333 2293.08 3 34.83 2341.474 12.10 3365.005 8 36.85 2209.855 36.6666 7 1110.45 2 36.6667 2220.90 4 36.67 2234.967
8.3 Vẽ đồ thị
ĐẶC TÍNH LỰC KÉO ÔTÔ HYBRID
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00
V[m/s]
Pk2 Pk3 Pk4 Pk5
Trang 86 TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN CHO BỘ TRUYỀN ĐỘNG
a Tính tỷ số truyền cho hộp giảm tốc igt cho động cơ tốc độ cao
Ta có công thức tính igt như sau:
max 1
max 2
gt
i (10) Trong đó :2max (i02.i gt.Vmax) /R bx (a)
1max (i01.Vmax) /R bx (b)
Từ (10) ta có: igt = 0 , 5
3
5 , 1
01
02
i i
b Tính tỷ số truyền của truyền lực chính i0
Động cơ - emax - xe có Vmax ; ta có công thức: bx bx enax R bx
i R
0 max
Từ (11) suy ra
max
max 0
6 , 3
V
R
i e bx
(12) + Trường hợp chỉ truyền nguồn 1
max
max 1 0
6 , 3
V
R
max
max 3 , 6
V
R bx
e
Trong đó
30
.
max
1
M N
n
30
67 , 1666 1416 , 3
132
6 , 3 4 , 0 533 , 174
i
7 TÍNH TỶ SỐ TRUYỀN KHI CHỈ TRUYỀN ĐỘNG RIÊNG CHO TỪNG NGUỒN CÔNG SUẤT
Theo tính toán ở trên ta thấy công suất nguồn 2 lớn hơn công suất nguồn 1 nên nguồn
2 phải là động cơ nhiệt
Xét sơ đồ truyền động của bộ truyền kết hợp kiểu vi sai tốc độ hình 2.1
+ Trường hợp 1: Chỉ truyền nguồn công suất điện 1 ngắt nguồn 2(2 0)
Nguồn truyền 1 – Z1 – Z2 – Cần C - 3
Từ công thức Villiss:
1
2 2
2 1
Z
Z
c
(7)
Trang 9Khai triển công thức 7 ta có:
1
2 1
2 2
1
1
2 2
2 1
1
1
R
R Z
Z Z
Z
c
(8)
1
2 3
1
R
R i
25 , 38
5 , 76
1
i
+ Trường hợp 2: Chỉ truyền nguồn công suất nhiệt 2 ngắt nguồn 1(1 0)
Nguồn truyền 2 – igt – Z2 – Z3 – Cần C - 3
Khai triển công thức 7 ta có:
1
2 1
2 1
2 1
2 2
2 1
R
R Z
Z Z
c
(9)
2
1 2
R
R i
c
,Thay số 1 1 , 5
5 , 76
25 , 38
02
i
8 XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH LỰC KÉO CHO CẢ HAI NGUỒN CÔNG SUẤT NHIỆT VÀ ĐIỆN
8.1 Xây dựng đặc tính động cơ nhiệt
Ta có công thức tính mômen xoắn cho động cơ nhiệt: .( 2 )
2
2
N
Trong đó a, b, c là các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ:
Đối với xe khách người ta thường sử dụng động cơ diezel 4 kỳ, với các hệ số thực nghiệm được chọn sau: a = 0,7; b = 1,3; c = 1
Lập bảng 8.1 để xác định giá trị mômen xoắn ứng với từng tốc độ của động cơ
Lam-da
w [rad/
s]
Me[N.m ]
Trang 100.95 497.4 178.4
1.00 523.6 172.8
8.2 Xây dựng đặc tính động cơ điện
Ta có công thức tính mômen xoắn cho động cơ điện:
1
1 1
N
M e (11) Lập bảng 8.2 để xác định giá trị mômen xoắn ứng với từng tốc độ của động cơ
w [rad/s] M [N.m]
0.25 43.6 1036.84
1.00 174.533 259.21
Trang 11TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên.
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ÔTÔ MÁY KÉO (Tập I)
NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội - 1987
[2] TS Nguyễn Hoàng Việt
Trang 12KẾT CẤU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ÔTÔ (phần II)
Tài liệu lưu hành nội bộ Đại học Đà Nẵng - 1998
[3] ThS Lê Văn Tụy
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ Ô TÔ (PHẦN TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ)
Tài liệu lưu hành nội bộ Khoa Cơ khí Giao thông - Đại học Bách khoa - ĐHĐN, năm 2007
