Bài 4 Xác định các hệ số tác động giữa ô tô và môi trường

Phương pháp dùng ô tô kéo ô tô ở đằng sau• Các bước tiến hành: - Kiểm tra tính trạng kỹ thuật của xe thí nghiệm và xe kéo, đặc biệt là áp suất lốp - Cho 2 xe kéo nhau bằng dây cáp nối vớ

Bài 4 Xác định các hệ số tác động giữa ô tô

và môi trường Trình bày: Đỗ Tiến Minh

4.1 Xác định hệ số cản lăn

4.1.1 Xác định hệ số cản lăn bằng thí nghiệm ô tô trên đường

a Phương pháp đo bằng ten dô

- Cho xe chạy với vận tốc 5,55m/s (20km/h) để tránh ảnh

hưởng của sức cản không khí

- Đọc kết quả đo mô men quay sinh ra trên nửa trục M n.tr

- Tính lực kéo tiếp tuyến thông qua môn men nửa trục M n.tr

(4.2)

Trong đó r bx là bán kinh làm việc trung bình của bánh xe

Vì xe chạy chậm nên lực cản không khí P ω = 0, cho nên có thể xác định lực cản lăn từ phương trình sau:

P f = P k

Do đó: (4.3)

Trong đó G – trọng lượng của ô tô đầy tải

Làm thí nghiệm đo 3 lần rồi lấy kết quả trung bình

bx

tr

n k

M G

P G

P f

bx

tr n k







b Phương pháp dùng ô tô kéo ô tô ở đằng sau

• Các bước tiến hành:

- Kiểm tra tính trạng kỹ thuật của xe thí nghiệm và xe kéo, đặc biệt là áp suất lốp

- Cho 2 xe kéo nhau bằng dây cáp nối với lực kế

- Để tránh ảnh hưởng của lực quán tính và lực cản không khí, cho xe chạy với vận tốc (2,77÷5,55) m/s (10÷20)km/h

- Để tránh hiện tượng xe sau trườn nhanh hơn xe trước, làm trùng dây và chỉ số đo không ổn định, người ta cho xe chạy trên đường có độ dốc nhỏ (<5%) Góc dốc phải xác định trước

- Để tăng độ chính xác, người ta tách các bánh xe chủ động của ô tô đằng sau ra khỏi hệ thống truyền lực để tránh tổn hao do khuấy dầu

- Đọc số đo trên lực kế

c Phương pháp chạy theo quán tính

• Các bước tiến hành

- Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của xe, đặc biệt là áp suất lốp phải đúng tiêu chuẩn

- Chọn đường phẳng nằm ngang, 2 bên đường có cọc cao

1 m, cách nhau 2m, đường nối 2 cọc vuông góc với tâm của đường

- Cho xe chạy với vân tốc 5,55m/s (20km/h) để tránh lực cản không khí

- Người lái quan sát 2 cọc, khi tầm mắt người quan sát và 2 cọc trên một đường thẳng thì ngắt hộp số ( tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực), cho xe chạy theo quán tính đến khi dừng hẳn

- Đo quãng đường S từ vị trí cắm cọc đến chỗ xe dừng

 2

2



Trong đó:

v – vận tốc ô tô khi bắt đầu chạy theo quán tính (m/s)

δ – hệ số tính đến các khối lượng quay của ô tô khi hộp số

bị ngắt ( chủ yếu là bánh xe) Hệ số δ tính theo công thức sau:

(4.6)

hoặc δ = 1,04 + 0,05i h2

Ở đây:

J bx – mô men quán tính của tất cả các bánh xe Nms 2

r bx – bán kính làm việc trung bình của bánh xe: r bx = λr 0

r 0 – bán kính tự do của bánh xe

λ – hệ sô biên dạng của lốp = 0.93÷0,95

S – quãng đường xe chạy theo quán tính

G – trọng lượng ô tô đầy tải (N)

g – gia tốc trọng trường (m/s 2 )

Ta có: (4.7)

G r

g J

2

2





4.1.2 Xác định hệ số cản lăn trong phòng thí nghiệm

b Trình tự thí nghiệm

• Đặt bánh xe 3 lên tang trống (hoặc đĩa) (4)

• Nối bánh xe với động cơ điện 1 qua khớp nối 2

• Đặt lực Q lên bánh xe theo phương thẳng đứng

• Cho đông cơ điện hoạt động, thông qua khớp nối 2, dẫn động bánh xe quay, làm cho tang trông (hoặc đĩa) quay

theo, đồng thời dẫn động rô-to máy phát 6 thông qua khớp nối 5 Do động cơ điện và máy phát điện đặt treo nên trên các stato của chúng xuất hiện mô men quay.

• Tiến hành đo mô men trên stato của động cơ Mdc và máy phát điện M m.ph

• Tiến hành đo số vòng quay của rô-to động cơ điện ndc và máy phát điện n m.ph

N dc - Công suất động cơ điện

N m.ph - Công suất máy phát điện

M dc - Môn men động cơ điện

M m.ph - Mô men máy phát điện

f  f

Thay các giá trị công suất cản lăn N f và vận tốc v vào công

ph m ph

m dc

dc f

r

M

M P

ph m ph m dc

dc f

r n

n M

n

M

Q r

n

n M

n

M Q

P f

bx dc

ph m ph m dc

dc f

.







Giá trị trung bình của hệ số cản lăn f

Đường nhựa và bê tông

4.2 Xác định hệ số cản không khí

4.2.1 Thử nghiệm trên đường

a Dùng ống pi-tô kết hợp với dao động ký

• Các bước tiến hành

- Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của xe

- Đặt ống pi-tô (cảm biến áp suất) ở phía trước của ô tô

- Nối ống pi-tô với sơ đồ đo gồm cầu đo và dao động ký.

- Cho xe chạy trên đường phẳng nằm ngang, trong điều kiện thời tiết không có gió, với vận tốc lần lượt từ 5,55m/s đến 8,33m/s, 11,11m/s, 13,88m/s và 16,66m/s, tương ứng với 20, 40, 50 và 60 km/h

- Tiến hành đo ghi các giá trị áp lực không khí P w

- Thí nghiệm được tiến hành lặp lại 3 lần ở mỗi tốc độ để lấy giá trị trung bình

- Hệ số cản không khí K được xác định từ công thức

Đối với xe con: F = 0,78.B 0 H 0 (m 2 )

Trong đó

B 0 – Chiều rộng toàn bộ của xe (m)

H 0 – Chiều cao toàn bộ của xe (m)

b Ô tô chạy xuống dốc dưới tác dụng của lực trọng trường

• Các bước tiến hành

- Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của xe, đặc biệt là áp suất lốp phải đủ theo tiêu chuẩn

- Xác định hệ số cản lăn f theo các phương pháp ở trên

- Chọn đoạn đường có độ dốc α, chiều dải ≥ 500m

- Cho xe lăn xuống dốc nhờ lực P i

- Ghi lại vận tốc xe khi đạt giá trị ổn định

Fv

f G

c Ô tô thí nghiệm được kéo bằng ô tô khác

• Các bước tiến hành

- Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của xe, đặc biệt là áp suất lốp phải đúng tiêu chuẩn

- Xác định hệ số cản lăn như đã làm ở trên

- Xe kéo và xe thí nghiệm được nối bằng dây cáp trên đó

có gắn lực kế đo lực kéo P k

- Xe kéo cách xe thí nghiệm ít nhất 15 m để tránh ảnh

hưởng của xe kéo lên dòng khí tác dụng lên xe thí

nghiệm

- Cho một xe kéo xe thí nghiệm ở vận tốc tương đối cao

từ 11,11 ÷16,66 m/s (hay 40÷60 km/h) nhưng không quá 19,44 m/s (hay 70km/h) vì bắt đầu ở vận tốc này trở lên

hệ số cản lăn thay đổi theo vận tốc xe

- Để tránh hiện tượng xe thí nghiệm trườn nhanh hon xe kéo, hai xe được cho chạy lên dốc trên đường có độ dốc

α nhỏ

- Tiến hành đo và đọc giá trị của lực kéo P k

4.2.2 Xác định hệ số cản không khí trong phòng thí nghiệm

b Trình tự tiến hành

• Cho động cơ điện làm việc để dẫn động quạt hút

• Quạt hút tạo dòng khí thổi qua ô tô tương tự như khi xe

chạy trên đường

• Dưới tác động của dòng khí, xe mẫu bị đẩy về phí sau, kéo căng dây cáp có treo các quả cân

• Để xe trở về vị trí ban đầu ta thêm các quả cân vào đĩa treo

ở đầu dây cáp

• Nhờ trọng lượng các quả cân ta xác đinh được lực cản

không khí tác dụng lên xe mẫu

• Bằng cách thay đổi tốc độ quạt hút ta có thể thay đổi tốc độ dòng khí trong ống khí động bao quanh ô tô và do đó xác định được lực cản không khí P w ở các tốc độ dòng khí khác nhau.

c Xử lý kêt quả

• Từ thí nghiệm ta được lực cản không khí P w

• Hệ số cản không khí K được xác định theo công thức sau:

Tức là nếu kích thước cơ sở của ô tô mẫu nhỏ hơn ô tô

thiết kế bao nhiêu lần thì phải tăng tốc độ dòng khí khi thí

nghiệm lên bấy nhiêu lần Trong thực tế rất khó đạt được

điều kiện trên

• Để dòng khí bao quanh ô tô thí nghiệm gần giống với thực

tế, người ta treo xe trong ống khí động theo các sơ đồ sau:



l v.

Re 

.

4.3 Xác định hệ số bám

4.3.1 Thử nghiệm trên đường

a Phương pháp dùng ô tô kéo ô tô đằng sau

• Các bước tiến hành

- Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của xe thí nghiệm, đặc biệt

là áp suất lốp phải đủ theo tiêu chuẩn

- Nối xe thí nghiệm và xe kéo bằng cáp có lắp lực kế để

đo lực

- Phanh cứng các bánh xe của xe thí nghiệm (xe bị kéo)

- Cho xe kéo chạy với vận tốc nhỏ hơn 5,55m/s (20km/h)

để tránh ảnh hưởng của lực cản không khí

- Đo ghi lực kéo ở lực kế

b Phương pháp phanh

• Các bước tiến hành

- Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của xe thí nghiệm, đặc biệt

là áp suất lốp phải đủ theo tiêu chuẩn

- Cho xe chạy trên đường nằm ngang rồi phanh ngặt

- Đo quãng đường S p từ khi phanh đến khi xe dừng hẳn

• Xử lý kết quả

Trong đó:

G – trọng lượng của xe khi đầy tải

P p – lực phanh theo bám được xác định từ phương trình cân bằng động năng khi phanh như sau:

Pp p  

Trong đó:

P p – lực phanh sinh ra ở các bánh xe

G – trọng lượng ô tô khi đầy tải

σ – hệ số tính đến ảnh hưởng của khối lượng quay Được xác định từ công thức sau:

g J

G P

p p

22



 

b Các bước tiến hành

• Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của xe, đặc biệt là áp suất lốp phải đảm bảo tiêu chuẩn qui định

• Cho xe lên bệ thử để cân trọng lượng phân ra các cầu

Q bx Ghi lại số liệu này.

• Đưa từng cầu xe lên con lăn (hoặc đĩa) bệ thử

• Khởi động động cơ điện 1, dẫn động bánh xe 3 thông qua khớp nối 2

• Tăng dần mô men quay động cơ điện trong khi hãm con lăn (hoặc đĩa) lại cho đến khi có sự trượt giũa bánh xe

và con lăn (hay đĩa)

• Ghi lại mô men trên các bánh xe Đây chính là mô men cân bằng với mô men do động cơ điện sinh ra