Luận văn Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM VĂN MẠNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BĂNG THỬ CÔNG SUẤT KÉO CỦA XE HAI BÁNH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 S KC 0 0 4 0 8 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH oOo LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN: PHẠM VĂN MẠNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BĂNG THỬ CÔNG SUẤT KÉO CỦA XE HAI BÁNH NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN THANH THƯỞNG TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
3. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh LÝ LỊCH KHOA HỌC LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phạm Văn Mạnh Giới tính: Nam Sinh: 28/6/1988 Nơi sinh: Lâm Đồng Quê quán: Hải Tân - Hải Hậu - Nam Định Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 387 tổ 8 khu phố 3 phường Long Bình Tân – Biên Hòa – Đồng Nai Điện thoại: 01678358887 E-mail: pvmanh08@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ: 9/2006 đến 9/ 2010 Nơi học: Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Công nghệ ô tô Tên đồ án: Thiết kế mô hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu xe Honda Civic 2004. Ngày bảo vệ: 7/2010 tại khoa Công nghệ động lực Trường Đại học Công nghiệp TP. HCM. Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Chí Hùng III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 10/2010 – Trường cao đẳng nghề số 8 Giáo viên 8/2012 Trường Đại học Công nghiệp TP. 9/2012 - nay Giáo viên HCM i
4. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2013 ii
5. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh CẢM TẠ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh là niềm vinh dự và tự hào của mỗi sinh viên, học viên. Trong suốt quá trình học tập tại trường, chúng em đã được các thầy cô giảng dạy, truyền đạt và chỉ bảo nhiệt tình không những kiến thức nền tảng và chuyên môn quý giá mà còn đạo đức, để sau này có thể trở thành những thầy giáo đem sức lực và kiến thức của mình để cống hiến cho xã hội. Xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường. Luận văn tốt nghiệp là cơ hội để em có thể áp dụng, tổng kết những kiến thức mà mình đã học, đồng thời rút ra những kinh nghiệm thực tế quý giá trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng, TS. Trần Thanh Thưởng đã giúp em hoàn thành luận văn một cách thuận lợi, đúng thời hạn. Thầy đã luôn đóng góp và sửa chữa những thiếu sót, khuyết điểm mà em mắc phải và đề ra hướng giải quyết tốt nhất từ khi em nhận luận văn đến khi hoàn thành. Xin chân thành cảm ơn thầy phản biện đã dành thời gian và công sức để đọc và đóng góp ý kiến quý báu giúp chúng em hoàn thiện nội dung của luận văn tốt nghiệp. Xin kính chúc quý thầy cô luôn mạnh khoẻ, hạnh phúc và thành công trong công việc cũng như trong cuộc sống. TP. HCM tháng 10 năm 2013 Học viên thực hiện Phạm Văn Mạnh iii
6. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh ABSTRACT TOPIC: RESEARCH DESIGN A PULLED POWER DYNAMOMETER OF TWO WHEEL VEHICLE Power of vehicle is a technical data which is important to assess technical state of a vehicle as well as to assess a result of research or a improve part of engine, transaxle system. Power dynamometer is manufactured to serve this aim. Power of vehicle is measured indirectly through measuring power of generator that it is pulled by that vehicle. Power generator is determined though measuring voltage generated and current intensity on load. Efficiency transmitted and efficiency generated are known since there we will be specified pulled power on shaft generator. If we want to determine pulled power vehicle, we must be determined rate slip of drive wheel. Rate slip is determined through measuring speed of drive wheel and speed of generator. To specify power of vehicle at many speeds other, electric load must have value area which is big. Electric load is used which includes two boards inox which are located in a solution of salt in water. Resistor of two boards depends on depth of board in solution and concentration of solution. Adjusting two that datas is changed electric load of generator. LabVIEW software is used to collect signal to sensors, calculate and display parameter of testing. v
7. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh MỤC LỤC Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan về băng thử công suất 1 1.1.1 Cơ sở để phân loại các hình thức thử nghiệm 1 1.1.2 Các hình thức thử nghiệm 2 1.1.2.1 Stationary testing 2 1.1.2.2 Dynamic testing 4 1.1.2.3 Transient testing 5 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 6 1.2.1 Tình hình nghiên cứu chế tạo băng thử công suất xe 2 bánh trên thế giới 6 1.2.2 Tình hình nghiên cứu chế tạo băng thử công suất xe 2 bánh trong nƣớc 7 1.3 Tính cấp thiết của đề tài 8 1.4 Ý nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài 8 1.4.1 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 8 1.4.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài 9 1.5 Mục đích, phạm vi và giới hạn của đề tài 9 1.5.1 Mục đích nghiên cứu 9 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu, giới hạn nghiên cứu 9 1.6 Phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu 9 1.6.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 9 1.6.2 Nội dung nghiên cứu 10 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Đƣờng đặc tính tốc độ của động cơ xăng 11 2.1.1 Đƣờng đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng 11 2.1.2 Một số điểm quan trọng trên đƣờng đặc tính 12 2.2 Sự truyền năng lƣợng trên ô tô. 13 vi
8. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh 2.3.1 Sự truyền và biến đổi năng lƣợng trong hệ thống truyền lực. 13 2.3.2 Sự biến đổi năng lƣợng trong hệ thống chuyển động. 15 2.3.3 Sự tổn hao năng lƣợng khi truyền năng lƣợng trên xe. 15 2.3 Bán kính lăn rl và mối quan hệ giữa sự trƣợt và bán kính lăn. 17 2.3.1 Bán kính lăn. 17 2.3.2 Mối quan hệ giữa bán kính lăn và sự trƣợt 17 2.3.2.1 Khi lăn không trƣợt. 17 2.3.2.2 Khi lăn có trƣợt quay. 18 2.3.2.3 Khi lăn có trƣợt lết. 18 2.4 Đặc tính trƣợt khi kéo và khi phanh 19 2.5 Ảnh hƣởng của sự trƣợt đến lực kéo và lực phanh 20 2.6 Giới hạn bám khi kéo và khi phanh. 23 Chƣơng 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG THỬ 25 3.1 Tính toán chọn các chi tiết trong cụm tạo tải 25 3.1.1 Tính toán chọn con lăn 25 3.1.1.1 Chọn kiểu con lăn 25 3.1.1.2 Chọn kết cấu con lăn 26 3.1.1.3 Tính toán kích thƣớc và khối lƣợng rulo 27 3.1.2 Tính toán chọn cơ cấu truyền động 28 3.1.2.1 Tính toán chọn bộ truyền xích giữa rulo và máy phát 28 3.1.2.2 Tính toán chọn bộ truyền xích giữa rulo và máy phát 30 3.1.3 Tính toán chọn máy phát 30 3.1.3.1 Khảo sát thông số kỹ thuật của một số loại xe hai bánh phổ biến ở Việt Nam 30 3.1.3.2 Tính toán chọn máy phát 32 3.2 Thiết kế bố trí chung bộ tạo tải 33 3.3 Thiết kế đƣờng dẫn 34 vii
9. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh 3.4 Thiết kế cơ cấu giữ xe 35 3.4.1 Cố định phần đuôi xe 35 3.4.2 Cố định bánh trƣớc 36 3.5 Tính toán cụm tạo tải 37 3.5.1 Tính toán trục rulo 37 3.5.2 Tính toán ổ bi 40 3.5.3 Tính toán then 41 3.6 Tính toán bánh xe 42 3.7 Tính toán bền khung 43 3.8 Thiết kế cảm biến 46 3.8.1 Nguyên lý đo công suất kéo của xe 46 3.8.2 Bố trí các cảm biến trên băng thử 48 3.8.3 Cấu tạo cảm biến 49 3.8.4 Thuật toán của chƣơng trình đo công suất trên băng thử 50 3.9 Thiết kế bộ tiêu thụ tải điện 53 Chƣơng 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ 55 4.1 Mục đích và nội dung thử nghiệm 55 4.2 Thiết bị và đối tƣợng thử nghiệm 55 4.3 Sơ đồ kết nối thiết bị thử nghiệm 55 4.4 Các bƣớc tiến hành thử nghiệm 56 4.5 Kết quả thử nghiệm trên băng thử 58 4.6 Tính năng hoạt động của băng thử 66 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 68 Kết luận 68 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 viii
10. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật dòng xe 2 bánh 150cc 31 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật dòng xe 2 bánh 110cc 32 Bảng 4.1 Công suất, lực kéo và vận tốc của xe Future 125 FI đo trên 59 băng thử Bảng 4.2 Công suất, lực kéo và vận tốc của xe Future 125 FI đo trên 61 băng thử Compact Pro Moto Bảng 4.3 Lực kéo và vận tốc của xe Future 125 FI đo trên băng thử 65 Compact Pro Moto và băng thử được chế tạo xii xi
11. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Chương 1 TỔNG QUAN Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về băng thử công suất, tình hình nghiên cứu băng thử công suất kéo của xe hai bánh ở trong và ngoài nước, tính cấp thiết của đề tài, mục đích, phạm vi, phương pháp và nội dung nghiên cứu của đề tài. 1.1 Tổng quan về băng thử công suất 1.1.1 Cơ sở để phân loại các hình thức thử nghiệm Sơ đồ tổng quan một hệ thống thử nghiệm: Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan một hệ thống thử nghiệm Trong đó: o Jdc: mô men quán tính (quay) của động cơ. o Js: mô men quán tính (quay) của trục nối. o JDyno: mô men quán tính (quay) của bộ tạo tải (dyno). Đối tượng thử nghiệm trong băng thử công suất có thể là động cơ, xe hoặc một đối tượng nào khác nhưng tất cả các đối tượng này không thể tính toán được trực tiếp công suất mà phải đo gián tiếp qua công suất bộ tạo tải. Phương trình liên hệ khi bệ thử hoạt động: ∑ Trong đó: o Me: mô men có ích do động cơ sinh ra. o MC: mô men cản do bộ tạo tải sinh ra. o ∑ : tổng mô men quán tính (quay) của bệ thử. o ω: vận tốc góc của động cơ (hoặc bộ tạo tải). Trang 1
12. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh o dω : đạo hàm vận tốc góc theo thời gian hoặc gia tốc. dt dω Trong trường hợp cần đo mô men động cơ: ta có MeC = M + J ×  dt dω Mô men cản của bộ tạo tải MC có thể đo được dễ dàng J× có thể đo  dt dω được nhưng phức tạp. Để đo được mô men dễ dàng ta cho 0 (gia tốc quay dt không đổi hoặc vận tốc không đổi) thì xem như mô men sinh ra từ động cơ cân bằng mô men cản MeC = M . Ta có phương pháp thử tĩnh (stationary testing). Trong trường hợp cần đo khí thải động cơ: khí thải khi động cơ làm việc ổn định (gia tốc bằng 0) và trong quá trình thay đổi tốc độ (gia tốc khác 0) thì khí thải sinh ra của động cơ là hoàn toàn khác nhau Ta cần đo khí thải trong toàn chu dω trình thí nghiệm, giá trị 0 . Ta có phương pháp thử động (dynamic testing) và dt thử transient (transient testing). 1.1.2 Các hình thức thử nghiệm 1.1.2.1 Stationary testing a. Công dụng: dùng trong trường hợp công suất, mô men động cơ, đo khí thải tĩnh của động cơ xe máy hoặc có thể dùng trong trường hợp đo lực kéo, công suất kéo xe máy (tại một tay số nhất định) ở từng điểm vận tốc. b. Đặc điểm - Quá trình lấy số liệu được thực hiện khi xe hoạt động ổn định tại một điểm vận tốc nhất định. - Đồ thị quá trình đo (lấy số liệu) trong stationary test: Hình 1.2 Quá trình đo tĩnh stationary test Trang 2
13. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh c. Phương pháp lấy số liệu: trong quá trình đo tĩnh stationary test các số liệu được đo một cách gián đoạn: Xe máy làm việc ổn định ở điểm làm việc 1 Lấy số liệu đo (tốc độ xe, lực kéo, công suất kéo. ). Chuyển sang điểm làm việc 2 (thời gian gia tăng), trong quá trình chuyển số liệu (mô men, số vòng quay ) biến thiên không ổn định ta không lấy số liệu. Sau khi động cơ đã ổn định (sau quá trình điều hòa) ta lấy số liệu đo ở điểm làm việc 2. Đo số liệu điểm làm việc 2 xong, chuyển điểm làm việc qua điểm 3 tiến hành tương tự cho đến điểm đo cuối cùng. Lấy ví dụ quá trình xây dựng đường lực kéo tiếp tuyến cực đại (ứng với 100% ga) của xe máy ở tay số 3: Quá trình đo thực hiện như sau: o Cố định xe trên bệ và làm nóng. o Cho xe chuyển dần sang tay số 3. o Tiến hành đo bằng cách chọn chế độ vận tốc V= const cố định giá trị tốc độ ở 20 km/h, sau đó tăng ga dần đến 100%, chờ giá trị tốc độ, lực kéo ổn định lấy giá trị. o Sau đó chuyển sang giá trị V = 30 km/h lấy giá trị lực kéo. Tiến hành tương tự để có các giá trị lực kéo cực đại ở 40, 50, 60 km/h. o Nối các điểm (tốc độ, lực kéo) ta có đồ thị lực kéo max ở tay số 3. Hình 1.3 Đồ thị lực kéo cực đại ở tay số 3 Trang 3
14. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh 1.1.2.2 Dynamic testing a. Công dụng: dùng trong trường hợp đo khí thải, tiêu hao nhiên liệu. b. Đặc điểm Khác với stationary test, các số liệu đo trong dynamic test được lấy liên tục trong suốt quá trình thử. Khi xe hoạt động thì trạng thái tĩnh khi xe giữ nguyên tốc độ, trạng thái động khi xe tăng và giảm tốc, và mỗi trạng thái này có sự tiêu hao nhiên liệu khác nhau. Stationary test chỉ có thể đo đạt khi vận tốc xe ổn định, còn khi tăng tốc, giảm tốc thì không thể đo được. Dynamic test có thể đo được nhiên liệu tiêu hao, khí thải trong cả chu trình đo (một chu trình đo có cả sự tăng giảm tốc, giữ tốc ) nên đáp ứng được việc đo tiêu hao nhiên liệu, khí thải trong trường hợp động và tĩnh. Hình 1.4 Đồ thị tiêu hao nhiên liệu đo bằng phương pháp dynamic test và stationary test c. Phương pháp lấy số liệu: trong quá trình đo động dynamic test các số liệu được đo một cách liên tục trong suốt quá trình thử nghiệm. Lấy ví dụ quá trình đo tiêu hao nhiên liệu: Người điều khiển xe chạy theo chu trình thử nghiệm vận tốc theo thời gian như hình vẽ: Trang 4
15. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Hình 1.5 Đồ thị vận tốc theo thời gian Trong chu trình thử nghiệm, vận tốc xe thay đổi liên tục, có quá trình tăng tốc, giảm tốc, giữ tốc và tiêu hao nhiên liệu được đo liên tục trong suốt quá trình thử nghiệm. Máy tính sẽ ghi nhận liên tục các giá trị tiêu hao nhiên liệu theo thời gian. Hình 1.6 Đồ thị tiêu hao nhiên liệu theo thời gian Sự khác biệt về tiêu hao nhiên liệu khi xe tăng giảm tốc so với khi xe chạy ở tốc độ tĩnh đều được máy đo ghi nhận khi xe tăng tốc tiêu hao nhiên liệu tăng vọt. Điều này được thực hiện trong chế độ đo dynamic, còn stationary không thể làm được. 1.1.2.3 Transient testing a. Công dụng: dùng trong trường hợp đo khí thải, tiêu hao nhiên liệu cho động cơ diesel cỡ lớn, động cơ tàu thủy với tốc độ, chế độ hoạt động ít thay đổi. b. Đặc điểm Trang 5
16. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Khác với stationary test, các số liệu đo trong transient được lấy liên tục trong suốt quá trình thử. Transient test khác với dynamic test ở quy trình thử chuẩn, quy trình thử chuẩn ít dao động (ít thay đổi vận tốc) so với dynamic test và đồ thị này là %Vmax theo thời gian. Đối với xe máy thường sử dụng hai hình thức là stationary test và dynamic test. Trong đề tài này chỉ xác định thông số công suất của xe ở vận tốc ổn định nên chọn hình thức stationary test. 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu chế tạo băng thử công suất xe hai bánh trên thế giới Xe máy ngày nay là phương tiện giao thông được sử dụng phổ biến ở các nước đang phát triển vấn đề kiểm tra đánh giá tính năng hoạt động của xe máy cũng như các chi tiết trên là điều cần thiết. Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo ra các thiết bị máy móc, các băng thử kiểm tra trên xe ngày càng được các hãng sản xuất thiết bị quan tâm nghiên cứu. Những năm gần đây đã xuất hiện rất nhiều các loại băng thử xe hai bánh của các hãng nổi tiếng trên thế giới. Trên thị trường các loại băng thử rất phong phú về chủng loại, mẫu mã, chất lượng cũng như những tính năng mà nó mang lại. Một số sản phẩm của các hãng nước ngoài sản xuất Băng thử xe của hãng Dynojet với 3 dòng sản phẩm băng thử model 200i, mmodel 250i, model 250ix Hình 1.7 Băng thử của hãng Dynojet Trang 6
17. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Băng thử của hãng Mustang Dynamometer và Nexion Dynamometer Hình 1.8 Băng thử của hãng Mustang Dynamometer và Nexion Dynamometer Các băng thử trên ngoài tính năng đo công suất của xe còn có thêm tính năng mô phỏng lực cản chuyển động của xe. Các băng thử này đều sử dụng động cơ điện AC nhưng động cơ điện này vừa có thể là máy phát vừa có thể là động cơ điện. Bộ tiêu thụ tải điện được sử dụng trên các băng thử là biến trở nhiệt hay sử dụng biến tần để biến đổi tần số dòng điện cho máy phát tạo ra thành dòng điện có tần số như dòng điện trong lưới điện quốc gia và dòng điện được đưa vào lưới điện quốc gia. Đồng thời các băng thử này còn có tính năng kiểm tra một số hệ thống khác của xe hai bánh như kiểm tra hệ thống phanh, hệ thống treo. 1.2.2 Tình hình nghiên cứu chế tạo băng thử công suất xe hai bánh trong nước Hiện nay đối với sản phẩm băng thử công suất kéo của xe hai bánh chỉ có một vài trường chế tạo và hầu hết các công ty cung cấp thiết bị và máy móc: Tân Phát, Tân Hoàng Minh, Gamma .đều cung cấp các băng thử xe hai bánh gồm nhiều chủng loại nhưng đều là thiết bị nhập ngoại. Hiện tại băng thử công suất kéo của xe hai bánh tại nước ta đã được chế tạo thành công tại trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng và Đại học Bách khoa TP. HCM. Băng thử của trường đại học Bách khoa Đà Nẵng hoạt động trên nguyên lý tạo tải bằng thanh xoắn. Bộ tạo tải dùng thanh xoắn chỉ phù hợp với việc thử Trang 7
18. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh nghiệm công suất nhỏ với thử công suất lớn thanh xoắn không đáp ứng được, miền giá trị hoạt động để tạo tải của thanh xoắn nhỏ. Băng thử của trường Đại học Bách khoa TP. HCM hoạt động trên nguyên lý sử dụng động cơ điện AC tương tự như các băng thử ngoại nhập ứng dụng rất tốt trong kiểm tra đánh giá xe hai bánh nhưng giá thành chế tạo băng thử khá cao nên khó có thể áp dụng rộng rãi tại nước ta. Băng thử được chế tạo trên nguyên lý tạo tải bằng máy phát điện xoay chiều với bộ tiêu thụ tải điện sử dụng dung dịch điện ly có thể đáp ứng được với việc thử nghiệm động cơ với công suất cao với giá thành chế tạo thấp phù hợp với điều kiện nước ta. 1.3 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay xe hai bánh đang là phương tiện lưu thông phổ biến nhất tại Việt Nam cũng như các nước đang phát triển. Một số lượng lớn các xe hai bánh cũ đang được lưu thông sử dụng và tình trạng kỹ thuật của những chiếc xe này đang là một vấn đề đáng lưu tâm đối với xã hội. Chính vì thế nhu cầu về việc kiểm tra đánh giá tình trạng kỹ thuật của một chiếc xe hai bánh là thực sự cần thiết, nhưng hiện nay việc kiểm tra đánh giá tình trạng kỹ thuật của xe hai bánh tại nước ta chưa được quan tâm và các thiết bị kiểm tra đánh giá cũng chưa phổ biến và giá thành các thiết bị này cao. Việc nghiên cứu, chế tạo cũng như cải tiến các chi tiết trong hệ thống truyền lực cũng như động cơ của xe hai bánh cần phải có thiết bị hỗ trợ cũng như thiết bị kiểm tra đánh giá các kết quả nghiên cứu, nhưng hiện tại thiết bị kiểm tra đánh giá này tại nước ta gần như chưa có. Với đề tài nghiên cứu thiết kế băng thử công suất của kéo xe hai bánh nhằm giải quyết vấn đề trên. 1.4 Ý nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài 1.4.1 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Băng thử được thiết kế với mục đích thử nghiệm công suất kéo của các xe hai bánh đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam, từ đó cho phép đánh giá, kiểm định tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và động cơ của xe hai bánh. Trang 8
19. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Việc nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh với giá thành thấp trong nước là một nhu cầu cấp thiết nhằm đáp ứng cho công tác giảng dạy, nghiên cứu tại Việt Nam. 1.4.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài Xây dựng được cơ sở lý thuyết cho việc thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh. Xây dựng được đường đặc tính công suất kéo và lực kéo theo vận tốc xe. Xây dựng được phương trình thực nghiệm công suất kéo và lực kéo theo vận tốc xe. 1.5 Mục đích, phạm vi và giới hạn nghiên cứu của đề tài 1.5.1 Mục đích nghiên cứu Thiết kế, chế tạo được băng thử có khả năng xác định công suất kéo tại bánh xe chủ động của xe hai bánh ở một tốc độ xác định. Kiểm nghiệm, đánh giá kết quả đo được trên băng thử với kết quả trên băng thử đang có trên thị trường. 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu, giới hạn nghiên cứu Băng thử được thiết kế ứng dụng cho các dòng xe hai bánh phổ biến tại Việt Nam. Qua tìm hiểu các dòng xe hai bánh phổ biến tại Việt Nam ta thấy các xe có công suất động cơ dưới 11,6 kW và chiều dài xe dưới 2,2 m nên băng thử được thiết kế có thể đo được công suất kéo của các xe có công suất động cơ dưới 11,6 kW và chiều dài xe dưới 2,2 m. Thiết kế kỹ thuật cho các cụm chính của băng thử, tính toán kỹ thuật các chi tiết chính trên băng thử. Nguyên lý đo đạt vận hành bệ thử, đưa ra quy trình sử dụng, các lưu ý khi sử dụng và vận hành băng thử. 1.6 Phương pháp và nội dung nghiên cứu 1.6.1 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu thông số kỹ thuật của một số xe hai bánh phổ biến tại Việt Nam, từ đó tính toán thiết kế chọn các chi tiết cho băng thử. Trang 9
20. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Thiết kế chế tạo băng thử từ những tính toán thiết kế ban đầu. Thực nghiệm đánh giá mức độ đáp ứng của các thiết kế đối với điều kiện hoạt động của băng thử. Từ thực nghiệm chỉnh sửa lại thiết kế cho phù hợp với hoạt động của băng thử. Trong quá trình thực nghiệm nghiên cứu thiêt kế băng thử, chọn xe Future 125 FI làm đối tượng thử nghiệm. 1.6.2 Nội dung nghiên cứu Nội dung của đề tài ngoài phần mở đầu và kết luận được chia thành 4 chương: - Chương 1 – Tổng quan vấn đề nghiên cứu. - Chương 2 – Cơ sở lý thuyết. - Chương 3 – Tính toán thiết kế băng thử. - Chương 4 – Kết quả thực nghiệm trên băng thử. Các kết quả cụ thể của đề tài sau: - Xây dựng được cơ sở lý thuyết thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh. - Tính toán thiết kế được băng thử công suất kéo của xe hai bánh. - Kiểm nghiệm, đánh giá kết quả đo được trên băng thử chế tạo. Kết luận chương 1 Qua tìm hiểu các băng thử công suất kéo của xe hai bánh trong nước và trên thế giới ta nhận thấy: Các băng thử không chỉ đo công suất kéo mà còn đo kiểm một số các hệ thống khác của xe, giá thành các băng này cao. Băng thử đo công suất trên nguyên lý sử dụng thanh xoắn để tạo tải ứng dụn cho việc đo công suất nhỏ. Đến nay chưa có băng thử nào đo công suất kéo trên nguyên lý tạo tải bằng máy phát điện xoay chiều AC với giá thành sản phẩm thấp. Nếu thực hiện thành công đề tài này, kết quả của nó sẽ mang lại các đóng góp không những về mặt khoa học mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cũng như góp phần việc kiểm định xe hai bánh tại Việt Nam. Trang 10
21. Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong nội dung chương này sẽ trình bày các cơ sở lý thuyết cho việc tính toán công suất kéo của xe. 2.1 Đường đặc tính tốc độ của động cơ xăng Để xác định được lực hay mô men tác dụng lên các bánh xe chủ động cần phải nghiên cứu đường đặc tính tốc độ của động cơ loại piston. Đường đặc tính tốc độ của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ thuộc của công suất có ích Pe (W), mô men xoắn có ích M (Nm), tiêu hao nhiên liệu trong một giờ G và suất tiêu hao nhiên liệu g v e T e theo số vòng quay ne (v/p) hoặc theo tốc độ góc e (rad/s) của trục khuỷu. Đường đặc tính tốc độ của động cơ nhận được bằng cách thí nghiệm động cơ trên băng thử. Khi thí nghiệm động cơ trên bệ thử ở chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại (tức là lúc mở bướm ga hoàn toàn) đối với động cơ xăng hoặc đặt thanh răng của bơm cao áp ứng với chế độ cung cấp nhiên liệu hoàn toàn đối với động cơ diesel chúng ta sẽ có đường đặc tính ngoài của động cơ. 2.1.1 Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng P Tốc độ góc của trục khuỷu là tốc độ góc nhỏ Pe nhất mà động cơ có thể làm việc ổn định ở chế độ toàn tải. Khi tăng tốc độ góc thì mô men và công suất của động cơ tăng lên. MM Mô men xoắn đạt giá trị cực đại e Hình 2.1 Đường đặc tính ngoài của M [1] ứng với tốc độ góc ωe và công suất đạt giá động cơ xăng không hạn chế tốc độ P M trị cực đại Pe ở tốc độ góc ωe . Các giá trị , và tốc độ góc tương ứng với các M P giá trị trên ωe và ωe được chỉ dẫn trong các đặc tính kỹ thuật của động cơ. Động cơ M P chủ yếu làm việc trong vùng e -e . Trang 11