bài tập thí nghiệm oto và máy công trình

trước và cầu sau.Khi ô tô đang chuyển động với một vận tốc ban đầu, nếu ta cắt lý hợp thì ô tô chịu tác dụng của các lực: - Lực cản lăn; - Lực cản không khí; - Lực quán tính của ô tô; Xé

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

PHẦN 1: PHẦN I: ĐO LỰC CẢN TỔNG CỘNG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG TRÊN ĐƯỜNG 9

1.Cơ sở lí thuyết 9

2 Phương pháp và trình tự thí nghiệm 12

2.1 Phương pháp đo 12

t 12

Vi 12

j 12

Pj 12

P∑ 12

t1 12

V1 12

j1 12

Pj1 12

t2 12

V2 12

J2 12

Pj2 12

t3 12

V3 12

J3 12

Pj3 12

… 12

… 12

… 12

tn 12

Jn 12

Pjn 12

2.2 Trình tự làm thí nghiệm 14

2.2.1 Các bước làm thí nghiệm 14

2.2.2 Bảng kết quả đo như sau 14

TT 14

Tốc độ 14

Lần đo 14

(km/h) 14

t1(s) 14

t2(s) 14

t3(s) 14

t4(s) 14

1 14

50 14

0 14

0 14

0 14

0 14

2 14

45 14

7.89 14

8.11 14

8.71 14

8.75 14

3 14

40 14

18.61 14

19.16 14

17.82 14

4 14

35 14

26.12 14

27.95 14

28.98 14

28.08 14

5 14

30 14

36.44 14

39.6 14

43.12 14

41.58 14

6 14

25 14

48.23 14

52.51 14

66.23 14

53.36 14

7 14

20 14

61.11 14

67.55 14

81.44 14

68.72 14

15 14

76.42 14

85.1 14

94.81 14

85.97 14

3 Xử lí số liệu 14

3.1 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ của V theo t 14

TT 15

Tốc đô(km/h) 15

Tốc độ (m/s) 15

Lần đo 15

t1(s) 15

t2(s) 15

t3(s) 15

t4(s) 15

Ttb(s) 15

1 15

50 15

13.8889 15

0 15

0 15

0 15

0 15

0 15

2 15

45 15

12.5000 15

8.11 15

8.71 15

8.75 15

8.365 15

3 15

40 15

11.1111 15

16.82 15

18.61 15

19.16 15

17.82 15

18.1025 15

4 15

35 15

9.7222 15

26.12 15

27.95 15

28.98 15

28.08 15

27.7825 15

5 15

30 15

8.3333 15

36.44 15

39.6 15

43.12 15

41.58 15

6 15

25 15

6.9444 15

48.23 15

52.51 15

66.23 15

53.36 15

55.0825 15

7 15

20 15

5.5556 15

61.11 15

67.55 15

81.44 15

68.72 15

69.705 15

8 15

15 15

4.1667 15

76.42 15

85.1 15

94.81 15

85.97 15

85.575 15

t(s) 16

v(m/s)) 16

dv/dt 16

0 16

13.8889 16

-0.1787000 16

-470.693 16

8.365 16

12.5000 16

-0.1590376 16

-418.903 16

18.1025 16

11.1111 16

-0.1391633 16

-366.554 16

27.7825 16

9.7222 16

-0.1226205 16

-322.981 16

40.185 16

8.3333 16

-0.1061083 16

-279.488 16

55.0825 16

6.9444 16

-0.0932291 16

-245.564 16

69.705 16

5.5556 16

-0.0879689 16

85.575 16

4.1667 16

-0.0905349 16

-238.467 16

3.2 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ của P theo V 16

4 Kết luận 17

PHẦN 2: ĐO LỰC PHANH 18

1 Mục đích 18

3 Phương pháp đo 21

3.1 Mô tả thiết bị thí nghiệm 21

Băng thử phanh 21

3.2 Trình tự thí nghiệm: 23

4 Kết quả và xử ký kết quả 25

4.1.1 Xấp xỉ lực phanh cầu sau không taỉ bên trái: 28

4.2.2 Xấp xỉ lực phanh cầu sau không taỉ bên phải : 29

4.2 Lực phanh riêng 29

4.3 So sánh lực phanh giữa hai bánh xe 30

5 Kết luận: 30

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ hiện đại vào học tập và nghiên cứu đang ngày một sâu rộng Trong tiến trình đó, nhằm mang lại hiểu quả cao trong quá trình đào tào thì Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đã được chọn đầu tư phòng thí nghiệm AVL với vồn đầu tư rất lớn, qua đó cho thấy được mức độ hiện đại của phòng thí nghiệm – thực hành cũng như sự quan tâm đến chất lượng đào tạo của ngành giáo

dục Việc ứng dụng công nghệ vào nghiên cứu cơ khí động lực là nhiệm vụ cấp bách trong quá trình hội nhập, nhằm tránh tụt hậu với các nước bạn.

Thực hành thí nghiệm ô tô – máy công trình là môn học được trang bị cho

sinh viên khoa Cơ Khí Giao Thông Sau khi học xong môn học này, sinh viên có thể tiếp cận đầy đủ hơn với các trang thiết bị hiện đại, cách vận hành hệ thống thí nghiệm

và trên hết là phương pháp thực hiện một thí nghiệm hoàn chỉnh, chính xác.

Với sự hướng dẫn tận tình của giảng viên, nhóm em đã hoàn thành thực hành và làm báo cáo đúng thời gian quy định, hiểu biết thêm về các phương pháp đo và cách

sử dụng các thiết bị Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Phùng Minh Nguyên đã hướng dẫn và phụ trách rất nhiệt tình cho chúng em về môn học Thí

nghiêm ô tô và máy công trình, giúp cho chúng em hiểu được kiến thức sâu rộng và bản chất của nó

Đà Nẵng, Ngày …8 Tháng…10…Năm 2014

Nhóm 17B3

PHẦN I: ĐO LỰC CẢN TỔNG CỘNG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG

TRÊN ĐƯỜNG 1.Cơ sở lí thuyết.

trước và cầu sau.

Khi ô tô đang chuyển động với một vận tốc ban đầu, nếu ta cắt lý hợp thì ô tô chịu tác dụng của các lực:

- Lực cản lăn;

- Lực cản không khí;

- Lực quán tính của ô tô;

Xét trường hợp xe chuyển động trên đường ngang, lúc này ta có phương trình chuyển động của ô tô như sau:

Pk= Pf + Pω - Pj

Trong đó:

Giả sử hệ số cản lăn trên bánh xe trước và sau là bằng nhau

f1 = f2 = f

- v – tốc độ chuyển động của ô tô tính theo m/s,

- G – trọng lượng ô tô tác dụng lên bánh xe

qua lực quán tính do chuyển động quay của các chi tiết).

K – hệ số cản không khí, nó phụ thuộc vào dạng ô tô và chất lượng bề mặt

F – diện tích cản chính diện của ô tô máy kéo, nghĩa là diện tích hình chiếu

V – tốc độ tương đối giữa không khí và ô tô, m/s Ta xem không khí tĩnh

Và

G - trọng lượng toàn bộ của ô tô, N.

 Phương trình cân bằng khi xe lăn trơn (cắt ly hợp):

Pf + Pω - Pj = 0





Mặt khác ta có :

2 Phương pháp và trình tự thí nghiệm.

2.1 Phương pháp đo.

Cho xe gia tốc đến một vận tốc (v) nào đó ta ngưng cung cấp nhiên liệu, cắt li hợp

và cho xe lăn trơn trên đường và khi đó xe chuyển động chậm dần đều Phương pháp

là đo biến thiên tốc độ theo thời gian.

Dùng đồng hồ đếm thời gian thay đổi theo tốc độ của ô tô ta lập được bảng số liệu như sau:

Hình 1.2 - Đồ thị biểu diễn vận tốc chuyển động của xe theo thời gian

2.2 Trình tự làm thí nghiệm.

2.2.1 Các bước làm thí nghiệm.

Xe làm thí nghiệm: Mercedes ben MB140D, 16 chỗ ngồi, tự trọng 2100

[KG],công suất động cơ:90kw,số vòng quay:5000(v/p).

(Số lượng người trên xe là 8 sinh viên lên xe và thầy hướng dẫn làm thí nghiệm ) + Bắt đầu di chuyển đến địa điểm làm thí nghiệm.

+ Chuẩn bị đồng hồ bầm giờ và quan sát đồng hồ táp lô báo tốc độ ôtô.

+ Cho xe chạy vượt quá tốc độ 55[km/h] thì bắt đầu nhả bàn đạp ga, đạp bàn đạp ly hợp nhằm ngắt ly hợp và cho xe lăn trơn trên mặt đường thẳng.

+ Khi kim đồng hồ báo tốc độ chỉ 50 [km/h] thì bắt đầu bấm đồng hồ, ứng với vị trí này ta có thời gian t=0 Khi tốc độ của ô tô giảm còn 45[km/h] thì ta tiếp tục bấm đồng

Ta thực hiện quá trình như vậy 4 lần và kết thúc quá trình đo Thực hiện xong quá trình đo cho xe trở về xưởng, thí nghiệm lấy số liệu đã hoàn tất.

2.2.2 Bảng kết quả đo như sau.

Bảng 1.1 - Giá trị thời gian đo theo vận tốc.

3.1 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ của V theo t.

Ta xây dựng đường đặc tính vận tốc V theo t ( V = f(t)).

Kết quả đo khi làm thí nghiệm với V có thứ nguyên là [m/s].

Bảng 1.2 - Quan hệ của vận tốc V theo thời gian t.

Tốc

đô(k m/h)

Hình 1.4 – Đồ thị quan hệ vận tốc theo thời gian V=f(t)

Qua đó ta tìm được phương trình biểu diễn mối quan hệ trên như sau:

3.2 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ của P theo V.

Với m ∼ 2 thì P ∑ =

theo lí thuyết, lí do ở đây là vì các thông số dẫn đến ảnh hưởng của hệ số cản lăn f luôn biến động do xe chạy trên một mặt đường có sự thay đổi về chất lượng trong suốt quá trình làm thí nghiệm.

Tương tự ta tìm hệ số K của lực cản không khí:

Như vậy, qua quá trình xử lí số liệu ta tìm được các thông số sau:

- K=0,55 lớn hơn so với lý thuyết nhưng lớn hơn không nhiều.

-Vận tốc ô tô càng lớn thì lực cản càng lớn do hệ số cản khí động tăng.

- Thực tế thì các hệ số luôn tồn tại dao động xung quanh các giá trị lí thuyết, bởi vì thí nghiệm thực tế luôn tồn tại các biến động nhỏ tác động đến quá trình thí nghiệm.

- Qua bài thí nghiệm chúng ta cũng hiểu rõ hơn về các công cản mà chúng ta đã

được học và các bước tiến hành làm thí nghiệm cũng như cách xử lí số liệu.

PHẦN 2: ĐO LỰC PHANH

1 Mục đích

Đo lực phanh của các bánh trên cùng một cầu để từ đó có thể nhận xét về sự sai lệch lực phanh giữa các bánh Từ đó có cơ sở cho việc điều chỉnh vì rằng nếu lực phanh hai bên mất cân bằng lớn sẽ gây cho xe dễ bị không ổn định, quay đầu xe khi phanh.

2 Cơ sở lý thuyết

- Phương trình chuyển động của ô tô:

(1) P P P P P P P

- Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh:

Do đó (3) được viết lại như sau: δi. G g . jpmax = ϕ . G (4)

g

jpmax = ϕmax

dvt

1

2

−ϕ

=ϕ

= ∫

g

v

pmin = ϕ

1 g

vdv

2

2 1 v

v p 1

v S

2 1 pmin

ϕ

=

R

M P

bx

p

p =

G

P

Pr = p

G

G G

P

Pr p

Nhận xét: Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh thì chỉ tiêu quãng đường phanh

là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì quãng đường phanh cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử lý để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái phanh ở tốc độ ban đầu nào đó

Tuy nhiên bốn chỉ tiêu trên đều có giá trị như nhau do đó khi đánh giá chất lượng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu nêu trên

Đối với nội dung của bài thí nghiệm ta chỉ quan tâm đến chỉ tiêu lực phanh và lực phanh riêng

phanh riêng trên mỗi bánh xe quá lệch nhau nên khi phanh sẽ không đảm bảo tính ổn định của ôtô Xuất phát từ yếu cầu đó người ta đưa ra thêm chỉ tiêu phụ đế đánh giá độ sai lệch giữa lực phanh của các bánh xe trên cùng một cầu của ôtô: K.

15%

P

P P

K

pmax

pmin pmax

Băng thử được nghiên cứu có kí hiệu BA-306.121 là loại băng thử hiện đại hiện

nay, do Đức sản xuất vào năm 1998 Băng thử hoạt động dựa trên các mạch điện tử và

các cảm biến để đưa ra các trị số cần đo Các trị số này được thể hiện trên màn hình

Hiện nay băng thử này đã được các trung tâm thí nghiệm ô tô và các trạm sửa

chữa sử dụng rất nhiều Năm 2001 Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô trường Đại

Học Bách Khoa Đà Nẵng được trang bị băng thử này để phục vụ nghiên cứu và học

tập Băng thử này do công ty AVL của Áo lắp đặt.

b Cấu tạo của băng thử

Băng thử phanh ở phòng thí nghiệm động cơ và ô tô là băng thử loại quán tính kiểu con lăn (con lăn) Các rulô được kéo nhờ các mô tơ và thông qua hộp giảm tốc

Băng thử gồm bộ phận cấp công suất cho hai lô làm việc là hai mô tơ bố trí đối xứng, hai lô chuyển động nhờ bộ truyền xích

Trên một lô bố trí 4 cảm biến lực ở 4 góc, một cảm biến tốc độ để đo tốc độ của bánh xe, một cảm biến lực đặt ở dưới hai lô để đo lực phanh.

Trên băng thử có trang bị thêm các cảm biến cân để đo trọng lượng trục và các môđun xử lý kết quả phục vụ công tác lưu trữ, hiển thị và in ấn kết quả.

6

9 8

7

Hình 2.1- Mặt cắt ngang của băng thử

1 Rulô chủ động; 2 Cảm biến tốc độ; 3 Con lăn trơn; 4 Rulô bị động;

5 Vít hạn chế xê dịch ngang; 6 Lò xo hồi vị; 7 Cảm biến vị trí;

8 Cảm biến đo trọng lượng; 9 Dầm chữ I

9 7

Hình 2.2 Hình ảnh thực tế băng thử phanh

3.2 Trình tự thí nghiệm:

Cho xe chạy vào vị trí băng thử: bánh xe đặt lọt vào hai lô Đặt thiết bị giữ cứng bánh xe sau (đo cầu trước) Khởi động thiết bị đo: đóng điện, chuẩn bị các phím sẵn sàng Nổ máy xe để có trợ lực cho phanh mặc dù không kéo bánh

Hình 2.3- Bánh xe nằm trên băng thử.

Bấm Start cho lô chủ động quay kéo bánh xe và người điều khiển bắt đầu phanh Đến khi có hiện tượng trượt các bánh xe thì độ chênh lệch giữa vận tốc lô chủ động và lô bị động sẽ được các cảm biến tốc độ ghi nhận và đưa tín hiệu về bộ xử lý, bộ xử lý sẽ cho ngừng lô chủ động

Khi đó ta bấm cho in kết quả Trên màn hình sẽ có các đồng hồ chỉ giá trị lực phanh của bánh bên trái và bên phải, chỉ độ lệch lực phanh tương đối, chỉ trọng lượng cầu.

Hình 2.4- Màn hình hiển thị kết quả đo lực phanh

động, tỷ số truyền động i =1, được dẫn động bằng môtơ điện Kết hợp giảm tốc làm giảm tốc từ

Khi tốc độ xe đã chuyển động ổn định, lái xe đạp phanh tạo ra momen phanh ở bánh xe.

Hình 2.5- Tạo và đo lực phanh

Mp = 2PL.RL≡ Mđt

Pp =

bx

L L bx

pR

2 R P R

M

=

L

bt cb pΣ

R

i L P

Trong đó:

L - Cánh tay đòn của cảm biến.

G∑ +G1 = 4.Pcb => G∑ = 4.Pcb -G1

i bx(p)

i pbx(p) i

i pbx(t) i

r(t)G

i

i r(t) r(p) +

≥ 0.5

)P,max(P

PPK

r(p) r(t)

r(p) r(t)−

4 Kết quả và xử ký kết quả

4.1 Bảng kết quả và phương pháp xấp xỉ lực phanh theo thời gian:

Theo nguyên tắc thì ta nên dùng phương pháp xấp xỉ bằng một đa thức Nhưng do để chẩn đoán tình trạng phanh nên ta dùng công cụ xấp xỉ có sẵn của EXCEL để nhận được hàm xấp xỉ

Từ đó đánh giá tình trạng kỹ thuật của phanh.

* Pp=a0 + a1x (hàm bậc nhất)

* Pp=a0 + a1x + a2x2 (hàm bậc hai)

Hình 2.5 –Kết quả thu được từ máy tính

Ta chọn cột số liệu thời gian kết hợp với cột giá trị vận tốc tương ứng rồi thực hiện các bước xấp xỉ trong EXCEL.

*Các bước thực hiện xấp xỉ bằng công cụ có sẵn trong EXCEL:

Ở đây ta xấp xỉ lực phanh theo thời gian bằng hàm bậc hai.

- Bước 1: Nhập số liệu vào EXCEL thành bảng.

Bảng 2.1 – Số liệu thu được từ đồ thị thí nghiệm.

- Bước 2: Bôi đen số liệu và kích chọn vẽ đồ thị theo kiểu XY (Scatter)

- Bước 3: Chọn dạng đường cong đồ thị ta sẽ có được đường đặc tính phanh thực tế.

- Bước 4: Sau khi có được đồ thị thực tế ta kích chuột phải lên đồ thị và kích chọn AddTrendline…ta được

- Bước 5: Ở mục Type của hộp thoại ta chọn kiểu đồ thị polynomial Chọn mục

Display equation on chart.

- Bước 6: Kích close ta sẽ được đường đặc tính với hàm xấp xỉ là một hàm bậc hai.

Đó là hàm xấp xỉ lực phanh cần tìm.Thực hiện như hình dưới:

Hình 2.6 – Hình mô tả tính toán trên máy tính.

Thực hiện xong ta có được đường đặc tính xấp xỉ lực phanh bên trái theo thời gian:

4.1.1 Xấp xỉ lực phanh cầu sau không taỉ bên trái:

Hình 2.7 - Đặc tính lực phanh bên trái

4.2.2 Xấp xỉ lực phanh cầu sau không taỉ bên phải :

Ta chọn cột số liệu thời gian kết hợp với cột giá trị lực phanh bên phải tương ứng rồi thực hiện các bước xấp xỉ trong EXCEL như trên.

Hình 2.8 - Đặc tính lực phanh bên phải

chậm và bó Tuy nhiên hình dạng của đường đặc tính lực phanh bên phải

và bên trái gần giống với đường đặc tính lực phanh lý tưởng nên phanh đảm bảo yêu cầu.

4.2 Lực phanh riêng.

3 ( )

( )

1, 2.10 0,37.9,81.10

( )

1,13.10

0, 274 0.42.9,81.10

4.3 So sánh lực phanh giữa hai bánh xe.

Từ kết quả thí nghiệm ta thấy rằng: Băng thử không những đo được lực phanh của các bánh xe trong quá trình phanh mà còn có khả năng đánh giá được độ sai lệch của lực phanh giữa hai bánh xe khi phanh Việc đo lực phanh nhằm đánh giá hiệu quả phanh, còn độ lệch của lực phanh giữa hai bánh xe nhằm giúp ta nhận xét đánh giá được tính ổn định và tính điều khiển của xe khi phanh, nếu độ sai lệch quá lớn thì

có thể làm cho xe quay đầu hay trượt lê khi phanh Độ lệch được đánh giá trên cơ sở khi xe phanh từ lúc phanh đến khi dừng hẳn là độ dịch chuyển của xe sang trái hoặc sang phải.

Theo TCVN thì độ lệch không được vượt quá nửa bề rộng của xe (25%) Còn theo tiêu chuẩn Quốc tế thì độ lệch là không vượt quá nửa bề rộng của xe (khoảng 12,5%).

Sau quá trình làm thí nghiệm và xử lí số liệu thí nghiệm ta thấy rằng:

- Thực tế thì các hệ số luôn tồn tại dao động xung quanh các giá trị lí thuyết, bởi vì thí nghiệm thực tế luôn tồn tại các biến động nhỏ tác động đến quá trình thí nghiệm.

- Qua bài thí nghiệm chúng ta cũng hiểu rõ hơn về các công cản mà chúng ta đã được học và các bước tiến hành làm thí nghiệm cũng như cách xử lí số liệu.