intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Nghiên cứu, phát triển mô hình trục đàn hồi trong hệ thống truyền lực của ô tô

Chia sẻ: Bobietbay | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST
Báo xấu
19
lượt xem 1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo trình bày phương pháp nghiên cứu và phát triển mô hình trục đàn hồi dựa lý thuyết động lực điện và phương trình Telegrapher. Trong kỹ thuật này được thực hiện bằng việc mở rộng lý thuyết đường truyền hai dây để mô hình hoá hệ thống động lực giúp mô tả hoàn chỉnh động lực học của trục đàn hồi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu, phát triển mô hình trục đàn hồi trong hệ thống truyền lực của ô tô

  1. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH TRỤC ĐÀN HỒI TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC CỦA Ô TÔ RESEARCH AND DEVELOPMENT OF THE FLEXIBLE SHAFT MODEL ON DRIVETRAIN OF VEHICLE LÃ QUỐC TIỆP1*, NGUYỀN THANH HÀ2, PHÙNG MINH TRUNG3 1 Khoa Động lực, Học viện Kỹ thuật Quân sự 2 Viện Kỹ thuật Cơ giới quân sự 3 Trường Cao đẳng Công nghệ và Kỹ thuật ô tô *Email liên hệ: tiep.laquoc@lqdtu.edu.vn chung của hệ thống. Trong các nghiên cứu động lực Tóm tắt học chuyển động thẳng ô tô trước đó, thường coi các Bài báo trình bày phương pháp nghiên cứu và trục là các cứng hoàn toàn nên không đánh giá được phát triển mô hình trục đàn hồi dựa lý thuyết động quá trình quá độ, cộng hưởng xảy ra trong hệ thống, lực điện và phương trình Telegrapher. Trong kỹ [1]. Một số nghiên cứu cũng đã đánh giá ảnh hưởng thuật này được thực hiện bằng việc mở rộng lý của tính đàn hồi của các trục đến đặc tính chung song thuyết đường truyền hai dây để mô hình hoá hệ chưa đưa ra được mô hình toán học của các trục này, thống động lực giúp mô tả hoàn chỉnh động lực [2]. Từ đó, bài báo sẽ đi nghiên cứu, phát triển mô học của trục đàn hồi. Do đó, mô hình trục đàn hồi hình trục đàn hồi dựa trên lý thuyết động lực điện và được mô tả đầy đủ với các tính chất đặc trưng của phương trình Telegrapher để mô tả cụ thể các đặc tính nó. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng để khảo của nó. sát các đặc tính của hệ thống truyền lực trên ô tô. 2. Cơ sở lý thuyết Từ khóa: Trục đàn hồi, lý thuyết đường truyền hai 2.1. Cơ sở lý thuyết đường truyền hai dây dẫn dây, hệ thống động lực, ô tô, đường truyền lực, Một đường truyền tải điện là một sự sắp xếp của động lực điện, phương trình Telegrapher. một cặp dây dẫn song song mà trên đó năng lượng Abstract điện được truyền tải. Quá trình này được nghiên cứu Paper presents research and development method bằng cách xem xét sự chênh lệch điện áp giữa các dây of flexible shaft based on the theory of electric dẫn, e(x,t) và dòng điện, i(x, t), của đường dây truyền dynamics and the Telegrapher’s Equation. tải tại một khoảng cách tùy ý, x, từ nguồn, es(t), tại Transmission line modelling techniques are based thời điểm t > 0, như trong Hình 1. on the extension of the modelling theory of two- wire transmission lines to the modelling of dynamic systems to describe complex flexible shaft dynamic. Therefore, the specificities of the model are determined completely and accurately. The results can apply to consider characteristics of vehicle drivetrain. Keywords: Flexible shaft, theory of two-wire transmission lines, drivetrain, vehicle, transmission line, electric dynamics, Hình 1. Đường truyền hai dây dẫn [7] Telegrapher’s Equation. 1. Đặt vấn đề Hệ thống truyền lực của ô tô là một hệ thống phức tạp bao gồm nhiều cụm, nhiều phần tử có tính chất, đặc tính khác nhau như tính chất ma sát của ly hợp, tính chất đàn hồi của ly hợp, của các trục, bánh răng trong hộp số, trục các đăng, bán trục,… Các đặc tính Hình 2. Phần tử của đường truyền với chiều dài Δx của các cụm, phần tử ảnh hưởng lớn đến đặc tính 342 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021)
  2. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 Đường truyền này được phân tích bằng việc phân Phương trình vi phân từng phần Hyperbolic tích một phần tử của đường truyền có độ dài Δx. Mạch (phương trình Helmholtz hay phương trình sóng): điện tương đương của nó được trình bày trong Hình 2. Rd = Yd = 0 (giảm tổn thất đường truyền) và Trong đó, Rd, Ld, Yd, Cd đặc trưng cho điện trở, điện k3 = Ld Cd : cảm, độ dẫn điện, điện dung trên một đơn vị chiều dài của đường dây (các thông số này có thể được coi là ¶2 ¶2 y x , t = k 3 y x, t (6) không đổi). Áp dụng định luật Kirchhoff tại thời điểm ¶x 2 ¶t 2 t cho phần tử trên đường truyền như Hình 2, ở vị trí x, Do đó, phần tử đường truyền có thể được sử dụng khi Δx → 0: dưới các điều kiện cụ thể đến để mô hình hóa các bài ¶ ¶ toán liên quan đến một phương trình vi phân từng Ld i x, t + Rd i x, t + e x, t = 0 (1) phần elliptic, parabol hoặc hyperbolic. ¶t ¶x 2.2. Giải pháp phân tích của phương trình ¶ ¶ Cd e x, t + Yd e x, t + i x, t = 0 (2) Telegrapher ¶t ¶x Biến đổi Laplace phương trình (4) theo thời gian Loại bỏ cả e và i, các hệ số không đổi bậc 2 nhận với điều kiện ban đầu bằng 0: được phương trình vi phân từng phần: ¶2 ¶2 (7) y x , t = Ld C d y x, t ¶x 2 ¶t 2 ¶ (3) Sắp xếp lại phương trình (4) nhận được: + Rd Cd + Yd Ld y x, t + Rd Yd y x, t ¶t ¶2 1 y x, s = 2 s 2 + d + h s + dh y x, s (8) 1 Rd Y ¶x 2 c Đặt: c = ; d= ; h = d và sắp xếp Ld Cd Ld Cd Đặt: lại phương trình (3), nhận được: 1 2 1 g2 = s + d + h s + dh hay g 2 = 2 s + d s + h c2 c (4) Trong đó, y(x,t) thay thế cho e(x,t) hoặc i(x,t). Do đó: Phương trình vi phân từng phần trên được biết đến là d2 phương trình Telegrapher, bởi vì nó xuất hiện lần đầu y x, s = g 2 y x, s (9) tiên khi xác định sự phân bố dòng điện và điện áp cùng dx2 với điện thoại cố định. Việc bỏ qua một số tham số Áp dụng điều kiện biên và giải phương trình (9) trong phương trình (3) dẫn đến các trường hợp đặc dưới dạng ma trận: biệt sau [4]: Phương trình đạo hàm riêng Elliptic (phương trình é cosh gx - Z 0 sinh gx ù ée x, s ù ê ú ée 0, s ù Poisson): ê i x, s ú = ê- sinh gx cosh gx ú ê i 0, s ú (10) ë û ë û ë Z0 û Ld = Cd = 0 và k1 = Rd Yd Trong đó, γ và Z0 là hàm lan truyền và trở kháng ¶ 2 của đường truyền. y x, t = k1 y x, t ¶x 2 g = Ld Cd s + d s + h (11) Phương trình đạo hàm riêng Parabolic (phương Ld s +d trình khuếch tán): Z0 = (12) Rd = Cd; Rd hoặc Yd = Ld, k2 = LdYd hay Rd Cd Cd s +h ¶2 ¶ Xét hai trường hợp cụ thể: y x, t = k 2 y x, t (5) ¶x 2 ¶t - Rd = Yd = 0 (Cách tiếp cận của Whalley và cộng sự [5]), do đó: SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) 343
  3. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 g = s Ld Cd và Z0 = Ld / Cd (13) Phương trình (24) được viết lại trong miền z: - δ = η (cách tiếp cận của Abdul-Ameer, [6]): g = s + b Ld Cd và Z0 = Ld / Cd (14) (26) Như có thể thấy, trường hợp 1 tương đương với trường hợp 2 khi δ = η = 0. Với mục đích minh họa, chỉ trường hợp 2 được trình bày theo cách tiếp cận (27) Whalley (ξ = Z0). Nếu đầu ra của phần tử thứ j là đầu vào của phần Ở dạng trễ: tử tiếp theo và coi x là chiều dài của phần tử thứ j, nhận được: (28) e j l j , s = e j +1 0, s = e j +1 s (15) i j l j , s = i j +1 0, s = i j +1 s (29) (16) Bằng cách áp dụng cách xử lý tương tự đối với tính (17) dẫn điện từ công thức (25), nhận được: Tần số lan truyền cho mỗi đoạn của đường dây (30) được biểu thị theo đường dây có tần số lan truyền lớn nhất trong miền thời gian rời rạc hoặc tần số giả định. Vì vậy, thời gian lan truyền của các sóng trên đoạn (31) đường truyền j có thể được giả định là: Dt j = 4l j L j C j (18) sDt / 2 Cần lưu ý rằng β = 1 khi δ = 0 (trường hợp 1, dòng Whalley [3], đã chỉ ra rằng đường cơ bản e j ít tổn thất). tạo ra tần số đủ cao để tạo ra mọi sóng khác từ bộ số nguyên của nó. Do đó, thời gian trễ trong quá trình lan 3. Ứng dụng khảo sát đặc tính của hệ thống truyền của thể được biểu thị: truyền lực ô tô t j = Dt j / 2 (19) Ứng dụng lý thuyết đường truyền hai dây, bài báo tiến hành khảo sát đặc tính của hệ thống truyền lực có τj và e s j là các giá trị phụ thuộc, và: sơ đồ như Hình 3. t jd bj =e (20) ctnh jl j = wj = jzj +1 / jzj -1 (21) csnh g j l j = ctnh2 g j l j - 1 (22) csnh g j l j = w - 1 2 (23) Hình 3. Hệ thống truyền lực khảo sát Khi đó phương trình (17) trở thành: 3.1. Thông số ban đầu ée j +1 w j +1 ù éê - x j w j x j w2j - 1 ù éi j +1 w j +1 ù Hệ thống truyền lực khảo sát có thông số ban đầu ê e w ú ê = úê ú (24) như sau: Mô men quán tính khối lượng bánh đà (BĐ), ë j j û ë- x j w2j - 1 x jwj úë i j wj û bánh răng hộp số (HS), truyền lực chính và vi sai û (TLC và VS), trục các đăng (CĐ), bán trục (BT), bánh Ở dạng ma trận chuyển hay trở kháng: xe (BX): Jf=0,3076kg.m2; Jg=0,003kg.m2; Jd=0,435kg.m2; J1=1,531.10-7kg.m2; J 2=7,952.10 - 8 kgm2; J w = 2,0kg.m2; Độ cứng của ly hợp (LH): kc=27,12Nm/rad; Hệ số giảm chấn xoắn của LH: (25) Cc=10Nms/rad; Hệ số cản nhớt của HS, TLC và VS, 344 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021)
  4. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 của BX với đường: Bg=2,0Nms/rad; Bd=1,0Nms/rad; τ1s = 5,4.10-4 [s]; ξ1 = 3,84604 [Nm/s] Bw=1015Nms/rad; Mô đun đàn hồi trượt của CĐ, BT: C2 = 6,45.10 -6 [1/Nm2]; L2 = 14,97.10-3 [N/s2] G1=80,8.109N/m2; G2=7,3.109N/m2; Chiều dài CĐ, τ2s = 11,9.10-4 [s]; ξ2 = 48,16546 [Nm/s] BT: l1=0,435m; l2=0,877m; Tỷ số truyền HS, TLC: C3 = 1,62.10 -4 [1/Nm2]; L3 = 6,21.10 -4 [N/s2] ihs=2,08; id = 4,11. τ1s = 11,14.10 -4 [s]; ξ3 = 0,95389 [Nm/s] - Điều kiện mô phỏng: Hệ chịu tác dụng của mô men dạng xung với điều kiện ban đầu là hệ đang ở Sử dụng phần mềm Matlab tiến hành mô phỏng xác định đặc tính tần số biên độ của các phần tử đàn trạng thái tĩnh. hồi (Hình 4, 5, 6), hệ thống (Hình 7, 8, 9): 3.2. Kết quả và thảo luận Đặc tính tần số biên độ của hệ thống truyền lực Trong các công thức tại Mục 2, thay thế các biến được thể hiện trên Hình 7, 8, 9. e, i bởi T (mô men), ω (vận tốc góc), Li, Ci, wi, τis, ξi Bài báo tiến hành mô phỏng đặc tính của hệ thống bởi các công thức sau: truyền lực đàn hồi (với các phần tử CĐ, BT đàn hồi) 1 e iwTis + 1 và hệ thống truyền lực cứng (với các phần tử CĐ, BT Li = J i .ri Cd = Ei = wi = iwT ; là cứng hoàn toàn) để có sự so sánh đặc tính động của ; Gi J i ; e is - 1 hai hệ thống. Đặc tính của hệ thống truyền lực đàn hồi ri Li và hệ thống truyền lực cứng trong miền thời gian được t is = 2li Li Ci = 2li ; xi = = J i ri Gi thể hiện trên Hình 10, 11. Gi Ci Qua kết quả khảo sát trên đồ thị từ Hình 4 đến Với các thông số ở Bảng 1, các thông số tính được Hình 9 nhận thấy, các tần số cộng hưởng của các thành như sau: phần đàn hồi trong hệ thống tương ứng với các tần số C1 = 8,08.10 -5 [1/Nm2]; L1 = 1,19.10 -3 [N/s2] cộng hưởng của các hệ thống. Đối với ô tô, động cơ Hình 4. Đặc tính tần số biên độ của trục CĐ thứ nhất Hình 7. Đặc tính tần số biên độ của gia tốc tại hộp số Hình 5. Đặc tính tần số biên độ của trục CĐ thứ 2 Hình 8. Đặc tính tần số biên độ của gia tốc tại TLC Hình 6. Đặc tính tần số biên độ của bán trục Hình 9. Đặc tính tần số biên độ của gia tốc tại bán trục SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) 345
  5. HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 a. Mô hình đàn hồi a. Mô hình đàn hồi b. Mô hình cứng b. Mô hình cứng Hình 10. Mô men của các cụm trong hệ thống truyền lực Hình 11. Vận tốc của các cụm trong hệ thống truyền lực thường làm việc trong khoảng vận tốc từ 1000 đến và công nghệ xây dựng, Số 4, tr.90-94, 2017. 6000 vòng/phút tương ứng với tần số làm việc từ [3] ] Bartlett, H & Whalley, R, The Response of 16,67 đến 100Hz, do đó các tần số cộng hưởng của Distributed-Lumped Parameter Systems, các thành phần đàn hồi nằm ngoài vùng làm việc của Proceedings of Institution of Mechanical động cơ, không gây rung động cộng hưởng làm phát Engineers, Part C, Journal of Mechanical sinh tải trọng động trong hệ thống truyền lực. Kết quả Engineering Science, Part C, Vol.202, No.6, pp. này hoàn toàn phù hợp trong thiết kế ô tô. 421-429, 1998. Khi mô phỏng trên miền thời gian (Hình 10, 11), [4] Sadiku, M.N.O, Agba, L.C, A Simple Introduction với hệ thống có phần tử đàn hồi hệ thống mềm hơn to the Transmission Line Modeling, IEEE thể hiện sự xuất hiện dao động trong hệ thống do đó Transaction on Circuits and Systems, Vol.31, No.8, thời gian để hệ trở lại trạng thái ổn định dài hơn. Đây pp.991-999, 1990. chính là tính chất của hệ thống có các phần tử đàn hồi [5] Bartlett, H., Whalley, R, Analogue Solution To The (phần tử tạo dao động) trong các lĩnh vực kỹ thuật. Modelling And Simulation Of Distributed-Lumped 4. Kết luận Parameter Systems, Proceedings of Institution of Mechanical Engineers, Part I, Vol.212, pp.99-114, Bài báo đã tiến hành xây dựng và phát triển mô 1998. hình trục đàn hồi dựa trên lý thuyết đường truyền hai [6] Abdul-Ameer, A.A, Mathematical Modelling And dây trong kỹ thuật điện. Đồng thời đã ứng dụng mô Simulation Of Hybrid Mechanical Systems, PhD hình để khảo sát đặc tính của một hệ thống truyền lực. Kết quả khảo sát đã đánh giá được ảnh hưởng của các Thesis. University of Bradford (UK), 2001. trục đàn hồi đến đặc tính chung của hệ thống. Từ đó [7] Breitholtz, C., Molander, M, and Navarro-Adlemo, có những so sánh cụ thể với mô hình cứng. R, Space and time continuous lumped transmission line model, IEE Proceedings G, Vol. TÀI LIỆU THAM KHẢO 138, No.6: pp 661-670, 1991. [1] Nguyễn Sĩ Đỉnh, Lã Quốc Tiệp, Khảo sát chất [8] Singer, S. and Shmilovitz, D, Transformer matrix lượng động lực học chuyển động thẳng của ô to of some transmission lines topologies, IEE sau diesel hoá, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, tr.108- Proceedings Circuits, Devices and Systems, 113, 2018. Vol.142, No.1: pp.21-26, 1995. [2] Ngô Văn Thanh, Nguyễn Thành Công, Nguyễn Tiến Hán, Vũ Văn Thuyết, Phân tích dao động Ngày nhận bài: 27/6/2021 riêng hệ trục-bánh răng hộp số cơ khí ô tô bằng Ngày nhận bản sửa: 09/8/2021 phương pháp phần tử hữu hạn, Tạp chí Khoa học Ngày duyệt đăng: 15/8/2021 346 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021)
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2418 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2