Chương III TÍNH TOÁN SỨC KÉO

Chia sẻ: NGUYEN VIET THANH | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:20

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 37
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tính toán sức kéo là thiết lập mối quan hệ giữa các thông số chất lượng kéo, thông số vận tốc với các thông số kết cấu của toàn xe và các cụm của nó. Nói các khác tính toán sức kéo là xác định các thông số cơ bản của động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo cho xe có vận tốc lớn nhất trên đường tốt, có khả năng chuyển động trên các loại đường có hệ số cản lớn....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương III TÍNH TOÁN SỨC KÉO

Chương III TÍNH TOÁN SỨC KÉO I. Các dạng tính toán dức kéo. Tính toán sức kéo là thiết lập mối quan hệ gi ữa các thông s ố ch ất l ượng kéo, thông số vận tốc với các thông số kết cấu c ủa toàn xe và các c ụm c ủa nó. Nói các khác tính toán sức kéo là xác đ ịnh các thông s ố c ơ b ản c ủa động cơ, của hệ thống truyền lực để đảm bảo cho xe có vận t ốc l ớn nh ất trên đường tốt, có khả năng chuyển động trên các loại đường có hệ số cản l ớn. Có hai dạng tính toán sức kéo:  Tính toán kiểm nghiệm.  Tính toán thiết kế Tính toán theo kiểm nghiệm. 1. phạn vị ứng dụng: a.  với các cầu xe có sẵn.  Các thông số kết cấu cơ bản của xe đã bi ết (như N e , ih , i0 , rk …). mục đích: Xác định các thông số đánh giá chất lượng kéo b. (D,v…) chất lượng vận tốc, tìm ra khả năng hoạt động của xe. Thông số ban đầu (đầu vào): trọng lượng toàn bộ xe G , c. công thức bánh xe, đặc tính ngoài của động cơ, ih , i0 , δ , K , điều kiện đường ( f , ϕ , α …). Nếu không đủ các thông số trên thì tham khảo xe cùng lo ại. Nhiệm vụ tính toán theo kiểm nghiệm: d. Xác định vận tốc có thể có ở điều kiện  đường xá đã cho. Xác định lực cản lớn nhất Pc max mà xe có thể  khắc phục được. Xác định khả năng tăng tốc của xe ( J tt , ttt , Stt  )
Xác định các thông số đánh giá chất lượng  phanh. Kết quả nhận được: e.  Đặc tính P_V.  Đặc tính D_V.  Đặc tính tăng tốc của ô tô. Tính toán thiết kế. 2. Phạn vi ứng dụng: khi thiết kế xe mới khi a. cho sẵn các yêu cầu sử dụng. Mục đích: xác định các thông số kết cấu b. của xe để thoả mãn các đặc tính sử dụng (thoả mãn các yêu cầu đặt ra). Đây là bài toán ngược với bài toán kiểm nghi ệm. Thông số ban đầu: là các yêu cầu về kĩ c. thuật mà xe phải đạt được ( trọng lượng G , vmax , góc dốc cần vượt, khoảng sáng gầm xe…). Nhiệm vụ tính toán: (để thỏa mãn mục đích d. đặt ra). • Xác định trong lượng xe G . • Xác định tổng số cầu xe và số cầu chủ động. Xác định công suất động cơ N e , từ đó • chọn động cơ có sẵn hay yêu cầu thiết kế động cơ mới. • Xác định khoảng động học, khoảng lực học của ô tô. • Xác định khoảng vận tốc, số lượng số vhi của từng số truyền (phân chia vận tốc cho truyền và từng số truyền). • Xác định tỉ số truyên của các cụm trong httl. • Tính toán kiểm nghiệm như trên để kiểm tra các thông số vừa tính toán. II. Đặc tính kéo và đặc tính động lực học của ô tô. Đặc tính kéo. 1. Định nghĩa. Là đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực kéo tính theo đ ộng c ơ và v ận tốc của xe ở các số truyền khác nhau. N Pk = f ( v ) Pk = e ηtl hay vi
ωe rk (m/s), ηtl . Trong đó: Pk (N), N e (W), vi = itli Phương pháp xây dựng đặc tính kéo: a. Sử dụng đặc tính ngoài của động cơ, lấy một  loạt các trị số khác nhau của công suất N e1 , N e 2 , …, N ei trên đặc tính ứng với các ωe1 , ωe 2 , … ωei . Tính các giá trị vi cho số truyền thứ nhất ( ih1  ). Tính Pk 11 , Pk 12 , …, Pk 1i cho số truyền đã  chọn. Cũng làm các bước tương tự cho các số  ruyền tiếp theo. Xây dụng đồ thị N e _ ωe Pk _ v .  Cho thí dụ một đồ thị dạng Pk _ v với xe 4 b. số truyền và từ đồ thị ta có nhận xét:  Cho phép xác định Pk max của ô tô theo động cơ (vì vẽ theo đặc tính ngoài, nhiên liệu cung cấp t ối đa).  Pk max ở từng số truyền.  Không thể đánh giá chất lượng keo của xe ( vì với 2 xe có cùng một đặc tính kéo thì xe nào có trọng lượng nhỏ hơn, đặc tính khí động học tốt hơn thì có đặc tinh kéo tốt hơn). Để đánh giá chất lượng động lực học, ta phải sử dụng một thông số có kể đến yếu tố trọng lượng. Đó là nhân tố động lực học D . Nhân tố động lực học D, đặc tính D_V. 2. Nhân tố động lực học D . a. P + Pω Pk = Từ phương trình cân bằng lực kéo: ψ Pj + Pmk . δ Pk − Pω P P = ψ+ j + mk = D g G G G δi Pk − Pω P =ψ j + mk D= g G G Pk − Pω =ψ Không kéo moóc: D =  G δi j. g Không kéo moóc, v = const : D =  ψ. Pk = ϕe = lực kéo Khi Pω = 0: D =  G riêng của động cơ. Đặc tính D_V. b.
Nhân tố động lực học D của ô tô có thể biểu diễn bằng đồ thị. Đồ thị nhân tố động lực học biểu diễn mối quan h ệ ph ụ thu ộc gi ữa nhân t ố động lực học D và vận tốc chuyển động của ô tô v khi ô tô có tải trọng đầy và động cơ làm việc với chế độ toàn tải. D = f ( v) Phương pháp xây dựng : Điểm đặc biệt: Hình dạng tương tự như P_V.  Điểm bắt đầu ứng với vd .  Điểm M ứng với Dmax .  K điểm kết thúc đường đặc tính.  T điểm ứng với N e max , thường gọi là điểm tính  toán. Vận tốc của ô tô trong khoảng mỗi số truyền  từ vd đến vk . Vận tốc ứng với điểm M i có Di max gọi là vận  tốc tới hạn. v > vth là vùng làm việc ổn định của ô tô. v < vth là vùng làm việc không ổn định của ô tô. Giữa các đường đặc tính của các số truyền có khoảng trùng điệp. Vì vậy khi đổi số, ô tô đều làm việc ở khu vực có tốc độ ổn định. Nhân tố theo điều kiện bám. c. Trong một số trường hợp, bánh xe của ô tô có th ể b ị tr ượt nên không sử dụng hết khả năng động lực học của ô tô. Ví d ụ trên đ ường tr ơn, ϕ nh ỏ lực kéo cực đại bằng lực bám. Pk max = P = Gϕ .ϕ ϕ G .ϕ − KFv 2 P − Pω =ϕ D= k G G Điều kiên cần và đủ để xe chuyển động được là: ϕ Dϕ D
Đặc tính D_V khi tải trọng thay đổi. d. Trong sử dụng G  D , đánh giá chất lượng động học trong các trường hợp khi G  ? G Dx Gx = DG Dx = D Gx Đường đặc tính động lực học của ô tô được lập ra bên góc ph ần t ư bên phải của đồ thị tương ứng với trường hợp ô tô có t ải tr ọng đ ầy, góc ph ần tư bên trái của đồ thị ta vạch từ gốc toạ độ những tia làm với tr ục hoành các D G góc β khác nhau với điều kiện tg β = = x . Như vậy ứng với mỗi tải trong Dx G Gx thì ta vẽ được một tia trên đồ thị. Nếu Gx = G thì tg β = 1, tia làm với trục hoành một góc 45 đ ộ. Các tia hợp với trục hoành góc lớn hơn 45 ứng với Gx > G (quá tải), các tia ứng với Gx < G (chưa đầy tải). góc nhỏ hơn 45 ứng với Sử dụng đồ thị D_V. e. Xác định v theo điều kiện đường ψ cho  trước. Khi α = 0, đường tốt ( f = 0,01 – 0,02) v = vmax của ô tô. Khi biết v ' (tối đa). Chọn v và ψ hợp lý ở điều kiện đường cho ψ 1 và quá tải 140% trước. Giả thiết cho ψ 1 và Dϕ (ψ 1 < Dϕ ) xe có thể chuyển động ở một phần số 3 và cả số 2. không đi được ở số 1 vì Dϕ < D . Xác định được ψ max xe có thể khắc phục  v . Cũng xác định được góc dốc xe vượt được vì D = ψ ; được khi cho trước ψ = f cos α + sin α . Nếu biết trước f và D có thể tính được α . D− f1 1 + f12 − D12 sin α = 1 + f12 sin α = D1 2 − f1 1 − D12 . Nếu f1
δ D =ψ j g dv g = ( D − ψ ) xây dựng được đường j = j ( D − ψ ). Vậy ta có : j = σ dt dv Xác định được Pmk (ới = 0)  dt P D = ψ + mk Pmk = ( D − ψ ). G G III. Khoảng động học, khoảng lực học của bánh xe. Đặc tính P_V và D_V cho phép xác định khoảng động học, khoảng l ực học. Từ đó cho phép đánh giá chất lượng vận t ốc_chất lượng kéo c ủa ô tô. Khoảng động học d k . 1. Định nghĩa: v d k = t max = vận tốc tính toán lớn nhất/vận tốc tt nhỏ nhất. vt min Ở đây, vt min có thể lấy từ D_V hoặc P_V ứng với điểm T(diểm tính toán có N e max ) của số truyền ih1 . vt max ứng với điểm T của số truyền cao ωN rk nhất(thường là số truyền thẳng). Hoặc theo công thức vi = . Với hệ thống itli truyền lực không có hộp số phân phối và vi sai 1 cấp thì: ωr ωr ωr ωr vt max = N k = N k ; vt min = N k = N k itl min ihc i0ic itl max ih1i0ic ih1 Khi đó d k = . Bảng d k của một số xe: ihc Khoảng động học Kí hiệu xe Công thức bánh xe d d k k UAZ – 31512 4 4 4,124 8,000 TOYOTA LANDCRUISEU 4 4 4,843 9,506 GAZ – 66 4 4 6,480 12,720 MERCEDES BENZ UNIMOG UL 4 4 8,478 14,165 ZIN – 131 6 6 7,44O 15,475 URAL – 4320 6 6 7,759 12,830 KPAZ – Z55B1 6 6 7,969 14,771 GMC M35AZ 6 6 7,606 14,375 Với ô tô nhiều cầu thì hộp số phụ có 2 tỉ số truyền, có 2 khái niệm về d k :
Khoảng động học thường xuyên sử dụng d k  . Khoảng động học toàn bộ d k .  ih1 i pc ih1 Với d k = . = ihc i pc ihc ih1 i p _ thap dk ( i p _ thap < i pc ). = . ihc i pc Khoảng động học đặc trưng cho giới hạn bi ến đ ổi vận t ốc ở v ận tốc góc ổn định của động cơ. Tuy nhiên ỏ đây mới xét vt _ toan phụ thuộng vào itl mà chưa đề cập đến điều kiện chuyển động cụ thể của xe. Xét về động lực học, đôi khi ở số truyền thấp ô tô không s ử d ụng hết khả năng động lực học của nó do không đảm bảo điều kiện bám. Ng ược lại, ở số truyền cao lại không phát huy đ ược vận t ốc t ối đa do không đ ủ nhân tố động lực học ( f < Dmin ở số truyền cao). Do vậy, d k cần gắn liền với khoảng lực học. Khoảng lực học dl . 2. Định gnhĩa: là khoảng tỉ số giữa lực kéo tính toán theo động cơ ở số truyền phấp và số truyền cao. P dl = k 1t Pkct Trong đó: ωr η η N v Pk 1t = e max ηtli ; vti = N k dl = t max . tl1 = d k . tl1 . vt min ηtlc ηtlc vti itli Thường thì ηtl1 > ηtlc nhưng số cao thương là số truyền thẳng nên có thể coi ηtl = ηtl1 = ηtlc dl = d k Khi xác định khoảng lực học của xe chúng ta cần lưc ý : Điều kiển để coi sử dụng triệt để lực kéo của  ô tô ở số truyền thấp là : ϕ Gϕ − Pω P − Pω Dϕ hay k 1t D1t ` G G ϕ Gϕ Pk 1t (∗ ) G G Điều kiện để có thể đạt v lớn thất: ở số  truyền cao (điều kiện bám tốt vì ϕ luôn ở giá trị cao): P − Pω ψ min hay k 2t ψ min Dct G Pkct P ψ min + ω (∗ ∗ ) G G Từ ta nhận thấy khoảng lực học tối ưu dltu
ϕ Gϕ Pk 1t . = dl Pω G = dltu ψ min + Pkct G dl > dltu không sử dụng hết lực kéo ở Nếu  số thấp hoặc klhông đủ nhân tố động lực học D để đạt vmax . Nếu dl < dltu thì Pk giảm ở số thấp ( D1t < Dϕ  ) hoặc vmax ( ) khi tính toán kéo kiểm nghiệm cần xác định dl và d k rồi so sánh chúng với dltu để đánh giá chất lượng vận tốc và chất lượng kéo của ô tô. IV. Quátrình tăng tốc của ô tô. tính năng tăng tốc của ô tô. 1. Định nghĩa: là khả năng tăng nhanh vận tốc sau khi kh ởi hành ho ặc sau khi đổi số. Tính năng tăng tốc được đánh giá bằng thời gian tăng tốc( ttt ) và quãng đường tăng tốc ( Stt ). Đây là hai thông số có ý nghĩa lớn. ( cho ví d ụ vtb cao ở xe buýt) Quá trình tăng tốc của ô tô chia ra làm nhiều giai đoạn: giai đoạn 1: ly hợp bắt đầu đóng,  bánh xe bắt đầu lăn, lái xe tăng lượng nhiên li ệu cung c ấp. giai đoạn 2, 3: bánh xe tăng t ốc ωbx  Z , có sự trượt của ly hợp cho đến khi ly hợp đóng hoàn toàn. Sau đó lái xe tiếp tục tăng lượng nhiên liệu, xe tăng t ốc đ ến khi M e + M je = Mψ thì kết thúc quá trình tăng tốc. Tuy nhiên giai đo ạn 1 xảy ra r ất nhanh nên quá trình tăng tốc chỉ tính từ khi ly hợp đóng hoàn toàn.
Đồ thị tăng tốc của ô tô. 2. Để xác định được thời gian tăng tốc và quãng đ ường tăng t ốc của ô tô, ta cần xác định đồ thị gia tốc của xe. Đồ thị gia tốc của xe. a. dv g Ta có : i = ji = . ( Di − ψ ) với ψ = const ( điều kiện δ dt 1 đường không đổi) đồ thị J_V j−V Đồ thị thời gian tăng tốc. b. 1 1 dv j= dv t= ; dt = dv j j dt Đồ thị quãng đường tăng tốc. c. ds v= S = vdt dS = v.dt dt V. Xác định trọng lượng xe và số lượng cầu xe. Xác định trọng lượng xe( Ga ). 1. Các thông số ban đầu:  Với xe vận tải : trọng tải  Với xe hành khách: hành khách.  Với xe dùng làm xe kéo: Pk max và các thông số khác như α max , tính chất nền đường. Với xe vận tải nhiều công dụng: (, Ga là trọng lượng bản thân và tải trọng của xe, K tt hệ số tải trọng tính toán, chọn trên cơ sở xe cùng loại đã biết.) G Ga = t K tt Khi tính toán sơ bộ : Gt < 1,5 KN K tt = 0,5 0,8 Gt từ 30 KN trở lên. K tt = 1,2 1,3 Chọn số lượng cầu xe. 2. Việc chọn số lượng cầu xe phụ thuộc vào tải trọng pháp tuy ến cho phép phân bố trên các cầu xe khi tham gia giao thông. Thông th ường Pzi 60 KN. Vì sao phải chọn nhiều cầu? Số lượng cầu quyết định tính năng thông qua c ủa ô tô ( P = ϕ Gϕ ). Với ϕ xe vận tải, người ta thường phân bố tải trọng cho cầu sau > c ầu tr ước đ ể tăng Gϕ .
Thường thì : G xe < 100 KN chọn 4 2. G xe < 160 KN chọn 6 4. VI. Xác định công suất lớn nhất lớn nhất của động cơ. N e max được xác định từ điều kiện đảm bảo v cho trước của xe( thường là vận tốc lớn nhất vmax mà xe có thể đạt được). Xác định N e max theo công thức: Pk v N e .η = Pk v Ne = η Pk = ψ G + Pω ( ứng với vmax thì Pj = 0, Pkm = 0) o ψ min G + Pω vmax ( ∗ ) N e = N e max = o η Từ ( ∗ ) ta thấy N e max phụ thuộc vào ψ = f + i . o Trên đường nhựa tốt: f = 0,015 0,025. o i = tgα là độ dốc: i = 0,01 0,15. ψ = 0,025 0,040 N e max phụ thuộc vào một khoảng rộng , do đó nó có thể xác định theo hệ số quy dẫn ψ và được đặt tên là ψ 0 . 1 ψ min G + Pω 1� Pω � vmax = ψ + N e = N e max = vt max . 1 η . � min . G� η � � G Pω � � Đặt ψ 0 = � min ψ + ta có: G� � � N e = N e max = ψ 0 vt max G Trọng Công vt max m/s ψ0 Loại xe thức lượng N e max (KW) ( km/h) G (KN) bánh xe GAZ-66-01 4 4 58 84,6_115 25,0_90 0,058 MERCERDES BENZ U 4 4 90 102_139 24,7_89 0,046 140L MAZ 5335 4 2 149,5 132,4_180 23,6_85 0,038 MERCERDES BENZ 1222A 4 4 120,0 159_216 25,8_93 0,051 KAMA3 - 53212 6 4 184,25 154,4_210 22,2_80 0,038 ZIL - 131 6 6 116,85 110,3_150 22,2_80 0,042 VII. Phân chia vận tốc cho các số truyền. Mục đích:
 Xác định d k , dl của xe.  Chọn số lượng số truyền và vận tốc tính toán vtt ở mỗi số truyền. Xác định khoảng động học d k , khoảng lực học dl . 1. v d k = t max . Nếu biết vt min và vt max theo yêu cầu thì : vt min Nếu như chỉ biết vt max (thường là như vậy), trước tiên ta phải xác định dl của xe. Sau đó cho d k = dl vt min ( vt min = vt max / d k ). G ϕϕ Pk 1 = [ dl ] G dl = Pω Pkc ψ min + G Với cách chọn trên, có thể hạn chế khả năng cơ động của ô tô( đôi khi cần ô tô chạy ở vmin = 1 1,5 km/h). Nếu cần có thể hiệu chỉnh vt min (trong khi không làm thay đổi dl mà chỉ làm thay đổi d k ). ωN vt min Với vmin = ( de = khoảng động học của động cơ) ωe min de ϕ Gϕ ϕ G . [ dl ] .ϕ = = ψη Pω G ψ min + G 0 G o Chọn ϕ 0,8 để đảm bảo xe có thể sử dụng = 0,7 hết Gϕ . o Qua cách chọn trên thì vt min bị hạn chế (bị chặn dưới) bởi điều kiện bám: N eηtl N eηtl ϕ Gϕ Pk max = vt min ϕ Gϕ vt min Các phương pháp phân chia khoảng vận tốc cho 2. các số truyền. Mục đích: để sử dụng hợp lý d k (vừa đảm bảo chất lượng kéo tốt, vừa đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu cao trong mọi điều ki ện ho ạt đ ộng c ủa ô tô). Yêu cầu: việc phân chia cho các số truyền cần: Nhận được vtb cao.  Đảm bảo có tính năng tăng tốc tốt.  Nâng cao tính kinh tế nhiên liệu.  Đảm bảo xe có khả năng kéo tốt.  Thường lấy yêu cầu thứ nhất làm cơ bản, các yêu cầu khác ở mức độ này hay mức độ khác sẽ được nhân nhượng. Đảm bảo xe nhận được vận tốc cao. a.
Yêu cầu này thường ứng với xe nhiều công dụng, ho ạt động ở các điều kiện rất đa dạng và với các ih khác nhau. Đương nhiên vtb càng cao trên mỗi đoạn đường ψ i ô tô đều vượt qua ở tốc độ lớn. Vận tốc v lớn nhất trên mỗi đoạn đường: ηtl .N e ( N e Z , ηtl Z thì v Z . Vận tốc thực tế của v= P + Pω ψ xe có thể nhỏ hơn giá trị trên. Song trong nh ững điều ki ện c ụ th ể đã cho, v ận v = f ( N e ,ηtl ) . tốc càng lớn nếu N e được sử dụng càng lớn và ηtl càng cao Nếu biểu diễn qua thông qua hệ số sử dụng công suất γ ( γ 1): N e = γ N e max ηtl cũng phụ thuộc và mức độ sử dụng công suất. Khi xe chuyển động đều, có thể coi ηtl phụ thuộc tuyến tính vào công suất truyền, hay: ηtl = γ η max . Lực kéo của ô tô trong trường hợp này ( Pmk = 0, Pj = 0, Pω γ 2 N e maxη max G ( ∗) = ϕe . G Pk = P + Pω = P v= = 0): ψ ψ ϕeG G (η max hiệu suất lớn nhất của ô tô ở tỉ số truyền cho trước khi sử hoàn toàn công suất của động cơ.) () v = f γ2 . Như vậy :  Nếu muốn v ↑ cần ↑ γ .  Nếu γ ↑ thì v ↑ .  Nếu γ = 1 thì v luôn đạt vmax N e luôn được sử dụng ở N e max với ηtl = const. Tới đây, từ phân chia γ để có γ tbcao . việc vcao Ta giả thiết ở mỗi số truyền, xe sử dụng với vận t ốc tính toán vti (động cơ làm việc ở số vòng quay không đ ổi nN ứng với N e max ). Như vậy, ηtl và Pω không đổi trong toàn bộ khoảng biến thiên của γ từ 0 1. N .η ϕti = e max max Ta đặt: vti .G Lực kéo riêng tính toán khi đó là: ϕe = γ 2 . ϕti ( ∗∗) . Ta xây dụng được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số γ với lực kéo riêng theo động cơ ϕe ở một số truyền (dạng parabbol).
Nhận xét đồ thị : • Khi chuyển động với 1 vận tốc không đổi ở một số truyền cho trước, xe có thể khắc phục lực cản bất �P � P� � kì biến thiên từ ψ = � ω �đến ψ = � ti − ω � ϕ − . �G� G� � • Khi lực cản tăng, ô tô vẫn tiếp tục chuyển động được ở số truyền đó khi sử dụng khả năng thích ứng của động cơ hoặc chuyển về số thấp hơn ngay sau số truyền đó. Khi đó ϕe không đổi còn γ giảm đến γ oi do giảm vận tốc chuyển động của xe. • Khảo sát đặc tính parabol của hai số truyền gần nhau ta có: Tại đỉnh A có cùng ϕe , ϕe = γ 01 ϕt1 = γ 02 ϕt 2 = 1. ϕt 2 2 2 ϕt 2 γ 01 = 2 ϕt 1 ϕt ( i +1) γ vi = ϕti Như vậy: khi cho trước trị số cần thiết nhỏ nhất của các γ i ( thí dụ γ 01 , γ 02 , γ 03 …) ở các số truyền, có thể xác định được các lực kéo tính toán tương ứng ( ϕti ) và tiến hành phân chia khoảng số truyền theo quy luật: ϕt 2 γ 01 ϕt1 = 1 ϕt 2 γ 01 = 2 ϕt 1 ϕt 3 ( ∗∗) γ 02 ϕt 2 = 1 ϕt 3 γ 02 = 2 ϕt 2 ϕtn γ 02( n −1) . ϕt ( n −1) = ϕtn γ 0( n −1) = ϕt ( n −1) ( n là số lượng số truyền của hộp số). Nhân vế phải và vế trái tương ứng của ( ∗∗) ta được: 1 1 ϕtn vt1 γ 01 , γ 02 , γ 03 … γ 0( n −1) = = = = . ϕt 1 dk de vtn
Khi đó cố gắng đảm bảo ở các số truyền xe thường xuyên hoạt động có được γ 0i lớn. Đảm bảo xe có tính năng tăng tốc tốt. b. Đặt vấn đề: Với xe chủ yếu hoạt động trên đường cứng với khoảng biến thiên lực cản không lớn lắm thì xe ch ủ y ếu ch ỉ ho ạt đ ộng ở một số truyền bằng cách sử dụng khả năng thích ứng c ủa đ ộng c ơ. Ở các s ố khác nhau, chủ yếu là ở các số thấp chủ yếu dùng đ ể tăng t ốc nh ằm đ ạt v ận tốc cao trong thời gian ngắn nhất. Các loại xe buýt, xe du lịch, xe tải chạy trong thành ph ố thường lấy tiêu chí khả năng tăng vận tốc làm yêu cầu cơ bản. Cho rằng xe sẽ tăng tốc càng nhanh nếu ở các số truy ền xe bắt đầu tăng tốc ở số vòng quay như nhau của đ ộng c ơ và s ố vòng quay đó càng lớn thì khả năng tăng tốc càng nhanh. Nh ư vậy quá trình tăng t ốc ch ỉ x ảy ra trong một phạm vi hẹp của số vòng quay trục khuỷu động cơ. Xây dựng đồ thi bỏ qua sự giảm vận tốc trong quá trình tăng tốc (thời gian sang số bằng 0). Ta có : v1max = v2 min , v2 max = v3 min , v3 max = v4 min , … vn max = v( n −1) min . ωN v1max v2 max v3 max vn max = q = const. = = =…= = ωb v1min v2min v3min vn min ωN vn max v2 maz v3 max v4 max = q = const. = = =…= v = ωb v1max v2max v3max ( n −1) max ωN rk ω N rk v1max = v2max = vn max = Trong đó: ; … ih1i p i0 ih 2i pi0 ωN rk ihn i p i0 ωN ih ( n −1) ih1 ih 2 q = = … = = = = const ωb ih 2 ih 3 ihn ih ( n −1) ih1 ih 2 ih1 Hay : ih 2 = ih 3 = ihn = và ih 3 = ; … ; ihn = ; ; q2 q q q ih1 q n −1 ih1 ( n −1) q= dk = n −1 ihn Thí dụ : n = 5 vt min = v1max = 13 km/h. vt max = v5 max = 85 km/h.
v2 max = 20 km/h; v3 max = 32 km/h; v4 max = 53 km/h; q 1,6. • Như vậy nếu cho trước số lượng số truyền n và d k thì tính được q . Khi biết vt min là v1max , vt max là • vn max tính được vt ở các tay số trung gian. Nếu ihc = 1 (số truyền thẳng) • ( n −1) ( n −1) d k và ih1 = q ( n −1) . ih 2 = q ( n −2 ) … ihn = 1. q ih1 = = • Số lượng số truyền nhỏ nhất được xác định theo điều kiện ωb ωM hay: ω ωN ( ∗) q= N ωb ωM Nếu ( ∗) không thoả thì • khoảng cách giữa các số truyền sẽ lớn, làm xấu đi khả năng tăng t ốc ( trong thực tế thường chọn trước n sau đó mới tính q , rồi tính ωb . • Trường hợp khi hộp số có 4 số trở lên, số 1 không dùng để tăng t ốc mà ch ỉ dùng đ ể kh ắc ph ục l ực cản lớn nhất thì việc phân chia bắt đầu t ừ tay s ố th ứ 2. khi đó l ấy v2max = (2,0 dk 2,5) v1max và q ( n − 2) = . ( 2, 0 2,5 ) • Nếu kể đến sự giảm vận tốc ( ∆v ) khi sang số: ωN ∆v � ω N v( i −1) max v( i −1) max � =q=� − 1 = . � ωb vi max � ωb vi max − ∆v vi max � Với ô tô có trọng lượng nhỏ, v lớn thì ( ∆v ) ↑ rõ rệt ở số truyền khi v tăng trị số qi giảm xuống, khoảng cách giữa cao (do ảnh hưởng Pω ) các số sẽ thu hẹp lại. Thí dụ: xét một ví dụ khi phân chia v cho hộp số có 5 số truyền và vt min = v1max = 13km/h. vt max = v5 max = 85 km/h. v5max q ( 5−1) Giải: = 1,6 v1max v2max = v1max = 20 km/h; v3 max = v2 max = Từ đó suy ra: 32 km/h; v4 max = v3 max = 53 km/h. Người ta đã tìm được quy luật phân chia vận t ốc ứng v ới các s ố truy ền cho trước để đảm bảo tính năng tăng tốc của ô tô. Số lượng số Tỉ số vt của hai số truyền kề nhau truyền q1 q2 q3 q4 3 2 1,5 - -
4 2 2,5 2,0 1,5 - 5 2 2,5 2,0 1,5 1,33 Qua khảo sát phân chia theo ta thấy tính tăng tốc của ô tô ở số thấp sẽ tốt vì : Quá trình tăng tốc xảy ra ở khoảng ( ω N ωb ) nhỏ o không mất nhiều thời gian để tăng t ốc các kh ối l ượng quay c ủa động cơ và hệ thống truyền lực. Khoảng cách vtt ở các số thấp nhỏ, mất ít thời gian o để đạt được vmax ở số kế tiếp thường gọi là số thấp. Số truyền tăng tốc. Ngược lại, ở số truyền cao tính năng tăng t ốc kém đi m ặc o dù khoảng ( ω N ωb ) là như nhau do giữa hai số kế tiếp ∆v lớn. Cần thời gian dài để tăng tốc các khối lượng tịnh tiến của xe. g Khi phân chia v để đảm bảo tính tăng t ốc, ngưới ta hân chia theo sau g đó hiệu chỉnh: giảm khoảng cách ở các số truyền cao, tăng kho ảng cách ở các số truyền thấp. Giớ hạn của việc điều chỉnh này là : v2max - v1max = v3 max - v2 max = … = vn max - v( n −1) max = a = const. ( ∗) g g công sai là a . Như vậy v1max , v2 max , .., vn max là một g g v2max - v1max = a = a + v1max ; v3 max = a + v2 max = 2 a + v1max v2 max ( n − 1) a vn max vn max = v1max + ( n − 1) a . =1+ v1max v1max ( dk − 1) .v1max = a n−1 ω N rk vào ( ∗) , ta có : Mặt khác ta thay vi max = ihi i p i0 1 i0i p 1 1 1 1 1 = a. = b là hằng số điều hoà - = - =…= -i ωk rk ih 2 ih1 ih 3 ih 2 ihn h ( n −1) g g ( cấp số cộng). khi chân chia theo g g 1 1 1 ( ∗∗∗) Nếu ihn = 1 thì ih( n −1) = ; ih( n −2 ) = ih1 = … 1 − ( n − 1) b 1− b 1 − 2b i d k = h1 = 1 ihn ih1 − 1 dk − 1 ( ∗∗∗) ta tính được ihi . Vậy ta có : b = ( n − 1) ih1 ( n − 1) d k thay vào =
Nhận xét : qua việc phân chia tỉ số truyền theo cấp số c ộng ta nh ận thấy rằng quá trình tăng tốc ở mỗi số truyền trong khoảng ∆ω1 = ( ωb ω N ) là khác nhau. Ở số truyền càng cao thì khoảng cách này càng thu h ẹp l ại. ωb1 < ωb 2 < ωb 3 … < ωbn tính chất tăng tốc ở các số truyền cao tốt hơn theo cách phân chia theo cấp số cộng. Ở số truyền thấp thì ngược lại. Để có tính năng tăng tốc tốt, ta phân chia t ỉ số truy ền theo c ấp s ố c ộng sau đó hiệu chỉnh. Tăng khoảng cách giữa các vtt ' ở các số truyền thấp và giảm khoảng cách vận tốc tính toán ( vtt ' ) ở các số truyền cao. Đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu của ô tô. c.  Sự ảnh hưởng của việc phân chia để đảm bảo tính kinh tế nhiên liệu của xe chỉ có thể đánh giá một các đ ầy đ ủ thông qua các số liệu thực nghiệm,  Trong trường hợp chung, chỉ tiêu này được đánh giá thông qua mức tiêu hao nhiên li ệu cho 1 km hành trình. Mức tiêu hao này ( Qkm ) có thể xác định theo mức tiêu hao nhỏ nhất tính theo giờ ( Qmin ). αQ Qkm = s min vtb ( α s là hệ số dử dụng, vtb là vận tốc trung bình)  Trên một số loại ô tô, để tăng tính kinh tế nhiên li ệu, dùng số truyền tăng. Vận tốc tính toán của s ố truy ền tăng vtg được tính sao cho: ωN vtg = ωs vtc ( vtg _vận tốc số truyền tăng, vtc _thẳng, ωs _chế độ kinh tế nhiên liệu ωN nhất. Thường = (1,2 1,3 ) ωs Số truyền tăng không nằm trong khoảng phân chia vận tốc. Ở đi ều kiện thuận lợi, ô tô chuyển động ở = 1( ứng với ω N ) hoặc ihg
Các phân chia này đặc biệt có lợi cho khoảng kéo. Qua thí d ụ ta th ấy: nếu xe hoạt động trong quảng kéo thì Pc tăng, về số thấp mà vận tốc giảm không đáng kể, khác với 2 cách phân chia trước. Ở khoảng vận chuyển nên phân chia theo cấp số c ộng sau đó hi ệu chỉnh. Đảm bảo cho xe có khả năng kéo tốt. d. Yêu câu này phù hợp với xe chuyên dùng để kéo. Để có kh ả năng kéo tốt, yêu cầu lực kéo trên moóc phải tăng trong nh ững kho ảng b ằng nhau. Pmk1 - Pmk 2 = Pmk 2 - Pmk 3 = … = ∆ Quy luật phân chia khoảng vận tốc: 1 1 1 1 1 1 = k = const k là - = - =…= v - v1max v2 max v2 max v1max vn max ( n −1) max hằng số điều hoà khi phân chia khoảng vận tốc theo cấp số đi ều hoà. Nhận xét: Vận tốc các số truyền tuân theo quy luật của cấp s ố  điều hoà. Trường hợp này khoảng cách giữa các vti ở các số thấp  được thu hẹp lại, ở các số cao kéo dãn ra. Chọn số lượng số truyền và các vận tốc tính toàn ở 3. từng số truyền. Với các xe thông dụng, người ta thường phân vận t ốc chia theo h ệ s ố sử dụng công suất động cơ γ i để đảm bảo vận tốc trung bình cao. Nếu coi γ i ở các số truyền bằng nhau và bằng hệ số γ 0tb , khi đó ta có : 1 γ 0tb = 2( n −1) . dk Như vậy với d k và n cho trước, ta có thể xác định được γ 0tb hoặc cho trước γ 0tb ta xác định n . Cần lưu ý rằng tăng n sẽ dẫn đến hộp số phức tạp, khó chế tạo và điều khiển. Tuỳ theo từng loại ô tô, hộp số có thể có 3,4,5, …11,12. tr ị s ố trung bình của γ 0tb = 0,80 0,85. Sau khi có γ 0tb tiến hành điều chỉnh γ ( γ tăng ở những số thường sử dụng và giảm ở những số không thường sử dụng). Vận tốc tính toán ở các số: v( n −1) max = vn max . γ 02( n −1) = v( i +1) max . γ 01 2 vi max = v2 max . γ 01 2 v1max
vn = vtmax g �� Khi γ 0 và η max là như nhau, vtt sẽ tuân theo quy luật cấp số nhân �� g �� 1 với công bội q = n −1 d k = 2 γ0 Xác định tỉ số truyền của các cụm hệ thống truyền 4. lực. xác định itl max và itl min . a. Ta đã biết : itl = ih i0 ic . Tỉ số truyền lớn nhất itl max được xác định từ điều kiện đảm bảo vt min cho trước. ωr itl max = N k vt min Tỉ số truyền nhỏ nhất itl min được xác định từ điều kiện đảm bảo vt max cho trước. ωN rk itl min = vt max () ' Xác định tỉ số truyền của cầu xe i0 . b. ' i0 = i0 . ic Khi tỉ số truyền cao nhất ihc = 1 ( i p ) thì itl min = i0 ihc i pc = i0 = ' ' ωN rk ' . Khi không có truyền lực cạnh thì i0 = i0 . Khi có ic thì nên chọn i0 nhỏ. vt max Giới hạn dưới của i0 phụ thuộc vào kết cấu của bánh răng bị động và giá vi sai. Xác định ih . c. v( i +1) max Tỉ số truyền của các tay số được định nghĩa ihi = và được vi min phân chia theo các cách đã nêu trên. Tỉ số truyền của các số lùi được xác định the đi ều ki ện BTc c ủa hộp số và thường được chọn trong khoảng it _ lui = (1,2 1,3). ih1 Xác định tỉ số truyền hộp số phụ. d. Hộp số phân phối thường có hai số truyền i p1 = 1, i p 2 > 1. tỉ số truyền ở số thấp ( i p 2 > 1) thường được chọn theo điều kiện đảm bảo vt min của ô tô ( Pk max ).
ωN rk ip2 = = 1,5 2,5 ih1i0ic vt min