Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế số vòng qoay

Ta đang tính với ôtô tải chuyên chở hàng hóa nên trọng lượng toàn bộ của ôtô được xác định như sau: Trong đó: Tự trọng của ôtô. : Tự trọng môt người. :Trọng lượng hàng hóa chuyên chở. Số chổ ngồi trong buồng lái.

NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :

Kết quả đánh giá :

.

GIÁO VIÊN BẢO VỆ : .

Kết quả đánh giá :

.

PHẦN I:

XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI

I/ Xác định trọng lượng toàn bộ của ôtô:

Ta đang tính với ôtô tải chuyên chở hàng hóa nên trọng lượng toàn bộ của ôtô được

xác định như sau:

G G= 0+n G n+G hh

Trong đó: G o:Tự trọng của ôtô

G n:: Tự trọng môt người

G hh:Trọng lượng hàng hóa chuyên chở

n:Số chổ ngồi trong buồng lái

Đối với xe tải ta đang xét: n=3 người (1 lái 2 phụ)

0 4300755000

n hh

II/ Chọn động cơ và xây dựng đường đăc tính ngoài

Theo đầu đề bài ta đã biết được loại ôtô, tải trọng và tôc độ Vmaxcủa xe khi chạy trên đường nằm ngang có hệ số cản lăn f Ta thấy rằng ôtô chỉ đạt được V max khi chạy trên đường bằng tốt và không kéo moóc hoăc truyền công suât cho thiết bị phụ khi đó công suất động cơ phát sinh ra là:

Ở đây : G=9525 kg , trọng lượng toàn tải.

f = 0,024 - Hệ số cẳn lăn của đường

Vmax= 95km/h-Tốc độ cực đại của ôtô ở tay số truyền thẳng khi chạy trên đường tốt , nằm ngang

để đơn giản người ta dùng công thưc tính gần đúng sau :

F = m.B.H0 ( 2

m )

m - Hệ số điền đầy diên tích cản không khí

Đối với ôtô tải m = 1

B - Chiều rộng cơ sở của xe : B = 1,8 m

H - Chiều cao toàn bộ của xe :H = 2,35 m

suất động cơ đem thử trong điều kiện thí nghiệm thiếu các bộ phận: tiêu âm, quạt gió, bình lọc không khí và các bộ phân khác

Nhưng khi lắp trên ôtô thì các bộ phận trên lại có mặt và mặt khác để tăng khản năng thắng lực cản đột xuất trong quá trình chuyển động thì công suất của động cơ đặt trên ôtô phải lơn hơn công suất tính theo công thức (1) tư15%-20% Ở đây ta chọn công suất đặt trên ôtô lớn hơn 20%

Vậy công suất động cơ được chọn đặt trên ôtô sẽ la :

III/ Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế số vòng qoay.

Ôtô ta đang xét là ôtô tải đặt động cơ xăng có hạn chế số vòng qoay Đối với ôtô tải không yêu cầu tốc độ lớn như ôtô du lịch mà chủ yếu là yêu cầu

năng suất và tính kinh tế cao, theo đường đặc tính ngoài của động cơ thì suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất ứng với chổ công suất không phải là cực đại mà là điểm dưới chổ công suất cưc đại N max Như vậy để đạt được năng suất cao giá thành hạ thì ôtô tải đặt động cơ xăng thường có bộ phận hạn chế số vòng qoay

Ở ôtô có bộ phận hạn chế số vòng qoay thì tốc độ lớn nhất V max của ôtô sẻ ứng với

số vòng qoay n V ở chổ hạn chế

Theo đầu đề thiết kế ta chọn n N =3200 v/f ứng với công suất cưc đại N max

Muốn tìm n v ta có biểu thức xác định như sau :

N N

2 3

179,9615

=+ − = 183,447 (m.l)

Với n N =3200 v/p và tỷ số chọn n v =0,9.n N ta xác định được số vòng qoay ở chổ

hạn chế (hay ở V max) là :

n v =0,9.n N =0,9.3200 2880= (vòng/phút)

Từ các trị số n N v, v và n N N, N ta đã xác định được điểm hạn chế số vòng qoay và điểm có công suất cực đại Để xác định các điểm khác ta sử dụng công thức thực nghiệm của S.R.Lây-Đéc-Man sau đây :

n e - Số vòng qoay của động cơ ứng với công suất N e

n N - Số vòng qoay của động cơ ứng với công suất cực đại N max

a,b,c - hằng số thực nghiệm Đối với đông cơ xăng :

Khi xây dựng được đồ thị N e = f n( )e ta có thể xây dựng đồ thị mômen qoay của

đông cơ theo công thức sau : e 716, 2. e

e

N M

N e 42.56 66.59 90.99 114.7 136.5 155.4 170.2 180 183.4 201.8

M e 47.63 49.68 50.91 51.32 50.91 49.68 47.63 44.75 41.06 40.06

Bảng 1: Mối quan hệ N M e, e theo n e

Từ các giá trị trong bảng (1)ta vẽ đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ với tỷ lệ

xích trên đồ thị lấy theo bản vẽ giấy A4 như sau:

+ Đối với vận tốc: µne = 35,2 (v ph/ )

mm - biểu diển theo trục hoành

+ Đối với Mômen xoắn: µMe= 11,12(KG m )

mm - biểu diển theo trục tung

+ Đối với công suất :µ =Ne 1,987634 m l.

mm -biểu diển theo trục tung

ne(v/p)

194,8969 198.7634

PHẦN II :

I/ Xác định tỷ số của truyền lực chính :i0

Tỷ số truyền lực chính i0 được xác định đảo bảo tốc độ chuyển động cực đại V max

của ôtô khi xe chở với tải trọng định mức thì người lái cho xe chạy ở số truyền cao nhất của hộp số trên mặt đường bằng Theo lý thuyết i0 được xác định theo công thức :

ax 0

ax

.0,377

bx em

r n i

i V

= (2)

Ở đây : i0 - Tỷ số truyền của truyền lực chính

i h - Tỷ số truyền cao nhất của hộp số

Do ta đang xét xe có số truyền cao nhất là số truyền thẳng nên ih=1

V max-Vận tốc cực đại của ôtô (đầu đề cho V max= 95 ( km/h)

n emax =n v= 2880 v/p Số vòng qoay của động cơ ưng với V max

hiệu ta biết được lốp là loại lốp có áp suất thấp nên λ =(0.93 0,935)÷ .

Ta chọn λ= 0,935 , vậy bán kính lăn của bánh xe sẻ là

1.95

II/ Xác định tỷ số truyền ở các tay số trung gian của hôp số.

1 ,Xác định tỷ số truyền của tay số I :

Tỷ số tryền của hộp số bắt đầu được xác định ở tay số trưyền thấp nhất Tỷ

số truyền i hI được xác định theo điều kiện cần và điều kiện đủ để khắc phụcđược lưc cản lớn nhất của đường và bánh xe chủ động không bị qoay trong điều kiện chuyển động

- Theo điều kiện khắc phục lực cản lớn nhất :

hI

G r i

ψ

η

≥ -Theo điều kiện đảm bảo cho bánh xe chủ động không bị trươt qoay:

ax

km

P ≤Pϕ Khai triển hai vế ta được :

ax 0

b bx hI

G r i

ϕη

hI

G r i

ψ

η

= Điều kiên kiểm tra :

ax 0

b bx hI

G r i

ϕη

G: Trọng lượng toàn tải của ôtô

M emax:Mômen xoắn cực đại của động cơ

So sánh giá trị M e ở bảng I ta có M emax= 51,32 (m.l)

G b :Trọng lượng bám G b= m.G2

+ G2:Trọng lượng tĩnh tác dụng cầu chủ động ( cầu sau)

G2= 6950 kg (chọn theo xe tham khảo)

b bx hI

G r i

ϕη

51,32.5,157.0,85 = 9,21

Ta thấy i hI= 5,577< 9,21 thỏa mãn điều kiện vậy ta chọn i hI= 5,577

2, Xác định tỷ số truyền của các tay số trung gian:

Có hai phương pháp xác định tỷ số truyền ở các tay số trung gian:

+ Xác định tỷ số truyền theo cấp số nhân

+ Xác định tỷ số truyền theo cấp số điều hòa

Ta chọn phương pháp xác định tỷ số truyền theo cầp số điều hòa

Ta đang tính với xe có 5 tay số, tay số cuối cùng i5 là số truyền thẳng

nên i5= 1

3 4

2 4

PHẦN III :

I/ Tính toán chỉ tiêu về công suất

Phương trình cân bằng công suất tổng quát của ôtô như sau:

N K = N f + Nω ± N i ± N j+ N m

Trong đó :

N K: Công suất kéo ở bánh xe chủ động, được xác định

Theo công thức :N K =N e−N r =N e tη

với : N e :công suất có ích của động cơ

N r :công suất tiêu hao cho tổn thất cơ khí

N m: Công suất tiêu hao cho lực cản kéo moóc

Ta đang xét với xe không kéo moóc nên N m=0

Vây công thức có thể viết lại như sau :

N K = N f +Nω ± N j ± N i

Tuy nhiên trong phương trình cân bằng công suất trên ta chỉ cần xác định công suất N K, N f và Nω theo tốc độ của tường tay số của hộp số và để xây dựng được đồ thị cân bằng công suất ta phải tính tốc độ chuyển động của ôtô ở từng tay số theo số vòng qoay n ecủa động cơ

Công thức tính :

0

.0,377

bx e n

hn

r n V

Bảng 2: Tốc độ chuyển động V của các tay số theo n e

Sau khi thành lập được bảng vận tốc V ở từng tay số ta thành lập bảng tính N K cho từng tay số theo vận tốc của các tay số đó và thành lập bảng tính N f ,Nω, N f +Nω

từ vận tốc Vminđến V max

Sử dụng công thức tính sau đây để lập bảng N K:

N K =N e ηt.

Do N K =N K1=N K2 =N K3 =N K4 =N K5 =N e.ηt nên ta lập chung cùng một bảng Với bảngN e theo vận tốc của từng tay số:

Hình 2 : Đồ thị cân bằng công suất.

II/ Tính toán chỉ tiêu về lực kéo (P K).

Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổng quát trên dốc với đấy

đủ các thành phần lực các thành phần lực cản được biểu diễn theo dạng sau:

K

P = P f + Pω ± P i ± P j + P mk Trong đó:

P K- Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động (kg)

M P r

= = e .0 h t

bx

M i i r

η

Ở đây:

M k : Mômen xoắn ở bánh xe chủ động (KG.m)

r bx :Bán kính lăn của bánh xe chủ động (m)

M e :Mômen xắn của trục khuỷu động cơ (KG.m)

N e :Công suất động cơ (m.l)

n e :Số vòng qoay của động cơ ứng với N e(v/f)

i0 :Tỷ số truyền của truyền lực chính

i h :Tỷ số truyền ở tay số đang tính toán của hộp số

Từ các thông số đả tính được ở các phần trên và công thức (II) ta lâp bảng

V4 13.74 20.61 27.47 34.34 41.21 48.08 54.95 61.82

Pk4 709.9 740.5 758.8 764.9 758.8 740.5 709.9 667

V5 21.11 31.67 42.22 52.38 63.33 73.89 84.44 95.0

Pk5 461.9 481.8 493.7 497.7 493.7 481.8 461.9 434

Bảng 5: P K theo vận tốc của các tay số

Và sử dụng các công thức sau đây để tính Pf ,Pωvà Pf + Pω như sau:

2108,578

1431,174

971,398 659,322 447,507 219,075

P f +Pw

III/ Tính toán nhân tố động lực học khi đầy tải (D) và thay đổi tải(D x )

1.Xác định nhân tố động lực họcD khi đầy tải G e :

Khi so sánh tính chất động lực học của các loại ôtô khác nhau và với điều kiện làm việc khác nhau, người ta mong muốn có được các thông số mà nó thể hiện được tính chất động lực học của ôtô Bởi vậy cần có các thông số đặc trưng tính chất động lực học của ôtô mà các chỉ số kết cấu không có mặt trong thông số đó Thông số đó là nhân tố động lực học của ôtô

Nhân tố động lực học của ôtô là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến PK trư đi lực cản không khí Pω và chia cho trọng lượng toàn bộ của ôtô (trọng lượng toàn tải) Tỷ số này được kí hiệu bằng "D" và có biểu thức tính như sau:

Để duy trì cho ôtô chuyển động trong một thời gian dài cần thỏa mãn điều kiện sau:

D ≥ϕ

Nếu tính đến khản năng trượt qoay của bánh xe chủ động trong quá trình làm việc thì nhân tố động lực họccủng bị giới hạn bởi điều kiện bám của cấc bánh xe chủ động với mặt đường

Ta có lực kéo tiếp tuyến lớn nhất của các bánh xe chủ động P Kmaxbị giới hạn theo điều kiện bám như sau :

Vậy giới hạn của đồ thi D là biểu thức (1.3)

Để xây dựng đồ thị D cần phải lập bảng tình các trị số trong phương trình (III.1),

mà trong trường hợp ta đang tính vối xe có 5 tay số thì D phải được tính cho 5 tay số:

Dn = P Kn P n

G

ω

− Trong đó:

n : Tay số dang xét n= 1 5

Dn : Nhân tố động lực học ứng với tay số đang xét

PKn:Lực kéo tiếp tuyến ứng với tay số đang xét

Pwn:Lực cản không khí ứng với tay số đang xét

Các giá trị nhân tố động lực học "D" ở các tay số được thể hiện trong bảng ( 7 ), trong bảng có sử dụng các công thức sau để tính:

K K bx

M P r

= = e .0 h t

bx

M i i r

η

2

.13

Bảng 7: Các giá trị nhân tố động lực học D

2 Xác định nhân tố động lực học D X khi tảy trọng của ôtô thay đổi:

Ở phần 1 phần này ta đã tính toán nghiên cứu đặc tính động lực học của ôtô tương ứng với trường hợp ôtô tải đầy Nhưng trong quá trình sử dụng thực tế, không phải lúc nào ôtô củng chở tải đầy và trọng lượng hàng hóa củng như hàng khách có thể thay đổi trong một phạm vi khá lớn Khi đó biểu thức xác định nhân tố động lực học của ô tô được xác như sau:

Từ biểu thức tính (III.1) và biểu thức trên ta nhận xét rằng:

Giá trị nhân tố động lực học cúa otô tỷ lệ nghịch với tỷ trọng lượng toàn bộ của nó Diều này cho phép chúng ta xác định nhân tố động lực học của ôtô tương ứng với tải trọng thay đổi bất kì nào đó theo công thức:

Trong đó: K- ứng với chỉ số tải trọng (%)

Để cho đơn giản trong tính toán các giá trị của α được thể hiện trong bảng sau:

GX 4525 5525 6525 7025 7525 8525 9525 10025

GX/Ge 0.475 0.58 0.685 0.738 0.79 0.895 1 1.053

α 25.412 30.118 34.413 36.41 38.31 41.829 45 46.524

46,069 31,264 21,223



IV/ Tính toán khản năng tăng tốc của ôtô:

1/Xác định khản năng gia tốc của ôtô:

Nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(V) ta có thể xác định được sự tăng tốc của ôtô khi hệ số cản của mặt đường đả biết và khi chuyển động ở một số truyền bất kì với một vận tốc đả biết

Từ biểu thức( III.1) khi đả biết được hệ số cản tổng cộng của mặt đường ψ , nhân tố động lực học D ta xác định khản năng tăng tốc như sau:

D = i.j

g

δ

ψ +

D - Nhân tố động lực học khi ô tô đầy tải.

δim-hệ số kể đến ảnh hưởng của khối lượng qoay.

Được tính theo công thức : δim=1,04 + a i2

hm .Đối với ôtô tải a nằm trong khoảng thực nghiệm sau a = 0,05 ÷ 0,07 và ta chọn a = 0,05 nên ta có:

Bảng 9: Giá trị của δim theo các số.

Từ các thông số δim ở bảng (9) ta sử dụng công thức tính (IV.1) để lập bảng gia tốc

Bang 10: gia toc cac tay so

2/ Xác định thời gian tăng tốc & quảng đường tăng tốc của ô tô:

Nhờ đồ thị nhân tố động lực học của ôtô chúng ta sẻ xác định được sự tăng tốc của ôtô qua đồ thị j= f v( )và củng từ đây ta xác định được thời gian tăng tốc và quảng

đường tăng tốc của chúng Đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng động lực học của ôtô:

A > Xác định thời gian tăng tốc của ôtô:

Từ biểu thức: j = dV

dt ;

Ta suy ra: dt =1.dV

j ;

Vậy thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ V1 đến tốc độ V2 sẻ là:

t = 21

1

cơ sở đặc tính động lực học hoặc nhờ vào đồ thị gia tốc của ôtô j= f v( ) Để tiến

hành xác định thời gian tăng tốc của ôtô theo phương pháp tích phân bằng đồ thị thì

ta cần phải xây dựng được đồ thị đường cong gia tốc ngược ở mổi số truyền khác nhau, nghỉa là xây dựng được đồ thị 1j =f (V) ;

Trong quá trình tính toán và xây dựng đồ thị, ta cần lưu ý rằng:

+> Tại vận tốc lớn nhất của ô tô Vmaxthì giá trị gia tốc j = 0 và do đó 1j =∞

Vi vậy trong tính toán ta chỉ lấy giá trị vận tốc của ô tô trong khoảng từ Vmin đến 0,95.Vmax

+>Tại vận tốc nhỏ nhất Vmin thì lấy trị số t=0 ;

Phương pháp tích phân bằng đồ thị còn gọi là phương pháp tích phân gần đúng và được thực hiện theo các bước như sau:

-Xây dựng đồ thi gia tốc ngược bằng cách sử dụng các giá trị gia tốc ở bảng (10) Ta

Bang 11: gia tri gia toc nguoc

Sau khi xây dựng bảng giá trị gia tốc ngược và vẽ được đồ thi gia tốc ngược Ta chia trên đồ thị gia tốc ngược thành n khoảng đều nhau có vận tốc biến thiên từ Vmin

đến 95%Vmax , sau đó ta tính diện tích trên đồ thị gia tốc của các khoảng biến thiên đó

kết hợp công thức biểu diễn mối liên hệ giữa thời gian tăng tốc với diện tích của khoảng vận tốc đó ta tìm ra được thời gian tăng tốc của khoảng biến thiên vận tốc ta đang xét.

Đối với xe chúng ta đang xét có Vmax=100km/h nhưng ta chỉ xét đến 0,95Vmax=95km/h, Vmin ứng với giá trị vận tốc nhỏ nhất ở tay số một nên

B/ Xác định quảng đường tăng tốc:

Sau khi lập được đồ thị quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc t và vận tốc chuyển động của ôtô V, ta có thể xác định được quảng đường tăng tốc của ôtô V đi được ứng với thời gian tăng tốc đó:

Từ biểu thức : V = dS/dt

ta rút ra được : dS = V.dt ;

Vậy qoảng đường tăng tốc S của ôtô đi từ vận tốc Vi đến vận tốc Vi+1 sẻ là: