xây dưng đường đặc tính tốc độ ngoài của đông cơ

Phần I: Xây dng đờng đặc tính tốc độ ngoài của
động cơ . chọn động cơ đặt trên ôtô
I-Xác định trọng lợng toàn bộ ôtô.
Xe chở khách chạy liên tỉnh trọng lợng toàn bộ của ôtô đợc xác định theo
công thức:
G = G
o
+An + G
h
(Kg).
G
0
- Trọng lợng sử dụng của ôtô ( Trọng lợng của ôtô khi không tải.)
Lấy theo trọng lợng của ôtô tham khảo: G
0
= 1450 Kg.
A Trọng lợng trung bình của một ngời trên ôtô. Với ngời Việt Nam A=
65 (KG ).
n- Số chỗ ngồi trên ôtô kể cả ngời lái n= 5.
G
h
- Trọng lợng hành lý : lấy G
h
= 50 (Kg) .
G= 1450 +65.5 +50 = 1825 (Kg).
*Chọn kích thớc của lốp:
Chọn theo xe tham khảo : B d = 6,7 15
Lốp áp suất thấp, bán kính thiết kế lốp :
r
0

= (
2
2Bd +
). 25,4 = (
15 6,7.2
2
+
). 25,4 = 360,68 mm.
-Bán kính làm việc trung bình: r
b
= . r
0
Lốp áp suất thấp , hệ số kể đến sự biến dạng của lốp = 0,930 0,935
Chọn =0,930.
r
b
= 0,930. 360,68 = 335,4 mm.

- 1 -
II- Xây dựng đờng đặc tính tốc độ ngoàI của động cơ.
- N
e
= f( n
e
).
- M
e
= f(n
e
).

- g
e
= f( n
e
).
Sử dụng công thức thực nghiệm
1/ Xác định công suất động cơ theo đIều kiện cản chuyển động .
N
v
=[
3
max max
. . . .
1
].
270 3500
t
G f V k F V
+

(ml)
N
v
- Công suất của động cơ cần thiết để ôtô khắc phục sức cản chuyển động
đạt vận tốc lớn nhất trên đờng tốt.
G- Trọng lợng toàn bộ của ôtô: G= 1825 KG.
f- Hệ số cản lăn của mặt đờng: f= 0,012
V
max
=120 km/h: Tốc độ chuyển động lớn nhất của ôtô.

k- Hệ số cản của không khí. K=0,03 KGs
2
/m
4
F- Diện tích cản chính diện của ôtô. Theo bảng II trang 13 ôtô khách số
chỗ ngồi n=5 F= 2 m
2


t
- Hiệu suất của hệ thống truyền lực. Theo bảng III trang 15 ôtô khách

t
= 0,92
N
e
=[
3
1825.0,012.120 0.03.2.120
270 3500
+
].
92,0
1
= 42,8 (ml)
2/ Xác định công suất cực đại của động cơ.
N
emax
=
2 3

. .
e
N
a b c


+ .

- 2 -
=
e
N
n
n
: 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 = 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.
N
emax
=
2 3
42,8
46,9
1.1, 2 1.1,2 1.1, 2
=
+
(ml)
3/ Xây dựng đồ thị đặc tính tốc dộ ngoài của động cơ

Đờng biểu diễn công suất của động cơ.
N
e
=N
emax
(a+b
2
-c
3
) (ml)
=
e
N
n
n
a=b=c=1 . Đặt A= a+b
2
-c
3
N
e
=A.N
emax
(ml).
Chọn n
N
theo ôtô tham khảo : n
N
=40000 (vg/p).
n

e
=.n
N
= 1,2.4000 =4800 ( vg/p).
*Đờng biểu diễn mô men xoắn của động cơ:
M
e
=716,2.
e
e
N
n
(KG.m).
Bảng1-Tính các thông số của động cơ.
ne 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800
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
- 3 -
III-Xác định tỉ số truyền của hệ thống truyền lực
i
t
=i
h
. i
f
.i
0
i

h
- tỉ số truyền của hộp số chính.
i
f
- tỉ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp phân phối.
i
0
- tỉ số truyền của truyền lực chính.
Với xe một cầu chủ động, truyền lực chính loại đơn thì i
f
=1.
1/ Xác định tỉ số truyền của truyền lực chính i
0
:
Tỉ số truyền của truyền của truyền lực chính i
0
đợc xác định từ điều đảm
bảo cho ôtô đạt vận tốc lớn nhất ,xác định theo công thức
i
0
=0,377.
max
.
. .
b v
fc hn
r n
i i v
n
v

= 4800 vg/p Số vòng quay của động cơ khi ôtô đạt tốc độ lớn nhất
r
b
- Bán kính trung bình làm việc của bánh xe: r
b
=335,4mm = 0,3354 m
(lấy theo xe tham khảo )
i
fc
- tỉ số truyền của hộp số phụ i
fc
= 1.
I
hn
- Tỉ số truyền của hộp số chính ở số truyền thẳng i
hn
=1.
V
max
- Vận tốc lớn nhất của ôtô V
max
= 120 km/h.
i
0
=0,377
0,3354.4800
5,06
120
=
2/ Xác định tỉ số truyền của hộp số chính

a-xác định tỉ số truyền ở số truyền1: Trị số của tỉ số i
h1
đợc xác định theo
điều kiện cần và đủ để ôtô khắc phục đợc lực cản lớn nhất và bánh xe chủ
động không bị trợt quay trong mọi điều kiện chuyển động .
- 4 -
P
k1max
P
can max
P
k1max

P

i
h1

max
max 0
. .
. .
b
e c t
G r
M i i


(1)
i

h1

2 2
max 0
. . .
. .
k b
e c t
m G r
M i i


(2)

max
=f +tg
max
=0,012 +tg12
0
=0,227
G
2
=1450 Kg; G=1825 Kg.
M
emax
= 11,90 KG.m (theo bảng 1 ).
- Chọn theo bảng VI trang 20 sách hớng dẫn ,chọn theo điều kiện
tốt : Đờng nhựa, khô =0,7
Điều kiện (1): i
h1

0,227.1825.0,3354
2,84
10,50.5,06.0,92
=
Điều kiện (2): i
h1


0,7.1450.0,3354
6,96
10,50.5,06.0,92
=
Từ hai điều kiện trên và theo nguyên tắc chọn i
h1
sát điều kiện cản
Chọn i
h1
=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
i
h2
=
1h
i
=
3,11
=1,76

- 5 -
i
h3
=1
c-Tỉ số truyền của số lùi:
Trị số của tỉ số truyền lùi đợc chọn lớn hơn trị số của số truyền 1:
i
l
=(1,2-1,3)i
h1
Chọn i
l
=1,2. i
h1
= 1,2. 3,11 =3,73
4/Lập bảng xác định vận tốc của ôtô tơng ứng với từng số truyền
Vận tốc chuyển động của ôtô ở các số truyền đợc xác định theo công thức:
v
m
=0,377.
0
.
. .
b e
fc hm
r n
i i i
m- Chỉ số tỉ số truyền đang tính m=1
ữ
3

n
e
biến thiên từ n
emin
đến n
emax


Bảng 2-Tính vận tốc của ôtô theo các số truyền

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
- 6 -
Phần II : xây dựng đồ thị
các chỉ tiêu động lực học của ôtô
i-Xác định chỉ tiêu về công suất
Phơng trình cân bằng công suất
Trờng hợp ôtô tổng quát ôtô làm việc trên dốc nghiêng
N
k
= N
f
+ N
w

N
i
N
j

.
Trong đó: N
k
- Công suất kéo ở bánh xe chủ động, đợc xác định theo công
thức : N
k
=N
e
- N
r
= N
e
.
t
(bảng 1 )
N
f
-Công suất tiêu hao cho cản lăn:
N
f
=G.f.cos.
270
V
( ml)
N
i
- Công suất tiêu hao cho cản lên dốc:
N
i
= G.sin.

270
V
(ml )
N
w
- Công suất tiêu hao cho cản không khí :
N
w
=
3
. .
3500
k F V
( ml )
N
j
-Công suất tiêu hao cho cản quán tínhkhi tăng tốc:
N
j
= G.
i
.j.
270
V
( ml)
.
i
-Hệ số tính đến ảnh hởng của các khối lợng quảy trong động cơ,hệ
thống truyền lực và các bánh xe.

- 7 -
Bảng3 Tính công suất của ôtô.

II-Xác định chỉ tiêu lực kéo.
1/ Phơng trình cân bằng lực kéo
Phơng trình cân bằng lực kéo của ôtô khi chuyển động tổng quát:
P
k
=P
f
+P
w

P
i
P
j
+P
m
Phơng trình viết dới dạng khai triển:
0
. . . .
e f h t
b
M i i i
r

= G.f.cos + k.F
2
13

V


G.sin
i
G
g
.J +n..Q
Khi chạy ổn định P
j
=0 (lực cản quán tính), du lịch nên P
m
=0 (lực cản kéo
moóc), trên đờng bằng =0.

0
. . . .
e f h t
b
M i i i
r

= G.f. + k.F
2
13
V
Để lập bảng tính lực kéo theo tốc độ cần sử dụng các công thức:
- 8 -
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
v=0,377.
0
.
. .
b e
fc hm
r n
i i i
; P
km
=
0
. .
f t
b
i i
r

.M
e
.i
hm
=C. M
e

.i
hm
(KG ).

Bảng 4- Tính lực kéo P
k
theo tốc độ ôtô
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
A- Xác định nhân tố động lực học D khi ôtô chở định mức
1/ Phơng trình nhân tố động lực học D khi ôtô chở tải định mức
D=
k w
P P
G

Dạng khai triển: D =
2

0
. . . .
.
13
e f r t
b
M i i i
V
k F
r
G


=
j
P P
G


=
i
g

j
2/Đồ thị nhân tố động lực học:
- 9 -
D
m
=
km wm

P P
G

;
m= 1ữ3 Là chỉ số ứng với số truyền đang tính
Bảng5-Nhân tố động lực học D theo tốc độ
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:


D

D

- 10 -


D Là điều kiện cản cần thiết khi ôtô chuyển động ở vận tốc của các
số truyền khác nhau (Trờng hợp không tăng tốc ).
D

D

-Là giới hạn của nhân tố động lực học D theo điều kiện bám
D

=
w
P P
G


=
2
2
. .
. . .
13
k b
k F V
m G
G

.

B-Xác định nhân tố động lực học D
X
khi tải trọng của ôtô thay đổi.
1/ Phơng trình xác định D
X
.
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 nh sau:
k
X
X
P P
D
G


=
(5)
Mặt khác ta có:
k
P P
D
G


=
(6)
Từ (5) và (6) rút ra đợc biểu thức nhân tố động lực học D
X
:

X
1
X
G
D
tg
D G

= =
Trong đó:
Đối với ôtô khách, tia tải trọng đợc biểu diễn theo số ngời.
2/ Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học D
X
, (đồ thị tia) khi tải trọng thay
đổi.
Lập bảng xác định các tia tải trọng tơng ứng với các góc
1
theo công thức:
xk
1k
G
tg
G

=
.
- 11 -
Bảng 6-tính % tải trọng của ôtô
Số ngời
theo % tải

Khối lợng
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 đợc đồ thị D và D
X
IV-Xác định khả năng tăng tốc của ôtô.
A-Xác định gia tốc của ôtô.
1/Biểu thức xác định gia tốc.
( )

=
i
D .g
j
( m/s
2
)
Khi ôtô chuyển động trên đờng bằng ta có công thức tính gia tốc:
( )


=
m
m
im
D f .g
j
( m/s
2
)
- 12 -
Trong đó:
m: Chỉ số tơng ứng với số truyền đang tính, m = 1 ữ n (n là cấp số của hộp
số chính).
D: Nhân tố động lực học khi ôtô chở đủ tải.
g: Gia tốc trọng trờng, g = 9,81
m
/
s
2

.
f: Hệ số cản lăn

i
: Hệ số kể đến ảnh hởng của khối lợng quay đợc tính theo công thức sau.
2
im hm
1,04 0,05.i

= +
Bảng7- xác định
i
.
số truyền
thông số I II III
i
h
3,11 1,76 1,00
i
h
2
9,67 3,10 1,00
i

1,53 1,20 1,09
2/ Lập đồ thị xác định gia tốc của ôtô
- 13 -

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.

2
1
v
v
dv dv 1
j dt t .dv
dt j j
= = =

- 14 -
Để xác định thời gian tăng tốc ta dùng phơng pháp gần đúng.

Xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc.
Lập bảng tính biểu thức 1/j
m
rồi xây dựng đồ thị gia tốc ngợc
( m =1
ữ
k).Trên đồ thị gia tốc ngợc chia khoảng từ V
min
ữ 0,95V
max
làm k
khoảng đều nhau, lấy một khoảng thứ i ta có F
i
=

V
i
.1/j
tbi
(mm
2
).
J
tbi
=
1 1
2
i
j j
+

+

V
i
-là khoảng vận tốc thứ i; iđợc lấy từ V
min
ữ 0,95V
max
.

V
1
=V
1
-V
min
;

V
2
=V
2
-V
1
;
Thứ nguyên V (km/h ); j (m/s
2
); t ( s );
Vận dụng công thức tính các ô diện tích có:
1 1

j j
k k k
i
i i v v
i 1 i 1 i 1
tbi
V
1 1
t t F. . . . . . (s)
3,6 j 3,6
à à à à
= = =

= = =

Bảng9- Trị số gia tốc ngợc của ôtô:
v
Km/h
Thông số
v
min
v
1
v
2
v
3
v
4
v

5
v
6
v
7
v
8
0,95v
max
Số truyền I 6,43 9,64 12,86 16,0719,28 22,50 25,71 28,93 32,14 36,64
j
1
(m/s
2
) 1,40 1,46 1,50 1,51 1,49 1,46 1,39 1,31 1,20 1,04
1/j
1
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
j
2
(m/s
2
) 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
- 15 -

Bảng10- Tính thời gian tăng tốc của ôtô
V(km/h)


Thông số
6,43
20
ữ
20
30
ữ
30
40
ữ
40
50
ữ
50
60
ữ
60
70

ữ
70
80
ữ
80
90
ữ
90
100
ữ
100 114
120
Khoảng diện
tích F
i
(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 qu ng đã ờng tăng tốc của ôtô.
Biểu thức xác định quãng đờng tăng tốc.
áp dụng công thức:
2
1
v

v
ds
v ds v.dt s v.dt
dt
= = =

Dùng phơng pháp tính tích phân gần đúng:
Dựa vào đồ thị t-v, chia thành k khoảng từ v
min
đến 0,917.v
max
lấy một
khoảng thứ i bất kì;
Ap dụng công thức sau để tính quãng đờng tăng tốc.
k k k
i i t V i tbi t V
i 1 i 1 i 1
1 1
s s F. . . t .V . . .
3,6 3,6
à à à à
= = =
= = =

- 16 -
t
i
: Khoảng thời gian thứ i, i lấy từ v
min
đến 0,917.v

max
Lập bảng tính quãng đờng tăng tốc dựa vào công thức trên.
t
1
=t
2
-t
1
; t
2
=t
3
-t
2
;
v
tbi
=
1
2
i i
v v
+
+
Thứ nguyên của s: m
Bảng11-Tính quãng đờng tăng tốc của ôtô.
V
km/h
Thông
số

8,89
20ữ
20
30
ữ
30
40
ữ
40
50
ữ
50
60
ữ
60
70
ữ
70
80
ữ
80
90
ữ
90
100
ữ
100
110
ữ
120

Khoảng diện
tích

F(mm)
581 431 531 750 913 1131 1400 1712 2269 4248
Khoảngquãng
đờng

S(m)
51,64 38,31 47,2 66,67 81,07 100,53 124,44 152,18 201,69 377,6
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

- 17 -