Báo cáo thực hành thí nghiệm ô tô Máy công trình Võ Như Tùng

Báo cáo thực hành thí nghiệm ô tô Máy công trình Võ Như Tùng, thực hành thí nghiệm ô tô Máy công trình, thí nghiệm ô tô Máy công trình, bao cao thi nghiem o to mct, ô tô máy cong trình, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, thi nghiem o to may cong trinh, báo cáo thi nghiem o to may cong trinh,

LỜI MỞ ĐẦU

Môn học “Thí nghiệm Ô tô và Máy công trình” có một vai trò quan trọng trongngành Cơ khí Động lực, giúp sinh viên kiểm tra lại lý thuyết mà mình đã được học,đồng thời hiểu rõ hơn về phương pháp đo các đại lượng vật lý trong lý thuyết ô tô

Điều đó giúp một kỹ sư trong tương lai dễ dàng tiếp cận với các công nghệ mới.Sau khi học môn “Thí nghiệm Ô tô và Máy công trình”, sinh viên sẽ làm bài thực hànhmôn “Thực hành Thí nghiệm Ô tô và Máy công trình” Trong bài báo cáo này, nhómthực hiện đo đặc tính lực cản chuyển động của xe trên đường bằng phương pháp lăntrơn và đo lực phanh ô tô trên băng thử Với bản thân của mỗi thành viên trong nhómcòn hạn chế về mặt kiến thức nên bài báo cáo không tránh được những sai sót Rấtmong sự chỉ dạy thêm của thầy

Sau cùng, em xin chân thành cám ơn thầy Võ Như Tùng đã tận tình hướng dẫn,

giúp đỡ nhiệt tình trong quá trình nhóm làm thí nghiệm của môn học này

Đà Nẵng, ngày 29 tháng 04 năm 2021 Sinh viện thực hiện

Nhóm 1

TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM Ô TÔ VÀ BĂNG THỬ PHANH

Phòng thí nghiệm động cơ và ô tô AVL là một trong những phòng thí nghiệmhiện đại của trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng nói riêng và của cả nước nói chung.Được đầu tư xây dựng từ năm 2000 và hoàn thành đưa vào sử dụng năm 2003, phòngthí nghiệm là nơi thực hiện nhiều thí nghiệm, thực nghiệm quan trọng phục vụ chocông tác giảng dạy, học tập và nghiên cứu của giảng viên và sinh viên khoa Cơ KhíGiao Thông

Hình 1 Trung tâm thí nghiệm động cơ và ôtô tại trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng

Trung tâm chuyên nghiên cứu khảo sát, đo đạc các đặc tính của động cơ đốttrong, đặc tính lực kéo, lực phanh của ô tô, kiểm tra các thông số kỹ thuật của ô tô với

sự hỗ trợ của các trang thiết bị hiện đại như băng thử APA (đo công suất động cơ), cácthiết bị đo lường khí thải (AVL DiSmoke 4000 Diesel Tester), đo tiêu hao nhiên liệu(AVL Fuel Balance 733), băng thử phanh (đo lực phanh bánh xe )…

Băng thử phanh tại Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô thuộc Trường Đạihọc Bách khoa Đà Nẵng được lắp đặt bởi hãng AVL (Cộng hòa Áo), được dùng đểphục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học Mục đích của băng thử phanh

được dùng để xác định những thông số của hệ thống phanh (lực phanh, quãng đườngphanh, thời gian phanh, ).

Đối tượng thí nghiệm:

- Xe dùng để thí nghiệm là dùng xe du lịch Mercedes Benz MB140

Hình 2 Xe Mercedes Benz MB140

- Các thông số kỹ thuật của xe Mercedes Benz MB140:

+ Số xylanh: 4, thứ tự làm việc : 1-3-4-2

+ Công suất cực đại [kW]/Số vòng quay [v/ph] : 90/5000

+ Momen cực đại [Nm]/Số vòng quay [v/ph] : 188/3500

+ Trọng lượng toàn bộ [kg] : 2300

+ Tải trọng phân bố lên cầu trước/sau [kg] : 1500/1600

là sơ đồ lực tác dụng lên xe:

Hình 1.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng trên đường nằm ngang

Các ký hiệu trong công thức tính toán:

V – Vận tốc chuyển động của ô tô;

G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô;

Pf1 – Lực cản lăn ở bánh xe bị động;

Pf2 – Lực cản lăn ở bánh xe chủ động;

P – Lực cản không khí;

Pj – Lực quán tính của ô tô khi chuyển động;

Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầutrước và cầu sau;

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

- Lực cản lăn;

- Lực cản không khí;

- Lực quán tính của ô tô;

Theo lý thuyết ô tô:

A – Diện tích cản chính diện của ô tô;

V – Vận tốc chuyển động tương đối của ô tô trong môi trường không khí;

g – Gia tốc trọng trường của xe, g = 9,81 [m/s2];

i – Hệ số xét đến khối lượng chuyển đổi quay của động cơ và hệ thốngtruyền lực, thông thường δi= 1,00  1.05;

dv

dt – Gia tốc tịnh tiến của ô tô [m/s2];

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

Cho δi = 1 ta viết lại phương trình lăn trơn chuyển động chậm dần:

F0– Lực cản lăn không phụ thuộc vào tốc độ;

F1– Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc nhất với V;

F2– Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc hai với V;

Thay vì đó lực cản chuyển động cơ bản với ô tô ta có thể đo lực cản chuyểnđộng chậm dần khi lăn trơn trên đường bằng cách đơn giản đo tốc độ vận tốc ô tô theothời gian lăn trơn

1.2 Mô tả phương pháp và trình tự đo

1.2.1 Phương pháp đo

Xác định tải trọng toàn bộ của ô tô

Cho xe gia tốc đến một vận tốc (V) nào đó ta ngừng cung cấp nhiên liệu, cắt

ly hợp và cho xe lăn trơn trên đường và khi đó xe chuyển động chậm dần đều Phươngpháp 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 sốliệu như sau:

Hình 1.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ vận tốc theo lực cản tổng cộng của đường

(Số lượng người trên xe là 12 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 ô tô;

+ Cho xe chạy với tốc độ quá 60 [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 60 [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 55[km/h] thì ta tiếp tụcbấm đồng hồ tính giây để xác định t Và cứ làm cho đến khi tốc độ của ô tô giảm còn20[km/h], tức là ta có tính t tương ứng với V = 5km/h Sau đó ta ghi tất cả các kếtquả đo lại Ta thực hiện quá trình như vậy 4 lần và kết thúc quá trình đo Thực hiệnxong quá trình đo cho xe trở về xưởng, thí nghiệm lý số liệu đã hoàn tất

1.3 Kết quả đo và xử lý kết quả

Với phương pháp thử nghiệm trên, ta có kết quả đo diễn biến tốc độ lăn trơnV[km/h] theo thời gian thực t[s] được cho trên bảng 1.1 như sau:

Bảng 1.1: Kết quả đo diễn biến tốc độ lăn trơn V[km/h] theo thời gian t[s],

Bảng 1.2: Kết quả chuyển đổi tốc độ lăn trơn V[m/s] theo thời gian t [s]

Hình 1.4 Diễn biến tốc độ xe Mercedes Benz MB140 ở chế độ lăn trơn

Sử dụng phương pháp tính trong kỹ thuật, nhờ công cụ Add TrendLine trong

Ms Excel, ta có hàm xấp xỉ V = f(t) được xác định bởi đa thức đại số bậc ba như sau:

V = a0 + a1.t + a2.t2 + a3.t3 (1.12)Trong đó: a1, a2, a3 là các hằng số xấp xỉ thực nghiệm; với kết quả xử lý theophương pháp xấp xỉ hàm ta có:

Bảng 1.3: Kết quả tính đạo hàm tốc độ theo thời gian cho bởi công thức (1.13)

F c=F j=G f +k A V2 (1.15)Trong đó:

G – là trọng lượng toàn bộ xe thử nghiệm [N];

f – là hệ số cản lăn;

k – là hệ số cản không khí [Ns2/m4];

A – là diện tích cản chính diện của xe [m2]

Cuối cùng có bảng dữ liệu lực cản Fc biến thiên theo tốc độ của xe được chonhư trên bảng 1.4:

Bảng 1.4: Kết quả diễn biến lực cản F c theo theo tốc độ xe V

Hình 1.5 Đặc tính lực cản tổng cộng xe Mercedes Benz MB140

Sử dụng phương pháp tính trong kỹ thuật nhờ công cụ Add TrendLine trong

Ms Excel một lần nữa, sẽ có hàm xấp xỉ Fc = f(V) được xác định bởi đa thức đại sốbậc hai như sau:

Trong đó:

F0 – là lực cản lăn không phụ thuộc tốc độ [N];

F1 – là lực cản lăn phụ thuộc bậc nhất với tốc độ [Ns/m];

F2 – là lực cản lăn và lực cản không khí phụ thuộc bậc hai với tốc độ [Ns2/m2]; Với kết quả xử lý theo phương pháp xấp xỉ hàm như trên hình 1.4, ta có:

F0 = 18,54 [N]; F1 = 42,634 [Ns/m]; F2 = 0,6394 [Ns2/m2]; (1.17)

Với kết quả như ở (1.17), cho thấy hệ số lực cản lăn phụ thuộc bậc nhất với tốc

độ F1 khác không (F1 ≠ 0), nên phương trình lực cản lăn có thể áp dụng dạng bậc nhấttheo tốc độ Khi đó phương trình lực cản cơ bản bao gồm lực cản lăn và lực cản khôngkhí ở (1.16) có thể được viết lại như sau:

F2 = k.A suy ra : k = 0,205 [Ns2/m4]; (1.19)Với: Diện tích cản chính diện của ô tô, A = .B.H = 0,8.1,855.2,105 = 3,124 [m2];

Trọng lượng xe và người trên xe khi tiến hành thí nghiệm;

Ga = 2750.9,81 = 26977,5 [N]

So sánh với số liệu kinh nghiệm về các hệ số cản lăn kinh nghiệm cũng như hệ

số cản không khí theo giáo trình [3] với:

 Mặt đường tốt, đang xuống dốc (độ dốc nhỏ)

 Đo trong điều kiện chiều chuyển động của ô tô với gió lớn

1.4 Đánh giá kết quả

Kết quả thí nghiệm được có sai số nhiều so với lý thuyết, bởi vì có rất nhiều yếu

tố thực tế thí nghiệm và phương pháp xử lý số liệu ảnh hưởng đến kết quả đo

Lực cản tổng cộng của ô tô trên đường phụ thuộc vào các lực cản chuyển độngcủa ô tô Tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến các lực cản chuyển động của ô tô sẽ ảnhhưởng đến lực cản tổng cộng của ô tô

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

Lực cản lăn ảnh hưởng rất lớn với đến sự chuyển động của ô tô, nếu quá lớn sẽlàm tiêu hao công suất của động cơ nên xu hướng thiết kế ô tô lúc nào cũng yêu cầulực cản là nhỏ nhất để có thể tận dụng tối đa công suất động cơ

Về cách đo: Việc đo lực quán tính chuyển động dần khi xe lăn trơn trên đườngvới (α = 0) Nhờ phương pháp xấp xỉ trên trong Ms Excel mà ta có thế đưa ra đượccác đường đặc tính trong suốt qua trình thí nghiệm và xử lý số liệu

PHẦN 2: ĐO LỰC PHANH Ô TÔ

2.1 Mục đích

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

2.2 Cơ sở lý thuyết.

Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường nằm ngang

Hình 2.1 Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường nằm ngang

Trong đó:

V – Vận tốc chuyển động của ô tô;

G – Trọng lượng toàn bộ của ô tô;

Pf1 – Lực cản lăn ở bánh xe bị động;

Pf2 – Lực cản lăn ở bánh xe chủ động;

Pp1, Pp2 – Lực phanh tác dụng lên bánh xe trước và bánh xe sau;

Pω – Lực cản không khí;

Pj – Lực quán tính của ô tô khi chuyển động;

Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầutrước và cầu sau;

Mf1, Mf2 – Mô men cản lăn ở bánh xe bị động và chủ động;

a, b – Khoảng cách tính từ trọng tâm của ô tô tới tâm bánh xe trước và sau của

ô tô;

L – Chiều dài cơ sở của xe

Theo lý thuyêt ô tô: Phương trình chuyển động của ô tô:

 Để thực hiện quá trình phanh người lái thực hiện các thao tác sau:

+ Cắt nhiên liệu (nhả chân ga)

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

 Quãng đường phanh (Sp):

Nhân hai vế (2.14) với dS ta có:

dv

dt dS=φ g dS hay v dv=φ g dS (2.17)Quãng đường phanh nhỏ nhất sẽ là:

Khi ô tô dừng hẳn thì v2 = 0, do đó:

 Lực phanh (Pp) và lực phanh riêng (Pr):

Lực phanh sinh ra ở các bánh xe được xác định:

P P=M P

Trong đó:

Mp – Moment phanh của các cơ cấu phanh;

Rbx – Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Lực phanh riêng ở các bánh xe được xác định:

Mđt – Mômen điện từ của máy điện;

L – Cánh tay đòn của cảm biến;

Pcb – Lực đo được bằng cảm biến;

ibt – Tỷ số truyền tính từ ru lô đến máy điện

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 phanhcho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họphải 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 chấtlượng phanh chỉ cần đúng một trong bốn chỉ tiêu nêu trên

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

 Như đã phân tích ở trên thì Pr đạt giá trị cực đại là: Prmax = φmax về mặt lýthuyết thì φmax = 0,85 tuy nhiên trong thực tế thì:

+ φr = 0,85 đối với xe có trang bị ABS;

+ φr = 0,6 đối với xe không trang bị ABS

Theo quy định ở nước ta thì φr của tất cả các bánh xe phải thỏa mãn: φr ≥ 0,5.Cần chú ý rằng trong một số trường hợp mặc dù φr ≥ 0,5 nhưng lại không đảm bảođiều kiện nêu trên vì khi lực phanh riêng trên mỗi bánh xe quá lệch nhau nên khiphanh sẽ không đảm bảo tính ổn định của ôtô Xuất phát từ yếu cầu đó người ta đưa rathêm chỉ tiêu phụ đế đánh giá độ sai lệch giữa lực phanh của các bánh xe trên cùngmột cầu của ôtô: KL theo tiêu chuẩn Việt Nam

 Tải trọng trục lớn nhất lên băng thử 15 [tấn]

 Khoảng cách 2 con lăn tính từ tâm con lăn 445 [mm]

 Công suất dẫn động con lăn băng thử 2x11 [kW]

 Trọng lượng bảng điều khiển và hiển thị 65 [kg]

Nguyên lý hoạt động:

Cho các bánh xe trên cùng một cầu đi vào con lăn trên băng thử phanh, thôngqua remote điều khiển, động cơ tích hợp hộp giảm tốc sẽ làm quay con lăn Khi tốc độquay của con lăn ổn định, ta tiến hành đạp phanh từ từ cho đến hết bàn đạp phanh.Moment phanh sẽ làm dịch chuyển đòn tác dụng vào cảm biến, lúc đó đồng hồ sẽ chobiết kết quả giá trị lực phanh của từng bánh xe trên màn hình hiển thị.

2.3.1.2 Thiết bị kiểm tra trượt ngang

Thiết bị kiểm tra trượt ngang tại Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô thuộcTrường Đại học Bách khoa Đà Nẵng là thiết bị được sản suất bởi hãng AHSPrüftechnik, dùng để phục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học Mụcđích của thiết bị dùng để đo độ trượt theo phương ngang của xe, qua đó đánh giá độchụm hay độ doãng của bánh xe dẫn hướng Thông số kỹ thuật của thiết bị đo độ trượtngang bánh xe:

 Đơn vị đo m/km

Hình 2.3 Bệ đo độ trượt ngang của bánh xe dẫn hướng 1- Bi trụ; 2- Cảm biến; 3- Lò xo trụ hồi vị; 4- Lò xo định vị bi;

5- Mặt đáy; 6- Mặt trượt

Nguyên lý hoạt động:

Cho xe đi qua bệ đo với vận tốc 4  5km/h Bệ trượt sẽ trượt qua trái hoặc phảitùy thuộc vào độ chụm của bánh xe dẫn hướng Khi mặt trượt bị đẩy sang trái hoặcphải sẽ làm cho ống trượt liên kết với bàn trượt, trượt sang trái hoặc phải kéo cảm biểndịch chuyển sang trái (hay phải) làm thay đổi giá trị của cảm biến Sự thay đổi nàyđược khuếch đại và truyền lên bộ xử lý và hiển thị lên đồng hồ (đơn vị m/km) Khi hếttác động lò xo hồi vị đẩy mặt trượt về vị trí chính giữa và thanh trượt của cảm biếncũng sẽ nằm chính giữa của cảm biến, vị trí mà thiết bị xác lập là điểm 0 trong thangđo

2.3.2 Giới thiệu chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động các bộ phận của băng thử

2.3.2.1 Động cơ điện

Động cơ điện được lắp cho băng thử phanh là loại động cơ có công suất lớn,không đồng bộ ba pha Động cơ có khả năng quá tải ngắn hạn lớn, làm việc tốt trongđiều kiện thoát nhiệt kém, độ ẩm lớn (do phải bố trí trong hầm kín)

Cấu tạo bệ thử gồm có hai bộ truyền xích Một bộ truyền từ động cơ điện đếncon lăn chủ động, một bộ truyền xích giữa hai con lăn Cả hai bộ truyền xích đều sửdụng một chủng loại xích ống con lăn.

Hình 2.4 Bộ truyền xích giữa hai con lăn 2.3.2.3 Con lăn chủ động và con lăn bị động

Con lăn là chi tiết quan trọng trong băng thử phanh Nó có nhiệm vị truyềnnguồn lực từ nguồn dẫn động đến bánh xe thông qua lực bám Hai con lăn có kíchthước như nhau và các trục con lăn được bố trí cùng chiều cao so với đáy bệ thử

Con lăn sau là con lăn chủ động, con lăn trước là con lăn bị động Con lăn sau

là chủ động với mục đích tăng lực bám giữa con lăn và bánh xe, do dưới tác dụng của

lực phanh trọng tâm của trục có xu hướng bị đẩy về phía sau làm tăng áp lực lên bềmặt con lăn sau.

Hình 2.5 Con lăn chủ động và con lăn bị động 1- Con lăn bị động; 2; Con lăn chủ động 2.3.2.4 Hộp giảm tốc

Theo tài liệu AVL, hộp giảm tốc được lắp trên băng thử là hộp giảm tốc hai cấpkhai triển có sơ đồ động như hình 2.6 Động cơ điện dẫn động trực tiếp trục sơ cấp,qua trục trung gian rồi đến trục thứ cấp, trục thứ cấp giảm tốc được nối tiếp với bộtruyền xích đến băng tải