TÌM HIỂU XE CẨU AUSTIN WESTERN 410SR, TÍNH TOÁN THAY ĐỔI ĐỘNG CƠ CŨVÀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG PHANH.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÌM HIỂU XE CẨU AUSTIN WESTERN 410SR, TÍNH TOÁN
THAY ĐỔI ĐỘNG CƠ CŨVÀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG PHANH.

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN VĂN ĐIỀN
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Niên khóa:2009 – 2013

Tháng 6 năm 2013
a 
 


TÌM HIỂU XE CẨU AUSTIN WESTERN 410SR, TÍNH TOÁN THAY
ĐỔIĐỘNG CƠ CŨ VÀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG PHANH.

Tác giả:

NGUYỄN VĂN ĐIỀN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp
bằng Kỹ sư ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô tô.

Giáo viên hướng dẫn:
Thạc sĩ: Trần Mạnh Quí

Tháng 6 năm 2013
i 

 


LỜI CẢM TẠ

Trong suốt quá trình học tập tại trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh, chúng
tôi đã tiếp thu được nhiều kiến thức thông qua các bài học của quý thầy cô, cùng sự giúp
đỡ của bạn bè. Những kiến thức đó chính là hành trang bổ ích giúp tôi bước vào thực tiễn
của cuộc sống.
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, hôm nay tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Ban giám hiệu và Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Công nghệ Trường Đại Học Nông
Lâm Tp. Hồ Chí Minh đã cho phép và tạo điều kiện cho tôi thực hiện khóa luận
này.
Thầy Trần Mạnh Quí đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện khóa luận.
Toàn thể quý thầy cô đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong
suốt quá trình học tập tại trường.
Anh Cao Minh Đức, Giám đốc công ty cổ phần cơ khí – xây dựng giao thông
Tracomeco – Thủ Đức. Cùng toàn thể CBCC nhà máy Tracomeco – Thủ Đức đã
giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện khóa luận.
Trong quá trình thực hiện khóa luận tôi đã cố gắng hết sức nhưng không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và bạn bè để đề
tài của tôi được hoàn thiện hơn.

Chân thành cảm ơn
Sinh viên: Nguyễn Văn Điền

ii 
 

TÓM TẮT
1. Tên đề tài.
Tìm hiểu xe cẩu Austin Western 410SR, tính toán thay đổi động cơ cũvà cải tiến hệ
thống phanh.
2. Thời gian và địa điểm thực hiện.
 Thời gian thực hiện: Từ 3/2013 đến 6/2013.
 Địa điểm: Công ty cổ phần cơ khí - xây dựng giao thông Tracomeco – Thủ Đức.
3. Mục đích đề tài.
 Tìm hiểu về hệ thống điều khiển cần cẩu và các thông số kỹ thuật của xe cẩu
Austin Western 410 SR.
 Ứng dụng lý thuyết vào thực nghiệm để tính toán thay đổi động cơcũ bằng một
động cơ mới khác.
 Khảo sát để cải tiến hệ thống phanh thủy lực thành hệ thống phanh thủy lực trợ
lực khí nén.
 Tìm hiểu các hư hỏng và đề xuất các biện pháp khắc phục.
4. Phương tiện thực hiện.
 Tra cứu tài liệu liên quan trên Internet và sách báo.
 Phần mềm Matlab 2010, dùng để xử lý và tính toán nhanh các bảng số liệu.
 Phần mềm Auto Cad 2007, dùng để vẽ các sơ đồ.
5. Kết quả.
 Biết được cách điều khiển cần cẩu khi xe làm việc.
 Kết quả của việc tính toán thay đổi một động cơ cũ và chọn động cơ mới.
 Nguyên lý làm việc, ưu điểm và nhược điểm của hệ thống phanh đã được cải tiến.
 Phát hiện các hư hỏng và các biện pháp để khắc phục những hư hỏng trên cẩu
Austin Western 410SR.

iii 
 

MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA ..................................................................................................................... .i
LỜI CẢM TẠ ......................................................................................................................ii
TÓM TẮT ......................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..........................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................................vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ............................................................................................ viii
Chương 1 MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................................. 1
1.2. Mục đích khóa luận. .................................................................................................. 1
1.3. Giới hạn khóa luận..................................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN.................................................................................................... 3
2.1. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ. ................................................................ 3
2.1.1. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng. ................................................... 4
2.1.2. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel. ................................................. 5
2.2. Khái niệm về các loại bán kính bánh xe. ................................................................... 8
2.3. Vận tốc chuyển động của xe. ................................................................................... 10
2.4. Phương trình cân bằng lực kéo. ............................................................................... 10
2.5. Nhân tố động lực học của xe. .................................................................................. 16
2.6. Xác định độ dốc lớn nhất mà xe có thể vượt qua. ................................................... 16
2.7. Hệ thống phanh. ....................................................................................................... 17
2.7.1. Công dụng của hệ thống phanh. .......................................................................... 17
2.7.2. Yêu cầu của hệ thống phanh. .............................................................................. 17
2.7.3. Phân loại hệ thống phanh. ................................................................................... 18
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ........................................................ 26
3.1. Phương pháp thực hiện đề tài. ................................................................................. 26
3.2. Nơi thực hiện. .......................................................................................................... 27
3.3. Phương tiện thực hiện. ............................................................................................. 27

iv 
 


Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................ 28
4.1. Tìm hiểu xe cẩu Austin Western 410SR. ................................................................ 28
4.1.1. Các thông số kỹ thuật của xe cẩu Austin Western 410SR. ................................. 28
4.1.2. Kích thước của xe cẩu Austin Western 410SR. .................................................. 31
4.1.3. Giới thiệu các bộ phận của xe cẩu Austin Western 410SR................................. 31
4.1.4. Tìm hiểu hệ thống điều khiển cần cẩu trên xe Austin Western 410 SR. ............ 32
4.2. Tính toán các thông số động lực học của động cơ Detroit Diesel 453N. ................ 34
4.3. Chọn động cơ thay thế. ............................................................................................ 42
4.3.1. Thông số kỹ thuật của động cơ Hyundai D4DB. ................................................ 42
4.3.2. Tính toán các thông số động lực học của động cơ Hyundai D4DB. ................... 43
4.3.3. Nhận xét về động cơ Hyundai D4DB. ................................................................ 47
4.4. Hệ thống phanh. ....................................................................................................... 48
4.4.1. Hệ thống phanh trên xe cẩu Austin Western 410SR. .......................................... 48
4.4.2. Phân tích lựa chọn phương pháp cải tiến hệ thống phanh. ................................. 50
4.4.2.1. Sửa chữa lại hệ thống phanh trên xe cẩu . ...................................................... 51
4.4.2.2 Cải tiến hệ thống phanh cũ thành hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén. .. 51
4.4.3. Mô tả kết cấu của hệ thống phanh. ...................................................................... 54
4.4.3.1. Máy nén khí. ................................................................................................... 54
4.4.3.2. Bình lắng nước và dầu. ................................................................................... 55
4.4.3.3. Van tra dầu. ..................................................................................................... 56
4.4.3.4. Bình chứa khí nén. .......................................................................................... 56
4.4.3.5. Van điều chỉnh áp suất. ................................................................................... 57
4.4.3.6. Cụm van phân phối khí nén. ........................................................................... 57
4.5. Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục. ................................................................ 59
4.5.1. Rò rỉ dầu bôi trơn ở vi sai cầu trước. .................................................................. 59
4.5.2. Rò rỉ dầu ở xylanh trợ lực của hệ thống lái. ........................................................ 60

4.5.1. Động cơ bị rò rỉ dầu bôi trơn. .............................................................................. 60
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 62
5.1. Kết luận.................................................................................................................... 62
5.2. Kiến nghị. ................................................................................................................ 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 63
v 
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng .............................................. 4
Hình 2.2: Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel ............................................ 5
Hình 2.3: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục ........................................................... 18
Hinh2.4: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm ............................................................ 19
Hình 2.5: Cơ cấu phanh guốc loại bơi ........................................................................... 20
Hình 2.6: Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa ........................................................... 20
Hình 2.7: Cơ cấu phanh đĩa ........................................................................................... 21
Hình 2.8: Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực ............................................. 22
Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén .............................................. 23
Hình 2.10: Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động thủy khí kết hợp ....................................... 24
Hình 2.11: Dẫn dộng phanh một dòng .......................................................................... 24
Hình 2.12: Dẫn động hai dòng ...................................................................................... 25
Hình 4.1: Xe cẩu Austin Western 410SR tại nhà máy Tracomeco – Thủ Đức ............. 28
Hinh 4.2: Kích thước chung của xe cẩu ........................................................................ 31
Hình 4.3: Cần điều khiển hệ thống thủy lực .................................................................. 32
Hình 4.4: Động cơ Detroit Diesel 453N trên xe cẩu Austin Western 410SR ............... 34
Hình 4.5: Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Detroit Diesel 453N ......... 39
Hình 4.6: Đồ thị cân bằng lực kéo của động cơ Detroit Diesel 453N ........................... 40
Hình 4.7: Đồ thị cân bằng công suất của động cơ Detroit Diesel 453N ....................... 40

Hình 4.8: Đồ thị nhân tố động lực học của động cơ Detroit Diesel 453N .................... 41
vi 
 


Hình 4.9: Động cơ Hyundai D4DB trên xe tải Hyundai 3.5 tấn Mighty ben HD72 ..... 42
Hình 4.10: Đồ thị đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ Hyundai D4DB .............. 45
Hình 4.11: Đồ thị cân bằng lực kéo của động cơ Hyundai D4DB ................................ 45
Hình 4.12: Đồ thị cân bằng công suất của động cơ Hyundai D4DB ............................ 46
Hình 4.13: Đồ thị nhân tố động lực học của động cơ Hyundai D4DB ......................... 46
Hình 4.14:Cách bố trí hệ trống truyền lực trên xe cẩu .................................................. 47
Hình 4.15: Sơ đồ hệ thống phanh trên xe cẩu Austin Western ..................................... 48
Hình 4.16: Mạch dầu phanh bị đứt ................................................................................ 50
Hình 4.17: Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén ........................................... 52
Hình 4.18: Sơ đồ hệ thống phanh khi tác dụng vào bàn đạp phanh .............................. 53
Hình 4.19: Máy nén kiểu pít tông .................................................................................. 55
Hình 4.20: Bình lọc khí nén .......................................................................................... 55
Hình 4.21: Van tra dầu .................................................................................................. 56
Hình 4.22: Van điều chỉnh áp suất ................................................................................ 57
Hình 4.23: Cấu tạo cụm van phân phối khí nén ............................................................ 58
Hình 4.24: Hiện tượng rò rỉ dầu bôi trơn ở vi sai cầu trước .......................................... 59
Hình 4.25: Hiện tượng rò rỉ dầu ở xylanh của hệ thống lái ........................................... 60
Hình 4.26: Hiện tượng rò rỉ dầu bôi trơn ở thân động cơ.............................................. 61

vii 
 


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang

Bảng 2.1: Bảng giá trị trung bình của hiệu suất truyền động ηt .................................... 12
Bảng 2.2: Bảng giá trị của hệ số cản lăn f ..................................................................... 13
Bảng 2.3:Bảng giá trị nhân tố cản không khí ................................................................ 15
Bảng 4.1: Các thông số kỹ thuật của xe cẩu Austin Western 410SR ............................ 28
Bảng 4.2: Hệ thống điều khiển trên xe cẩu ................................................................... 33
Bảng 4.3: Bảng kết quả tính toán các thông số động lực học của động cơ Detroit Diesel
453N .............................................................................................................................. 37
Bảng 4.4: Bảng kết quả tính toán các thông số động lực học của động cơ Hyundai
D4DB ............................................................................................................................ 43

viii 
 


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, để lắp ráp được một chiếc ôtô hoàn thiện nhanh chóng và đảm bảo chất
lượng cũng như yêu cầu kỹ thuật thì cần phải có máy móc thiết bị hỗ trợ. Và một trong
những máy móc thiết bị hỗ trợ đắc lực trong lắp ráp ôtô đó là xe Cẩu Austin Western.
Ở nhà máy Tracomeco – Thủ Đức, người ta sử dụng xe cẩu Austin Western 410SR. Xe
cẩu này có nhiệm vụ cẩu các thùng hàng, khung chassis, thanh théphay các động cơ (được
nhập khẩu từ nước ngoài)trên các xe Container xuống đất hay cẩu các khung xe, thanh
thép đến các vị trí hàn, lắp ráp…Tuy nhiên, sau nhiều năm sử dụng thì công suất của động
cơ bị yếu đi, một số hệ thống trên xe bị hư hỏng như hệ thống phanh không còn hoạt
động, có hiện tượng rò rỉ dầu bôi trơn ở động cơ và rò rỉdầu bôi trơn ở vi sai cầu trước…
Những hư hỏng này ảnh hưởng rất nhiều đến công suất của xe, cũng như ảnh hưởng đến
quy trình lắp ráp ôtô tại nhà máy.
Vì vậy, để cải thiện công suất và nâng cao khả năng làm việc của xe cẩu thì cần phải
nghiên cứu, tính toán và đưa ra các phương án để khắc phục, thay thế hay sửa chữa những

hư hỏng và giải pháp được đưa ra là tiến hành tính toán các thông số động lực học của
động cơ cũ, rồi chọn động cơ mới phù hợp thay thế cho động cơ cũ, cải tiến hệ thống
phanh thủy lực thành hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén và đưa ra các biện pháp
nhằm khắc phục những hư hỏng trên xe.
1.2. Mục đích khóa luận.
Được sự cho phép của khoa cơ khí công nghệ và ban Giám đốc công ty cổ phần cơ
khí – xây dựng giao thông Tracomeco, Thủ Đức. Dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy
1 
 


Trần Mạnh Quí và anh Cao Minh Đức, đề tài ‟Tìm hiểu xe cẩu Austin Western 410SR,
tính toán thay đổi động cơ cũ và cải tiến hệ thống phanh” được thực hiện với mục
đích như sau:
 Tìm hiểu các bộ phận và hệ thống điều khiển trên xe cẩu.
 Vận dụng lý thuyết để tính toán và tìm động cơ mới thay thế cho động cơ cũ.
 Cải tiến hệ thống phanh để giúp tài xế lái xe trong môi trường chật hẹp được thuận
lợi và an toàn.
 Phát hiện những hư hỏng và đề suất các biện pháp nhằm khắc phục để tránh ảnh
hưởng đến khả năng làm việc của xe.
 Là tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến tính toán động cơ.
1.3. Giới hạn khóa luận.
Trong điều kiện thời gian thực hiện khóa luận có hạn, cho nên khóa luận này chỉ là
bước nghiên cứu, khảo sát và áp dụng lý thuyết để tính toán chọn động cơ mới, đề suất
các biện pháp khắc phục các hư hỏng và cải tiến hệ thống phanh…Tuy nhiên đây là cơ sở
quan trọng cho việc xem sét, chọn và thay thế động cơ cho phù hợp.

2 
 

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ.
Để xác định được lực hoặc mômen tác dụng lên các bánh xe chủ động của ôtô - máy
kéo, chúng ta cần phải nghiên cứu đường đặc tính tốc độ của động cơ đốt trong loại pít
tông. Đường đặc tính tốc độ của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có
ích Ne, môment có ích Me, lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ GT và suất tiêu hao
nhiên liệu ge theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc ω của trục khủy.
Có hai đường đặc tính tốc độ của động cơ:
 Đường đặc tính tốc độ cục bộ.
 Đường đặc tính tốc độ ngoài (đường đặc tính ngoài của động cơ).
Đường đặc tính tốc độ của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên bệ
thử: Ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại tức là mở bướm ga hoàn toàn đối với động cơ
xăng hay đặt thanh răng của bơm cao áp ứng với chế độ cấp nhiên liệu hoàn toàn đối với
động cơ diesel, chúng ta sẽ nhận được đường đặc tính ngoài của động cơ. Nếu bướm ga
hoặc thanh răng đặt ở vị trí trung gian sẽ nhận được các đường đặc tính cục bộ. Như vậy
đối với mỗi động cơ đốt trong, ta sẽ nhận được một đường đặc tính tốc độ ngoài và vô số
đường đặc tính cục bộ.

3 
 


2.1.1. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng.

(a)

(b)

Hình 2.1: Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng.
(a)- Không có hạn chế số vòng quay; (b) – Có hạn chế số vòng quay.
 Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng không hạn chế số vòng quay:
Trên hình 2.1 (a) trình bày đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng không có
bộ phận hạn chế tốc độ (thường sử dụng trên ôtô). Số vòng quay nmin của trục khủy là số
vòng quay nhỏ nhất mà động cơ có thể làm việc ổn định ở chế độ toàn tải.
 Khi tăng số vòng quay thì mômen và công suất của động cơ tăng lên, mômen xoắn
đạt giá trị cực đại Memax tại số vòng quay nM và công suất đạt giá trị cực đại Nemax
tại số vòng quay nN.
 Các giá trị Nemax, Memax, nN, nM được chỉ dẫn trong đặc tính kỹ thuật của động cơ.
Động cơ ôtô chủ yếu làm việc trong khoảng tốc độ nM – nN.
 Khi tăng giá trị số vòng quay lớn hơn giá trị nN thì công suất động cơ giảm (do hỗn
hợp nạp kém đi và tổn thất ma sát tăng).

4 
 


 Ngoài ra khi tăng số vòng quay sẽ làm tăng tải trọng động của động cơ gây hao
mòn nhanh các chi tiết của động cơ.
 Vì vậy khi thiết kế ôtô thì số vòng quay của động cơ ứng với tốc độ cực đại của ôtô
trên đường nhựa nằm ngang không vượt quá 10% - 20% so với số vòng quay nN.
 Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng có hạn chế số vòng quay.
Hình 2.1 (b) trình bày đường đặc tính ngoài của động cơ xăng có hạn chế số vòng
quay (đường liền nét) được sử dụng trên xe tải (hiện nay ít sử dụng).
2.1.2. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel.
Hiện nay động cơ diesel được sử dụng phổ biến trên xe tải, xe khách, xe du lịch và cả
máy kéo, chúng thường được trang bị bộ điều tốc hai hay nhiều cấp tốc độ. Bộ điều tốc
nhiều chế độ sẽ giữ cho động cơ làm việc ở vùng tiêu hao nhiên liệu riêng thấp nhất.

Hình 2.2: Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ diesel.

5 
 


Để xét khả năng thích ứng của động cơ khi tải trọng thay đổi do ngoại lực tác dụng
khi ôtô – máy kéo làm việc, người ta đưa ra hệ số thích ứng của động cơ theo mômen
xoắn và được xác định như sau:

.

k

(2.1)

Trong đó:
- k: Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen xoắn.
- Memax: Mômen xoắn cực đại của động cơ.
Đối với từng loại động cơ, hệ số thích ứng theo mômen có giá trị như sau:
- Động cơ xăng: k = 1,1 – 1,35.
- Động cơ diesel: k = 1,1 – 1,25.
Cần chú ý rằng tiêu chuẩn thử động cơ để nhận được đường đặc tính ngoài ở các nước
có khác nhau, vì vậy mà cùng một động cơ sẽ có công suất khác nhau khi được thử với
tiêu chuẩn khác nhau.
Khi không có đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ bằng thực nghiệm, ta có thể
xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ nhờ công thức thực nghiệm của Lay Decman.
Việc sử dụng quan hệ giải tích giữa công suất, mômen xoắn, với số vòng quay theo công
thức Lay Decman để tính toán sức kéo sẽ thuận lợi hơn nhiều so với việc sử dụng đồ thị
đặc tính bằng thực nghiệm.

 Công thức S.R.Lay Decman có dạng như sau:
N

N

a

 

 b

 c

(2.2)

Trong đó:
- Ne, ne: Công suất hữu ích của động cơ và số vòng quay của trục khủy ứng với một
điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngoài.
- Nemax, nN: Công suất có ích cực đại và số vòng quay ứng với công suất nói trên.
6 
 


- a, b, c: là các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ như sau:
 Đối với động cơ xăng:
a = b = c =1.
 Đối với động cơ diesel 2 kỳ:
a = 0,87 ; b = 1,13 ; c = 1.
 Đối với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp:
a = 0,5 ; b = 1,5 ; c = 1.

 Đối với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy dự bị:
a = 0,6 ; b = 1,4 ; c = 1.
 Đối với động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy xoáy lốc:
a = 0,7 ; b = 1,3 ; c = 1.
Như vậy khi cho các giá trị ne khác nhau dựa vào công thức (2.2) ta sẽ tính được công
suất Ne tương ứng và từ đó vẽ được đồ thị Ne = f(ne).
 Có các giá trị Ne và ne ta tính được các giá trị mômen xoắn Me của động cơ theo công
thức sau:
Me 

10 4. N e
1,047.ne

(2.3)

Trong đó:
-

Ne: là công suất động cơ (kW).

-

ne: số vòng quay của trục khủy (v/ph).

-

Me: mômen xoắn của động cơ (N.m).

Có các giá trị Ne, Me tương ứng với các giá trị ne ta có thể vẽ các đồ thị Ne = f(ne) và
đồ thị Me = f(ne).

7 
 


Như vậy sau khi xây dựng đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ chúng ta mới có
cơ sở để nghiên cứu tính chất động lực học của ôtô máy kéo.
2.2. Khái niệm về các loại bán kính bánh xe.
 Bán kính thiết kế (bán kính danh định) r0.
Bán kính thiết kế (r0) là bán kính của bánh xe không quay, không chịu tải, áp suất
không khí trong lốp ở mức danh định. Bán kính này được xác định theo kích thước tiêu
chuẩn trên lốp, được cho bởi nhà chế tạo.
Ví dụ: một lốp có ký hiệu B – d.
Trong đó:

B: bề rộng của lốp (inch).
d: đường kính vành bánh xe (inch).

Lúc đó ta có thể tính được bán kính thiết kế của lốp theo công thức như sau:
d

r0   B   .25,4(mm)
2


(2.4)

 Bán kính tự do r:
Bán kính tự do (r) là bán kính của bánh xe không chịu tải. Bán kính này sẽ thay đổi
do ảnh hưởng của dung sai chế tạo, lực li tâm và áp suất không khí trong lốp. Giá trị (r) sẽ

tăng nếu vận tốc góc của bánh xe chủ động (ωb) tăng lên.
 Bán kính tĩnh của xe rt.
Bán kính tĩnh của xe (rt) là khoảng cách từ tâm bánh xe tới mặt đường khi bánh xe
đứng yên và chịu lực tác dụng theo phương thẳng đứng. Giá trị của (ri) phụ thuộc vào các
lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe và áp suất không khí trong lốp.
 Bán kính động lực học của bánh xe rđ.
Bán kính động lực học của bánh xe (rđ) là khoảng cách từ tâm bánh xe tới mặt đường
khi bánh xe đang lăn và chịu các lực tác dụng theo cả ba chiều: dọc, đứng, ngang. Giá trị
của (rđ) phụ thuộc vào các yếu tố sau:
8 
 


 Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe.
 Lực li tâm khi bánh xe quay.
 Mômen chủ động hoặc mômen phanh.
 Áp suất không khí trong lốp.
 Bán kính lăn của bánh xe rl.
Bán kính lăn của bánh xe (rl) không phải là thông số hình học mà là thông số động
học, nó là tỉ lệ giữa vận tốc tịnh tiến thực tế (v) và vận tốc góc của bánh xe (ωb).
Như vậy bán kính lăn là bán kính của một bánh xe ảo, nó chuyển động không có trượt
với vận tốc tịnh tiến tương đương với bánh xe thực tế. Giá trị của (rl) phụ thuộc vào các
thông số sau: tải trọng tác dụng lên bánh xe, áp suất không khí trong lốp, độ đàn hồi của
vật liệu chế tạo lốp và khả năng bám của bánh xe với đường.
 Bán kính tính toán (bán kính làm việc trung bình) rb.
Trong tính toán thực tế, người ta thường sử dụng bán kính bánh xe có kể đến sự biến
dạng của lốp do ảnh hưởng của các thông số đã trình bày ở trên. Trị số bánh kính này
thường không sai lệch nhiều so với bán kính thực tế và được gọi là bán kính làm việc
trung bình của bánh xe, ký hiệu là rb và được tính theo công thức sau:
rb= λ.r0

Trong đó:

(2.5)

r0: bán kính thiết kế của bánh xe.
λ: hệ số phụ thuộc kể đến sự biến dạng của lốp, được chọn phụ thuộc

vào loại lốp:
 Lốp áp suất thấp: λ = 0,930 – 0,935.
Lốp áp suất thấp là loại lốp có áp suất trong lốp từ (0,08 – 0,5) MN/m2 hay
(0,8 – 5)kg/cm2 được ký hiệu là: B – d, trong đó:
- B: là bề rộng của lốp được tính theo đơn vị (inch) hoặc (mm).
- d: đường kính của vành bánh (inch).
 Lốp áp suất cao: λ = 0,945 – 0,950
9 
 


Lốp áp suất cao là loại lốp có áp suất trong lốp (0,5 – 0,7) MN/m2 được ký hiệu là:
D x B hoặc D x H với B = H. Trong đó:
- D: đường kính ngoài của lốp.
- B: bề rộng của lốp.
- H: chiều cao.
Các kích thước được tính theo (inch) hoặc (mm).
2.3. Vận tốc chuyển động của xe.
V 

2 .n .r
e b
60.i

t

(m/s)

(2.6)

Trong đó:
- ne: số vòng quay trục khủy động cơ (v/ph).
- rb: bán kính làm việc trung bình của bánh xe (m).
- it: tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:
it = ih.ip.i0.ic

(2.7)

Với:
 ih: tỉ số truyền của hộp số chính.
 ip: tỉ số truyền của hộp số phụ.
 i0: tỉ số truyền của truyền lực chính.
 ic: tỉ số truyền của truyền lực sau cùng (đối với máy kéo).
2.4. Phương trình cân bằng lực kéo.
Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động dùng để khắc phục các lực cản chuyển động
như: lực cản lăn, lực cản leo dốc, lực cản không khí, lực cản quán tính. Biểu thức cân
bằng giữa lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động và các lực cản riêng biệt được gọi là
phương trình cân bằng lực kéo của xe.
Xét trong trường hợp tổng quát, ta có:
10 
 


Pk = Pf Pi Pω Pj

(2.8)

Trong đó:
- Pk: lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động.
- Pf: lực cản lăn, luôn có giá trị dương (+).
- Pi: lực cản lên dốc, có giá trị dương (+) khi xe lên dốc và có giá trị (-) khi xe
xuống dốc.
- Pω: lực cản không khí, có giá trị dương (+) khi xe chuyển động khi không gió
hoặc có gió ngược chiều hoặc có gió cùng chiều nhưng tốc độ gió nhỏ hơn tốc độ
của xe.
- Pj: lực cản quán tính, có giá trị dương (+) khi xe tăng tốc và có giá trị âm (-) khi
xe giảm tốc.
 Lực kéo tiếp tuyến trên bánh xe chủ động (Pk).
Pk =

M e .it
t
rb

(2.9)

Trong đó:
- Me: mômen xoắn của động cơ (N.m).
- rb: bán kính làm việc trung bình của xe (m).
- it: tỉ số truyền của hệ thống truyền lực.
- ηt: hiệu suất truyền lực của hệ truyền lực.
Hiệu suất của hệ thống truyền lực là tỉ số giữa công suất truyền tới bánh xe chủ động
và công suất hữu ích của động cơ Ne.
Hiệu suất của hệ thống truyền lực phụ thuộc vào nhiều thông số khác nhau tùy vào

điều kiện làm việc của xe như: chế độ tải trọng, tốc độ chuyển động, chất lượng chế tạo,
độ nhớt dầu bôi trơn…Hiệu suất có thể được xác định bằng tích số hiệu suất của các cụm
chi tiết trong hệ thống truyền lực.
ηt = ηl.ηh.ηcđ.η0.ηc

(2.10)
11 

 


Trong đó:
- ηl: hiệu suất của ly hợp.
- ηh: hiệu suất của hộp số.
- ηcđ: hiệu suất của các đăng.
- η0: hiệu suất của truyền lực chính.
- ηc: hiệu suất của truyền lực cuối cùng.
Thông thường hiệu suất truyền động ηt được xác định bằng thực nghiệm.
Bảng 2.1: Bảng giá trị trung bình của hiệu suất truyền động ηt
STT

Loại xe

Giá trị trung bình của ηt

1

Ô tô du lịch

0,93

2

Ô tô tải với truyền lực chính một cấp.

0,89

3

Ô tô tải với truyền lực chính hai cấp.

0,85

4

Máy kéo

0,80

 Lực cản lăn (Pf).
Khi xe chuyển động trên đường sẽ có lực cản lăn tác dụng song song với mặt đường
và ngược chiều chuyển động tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường.
Nếu coi hệ số cản lăn ở bánh trước và bánh sau như nhau, ta có: f1 = f2 = f
Lúc đó:
Trong đó:

Pf = (Z1 + Z2).f = f.G.cos

(2.11)

: là gốc dốc của mặt đường.
G: trọng lượng của xe.
Z1, Z2: phản lực vuông góc với mặt đường.

Khi

= 0 tức là xe chuyển động trên đường nằm ngang thì Pf = f.G
12 

 


Hệ số cản lăn f phụ thuộc vào loại đường khi vận tốc V

80 km/ giờ, ta có bảng sau:

Bảng 2.2: Bảng giá trị của hệ số cản lăn f.
Stt

Loại đường

Hệ số cản lă f

1

Nhựa tốt

0,015 – 0,018

2

Nhựa bê tông

0,012 - 0,015

3

Rải đá

0,023 – 0,030

4

Đất khô

0,025 – 0,035

5

Đất sau khi mưa

0,050 – 0,150

6

Cát

0,100 – 0,300

7

Đất sau khi cày

0,120

Bằng thực nghiêm, ta có công thức tình hệ số cản lăn khi vận tốc V
f = f0 1

Trong đó:

80 km/giờ.

(2.12)

 

f0: là hệ số cản lăn ứng với vận tốc V

80 km/ giờ.

V: vận tốc chuyển động của xe.
 Lực cản leo dốc (Pi).
Khi ôtô leo dốc thì trọng lượng G coi như gồm bởi hai thành phần: Gcos thẳng góc
với mặt đường và Gsin song song với mặt đường. Thành phần Gsin cản lại chuyển
động của ôtô khi leo dốc nên được gọi là lực cản leo dốc Pi.
Pi = G.sin

(2.13)

Mức dốc của đường được thể hiện qua gốc dốc

i = tg =

(2.14)
13 

 

hay qua độ dốc i.


Trong đó:
D,T là các kích thước của đường dốc.
Khi gốc dốc nhỏ dưới 50 có thể xem i = tan = sin , lúc đó lực cản leo dốc có dạng.
Pi = G.sin = G.i

(2.15)

 Lực cản tổng cộng của đường (Pψ).
Nếu chúng ta tổng hợp hai lực Pf và Pi, ta sẽ được lực cản tổng cộng của đường Pψ:
Pψ = Pf Pi = G (fcos

sin ) = ψ.G

(2.16)

Trong đó:
G: trọng lượng toàn bộ xe.
ψ: hệ số cản tổng cộng của đường: ψ = fcos
ψ=f

sin , nếu < 50 thì có thể coi

i.
-

i: độ dốc của mặt đường.

-

f: hệ số cản lăn.

 Lực cản không khí (Pω).
Pω = W.v2 = K.F.v2

(2.17)

Trong đó:
- W: nhân tố cản của không khí.
- K: hệ số cản không khí.
- F : diện tích cản chính diện của xe.
 Đối với ôtô tải:

F = B.H

 Đối với ôtô du lịch:

F = 0,8.B0.H

 Trong đó: B là chiều rộng cơ sở, H là chiều cao lớn nhất của ôtô, B0 là chiều
rộng lớn nhất của ôtô.

- v: vận tốc của xe (m/s).
14 
 


Giá trị trung bình của hệ số cản không khí K, diện tích cản chính diện F và nhân tố
cản không khí W đối với các loại ôtô khác nhau được trình bày trong bảng 2.3.
Khi có móc kéo phía sau thì hệ số cản không khí K sẽ tăng từ 9% - 32% tùy theo vị trí
đặt móc kéo gần hoặc xa không khí kéo.
Bảng 2.3:Bảng giá trị nhân tố cản không khí.
STT

Loại xe

1

K (Ns2/m4)

F (m2)

W (Ns2/m2)

Ôtô du lịch

1.1

- Vỏ kính

0,2 – 0,35

1,6 – 2.8

0,3 – 0,9

1.2

- Vỏ hở

0,4 – 0,5

1,5 – 2,0

0,6 – 1,0

2

Ôtô tải

0,6 – 0,7

3,0 – 5,0

1,8 – 3,5

3

Ôtô khách

0,25 – 0,4

4,5 – 5,5

1,0 – 2,5

4

Ôtô đua

0,13 – 0,15

1,0 – 1,3

0,13 – 0,18

 Lực quán tính (Pj).
Khi xe chuyển động không ổn định, lực quán tính của các khối lượng chuyển động
quay và chuyển động tịnh tiến xuất hiện.
Lực quán tính này sẽ trở thành lực cản khi xe chuyển động nhanh dần và trở thành lực
đẩy khi xe chuyển động chậm dần. điểm đặt của lực quán tính tại trọng tâm của xe.
Pj =

i

j

(2.18)

Trong đó:
-

i

= 1,05 + 0,05ih2 : với

i

là hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển

động quay.
- G: trọng lượng toàn bộ của xe.
15 
 


- g = 9,81 (m/s2): gia tốc trọng trường.
- j (m/s2): gia tốc của xe.
Lưu ý: Khi xe chuyển động ổn định trên đường nằm ngang nghĩa là j = 0 và

= 0, thì

phương trình cân bằng lực kéo được viết như sau:
. .

Pk = Pf + Pω

= f.G + W.v2

(2.19)

2.5. Nhân tố động lực học của xe.

Khi so sánh tính chất động lực học của các loại xe khác nhau và ứng với diều kiện
làm việc của xe ở các loại đường khác nhau, người ta muốn có một thông số thể hiện
được ngay tính chất động lực học của xe.
Phương trình cân bằng lực kéo không thuận lợi để đánh giá các loại xe khác nhau.
Cho nên cần phải có một thông số đặc trưng cho tính chất động lực học của xe mà chỉ số
kết cấu không có mặt trong đó. Thông số đặc trưng tính chất động lực học của xe và được
gọi là nhân tố động lực học , ký hiệu là D:
D=

 

=

. .

 Wv

(2.20)

Công thức phụ thuộc vào các thông số kết cấu xe, vì thế có thể xác định cho mỗi xe
cụ thể.
Khi xe chuyển động ở tay số thấp thì nhân tố động lực học sẽ lớn hơn khi chuyển
động ở tay số cao vì Pk ở tay số thấp hớn hơn Pk ở tay số cao và Pω ở tay số thấp nhỏ hơn
Pω ở tay số cao.
2.6. Xác định độ dốc lớn nhất mà xe có thể vượt qua.
Trong trường hợp xe chuyển động đều (ổn định) thì có D = ψ, nếu biết hệ số cản lăn
của đoạn đường thì ta có thể tìm được độ dốc lớn nhất của đường mà xe có thể khắc phục
được ở một vận tốc cho trước. ta có:

16