Khảo sát đặc tính động lực học của xe ôtô tải Huyndai 1,25 tấn

MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây ngành công nghiệp ôtô ngày càng phát triển, thể hiện rõ tầm quan trọng trong sự phát triển chung của nền công nghiệp cả nước. Thị trường ôtô càng ngày càng phát triển với đa dạng về chủng loại và giá cả trong số đó không thể không kể đến loại xe tải hạng nhẹ tải từ 1 tấn đến 2 tấn đang rất phổ biển và có triển vọng phát triển ở Việt Nam. Dòng xe tải hạng nhẹ hiện nay sử dụng khá phổ biến ở thành thị và nông thôn, với kích thước nhỏ gọn và tính cơ động chúng đang dần thay thế cho các phương tiện vận chuyển thô sơ có hiệu quả sử dụng không cao như xe thồ, xe ba gác, công nông… Tính năng và hiệu quả sử dụng của ô tô phụ thuộc vào chất lượng thiết kế, chế tạo và điều kiện sử dụng. Việc đánh giá chất lượng xe có thể theo một số phương pháp khác nhau phụ thuộc vào mục đích và phương tiện xác định các chỉ tiêu cần đánh giá. Trong đó nhóm các chỉ tiêu động lực học, tính an toàn điều khiển và tính tiết kiệm nhiên liệu (năng suất) được xét đến phổ biến hơn. Đối với các loại xe nhập ngoại ở Việt Nam, việc tính toán, kiểm tra các tính chất động lực học của xe là rất khó khăn vì hầu hết các loại xe nhập ngoại không có đầy đủ các thông số thiết kế. Do vậy việc nghiên cứu để đánh giá các chỉ tiêu động lực học của các loại xe ô tô nhập ngoại tại Việt Nam là vấn đề mang tính cấp thiết và có tính khả thi cao. Xuất phát từ những lý do trên và được sự định hướng của thầy hướng dẫn em đã thực hiện đề tài: “Khảo sát đặc tính động lực học của xe ôtô tải Huyndai 1,25 tấn”. Với mục đích góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc lực chọn chế độ sử dụng hợp lý và đánh giá khả năng sử dụng loại xe này. Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình phát triển ô tô ở Việt Nam Sau hơn 15 năm ra đời, ngành công nghiệp ô tô trong nước đã có những bước phát triển đáng nể. Chính phủ và Bộ Công thương coi đây là một trong những ngành cần được chú trọng của nền công nghiệp Việt Nam. Theo ước tính của Bộ công thương thì nhu cầu ô tô ở Việt Nam năm 2010 là 120.000 -130.000 chiếc/năm và đến năm 2020 là 239.000 chiếc/năm. Ở nước ta hiện nay có hơn 34 doanh nghiệp lắp ráp ô tô trong nước như Trường Hải, Cửu Long, Foton, Vinaxuki, Giải Phóng, Chiến Thắng...Các doanh nghiệp này hầu hết chỉ dừng ở mức lắp giáp các chi tiết nhập khẩu hay làm những công đoạn không mang tính phức tạp và đòi hỏi phải có công nghệ cao. Nói chung tỷ lệ nội địa hóa trong sản phẩm còn thấp (cao nhất cũng chỉ đạt 40%) 1.2. Vài nét về tình hình sử dụng các loại xe tải ở Việt Nam Nước ta là một nước đang phát triển, nhu cầu chuyên chở hàng hóa đòi hỏi ngày càng cao. Trong khi đó ở nước ta thì khối lượng hàng hóa vận chuyển bằng đường bộ chiếm tỷ lệ lớn. Theo đó số lượng các loại xe tải ở Việt Nam tăng rất nhanh, nhất là các loại xe tải hạng nhẹ vì nó phù hợp với địa hình cũng như điều kiện giao thông ở Việt Nam. Bắt đầu từ tháng 11/2007, Luật giao thông đường bộ có quy định cấm các loại công nông lưu thông trên các đường quốc lộ, thị trường xe tải hạng nhẹ bắt đầu thay thế công nông và càng trở nên sôi động. Các xe tải hạng nhẹ từ 1,25 tấn đến 2 tấn được khách hàng quan tâm nhất. Nguồn cung của các loại xe tải nhẹ này rất phong phú, từ các hãng xe nước ngoài như Huyndai, Isuzu, Hino,Ford…đến các hãng trong nước như Cửu Long, Vinaxuki, Chiến Thắng, Giải Phóng... 1.3. Vài nét về lịch sử phát triển hãng xe Huyndai Hàn Quốc Hyundai Motor được thành lập năm 1967 bởi Tập đoàn Hyundai. Tuy nhiên, trong một thời gian dài Hyundai Motor chỉ sản xuất ô tô dựa trên các mẫu thiết kế được cung cấp bởi hãng Ford – Anh Quốc. Mẫu xe được HM tự phát triển đầu tiên được gọi là ’74 Pony, tuy nhiên vẫn nằm dưới sự chỉ đạo của hãng Mitsubishi. Các loại động cơ cũng dựa trên thiết kế của Nhật Bản, trong khi kiểu dáng xe do Italy phác thảo. Mẫu xe đó đã đem lại cho Hyundai danh tiếng như một nhà sản xuất xe hơi lớn nhất và không thay đổi cho đến ngày nay. Động cơ tự thiết kế được xuất hiện năm 1991, báo hiệu một bước tiến thực sự về nghiên cứu và phát triển (R&D). Năm 1998 Hyundai đã nắm lấy cơ hội để mua lại hãng Kia đang trên bờ vực phá sản, và khiến cho hãng này trở lên vững mạnh. Hyundai đã thiết lập mối liên minh chiến lược với DaimlerChrysler và Mitsubishi vào năm 2000 để chia sẻ chi phí phát triển loại xe nhỏ và động cơ 4 thì. Tuy nhiên liên minh này đã bị đổ vỡ do DaimlerChrysler đã rút ra vào năm 2004. Hyundai và công ty con Kia hiện là tập đoàn ô tô lớn thứ 7 trên thế giới (với doanh số của tập đoàn năm 2004 là 3,36 triệu sản phẩm, năm 2005 là gần 3,72 triệu sản phẩm) chỉ sau GM, Ford, Toyota, Renault-Nissan, Volkswagen và DaimlerChrysler. Đây cũng là hãng phát triển nhanh nhất và là đối thủ đáng gờm của các nhà sản xuất xe ô tô phương Tây. 1.4. Tình hình nhập khẩu và lắp ráp các loại xe Huyndai ở Việt Nam Hiện nay có rất nhiều doanh nghiệp trong nước sản xuất lắp ráp các loại xe của |Huyndai như TMT (là thành viên của Tổng Công Ty Công nghiệp Ô tô Việt Nam Vinamotor), Công ty cổ phần Vietnam Motors Cần Thơ…Doanh nghiệp phân phối độc quyền các loại xe Huyndai tại Việt Nam như Huyndai motor Việt Nam (Hiện nay là Thành Công, doanh nghiệp này thay thế Huyndai motor Việt Nam từ tháng 6/2009) 1.5. Giới thiệu về ô tô Huyndai 1,25 tấn Xe tải Hyundai 1,25 tấn do Hàn Quốc sản xuất được nhập khẩu vào Việt Nam và được sử dụng rất phổ biến vào công việc vân chuyển hàng hoá rất phù hợp với địa hình, cung đường và loại đường ở Việt Nam Hình 1.1. Xe tải Huyndai 1,25 tấn 1.5.1. Các thông số kỹ thuật chính của xe Huyndai 1,25 tấn Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật của xe Huyndai 1,25 tấn Các thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị Kích thước Dài x Rộng x Cao tổng thể 5075 x 1725 x 1995 mm Chiều dài cơ sở 2640 mm Khoảng sáng gầm xe 173 mm Dài x Rộng x Cao thùng lửng 311 x 1630 x 355 mm Động cơ Tên động cơ D4BB Kiểu OHC Đường kính x hành trình piston 91,1x100 mm Dung tích xy lanh 2607 cc Công suất lớn nhất của động cơ 80.5/4000 ps/rpm Mômen xoắn lớn nhất 16,5/2200 Kg.m/rpm Dung tích thùng nhiên liệu 60 lít Tỉ số nén 22 Trọng lượng Tổng trọng tải 3200 Kg Tự trọng của xe 1675 Kg Tải trọng 1250 Kg Hệ thống điện Bình điện 12 V Máy phát điện 12 V Máy khởi động 12 V Hệ thống truyền động Hộp số Số sàn 5 số tiến, 1 số lùi. Tỷ số truyền Hộp số 5 số tiến 4.310; 2.331; 1.529; 1.000; 0.880 Hộp số có 1 số lùi 4.124 Tỷ số truyền cầu sau 3.909 Ly hợp Bộ ly hợp lò xo màng, đĩa ly hợp đơn khô, điều khiển bằng thuỷ lực. Hệ thống treo Trước Nhíp lá hình bán nguyệt có ống giảm chấn 2 chiều Sau Nhíp lá hình bán nguyệt có ống giảm chấn 2 chiều Hệ thống phanh Phanh trước Dạng đĩa tản nhiệt Phanh sau Dạng tang trống mạch kép thuỷ lực, có trợ lực chân không Các thông số khác Lốp xe Trước 6.50 - R15/ 12PR Sau 5.50 - R13/ 12PR Bán kính quay vòng nhỏ nhất 4,7 m Trang thiết bị Điều hòa có Số ghế ngồi 03 Vật liệu ghế nỉ Tay lái gật gù có Thiết bị giải trí Radio Cassette 1.5.2. Khái quát các hệ thống trên xe Huyndai 1,25 tấn 1- Động cơ 2- Hệ thống điện 3- Hệ thống truyền lực 4- Hệ thống treo 5- Hệ thống phanh 6- Hệ thống lái 1.6. Vài nét về tình hình nghiên cứu tính chất đông lực học của ô tô Sự nghiên cứu các tính chất động lực học của ô tô là một trong những nhiệm vụ trọng tâm khi nghiên cứu các tính năng sử dụng cũng như nghiên cứu thiết kế ô tô. Trải qua nhiều giai đoạn nghiên cứu, các thành tựu của các công trình khoa học trên thế giới đã đưa các bài toán lý thuyết tiện cận đến các quá trình động lực học xảy ra trên máy thực. Đây cũng là những cơ sở quan trọng và mang tính quyết định cho việc nghiên cứu hoàn thiện kết cấu và chế tạo thành công các loại xe hiện đại ngày nay. Trong những năm gần đây các nghiên cứu về động lực học chuyển động của ô tô đã đạt được ở mức độ rất cao cả về nghiên cứu lý thuyết lẫn nghiên cứu thực nghiệm. 1.7. Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu đề tài 1.7.1. Mục tiêu Khảo sát một số tính chất động lực học của xe ô tô tải Huyndai 1,25 tấn góp phần xây dựng cơ sở khoa học để đánh giá chất lượng động lực học của loại xe này đồng thời cũng là cơ sở giúp cho người sử dụng lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý để nâng cao năng suất của xe và cũng để hỗ trợ cho việc tổ chức khai thác loại xe này đạt hiệu quả cao hơn. 1.7.2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập đầy đủ các thông số kỹ thuật về loại ô tô khảo sát. - Xây dựng các đường đặt tính sử dụng phần mềm Matlab. - Sử dụng đường đặt tính động lực học để xác định các thông số khác. - Đánh giá tính năng động lực học của loại xe này. 1.7.3. Phương pháp nghiên cứu Có hai phương pháp để nghiên cứu tính chất động lực học của ô tô đó là : Phương pháp thực nghiệm dùng các số liệu khảo nghiệm để nghiên cứu. Phương pháp này chính xác nhưng đòi hỏi phải có thiết bị hiện đại. Phương pháp lý thuyết cần một vài thông số của xe và của mặt đường, dùng phần mềm máy tính hỗ trợ. Do điều kiện và khả năng không cho phép nên trong đồ án này em chọn phương pháp thứ hai để khảo sát Chương 2CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÈ TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG 2.1. Đường đặc tính động cơ 2.1.1 Đường đặc tính tốc độ Đường đặc tính tốc độ là đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất hiệu dụng Ne, mô men quay Me, chi phí nhiên liệu giờ GT và chi phí nhiên liệu riêng ge theo số vòng quay n hoặc theo tốc độ góc w của trục khuỷu Có hai loại đường đặc tính tốc độ : - Đường đặc tính ngoài (mức ga 100%) - Đường đặc tính cục bộ (mức ga <100%) n Ne Me Ge ge Nn = Nemax Memax Me Ne Mn ge Ge Geo nM nn nck Hình 2.1. Đường đặc tính ngoài của động cơ Điêzen Đường đặc tính ngoài (ga cực đại) Các đường đặc tính cục bộ Hình 2.2. Đường đặc tính cục bộ của động cơ điêden ne nemax0 nemaxi Memax neM Me 0 2.2. Các lực tác dụng lên ô tô 2.2.1. Các thành phần lực chủ động Lực kéo tiếp tuyến Pk Công thức tính: Pk= (2.1) trong đó : M k - mô men chủ động; Me - mô men quay của động cơ; i, hm -tỷ số truyền và hiệu suất cơ học của hệ thống truyền lực; rk- bán kính bánh xe chủ động Lực bám và hệ số bám ( và ) Lực bám chính là lực kéo tiếp tuyến cực đại sinh ra tại điểm tiếp súc giữa bánh xe chủ động và mặt đường . = . Gk = .Zk (2.2) Trong đó: Gk : trọng lượng trên bánh xe chủ động (kN) Zk: phản lực pháp tuyến trên bánh chủ động (kN) : hệ số bám 2.2.2. Các thành phần lực cản chuyển động của ôtô. 2.2.2.1. Lực cản lăn. Công thức tính|: (2.3) Trong đó: Pfk - lực cản chuyển động của các bánh chủ động. Pfn -lực cản lăn của các bánh chủ động. f -hệ số cản lăn. Z -phản lực pháp tuyến: Z=G.cosα G -trọng lượng của ôtô. α -độ dốc của mặt đường. 2.2.2.2. Lực cản dốc Pα Khi ôtô lên dốc hoặc xuống dốc sẽ suất hiện thành phần lực G.sinα có phương song song với mặt đường và gọi là lực cản dốc, ký hiệu là Pα: Pα = G.sinα (2.4) trong đó: G - trọng lượng của máy kéo. α - độ dốc của mặt đường. 2.2.2.3. Lực cản không khí Pw Khi ô tô chuyển động sẽ làm di chuyển bộ phận không khí bao quanh xe, làm xuất hiện các dòng khí xoáy phía sau và hình thành một lực cản gọi là lực cản không khí. Giá trị của lực cản không khí được xác địng bằng công thức: (2.5) trong đó: kw -hệ số cản không khí. (N.s2/m4) F -diện tích cản chính diện. (m) vo -vận tốc chuyển động tương đối của ô tô và không khí (m/s) Đối với ôtô vận tải sử dụng công thức gần đúng tính F sau: F = B(H –C) B: bề rộng của xe (m) H: chiều cao của xe (m) C: chiều cao gầm xe (m) 2.2.2.4. Lực cản quán tính Pj Khi ô tô chuyển động có gia tốc sẽ suất hiện lực quán tính có phương song song với phương chuyển động và điểm đặt tại trọng tâm của ô tô. Giá trị của lực quán tính có thể tính theo công thức thực nghiệm sau: (2.6) Trong đó δa gọi là hệ số quy đổi khối lượng tính đến sự ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay không đều của ô tô. Hình 2.3 thể hiện các lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp tổng quát Hình 2.3. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô trong trường hợp tổng quát 2.3. Đặc tính động lực học 2.3.1. Phương trình và đồ thị cân bằng lực kéo Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô là biểu thức cân bằng giữa lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe và tất cả các lực cản từ bên ngoài. Trong trường hợp tổng quát ta có biểu thức sau: Pk = Pf + Pw P Pj (2.7) Khai triển phương trình (2.8) ta được: (2.8) Ta có thể tổng cộng lực cản lăn và lực cản dốc để tạo thành lực cản tổng cộng của mặt đường sau: = G. (f.G.cos G.sin) = .G (2.9) Ở đây: P: lực cản tổng cộng của mặt đường : hệ số cản tổng cộng của mặt đường, = f .cos sin Đồ thị cân bằng lực kéo: . Hình 2.4. Đồ thị cân bằng lực kéo 2.3.2. Phương trình và đồ thị cân bằng công suất kéo Phương trình cân bằng công suất NK = Ny ± Nj + NW = Pyv ± Pjv + PWv (2.10) Trong đó : NK - công suất truyền cho các bánh chủ động NK = Ne hm = Pkv (2.11) Ne - công suất hiệu dụng của động cơ; hm - hiệu suất cơ học trong hệ thống truyền lực; Ny - công suất hao tổn do lực cản mặt đường; Nj - công suất hao tổn do lực cản quán tính; NW - công suất hao tổn do lực cản không khí. Hình 2.5. Đồ thị cân bằng công suất 2.3.3. Đường đặc tính động lực học của ô tô 2.3.3.1 Nhân tố động lực học (D) Biểu thức tính: D = (2.12) Trong đó: Ga: trọng lượng toàn bộ của xe tại tải định mức rb: bán kính động lực học của xe Mối liên hệ giữa nhân tố động lực học D với điều kiện chuyển động của ô tô qua biểu thức sau đây: D = Kết hợp với biểu thức P = ta được: D = (2.13) Nhân tố động lực học cũng bị giới hạn theo khả năng bám của bánh xe chủ động với mặt đường: (2.14) Trong đó: : hệ số bám của các bánh xe chủ động và mặt đường : hệ số phân bố tải trọng trên cầu chủ động Zk: phản lực pháp tuyến của mặt đường trên bánh chủ động Zk = .G; 2.3.3.2 Đường đặc tính động lực học của ô tô Nhân tố động lực học của ô tô D có thể biểu diễn bằng đồ thị. 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, D = f(v), khi ô tô có có tải trọng đầy và động cơ làm việc với chế độ toàn tải và được gọi là đượng đặc tính động lực học của ô tô. Trên trục tung ta đặt các giá trị của nhân tố động lực học D, trên trục hoành ta đặt các giá trị vận tốc chuyển động của ô tô v. v B A f y D 0 vk D4 D3 D2 D1 D4max D1max vOmax vmax vk1 Hinh 2.6. Đặc tính động lực học của ô tô máy kéo khi vận chuyển 2.3.4. Sử dụng đặc tính động lực học 2.3.4.1. Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô ứng với giá trị công suất đạt cực đại Khi ô tô chuyển động đều (ổn định) thì tung độ của mỗi điểm của đường cong nhân tố động lực học D ở các số truyền khác nhau chiếu xuống trục hoành sẽ xác định vận tốc lớn nhất vmax của ô tô ở loại đường ở hệ số cản tổng cộng đã cho. Xét hình 2.6 ở dưới ta thấy các đường đặt tính động lực học ở mỗi số truyền cắt đường tổng cộng hệ số cản của mặt đường (Df) tại những điểm tương ứng khac nhau. Những điểm đó chính là điểm cân bằng động lực học và tại đó ô tô chuyển động ổn định. Chiếu giá trị của nó xuống trục hoành ta sẽ được giá trị của vmax. 2.3.4.2 Xác định độ dốc lớn nhất của ô tô Khi chuyển động đều lên dốc, nhân tố động lực học của ô tô có thể xác định theo công thức: D = = f.cos + sin Biểu diễn hàm cos qua hàm sin, ta có thể rút ra ta được: sin= suy ra = arsin (2.15) Như đã trình bày ở phần trước mỗi số truyền có một giá trị nhân tố động lực học cực đại Dmax , nhưng lớn nhất là giá trị nhân tố động lực học cực đại D1max tại số truyền một. Do đó góc dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua được xác định theo công thức: max = arsin (2.16) 2.3.4.3 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô Nhờ đồ thị nhân tố động lực học D = f(v) ta có thể xác định được gia tốc của ô tô nếu biết: hệ số cản mặt đường , tỷ số truyền i và vận tốc cho trước v. Từ biểu thức (2.13) ta rút ra: j = = (D - ). (2.17) Hình 2.7. Đồ thị biểu diễn gia tốc của ô tô Trị số của gia tốc lớn nhất phụ thuộc vào kết cấu cụ thể của từng loại xe, tỉ số truyền trong hệ thống truyền lực, loại đường , vận tốc chuyển động của xe ... 2.3.4.4 Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ô tô Thời gian và quãng đường tăng tốc là hai chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính chất động lực học của ô tô, có thể được xác định dựa trên đồ thị gia tốc j = f (v) của ô tô máy kéo. Xác định thời gian tăng tốc của ôtô Từ biểu thức: j =; ta suy ra: dt = Thời gian tăng tốc của ôtô từ tốc độ v1 đến tốc độ v2 sẽ là : t = (2.18) Tích phân này không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa gia tốc j và vận tốc chuyển động v của chúng. Nhưng tích phân này có thể giải bằng đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc nhờ vào đồ thị gia tốc của ôtô j = f (v). Xác định quãng đường tăng tốc của ôtô Từ biểu thức v = dS/dt, suy ra dS = vdt Quãng đường tăng tốc của ôtô S từ vận tốc vl đến vận tốc v2 sẽ là: S = (2.19) Tích phân này cũng không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó không có mối quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ôtô. Vì vậy, chúng ta cũng áp dụng phương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô. 2.3.4.5. Đồ thị nhân tố động lực học của động cơ khi tải trọng thay đổi Trong thực tế, tải trọng của ôtô máy kéo có thể thay đổi với mức độ thay đổi khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sủ dụng cụ thể. Nhân tố động lực học của ô tô cho trường hợp tải trọng bất kỳ theo công thức: DxGx = DG hay: Dx = D (2.20) G ,D và Gx , Dx - trọng lượng và nhân tố động lực học của ôtô máy kéo khi đầy tải và khi tải thay đổi. Để khắc phục khó khăn trên, người ta đưa ra đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trong thay đổi (hình 2.8) Hình 2.8. Đồ thị tia nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi Ta có: tga = (2.21) Trong trường hợp Gx = G thì tga = 1, nghĩa là a = 450 . Các tia với a > 450 ứng với Gx >G là vùng quá tải. Ngược lại, các tia với góc a < 45 0 sẽ là vùng thiếu tải Gx<G. Đồ thị tia có ý nghĩa quan trọng trong sử dụng thực tế, nhờ đó mà ta có thể: - Xác định nhân tố động lực học Dx của ôtô khi chuyển động với vận tốc v, số truyền và mức tải trọng bất kỳ. - Xác định hệ số cản lớn nhất của mặt đường ymax - Xác định vận tốc chuyển động của ôtô khi biết hệ số cản của mặt đường và tải trọng của ôtô. Chương 3 MỘT SỐ KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE TẢI HUYNDAI 1.25 TẤN 3.1. Đặt vấn đề Trong chương này sẽ đưa ra kết quả khảo sát một số tính chất động lực học của xe Huyndai 1,25 tấn. Kết quả khảo sát được xây dựng trên cơ sở sử dụng các công thức ở chương 2 và ứng dụng phần mềm Matlab để vẽ đồ thị và tính toán. 3.2. Xây dựng đặc tính động lực học của xe tải Huyndai 1,25 tấn 3.2.1. Đường đặc tính tốc độ của động cơ D4BB của xe Huyndai 1,25 tấn Trong đề tài này khảo sát đường đặc tính tốc độ ngoài, tương ứng với mức ga cực đại 100% Xây dựng đường cong công suất Ne = f(ne) Các số liệu ban đầu: Công suất cực đại của động cơ: Nemax = 80,5(ml) Mô men cực đại của động cơ: Memax = 16,5 (kG.m) Số vòng quay danh nghĩa: nH = 4000 (vòng/phút) Số vòng quay chạy không: nck = 4480 (vòng/phút) Đường công suất Ne = f(ne) động cơ điêzen có hai đoạn, một đoạn tuyến tính (với nH n nck) và một đoạn đường cong bậc hai (với nmin < n nH) Sử dụng công thức: để xác định các giá trị Me và Ne cần thiết cho việc xác định các hệ số của hàm Ne = f(ne) trong đó: Me- mô men của động cơ (kG.m) Ne- công suất của động cơ (ml) n- số vòng quay của động cơ (vòng/phút) Kết quả ta xây dựng được Đoạn tuyến tính có dạng: Ne1 = -0,167.n + 751,333 Đoạn bậc hai có dạng: Ne2 = -9,185.10-6.n2 + 0,073.n – 66,46 Xây dựng đường cong môme Me = f(ne) Đồ thị hàm Me = f(ne) cũng tương tự như đường Ne = f(ne) gồm hai đoạn, đoạn bậc nhất (với nH n nck) và đoạn đường cong có dạng bậc hai (với nmin < n nH) Đoạn bậc nhất của hàm mômen có dạng : Me1 = -0,03.n + 134,4 Đoạn bậc hai có dạng : Me2 = -6,48.10-7.n2 + 2,85.10-3.n + 13,36 Dùng phần mềm Matlab để lập trình, ta vẽ được đường Ne = f(ne)và Me = f(ne) của động cơ D4BB lắp trên xe Huyndai 1,25 tấn Hình 3.1. Đường đặc tính tốc độ của động cơ D4BB 3.2.2. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo 3.2.2.1. Lực kéo tiếp tuyến (Pk) Ta sử dụng biểu thức: Pk = Pf + Pw P Pj Lực kéo tiếp tuyến được xác định theo công thức: Pk = Trong đó: Mk: mô men chủ động (kG.m) đã xác định ở phần trước ih: tỷ số truyền của hộp số io: tỷ số truyền của truyền lực chính, io = 3,909 : hiệu suất của hệ thống truyền lực, chọn = 0,85 rk: bán kính động lực học của bánh xe rk = 0,25 (m) Bảng 3.1. Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực trên xe Huyndai 1,25 tấn Tt Sô truyền ihs io ih.io 1 Số tiến 1 4,310 3,909 16,848 2 Số tiến 2 2,331 9,112 3 Số tiến 3 1,529 5,977 4 Số tiến 4 1,000 3,909 5 Số tiến 5 0,880 3,439 6 Số lùi 4,124 16,121 3.2.2.2. Lực cản lăn Pf Công thức tính: Pf = fGcosα f -hệ số cản lăn. (hế số cản lăn chọn ở bảng 3.3, trong bài lấy f = 0,025) G – trọng lượng ô tô α – độ dốc mặt đường (trong bài chọn α = 0) Bảng 3.2. Hệ số cản lăn f theo các loại đường Tt Loại đường Hệ số cản lăn f 1 Đường nhựa 0,017 0,02 2 Đường đất khô 0,025 0,035 3 Đường đất sau khi mưa 0,050 0,15 3.2.2.3. Lực cản dốc Pα Công thức tính Pα = G.sinα 3.2.2.4. Lực cản không khí Pw trong đó: kw -hệ số cản không khí (N.s2/m4) F -diện tích cản chính diện (m2) vo -vận tốc chuyển động tương đối của ô tô và không khí. (m/s), trong bài chọn vo = 0 để khảo sát F = (H – C).B Với B: Bề rộng của xe, B = 1,725 (m) C: Khoảng sáng gầm xe, C = 0,73 (m) H: Chiều cao xe, H = 1,995 (m) Hình 3.2. Sơ đồ tính lực cản gió C: khoảng sáng gầm xe, B: bề rộng của xe, H: chiều cao xe Thay sô ta có: F = (1,995 – 0,173).1,725 = 3,14 (m2) Với F đã tính được ta chọn kw theo bảng 3.7 Với ôtô tải chọn: kw = 0,6 (N.s2/m4) Bảng 3.3. Giá trị một số thông số liên quan đến lực cản không khi Loại xe kw (N.s2 /m2 ) F (m2 ) W (N.s2 /m4) Ô tô du lịch vỏ kín vỏ hở Ô tô tải Ô tô khách (loại vỏ tao tàu) Ô tô đua 0,2 – 0,35 0,4 – 0,5 0,6 – 0,7 0,25 – 0,4 0,13 – 0,15 1,6 – 2,8 1,5 – 2,0 3,0 – 5,0 4,5 – 6,5 1,0 – 1,3 0,3 – 0,9 0,6 – 1,0 1,8 – 3,5 1,0 – 2,6 0,13 – 0,18 (trong bảng trên kw : giá trị trung bình của hệ số cản không khí) 3.2.2.5. Lực cản quán tính Pj Giá trị của lực quán tính tính theo công thức thực nghiệm sau: Trong đó δa gọi là hệ số quy đổi khối lượng tính đến sự ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay không đều của ô tô. 3.2.2.6. Đồ thị cân bằng lực kéo Trình tự xây dựng: Xác định mô men quay Me (ml) Tính lực kéo Pk = (kG) Tính ne=f(Me) (vòng/phút) Tính vận tốc v = (km/h) Xây dựng đường lực cản mặt đường Pψ= f(v) = Pf + Pα Xây dựng đường lực cản tổng cộng Pψ + Pw Dùng phần mêm Matlab ta vẽ được đồ thị cân bằng lực kéo của xe Huyndai 1,25 tấn Hình 3.3. Đồ thị cân bằng lực kéo của xe tải Huyndai 1,25 tấn 3.2.3. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất kéo Trình tự xây dựng cũng tương tự như xây dựng đồ thị công suất kéo. Phương trình cân bằng công suất NK = Ny ± Nj + NW = Pyv ± Pjv + PWv Công suất kéo Nk = Pkv Công thức quy đổi ra đơn vị mã lực: Nk = (ml) Công suất cản lăn Nf =Pf v Công suất cản gió Nw = Pwv Công suất để khắc phục lực cản tổng cộng: Nψ + Nw = (fcosα + sinα)G.v + kw.v3 Dùng phần mềm Matlab ta vẽ được đồ thị cân bằng công suất Hình 3.4. Đồ thị cân bằng công suất kéo xe Huyndai 1,25 tấn 3.2.4. Xây dựng đường đặc tính động lực học của ô tô Huyndai 1,25 tấn Để xây dựng đường đặc tính động lực học D = f(v) ta sử dụng công thức: Trình tự xây dựng cũng tương tự như xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo và đồ thị cân bằng công suất kéo Hình 3.5. Đồ thị đặc tính động lực học của xe tải Huyndai 1,25 tấn 3.2.5. Sử dụng đặc tính động lực học 3.2.5.1. Xác định vận tốc lớn nhất của ô tô ứng với giá trị công suất đạt cực đại Xét hình 3.5 ở trên ta thấy các đường đặt tính động lực học ở mỗi số truyền cắt đường tổng cộng hệ số cản của mặt đường (Df ) tại những điểm tương ứng khác nhau. Những điểm đó chính là điểm cân bằng động lực học và tại đó ô tô chuyển động ổn định. Chiếu giá trị của nó xuống trục hoành ta sẽ được giá trị của vmax. 3.2.5.2. Xác định độ dốc lớn nhất của ô tô Góc dốc lớn nhất mà ô tô có thể vượt qua được xác định theo công thức: max = arsin Với xe Huyndai 1,25 tấn thì max = 15,81o 3.2.5.3. Xác định khả năng tăng tốc của ô tô Dựa vào biểu thức j = = (D - ). sau ta xây dựng đồ thị gia tốc của ô tô ứng với loại đường đã cho: Hình 3.6. Đồ thị gia tốc của ô tô Huyndai 1,25 tấn 3.2.5.4. Đồ thị nhân tố động lực học của động cơ khi tải trọng thay đổi Giá trị nhân tố động lực học tỷ lệ nghịch với trọng lượng toàn bộ của ôtô máy kéo . Điều này cho phép chúng ta tính được nhân tố động lực học của chúng cho trường hợp tải trọng bất kỳ theo công thức: DxGx = DG hay: Dx = D G ,D và Gx , Dx - trọng lượng và nhân tố động lực học của ôtô máy kéo khi đầy tải và khi không đầy tải. Ta khảo sát đặc tính động lực học của xe Huyndai 1,25 tấn với tải trọng nhỏ hơn tải trọng định mức Gx = 0,8G = 2560 (kG) (trường hợp quá tải cũng tương tự). Hình 3.7. Đặc tính động lực học của xe Huyndai 1,25 tấn khi Gx= 0,8G Hình 3.8. Đặc tính động lực học của xe Huyndai 1,25 tấn khi toàn tải Ta có thể thấy khi non tải thì nhân tố động lực học tăng lên D1max= 0,29 tăng lên 0,37, với trường hợp quá tải thì nhân tố động lực học sẽ tăng lên. Với tải trọng bất kỳ ta sử dụng đồ thị tia để xác định nhân tố động lực học D Hình 3.9. Đặc tính động lực học của ô tô Huyndai 1,25 tấn khi tải trọng thay đổi 3.3. Một số kết quả khảo sát trên ô tô Huyndai 1,25 tấn Các kết quả khảo sát trên ô tô Huyndai 1,25 tấn trong bảng 3.5 Bảng 3.4. Một số kết quả khảo sát trên xe Huyndai 1,25 tấn Số truyền Pkmax (kG) Vmax (km/h) Dmax Jmax (m/s2) Vjmax (km/h) αmax (độ) 1 949,95 25,06 0,29 2,66 12,72 15,81 2 513,77 46,34 0,16 1,32 22,98 7,75 3 337,00 70,65 0,10 0,77 32,83 4,48 4 220,41 108,02 0,07 0,39 40,96 2,27 5 193,96 122,75 0,06 0,30 41,59 1,76 3.4. Nhận xét Ở chương này ta đã xây dựng được đường đặc tính động cơ D4BB, đồ thị cân bằng lực kéo, đồ thị cân bằng công suất kéo cũng như khảo sát được đặc tính động lực học của xe Huyndai 1,25 tấn xét tới ảnh hưởng của các yếu tố như tải trọng, ảnh hưởng của mặt đường. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua khảo sát đường đặc tính động lực học của xe tải Huyndai 1,25 tấn em rút ra một số kết luận sau: Đã xây dựng được đặc tính của động cơ xe Hyundai 1.25 theo các công thức gần đúng. Đã xây dựng được thuật giải và chương trình khảo sát đặc tính động lực học của xe Hyundai 1.25 tấn và đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng: - Ảnh hưởng của tải trọng - Ảnh hưởng của mặt đường Qua khảo sát ta cũng thấy loại xe này có nhân tố động lực học không cao nên chỉ thích hợp với loại đường có hệ số cản f thấp, khônng thích hợp với loại đường nhiều dốc cao, hệ số cản lăn lớn. Xe tải Hyundai 1.25 tấn là loại xe tải nhỏ đang phù hợp với nhu cầu sử dụng ở Việt Nam, nhất là khu vực vận chuyển nông thôn và cũng là một hướng giải quyết có tính khả thi cho việc “Thay thế xe công nông ở nông thôn” mà Chính Phủ đang chỉ đạo thực hiện. Kiến nghị Do việc nghiên cứu tính chất động lực học của loại xe tải Huyndai 1,25 tấn chỉ trên phương diện lý thuyết nên chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót. Vì vậy cần phải được kiểm nghiệm lại bằng phương pháp thực nghiệm. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nông Văn Vìn (2008), Động lực học chuyển động máy kéo - ô tô, Giáo trình, Đại học Nông nghiệp Hà Nội. 2. Bùi Hải Triều, Nông Văn Vìn, Hàn Trung Dũng, Đặng Tiến Hòa (2001), Ô tô – Máy kéo, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 3. Nguyễn Tất Tiến (2007), Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, Hà Nội. 4. Nguyễn Hữu Cẩn và cộng sự (2004), Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 5. La Văn Hiển (2003), Nhập môn Matlab, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh. 6. Các trang web: PHỤ LỤC: CHƯƠNG TRÌNH MATLAB