Xây dưng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ - chọn động cơ đặt trên ô tô

Phần I: Xây dưng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ . chọn động cơ đặt trên ôtô I-Xác định trọng lượng toàn bộ ôtô. Xe chở khách chạy liên tỉnh trọng lượng toàn bộ của ô tô được xác định theo công thức: G = Go+An + Gh (Kg). G0- Trọng lượng sử dụng của ôtô ( Trọng lượng của ôtô khi không tải.) Lấy theo trọng lượng của ôtô tham khảo: G0= 1450 Kg. A – Trọng lượng trung bình của một người trên ôtô. Với người Việt Nam A= 65 (KG ). n- Số chỗ ngồi trên ôtô kể cả người lái n= 5. Gh- Trọng lượng hành lý : lấy Gh= 50 (Kg) . G= 1450 +65.5 +50 = 1825 (Kg). *Chọn kích thước của lốp: Chọn theo xe tham khảo : B – d = 6,7 – 15 đLốp áp suất thấp, bán kính thiết kế lốp : r0= ( ). 25,4 = (). 25,4 = 360,68 mm. -Bán kính làm việc trung bình: rb=l. r0 Lốp áp suất thấp , hệ số kể đến sự biến dạng của lốp l= 0,930 – 0,935 Chọn l=0,930. đ rb= 0,930. 360,68 = 335,4 mm. II- Xây dựng đường 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=[ (ml) Nv- Công suất của động cơ cần thiết để ôtô khắc phục sức cản chuyển động đạt vận tốc lớn nhất trên đường tốt. G- Trọng lượng toàn bộ của ôtô: G= 1825 KG. f- Hệ số cản lăn của mặt đường: 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 đ F= 2 m2 ht- Hiệu suất của hệ thống truyền lực. Theo bảng III trang 15 ôtô khách ht= 0,92 ị Ne =[]. = 42,8 (ml) 2/ Xác định công suất cực đại của động cơ. Nemax= l= : 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 l= 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. ị Nemax=(ml) 3/ Xây dựng đồ thị đặc tính tốc dộ ngoài của động cơ Đường biểu diễn công suất của động cơ. Ne=Nemax(al’+bl’2-cl’3) (ml) l’= a=b=c=1 . Đặt A= al’+bl’2-cl’3 ị Ne=A.Nemax (ml). Chọn nN theo ôtô tham khảo : nN=40000 (vg/p). ị ne=l.nN= 1,2.4000 =4800 ( vg/p). *Đường biểu diễn mô men xoắn của động cơ: Me=716,2. (KG.m). Bảng1-Tính các thông số của động cơ. ne 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800  l’ 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 A 0.232 0.363 0.496 0.625 0.744 0.847 0.928 0.981 1.000 0.980 0.914 Ne 10,88 17,02 23,26 29,31 34,89 39,72 43,52 46,00 46,90 45,91 42,77 Me 9,74 10,16 10,41 10,50 10,41 10,16 9,74 9,15 8,40 7,47 6,38 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 được xác định từ điều đảm bảo cho ôtô đạt vận tốc lớn nhất ,xác định theo công thức i0=0,377. 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=0,377 2/ Xác định tỉ số truyền của hộp số chính a-xác định tỉ số truyền ở số truyền1: Trị số của tỉ số ih1được xác định theo điều kiện cần và đủ để ôtô khắc phục được lực cản lớn nhất và bánh xe chủ động không bị trượt quay trong mọi điều kiện chuyển động . Pk1max ³ Pcan max Pk1max Pj ị ih1 ³ (1) ih1 (2) ymax=f +tgamax=0,012 +tg120=0,227 G2=1450 Kg; G=1825 Kg. Memax= 11,90 KG.m (theo bảng 1 ). j- Chọn theo bảng VI trang 20 sách hướng dẫn ,chọn theo điều kiện tốt : Đường nhựa, khô đ j=0,7 Điều kiện (1): ih1 ³ Điều kiện (2): ih1 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===1,76 ih3=1 c-Tỉ số truyền của số lùi: Trị số của tỉ số truyền lùi được 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 tương ứng với từng số truyền Vận tốc chuyển động của ôtô ở các số truyền được xác định theo công thức: vm=0,377. m- Chỉ số tỉ số truyền đang tính m=1 3 ne biến thiên từ neminđến nemax --- Bảng 2-Tính vận tốc của ôtô theo các số truyền  ne(v/p)v(km/h) 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 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 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 90,00 100,00 110,00 120,00 Phần II : xây dựng đồ thị các chỉ tiêu động lực học của ôtô i-Xác định chỉ tiêu về công suất Phương trình cân bằng công suất Trường 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, được xác định theo công thức : Nk=Ne- Nr= Ne.ht (bảng 1 ) Nf-Công suất tiêu hao cho cản lăn: Nf=G.f.cosa. ( ml) Ni- Công suất tiêu hao cho cản lên dốc: Ni= G.sina. (ml ) Nw- Công suất tiêu hao cho cản không khí : Nw= ( ml ) Nj-Công suất tiêu hao cho cản quán tínhkhi tăng tốc: Nj= G.di.j. ( ml) .di-Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quảy trong động cơ,hệ thống truyền lực và các bánh xe.  ne(v/p) v(km/h) 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 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 Nk 10,00 15,66 21,40 26,97 32,10 36,54 40,03 42,32 43,15 42,23 39,35 Ne 10,88 17,02 23,26 29,31 34,89 39,72 43,52 46,00 46,90 45,91 42,77 Nf 1,52 2,29 3,05 3,81 4,57 5,33 6,10 6,86 7,62 8,38 9,15 Nw 0,14 0,46 1,09 2,14 3,70 5,88 8,78 12,50 17,14 22,82 29,62 Nf+Nw 1,66 2,75 4,14 5,95 8,27 11,21 14,88 19,36 24,76 31,20 38,77 Bảng3 Tính công suất của ôtô. II-Xác định chỉ tiêu lực kéo. 1/ Phương trình cân bằng lực kéo Phương trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổng quát: Pk=Pf+Pw± Pi ± Pj +Pm Phương trình viết dưới dạng khai triển: = G.f.cosa + k.F ± G.sina ± di.J +n.Y.Q Khi chạy ổn định Pj =0 (lực cản quán tính), du lịch nên Pm=0 (lực cản kéo moóc), trên đường bằng a=0. đ = G.f. + k.F Để lập bảng tính lực kéo theo tốc độ cần sử dụng các công thức: v=0,377.; Pkm= .Me.ihm =C. Me.ihm (KG ). Bảng 4- Tính lực kéo Pk theo tốc độ ôtô số vòng quay  củađ/c ne(v/p)vân tốc ở các sổtuyềnv(km/h) 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 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 Xác định nhân tố động lực học D khi ôtô chở định mức 1/ Phương trình nhân tố động lực học D khi ôtô chở tải định mức D= Dạng khai triển: D = = =Y±j 2/Đồ thị nhân tố động lực học: Dm=; m= 1á3 Là chỉ số ứng với số truyền đang tính Bảng5-Nhân tố động lực học D theo tốc độ tốc độ của ôtô(km/h)  các thống số 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 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: Y D D Y D –Là điều kiện cản cần thiết khi ôtô chuyển động ở vận tốc của các số truyền khác nhau (Trường hợp không tăng tốc ). D D-Là giới hạn của nhân tố động lực học D theo điều kiện bám Dj = = . B-Xác định nhân tố động lực học DX khi tải trọng của ôtô thay đổi. 1/ Phương 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 như sau: (5) Mặt khác ta có: (6) Từ (5) và (6) rút ra được biểu thức nhân tố động lực học DX: Trong đó: Đối với ôtô khách, tia tải trọng được biểu diễn theo số người. 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 tương ứng với các góc a1 theo công thức: . Bảng 6-tính % tải trọng của ôtô Số người theo % tải Khối lượng toàn bộ của xe Gx(kg) Tia tải trọng tính theo góc tg()=Gx/G  (Độ) 1 1565 0,86 40,6 2 1630 0,89 41,7 3 1695 0,93 42,9 4 1760 0,97 44,1 5 1825 1,00 45 6 1890 1,04 46,1 7 1955 1,07 46,9 8 2020 1,11 48 Dựa vào số liệu bảng 5, 6 ta xây dựng được đồ thị D và DX IV-Xác định khả năng tăng tốc của ôtô. A-Xác định gia tốc của ôtô. 1/Biểu thức xác định gia tốc. ( m/s2 ) Khi ôtô chuyển động trên đường bằng ta có công thức tính gia tốc: ( m/s2 ) Trong đó: m: Chỉ số tương ứng với số truyền đang tính, m = 1 á n (n là cấp số của hộp số chính). D: Nhân tố động lực học khi ôtô chở đủ tải. g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. f: Hệ số cản lăn di: Hệ số kể đến ảnh hưởng của khối lượng quay được tính theo công thức sau. Bảng7- xác định di. số truyền thông số I II III ih 3,11 1,76 1,00 ih2 9,67 3,10 1,00 1,53 1,20 1,09 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. Để xác định thời gian tăng tốc ta dùng phương 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 ngược ( m =1k).Trên đồ thị gia tốc ngược chia khoảng từ Vmin á 0,95Vmax làm k khoảng đều nhau, lấy một khoảng thứ i ta có Fi=Vi.1/jtbi (mm2 ). Jtbi= Vi-là khoảng vận tốc thứ i; iđược lấy từ Vminá 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: Bảng9- Trị số gia tốc ngược 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 20 30 40 50 60 70 80 90 100‐114 120 Khoảng diện  tích F (mm) 581 431 531 750 913 1131 1400 1712 2269 4248 Khoảng thời  gian t(s) 2,582 1,916 2,361 3,330 4,056 5,027 6,220 7,609 10,084 18,880 Thời gian tăng tốc t (s) 0 2,582 4,498 7,828 11,884 16,911 23,131 30,074 40,824 59,704 78,584 C-Xác định quãng đường tăng tốc của ôtô. Biểu thức xác định quãng đường tăng tốc. áp dụng công thức: Dùng phương 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 đường tăng tốc. Dti: Khoảng thời gian thứ i, i lấy từ vminđến 0,917.vmax Lập bảng tính quãng đường tăng tốc dựa vào công thức trên. Dt1=t2-t1; Dt2=t3-t2; ….. vtbi= Thứ nguyên của s: m Bảng11-Tính quãng đường tăng tốc của ôtô. V km/hThông số 8,89 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 Khoảng diệntích F(mm) 581 431 531 750 913 1131 1400 1712 2269 4248 4248 Khoảngquãng đờngS(m) 51,64 38,31 47,2 66,67 81,07 100,53 124,44 152,18 201,69 377,6 377,6 Quãng đờng tăng tốc S(m) 51,64 89,95 137,15 203,82 284,89 409,33 533,77 685,95 887,64 1265,24 887,64