Bài tập lớp lý thuyết ô tô tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe ZAZ - 968A

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ . BÀI TẬP LỚP LÝ THUYẾT Ô TÔ Tính toán và xây dựng đồ thị động lực học của xe ZAZ-968a (đề no.14) Hà Nôi 10-2015 *Thông số cơ bản của ô tô ZAZ-968A STT Các thông số và đơn vị xe GAZ 24=02 ký hiệu Giá trị 1 Khối lượng không tải G0 840(kg) 2 khối lượng toàn tải Ga 1160(kg) 3 công suất Nemax 40(mã lực)=30kw 4 tốc độ quay nN 4200-4400(v/p) 5 Mô men Memax 7.6( KGm) 6 tốc độ quay nM 2900(v/p) 7 vận tốc vmax 116(km/h) 8 số truyền Ih1 3.8 9 số truyền Ih2 2.12 10 số truyền Ih3 1.409 11 số truyền Ih4 1.00 12 số truyền Ih5 13 truyền lực chính I0 4.125 14 hộp số phụ Ip 15 chiều rộng 1570(mm) 16 chiều cao 1400(mm) 17 ký hiệu lốp 6.15-13 18 loại động cơ Xăng 19 công thức bánh xe 4x2 Đường đặc tính ngoài của động cơ đốt trong. Khái niệm : Đường đặc tính tốc độ của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất Ne , momen xoắn có ích Me , tiêu hao nhiên liệu trong một giờGT và suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc ω của trục khuỷu Có hai đường đặc tính tốc độ của động cơ : + Đường đặc tính tốc độ cục bộ : là đường đặc tính mà vị trí của bướm ga hoặc thanh răng bơm cao áp của động cơ ở vị trí cung cấp nhiên liệu bất kỳ + Đường đặc tính tốc độ ngoài , gọi tắt là đường đặc tính ngoài động cơ : là đường đặc tính của động cơ mà vị trí bướm ga ( động cơ xăng ) hoặc thanh răng bơm cao áp ( động cơ diesel ) ở vị trí cung cấp nhiên liệu lớn nhất Xây dựng công thức đường đặc tính : Ne =NemaxanenN+bnenN2-cnenN3 Me = 104.Ne1,047.ne Trong đó :Ne – công suất động cơ ở vòng quay bất kỳ ( kW ) Nemax – công suất động cơ tại vòng quay nN ( kW ) Me - momen xoắn của động cơ ( Nm ) a , b , c – các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ như sau + Động cơ xăng : a = b = c = 1 + Động cơ diesel 2 kỳ : a = 0,87 ; b = 1,13 ; c = 1 + Động cơ diesel 4 kỳ có buồngcháy trực tiếp :a = 0,5 ; b = 1,5 ; c = 1 + Động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy dự bị :a = 0,6 ; b = 1,4 ; c = 1 + Động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy xoáy lốc : a = 0,7 ; b = 1,3 ; c = 1 Kết quả tính ne (v/p) Ne (kW) Me (N.m) 800 6.27 74.81 1200 9.80 78.04 1600 13.43 80.19 2000 17.02 81.27 2400 20.42 81.27 2800 23.51 80.19 3200 26.15 78.04 3600 28.20 74.81 4000 29.53 70.50 4400 30.00 65.12 4800 29.48 58.66 5200 27.84 51.13 Ứng dụng đồ thị -Đây là đường đặc tính quan trọng nhất của một động cơ dùng để đánh giá các chỉ tiêu công suất (Nemax) và tiết kiệm nhiên liệu của động cơ. -Nhờ có đường đặc tính này người ta cũng đánh giá được sức kéo của động cơ qua đặc tính mô men (Memax), vùng làm việc ổn định của động cơ và hệ số thích ứng K của nó. *Vùng làm việc của động cơ : Là vùng nằm giữa nm và ne, trong khoảng đó khi Ne giảm thì Me tăng nên phương tiện vẫn đảm bảo tăng sức kéo và làm việc tốt, chỉ giảm phần nào tốc độ. Hay nếu Ne tăng, giảm bớt sức kéo nhưng tốc độ tăng. Ngoài vùng trên ra, Ne và Me đều giảm nên chỉ gặp chướng ngại nhỏ cũng có thể chết máy. Ở vùng làm việc ổn định nếu gặp chướng ngại sẽ giảm tốc độ, công suất giảm nhưng Me lại tăng giúp động cơ vượt chướng ngại (không cần phải về số thấp). *Khi thiết kế động cơ mới ta phải dùng đường đặc tính ngoài để so sánh với đường đặc tính của động cơ mẫu và xem xét giá trị hệ số thích ứng K: K=MemaxMn + Trong đó : Mn là mô men xoắn định mức K là hệ số thích ứng : _ Động cơ xăng K = 1.1 – 1.35 _Động cơ diesel K = 1.1 – 1.25 + K Dùng để đánh giá khả năng vượt chướng ngại và khả năng tăng tốc của động cơ. K càng lớn thì khả năng này càng tốt. + Ở động cơ xăng có đường cong Me dốc hơn ở động cơ diesel nên K lớn hơn. + K thấp dưới mức cho phép thì khi gặp chướng ngại nếu không về số thấp để tăng mômen bánh xe thì ôtô sẽ không vượt được. đồ thị cân bằng lực kéo. 1.Khái niệm : Đồ thị cân bằng lực kéo là đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực kéo phát ra tại các bánh xe chủ động Pk và các lực cản chuyển động phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô v Công thức tính Pk=Mkrb= Me.itl.ηtlrb=f.G.cosα±G.sinα ±Gg .j.δi+K.F.v2+n.Q.ψ v=2πnerb60itl chọn :ηtl=0.95 , λ = 0.935 , f =0.015 Trong đó : - Pk là lực kéo tiếp tuyến của ô tô Mk là momen xoắn ở bánh xe chủ động rb là bán kính bánh xe ( rb=  λ. r0 ) λ là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, được chọn phụ thuộc vào loại lốp Với lốp áp suất thấp:   λ= 0,930 ÷ 0,935 r0 là bán kính bánh xe ro = ( B + d/2). 25,4 (mm) B: bề rộng của lốp (inso) d: đường kính vành bánh xe it là tỷ số truyền của hệ thống truyền lực ηtl là hiệu số của hệ thống truyền lực (ηtl=0.95) - pf = G.f.cosα là lực cản lăn : G : Tải trong của ô tô f : Hệ số cản lăn α : Góc nghiêng của mặt đường - pi = G.sin α là lực cản lên dốc : Dương (+) khi lên dốc và Âm (-) khi xuống dốc - pj= Gg .j.δilà lực cản quán tính : + j : Gia tốc chuyển động của ô tô + δi : Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay + δi= 1,05 + 0,05. Ih2 - pw= K.F.v2là lực cản không khí : + K : Hệ số cản không khí + F : Tiết diện cản chính diện +K.F: là nhân tố cản không khí ( kí hiệu W) + v : Vận tốc tương đối giữa ô tô với không khí + pw chỉ mang dấu Âm (-) khi ô tô cùng chiều gió và vgió>vxe - pm= n.Q.ψlà lực cản kéo moóc + n : Số rơ moóc + Q : Trọng lượng rơ moóc + ψ : Hệ số cản tổng của đường. Bảng Số Liệu Kết quả: lập bảng số liệu ne Me Tay Số 1 Tay Số 2 Tay Số 3 Tay Số 4 v1(m/s) Pk1(N) v2 Pk2 v3 Pk3 v4 Pk4 800 74.86 1.60 3520.3 2.87 1963.95 4.32 1305.29 6.09 926.39 1200 78 2.40 3668.0 4.31 2046.33 6.48 1360.04 9.13 965.25 1600 80.17 3.21 3770.0 5.74 2103.26 8.64 1397.87 12.18 992.10 2000 81.28 4.01 3822.2 7.18 2132.38 10.80 1417.23 15.22 1005.84 2400 81.26 4.81 3821.3 8.62 2131.86 12.97 1416.88 18.27 1005.59 2800 80.2 5.61 3771.4 10.05 2104.05 15.13 1398.40 21.31 992.48 3200 78.05 6.41 3670.3 11.49 2047.64 17.29 1360.91 24.36 965.87 3600 74.82 7.21 3518.4 12.93 1962.90 19.45 1304.59 27.40 925.90 4000 70.51 8.01 3315.7 14.36 1849.83 21.61 1229.44 30.45 872.56 4400 65.12 8.81 3062.3 15.80 1708.42 23.77 1135.46 33.49 805.86 4800 58.66 9.62 2758.5 17.23 1538.95 25.93 1022.82 36.54 725.92 5200 51.14 10.42 2404.9 18.67 1341.66 28.09 891.70 39.58 632.86 V(m/s) Pf(N) Pw(N) Pf+Pw(N) 1.60 174 1.09 175.09 5.05 174 10.85 184.85 8.51 174 30.75 204.75 11.96 174 60.77 234.77 15.41 174 100.93 274.93 18.86 174 151.23 325.23 22.20 174 209.46 383.46 25.77 251.03 282.22 533.24 29.22 273.05 362.91 635.96 32.67 297.84 453.73 751.58 36.13 325.40 554.69 880.09 39.58 355.72 665.79 1021.52 Từ những dữ liệu ở trên ta có được đồ thị như sau Đồ thị nhân tố động lực học. 1.Khái niệm : -Nhân tố dộng lực học của ô tô là tỉ số giữa lực kéo tiếp tuyến pk Trừ đi lực cản của không khí Pw Và chia cho toàn bộ trọng lượng của ô tô. Kí hiệu là D -Đồ thị nhân tố động lực học D biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa nhân tố động lực học và vận tốc chuyển động của ô tô , nghĩa là D = f(v), khi ô tô có tải trọng đầy và động cơ làm việc với chế độ toàn tải. 2.Công thức tính : D= Pki-PωiG= Meitlηtlrb - Wv21G Trong đó: Các giá trị trên đã được giải thích ở phần II Công thức mở rộng : D= ψ ± J.δig Bảng số liệu ne(v/p) v1(m/s) pk1(N) D1 v2 pk2 D2 800 1.6 3520.3 0.30 2.87 1963.95 0.17 1200 2.4 3668 0.32 4.31 2046.33 0.18 1600 3.21 3770 0.32 5.74 2103.26 0.18 2000 4.01 3822.2 0.33 7.18 2132.38 0.18 2400 4.81 3821.3 0.33 8.62 2131.86 0.18 2800 5.61 3771.4 0.32 10.05 2104.05 0.18 3200 6.41 3670.3 0.32 11.49 2047.64 0.17 3600 7.21 3518.4 0.30 12.93 1962.9 0.17 4000 8.01 3315.7 0.28 14.36 1849.83 0.16 4400 8.81 3062.3 0.26 15.8 1708.42 0.14 4800 9.62 2758.5 0.24 17.23 1538.95 0.13 5200 10.42 2404.9 0.20 18.67 1341.66 0.11 ne(v/p) v3(m/s) pk3(N) D3 v4 pk4 D4 800 4.32 1305.29 0.11 6.09 926.39 0.08 1200 6.48 1360.04 0.12 9.13 965.25 0.08 1600 8.64 1397.87 0.12 12.18 992.1 0.08 2000 10.8 1417.23 0.12 15.22 1005.84 0.08 2400 12.97 1416.88 0.12 18.27 1005.59 0.08 2800 15.13 1398.4 0.12 21.31 992.48 0.08 3200 17.29 1360.91 0.11 24.36 965.87 0.07 3600 19.45 1304.59 0.10 27.4 925.9 0.06 4000 21.61 1229.44 0.10 30.45 872.56 0.06 4400 23.77 1135.46 0.09 33.49 805.86 0.05 4800 25.93 1022.82 0.07 36.54 725.92 0.03 5200 28.09 891.7 0.06 39.58 632.86 0.02 4. ứng dụng đồ thị -Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô -Xác định độ dốc lớn nhất của ô tô -Xác định sự tăng tốc của ô tô -Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô Đồ thị cân bằng công suất 1.Khái niệm : Phương trình cân bằng công suất của ô tô có thể biểu diễn bằng đồ thị. chúng được xây dựng theo quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các công suất cản trong quá trình ô tô chuyển độn, phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô, nghĩa là N= f(v).trên trục hoành của đồ thị, ta đặt các giá trị của vận tốc chuyển động v và trên trục tung đặt các giá trị công suất của động cơ Ne, công suất phát ra tại bánh xe chủ động Nk ở các tr số truyền khác nhau của hộp số và các đường cong của công suất cản NΨ và Nᵩ. 2.Công thức tính : -Phương trình công suất tổng quát : Ne= Nf+Nt±Nw±Ni±Nj -Trong đó : -Ne là Công suất phát ra của động cơ; -Nt = Ne(1-ηtl) là công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực. +ηtl : hiệu suất của hệ thống truyền lực; -Nf=Gfvcosα : Công suất tiêu hao cho lực cản lăn : +G : Trọng lượng của ô tô; +f : Hệ số cản lăn; +v : Vận tốc của ô tô; +α : Góc dốc của mặt đường. -Nw=W.v3 : Công suất tiêu hao cho lực cản không khí : +W : nhân tố cản không khí. -Ni=G.v.sinα:Công suất tiêu hao cho lực cản dốc: -Nj= Gg.δi.v.j : Công suất tiêu hao cho lực cản quán tính; +g : Gia tốc trọng trường; +j : Gia tốc của ô tô; Công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động: Nk=Ne-Nt= Ne.ηt=Pk.v 3.Bảng số liệu .ne(v/p) V1(v/p) Ne1(KW) Nk1 V2 Ne2 Nk2 800 1.6 6.26 5.63 2.87 6.26 5.64 1200 2.4 9.78 8.80 4.31 9.80 8.82 1600 3.21 13.45 12.10 5.74 13.41 12.07 2000 4.01 17.03 15.33 7.18 17.01 15.31 2400 4.81 20.42 18.38 8.62 20.42 18.38 2800 5.61 23.51 21.16 10.05 23.50 21.15 3200 6.41 26.14 23.53 11.49 26.14 23.53 3600 7.21 28.19 25.37 12.93 28.20 25.38 4000 8.01 29.51 26.56 14.36 29.52 26.56 4400 8.81 29.98 26.98 15.8 29.99 26.99 4800 9.62 29.49 26.54 17.23 29.46 26.52 5200 10.42 27.84 25.06 18.67 27.83 25.05 .ne(v/p) V3(m/s) Ne3(kW) Nk3 V4 Ne4 Nk4 800 4.32 6.27 5.64 6.09 6.27 5.64 1200 6.48 9.79 8.81 9.13 9.79 8.81 1600 8.64 13.42 12.08 12.18 13.43 12.08 2000 10.8 17.01 15.31 15.22 17.01 15.31 2400 12.97 20.42 18.38 18.27 20.41 18.37 2800 15.13 23.51 21.16 21.31 23.50 21.15 3200 17.29 26.14 23.53 24.36 26.14 23.53 3600 19.45 28.19 25.37 27.4 28.19 25.37 4000 21.61 29.52 26.57 30.45 29.52 26.57 4400 23.77 29.99 26.99 33.49 29.99 26.99 4800 25.93 29.47 26.52 36.54 29.47 26.53 5200 28.09 27.83 25.05 39.58 27.83 25.05 v Nf Ni Nψ=Nf+Ni Nw Nψ+Nw 1.6 0.2784 0 0.3 0.0 0.3 5.05 0.8787 0 0.9 0.1 0.9 8.51 1.48074 0 1.5 0.3 1.7 11.96 2.08104 0 2.1 0.7 2.8 15.41 2.68134 0 2.7 1.6 4.2 18.86 3.28164 0 3.3 2.9 6.1 22.22 3.8628 0 3.9 4.7 8.5 25.77 6.469043 0 6.5 7.3 13.7 29.22 7.978521 0 8.0 10.6 18.6 32.67 9.730433 0 9.7 14.8 24.6 36.13 11.7567 0 11.8 20.0 31.8 39.58 14.0794 0 14.1 26.4 40.4 Đồ thị gia tốc. 1.Khái niệm: Là xây dựngj = f(v) và biểu diễn chúng trong hệ tọa độ ( j – v) với tung độ là các giá trị của gia tốc j ở từng số truyền và trục hoành là vận tốc v. 2.Công thức tính: D = ψ + δigj => j = dvdt = (D – ψ)gδi -Trong đó : -D: nhân tố động lực học. -ψ: hệ số cản. ψ = f -g: gia tốc trọng trường. g =10 -δi: hệ số kể đến sự ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay. δi = 1.05 + 0.05*Ih2 Bảng số liệu : ne v1 D1 J1 v2 D2 J2 v3 D3 J3 v4 D4 J4 800 1.6 0.3 1.6265 2.87 0.17 1.6265 4.32 0.11 1.6265 6.09 0.08 1.6265 1200 2.4 0.32 1.6999 4.31 0.18 1.6999 6.48 0.12 1.6999 9.13 0.08 1.6999 1600 3.21 0.32 1.7487 5.74 0.18 1.7487 8.64 0.12 1.7487 12.18 0.08 1.7487 2000 4.01 0.33 1.7726 7.18 0.18 1.7726 10.8 0.12 1.7726 15.22 0.08 1.7726 2400 4.81 0.33 1.7717 8.62 0.18 1.7717 12.97 0.12 1.7717 18.27 0.08 1.7717 2800 5.61 0.32 1.7461 10.05 0.18 1.7461 15.13 0.12 1.7461 21.31 0.08 1.7461 3200 6.41 0.32 1.6957 11.49 0.17 1.6957 17.29 0.11 1.6957 24.36 0.07 1.6957 3600 7.21 0.3 1.6205 12.93 0.17 1.6205 19.45 0.1 1.6205 27.4 0.06 1.6205 4000 8.01 0.28 1.5205 14.36 0.16 1.5205 21.61 0.1 1.5205 30.45 0.06 1.5205 4400 8.81 0.26 1.3957 15.8 0.14 1.3957 23.77 0.09 1.3957 33.49 0.05 1.3957 4800 9.62 0.24 1.2462 17.23 0.13 1.2462 25.93 0.07 1.2462 36.54 0.03 1.2462 5200 10.42 0.2 1.0718 18.67 0.11 1.0718 28.09 0.06 1.0718 39.58 0.02 1.0718 ứng dụng đồ thị Dùng đồ thị để xác định gia tốc của ô tô ở một tốc độ nào ở số truyền đã cho Dùng để xác định thời điểm sang số hợp lý (thời điểm đổi tay số truyền khi tăng tốc)để đảm bảo tốc độ nhỏ nhất và thời gian đổi số truyền là ngắn nhất và tốc độ cao nhất, nhanh nhất ở các số truyền(điểm giao của các đường JI JII JIII và JIV) Dùng đồ thị này để xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô đồ thị gia tốc ngược 1.Khái Niệm : Là xây dựng 1j = f(v) và biểu diễn chúng trong hệ tọa độ ( j – v ) với tung độ là các giá trị của gia tốc 1jở từng số truyền và trục hoành là vận tốc v. 2.Công thức: 1j = δig(D-f) 3.Bảng Số liệu: ne(v/p) V1(m/s) 1/J(N) V2 1/J2 v3 1/J3 v4 1/J4 800 1.6 0.61483 2.87 0.82658 4.32 1.1840681 6.09 1.71709 1200 2.4 0.58825 4.31 0.79127 6.48 1.1347953 9.13 1.65626 1600 3.21 0.57187 5.74 0.76930 8.64 1.1068632 12.18 1.63378 2000 4.01 0.56415 7.18 0.75962 10.8 1.0987834 15.22 1.64873 2400 4.81 0.56442 8.62 0.76205 12.97 1.1109031 18.27 1.70556 2800 5.61 0.57271 10.05 0.77585 15.13 1.1429347 21.31 1.81005 3200 6.41 0.58974 11.49 0.80290 17.29 1.1994526 24.36 1.98285 3600 7.21 0.61711 12.93 0.84588 19.45 1.2876269 27.4 2.26157 4000 8.01 0.65769 14.36 0.90984 21.61 1.4211265 30.45 2.73374 4400 8.81 0.71648 15.8 1.00396 23.77 1.6264191 33.49 3.63052 4800 9.62 0.80247 17.23 1.14496 25.93 1.9596645 36.54 5.84980 5200 10.42 0.93298 18.67 1.36771 28.09 2.5632257 39.58 18.98360 xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô