xây dưng đường đặc tính tốc độ ngoài của đông cơ

Xe chở khách chạy liên tỉnh trọng lợng toàn bộ của ôtô đợc xác định theo công thức: G = Go+An + Gh Kg.. Sử dụng công thức thực nghiệm 1/ Xác định công suất động cơ theo đIều kiện cản chu

Phần I: Xây dng đờng đặc tính tốc độ ngoài của

động cơ chọn động cơ đặt trên ôtô

I-Xác định trọng lợng toàn bộ ôtô

Xe chở khách chạy liên tỉnh trọng lợng toàn bộ của ôtô đợc xác định theo công thức:

G = Go+An + Gh (Kg)

G0- Trọng lợng sử dụng của ôtô ( Trọng lợng của ôtô khi không tải.)

Lấy theo trọng lợng của ôtô tham khảo: G0= 1450 Kg

A – Trọng lợng trung bình của một ngời trên ôtô Với ngời Việt Nam A=

65 (KG )

n- Số chỗ ngồi trên ôtô kể cả ngời lái n= 5

Gh- Trọng lợng hành lý : lấy Gh= 50 (Kg)

⇒ G= 1450 +65.5 +50 = 1825 (Kg)

*Chọn kích thớc của lốp:

Chọn theo xe tham khảo : B – d = 6,7 – 15

→Lốp áp suất thấp, bán kính thiết kế lốp :

r0= ( d+22B) 25,4 = (15 6,7.2+2 ) 25,4 = 360,68 mm

-Bán kính làm việc trung bình: rb= λ r0

Lốp áp suất thấp , hệ số kể đến sự biến dạng của lốp λ= 0,930 – 0,935 Chọn λ=0,930

→ rb= 0,930 360,68 = 335,4 mm

II- Xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoàI của động cơ.

- Ne= f( ne)

- Me= f(ne)

- ge= f( ne)

Sử dụng công thức thực nghiệm

1/ Xác định công suất động cơ theo đIều kiện cản chuyển động

Nv=[

3

].

G f V +k F V

η (ml)

Nv- Công suất của động cơ cần thiết để ôtô khắc phục sức cản chuyển động

đạt vận tốc lớn nhất trên đờng tốt

G- Trọng lợng toàn bộ của ôtô: G= 1825 KG

f- Hệ số cản lăn của mặt đờng: f= 0,012

Vmax=120 km/h: Tốc độ chuyển động lớn nhất của ôtô

k- Hệ số cản của không khí K=0,03 KGs2/m4

F- Diện tích cản chính diện của ôtô Theo bảng II trang 13 ôtô khách số chỗ ngồi n=5 → F= 2 m2

ηt- Hiệu suất của hệ thống truyền lực Theo bảng III trang 15 ôtô khách

ηt= 0,92

⇒ Ne =[ 1825.0, 012.120 0.03.2.1203

270 + 3500 ].0,192 = 42,8 (ml) 2/ Xác định công suất cực đại của động cơ

Nemax= 2 3

e

N

a bλ cλ

 λ + − 

λ= e

N

n

n : Tỷ số giữa số vòng quay của động cơ ứng với vận tốc lớn nhất của

ôtô và công suất lớn nhất của động cơ

Với động cơ xăng không hạn chế số vòng quay chọn λ= 1,2

a,b,c- Hệ số thực nghiệm phụ thuộc loại động cơ Theo bảng IV trang 15

động cơ xăng : a=b=c= 1

42,8

46,9 1.1, 2 1.1, 2 1.1, 2 =

3/ Xây dựng đồ thị đặc tính tốc dộ ngoài của động cơ

• Đờng biểu diễn công suất của động cơ

Ne=Nemax(aλ’+bλ’2-cλ’3) (ml)

λ’= e

N

n

n a=b=c=1 Đặt A= aλ’+bλ’2-cλ’3

⇒ Ne=A.Nemax (ml)

Chọn nN theo ôtô tham khảo : nN=40000 (vg/p)

⇒ ne=λ.nN= 1,2.4000 =4800 ( vg/p)

*Đờng biểu diễn mô men xoắn của động cơ:

Me=716,2 e

e

N

n (KG.m)

Bảng1-Tính các thông số của động cơ

III-Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực

it=ih if i0

ih- tỉ số truyền của hộp số chính

if- tỉ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối

i0- tỉ số truyền của truyền lực chính

Với xe một cầu chủ động, truyền lực chính loại đơn thì if=1

1/ Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính i0:

Tỉ số truyền của truyền của truyền lực chính i0 đợc xác định từ điều đảm bảo cho ôtô đạt vận tốc lớn nhất ,xác định theo công thức

i0=0,377

max

.

fc hn

r n

i i v

nv= 4800 vg/p –Số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất

rb- Bán kính trung bình làm việc của bánh xe: rb=335,4mm = 0,3354 m (lấy theo xe tham khảo )

ifc- tỉ số truyền của hộp số phụ ifc= 1

Ihn- Tỉ số truyền của hộp số chính ở số truyền thẳng ihn=1

Vmax- Vận tốc lớn nhất của ôtô Vmax= 120 km/h

i0=0,3770,3354.4800 5,06

2/ Xác định tỉ số truyền của hộp số chính

a-xác định tỉ số truyền ở số truyền1: Trị số của tỉ số ih1đợc xác định theo

điều kiện cần và đủ để ôtô khắc phục đợc lực cản lớn nhất và bánh xe chủ

động không bị trợt quay trong mọi điều kiện chuyển động

Pk1max ≥ Pcan max

Pk1max ≤ Pϕ

⇒ ih1 ≥ max

max 0

.

b

G r

M i i

ψ

η (1)

ih1 ≤ 2 2

max 0

.

m G r

M i i

ϕ

η (2)

ψmax =f +tgαmax=0,012 +tg120=0,227

G2=1450 Kg; G=1825 Kg

Memax= 11,90 KG.m (theo bảng 1 )

ϕ- Chọn theo bảng VI trang 20 sách hớng dẫn ,chọn theo điều kiện tốt : Đờng nhựa, khô → ϕ=0,7

Điều kiện (1): ih1 ≥0, 227.1825.0,3354 2,84

10,50.5,06.0,92 =

Điều kiện (2): ih1 ≤ 0,7.1450.0,3354 6,96

10,50.5,06.0,92 =

Từ hai điều kiện trên và theo nguyên tắc chọn ih1sát điều kiện cản

Chọn ih1=3,11

b-Xác định tỉ số truyền của các số truyền trung gian:

Chọn số cấp trong hộp số: Hộp số cơ khí, số cấp số tiến n=3 ,một số lùi

Tỉ số truyền của các số truyền trung gian chọn theo qui luật cấp số nhân

ih2= i1 = 3,11=1,76

ih3=1 c-Tỉ số truyền của số lùi:

Trị số của tỉ số truyền lùi đợc chọn lớn hơn trị số của số truyền 1:

il=(1,2-1,3)ih1

Chọn il=1,2 ih1= 1,2 3,11 =3,73 4/Lập bảng xác định vận tốc của ôtô tơng ứng với từng số truyền

Vận tốc chuyển động của ôtô ở các số truyền đợc xác định theo công thức:

vm=0,377

0

.

fc hm

r n

i i i

m- Chỉ số tỉ số truyền đang tính m=1ữ 3

ne biến thiên từ neminđến nemax

Bảng 2-Tính vận tốc của ôtô theo các số truyền

Số truyền III 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,00 120,00

Phần II : xây dựng đồ thị

các chỉ tiêu động lực học của ôtô

i-Xác định chỉ tiêu về công suất

Phơng trình cân bằng công suất

Trờng hợp ôtô tổng quát ôtô làm việc trên dốc nghiêng

Nk= Nf+ Nw± Ni ± Nj Trong đó: Nk- Công suất kéo ở bánh xe chủ động, đợc xác định theo công thức : Nk=Ne- Nr= Ne.ηt (bảng 1 )

Nf-Công suất tiêu hao cho cản lăn:

Nf=G.f.cosα 270V ( ml)

Ni- Công suất tiêu hao cho cản lên dốc:

Ni= G.sinα.270V (ml )

Nw- Công suất tiêu hao cho cản không khí :

Nw= . 3

3500

k F V ( ml )

Nj-Công suất tiêu hao cho cản quán tínhkhi tăng tốc:

Nj= G.δi.j

270

V

( ml) δi-Hệ số tính đến ảnh hởng của các khối lợng quảy trong động cơ,hệ thống truyền lực và các bánh xe

Bảng3 Tính công suất của ôtô.

II-Xác định chỉ tiêu lực kéo.

1/ Phơng trình cân bằng lực kéo

Phơng trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổng quát:

Pk=Pf+Pw ± Pi ± Pj +Pm

Phơng trình viết dới dạng khai triển:

0

b

M i i i

r

η

= G.f.cosα + k.F 2

13

V ± G.sinα ± δi

G

g J +n.Ψ.Q Khi chạy ổn định Pj =0 (lực cản quán tính), du lịch nên Pm=0 (lực cản kéo moóc), trên đờng bằng α=0

→ e 0 f h t

b

M i i i

r

η

= G.f + k.F 2

13

V

Để lập bảng tính lực kéo theo tốc độ cần sử dụng các công thức:

Số truyền I 6,43 9,64 12,86 16,07 9,28 22,50 25,71 28,93 32,14 35,35 38,57

Số truyềnII 10,15 15,23 20,31 25,38 30,46 35,54 40,61 45,69 50,77 55,85 60,92

Số truyền III 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,0 120,00

0

.

fc hm

r n

i i i ; Pkm= 0 f t

b

i i r

η

Me.ihm =C Me.ihm (KG )

Bảng 4- Tính lực kéo Pk theo tốc độ ôtô

Me 9,74 10,16 10,41 10,50 10,41 10,16 9,74 9,15 8,40 7,47 6,38

V Số truyền I 6,43 9,64 12,86 16,07 9,28 22,50 25,71 28,93 32,14 35,35 38,57

Pk1(KG) 420,43 438,56 449,35 453,24 449,35 438,56 420,43 394,96 362,59 322,45 275,40

V Số truyềnII 10,15 15,23 20,31 25,38 30,46 35,54 40,61 45,69 50,77 55,85 60,92

Pk2(KG) 237,93 248,19 254,36 256,49 254,36 248,25 237,93 223,52 205,20 182,48 155,85

V Số truyền III 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,0 120,00 Pk3(KG) 135,19 139,35 144,49 145,74 144,49 141,02 135,19 127,00 117,42 103,68 88,55 Pf(KG) 21,42 21,42 21,42 21,42 21,42 21,42 21,42 21,42 21,42 21,42 21,42 Pw(KG) 1,85 4,15 7,38 11,54 16,62 22,62 29,54 37,38 46,15 55,85 66,46 Pw+Pf(KG) 21,16 23,24 26,14 29,88 38,04 44,04 50,96 58,80 67,57 77,27 87,88

2/ Đồ thị cân bằng lực kéo

III- Xác định chỉ tiêu về nhân tố động lực học D

A- Xác định nhân tố động lực học D khi ôtô chở định mức

1/ Phơng trình nhân tố động lực học D khi ôtô chở tải định mức

D= P k P w

G

−

Dạng khai triển: D =

2 0

.

13

b

k F r

G

η

−

= P P j

G

ψ ±

= Ψ± i

g

δ

j

Dm=P km P wm

G

−

; m= 1ữ3 Là chỉ số ứng với số truyền đang tính

Bảng5-Nhân tố động lực học D theo tốc độ

Me 9,74 10,16 10,41 10,50 10,41 10,16 9,74 9,15 8,40 7,47 6,38

V Số truyền I 6,43 9,64 12,86 16,07 19,28 22,50 25,71 28,93 32,14 35,35 38,57

Pk1(KG) 420,43 438,56 449,35 453,24 449,35 438,56 420,43 394,96 362,59 322,45 275,40 Pw1(KG) 0,19 0,43 0,76 1,19 1,72 2,34 3,05 3,86 4,77 5,77 6,87 D1 0,230 0,240 0,246 0,248 0,245 0,239 0,229 0,216 0,196 0,174 0,147

V Số truyềnII 10,15 15,23 20,31 25,38 30,46 35,54 40,61 45,69 50,77 55,85 60,92

Pk2(KG) 237,93 248,19 254,36 256,49 254,36 248,25 237,93 223,52 205,20 182,48 155,85 Pw2(KG) 0,48 1,07 1,90 2,97 4,28 5,83 7,61 9,63 11,90 14,40 17,13 D2 0,130 0,135 0,138 0,139 0,137 0,133 0,126 0,122 0,110 0,092 0,076

V Số truyền III 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,0 120,00 Pk3(KG) 135,19 139,35 144,49 145,74 144,49 141,02 135,19 127,00 117,42 103,68 88,55 Pw3(KG) 1,85 4,15 7,38 11,54 16,62 22,62 29,54 37,38 46,15 55,85 66,46 D3 0,073 0,074 0,075 0,074 0,070 0,065 0,058 0,049 0,039 0,032 0.012

3/ Giới hạn của đồ thị D theo điều kiện bám:

ý nghĩa sử dụng của đồ thị D dựa trên điều kiện sau:

Ψ ≤ D ≤ Dϕ

Ψ ≤ D –Là điều kiện cản cần thiết khi ôtô chuyển động ở vận tốc của các

số truyền khác nhau (Trờng hợp không tăng tốc )

D ≤ Dϕ-Là giới hạn của nhân tố động lực học D theo điều kiện bám

Dϕ = P P w

G

ϕ −

=

2 2

.

13

k F V

G

B-Xác định nhân tố động lực học D X khi tải trọng của ôtô thay đổi. 1/ Phơng trình xác định DX

Trong thực tế ôtô có thể làm việc với tải trọng thay đổi (non tải, không tải, quá tải ), khi đó ta có công thức xác định nhân tố động lực học nh sau:

k X

X

P P D

G ω

−

Mặt khác ta có: P P k

D G ω

−

= (6)

Từ (5) và (6) rút ra đợc biểu thức nhân tố động lực học DX:

X

1 X

G D

tg

Trong đó:

Đối với ôtô khách, tia tải trọng đợc biểu diễn theo số ngời

2/ Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học DX, (đồ thị tia) khi tải trọng thay

đổi

Lập bảng xác định các tia tải trọng tơng ứng với các góc α1 theo công thức:

xk

1k

G

tg

G

α =

Bảng 6-tính % tải trọng của ôtô

Số ngời

theo % tải toàn bộ của xe Khối lợng

Gx(kg)

Tia tải trọng tính theo góc tg(α )=Gx/G

α(Độ)

Dựa vào số liệu bảng 5, 6 ta xây dựng đợc đồ thị D và DX

A-Xác định gia tốc của ôtô.

1/Biểu thức xác định gia tốc

δ

−

=

i

j ( m/s2 )

Khi ôtô chuyển động trên đờng bằng ta có công thức tính gia tốc:

δ

−

m

D f g

j ( m/s2 )

Trong đó:

m: Chỉ số tơng ứng với số truyền đang tính, m = 1 ữ n (n là cấp số của hộp

số chính)

D: Nhân tố động lực học khi ôtô chở đủ tải

g: Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 m/s2

f: Hệ số cản lăn

δi: Hệ số kể đến ảnh hởng của khối lợng quay đợc tính theo công thức sau

2

im 1,04 0,05.i hm

δ = +

Bảng7- xác định δi

số truyền

thông số I II III

i

2/ Lập đồ thị xác định gia tốc của ôtô

Bảng8-Tính gia tốc của ôtô theo các số truyền’

n(v/ph)

Các

thông số

1050 1575 2100 2625 3150 3675 4200 4725 5250 5775 6300

Số truyền I 6,43 9,64 12,86 16,07 19,28 22,50 25,71 28,93 32,14 35,35 38,57 D1-f 0,218 0,228 0,234 0,236 0,233 0,227 0,217 0,204 0,184 0,162 0,135

j1 1,40 1,46 1,72 1,51 1,49 1,46 1,39 1,31 1,20 1,04 0,87

số truyền

II 10,15 15,23 20,31 25,38 30,46 35,54 40,61 45,69 50,77 55,85 60,92 D2-f 0,118 0,123 0,126 0,127 0,125 0,121 0,114 0,110 0,098 0,080 0,064 j2 0,96 1,01 1,08 1,19 1,02 0,99 0,93 0,90 0,80 0,65 0,52

Số

truyềnIII 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 110,0 120,00 D3-f 0,061 0,062 0,074 0,062 0,058 0,053 0,046 0,037 0,027 0,020 0,00 j3 0,55 0,56 0,63 0,56 0,52 0,48 0,41 0,33 0,24 0,18 0,00

B-Xác định thời gian tăng tốc.

Biểu thức xác định thời gian tăng tốc

2

1

v

v

Để xác định thời gian tăng tốc ta dùng phơng pháp gần đúng.

Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc

Lập bảng tính biểu thức 1/jm rồi xây dựng đồ thị gia tốc ngợc

( m =1ữk).Trên đồ thị gia tốc ngợc chia khoảng từ Vmin ữ 0,95Vmax làm k khoảng đều nhau, lấy một khoảng thứ i ta có Fi=∆Vi.1/jtbi (mm2 )

Jtbi= 1 1

2

i

j + j+

∆Vi-là khoảng vận tốc thứ i; iđợc lấy từ Vminữ 0,95Vmax

∆V1=V1-Vmin; ∆V2=V2-V1;

Thứ nguyên V (km/h ); j (m/s2 ); t ( s );

Vận dụng công thức tính các ô diện tích có:

i

V

à à à à

∆

Bảng9- Trị số gia tốc ngợc của ôtô:

v

Km/h

Thông số

vmin v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7 v8 0,95vmax

Số truyền I 6,43 9,64 12,86 16,07 19,28 22,50 25,71 28,93 32,14 36,64

j1(m/s2) 1,40 1,46 1,50 1,51 1,49 1,46 1,39 1,31 1,20 1,04

1/j1 0,71 0,68 0,67 0,66 0,67 0,68 0,72 0,76 0,83 0,96

Số truyền II 10,15 15,23 20,31 25,38 30,46 35,54 40,61 45,69 50,77 57,8

j2(m/s2) 0,96 1,01 1,03 1,09 1,02 0,99 0,93 0,90 0,80 0,65

1/j 2 1,04 1,01 0,97 0,92 0,98 1,01 1,08 1,11 1,25 1,54

Số truyềnIII 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 114

j 3 (m/s 2 ) 0,55 0,61 0,63 0,61 0,52 0,48 0,41 0,33 0,24 0,18

1/j 3 1,82 1,79 1,59 1,75 1,92 2,08 2,44 3,03 4,17 5,49

Bảng10- Tính thời gian tăng tốc của ôtô

V(km/h)

Thông số

6,43 ữ 20 20 ữ 30 30 ữ 40 40 ữ 50 50 ữ 60 60 ữ 70 70 ữ 80 80 ữ 90 90 ữ 100 100 114 ‐ 120

Khoảng diện

Khoảng thời

Thời gian

C-Xác định qu ng đ ã ờng tăng tốc của ôtô.

Biểu thức xác định quãng đờng tăng tốc

áp dụng công thức:

2

1

v

v

ds

dt

Dùng phơng pháp tính tích phân gần đúng:

Dựa vào đồ thị t-v, chia thành k khoảng từ vmin đến 0,917.vmaxlấy một khoảng thứ i bất kì;

Ap dụng công thức sau để tính quãng đờng tăng tốc

à à à à

∆ti: Khoảng thời gian thứ i, i lấy từ vminđến 0,917.vmax

Lập bảng tính quãng đờng tăng tốc dựa vào công thức trên

∆t1=t2-t1; ∆t2=t3-t2; …

vtbi= 1

2

v +v+

Thứ nguyên của s: m Bảng11-Tính quãng đờng tăng tốc của ôtô

V

km/h

Thông

số

8,89 ữ 20 20 ữ 30 30 ữ 40 40 ữ 50 50 ữ 60 60 ữ 70 70 ữ 80 80 ữ 90 90 ữ 100 100 ữ 110 120

Khoảng diện

tích ∆ F(mm) 581 431 531 750 913 1131 1400 1712 2269 4248

Khoảngquãng

đờng ∆ S(m) 51,64 38,31 47,2 66,67 81,07 100,53 124,44 152,18 201,69 377,6

Quãng đờng

tăng tốc S(m) 51,64 89,95 137,15 203,82 284,89 409,33 533,77 685,95 887,64 1265,24