Sử dụng mô hình đàn hồi để mô hình hoá hệ thống truyền lực trên ô tô
lượt xem 3
download
Hệ thống truyền lực là hệ thống ảnh hưởng lớn đến tính chất động học và động lực học của ô tô và tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu khác nhau có thể mô hình nó theo nhiều cách khác nhau. Bài viết sử dụng mô hình đàn hồi để mô hình toán học và mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực nhằm đánh giá dao động trong hệ thống truyền lực khi tải thay đổi đột ngột.
Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!
Nội dung Text: Sử dụng mô hình đàn hồi để mô hình hoá hệ thống truyền lực trên ô tô
- Công trình Khoa học SỬ DỤNG MÔ HÌNH ĐÀN HỒI ĐỂ MÔ HÌNH HOÁ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN Ô TÔ NGUYỄN VĂN TRÀ, LÃ QUỐC TIỆP Học viện Kỹ thuật quân sự Email liên hệ: albert_nvtra@yahoo.com.vn Tóm tắt: Hệ thống truyền lực là hệ thống ảnh hưởng lớn đến tính chất động học và động lực học của ô tô và tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu khác nhau có thể mô hình nó theo nhiều cách khác nhau. Bài báo sử dụng mô hình đàn hồi để mô hình toán học và mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực nhằm đánh giá dao động trong hệ thống truyền lực khi tải thay đổi đột ngột. Từ khoá: hệ thống truyền lực, ô tô, ly hợp đàn hồi, trục đàn hồi, dao động Abstract: The drivetrain is a system which has great influence on kinetic and dynamic characteristic of vehicles and modeled in many different ways depending on the purpose of various reseaches. This paper presents the mathematical and simulation models of the drivetrain using the elastic model to evaluate its oscillation when the load changes abruptly. Key words: drivetrain, vehicle, flexible clutch, flexible shaft, oscilation. CT 2 Ngày nhận bài: 21/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 26/10/2018 Ngày nhận bài sửa: 20/11/2018 I. ĐẶT VẤN ĐỀ Hệ thống truyền lực là một trong những hệ thống quan trọng ảnh hưởng lớn đến tính chất động học và động lực học của ô tô. Khi nghiên cứu về hệ thống truyền lực có nhiều mô hình nghiên cứu khác nhau như mô hình dòng lực cứng, mô hình ly hợp và bán trục đàn hồi… Khi nghiên cứu về tính chất chuyển động của ô tô thông thường chỉ cần sử dụng mô hình dòng lực cứng trong đó, các phần tử, các chi tiết trong hệ thống truyền lực được thay thế bằng các mô hình với các thông số đại diện là các mô men quán tính khối lượng quay và vận tốc. Tuy nhiên, để nghiên cứu sâu hơn về tính chất động lực học trong hệ thống như dao động, rung động thì mô hình trên không còn phù hợp do các chi tiết, phần từ trong hệ thống xét về bản chất là các chi tiết, phần tử đàn hồi. Chính vì vậy cần phải sử dụng mô hình đàn hồi mới đáp ứng được mục tiêu đó. Mô hình đàn hồi bao gồm ly hợp, trục các đăng và bán trục đàn hồi, các chi tiết còn lại có thể coi là không có sự đàn hồi. Bởi hệ thống truyền động là không tuyến tính và có dao động, do đó nó dễ dàng bị kích thích bởi động cơ và cản từ mặt đường đặc biệt trong các trường hợp 28 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018
- Công trình Khoa học sinh ra tải đột ngột như quá trình đóng nhanh ly hợp... Trong bài báo này, nhóm tác giả sẽ trình bày cơ sở lý thuyết mô hình đàn hồi, từ đó khảo sát đặc tính của hệ thống khi chịu tác dụng của tải đột ngột. II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hệ thống truyền lực trên ô tô bao gồm nhiều cụm và chi tiết như ly hợp, hộp số, truyền động các đăng, truyền lực chính và vi sai, bán trục… Khi xây dựng mô hình hệ thống truyền lực cần phải tiến hành phân tích các trạng thái và xây dựng các mô đun mô hình của từng phần tử để tạo dữ liệu. Mô hình hệ thống truyền lực cơ bản được thể hiện trên hình 1. Hình 1. Mô hình hệ thống truyền lực cơ bản Trong quá trình phân tích các trạng thái của các cụm, nhóm tác giả sử dụng phép biến đổi CT 2 Laplace để xây dựng các phương trình trạng thái của các cụm này [1]. Trạng thái của hệ thống truyền lực là sự kết hợp trạng thái của tất cả các cụm trong hệ thống được thể hiện từ phương trình (1) đến (9). - Phương trình mô tả trạng thái của bánh đà: ( ) T0 ( s ) = J f s + B f ω0 ( s ) +T1 ( s ) (1) - Phương trình mô tả trạng thái ly hợp: kc k T1 ( s ) = ω0 ( s ) - ω1 ( s ) +Cc ω0 ( s ) - ω1 ( s ) = c +Cc ω0 - ω1 (2) s s - Phương trình mô tả trạng thái của hộp số: T2 ( s ) ( T1 ( s ) = J g s + Bg ω1 + ) ihs (3) ω1 =ihs (4) ω2 - Phương trình mô tả trạng thái của trục các đăng [3]: Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 29
- Công trình Khoa học T2 ( s ) ξ1 E1 -ξ1 E12 - 1 ω ( s ) = x 2 (5) T3 ( s ) ξ1 E12 - 1 -ξ1 E1 ω3 ( s ) - Phương trình mô tả trạng thái của bán trục: T4 ( s ) ξ2 E2 -ξ2 E22 - 1 ω ( s ) = x 4 (6) T5 ( s ) ξ2 E22 - 1 -ξ3 E2 ω5 ( s ) - Phương trình mô tả trạng thái của truyền lực chính T4 ( s ) T3 ( s ) = ( J d s + Bd ) ω4 + (7) io ω3 = io (8) ω4 - Phương trình mô tả trạng thái của bánh xe: T5 ( s ) = ( J w s + Bw ) ω5 ( s ) (9) Trong đó, s – Biến Laplace; T0, T1, T2, T3, T4, T5 - Mô men đặt vào bánh đà, phần bị động của ly hợp, trục ra của hộp số, trục chủ động của truyền lực chính và các bán trục, [Nm]; J f, Jg, Jd, Jw - Mô men quán tính khối lượng của bánh đà, mô men quán tính khối lượng quy dẫn về trục chủ động của hộp số, mô men quán tính khối lượng quy dẫn về trục chủ động của truyền CT 2 lực chính, mô men quán tính khối lượng quy dẫn về bánh xe [kgm2]; Bf, Bg, Bd, Bw – Hệ số cản nhớt của bánh đà, hộp số, truyền lực chính và bánh xe, [Nms/rad]; ω 0, ω1, ω2, ω3, ω4, ω5 – Vận tốc góc của bánh đà, trục chủ động của hộp số, trục bị động của hộp số, trục chủ động của truyền lực chính, các bán trục và bánh xe [rad/s]; kc – Độ cứng xoắn của ly hợp, [Nm/rad]; Cc – Hệ số giảm chấn xoắn của ly hợp, [Nms/rad]; ihs – Tỷ số truyền của hộp số; e sTis + 1 Ei = e sTis - 1 - Độ trễ của dòng lực trên trên trục các đăng và bán trục: ρi Với: Tis = 2li Li Ci = 2li Gi Li Thời gian trễ của dòng lực trên trục các đăng và bán trục, [giây] ξi = = J i ρi G j - Hệ Ci 1 số cản của trục các đăng và bán trục; Cj - Độ cứng trên một đơn vị chiều dài, Ci = Gi J i [1/Nm2]; Li - Mô men quán tính đơn vị của trục, [kgm]; G - Mô đun đàn hồi trượt, [N/m2]; ρ - Khối lượng riêng của vật liệu, [kg/m3]; li – Chiều dài của trục các đăng hoặc bán trục, [m], i = 1 30 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018
- Công trình Khoa học với các đăng; i = 2 với với bán trục. III. NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 3.1. Mô hình mô phỏng Hình 2. Mô hình hệ thống truyền lực sử dụng mô hình đàn hồi trong Simulink Bảng 1. Thông số mô phỏng STT Thông số Ký hiệu Giá trị 1 Mô men quán tính khối lượng bánh đà Jf 0,3076 kg.m2 2 Hệ số cản nhớt của bánh đà Bf 0,2 Nms/rad 3 Độ cứng xoắn của ly hợp kc 527,12 Nm/rad 4 Hệ số giảm chấn xoắn của ly hợp Cc 10 Nms/rad CT 2 5 Mô men quán tính khối lượng bánh răng hộp số Jg 0,003 kg.m2 6 Hệ số cản nhớt của hộp số Bg 2,0 Nms/rad 7 Tỷ số truyền của hộp số ihs 2,08 Mô men quán tính khối lượng bánh răng truyền lực 8 Jd 0,435 kg.m2 chính và vi sai 9 Hệ số cản nhớt của truyền lực chính và vi sai Bd 1,0 Nms/rad 10 Tỷ số truyền của truyền lực chính id 4,11 11 Chiều dài trục các đăng l1 0,435 m 12 Mô men quán tính khối lượng trục các đăng J1 1,531.10-7 kg.m2 13 Modul đàn hồi trượt của trục các đăng G1 80,8.109 N/m2 14 Chiều dài bán trục l2 0,877 m 15 Mô men quán tính khối lượng bán trục J2 7,952.10-8 kgm2 16 Modul đàn hồi trượt của bán trục G2 7,3.109 N/m2 17 Mô men quán tính khối lượng bánh xe Jw 2,0 kg.m2 18 Hệ số cản của bánh xe với đường Bw 1015 3.2. Kết quả Bài báo khảo sát trong trường hợp mô men tác dụng lên bánh đà dưới dạng xung như hình 3 (Tf), [2], [4], [5]. Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 31
- Công trình Khoa học a. Mô hình đàn hồi b. Mô hình cứng Hình 3. Mô men của các cụm trong hệ thống truyền lực CT 2 a. Mô hình đàn hồi b. Mô hình cứng Hình 4. Vận tốc của các cụm trong hệ thống truyền lực Hình 5. Gia tốc của các cụm trong hệ thống truyền lực 32 Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018
- Công trình Khoa học DAC TINH TSBD PHAN BI DONG LY HOP DAC TINH TSBD PHAN CHU DONG TLC 3 80 70 2.5 60 2 50 dw1 [rad/s/s] dw1 [rad/s/s] 1.5 40 30 1 20 0.5 10 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 TAN SO [Hz] TAN SO [Hz] DAC TINH TSBD PHAN BI DONG TLC x 10 -15 DAC TINH TSBD BAN TRUC 20 2 18 1.8 16 1.6 14 1.4 12 1.2 dw4 [rad/s/s] dw5 [rad/s/s] 10 1 8 0.8 6 0.6 4 0.4 CT 2 2 0.2 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 TAN SO [Hz] TAN SO [Hz] Hình 6. Đặc tính tần số biên độ của gia tốc các cụm, chi tiết 3.3. Nhận xét Qua kết quả mô phỏng có thể nhận xét rằng: Khi sử dụng mô hình đàn hồi (hình 3a, 4a), sẽ xuất hiện dao động trong hệ thống truyền lực và hơn thế nữa tại một số tần số kích thích sẽ phát sinh cộng hưởng trong hệ thống mà mô hình hệ thống truyền lực cứng (hình 3b, 4b) là không có được. Điều này được thể hiện ở một số điểm: - Với tải trọng xung chỉ xuất hiện trong 0,2s nhưng hệ thống truyền lực phải mất gần 1,2s mới trở về được trạng thái ổn định do trong hệ thống xuất hiện dao động. - Trên đồ thị đặc tính tần số - biên độ nhận thấy tại các tần số kích thích khoảng 60Hz, 820Hz, 900Hz trong hệ thống xuất hiện sự cộng hưởng. (Xem tiếp trang 40) Tạp chí KHOA HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Số 66 - 10/2018 33
CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD
-
GIÁO TRÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG SAP 2000 - BÀI TẬP 4
36 p | 209 | 92
-
Khai thác năng lượng áp điện từ rung động của dầm cầu chịu tác dụng của tải trọng di động
9 p | 11 | 9
-
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới hành vi tiêu dùng đồ uống không cồn tại Việt Nam
9 p | 52 | 8
-
Phân tích dao động tự do của dầm bậc nano bằng vật liệu có cơ tính biến thiên sử dụng mô hình độ cứng động lực không cục bộ
16 p | 44 | 5
-
Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nén và mô đun đàn hồi của bê tông cốt liệu cao su bằng mô hình học máy
13 p | 6 | 4
-
Ứng dụng mô hình rừng cây ngẫu nhiên để dự đoán cường độ chịu nén của bê tông
6 p | 50 | 4
-
Sử dụng các kỹ thuật trí tuệ nhân tạo dự đoán tần số dao động riêng hệ kết cấu khung không gian
4 p | 8 | 3
-
Ứng xử của vách kép nhà nhiều tầng chịu tải trọng ngang theo sự làm việc sau đàn hồi của dầm nối
5 p | 14 | 3
-
Sử dụng mô hình IHSDM để đánh giá an toàn giao thông trên tuyến đường xuyên đảo Cát Bà, thành phố Hải Phòng
5 p | 32 | 3
-
Đánh giá ảnh hưởng của phụ gia nylon phế thải đến mô đun đàn hồi của bê tông nhựa
11 p | 53 | 3
-
Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về mô men kháng nứt của dầm geopolymer cốt thép
12 p | 55 | 3
-
Nghiên cứu dao động của xe bệ phóng trên nền đàn hồi
9 p | 3 | 2
-
Dự đoán nhiệt độ bê tông nhựa phục vụ thí nghiệm đo võng đàn hồi bằng cần benkelman dựa trên dữ liệu phân tích theo mạng nơron nhân tạo
15 p | 2 | 2
-
Xác định chiều rộng đê tường đứng rỗng dạng ngập đáp ứng hiệu quả chiết giảm sóng đơn dùng mô hình số và phương trình hồi quy bậc hai
14 p | 2 | 1
-
Ứng dụng mô hình địa cơ học và ứng suất tới hạn xác định hướng khe nứt mở trong đá móng
8 p | 66 | 0
-
Sự làm việc chịu xoắn của kết cấu lõi nửa kín nhà nhiều tầng có xét tới ứng xử ngoài giới hạn đàn hỏi của dâm nối
10 p | 2 | 0
-
Phân tích kết cấu lõi nhà nhiều tầng có xét đến sự làm việc sau đàn hồi của các dầm nối
10 p | 4 | 0
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