Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn
bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học nông nghiệp I ---------------------------------- nông minh tiến nghiên cứu một số tính chất động lực học của xe uAZ khi thay thế động cơ xăng bằng động cơ điêzen luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành:kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp M số: 60.52.14 Ngời hớng dẫn khoa học: pgs.tS. nông văn vìn Hà Nội - 2005 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã đợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Nông Minh Tiến i Lời cảm ơn Trong thời gian học tập và nghiên cứu tại lớp cao học cơ khí khoá 12, Trờng Đại học Nông nghiệp I. Tôi đã nhận đợc sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong nhà trờng, các thầy cô khoa Cơ điện. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cô giáo trong trờng ĐHNN- I. Đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình chu đáo, trách nhiệm cao của thầy giáo PGS- TS Nông Văn Vìn, ngời đã hớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, tạo điều kiện của Ban giám hiệu trờng CNKT, trờng trung học Việt Đức, Trung tâm khảo nghiệm máy Nông nghiệp, sự nhiệt tình giúp đỡ của các bạn đồng nghiệp, đồng môn trong quá trình nghiên cứu, thí nghiệm và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình giúp đỡ của gia đình đặc biệt là Mẹ và Vợ con tôi đã luôn luôn động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi cho quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này của tôi. Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả những tập thể và cá nhân đã dành cho tôi mọi sự giúp đỡ quí báu, cộng tác và tài trợ kinh phí cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội ngày 10 tháng 9 năm 2005 Tác giả Nông Minh Tiến ii Mục lục Trang L ời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Mở đầu 1 Chơng 1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 4 1.1. Vài nét về tình phát triển xe ô tô ở Việt Nam 4 1.2. Tình hình sử dụng các loại xe của Liên Xô (cũ) ở miền núi phía Bắc 5 1.3. Một số giải pháp kỹ thuật thay thế động cơ điêzen cho động cơ xăng trên ô tô 6 1.4. Vài nét về tình hình nghiên cứu tính chất động lực học của ôtô 7 1.5 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 10 1.6. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài 10 1.7. Kết luận chơng 12 Chơng 2. Một số tính chất động lực học của ô tô khi vận chuyển 13 2.1. Đờng đặc tính động cơ 13 2.1.1. Đờng đặc tính tốc độ 13 2.1.2. Đờng đặc tính tải trọng 18 2.2. Các lực tác dụng lên ô tô 19 2.2.1. Mô men chủ động 19 2.2.2. Các lực tác dụng 21 2.3. Cân bằng lực kéo và cân bằng công suất 27 2.3.1. Cân bằng lực kéo 27 2.3.2. Cân bằng công suất 32 2.4. Đặc tính động lực học của ô tô 35 2.4.1. Nhân tố động lực học 35 2.4.2. Đặc tính động lực học 37 iii 2.4.3. Sử dụng đặc tính động lực học 39 2.4.4. Đặc tính động lực học của ô tô khi tải trọng thay đổi 48 2.5. Quá trình khởi hành và tăng tốc của ô tô 51 2.6. Phơng pháp xây dựng đờng đặc tính động lực học 54 2.7. Kết luận chơng 55 Chơng 3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 56 3.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 56 3.2. Phơng pháp xây dựng đờng đặc tính động lực học bằng thực nghiệm 57 3.2.1. Cơ sở lý luận của phơng pháp 57 3.2.2. Các thông số đo và yêu cầu thiết bị 59 3.3. Tính năng kỹ thuật của thiết bị đo 59 3.3.1. Thiết bị đo vận tốc 59 3.3.2. Thiết bị đo lực kéo 62 3.3.3. Xe thí nghiệm 63 3.4. Thiết lập sơ đồ đo và xử lý số liệu thí nghiệm 65 3.4.1. Thiết lập sơ đồ đo vận tốc 65 3.4.2. Thiết lập sơ đồ đo lực cản lăn 67 3.5. Quy trình thí nghiệm 68 3.5.1. Thí nghiệm đo lực cản lăn và lực cản không khí 68 3.5.2. Thí nghiệm đo vận tốc xe 69 3.6. Phơng pháp xử lý số liệu thí nghiệm và các kết quả nghiên cứu 69 3.6.1 Kết quả xác định hệ số cản lăn và hệ số cản không khí 69 3.6.2. Kết quả xử lý số liệu xây dựng đờng đặc tính động lực học 70 3.7. Đo chi phí nhiên liệu riêng trung bình 79 3.8. Kết luận chơng 80 Kết luận chung và đề nghị 82 Tài liệu tham khảo 83 iv Mở đầu Xe ôtô là loại phơng tiện đợc sử dụng rông rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau. Việc nghiên cứu để nâng cao hiệu quả sử dụng loại phơng tiện vận tải này luôn là vấn đề đợc nhiều nhà khoa học, kỹ thuật quan tâm giải quyết. Trong những thập kỷ gần đây, sự phát triển của ngành ôtô trên thế giới đã có nhiều tiến bộ nhảy vọt, đem lại hiệu quả kinh tế ngày càng cao. Do đó các loại xe thuộc thế hệ kỹ thuật trớc đã dần dần kém hiệu quả so với các loại xe ô tô hiện đại. Tuy nhiên, các loại xe hiện đại giá thành cao hoặc rất cao so với thực trạng kinh tế, xã hội ở các nớc chậm phát triển. ở nớc ta, ngành chế tạo ôtô cha phát triển nên hầu hết các loại xe đang lu hành đều nhập từ nớc ngoài với đa dạng chủng loại. Trong đó các loại xe thuộc thế hệ trớc vẫn còn tồn tại khá nhiều. Nhợc điểm chính của các loại xe này là chi phí nhiên liệu riêng cao hơn nhiều so với các loại xe hiện đại cùng cỡ công suất và cùng chủng loại. Để khắc phục nhợc điểm này, đối với ôtô lắp động cơ xăng có thể thay thế bằng động cơ điezen hoặc hiện đại hơn. Phơng án thay thế động cơ xăng bằng động cơ điezen đã đợc áp dụng ở nhiều cơ sở sản xuất và đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt. Tuy nhiên, việc thay thế này còn mang tính tự phát, chủ yếu dựa trên kinh nghiệm và do đó chất lợng cải tiến cha cao, độ tin cậy sử dụng thấp. Do vậy, để tận dụng các loại xe xăng thế hệ cũ có hiệu quả hơn cần thiết phải nghiên cứu cơ sở khoa học để cải tiến thay thế động cơ xăng bằng động cơ điezen. Trong số đó, cần tập trung nghiên cứu các loại xe xăng nhập từ Liên Xô (cũ) vì số lợng các loại xe này chiếm tỷ lệ lớn trong hoạt động vận tải của Việt Nam. Loại xe UAZ do Liên Xô (cũ) chế tạo đợc nhập vào nớc ta từ nhiều năm trớc với số lợng lớn, chủ yếu phục vụ cho quân đội và các công việc ở các cơ quan dân sự có yêu cầu tính cơ động cao. Hiện nay, loại xe này vẫn 1 còn đợc sử dụng khá phổ biến, chủ yếu là ở các tỉnh miền núi. Tuy nhiên, chất lợng kỹ thuật có giảm sút và đặc biệt là suất tiêu hao nhiên liệu (xăng) cao so với các loại xe thế hệ mới. Chính vì vậy, để tận dụng các loại xe này đã có một số cơ sở sản xuất, kể cả cơ sở t nhân đã tiến hành thay thế động cơ nguyên bản (động cơ xăng) của xe bằng một số loại động cơ điêzen. Tính năng và hiệu quả sử dụng của ôtô phụ thuộc vào chất lợng thiết kế, chế tạo và điều kiện sử dụng. Việc đánh giá chất lợng xe có thể theo một số phơng pháp khác nhau tùy thuộc vào mục đích và phơng 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 đợc sử dụng phổ biến hơn.[5] Tính chất động lực học của ô tô đợc thể hiện qua các chuyển vị, vận tốc, gia tốc, tần số và biên độ dao động theo các phơng khác nhau khi chuyển động trong điều kiện mặt đờng không bằng phẳng hoặc do tác động điều khiển nh tăng giảm ga, quay vòng hoặc khi phanh. Tính chất động lực học ảnh hởng trực tiếp đến khả năng khởi hành và tăng tốc, vận tốc trung bình, năng suất và giá thành vận chuyển, độ êm dịu và tính an toàn chuyển động Việc tính toán hoặc xác định chính xác các chỉ tiêu đánh giá tính chất động lực học của ô tô là một vấn đề rất khó thực hiện vì các chỉ tiêu này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có cả các yếu tố ngẫu nhiên. Ngày nay với sự phát triển nhanh của ngành tin học và các thiết bị nghiên cứu, nhiều bài toán phức tạp có thể giải quyết một cách nhanh chóng với độ chính xác cao giúp cho các quá trình tính toán thiết kế, chế tạo rất thuận lợi, chính xác và cũng là yếu tố quyết định chất lợng các loại xe hiện đại. Một thành tựu cũng rất lớn là đã xuất hiện những thiết bị và phơng pháp hiện đại để nghiên cứu đánh giá chất lợng xe thông qua con đờng thực nghiệm, cho phép kiểm tra chất lợng thiết kế, tình trạng kỹ thuật trong quá trình sử dụng rất thuận tiện và đảm bảo độ chính xác cao, giúp cho việc hiệu chỉnh thiết kế, chọn chế độ sử dụng các loại xe ô tô rất có hiệu quả. 2 Đối với các loại xe đợc thết kế cải tiến ở Việt Nam, việc tính toán kiểm tra các tính chất động lực học của xe cải tiến là rất khó vì hầu hết các loại xe nhập ngoại hông có đầy đủ các thông số thiết kế, các đặc tính của các phần tử đàn hồi, đặc tính động cơ Do vậy việc nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá các chỉ tiêu động lực học của các loại xe ô tô cải tiến tại Việt Nam là vấn đề mang tính cấp thiết và có tính khả thi cao. Xuất phát từ những lý do trên tôi đã thực hiện đề tài: Nghiên cứu một số tính chất động lực học của xe UAZ khi thay thế động cơ xăng bằng động cơ điêzen với mục đích nhằm góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc lựa chọn loại động cơ thay thế và chọn chế độ sử dụng hợp lý các loại xe ôtô sau khi cải tiến. 3 Chơng 1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.1. Vài nét về Tình hình phát triển xe ô tô ở việt nam [6] Sau hơn 10 năm ra đời, nghành công nghiệp ôtô Việt Nam có đợc những bớc phát triển đáng kể, đặc biệt trong vài năm trở lại đây có sự tăng trởng cao cả về số lợng và chất lợng (theo thống kê năm 2001 ôtô tăng 40%, xe máy tăng 200%), đến tháng 5/2005 thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có số lợng ôtô tăng 150% so với năm 2001. Chính phủ Việt Nam và Bộ công nghiệp đánh giá cao tầm quan trọng của ngành công nghiệp ôtô và coi đó là một trong những ngành cơ bản của công nghiệp Việt Nam. Thị trờng ôtô Việt Nam còn rất nhỏ bé so với các nớc Asean và thế giới, hai lý do chính khiến thị trờng ôtô Việt Nam khó phát triển trớc mắt cũng nh 10 năm tới là: mức thu nhập còn quá thấp cha tạo ra sức mua lớn đối với ôtô mới, hạ tầng cơ sở còn yếu, đờng xá cha phát triển đặc biệt là ở các tỉnh miền núi phía Bắc, quy hoạch đô thị cha phù hợp (nh không có chỗ để ôtô, khu phố không có chỗ đỗ xe đủ sức chứa .). Theo cục cảnh sát giao thông đờng bộ, đờng sắt Việt Nam tính đến 31/12/01 số xe ôtô đăng ký lu hành trên toàn quốc là 1534729 xe. Dự báo trong giai đoạn 2001-2010, số lợng ôtô tăng thêm hàng năm là 12% thì năm 2010 ở Việt Nam số xe ôtô đăng kí lu hành sẽ l 1.100.000 xe. Từ đó thấy nhu cầu ôtô vào năm 2010 sẽ là khoảng 120.000-130.000 xe/năm, trong đó: Nhu cầu xe con chiếm 45%-50% = 54000-60.000 xe/năm. Nhu cầu xe thơng dụng chiếm 50%-55% = 60.000-66000 xe/năm. Tỷ lệ tăng trởng trung bình của xe con hàng năm là 6,7%, xe thơng dụng là 18%, từ đó thấy nhu cầu hàng năm là 81.000 xe/năm trong đó 80% là 4 xe thơng dụng. Ngoài nguồn cung cấp từ nhập khẩu ôtô nguyên chiếc (hiện đang bị hạn chế do thuế nhập khẩu và các quy định của Nhà nớc), chúng ta đã có 5-6 cơ sở lắp ráp và sản xuất ôtô dạng CKD, cung cấp khoảng 15% nhu cầu. Nhập khẩu ôtô đã qua sử dụng từ các nớc chiếm 35%, số còn lại khoảng 50% sử dụng những ôtô đã qua sửa chữa ở cấp trung đại tu, do vậy các nhà cung ứng ở Việt Nam cần phải định hớng cung ứng và tiếp nhận sự hỗ trợ của các nớc có nền công nghệ ôtô tiên tiến. [2] 1.2. Tình hình sử dụng các loại xe liên xô (cũ) ở các tỉnh miền núi phía bắc Qua khảo sát thực tế ở các tỉnh: Lạng Sơn, Cao Bằng, Tuyên Quang, Hà Giang, Hoà Bình, Lai Châu, Lào Cai, Thái Nguyên với đặc điểm địa hình đồi núi, đèo, dốc, suối ngầm, hạ tầng cơ sở còn đang yếu kém thì các loại ôtô của Liên Xô cũ đã và đang đợc sử dụng rộng rãi bởi có những u việt về đặc tính kết cấu, độ bền của các chi tiết phần gầm xe, nhng hiệu quả kinh tế không cao vì sử dụng nhiên liêu xăng với mức tiêu hao nhiên liệu quá cao. Tại tỉnh Thái Nguyên hiện có khoảng 250 xe UAZ các loại đang hoạt động ở thành phố, thị xã, thị trấn, và các xã, làm công việc vận chuyển mọi nhu cầu xã hội. Nhìn chung số lợng xe UAZ ở một số tỉnh miền núi phía Bắc chiếm khoảng 510% tổng số xe vận tải trong tỉnh. Để giảm chi phí nhiên liệu cho các xe sử dụng động cơ xăng, một số cơ sở đã thay thế động cơ xăng bằng động cơ điêzen có công suất tơng tự và đợc thực tiễn chấp nhận, đợc phép lu hành. Trong đó Thái Nguyên là một trong những tỉnh đã sớm thực hiện việc chuyển đổi này cho các loại xe UAZ và xe ZIL với số lợng khá lớn, không chỉ phục vụ cho Thái Nguyên mà còn cung cấp cho một số tỉnh khác ở miền núi phía Bắc. Phần lớn các loại xe chuyển đổi đợc sử dụng ở các cơ sở đào tạo lái xe 5 [...]... các cơ sở thay thế động cơ chủ yếu là dựa theo kinh nghiệm, cha có điều kiện tính toán kiểm tra các thông số động lực học của xe ô tô cải tiến Với những lý do trên, đề tài Nghiên cứu một số tính chất động lực học của ô tô UAZ khi thay thế động cơ xăng bằng động cơ điêzen là một đề tài mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn góp phần xây dựng cơ sở khoa học cho việc lựa chọn loại động cơ, ... chuyển động cụ thể Để có điều kiện nghiên cứu sâu về sự ảnh hởng của các thông số kết cấu và điều kiện sử dụng, việc nghiên cứu các tính chất động lực học của ô tô 7 thờng đợc phân theo 3 hớng chính: tính chất động lực học theo phơng chuyển động (phơng dọc), các tính chất động lực học theo phơng thẳng đứng và các tính chất động lực học theo phơng ngang Tuy nhiên, các thông số động lực học của ô tô thay. .. năng nghiên cứu các quá trình động lực học bằng thực nghiệm còn đợc mở rộng hơn và ý nghĩa của các kết quả nghiên cứu sẽ cao hơn [7],[10] Tóm lại, trong những năm gần đây các nghiên cứu về động lực học chuyển động của ô tô đã đạt đợc mức độ rất cao kể cả nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực nghiệm 9 1.5 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu một số tính chất động lực học của. .. chuyển đổi 1.3 Một số giải pháp kỹ thuật thay thế động cơ điêzen cho động cơ xăng trên xe ô tô Qua điều tra các loại xe đã hoãn cải đang sử dụng ở một số cơ sở đào tạo lái xe và một số cơ sở vận tải ở miền Bắc cho thấy có hai hớng thực hiện việc thay thế động cơ điêzen cho động cơ xăng trên ô tô: Chỉ thay động cơ có công suất tơng đơng; Thay cả động cơ và hộp số [9] Trờng hợp chỉ thay động cỏ ít nhiều... tác động đồng thời của các ngoại lực theo nhiều phơng khác nhau, nghĩa là phải giải quyết bài toán động lực học trong không gian thì mới đáp ứng đầy đủ nhất Các tính chất động lực học của ô tô ảnh hởng rất lớn đến năng suất vận chuyển, hiệu quả kinh tế, tính năng điều khi n và an toàn chuyển động Sự nghiên cứu các tính chất động lực học của ô tô là một trong những nhiệm vụ trọng tâm khi nghiên cứu. .. thay đổi tính chất động lực học của xe sau khi cải tiến sẽ liên quan 6 đến hàng loạt các chỉ tiêu sử dụng nh khả năng khởi hành và tăng tăng tốc, tính năng điều khi n, tính êm dịu chuyển động, độ bền và tuổi thọ của các chi tiết, năng suất vận chuyển [13] Nh vậy, khi thay thế động cơ điêzen cho loại động cơ xăng trên xe ô tô cần thiết phải xem xét đến các tính chất động lực học trong đờng truyền lực. .. phơng pháp đánh giá tính chất động lực học của ô tô bằng thực nghiệm với những thiết bị đo hiện đại Xây dựng quy trình và tiến hành các thí nghiệm đo các thông số động lực học của ô tô trên đờng Xử lý các kết quả nghiên cứu thực nghiệm Đánh giá tính năng động lực học của xe ô tô sau khi cải tiến so với xe nguyên bản 1.6 Phơng pháp nghiên cứu của đề tài Chất lợng động lực học của ô tô thờng đợc đánh... Đờng đặc tính động cơ của các loại động cơ này khó tìm hoặc không tơng thích với tình trạng kỹ thuật của loại động cơ đang nghiên cứu Do đó sử dụng phơng pháp thực nghiệm để nghiên cứu đặc tính động lực học của các loại xe hoãn cải động cơ xăng bằng động cơ điêzen là hợp lý hơn 11 Nội dung của phơng pháp thực nghiệm tùy thuộc vào tính năng kỹ thuật của hệ thống thiết bị và phơng pháp xử lý số liệu Do... các cơ quan nghiên cứu khoa học Hiện nay, Khoa Cơ điện, trờng Đại học Nông nghiệp I đã đợc trang bị loại thiết bị đo đợc quá trình động lực học chuyển động của xe ô tô Do đó trong đề tài này sử dụng phơng pháp xây dựng đờng đặc tính động lực học của ô tô bằng thực nghiệm Một lý do khác là hầu hết các loại động cơ điêzen dùng để thay thế cho đợc xăng trên ô tô đều là các loại động cơ cũ, nhập từ một số. .. những cơ sở khoa học cần thiết cho việc lựa chọn loại động cơ cũng nh các công việc tính toán thiết kế cải tiến các bộ phận phụ trong hệ thống truyền lực và điều khi n 3 Việc sử dụng phơng pháp thực nghiệm để kiểm tra chất lợng động lực học (khả năng khởi hành và tăng tốc, khả năng vợt dốc) của các loại xe sau khi thay thế động cơ có tính khả thi và cần thiết 12 Chơng 2 một số tính chất động lực học của