Chương 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về đề tài 1. Lí do chọn đề tài Nước ta đang trên đà phát triển và hội nhập quốc tế không chỉ về nền kinh tế mà còn phát triển mạnh mẽ trên tất cả các lĩnh vực nhưng tình trạng đường xá và văn hóa giao thông vẫn còn ùn tắc và rất phức tạp. Đặc biệt là ở các thành phố lớn, người dân sử dụng phương tiện cá nhân nhiều vào giờ cao điểm.
Do chính sách của nhà nước khuyến khích sử dụng phương tiện công cộng và ý thức của người dân ngày càng tiến bộ, một phần lớn người dân chuyển sang đi lại bằng xe buýt, vì vậy số lượng xe buýt ngày càng tăng. Hiện nay, trong thời kì kinh tế ngày càng phát triển thì hầu hết dân số ở các tỉnh thành, nông thôn,. tập trung ở các thành phố lớn để học tập, tìm kiếm công việc, du lịch,. Trong khi đó cơ sở hạ tầng vẫn chưa thể đáp ứng kịp thời với tốc độ phát triển kinh tế và dân số như hiện nay, điều đó dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông, kẹt xe ở các thành phố lớn vào giờ cao điểm gây ảnh hưởng đến người dân và nền kinh tế nước nhà.
Một trong những biện pháp khắc phục nạn ùn tắc giao thông là sử dụng các phương tiện công cộng như xe buýt, đã và đang giải pháp tối ưu cho con người và xã hội. Nước ta hiện nay, nghành công nghiệp ô tô đang trên đà phát triển nên việc nhập khẩu nguyên chiếc không còn là giải pháp tối ưu. Thay vào đó, các nhà máy sản xuất ô tô buýt, khách như công ty ô tô Trường Hải, tổng công ty cơ khí giao thông vận tải Samco,. sẽ nhập khẩu khung gầm (chassis) ở nước ngoài và tiến hành sản xuất khung vỏ để lắp ráp thành phẩm và đưa ra thị trường.
Quy trình sản xuất này cũng được áp dụng cho xe buýt THACO CITY TB115CT-WLFII, để đánh giá được độ bền và tối ưu hóa kết cấu khung xương thân xe trong các trường hợp tải trọng khác nhau khi xe vận hành trên đường nên chúng em đi vào tính toán mô hình theo thiết kế có sẵn trên phần mềm. Điều kiện làm việc của xe buýt thường phải dừng đỗ để đón khách liên tục nên phải thay đổi tốc độ, giảm tốc và dừng đúng điểm đỗ rồi lại khởi hành tăng tốc. Mặt khác do điều kiện sử dụng khác nhau ở mỗi nơi, mỗi loại xe, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sử dụng 1 của xe đó là điều kiện đường xá như: hệ số cản lăn mặt đường, độ dốc, tải trọng thực tế của xe,. Mặt khác, để nâng cao hiệu suất sử dụng xe buýt, đảm bảo chính xác trong việc lắp ráp, tối ưu hóa toàn bộ kết cấu khung cũng như giảm giá thành sản xuất và tăng tính năng động lực học của xe, việc kiểm tra tính bền khung xương thân xe buýt đóng một vai trò quan trọng.
Việc sử dụng phương tiện sao cho hợp lí và đạt hiệu quả cao cần chọn chế độ hoạt động phù hợp với động cơ, điều kiện sử dụng cụ thể. Tức là chúng ta cần phải xây dựng đường đặc tính động lực học, tính ổn định của xe. Do những yêu cầu trên, để giải quyết bài toán kinh tế kĩ thuật đối với ngành vận tải nói chung và vận tải xe buýt nói riêng tạo điều kiện cho người điều hành và vận hành, việc khảo sát khả năng làm việc của xe ứng với từng loại động cơ hay khung vỏ là rất cần thiết và phải được tiến hành một cách cụ thể. Dựa trên cơ sở đó, chúng em quyết định thực hiện đề tài “TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM XE BUS THACO CITY TB115CT-WLFII”.
Mục đích nghiên cứu - Khảo sát các đặc tính động học và động lực học của động cơ theo quan điểm coi động cơ là nguồn sức kéo của ô tô, khảo sát tính ổn định của xe trong mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang. - Xây dựng mô hình hình học của xe buýt bằng phần mềm và qua đó thực hiện tính toán bền cho khung xương thân xe ở trạng thái tải trọng tĩnh. Đối tượng nghiên cứu Thông số kĩ thuật ảnh hướng đến sức kéo và tính ổn định của xe; bản vẽ xe buýt THACO CITY TB115CT-WLFII; tính toán và mô phỏng khung xương thân xe trên phần mềm Catia. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp chính mà chúng em sử dụng đó là: - Ôn lại các kiến thức lý thuyết ô tô đã học được và hướng dẫn từ giáo viên hướng dẫn.
- Sử dụng kiến thức về phần mềm Catia ứng dụng vào việc dựng mô hình và tính toán. - Nghiên cứu các tài liệu liên quan để tìm được cơ sở lý thuyết. Phạm vi nghiên cứu - Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ; khảo sát cân bằng lực kéo và công suất của xe; tính toán đặc tính động lực học của xe khi đầy tải và khi tải thay đổi. Khảo sát tính ổn định của xe trong mặt phẳng dọc và mặt phẳng ngang.
- Xây dựng mô hình hình học, xác định các chế độ tải trọng và điều kiện ràng buộc để tính toán cho mô hình khung xương thân xe ở chế độ tải tĩnh. 3 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT SỨC KÉO XE BUS THACO CITY TB115CT-WLFII 2. Khảo sát và xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ WEICHAI 2. Thông số kĩ thuật xe BUS THACO CITY TB115CT-WLFII Bảng 2.
Thông số kĩ thuật xe BUS THACO CITY TB115CT-WLFII THÔNG SỐ KĨ THUẬT VÀ TRANG THACO THIẾT BỊ ĐỘNG CƠ WEICHAI Kiểu WP7.300E30 Diesel, 4 kỳ, 6 xilanh thẳng hàng, có tăng Loại áp, làm mát bằng nước Dung tích xi lanh 7140 cc Đường kính x Hành trình piston 108 x 130 (mm) Công suất cực đại/Tốc độ quay 300 (PS)/2300 (vòng/phút) Mooment xoắn cực đại/Tốc độ quay 1100 (N.m)/1200 ÷ 1700 (vòng/phút) TRUYỀN ĐỘNG 01 đĩa, ma sát khô, dẫn động thuỷ lưc, trợ Ly hợp lưc khí nén Hộp số Cơ khí , 5 số tiến,1 số lùi ih1 = 6,09; ih2 = 3,57; ih3 = 2,16; ih4 = 1,32; Tỷ số truyền chính ih5 = 1,00; iR = 5,22 4 Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 = 4,873 HỆ THỐNG LÁI Trục vít ê cu, trợ lực thủy lực HỆ THỐNG PHANH Kiểu tang trống, dẫn động khí nén 2 dòng HỆ THỐNG TREO Trước Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực Sau Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực LỐP XE Trước/Sau 11 R22.5 KÍCH THƯỚC Kích thước tổng thể (DxRxC) 11560 x 2500 x 3200 (mm) Vết bánh trước 2050 (mm) Vết bánh sau 1860 (mm) Chiều dài cơ sở 6000 (mm) Khoảng sáng gầm xe 250 (mm) TRỌNG LƯỢNG Trọng lượng không tải 10200 (kG) - Phân bố lên cầu trước: 3600 (kG) - Phân bố lên cầu sau: 6600 (kG) 5 Trọng lượng toàn bộ 15400 (kG) Số người cho phép chở (kể cả người lái) 80 (34 chỗ ngồi, 46 chỗ đứng) ĐẶC TÍNH Khả năng leo dốc 33,4% - Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo 10,4 (m) vệt bánh xe trước phía ngoài - Bán kính quay vòng trung bình của 8,6 (m) cầu sau Chiểu cao trọng tâm khi không tải 1,125 (m) Tốc độ tối đa 95 (km/h) Dung tích thùng nhiên liệu 240 (lít) 2. Xây dựng đường đặc tính ngoài dựa vào công thức S.Lây Đécman hiệu chỉnh Nhiều tài liệu sử dụng công thức Le-đéc-man để xây dựng đặc tính động cơ đốt trong và cho các hệ số a, b, c. Ngày nay động cơ có nhiều thay đổi như tăng áp, phun xăng hỗn hợp, do vậy các hệ số đó không còn phù hợp.Ta biết rằng khi một động cơ được đưa ra thị trường người ta cho biết một số thông số cơ bản như số vòng quay cực tiểu, cực đại, mômen và công suất cực đại và số vòng quay tương ứng. Đường đặc tính mômen là một đường bậc 2 theo số vòng quay của động cơ.
Một đường bậc 2 ta có thể xác định các hệ số a, b, c khi biết cực trị tại mômen cực đại và xác định cặp giá trị tại hai điểm của số vòng quay cực tiểu và cực đại. 6 Thông thường, ta có thể xác định ba điểm sau và với một đường bậc 2 có ba điểm ta hoàn toàn xác định được dáng điệu của Me(ne), Pe(ne): Đường công suất và mô men: n n n Pe = Pemax[a pe + b( pe )2 − c( pe )3 ] (2.1) ne ne ne p n n Me = Me emax [a + b( pe ) − c( pe )2 ] (2.2) ne ne Điểm 1: (Me, min; ne, min) Điểm 2: (Me, max; ne, Memax) Điểm 3: (Me, Pemax; ne, Pemax) Trong đó: Pe - Công suất động cơ tại số vòng quay ne (kW) Pemax - Công suất cực đại của động cơ (kW) p ne - Số vòng quay khi công suất đạt cực đại (vòng/phút) a, b, c - Các hệ số thực nghiệm Me - Mô-men xoắn động cơ tại số vòng quay ne (N.m) Động cơ xe tải khảo sát có: p Công suất cực đại: Pemax = 300 (PS) = 220,65 (kW) tại số vòng quay: ne = 2300 (vòng/phút) P 60.2300 7 Mô-men xoắn cực đại: Memax = 1100 (N.m) tại số vòng quay: nm e = 1600 (vòng/phút) Phương trình (2.2) là một hàm số bậc 2 và đạt cực đại tại điểm nm e = 1600 (vòng/phút) với giá trị mô-men xoắn cực đại: Memax = 1100 (N.m) nên lấy đạo hàm của Me tại điểm nm e = 0 ta có: p b.1200 24 nm e = = suy ra = p e = = (2.ne Thay ne = nm e = vào (2.c P b2 b2 Memax 1100 275 Memax = Me emax ( a+ ) suy ra a + = P = = (2.4) 4c 4c Me emax 916 229 p Mặt khác, thay ne = ne và Pe = Pemax vào (2.5) ta có: b 24 = a = 0,96 c 23 b2 275 a+ = suy ra b = 0,92 4c 229 a+b-c=1 c = 0,88 Vậy phương trình đường cong công suất và mô-men của xe có dạng: ne ne ne Pe = 220,65[0,96 + 0,92( )2 − 0,88( )3 ] (2.6) 2300 2300 2300 ne ne Me = 916 [0,96 + 0,92 − 0,88( )2 ] (2. Xây dựng đường đặc tính ngoài của động cơ WEICHAI WP7.300E30 Giới hạn tốc độ số vòng quay của động cơ WEICHAI WP7.300E30: 8 nemin = 600 (vòng/phút) nemax = 2300 (vòng/phút) Sử dụng phần mềm Matlab vẽ hàm số (2.3) ta cho giá trị n𝑒 → pe. Sau đó nối các điểm lại ta có đồ thị đặc tính ngoài của động cơ WEICHAI WP7.
Sau đây là các giá trị đại diện trong đồ thị đường đặc tính ngoài động cơ WEICHAI WP7. Bảng giá trị công suất Pe theo số vòng quay ne 𝐧𝒆 (vòng/phút) Pe (kW) 600 65.65 9 Tính Mô-men xoắn Me của động cơ theo Pe tương ứng với từng tốc độ ne 104 .