Thiết lập quy trình tính toán kéo xe tải

Thiết kế hệ thống truyền lực có ba vấn đề cơ bản: 1 Thiết kế động lực học và tính toán chọn động cơ, xây dựng tỷ số truyền hệ truyền lực; 2 Xác định tỷ số truyền hệ truyền lực; 3 Tính to

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

LƯƠNG DUYÊN THIỆN

THIẾT LẬP QUY TRÌNH TÍNH TOÁN KÉO XE TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

-

LƯƠNG DUYÊN THIỆN

THIẾT LẬP QUY TRÌNH TÍNH TOÁN KÉO XE TẢI

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Lương Duyên Thiện

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 7

LỜI NÓI ĐẦU 9

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 10

1.1.Tổng quan hệ thống truyền lực ô tô 10

1.2 Các bài toán tính kéo ô tô 14

1.2.1 Tính toán thiết kế 15

1.2.2 Tính toán kiểm nghiệm 16

1.3 Nội dung đề tài 17

Chương 2 TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 19

2.1 Cơ sở lý luận 19

2.1.1 Phương pháp Jazar 20

2.1.2 Tính theo Le-đec-man 23

2.1.3 Tính theo Le-đec-man hiệu chỉnh 23

2.2 Tính toán đặc tính động cơ xe tải 26

2.2.1 Tính toán và kiểm nghiệm 27

2.2.2 Tính toán thiết kế 29

Chương 3 PHÂN CHIA TỶ SỐ TRUYỀN VÀ TÍNH TOÁN SỨC KÉO XE TẢI 32

3.1 Cơ sở lý luận 32

3.1.1 Đặc tính kéo lý tưởng 32

3.1.2 Phân chia tỷ số truyền theo Jante 37

3.2 Đặc điểm một số phương pháp phân chia tỷ số truyền 44

3.2.1 Cấp số nhân 44

3.2.2 Cấp số điều hòa 45

3.3 Tính toán kéo hệ truyền lực 50

3.4 Thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống truyền lực 51

3.4.1 Kiểm nghiệm hệ thống truyền lực xe LIFAN LF3070 51

3.4.2 Tính toán hệ truyền lực xe thiết kế 54

Chương 4 THIẾT KẾ CÁC HỆ TRUYỀN LỰC XE TẢI 60

4.1 Kết cấu hộp số chính 62

4.2 Một số kết cấu hộp số xe tải đặc trưng 67

4.2.1 Hộp số cơ khí 67

4.2.2 Hộp số tự động AMT xe tải 83

4.2.3 Hộp số thủy cơ xe tải (TCCT) 88

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ hệ truyền lực ô tô 10

Hình 1.2 Một số loại động cơ hiện nay 11

Hình 1.3 Các hộp số cơ khí có cấp (z) 11

Hình 1.4 Hộp số thủy cơ 12

Hình 1.5 Hộp số vô cấp 13

Hình 1.6 Hệ truyền lực lai 13

Hình 2.1 Đặc tính động cơ 19

Hình 2.2 Đặc tính động cơ xe LIFAN LF3070 tính theo Jazar 27

Hình 2.3 Đặc tính động cơ xe LIFAN LF3070 tính theo Lây đec man 28

Hình 2.4 Đặc tính động cơ xe thiết kế tính theo Jazar 30

Hình 2.5 Đặc tính động cơ xe thiết kế tính theo Lây đec man 31

Hình 3.1 Đường đặc tính kéo lý tưởng và thực tế 33

Hình 3.2 Đặc tính kéo thực tế (4 số) và đặt tính kéo lý tưởng 33

Hình 3.3 Đặc tính động cơ và đặc tính kéo của xe 38

Hình 3.4 Đặc tính động và các điểm là việc lý tưởng 38

Hình 3.5 Sơ đồ xác định số tay số 40

Hình 3.6 Đặc tính công suất 46

Hình 3.7 Biểu đồ vận tốc và lực kéo 47

Hình 3.8 Đặc tính kéo 47

Hình 3.9 Quan hệ vận tốc-số vòng quay động cơ với tỷ số truyền 48

Hình 3.10 Quan hệ công suất khi chọn tỷ số truyền lực cuối 49

Hình 3.11 Đặc tính mô men của ô tô 50

Hình 3.12 Đồ thị đặc tính kéo xe LIFAN LF3070 52

Hình 3.13 Đồ thị nhân tố động lực học xe LIFAN LF3070 53

Hình 3.14 Đồ thị gia tốc xe LIFAN LF3070 54

Hình 3.15 Đồ thị đặc tính lý tưởng xác định nk 55

Hình 3.16 Đồ thị đặc tính kéo 57

Hình 3.17 Đồ thị nhân tố động lực học 58

Hình 3.18 Đồ thị gia tốc xe 59

Hình 4.1 Hệ truyền lực xe tải 61

Hình 4.2 Hệ truyền lực xe tải nhiều trục 61

Hình 4.3 Sơ đồ cơ bản hộp số trục cố định 62

Hình 4.4 Hộp số có trục cố định và hộp số hành tinh 63

Hình 4.5 Hộp số hành tinh và tỷ số truyền 64

Hình 4.6 Hộp số Wilson(a) và Simpson (b) 64

Hình 4.7 Hộp số Thủy cơ ZF Revigneaux 65

Hình 4.8 Sơ đồ lực các số của HS Ravigneaux 65

Hình 4.9 Phương án thiết kế số lùi 67

Hình 4.10 Sơ đồ hộp số đơn 4 và 6 số 68

Hình 4.11 Hộp số 6(12) số ZF S 6-66 68

Hình 4.12 Hộp số có số truyền tăng 69

Hình 4.13 Sơ đồ hộp số có số truyền tăng đặt sau 69

Hình 4.14 Phương án bố trí hộp số kép 70

Hình 4.15 Phương án bố trí hộp số kép 70

Hình 4.16 Sơ đồ hộp số kép 9 số ZF 9S 109 71

Hình 4.17 Kết cấu hộp số ZF 9S 109 72

Hình 4.18 Sơ đồ hộp số 16 số ZF 16S221 73

Hình 4.19 Kết cấu hộp số ZF16S221 73

Hình 4.20 Cơ cấu điều khiển Hộp số ZF 16S221 74

Hình 4.21 Hộp số Eaton Twin Splitter TSO-1162 74

Hình 4.22 Sơ đồ chuyển số hộp số Eaton Twin Splitter 75

Hình 4.23 Sơ đồ chuyển số hộp số Eaton RTSO-17316A 76

Hình 4.24 Đặc tính của động cơ theo tốc độ ôtô 77

Hình 4.25 Hộp số phụ số truyền tăng 80

Hình 4.26 Hộp số truyền tăng bánh răng hành tinh 82

Hình 4.27 Cấu trúc chung hệ truyền lực hộp số tự động xe tải 83

Hình 4.28 Sơ đồ hộp số xe tải nhẹ 84

Hình 4.29 Hộp số xe tải nhẹ 6 số 6AMT ZF eTronic 6AS 380 VO 84

Hình 4.30 Sơ đồ chuyển số hộp số Mercedes-Benz 16 số 85

Hình 4.31 Hộp số 16 Mercedes-Benz PowerShift 86

Hình 4.32 Sơ đồ chuyển số hộp số ZF AS-Tronic 16 AS 2230 TD 86

Hình 4.33 Hộp số ZF AS-Tronic 16 AS 2230 TD 87

Hình 4.34 Cơ cấu gài số HS ZF AS-Tronic 16 AS 2230 TD 87

Hình 4.35 Nguyên lý ly hợp thủy lực và Biến mô thủy thực 88

Hình 4.36 Nguyên lý biến mô thủy lực 89

Hình 4.37 Sơ đồ hộp số ZF 16S 221 90 Hình 4.38 Hộp số “ZF-Transmatic” 90 Hình 4.39 Sơ đồ chuyển số hộp số 12 số “12 AS 2740 TO” 91

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

M e : Mô men động cơ

P e : Công suất động cơ

n e : Công suất động cơ

K a : Hệ số thích ứng của mô men

K e : Hệ số số vòng quay

n n : Số vòng quay tại công suất max

λ : Hệ số ảnh hưởng của các chi tiết quay đến khối lượng

M T : Mô men tua bin

M B : Mô men bơm

ZF : Tên hãng

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống động lực ô tô là hệ thống tạo ra lực kéo và công suất cho các bánh

xe chủ động, bảo đảm lực kéo đủ lớn để khởi động, lên dốc, tăng tốc trong các điều kiện vận hành khác nhau Hệ thống truyền lực là hệ thống quan trọng; nó đa dạng nên rất phức tạp Đề tài “Thiết lập quy trình tính toán kéo xe tải” có mục tiêu nghiên cứu lựa chọn phương pháp xác định tối ưu tỷ số truyền hệ truyền lực

và đề xuất tiến trình thiết kế (Algoritmus) nhằm giúp học viên, kỹ sư trẻ nắm được quy trình thiết kế Thiết kế hệ thống truyền lực có ba vấn đề cơ bản:

(1) Thiết kế động lực học và tính toán chọn động cơ, xây dựng tỷ số truyền hệ truyền lực;

(2) Xác định tỷ số truyền hệ truyền lực;

(3) Tính toán sức kéo bằng Matlab

Đề tài “Thiết lập quy trình tính toán kéo xe tải” được thực hiện tại Bộ môn Ô tô của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trong khi làm đồ án, được sự giúp đỡ của PGS.TS Võ Văn Hường, tác giả đã có nhiều cố gắng để hoàn thành các nhiệm vụ đề ra Tuy vậy, do năng lực hạn chế và chưa có kinh nghiệm nên luận văn có thể còn hạn chế Tác giả mong được sự đóng góp của các thầy để bản luận văn hoàn chỉnh hơn

Tác giả

Lương Duyên Thiện

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan hệ thống truyền lực ô tô

Hệ truyền lực xe tải có yêu cầu lớn về khoảng biến thiên lực kéo lớn và khả năng tăng tốc lớn Vì vậy hộp số xe tải phải có nhiều số; để hộp có tỷ số truyền lớn mà hộp số không cồng kềnh và thuận tiện sang số, ta phải phân cấp cho hệ thống truyền lực: Hộp số phụ đặt trước, Hộp số chính, Hộp số phụ sau, Truyền lực cuối và Truyền lực cạnh Như vậy ta đã tạo ra các miền số khác nhau hay còn gọi là miền lực kéo hay miền vận tốc Với cách đó, việc sang số thường trực chỉ có 4 đến 6 số, các hộp số phụ chọn một lần trong một miền nhất định

Hình 1.1 Sơ đồ hệ truyền lực ô tô

Trên hình là sơ đồ truyền lực trên ô tô Hệ thống trên bao gồm các thành phần cơ bản như sau:

Động cơ: là bộ phận tạo ra nguồn động lực cho ô tô

Hình 1.2 Một số loại động cơ hiện nay

Ly hợp ma sát hoặc biến mô thủy lực BM: bảo đảm điều kiện khởi động vì động cơ không làm việc ở số vòng quay thấp Nó còn là khớp mềm bảo đảm cho

hệ thống truyền lực an toàn Đồng thời là cơ cấu gài số

Hộp số chính (trục cố định hoặc trục quay hành tinh), là cơ quan sang số thường xuyên trong miền số cao và miền số thấp, có nhiệm vụ thay đổi mô men

và số vòng quay của động cơ cho phù hợp yêu cầu sử dụng;

Hình 1.3 Các hộp số cơ khí có cấp (z)

Hình 1.4 là các hộp số thủy cơ, gồm biến mô thủy lực và hộp số cơ khí, thường là hộp số hành tinh Biến mô thủy lực một cấp có thể tăng mô men lên

2,1 lần; tạo ra đặc tính gần giống đặc tính của ô tô Hộp số hành tinh là hộp số

có cấp, trục quay, bánh răng luôn ăn khớp, có chiều dài ngắn nên có độ cứng vững cao, dễ bố trí, dễ điều khiển vào số thông qua các phanh giải và các ly hợp

Sự kết hợp biến mô với hốp số hành tinh, gọi là hộp số thủy cơ, tạo ra hộp số tự động với tỷ số truyền thay đổi

Hình 1.4 Hộp số thủy cơ

Hình 1.5 là hộp số thủy cơ vô cấp, gồm một biến mô thủy lực đặt trước, sau

đó là hộp số hành tinh có cấp và một bộ truyền đai (hình 1.5 j) Hộp số này có ba

bộ phận, phần đầu (biến mô) và sau (truyền đai) tạo ra tỷ số vô cấp, còn phần giữa (hành tinh) tạo các cấp để tăng tỷ số truyền cho cả hệ vì biến mô và truyền đai có tỷ số truyền hạn chế Hình (1.5 i) là sự kết hợp giữa một bộ truyền hành tinh và bơm pít tông để tạo ra đặc tính gần lý tưởng cho xe Loại này thường thấy cho các xe chuyên dụng có bánh xe truyền lực độc lập Hình (1.5 k) là một

bộ truyền bánh răng quay, tựa như truyền đai

Hình 1.5 Hộp số vô cấp

Hình 1.6 là hộp số lai (Hybrid transmission system); hỗn hợp Hộp số (l) gồm một động cơ điện, sau đó là hộp số hành tinh đến một hộp số cơ khí thông thường Hình (1.6 m) sử dụng một máy phát, sau đó là bộ hành tinh và một động

cơ điện

Hình 1.6 Hệ truyền lực lai

Hộp số phụ: Trong nhiều trường hợp miền lực kéo lớn, không thể thiết kế nhiều tay số làm cho hộp số chính làm cho hộp số cồng kềnh, khó sang số và tổn hao công suất, người ta thiết kế hộp số phụ sau và trước cho xe tải, thường là 2

số, có một số truyền thẳng nhằm tăng gấp đôi số tay số mà hộp số vẫn gọn gàng

Hộp số phụ tạo ra hai miền vận tốc là miền vận tốc cao (H) và thấp (L) Hộp số phụ thường sang số một lần trong một miền làm việc

Các đăng: Nối các cụm trong hệ truyền lực với nhau;

Cầu xe: Truyền lực chính và vi sai, thay đổi hướng truyền mô men Trong các ô tô cơ điện tử, vi sai có điều khiển có nhiệm vụ phân phối mô men ra các cầu,các bánh xe một cách hợp lý theo điều kiện chuyển động

Hộp phân phối: chia mô men ra các cầu chủ động, vi sai giữa Vi sai giữa

có nhiệm vụ phân phối mô men theo tỷ lệ nhất định giữa 2 cầu

Các bán trục: Là phần trung gian truyền lực đến các bánh xe

Tùy theo dạng ô tô, yêu cầu làm việc, và kết cấu mà ô tô có thể có hộp phân phối, hộp số phụ Việc lựa chọn các thành phần trên hệ thống truyền lực ô

tô là một việc rất quan trọng hiện nay

1.2 Các bài toán tính kéo ô tô

Mục tiêu của việc tính toán sức kéo ô tô là thiết lập mối quan hệ định lượng giữa các thông số chất lượng kéo, thông số vận tốc với các thông số kết cấu của toàn xe và các cụm của nó Hay nói cách khác tính toán sức kéo là xác định những thông số cơ bản của động cơ, hệ thống truyền lực để đảm bảo cho xe có vận tốc lớn nhất trên đường tốt và có khả năng chuyển động trên các loại đường

có hệ số cản lớn Hiện nay có hai dạng tính toán kéo cơ bản:

- Tính toán thiết kế;

- Tính toán kiểm nghiệm

b Mục đích: Xác định các thông số cơ bản của xe nhằm đáp ứng chất lượng vận tốc, chất lượng kéo theo yêu cầu

c Thông số đầu vào: Các số liệu ban đầu cần thiết cho tính toán kéo thiết kế nằm trong yêu cầu kỹ thuật của xe thiết kế

- Trọng tải xe: là giá trị trọng tải xe mong muốn, bao gồm thông số toàn tải, nửa tải, không tải Hoặc có thể cả dạng hàng hóa mà xe thiết kế cần vận chuyển

- Vận tốc chuyển động lớn nhất: đây cũng là thông số quan trọng khi thiết kế mới một loại xe Đối với xe tải, vận tốc xe sẽ ảnh hưởng rất lớn đến tính kinh tế của xe

- Khả năng vượt chướng ngại vật: Đây là các thông số liên quan đến việc xe có thể vượt được các dốc có góc lớn nhất, khoảng sáng gầm xe để vượt qua các đoạn đường có mấp mô lớn

- Xác định số cầu xe và số cầu chủ động;

- Xác định công suất động cơ;

- Xác định khoảng động học và động lực học của xe;

- Xác định số tay số, tỷ số truyền từng tay số;

- Tính toán kiểm nghiệm với các thông số đã thiết kế

1.2.2 Tính toán kiểm nghiệm

a Phạm vi ứng dụng: đối với một xe hiện có, các thông số kết cấu cơ bản của xe đã biết

b Mục đích: Xác định các thông số đánh giá chất lượng kéo, chất lượng vận tốc và tìm ra khả năng hoạt động của xe

- Trong lượng toàn bộ xe, trọng lượng không tải;

- Đặc tính ngoài của động cơ;

- Xác định các thông số đánh giá chất lượng phanh

1.3 Nội dung đề tài

Qua hai dạng tính toán cơ bản như trên và căn cứ vào mục tiêu của đề tài ta

có thể chia thành 3 phần cơ bản cho quy trình tính toán kéo xe tải như sau:

- Tính toán đặc tính động cơ đốt trong: Thực chất là việc tính toán hai thông số cơ bản là đường đặc tính mô men và đặc tính công suất của động cơ Việc tính toán đặc tính động cơ đốt trong trước đây chủ yếu dựa vào các công thức lý thuyết có các giả định đơn giản phép tính Bài toán này chỉ có trong dạng tính toán thiết kế xe mới Còn đối với bài toán kiểm nghiệm do đã có đường đặc tính ngoài động cơ nên không có phần này

- Bài toán phân chia tỷ số truyền hệ truyền lực: Đối với dạng tính toán kiểm nghiệm thì ta cũng đã có tỷ số truyền của từng bộ phận, từng tay số Ta chỉ cần

áp dụng các công thức tính toán để đánh giá khả năng động lực học của xe đã

có Còn đối với bài toán thiết kế thì ta cần phải lựa chọn phương pháp phân chia

tỷ số truyền, từ đó đưa ra tỷ số truyền phù hợp rồi tính toán kiểm nghiệm

- Lựa chọn các cấu trúc truyền lực: Đây là bài toán dành riêng cho việc thiết kế mới Có nghĩa là khi đã có các thông số thiết kế cơ bản thì ta có thể lựa chọn cấu trúc hệ truyền lực phù hợp với yêu cầu của loại xe thiết kế dựa vào các

hệ thống đã có trước đây

Nội dung đề tài được trình bày gồm:

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu;

Chương 2: Tính toán đặc tính động cơ đốt trong;

Chương 3: Phân chia tỷ số truyền và tính toán sức kéo xe tải;

Chương 4: Thiết kế các hệ truyền lực xe tải

Chương 2 TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

2.1 Cơ sở lý luận

Trong chương này chúng ta tìm hiểu cơ sở lý luận và một số kết quả tính toán đặc tính động cơ Như đã trình bày trong chương 1 có hai dạng tính toán động cơ đốt trong

- Tính toán kiểm nghiệm: Trong trường hợp này chúng ta đã có đặc tính động cơ đốt trong M n e( )e dạng như hình 2.1 Đường đặc tính này có thể được xây dựng bằng thực nghiệm hoặc từ nhà sản xuất động cơ

Hình 2.1 Đặc tính động cơ

- Tính toán thiết kế: Trong trường hợp này chúng ta không có đặc tínhM n e( )e Do vậy, từ các điều kiện của thực tế đặt ra như vận tốc cực đại, góc dốc cực đại theo yêu cầu và tham khảo các thông số của các động cơ tương tự các thông số như số vòng quay tối thiểu và cực đại, mô men cực đại và số vòng quay tương ứng của động cơ đốt trong Các thông số này có khả năng tham khảo

từ các tài liệu của hãng

Trong trường hợp chưa có đặc tính động cơ đốt trong đầy đủ, dựa vào một

số thông số cơ bản ta có thể xây dựng đường đặc tính động cơ cho bài toán thiết

kế Tất cả các phương pháp đều xuất phát từ nhận định theo kinh nghiệm là đường đặc tính động cơ đốt trong có dạng là đường bậc 3 Sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu hoặc Spline, với một số điểm hữu hạn lấy từ thực nghiệm

ta có thể xây dựng đường đặc tính khá phù hợp cho các tính toán ban đầu Sau đây là các phương pháp xây dựng đặc tính động cơ cho bài toán thiết kế

2.1.1 Phương pháp Jazar

Trong trường hợp này ta cần biết số vòng quay cực tiểu và cực đại, công

suất cực đại P max ứng với số vòng quay tại đó n Pmax Ta biểu diễn đường công suất theo số vòng quay:

e m

P P

n



P P

P P

e m

P P

P P

P P

P P

P P

P P

n



Để tổng quát, ta viết lại các công thức tính công suất:

(i) Động cơ xăng

(ii) Động cơ Diesel phun gián tiếp

Từ đặc tính công suất ta suy ra đặc tính mô men theo quan hệ:

Từ đó ta viết lại công thức tính đặc tính mô men cho các loại động cơ:

( 1)1( 1)

e a a e

e a a e a e

a

K

K K K a

K K c K

M

n K

2.1.3 Tính theo Le-đec-man hiệu chỉnh

Nhiều tài liệu ở Việt Nam đều sử dụng công thức Le-đec-man để xây dựng đặc tính động cơ đốt trong và cho các hệ số a, b, c Công thức có dạng như biểu

thức (2.17, 2.18) Ngày nay động cơ có nhiều thay đổi như tăng áp, phun xăng hỗn hợp… do vậy các hệ đó không còn phù hợp Ta biết rằng, khi một động cơ được đưa ra thị trường người ta cho biết một số thông số cơ bản như số vòng quay cực tiểu, cực đại, mô men và công suất cực đại và các số vòng quay tương ứng Đường đặc tính mô men (2.18) là một đường bậc 2 với số vòng quay của động cơ Một đường bậc 2 như (2.18) ta có thể xác định các hệ số a, b, c khi biết cực trị tại mô men cực đại và xác định cặp giá trị tại hai điểm của số vòng quay cực tiểu và cực đại

Thông thường ta có thể xác định 3 điểm sau và với một đường bậc 2 với 3 điểm ta hoàn xác định được dáng điệu của M n e( ),e P n : e( )e

Đường công suất và mô men:

, ax

2 , ax

Ta tính tọa độ cho 3 điểm trên đường cong y=f(x):

,min 1

, max

e

e Pe

n x n

M



, max 2

, max

e Me

e Pe

n x n

Do không có số liệu thực tế về đặc tính ngoài của động cơ mà chỉ có thông

số của hai điểm đặc biệt trên đặc tính ngoài (n eM,M emax ), (n eN,M eN); Các thông số này lấy theo tài liệu của xe Để xác định đặc tính khi không đủ số liệu ta còn một

điều kiện nữa là lấy đạo hàm hàm mô men (2.18)

Lấy đạo hàm M e theo n e, e 0

dM

Ta có

2

eN eM

bn n

25 2

100( 1) 50

1 100( 1) 25 100( 1)

m m m

2.2 Tính toán đặc tính động cơ xe tải

Tác giả tính toán đặc tính động cơ đốt trong cho một số loại xe hiện hành

và một kết quả để thiết kế một xe tải theo yêu cầu từ một loại xe tương tự

2.2.1 Tính toán và kiểm nghiệm

Trong phần này ta kiểm nghiệm loại động cơ được lắp trên xe tải LIFAN LF3070 thông dụng đang được lắp ráp và sử dụng rộng rãi tại Việt Nam

6 Tỷ số truyền của các tay số i1,i2,i3,i4, i5 7.31;4.31;2.45;

Hình 2.2 Đặc tính động cơ xe LIFAN LF3070 tính theo Jazar

Ta nhận thấy các điểm đặc biệt của đường đặc tính là điểm công suất cực đại Nemax=81(kW) ở số vòng quay neN=3000(v/p) và mô men cực đại

Memax=320(Nm) ở số vòng quay nM=1800(v/p) Đối với loại động cơ trên xe tính toán thì do có sự hạn chế số vòng quay nên khoảng Làm việc ổn định của động

cơ là từ nM đến neN Khi động cơ làm việc trong khoảng này nếu sức cản bên ngoài tăng lên sẽ làm cho số vòng quay giảm xuống và mô men Me tăng lên Nhờ có tính chất này mà động cơ có khả năng thích ứng một phần với sự thay đổi sức cản bên ngoài Tuy nhiên đối với phương pháp tính này thì hệ số thích ứng của động cơ không được cao (kM=320/280=1,14)

Phương pháp Lây đéc man có sự hiệu chỉnh với các hệ số a,b,c được tính theo công thức (2.24) ta được các đường đặc tính ngoài đối với động cơ sử dụng trên xe kiểm nghiệm như sau:

Hình 2.3 Đặc tính động cơ xe LIFAN LF3070 tính theo Lây đec man

Ta nhận thấy kết quả tính toán khá phù hợp với dạng động cơ Diesel thường sử dụng Các điểm đặc biệt của đường đặc tính là điểm công suất cực đại

Nemax=81(kW) ở số vòng quay neN=3000(v/p) và mô men cực đại

Memax=320(Nm) ở số vòng quay nM=2000(v/p)

Như vậy ta nhận thấy, các phương pháp tính toán đều đưa ra được các đặc tính phù hợp với yêu cầu làm việc của động cơ đốt trong Đối với các tính chất làm việc cơ động cao thì sử dụng phương pháp Lây đec man hiệu chỉnh cho kết quả phù hợp hơn

2.2.2 Tính toán thiết kế

Ta thiết kế hệ truyền lực cho một loại xe tải từ một loại xe cơ sở có các thông số cơ bản như sau:

Hình 2.4 Đặc tính động cơ xe thiết kế tính theo Jazar

Ta nhận thấy các điểm đặc biệt của đường đặc tính là điểm công suất cực đại Nemax=149(kW) ở số vòng quay neN=2600(v/p) và mô men cực đại

Memax=650(Nm) ở số vòng quay nM=1500(v/p) Đối với loại động cơ trên xe tính toán thì do có sự hạn chế số vòng quay nên khoảng Làm việc ổn định của động

cơ là từ nM đến neN Khi động cơ làm việc trong khoảng này nếu sức cản bên ngoài tăng lên sẽ làm cho số vòng quay giảm xuống và mô men Me tăng lên Nhờ có tính chất này mà động cơ có khả năng thích ứng một phần với sự thay đổi sức cản bên ngoài

- Phương pháp Lây đéc man có sự hiệu chỉnh với các hệ số a,b,c được tính theo công thức (2.24) ta được các đường đặc tính ngoài đối với động cơ sử dụng trên xe kiểm nghiệm như sau:

Hình 2.5 Đặc tính động cơ xe thiết kế tính theo Lây đec man

Ta nhận thấy kết quả tính toán khá phù hợp với dạng động cơ Diesel thường sử dụng Các điểm đặc biệt của đường đặc tính là điểm công suất cực đại Nemax=149(kW) ở số vòng quay neN=2600(v/p) và mô men cực đại Memax=650(Nm) ở số vòng quay nM=1850(v/p)

Từ hai kết quả tính toán đặc tính động cơ đốt trong ta lựa chọn phươngg pháp Lây đec man hiệu chỉnh để tính toán đặc tính động cơ đốt trong cho bài toán sức kéo xe tải với sự phù hợp với điều kiện làm việc thực tế của loại ô tô có tải trọng như yêu cầu thiết kế

Chương 3 PHÂN CHIA TỶ SỐ TRUYỀN

VÀ TÍNH TOÁN SỨC KÉO XE TẢI 3.1 Cơ sở lý luận

3.1.1 Đặc tính kéo lý tưởng

Hầu hết các ô tô ngày nay đều được truyền động bằng động cơ đốt trong: động cơ xăng hoặc động cơ Diesel Động cơ đốt trong có nhiều ưu điểm như tỷ

lệ công suất - khối lượng lớn (công suất riêng), hiệu suất tương đối cao, dễ tích

tụ năng lượng Tuy vậy nó có ba hạn chế sau:

a) Không như động cơ hơi nước hoặc động cơ điện, động cơ đốt trong không cho mô men khi số vòng quay thấp; không có khả năng cấp mô men khi khởi động xe

b) Công suất lớn nhất chỉ đạt được tại một số vòng quay nhất định; công suất cực đại không cùng số vòng quay với mô men cực đại

c) Tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc nhiều vào các điểm làm việc của động cơ Với một công suất cực đại Pmax, ta đạt một vận tốc v, tương ứng lực kéoFk id, Trong toàn miền ta có đặc tính xe lý tưởng

F k id, (P max / )v (3.1) Nếu biểu thị trên đồ thị thì đặc tính đó là một Hyperbol Lực kéo mà động

cơ đốt trong cung cấp không thỏa mãn biểu thức (3.1) Đặc tính thực tế do động

cơ đốt trong cấp có dạng

Fk e,   M i ie o j / r (3.2)

Ngoài ra, lực kéo còn bị giới hạn bởi khả năng bám giữa lốp và đường Các quan hệ (3.1), (3.2) được biểu diễn như trong hình (3.1)

Hình 3.1 Đường đặc tính kéo lý tưởng và thực tế

Như vậy cần có một cơ cấu nào đó để lý tưởng hóa đặc tính động cơ đốt trong, đưa nó gần với đặc tính lý tưởng Bộ phận đó trong ô tô gọi là hộp số như hình 3.2

Hình 3.2 Đặc tính kéo thực tế (4 số) và đặt tính kéo lý tưởng

Nhìn vào hình 3.2 ta thấy rằng, với hộp số có cấp, số tay số càng cao đặc tính động cơ càng gần đặc tính lý tưởng (đặc tính xe); chỉ có hộp số vô cấp mới

có thể tạo ra đặc tính lý tưởng Khi khởi hành động cơ đốt trong cũng không tạo

ra mô men Với ly hợp ma sát hoặc biến mô thủy lực có thể tạo lực đẩy khi khởi hành

Khi chuyển động, động cơ phải phát ra cho bánh xe chủ động một lực kéo

đủ lớn để khắc phục 4 loại lực cản là lực cản không khí, lực cản lặn, lực cản lên dốc và lực gia tốc:

k o j p e

F   i i i i M r (3.3) Trong đó: Fk : Lực kéo tại bánh xe chủ động;

iw : Tỷ số truyền biến mô thủy lực;

ij : Tỷ số truyền hộp số cơ khí;

ip : Tỷ số truyền hộp số phụ;

io : Tỷ số truyền cầu xe;

Me(ne): Mô men động cơ phụ thuộc số vòng quay;

 Xe phải lên được một góc dốc cực đại nào đó theo luật định hoặc

do thực tiễn hoặc người đạt thiết kế yêu cầu Điều kiện xác định tại đó là mô men cực đại Góc dốc chuẩn thường là

 Để bảo đảm số tay số hợp lý, trong trường hợp lực kéo cực đại lớn

hơn lực kéo cực đại chuẩn F kmax =(0,3+0,02)F G ta phải thiết kế hộp số phụ hoặc

biến mô thủy lực Như vậy, hộp số chính, hộp số điều khiển thường trực, được thiết kế với điều kiện bảo đảm vmax và lực kéo chuẩn F kmax =(0,3+0,02)F G

Với xe tải, hệ truyền lực có 4 tỷ số truyền là: iw=2 tỷ số truyền biến mô thủy lực (có thể có hoặc không); i0 tỷ số truyền cầu xe và ij tỷ số truyền hộp số

cơ khí ip là tỷ số truyền hộp số phụ Như vậy khi thiết kế hộp số cần xác định tỷ

số truyền cầu xe, số tay số j, tỷ số truyền hộp số phụ ip quy luật thay đổi số của

các số trung gian

it  i i i i0 j w p (3.6)

- Tỷ số truyền phụ thuộc mức biến thiên vận tốc và lực kéo

- Tỷ số truyền i1 phải tạo ra lực kéo lớn nhất

Vậy i1 phải thỏa mãn điều kiện sau:

io được xác định nhờ điều kiện cân bằng lực kéo ở tay số cao nhất, thường

là truyền thẳng và tại đó xe đạt vmax:

,

12

3.1.2 Phân chia tỷ số truyền theo Jante

Tỷ số truyền hệ truyền lực ô tô có thể viết tổng quát dưới dạng:

i t (i i i iw p 0) j

Trong công thức (3.15) có cụm tỷ số cố định(i i iw p 0 )

và tỷ số truyền thay đổi ij Phần cố định ta phải chọn trước và phần thay đổi là chức sang sang số của hộp số đi số Với ij là tỷ số truyền hộp số chính Để tối ưu, ta cần giải quyết hai vấn đề sau: