bài giảng thí nghiệm ô tô - Đại học chính quy - Chương 4 thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ô tô và môi trường

THÍ NGHIỆM Ơ TƠ

Chương 1: Các vấn đề cơ bản trong đo lường kỹ thuật
Chương 2: Các loại cảm biến dùng trong thí nghiệm
Chương 3: Thí nghiệm động cơ
Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và mơi t
rường
Chương 5: Thí nghiệm hệ thống truyền lực
Chương 6: Thí nghiệm xác định tính chất động lực học của ơ tơ
Chương 7: Thí nghiệm đánh giá chất lượng phanh
Chương 8: Thí nghiệm đánh giá tính năng chuyển động của ơ tơ
Chương 9: Thí nghiệm đánh giá tính kinh tế nhiên liệu


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
Nội dung chương 4
4.1. Mục đích thí nghiệm.
4.2. Xác định hệ số cản lăn.
4.2.1. Thí nghiệm trên đường.
4.2.2. Thí nghiệm trong phịng thí nghiệm.
4.3. Xác định hệ số cản khơng khí.
4.3.1. Thí nghiệm trên đường.
4.3.2. Thí nghiệm trong phịng thí nghiệm.
4.4. Xác định hệ số cản lăn.
4.4.1. Thí nghiệm trên đường.
4.4.2. Thí nghiệm trong phịng thí nghiệm.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường

4.1. Mục đích thí nghiệm
Trong mơn học “ Lý thuyết ơ tơ “ có đề cập đến các hệ số quan trọng lien
quan đến việc xác định các lực tác dụng lên ô tô trong quá trình chuyển động
mà các lực này sinh ra do tác động giữa ô tô và môi trường. Các hệ số này
chính là hệ số cản lăn, hệ số cản khơng khí và hệ số bám. Chúng ta sẽ tìm
hiểu các phương pháp xác định các hệ số nói trên.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ô tô và
môi trường
4.2. Xác định hệ số cản lăn
4.2.1. Thử nghiệm trên đường
4.2.1.1. Phương pháp dùng một ô tơ kéo ơ tơ đằng sau
Thí nghiệm được tiến hành trên đường nằm ngang. Ơ tơ đem thí nghiệm 2
được kéo bởi một ơ tơ khác (hình 4.1) giữa hai ơ tơ có đặt lực kế tự ghi 3.

Hình 4.1. Xác định hệ số cản lăn bằng phương pháp dung một ơ tơ kéo ơ tơ đằng sau.
1. Ơ tơ kéo; 2. Ơ tơ đem thử nghiệm; 3. Lực kế.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ô tô và
môi trường
Hệ số cản lăn được xác địnhnhư sau:

Pk − G. sin α
f =
G. cos α
Trong đó: α - là góc dốc của đường.
G – trọng lượng của ơ tơ thí nghiệm.
Pk - là lực chỉ trên lực kế tự ghi, N.

Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
a. Thiết bị dùng cho thí nghiệm :


Bố trí thí nghiệm như hình vẽ 4.1. Ơ tơ đem thí nghiệm 2 được kéo bởi
một ơ tơ khác giữa hai ơ tơ có đặt lực kế tự ghi 3.



Quãng đường thí nghiệm phải đủ rộng và dài (không nhỏ hơn 500m) và
độ dốc không lớn lắm (nhỏ hơn 0,5%).



Lực kế được sử dụng trong thí nghiệm.

Hình 4.2. Lực kế loại lò xo.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
b.


Trình tự thí nghiệm :
Trước khi tiến hành thí nghiệm ta tiến hành kiểm tra các thiết bị dùng
cho thí nghiệm. Xác định các thơng số G; .



Ta tiến hành khởi động xe kéo 1. Cho xe 1 kéo xe 2 với vận tốc nằm
trong khoảng từ 10-20 km/h.



Quan suát lực kế và ghi lại giá trị lực kéo Pk.



Chú ý :



Để triệt tiêu ảnh hưởng của các lực qn tính và lực cản khơng khí
người ta làm thí nghiệm trong vùng vận tốc thấp (từ 2,77 m/s đến 5,55
m/s hay là từ 10 km/h đến 20 km/h).



Áp suất lốp của xe kéo và xe thử phải đảm bảo áp suất tiêu chuẩn


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
c. Kết quả thí nghiệm :
Pk
Giá trị

Lần đo

Lần đo 1

Lần đo 2

Lần đo 3

Giá trị của f

(N)


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ô tô và
môi trường
4.2.1.2. Phương pháp chạy theo quán tính
Sơ đồ bố trí thí nghiệm như hình 4.3.

Hình 4.3. Đường thí nghiệm và cọc đóng ở trên đường


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
Ta có thể xác định hệ số cản lăn như sau:

δ .v 2
f =
2.g.S
Trong đó:
v – vận tốc của ô tô khi bắt đầu chạy theo quán tính, m/s.

δ - hệ số tính đến các khối lượng quay của ô tô khi hộp số đã bị
ngắt, chủ yếu là các bánh xe.
S – quãng đường chạy theo qn tính của ơ tơ, m.
G – trọng lượng của ơ tơ thí nghiệm, N.
g – gia tốc trọng trường ( g= 9,81 m/s2)


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
a.


Dụng cụ thí nghiệm:
Thí nghiệm được tiến hành trên đường nằm ngang. Ở bên lề đường
cắm hai cọc cao 2m cách nhau 1m và đường nối chân của hai cọc thẳng
góc với đường tâm của đường (xem hình 4.3).



Áp suất lốp xe cũng phải đạt tiêu chuẩn.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
b. Trình tự thí nghiệm :


Trước khi tiến hành thí nghiệm ta tiến hành kiểm tra các thiết bị thí
nghiệm.



Cho ơ tơ chạy với tốc độ dưới 5,55 m/s (20 km/h) để tránh ảnh hưởng
của lực cản khơng khí.



Chú ý :



Qng đường thí nghiệm khơng nhỏ hơn 500m và đủ rộng. độ nghiêng
không lớn lắm (nhỏ hơn 0,5%).



Người quan sát ngồi trên ô tô và theo dõi hai cọc.



Khi tầm mắt của người quan sát và hai cọc nằm trên một đường thẳng
cần phải ngắt hộp số (tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực) để cho ơ tơ
chạy theo qn tính cho đến khi dừng hẳn.



Dùng thước dây đo quãng đường chạy theo quán tính S kể từ vị trí cắm
cọc cho đến vị trí ô tô dừng.

Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
c. Kết quả thí nghiệm :
Giá trị
Lần đo

Lần đo 1

Lần đo 2

Lần đo 3
Giá trị trung bình

Qng đường chạy theo
qn tính S (m)

Hệ số


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
4.2.2. Thử nghiệm trong phịng thí nghiệm
Trong phịng thí nghiệm người ta xác định hệ số cản lăn trên bệ thử loại
trống ( hình 4.4a) hoặc bệ thử loại đĩa (hình 4.4b)

Hình 4.4. Sơ đồ bệ thử loại trống (a) và bệ thử loại đĩa (b)


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường

Ta có thể xác định hệ số cản lăn như sau:

Trong đó:
Mđc - là mơmen của động cơ điện;
nđc - là số vòng quay của động cơ điện;
Mm,ph - là momen quay của máy phát điện;
nm,ph - là số vòng quay của máy phát điện;
Q – lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe;
– lực cản lăn sinh ra ở bánh xe;


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
– bán kính làm việc của bánh xe.
– số vòng quay của động cơ điện;
– số vịng quay của máy phát;
Để hình dung được giá trị của hệ số cản lăn f trên một số đường thông
dụng chúng ta xem bảng số liệu 4.1 sau đây :
Loại đường

Hệ số cản lăn f

Đường nhựa và bêtông
- đặc biệt tốt

0,012 ÷ 0,0,15

- tốt

0,015 ÷ 0,018

Đường dải đá

0,03 ÷ 0,04

Đường đất

0,03 ÷ 0,05

- khơ, bằng phẳng

0,05 ÷ 0,15

- sau khi mưa

0,10 ÷ 0,30

Đường cát


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
a.

Thiết bị thí nghiệm:



Bệ thử loại trống (hình 4.4a) gồm có động cơ điện 1 qua khớp nối 2 làm
quay bánh xe 3. Bánh xe 3 chịu tải trong thẳng đứng Q. Khi bánh 3 quay

làm trống 4 quay và qua khớp nối 5 làm quay may phát điện 6.



Bệ thử loại đĩa ( hình 4.4b) khác với loại trống ở chỗ công suất truyền qua
bánh xe 3 đến máy phat điện 6 qua đĩa 4 và cặp bánh răng côn 7.

Động cơ điện 1 và máy phát điện 6 được thiết kế theo loại treo, vì vậy khi bệ
thử làm việc người ta có thể xác định dược mô men quay sinh ra ở động
cơ điện 1 và ở máy phát điện 6 nhờ sự xoay của stator của chúng.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
b. Trình tự thí nghiệm :


Trước khi tiến hành thí nghiệm ta tiến hành kiểm tra các thiết bị thí
nghiệm. Cho động cơ điện 1 quay, thông qua khớp nối 2 làm bánh xe 3
quay.

Bánh xe 3 quay làm cho tang trống 4 quay .


Thông qua khớp nối làm máy phát quay. Máy phát quay sẽ tạo ra điện
áp. Dựa vào điện áp ta tính tốn được Mm.ph



Bệ thử loại đĩa ( hình 4.4b) khác với loại trống ở chỗ công suất truyền

qua bánh xe 3 đến máy phat điện 6 qua đĩa 4 và cặp bánh răng côn 7.

T iến hành tăng tải, thay đổi áp suất lốp, thay đổi vận tốc góc của bánh xe,
mô men tác dụng lên bánh xe khi đo các bước tiến hành thí nghiệm tượng
tự như trên.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
c. Kết quả thí nghiệm :
Giá trị đo Mô men động
cơ điện Mđc
Lần đo

Lần đo 1
Lần đo 2
Lần đo 3
Giá trị trung
bình

Mơ men của
máy phát
Mm.phát

Số vịng quay
của động cơ
điện nđc

Số vòng quay
của máy phát

nm.phát


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ô tô và
môi trường
4.3. Xác định hệ số cản khơng khí
4.3.1. Thử nghiệm ở trên đường
4.3.1.1. Dùng ống pitơ kết hợp với dao động ký
Để có thể thực hiện được thí nghiệm thì ta cần phải có : ơ tô thử nghiệm, ống
pitô(cảm biến áp suất), sơ đồ đo gồm cầu đo, dao động ký.
Hệ số cản khơng khí K được xác định theo biểu thức:

Trong đó:

F – diện tích cản chính diện của ơtơ,
v – vận tốc của ô tô thí nghiệm,
Pw – lực cản không khí,

m2
m/s


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
a.Thiết bị dùng cho thí nghiệm :
Ống pitơ (đo áp suất) :

Hình 4.5. Ống pitơđo áp suất và lưu lượng.
a. Áp suất tĩnh; b. áp suất tổng; c. áp suất động.

Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ô tô và
môi trường
Thiết bị này cho phép đo áp lực của khơng khí tác dụng lên ơ tơ. Nhờ có
giao động ký mà ta có thể xác định được áp lực của khơng khí (hình 4.6).
Dao động ký là một loại máy vẽ di động hai chiều X và Y để hiển thị
dạng tín hiệu đưa vào cần quan sát theo tín hiệu khác hay theo thời gian.
Kim bút vẽ của máy là một chấm sáng, di chuyển trên màn hình của ống tia
điện tử theo quy luật của điện áp đưa vào cần quan sát.

Hình 4.6. Dao động ký.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
c. Kết quả thí nghiệm :
Giá trị đo
Lần đo

Lần đo 1

Lần đo 2

Lần đo 3

GTTB

Lực cản khơng khí Pw

Vận tốc của ơ tơ v

Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
4.3.1.2. Ơ tơ chạy xống dốc dưới tác dụng của lực trọng trường
Biết dược hệ số cản lăn f chúng ta có thể xác định hệ số cản khơng khí K
bằng cách cho ơ tơ chạy xuống dốc nhờ lực thành phần Pi của trọng lượng ô
tô ( Pi = Gsin ; – góc dốc, G – trọng lực ô tô). Lực kéo Pi song song với mặt
đường dốc.

Hình 4.7. Xe chuyển động xuống dốc.


Chương 4: Thí nghiệm xác định hệ số tác động giữa ơ tơ và
mơi trường
Hệ số cản khơng khí K ta xác định như sau :

Trong đó : v – vận tốc của ô tô khi chạy ổn định trên dốc, vận tốc này đo
được khi thí nghiệm, m/s;
F- diện tích cản;
G – trọng lực ơ tơ;
– góc dốc;
f – hệ số cản lăn