Phần 1: xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. chọn động cơ đặt trên ôtô pps

Xây dựng đường đăc tính ngoài của động cơ : Đối với ôtô động cơ Diêzen thì tốc độ cực đại Nmax sẽ ứng với số vòng quay nN Công suất cực đại Nmax của động cơ nghĩa là điểm A,B trên đồ th

cPhần 1: xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ chọn động cơ

đặt trên ôtô.

+ G là trọng lượng của toàn bộ ôtô

G = Go + Gn.n + Ge

Trong đó :

- Go là trọng lượng bản thân xe ôtô Chọn Go = 2710 (kg)

- Gn : Trọng lượng trung bình của mỗi người ( trọng lượng bình quân của mỗi người thừa nhận la 65 kg)

+ f : Hệ số cản lăn của đường (f = 0.025)

+ k : Hệ số cản không khí Đối với ôtô vận tải k =0.05 ÷0.07 ( kg.gy2

/m4) Lấy k = 0.06 ( kg.gy2/m4 )

+ Vmax là tốc độ cực đại của ôtô ở tay số truyền thẳng khi xe chạy trên đường tốt, mặt đường nằm ngang ( tính theo km/h)

Vmax = 70 km/h

+ F là diện tích chính diện của ôtô (m2)

Tham khảo ôtô cùng loại theo công thức :

F = m.B.H

- m : là hệ số điền đầy diện tích cản chuyển động của ôtô

Đối với ôtô tải ( m = 0.95)

- B : chiều rộng cơ sở của ôtô (m)

80 02 , 0 5905 9 0

1

= 71,713(ml)Đây là công suất thoả mãn điều kiện khi thiết kế nhưng khi lắp trên ôtô có thêm các bộ phận khác, mặt khác để tăng khả năng thắng sức cản đột xuất trong qúa trình chuyển động thì ta phải chọn công suất cao hơn 15÷20% so với công suất trong quá trình tính toán nên ta chọn:

Nv = 78,61 + 7 15% =

Lấy Nv = 122 (mã lực)

So sánh công suất này với công suất của xe tham khảo ta có:

Ứng với Nv = 122 (mã lực) ta chọn nv= 3000 (v/phút)

I.2 Xây dựng đường đăc tính ngoài của động cơ :

Đối với ôtô động cơ Diêzen thì tốc độ cực đại Nmax sẽ ứng với số vòng quay nN

Công suất cực đại Nmax của động cơ nghĩa là điểm A,B trên đồ thị sẽ trùng nhau ( thường hạn chế số vòng quay ở Nmax ) và khi đó:

+ nN : số vòng quay ứng với công suất cực đại

+ ne : số vòng quay của trục khuỷu ứng với một điểm bất kỳ của đồ thị đường đặc tính

Khi có đồ thị N =ƒ(ne) ta có thể xây dựng được đồ thị mômen quay của động

cơ theo công thức :

Ta thành lập được bảng tính các giá tri ( Me,Ne,ne/nn)

dựa vào số vòng quay của ne :

118.596 122

Động cơ Diezen được trang bị bộ điều tốc , để hạn chế tốc độ tối đa của động cơ Do hạn chế của bộ phận hạn chế số vòng quay cho nên ở vị trí có bộ phận hạn chế số vòng quay các đường đặc tính Ne và Me sẽ đi nghiêng xuống vị trí nck (nck là số vòng quay của động cơ khi chạy không) nck =2800 (vòng/phút)Công suất cực đại của động cơ khi làm việc có bộ điều tốc gọi là công suất định mức của động cơ Nn Mô men xoắn ứng với công suất cực đại gọi là mô men xoắn định mức Mn ,số vòng quay ứng với công suất cực đại gọi là số vòng quay định mức nn

Ta có số vòng quay lớn nhất của động cơ khi sử dụng bộ điều tốc là :

nemax =(0,8÷0,9)nN =(0,8÷0,9)3000=2400÷2700 (vòng/phút)

chọn nemax =2600 (vòng/phut)Công suất lớn nhất ứng với số vòng quay lớn nhất của động cơ là:

3 2

N

e N

e N

e

n

n c n

n b n

n a

3 2

2600

30002600

300013

.12600

300087,

tăng độ bám cho lốp giảm tình trạng bị trượt khi xe hoạt động Chọn lốp có ký hiệu (8.25 - 20).

Với ký hiệu trên :

+ Bề rộng của lốp là : B = 8,25 (in) = 209,55 (mm)

+ Bán kính vành bánh xe : r = 20 (in) = 508 (mm)

III Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính ( i0):

Theo đầu bài cho xe chạy với vận tốc cực đại Vmax , với tải trọng định mức thì người lái phải cho xe chạy ở tay số truyền thẳng, trên mặt đường bằng nghĩa

là ih= 1 theo lý thuyết thì tỷ số truyền i0 được xác định theo công thức sau :

i0=0,377

ax

-λ : Hệ số kể đến biến dạng của lốp

Lốp có áp suất thấp λ = (0,93÷0,935) Chọn λ = 0,935

rk= 0,935.( 8,25 + 20

2 ) 25,4 = 433 (mm) = 0,433 m + ipc: Tỷ số truyền của số phụ hoặc hộp phân phối ở số truyền cao

ipc=( 1÷1,5) chọn ipc = 1

+ ihn: tỷ số truyền thẳng cao nhất của hộp số : ih= 1

+ Vmax: vận tốc lớn nhất của ôtô ( Vmax = 70 km/h)

Thay các thông số trên vào công thức ta có :

i0= 0,377.(3000.0, 433

1.1.70 ) =6,99

IV Xác định tỷ số truyền của hộp số và hộp số phụ :

IV.1 Xác định tỷ số truyền của hộp số :

IV.1.1 Xác định tỷ số truyền ở tay số 1:

Tỷ số truyền ở tay số 1 được xác định trên cơ sở đảm bảo khắc phục sức cản lớn nhất của mặt đường mà xe không bị trượt :

+ G = 8500 (kg) Trọng lượng của toàn bộ ôtô

+ ψmax= i + f = 0,025 + 0,25 = 0,275 là hệ số cản cực đại của đường

+ rd=0,433 Bán kính động lực học của bánh xe

+ i0= 6,99 Tỷ số truyền của truyền lực chính

+ ipc= 1 Tỷ số truyền cao của hộp số phụ

+ η tl = 0,85 Hiệu suất của hệ thống truyền lực

ih1 = 8500.0, 275.0, 433

29, 2.0,85.1.1.6,99 = 5,83

Và được kiểm tra bằng công thức :

IV.1.2 Xác định tỷ số truyền ở tay số trung gian :

Ta xác định tỷ số truyền ở tay số trung gian theo phương pháp cấp số nhân :

IV.1.3 Tỷ số truyền số lùi :

Tỷ số truyền số lùi thường chọn trong khoảng il= ( 1,1÷1,3).ih1

Chọn il =1,2.i 1= 1,2.5,83= 6,996

V Lập đồ thị cân bằng công suất động cơ :

Ta có phương trình cân bằng công suất tổng quát :

Ne = Nr + Nf + Nw ± Ni ± Nj + Nmk + No

Trong đó :

-) Ne công suất của động cơ ( mã lực )

-) Nr = Ne ( 1- ηtl ) công suất tiêu hao cho sức cản của gió

công suất tiêu hao cho truc truyền công suất

Mà công suất kéo ở bánh xe chủ động :

+ Ở tay số 1 : V1 = 0,377.

0 1

.

bx e h

bx e h

bx e h

bx e h

bx e h

r n

i i

Trong đó :

- rbx: Bán kính lăn của bánh xe

- ne : số vòng quay của động cơ

Cho nenhững giá trị khác nhau từ ( 500 ÷3000 ) vào các công thức trên để tính

120

0 66.360 56.406 40.035 31.509 4.400 35.909 20.497140

0 118.596

100.807

100.086

78.77

2 68.749 147.521 -46.715

Vmax

V(km/h) 16.681 26.690 40.035 60.052 86.742 100.086

122 118.596

Nf

Đồ thị cân bằng công suất động cơ

Đồ thị cân bằng công suất

Nψ

VI Lập đồ thị cân bằng sức kéo của ôtô

Từ lý thuyết ta đã biết phương trình cân bằng lực kéo tổng quát của ôtô như sau :

+ Pj = G ij

g δ lực cản tăng tốc ( kg) + Pmk : lực cản của moóc kéo

Tính lực kéo ở các bánh xe chủ động theo công thức sau :

N i i n P

+ Me : Mômen xoán của trục khuỷu động cơ (g.m)

+ Ne : công suất của động cơ

+ ne : số vòng quay của động cơ ứng với Ne (v/ph)

+ ic : tỷ số truyền của truyền lực chính

+ ih : tỷ số truyền của hộp số tuỳ theo từng tay số tính toán

Thay số vào công thức trên cho từng tay số khác nhau ta thành lập được bảng sau :

Đối với tay truyền số 1 :

* ) Tính trị số Pω = ƒ(v²) :

Pω không tính theo từng số truyền mà tính theo số biến thiên tốc độ nói chung

Ta có bảng giá trị của Pω biến thiên theo (V):

VII Lập đồ thị đặc tính động lực của ôtô

Chỉ tiêu về lực kéo Pk chưa đánh giá được chất lượng …lực ccủa ôtô nay so với ôtô khác Bởi vì hai ôtô cùng có lực kéo Pk như nhau thì ôtô nào có nhân tố cản không khí bé hơn sẽ có chất lượng động lực tốt hơn và nếu hai ôtô có cùng nhân tố cản không khí như nhau tải trọng như nhau thì ôtô nào có trọng lượng thiết kế bé hơn thì ôtô ấy tốt hơn Vì vậy ta phải tinh yếu tố đông lực học của ôtô

G

KFV r

i i M G

P P

tl o h e k

2

2

6,3

ih : tỷ số truyền của hộp số ứng với từng cấp số

ηtl: hiệu suất của hệ thống truyền lực

io:tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

rbx : bán kính bánh xe (m):

K :hệ số cản khí động học (KG.s2/m4)

F :diện tích cản chính diện (m2)

V: vận tốc chuyển động của ô tô (km/h)

G trọng lượng toàn bộ ôtô ( kg)

Tính D=ƒ(v) cho từng tay số ta thành lập bảng sau :

Đối với tay truyền số 1 :

Trong đó :

α :là góc nghiêng của tia ứng với số phần trăm tải trọng sử dụng tính từ trục hoành

D: nhân tố động lực học của xe khi chở đầy tải

Dx :nhân tố động lực học của xe khi trọng tải thay đổi

G : trọng lượng của ôtô khi chở tải đầy ( Gồm trọng lượng thiết kế Go và trọng lượng chở hàng , hành khách theo định mức Ge)

Ở đây : trọng lượng toàn bộ G=8500 (kg)

Ta thành lập bảng sau :

Phần trăm tải tính

theo tải định mức

Quy ra trọng lượng Gex

160% 6088 8500 10588 1,25 51,30

VIII) Lập đồ thị gia tốc của ôtô :

Ta đã biết công thức để xác định gia tốc của ôtô :

ij i

g Di

Dx

2.003 12.01 21.64

D2 D1

Đồ thị nhân tố động lực học và đô thị tia

δij : hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay khi tăng tốc ở tay số i.

Để đơn giản khi tính toán j ta tính với trường hợp xe tăng tốc trên đường bằng ở các số truyền do đó ψ=ƒ =(i 0) và công thức trên có dạng :

ji=( )

ij i

g f D

δ

−

Tr ị số của hệ số δ có thể dùng công thức kinh nghiệm sau :

2 03 ,

ij = + a i

δ

Đối với xe vận tải chọn a =0,045

Từ các công thức trên ta lập bảng các giá trị của gia tốc đối với từng tay số như sau :

V3 D3 δ3 j3 V4 D4 δ4 j4

6.560 0.203 1.173 1.487 11.677 0.114 1.075 0.8097.872 0.208 1.173 1.530 14.012 0.116 1.075 0.8359.184 0.212 1.173 1.566 16.347 0.119 1.075 0.85510.496 0.217 1.173 1.603 18.683 0.121 1.075 0.877

13.120 0.223 1.173 1.656 23.354 0.124 1.075 0.90615.744 0.227 1.173 1.690 28.024 0.126 1.075 0.92318.368 0.229 1.173 1.705 32.695 0.127 1.075 0.92720.992 0.228 1.173 1.700 37.366 0.126 1.075 0.91923.616 0.225 1.173 1.676 42.036 0.123 1.075 0.89826.240 0.220 1.173 1.632 46.707 0.120 1.075 0.86434.112 0.191 1.173 1.385 60.719 0.100 1.075 0.68836.736 0.176 1.173 1.264 65.390 0.091 1.075 0.60539.360 0.159 1.173 1.124 70.061 0.081 1.075 0.508

VIII Lập Đồ Thị Thời Gian Tăng Tốc Của Ô Tô :

Để thành lập sự phụ thuộc của thời gian tăng tốc vào tốc độ chuyển động của ô tô cần tính diện tích ở dưới đường cong 1/j ,diện tích này tính theo tỷ lệ trên bản vẽ ta sẽ xác định được thời gian tăng tốc của ô tô :

∫

= 21

v

v j

dv

Ở đây v1 và v2 tốc độ đầu và cuối của thời gian tăng tốc

Đồ thị gia tốc của ôtô

Tớch phõn này khụng giải được bằng phương phỏp giải tớch phõn,do đú khụng cú quan hệ chớnh xỏc về giải thớch giữa sự tăng tốc của ụ tụ j và vận tốc chuyển động của chỳng v Nhưng tớch phõn này cú thể giả được bằng đồ thị dựa trờn cơ sở tớnh động lực học hoặc dựa vào đồ thị gia tốc của ụ tụ j = f(v).Để tiến hành xỏc định thời gian ta cần xõy dựng đường cong gia tốc nghịch ở mỗi số truyền khỏc nhau,nghĩa là xõy dựng đồ thị 1/j = f(v) Ở đõy ta xõy dựng đồ thị 1/j

= f(v) ở số cao nhất của hộp số,để thuận tiện cho tớnh toỏn lập đồ thị 1/j theo tốc

độ V ta chọn tỷ lệ biểu diễn theo trục hoành ta chia ra cỏc khảng tốc độ 10 – 12m/s; 12- 14m/s………18 – 20m/s

Theo đú ta xõy dựng được bảng số liệu sau :

Từ cỏc số liệu ở bảng trờn ta xõy dựng được đồ thị gia tốc ngược (Hỡnh A) Chỳng ta lấy một phần diện tớch tương ứng với khoảng biến thiờn vận tốc dv, phần diện tớch được giới hạn bở đường cong 1/j, trục hoành và hai tung độ ứng với sự biến thiờn của vận tốc dv, sẽ biểu diễn thời gian tăng tốc của ụtụ Tổng cộng cỏc diện tớch nhỏ này lại ta được thời gian tăng tốc của ụ tụ từ vận tốc V1 đến vận tốc V2 và xõy dựng được đồ thị thời gian tăng tốc của ụ tụ phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ụ tụ t = f(v) (Hỡnh B) Giả sử thời gian tăng tốc từ vận tốc 8 m/s lờn vận tốc 10 m/s thỡ cần cú khoảng thời gian xỏc định bằng diện tớch (I),

Từ đồ thị gia tốc ngợc ta xác định đợc diễn tích (I) = 7,01 (S)

Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 8m/s lên vận tốc 12m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diễn tích (I) + diễn tích (II)

Từ đồ thị gia tốc ngợc ta xác định đợc diễn tích (I) = 7,01 (S) và (II)= 7,35 (S) Vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 8 m/s lên vận tốc 12 m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I) +(II) sẽ là 7,01+7,35=14,36 (S)

Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 10m/s lên vận tốc 14m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bằng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III)

Từ đồ thị gia tốc ngợc ta xác định đợc diễn tích (III) = 8,07 (S) vậy thời gian để

ô tô tăng tốc từ vận tốc 8m/s lên vận tốc 14 m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I)+(II)+(III) sẽ 14,36+8,07=22,43(S)

Tơng tự vậy ta xác định đợc các giá trị ở bảng sau:

Với (IV)=9,42(S); (V)=12,13(S); (VI)=19,26(S)

56.765 39.673 26.195 13.173

Vmax

v(m/s) 20

18 16 14 12 10 0

0

A: Đồ thị gia tốc ngợc

B: Đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô