CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
4.5. Tính toán chọn động cơ điện cho phương tiện
4.5.1. Tính động lực học
- Trường hợp tổng quát, ta có phương trình cân bằng lực kéo như sau:
Pk = Fr ± Pi + Pω ± Pj [4-22] Trong đó:
Pk - Lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ động. Fr - Lực cản lăn.
Pi - Lực cản dốc. Pω - Lực cản không khí. Pj- Lực cản quán tính.
- Tuy nhiên, đó là trường hợp cực đoan của công suất. Trong thực tế 4 lực cản này thường không xảy ra cùng lúc. Chẳng hạn, khi xe lên dốc chạy đều và vận tốc nhỏ, có thể bỏ qua lực quán tính và lực cản không khí hoặc khi xe đang chạy ở tốc độ tối đa thì xem như không tồn tại lực cản lên dốc và lực quán tính. Và điều kiện hoạt động thực tế của phương tiện là ở nội đô thành phố đà nẵng, địa hình ở đây gần như chỉ có đường bằng, không có các dốc cao. Vậy nên, để tránh lãng phí công suất trong quá trình sử dụng phương tiện, lực cần thiết của động cơ ở hai trường hợp này được tính lại là:
Pfω = Fr + Pω (N). [4-23]
* Lực cản lăn
- Lực cản lăn được tính theo công thức:
Fr = f.(Z1 + Z2) = f.Gtb.cosα [4-24] Trong đó:
f- Là hệ số cản lăn. Do khi tính giá trị của f theo lý thuyết phải sử dụng các công thức phức tạp nên trong thực tế, giá trị của f được xác định bằng thực nghiệm. Dưới đây là giá trị của hệ số cản lăn của máy kéo được xác định bằng thực nghiệm cho một số loại đường.
Bảng 4.8 - Hệ số cản lăn của máy kéo bánh lốp[8] Loại đất Hệ số cản lăn Đường nhựa 0,06 Đường đất khô cứng 0,06÷ 0,07 Đường cát mềm 0,1 Đồng cỏ 0,07 Ruộng gốc rạ ẩm 0,08
Ruộng mới cấy 0,1÷0,12
Cát ẩm 0,1
Cát khô 0,15
Đất lầy 0,15÷0,2
- Theo đó phạm vi hoạt động của phương tiện là tại khu dân cư nội đô nên chọn hệ số cản lăn theo đường nhựa f = 0,06
=> Fr = f.(Z1 + Z2) = 0,06.(250+1950) = 132 (N)
* Lực cản không khí
Pω = k.F.v2 [4-25] Trong đó:
k : Là hệ số cản không khí.
Bảng 4.9 - Hệ số cản không khí của các loại xe[8]
Loại xe Hệ số cản không khí Xe hơi mui kín 0,3-0,6 Xe hơi mui trần 0,4-0,65 Xe đua 0,25-0,3 Ôtô khách 0,6-0,7 Ôtô tải 0,8-1
Môtô và người lái 1,8
Chọn hệ số cản không khí k = 0.8 vì thiết kế của xe khá tương đồng với ô tô tải. F Là diện tích cản chính diện.
H : Chiều cao toàn bộ của ô tô, H = 1,09 (m). Đối với ô tô du lịch: F = 0,8.B.H
=> F = 0,8.1,2.1,09 = 1,04 (𝑚2) V là vận tốc lớn nhất của xe. Vận tốc mong muốn V = 25km/h = 6,9 m/s => Pω = k.F.v2 = 0,8.1,04. 6,92 = 39,6 (N) Vậy Pk = Pfω = Fr + Pω = 132 + 39,6 = 171,6 (N). [4-25] 4.5.2. Tính chọn động cơ cho xe Neω= Pfω.v = 171,6.6,9 = 1184 (W) [4-26] - Đây là công cản của xe, công suất cần thiết của động cơ để cân bằng với công cản của xe trong trường hợp này, công suất cực đại yêu cầu của động cơ:
Nect= Neω/ η [4-27] - Hiệu suất trung bình của động cơ điện là ηdc ≈ 90% và hiệu suất của hệ thống truyền lực, ta chọn sơ bộ là ηtl ≈ 1 (động cơ gắn trực tiếp vào vi sai nên tổn hao truyền lực là không đáng kể)
Nect = Neω/( ηdc. ηtl) = 1184/0.9 = 1315 (W)
- Chọn động cơ lắp trên xe ứng với công suất cực đại yêu cầu Ne max
Nemax = (1,1÷1,25).Nect = 1,1.1315 = 1446 (W) [4-28]
* Thông qua tính toán, lựa chọn động cơ điện BM1424ZXF 1500W DC 60V Động Cơ Không Chổi Than.
Bảng 4.10 – Thông số động cơ điện BM1424ZXF 1500W DC 60V.
Đặc tính Thông số Đơn vị Điện áp 60 V Công suất 1500 W Tốc độ định mức 2850 Rpm Tốc độ không tải 3800 Rpm Momen xoắn định mức 5,2 N.M Trọng lượng động cơ 12 Kg