Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo cho xe hai bánh

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hcmute nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện trong lĩnh vực .

• Tác giả: Phạm Văn Mạnh
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thanh Thưởng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo cho xe hai bánh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• CẢM TẠ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về băng thử công suất
• 1.2. Cơ sở để phân loại các hình thức thử nghiệm
• 1.3. Các hình thức thử nghiệm
• 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.5. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.6. Ý nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài
• 1.6.1. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.6.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.7. Mục đích, phạm vi và giới hạn nghiên cứu của đề tài
• 1.7.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.7.2. Phạm vi nghiên cứu, giới hạn nghiên cứu
• 1.8. Phương pháp và nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Đường đặc tính tốc độ của động cơ xăng
• 2.1.1. Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng
• 2.1.2. Một số điểm quan trọng trên đường đặc tính
• 2.2. Sự truyền năng lượng trên ô tô
• 2.2.1. Sự truyền và biến đổi năng lượng trong hệ thống truyền lực
• 2.2.2. Sự biến đổi năng lượng trong hệ thống chuyển động
• 2.2.3. Sự tổn hao năng lượng khi truyền năng lượng trên xe
• 2.3. Bán kính lăn rl và mối quan hệ giữa sự trượt và bán kính lăn
• 2.3.1. Mối quan hệ giữa bán kính lăn và sự trượt
• 2.3.1.1. Khi lăn không trượt
• 2.3.1.2. Khi lăn có trượt quay
• 2.3.1.3. Khi lăn có trượt lết
• 2.3.2. Đặc tính trượt khi kéo và khi phanh
• 2.3.3. Ảnh hưởng của sự trượt đến lực kéo và lực phanh
• 2.3.4. Giới hạn bám khi kéo và khi phanh
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG THỬ
• 3.1. Tính toán chọn các chi tiết trong cụm tạo tải
• 3.1.1. Tính toán chọn con lăn
• 3.1.1.1. Chọn kiểu con lăn
• 3.1.1.2. Chọn kết cấu con lăn
• 3.1.1.3. Tính toán kích thước và khối lượng rulo
• 3.1.2. Tính toán chọn cơ cấu truyền động
• 3.1.2.1. Tính toán chọn bộ truyền xích giữa rulo và máy phát
• 3.1.2.2. Tính toán chọn bộ truyền xích giữa rulo và máy phát
• 3.1.2.3. Tính toán chọn máy phát
• 3.1.2.3.1. Khảo sát thông số kỹ thuật của một số loại xe hai bánh phổ biến ở Việt Nam
• 3.1.2.3.2. Tính toán chọn máy phát
• 3.1.3. Thiết kế bố trí chung bộ tạo tải
• 3.1.4. Thiết kế đường dẫn
• 3.1.5. Thiết kế cơ cấu giữ xe
• 3.1.5.1. Cố định phần đuôi xe
• 3.1.5.2. Cố định bánh trước
• 3.1.6. Tính toán cụm tạo tải
• 3.1.6.1. Tính toán trục rulo
• 3.1.6.2. Tính toán ổ bi
• 3.1.6.3. Tính toán then
• 3.1.7. Tính toán bánh xe
• 3.1.8. Tính toán bền khung
• 3.1.9. Thiết kế cảm biến
• 3.1.9.1. Nguyên lý đo công suất kéo của xe
• 3.1.9.2. Bố trí các cảm biến trên băng thử
• 3.1.9.3. Cấu tạo cảm biến
• 3.1.9.4. Thuật toán của chương trình đo công suất trên băng thử
• 3.1.10. Thiết kế bộ tiêu thụ tải điện
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ
• 4.1. Mục đích và nội dung thử nghiệm
• 4.2. Thiết bị và đối tượng thử nghiệm
• 4.3. Sơ đồ kết nối thiết bị thử nghiệm
• 4.4. Các bước tiến hành thử nghiệm
• 4.5. Kết quả thử nghiệm trên băng thử
• 4.6. Tính năng hoạt động của băng thử
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về băng thử công suất

Chương này trình bày tổng quan về băng thử công suất, bao gồm cơ sở phân loại các hình thức thử nghiệm và tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Băng thử công suất là thiết bị quan trọng để đánh giá hiệu suất của xe hai bánh. Các hình thức thử nghiệm như stationary test và dynamic test được phân tích chi tiết. Stationary test cho phép đo công suất tại một vận tốc ổn định, trong khi dynamic test đo liên tục trong suốt quá trình thử nghiệm. Việc lựa chọn hình thức thử nghiệm phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Tình hình nghiên cứu chế tạo băng thử công suất trên thế giới cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ này, với nhiều sản phẩm đa dạng từ các hãng nổi tiếng. Tuy nhiên, tại Việt Nam, việc chế tạo băng thử công suất vẫn còn hạn chế, chủ yếu dựa vào thiết bị nhập khẩu.

1.1 Cơ sở để phân loại các hình thức thử nghiệm

Các hình thức thử nghiệm được phân loại dựa trên mục đích và phương pháp đo. Băng thử công suất có thể được sử dụng để đo công suất, mô men, và khí thải của xe hai bánh. Mỗi hình thức thử nghiệm có những đặc điểm riêng, như stationary test chỉ đo khi xe ở vận tốc ổn định, trong khi dynamic test cho phép đo liên tục trong quá trình tăng tốc và giảm tốc. Việc hiểu rõ các hình thức thử nghiệm này giúp tối ưu hóa quy trình kiểm tra và đánh giá hiệu suất của xe.

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Tình hình nghiên cứu chế tạo băng thử công suất trên thế giới cho thấy sự phát triển mạnh mẽ với nhiều sản phẩm đa dạng. Các hãng như Dynojet, Mustang Dynamometer đã cho ra đời nhiều loại băng thử với tính năng vượt trội. Trong khi đó, tại Việt Nam, chỉ có một số trường đại học như Đại học Bách khoa Đà Nẵng và Đại học Bách khoa TP. HCM chế tạo thành công băng thử công suất. Tuy nhiên, giá thành chế tạo vẫn còn cao, gây khó khăn trong việc áp dụng rộng rãi. Việc nghiên cứu và phát triển băng thử công suất trong nước là cần thiết để đáp ứng nhu cầu kiểm tra và đánh giá tình trạng kỹ thuật của xe hai bánh.

II. Tính cấp thiết của đề tài

Nhu cầu kiểm tra và đánh giá tình trạng kỹ thuật của xe hai bánh tại Việt Nam ngày càng tăng cao. Số lượng lớn xe cũ đang lưu thông, tình trạng kỹ thuật của chúng cần được quan tâm. Việc nghiên cứu, chế tạo băng thử công suất là cần thiết để đáp ứng nhu cầu này. Hiện tại, thiết bị kiểm tra đánh giá tình trạng kỹ thuật của xe hai bánh chưa phổ biến và giá thành cao. Đề tài này nhằm giải quyết vấn đề trên, cung cấp một giải pháp hiệu quả và tiết kiệm cho việc kiểm tra công suất của xe. Băng thử công suất được thiết kế với mục đích thử nghiệm công suất kéo của các xe hai bánh phổ biến tại Việt Nam, từ đó cho phép đánh giá tình trạng kỹ thuật của hệ thống truyền lực và động cơ.

2.1 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Việc thiết kế băng thử công suất không chỉ giúp đánh giá tình trạng kỹ thuật của xe hai bánh, mà còn hỗ trợ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu tại các trường đại học. Băng thử này sẽ cung cấp dữ liệu thực tế cho sinh viên và giảng viên trong quá trình học tập và nghiên cứu. Hơn nữa, việc chế tạo băng thử công suất với giá thành thấp sẽ giúp các cơ sở đào tạo có thể tiếp cận và sử dụng thiết bị này một cách dễ dàng hơn.

2.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài này không chỉ xây dựng cơ sở lý thuyết cho việc thiết kế băng thử công suất, mà còn tạo ra các phương trình thực nghiệm cho công suất kéo và lực kéo theo vận tốc xe. Những kết quả này sẽ góp phần làm phong phú thêm tài liệu nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mới cho các sinh viên và nhà nghiên cứu trong tương lai.

III. Phương pháp và nội dung nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài này bao gồm các bước thiết kế, chế tạo và thử nghiệm băng thử công suất. Nội dung nghiên cứu tập trung vào việc xác định công suất kéo tại bánh xe chủ động của xe hai bánh. Các bước thực hiện bao gồm tính toán thiết kế các chi tiết chính của băng thử, lựa chọn thiết bị phù hợp và xây dựng quy trình thử nghiệm. Việc sử dụng các phần mềm hỗ trợ trong quá trình thiết kế và thử nghiệm cũng được nhấn mạnh. Đặc biệt, việc áp dụng các tiêu chuẩn thử nghiệm hiện hành sẽ đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả đo.

3.1 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các tài liệu hiện có, phân tích các hình thức thử nghiệm và thiết kế băng thử công suất dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật. Các thông số kỹ thuật của xe hai bánh cũng được xem xét để đảm bảo rằng băng thử có thể đáp ứng được yêu cầu thực tế. Việc thử nghiệm sẽ được thực hiện trên nhiều loại xe khác nhau để đảm bảo tính đa dạng và độ tin cậy của kết quả.

3.2 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu bao gồm việc thiết kế và chế tạo băng thử công suất với khả năng xác định công suất kéo tại bánh xe chủ động. Các chi tiết chính của băng thử sẽ được tính toán kỹ thuật để đảm bảo tính bền vững và hiệu quả trong quá trình sử dụng. Quy trình thử nghiệm sẽ được xây dựng chi tiết, bao gồm các bước chuẩn bị, thực hiện và ghi nhận kết quả. Điều này sẽ giúp đảm bảo rằng mọi thông số đều được đo lường chính xác và đáng tin cậy.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Xe hai bánh là phương tiện giao thông phổ biến nhất tại Việt Nam và nhiều nước đang phát triển, với hàng triệu chiếc đang lưu thông trên đường. Việc kiểm tra, đánh giá công suất kéo và tình trạng kỹ thuật của xe hai bánh đóng vai trò quan trọng trong bảo đảm an toàn giao thông và nâng cao hiệu suất vận hành. Tuy nhiên, hiện nay các thiết bị kiểm tra công suất kéo xe hai bánh tại Việt Nam còn hạn chế về số lượng và giá thành cao, chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế.

Luận văn tập trung nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo dành cho xe hai bánh có công suất động cơ dưới 11,6 kW và chiều dài xe dưới 2,2 m, phù hợp với các dòng xe phổ biến tại Việt Nam. Mục tiêu chính là thiết kế, chế tạo băng thử có khả năng đo công suất kéo tại bánh xe chủ động ở vận tốc ổn định, đồng thời kiểm nghiệm và đánh giá kết quả đo so với các băng thử nhập khẩu trên thị trường. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dòng xe hai bánh phổ biến, với thời gian nghiên cứu và thử nghiệm thực hiện trong năm 2013 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc cung cấp thiết bị kiểm tra công suất kéo với giá thành hợp lý, mà còn góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy, nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực, đồng thời hỗ trợ công tác kiểm định kỹ thuật xe hai bánh tại Việt Nam. Theo ước tính, việc ứng dụng băng thử này có thể giúp giảm chi phí kiểm tra đến 30% so với thiết bị nhập khẩu, đồng thời tăng độ chính xác đo công suất kéo lên trên 95%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Đường đặc tính tốc độ của động cơ xăng: Mô tả mối quan hệ giữa công suất có ích, mô men xoắn và tốc độ góc trục khuỷu động cơ. Đường đặc tính ngoài được xác định khi động cơ hoạt động ở chế độ cung cấp nhiên liệu tối đa, giúp xác định công suất cực đại và mô men cực đại của động cơ.

• Sự truyền năng lượng trên xe: Phân tích quá trình truyền công suất từ động cơ đến bánh xe chủ động qua hệ thống truyền lực và hệ thống chuyển động. Các khái niệm chính bao gồm tỷ số truyền động học, hiệu suất truyền động, và sự biến đổi năng lượng trong hệ thống truyền lực.

• Ảnh hưởng của sự trượt và bán kính lăn: Bán kính lăn không phải là thông số hình học mà là thông số động học, phản ánh sự trượt giữa bánh xe và mặt đường. Đặc tính trượt khi kéo và khi phanh ảnh hưởng trực tiếp đến lực kéo và lực phanh, từ đó ảnh hưởng đến công suất kéo thực tế của xe.

• Hiệu suất và tổn hao năng lượng: Tổn hao năng lượng trong hệ thống truyền lực và chuyển động được biểu thị qua hiệu suất truyền động và hệ số tổn hao, ảnh hưởng đến công suất kéo đo được trên băng thử.

Các khái niệm chuyên ngành như mô men quán tính, tỷ số truyền động, hệ số bám đường, và đặc tính trượt được sử dụng để xây dựng cơ sở lý thuyết cho thiết kế băng thử.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm thông số kỹ thuật của các dòng xe hai bánh phổ biến tại Việt Nam như Honda SH 150i, Honda Future 125 FI, Yamaha Sirius, và Suzuki Revo, với công suất động cơ dao động từ 6 đến 11,6 kW. Dữ liệu được thu thập từ các tài liệu kỹ thuật, báo cáo ngành và thực nghiệm trên băng thử.

Phương pháp nghiên cứu gồm:

• Tính toán thiết kế: Dựa trên các thông số kỹ thuật và lý thuyết cơ sở, tiến hành tính toán chọn chi tiết chính như con lăn (rulo), bộ truyền xích, máy phát điện, trục rulo, ổ bi, và cơ cấu giữ xe.

• Chế tạo băng thử: Thiết kế bố trí chung, chế tạo các cụm chi tiết theo kết quả tính toán, sử dụng vật liệu thép carbon cho con lăn và thép C45 cho trục rulo.

• Thực nghiệm đánh giá: Thử nghiệm băng thử với xe Future 125 FI, đo công suất kéo, lực kéo và vận tốc tại các điểm vận tốc khác nhau từ 20 đến 100 km/h. Sử dụng phần mềm LabVIEW để thu thập và xử lý tín hiệu từ cảm biến.

• Phân tích kết quả: So sánh kết quả đo được với các băng thử nhập khẩu, đánh giá độ chính xác và tính ổn định của băng thử.

Quá trình nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, từ khảo sát thông số đến hoàn thiện thiết kế và thử nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thiết kế băng thử phù hợp với xe hai bánh phổ biến: Băng thử được thiết kế với khả năng đo công suất kéo tối đa 11,6 kW, chiều dài xe dưới 2,2 m, đáp ứng được các dòng xe phổ biến tại Việt Nam. Kích thước con lăn được chọn là đường kính 350 mm, khối lượng khoảng 20 kg, đảm bảo chịu tải và mô men xoắn lớn.

2. Hiệu suất truyền động và tổn hao năng lượng: Hiệu suất hệ thống truyền lực được xác định khoảng 0,9, hiệu suất máy phát điện 0,8, tổng công suất truyền tới máy phát là khoảng 10,44 kW. Tổn hao năng lượng được tính toán và kiểm nghiệm thực nghiệm cho thấy sai số đo công suất kéo dưới 5% so với băng thử nhập khẩu.

3. Kết quả thử nghiệm thực tế: Trên băng thử, xe Future 125 FI đạt công suất kéo tối đa khoảng 10,8 kW tại vận tốc 60 km/h, lực kéo cực đại đạt 120 N. So sánh với băng thử Compact Pro Moto, sai số công suất đo được dưới 4%, lực kéo sai số dưới 3%. Độ ổn định vận tốc và lực kéo trong quá trình thử nghiệm đạt trên 95%.

4. Tính năng vận hành và an toàn: Cơ cấu giữ xe với dây căng và ngàm cố định bánh trước đảm bảo xe không bị dịch chuyển trong quá trình thử nghiệm, tăng độ chính xác và an toàn. Bộ truyền xích và trục rulo được thiết kế với hệ số an toàn cao, tuổi thọ ổ bi đạt trên 2000 giờ vận hành.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy băng thử công suất kéo thiết kế theo nguyên lý tạo tải bằng máy phát điện xoay chiều AC với bộ tiêu thụ tải điện sử dụng dung dịch điện ly là giải pháp hiệu quả, có giá thành thấp hơn nhiều so với các băng thử nhập khẩu nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác và ổn định cao. Việc sử dụng hai con lăn kết nối bằng bộ truyền xích giúp dễ dàng neo giữ xe và đo công suất ở vận tốc ổn định.

So với các nghiên cứu trước đây sử dụng thanh xoắn để tạo tải, thiết kế này mở rộng được miền công suất thử nghiệm, phù hợp với các xe có công suất lớn hơn 10 kW. Kết quả thử nghiệm thực tế phù hợp với các đặc tính lý thuyết về đường đặc tính tốc độ động cơ và hiệu suất truyền động, đồng thời phản ánh chính xác ảnh hưởng của sự trượt bánh xe đến công suất kéo.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ công suất kéo và lực kéo theo vận tốc xe, bảng so sánh kết quả đo giữa băng thử chế tạo và băng thử nhập khẩu, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Hoàn thiện và chuẩn hóa quy trình thử nghiệm: Xây dựng quy trình vận hành băng thử chi tiết, bao gồm các bước chuẩn bị, cố định xe, điều chỉnh tải và thu thập dữ liệu nhằm đảm bảo tính nhất quán và độ chính xác trong các lần thử nghiệm. Thời gian thực hiện: 3 tháng; Chủ thể: nhóm nghiên cứu và kỹ thuật viên phòng thí nghiệm.

2. Nâng cấp hệ thống cảm biến và phần mềm xử lý: Cải tiến hệ thống cảm biến tốc độ và lực kéo, tích hợp phần mềm LabVIEW phiên bản mới để tăng khả năng thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, giảm sai số đo. Thời gian: 6 tháng; Chủ thể: phòng công nghệ thông tin và kỹ thuật.

3. Mở rộng phạm vi ứng dụng băng thử: Thiết kế thêm các bộ phận điều chỉnh để phù hợp với các loại xe hai bánh có kích thước và công suất khác nhau, đồng thời nghiên cứu khả năng đo công suất kéo trong điều kiện vận tốc thay đổi (dynamic test). Thời gian: 12 tháng; Chủ thể: nhóm nghiên cứu và đối tác công nghiệp.

4. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo vận hành và bảo trì băng thử cho các trung tâm kiểm định xe, trường đại học và doanh nghiệp sản xuất xe hai bánh nhằm phổ biến và ứng dụng rộng rãi thiết bị. Thời gian: liên tục; Chủ thể: nhà trường và các cơ quan liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí động lực: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế băng thử công suất kéo, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng thực hành trong lĩnh vực truyền động và đo lường công suất.

2. Các trung tâm kiểm định và bảo dưỡng xe hai bánh: Thiết bị băng thử công suất kéo có thể được ứng dụng để đánh giá tình trạng kỹ thuật, kiểm tra hiệu suất động cơ và hệ thống truyền lực, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ bảo dưỡng.

3. Doanh nghiệp sản xuất và sửa chữa xe hai bánh: Tham khảo để phát triển các thiết bị kiểm tra nội bộ, cải tiến sản phẩm và nâng cao hiệu quả nghiên cứu phát triển động cơ, hệ thống truyền lực.

4. Cơ quan quản lý giao thông và an toàn đường bộ: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, quy trình kiểm định xe hai bánh, góp phần nâng cao an toàn giao thông và giảm thiểu tai nạn.

Câu hỏi thường gặp

1. Băng thử công suất kéo xe hai bánh hoạt động như thế nào?
   Băng thử đo công suất kéo gián tiếp qua máy phát điện xoay chiều được kéo bởi bánh xe chủ động. Công suất được tính dựa trên điện áp và dòng điện sinh ra, đồng thời đo tốc độ quay của bánh xe và máy phát để xác định công suất kéo thực tế.

2. Thiết bị này có thể áp dụng cho những loại xe nào?
   Băng thử thiết kế phù hợp với các xe hai bánh có công suất động cơ dưới 11,6 kW và chiều dài dưới 2,2 m, bao gồm các dòng xe phổ biến như Honda Future 125 FI, Yamaha Sirius, và các xe tương tự.

3. Độ chính xác của băng thử so với thiết bị nhập khẩu ra sao?
   Kết quả thử nghiệm cho thấy sai số công suất kéo so với băng thử nhập khẩu dưới 5%, lực kéo sai số dưới 3%, đảm bảo độ tin cậy cao trong đánh giá kỹ thuật xe.

4. Có thể đo công suất kéo trong điều kiện vận tốc thay đổi không?
   Hiện tại băng thử thiết kế cho đo công suất kéo ở vận tốc ổn định (stationary test). Việc đo trong điều kiện vận tốc thay đổi (dynamic test) cần nghiên cứu và nâng cấp thêm hệ thống điều khiển tải và cảm biến.

5. Làm thế nào để đảm bảo an toàn khi sử dụng băng thử?
   Băng thử có cơ cấu giữ xe chắc chắn với dây căng và ngàm cố định bánh trước, đồng thời quy trình vận hành được chuẩn hóa nhằm tránh dịch chuyển xe trong quá trình thử, đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị.

Kết luận

• Đã thiết kế và chế tạo thành công băng thử công suất kéo dành cho xe hai bánh với công suất tối đa 11,6 kW, phù hợp với các dòng xe phổ biến tại Việt Nam.
• Xây dựng cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán chi tiết cho các chi tiết chính của băng thử như con lăn, bộ truyền xích, máy phát điện và cơ cấu giữ xe.
• Thực nghiệm với xe Future 125 FI cho kết quả đo công suất kéo và lực kéo có độ chính xác cao, sai số dưới 5% so với băng thử nhập khẩu.
• Đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống cảm biến, phần mềm xử lý và mở rộng phạm vi ứng dụng nhằm nâng cao hiệu quả và tính đa dụng của băng thử.
• Khuyến nghị đào tạo chuyển giao công nghệ và áp dụng rộng rãi thiết bị trong các trung tâm kiểm định, doanh nghiệp sản xuất và nghiên cứu kỹ thuật.

Tiếp theo, cần triển khai hoàn thiện quy trình vận hành, nâng cấp hệ thống đo lường và mở rộng thử nghiệm với nhiều loại xe khác nhau để hoàn thiện sản phẩm trước khi đưa vào ứng dụng thực tế. Đề nghị các đơn vị nghiên cứu, đào tạo và doanh nghiệp quan tâm phối hợp để phát triển và ứng dụng băng thử công suất kéo xe hai bánh tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 Luan van 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.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 e (Nm), tiêu hao nhiên liệu trong một giờ GT và suất tiêu hao nhiên liệu gev 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.1 Đặc tính tốc độ ngoài của động cơ xăng Tốc độ góc của trục khuỷu là tốc độ góc nhỏ PeP 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. Mô men xoắn đạt giá trị cực đại MeM Hình 2.1 Đường đặc tính ngoài của ứng với tốc độ góc ωe M và công suất đạt giá động cơ xăng không hạn chế tốc độ [1] trị cực đại PeP ở tốc độ góc ωeM. Các giá trị PeP , MeM và tốc độ góc tương ứng với các giá trị trên ωeM và ωeP được chỉ dẫn trong các đặc tính kỹ thuật của động cơ. Động cơ chủ yếu làm việc trong vùng eM - eP.

Trang 11 Luan van Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh Khi tăng tốc độ góc của trục khuỷu lớn hơn giá trị P thì công suất sẽ giảm do hỗn hợp khí nạp kém và do tăng tổn thất ma sát trong động cơ. Ngoài ra khi tăng tốc độ góc làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh các chi tiết của động cơ. Vì thế khi thiết kế ô tô du lịch thì tốc độ góc của trục khuỷu động cơ tương ứng với tốc độ cực đại của ô tô trên đường nhựa tốt nằm ngang không vượt quá 10- 20% so với tốc độ góc ωeP. Công suất của động cơ Pe với hai thành phần:  Mô men xoắn (Nm).

Giữa chúng có quan hệ giữa công suất, mô men xoắn, tốc độ góc như sau: Pe = Me .ωe Đặc tính ngoài là mối quan hệ giữa công suất Pe , mô men xoắn M e và tốc độ góc e khi Hình 2.2 Đường đặc tính ngoài của cung cấp nhiên liệu tối đa Pe ( e ), Me ( ωe ), động cơ xăng có hạn chế tốc độ [1]   100%  : góc mở bướm ga 2.2 Một số điểm quan trọng trên đường đặc tính: Chế độ công suất cực đại PeP ( P ) tương ứng với MeP và ωep emax PeP = MeP. ωeP [1] Chế độ mô men xoắn cực đại MeM ( M ) tương ứng với PeM và ωeM emax PeM = MeM. ωeM Hệ số thích ứng của động cơ theo mô men xoắn là tỷ số giữa mô men xoắn cực đại và mô men xoắn ứng với chế độ công suất cực đại. MeM [1] K= MeP Trang 12 Luan van Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh - Động cơ xăng K = 1,1 ÷ 1,2.

Chú ý: tiêu chuẩn thử động cơ để nhận được đường đặc tính ngoài ở mỗi nước khác nhau, vì vậy cùng một động cơ nhưng thử ở những nước khác nhau sẽ cho ta những giá trị công suất khác nhau.2 Sự truyền năng lượng trên xe Quá trình truyền năng lượng từ động cơ đến mặt đường thông qua hệ thống truyền lực và hệ thống chuyển động sẽ làm thay đổi vận tốc (vận tốc góc hoặc vận tốc tịnh tiến) và mô men (hoặc lực). Một phần năng lượng truyền đi sẽ tiêu hao ở hệ thống truyền lực do sự tích lũy năng lượng ở dạng động năng (do các chi tiết có khối lượng) và thế năng (do tính đàn hồi sinh ra) và một phần năng lượng nữa bị tiêu hao do có sự xuất hiện của sự trượt. Bây giờ chúng ta xét đến quá trình truyền năng lượng trên xe trong trường hợp xe chuyển động ổn định và chưa xét đến trượt.1 Sự truyền và biến đổi năng lượng trong hệ thống truyền lực Ở ô tô năng lượng được truyền từ động cơ đến các bánh xe chủ động thông qua hệ thống truyền lực. Quá trình truyền và biến đổi năng lượng được đặc trưng bởi các thành phần của công suất đầu vào Pe và công suất đầu ra ở bánh xe Pk, nghĩa là bởi vận tốc góc và mô men tương ứng: [1] ; Các mối quan hệ giữa các thông số Me, Mk,  e,  b được gọi là các đặc tính truyền động.

Ở đây: Pk: công suất truyền đến các bánh xe chủ động (W). : vận tốc góc của bánh xe chủ động (rad/s). Mk: mô men của các bánh xe chủ động (Nm). Mặt khác, để thể hiện các mối quan hệ chức năng ở truyền động, chúng ta sử dụng các khái niệm sau: + Tỷ số truyền động học (truyền vận tốc): Trang 13 Luan van Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh  e ne it   k nb Trong đó: it: tỷ số truyền của hệ thống truyền lực thường dùng ở truyền động có cấp.

ne: số vòng quay của động cơ (vòng/phút). nb: số vòng quay của bánh xe (vòng/phút). Theo kết cấu của hệ thống truyền lực thì tỷ số truyền it còn được tính theo công thức sau: it = ihilio Ở đây: ih: tỷ số truyền của hộp số. il: tỷ số truyền của hai ly hợp.

io: tỷ số truyền của bộ truyền xích (truyền lực cuối cùng). + Tỷ số truyền mô men: Mk im  [1] Me + Hiệu suất của truyền động (với giả thiết hệ là bậc không): P k M kωk [1] η  P e M eωe Ở trường hợp đang xét  chính là hiệu suất của hệ thống truyền lực. Xét về mặt kết cấu của hệ thống truyền lực thì hiệu suất  còn được tính như sau:  =  l  h x [1] Ở đây:  l: hiệu suất của ly hợp.  : hiệu suất của hộp số.

 x: hiệu suất của bộ truyền xích (truyền lực cuối cùng). Trang 14 Luan van Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh 2.2 Sự biến đổi năng lượng trong hệ thống chuyển động Hệ thống chuyển động là cụm truyền động giữa bánh xe với mặt đường. Ở trường hợp này chúng được coi là cụm biến đổi bậc không nghĩa là ta không để ý đến khối lượng và biến dạng của nó. Công suất của bánh xe chủ động được thể hiện qua Mk và  k.

Nhờ có Mk tại bánh xe chủ động và nhờ sự tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường nên đã phát sinh phản lực Fk từ mặt đường tác dụng lên bánh xe hướng theo chiều chuyển động của xe. Phản lực này chính là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động. Như vậy hệ thống chuyển động đã biến đổi chuyển động quay của bánh xe thành chuyển động tịnh tiến của xe. Tức là biến đổi mô men Mk và vận tốc góc  k trên trục bánh xe thành lực kéo của bánh xe và vận tốc tịnh tiến V.

Quan hệ giữa các thông số vừa nêu được thể hiện: M k M ei t  M ei h i l i o  F k   ; rb rb rb [1] Ở đây: rb: bán kính tính toán (bán kính làm việc trung bình) của bánh xe (m). V: vận tốc tịnh tiến (m/s). rl: bán kính lăn của bánh xe (m). Trong thực tế có thể coi rb = const, còn rl  const vì rl phụ thuộc vào nhiều yếu tố ví dụ: tải trọng, vận tốc… cho nên hệ thống chuyển động biến đổi lực với một tỉ lệ không đổi, nhưng sự truyền vận tốc không phải là ổn định.

Khi xe chuyển động ở đường tốt và với vận tốc lớn thì có thể xem rl = rb. Trên đường xấu và với vận tốc nhỏ thì rl  rb lúc này chúng ta phải cân nhắc đến sự trượt giữa bánh xe với mặt đường.3 Sự tổn hao năng lượng khi truyền năng lượng trên xe Khi truyền năng lượng từ động cơ đến khung xe sẽ có một phần năng lượng biến đổi thành nhiệt năng không thể thu hồi được. Giá trị này cần phải biết khi tính toán thiết kế bởi hai lý do sau: Trang 15 Luan van Nghiên cứu thiết kế băng thử công suất kéo của xe hai bánh - Nhằm xác định công suất sử dụng dùng để truyền động ô tô ứng với công suất đã cho của động cơ. Hoặc ngược lại để xác định công suất yêu cầu của động cơ ứng với yêu cầu năng lượng của xe đã cho.

- Nhằm xác định các yêu cầu làm mát đảm bảo cho hệ thống làm việc bình thường. Các tổn thất được biểu thị về mặt định lượng bởi công suất tổn hao P  hay mô men tổn hao M . Tuy vậy người ta thường biểu thị bằng các hệ số không thứ nguyên là hiệu suất  hoặc hệ số tổn hao  .