Bài tập lớn môn học lý thuyết ô tô - Đề tài: Tính toán sức kéo ô tô du lịch

ta sẽ xác định được trọng lượng toàn bộ của xe với trọng lượng chở hàng thực tế, từ đó ta tìm ra được góc tương ứng với số phần trăm tải trọng nói trên. Ta thành lập theo bảng sau: % Tải trọng tính theo tải trọng định mức Quy ra trọng lượng Gex (kG) Gx = G0 + Gex G = G0 + Ge a (độ) 0 0 2610 3130 39,69 20% 104 2714 3130 41,02 40% 208 2818 3130 42 60% 312 2922 3130 42,92 80% 416 3026 3130 44,13 100% 520 3130 3130 45 120% 624 3234 3130 45,85 140% 728 3338 3130 46,94 160% 832 3442 3130 47,73 180% 936 3546 3130 48,49 200% 1040 3650 3130 49,48 Dựa vào bảng trên, ta xây dựng được đồ thị dạng tia của nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi. Đồ thị: Hình 5: Đồ thị tia theo nhân tố động lực học khi tải trọng thay đổi Xác định độ dốc lớn nhất của đường i mà xe có thể khắc phục được ở mỗi số truyền Ta có: D = f + i => i = D – f Với: i = tga Trong đó: f = 0,02: Hệ số cản lăn mặt đường Số truyền Dmax Tốc độ Vmax (km/h) của xe ứng với lực Dmax i = tga a ( độ) 1 0,22 54 0,20 11,31 2 0,18 65 0,16 9,10 3 0,15 64 0,13 7,41 4 0,12 77 0,10 5,71 XI. Lập đồ thị gia tốc của ôtô. Gia tốc của xe được xác định theo công thức: Trong đó: D-nhân tố động lực của xe -hệ số cản tổng cộng của đường g-gia tốc trọng trường(g=9,81m/s2) -hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay xe khi tăng tốc Để đơn giản khi tính HĐ 1: ta tính với trường hợp xe tăng tốc trên đường bằng ở các số truyền. Do đó =f(i=0)=0.235( Đã tính ở phần trước) Trị số có thể tính theo công thức gần đúng: =1,03+ai2h với a=0.050.07 ih là tỉ số truyền của hộp số ở số h. Đối với loại xe du lịch này ta lấy a=0.05 Ta có bảng giá trị cho từng tay số: Tay số 1: i1= 1.72=1.178 V1 5 10 15 18 27 36 45 54 65 D1 0,202 0,204 0,206 0,208 0,216 0,220 0,220 0,216 0,207 J1 3,642 3,659 3,674 3,689 3,756 3,789 3,788 3,754 3,681 1/J1 0,275 0,273 0,272 0,271 0,266 0,264 0,264 0,266 0,272 Tay số 2: i2=1.435=1.133 V2 10 15 18 21 32 43 54 65 76 D2 0,169 0,170 0,172 0,173 0,179 0,182 0,180 0,175 0,167 J2 3,495 3,508 3,521 3,533 3,586 3,606 3,596 3,554 3,481 1/J2 0,286 0,285 0,284 0,283 0,279 0,277 0,278 0,281 0,287 Tay số 3 i3=1.198=1.103 V3 25 38 51 64 77 90 103 116 129 D3 0,14 0,15 0,15 0,15 0,14 0,13 0,12 0,10 0,08 J3 3,3694 3,4068 3,4139 3,3912 3,3382 3,2555 3,1425 2,9997 2,8273 1/J3 0,2968 0,2935 0,2929 0,2949 0,2996 0,3072 0,3182 0,3334 0,3537 Tay số 4 i4=1=1.08 V4 31 46 62 77 92 108 123 139 154 170 D4 0,12 0,12 0,12 0,12 0,11 0,10 0,08 0,07 0,04 0,02 J4 3,218 3,239 3,228 3,189 3,121 2.288 1.856 1.352 0.95 0 1/J4 0,311 0,309 0,310 0,314 0,320 0,437 0,538 0,734 1,057 Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị gia tốc và đồ thị gia tốc ngược của ôtô sau: Hình6: Đồ thị gia tốc của xe Hình 7: Đồ thị gia tốc ngược XII. Lập đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô. Từ biểu thức ; Ta suy ra : ; Thời gian tăng tốc của ô tô từ tốc độ v1 đến vận tốc v2 sẽ là: 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 sự tăng tốc của ô tô j và vận tốc chuyển động của chúng v. nhưng tích phân này có thể giải được bằng đồ thị dựa trên cơ sở đặc tính động lực học hoặc dựa vào độ thị gia tốc của ô tô j =f(v). Để tiến hành xác định thời gian ta cần xây dựng đường cong gia tốc nghịch ở mỗi số truyền khác nhau, nghĩa là xây dựng đồ thị 1/j = f(v). ở đây ta xây dựng đồ thị 1/j = f(v) ở số cao nhất của hộp số. Để tiện lợi cho tính toán lập đồ thị 1/j theo tốc độ V ta chọn tỷ lệ biểu diễn trên trục hoành ta chia ra các khoảng tốc độ 5– 10 m/s; 10 – 15 m/s Theo đó ta xây dựng được bảng số liệu sau. v(km/h) v(km/s) ne Ne Me D j 1/j 18 5 489.7973 28.2991 41.36845 0.125265 0.956161 1.045848 36 10 979.5945 60.48862 44.21202 0.131449 1.012324 0.987826 54 15 1469.392 94.47505 46.03547 0.132866 1.025199 0.975421 72 20 1959.189 128.1649 46.8388 0.129518 0.994786 1.005241 90 25 2448.986 159.4646 46.62201 0.121404 0.921085 1.085676 108 30 2938.784 186.2807 45.3851 0.108524 0.804097 1.243631 126 35 3428.581 206.5197 43.12808 0.090879 0.643821 1.553226 144 40 3918.378 218.088 39.85094 0.068469 0.440258 2.271395 162 45 4408.175 218.8922 35.55368 0.041293 0.193407 5.170447 Từ các số liệu ở bảng trên ta xây dựng được đồ thị gia tốc ngược (hình a) Chúng ta lấy một phần diện tích nào đó tương ứng với khoảng biến thiên vận tốc dv, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong 1/j , trục hoành và hai tung độ tương ứng với sự biến thiên vận tốc dv, sẽ biểu thị thời gian tăng tốc của ôtô. Tổng cộng tất cả các diện tích nhỏ này lại, ta được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 và xây dựng được đồ thị thời gian tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô t = f(v). hình (b). Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 25m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bằng diện tích (I). Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 5,01 (S). Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 30m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 5,01 (S). và (II)= 5,28. vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 30m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I) +(II) sẽ là 5,01+5,28 = 10,29 (S). Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 25m/s lên vận tốc 35m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 5,01 (S). (II)=5,28(S) và (III) = 6,34(S) vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 35m/s cần khoảng thời gian bằng diễn tích (I)+(II)+(III) sẽ 5,01+5,28+6,34 = 16,63 (S). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 40m/s thì cần có khoảng thời gian xác định bàng diện tích (I) + diện tích (II) + diện tích (III) + diện tích (IV) Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 5,01 (S). (II)=5,28(S) , (III) = 6,63(S) và (IV) =8,25(S). vậy thời gian để ôtô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 40m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) +(IV) = 5,01+5,28+6,34+8,25 =25,17 (S). Từ đồ thị gia tốc ngược ta xác định được diện tích (I) = 5,01 (S). (II)=5,28(S) , (III) = 6,63(S) , (IV) =8,25(S) và (V) = 18,39(S) . vậy thời gian để ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 45m/s cần khoảng thời gian bằng diện tích (I)+(II)+(III) +(IV) +(V) s= 5,01+5,28+6,34+8,25+18,39 =43,56 (S). để thuận lợi cho xây dựng đồ thi thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng số liệu sau ô tô tăng tốc từ vận tốc Thời gian tăng tốc 20m/s lên 25m/s 5,01 (S) 25m/s lên 30m/s 10,29 (S) 30m/s lên 35m/s 16,63 (S) 35m/s lên 40m/s 25,17 (S) 40m/s lên 45m/s 43,56 (S) Hình 8: Đồ thị xác định thời gian tăng tốc của ôtô (a)- Đồ thi gia tốc ngược (b)- Đồ thị thời gian tăng tốc XIII. Lập đồ thị quãng đường tăng tốc Sau khi xác định được mối quan hệ phụ thuộc giữa thời gian tăng tốc và tốc độ chuyển động rời, ta có thể xác định quãng đường mà ô tô đi được sau thời gian tăng tốc và gọi là quãng đường tăng tốc.ta có Từ biểu thức ; Ta suy ra : ; Từ quãng đường tăng tốc s trong phạm vi biến đổi của tốc độ từ v1 đến v2 được xác định từ biểu thức sau; ; tích phân này cũng không thể giải được bằng phương pháp giải tích, do nó cũng không có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ô tô. vì vậy chúng ta cũng áp dụng phương pháp giải bằng đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc của ô tô (hình C). Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô. tổng cộng tát cả các diện tích nhỏ này lại, ta được quãng đường tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến v2 và xây dựng được đồ thi quãng đường tăng tốc của ô tô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng (hình d) . Giả sử ô tô tăng tốc từ vận tốc 20m/s lên vận tốc 25m/s thì ô tô đi được quãng xác định bằng diện tích (I). diện tích (I) = 12,55 (m). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 25m/s lên vận tốc 30m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (II). diện tích (II) = 38,26 (m). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 30m/s lên vận tốc 35m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (III). diện tích (III) = 67,30 (m). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 35m/s lên vận tốc 40m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (IV). diện tích (IV) = 102,60 (m). Giả sử ôtô tăng tốc từ vận tốc 40m/s lên vận tốc 45m/s thì ôtô đi được quãng xác định bằng diện tích (V). diện tích (V) = 162,53 (m). để thuận lợi cho xây dựng đồ thị thời gian tăng tốc ta xây dựng bảng số liệu sau ô tô tăng tốc từ vận tốc Quãng đường tăng tốc 20m/s lên 25m/s 12,55 (m) 25m/s lên 30m/s 38,26 (m) 30m/s lên 35m/s 67,30 (m) 35m/s lên 40m/s 102,60 (m) 40m/s lên 45m/s 162,53 (m) Từ bảng số liệu trên ta xây dựng được đồ thị quãng đường tăng tốc của ôtô Hình9: Đồ thị xác định quãng đường tăng tốc (c) - Đồ thị xác định thời gian tăng tốc (d) - Đồ thị xác định quãng đường tăng tốc XIV. Lập đường đặc tính kinh tế của ôtô. Đồ thị đặc tính kinh tế của ôtô biểu thị mối quan hệ giữa lượng tiêu hao nhiên liệu trên 100 km quãng đường chạy với tốc độ chuyển động khác trên các loại đường. Đồ thị này có thể tính toán và xây dựng theo đường đặc tính ngoài của động cơ và đồ thị nhân tố động lực học D ở từng tay số. Mức tiêu hao nhiên liệu của ôtô phụ thuộc không những vào mức tiêu hao các loại động cơ mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như trọng lượng G của xe, nhân tố cản kF của không khí , lực cản của mặt đường, tốc độ chuyển động của xe v và tổn thất ma sát trong hệ thống truyền lực. Dựa vào đồ thị này có thể xác định được nhanh chóng mức tiêu hao nhiên liệu trong 100km quãng đường chạy của ôtô ở những giá trị v và đã biết. Lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ đựoc xác định theo công thức: (kG/h) Nếu tính lượng tiêu hao nhiên liệu cho 100 km quãng đường chạy và tính theo lit ta có công thức sau: (l/100km) ở đây: : lượng tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ ( kG/h) : lượng tiêu hao nhiên liệu cho 100km quãng đường chạy : hệ số cản tổng cộng của đường G: trọng lượng toàn bộ của xe v: tốc độ chuyển động của xe ge : suất tiêu hao nhiên liệu của xe : hiệu suất truyền lực : tỷ trọng nhiên liệu = 0,76 kG/l đối với xăng = 0,86 kG/l đối với dầu điêzen.