Nghiên cứu hệ thống treo đoàn xe theo hướng giảm tải trọng động440

B GIÁO DO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THÀNH NIÊM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO ĐOÀN XE THEO HƯỚNG GIẢM TẢI TRỌNG ĐỘNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2021 B GIÁO DO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THÀNH NIÊM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO ĐOÀN XE THEO HƯỚNG GIẢM TẢI TRỌNG ĐỘNG Ngành: K thung lc Mã s: 9520116 LUN ÁN TI THUNG LC NG DN KHOA HC: N NG VIT HÀ Hà Ni - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam ây cơng trình nghiên c u ca riêng i s ng dn ca n ng Vit Hà Các s liu, kt qu nghiên cu lun án trung thc    c cơng b bt k cơng trình khác Hà Ni, ngày 28 tháng 04 1 ng dn khoa hc ng dn khoa hc Nghiên cu sinh PGS.TS Lưu Văn Tuấn TS Đặng Việt Hà Vũ Thành Niêm i LỜI CẢM ƠN Nghiên cu sinh xin trân trng ci hc Bách khoa Hà Ni, o, Ving lc, B mơn Ơ tơ xe chun dng tu kin cho nghiên cu sinh thc hin lun án ti hc Bách khoa Hà Ni Nghiên cu sinh xin trân trng c tp th ng dn  ng Vitn tình ng dn ving nghiên cáp gii quyt v c th  thc hin hoàn thành lun án Nghiên cu sinh xin cy, cô B môn Ô tô Xe chuyên dng - i hc Bách khoa Hà Ni  tu kin thun li  hoàn thành lun án Nghiên cu sinh xin c    m Vit Nam, Trung tâm th nghing h, tu kin thun li trình hc tp nghiên cu Nghiên cu sinh xin c c công ngh - ng i hc Giao thông vn t  hoàn thành lun án Nghiên cu sinh xin bày t lịng bin cng lc  luc hồn thin Cui nghiên cu sinh xin gi li cn bè, nhng viên, khuyn khích sut thi gian tham gia nghiên cu thc hin cơng trình Nghiên cu sinh  ii MỤC LỤC L i LI C ii MC LC iii DANH MC CÁC KÝ HIU VÀ CH VI T TT vi DANH MC HÌNH V  TH xi DANH MC BNG BIU xiv M U xvi NG QUAN 1.1 Tính cp thit c tài 1.2 ng phát trin v ti tr ng ca SMRM 1.2.1 ng phát trin c a SMRM treo khí 1.2.2 Ti trnh v gii hn ti trng ca SMRM 1.2.3 ng ca ti tri vng lc hc ca xe 1.2.4 Gii pháp gim ti trng 1.3 H thng treo khí nén c a SMRM 1.3.1 m 1.3.2  cng ca ballon khí nén 11 1.3.3 Các mơ hình h thng treo khí nén 12 1.4 i tr ng 17 1.5 Các cơng trình nghiên cn ni dung lun án 19 1.5.1 Các cơng trình nghiên cu th gii 19 1.5.2 Các cơng trình nghiên cu ti Vit Nam 23 1.6 Mm vi nghiên cu 26 1.6.1 Mc tiêu nghiên cu 26 1.6.2 ng nghiên cu 26 1.6.3 u 26 1.6.4 Phm vi nghiên cu 27 1.6.5 Ni dung ca lun án 27 1.7 Kt lu 27   XÂY D   NG LC H       NGHIÊN CU TI TRNG 28 iii 2.1 Phân tích cu trúc gi thit xây dng mơ hình 28 2.2  t 30 2.3 ng lc h 30 2.3.1 ng lc hc ca kh 32 2.3.2 ng lc hc ca kh 36 2.3.3 ng lc hc ca khc treo SMRM 36 2.3.4 ng lc hc ca khc treo SMRM 41 2.4 Các lc mô men liên kt 42 2.4.1 Lc liên kt ca h thng treo 43 2.4.2 Lc mô men liên k t dc t trn thân xe 47 2.4.3 Lc liên kt bánh xe v i mng 48 2.4.4 Lc liên kt ti khp ni 48 2.5 Lc cng 49 2.6 Xây dng mô hình h th      nh lc liên kt ca h thng treo 49 2.6.1 Các gi thit xây dng mơ hình h thng treo khí nén 49 2.6.2 S dng mơ hình GENSYS xây dng mơ hình h thng treo khí nén 50 2.7 ng mng 54 2.7.1 Hàm ngu nhiên 54 2.7.2 Hàm xung cosin 57 2.8 Cng lc h 57 2.9 u kiu vào 59 2.10 Kt lu 60  KHO SÁT TI TRNG VÀ THI GIAN TÁCH BÁNH CA  61 3.1 o sát 61 3.2 So sánh ti trng ca SMRM treo khí SMRM treo nhíp vi vn tc lo i  64 3.3 Kho sát ti trng, ti trng ln nht ca SMRM treo khí, SMRM treo nhíp vi vn tc, long mc t2) 71 3.3.1 ng ca vn t c, long mc tn ti trng (DLC) 72 3.3.2 ng ca vn t c, long mc tn ti trng bánh xe (Fz) 77 3.4 ng ca vn t c, lon phn lc bánh xe  80 iv 3.5 So sánh thi gian tách bánh ca SMRM treo khí SMRM treo nhíp  82 3.6 nh vn tc an toàn gii hn ca SMRM treo khí 86 3.7 Kt lu 87  NGHIÊN CU THC NGHI M 88 4.1 Mng thông s c 88 4.1.1 Mm 88 4.1.2 ng thí nghi m 88 4.1.3 Các thông s c 89 4.2 Thit b thí nghim 91 4.2.1 Cm bi n v 91 4.2.2 Cm bic 93 4.2.3 Cm bin tc dài 93 4.2.4 B x lý tín hiu 95 4.2.5  kt ni 96 4.3 Thit k  gá lt cm bin 96 4.4 m 99 4.4.1 Mơ t thí nghim 99 4.4.2 m 99 4.5 Kt qu thí nghim so sánh v i kt qu mô phng 101 4.5.1 ng cosin hai bên bánh xe 101 4.5.2 ng cosin mt bên bánh xe 104 4.6 Kt lu 107 KT LUN 108 TÀI LIU THAM KHO 110 DANH MC CÁC C CA LUN ÁN 115 Ph lc Các thông s cu trúc cng lc h Ph lc Bng h  s ti trng DLC ca SMRM treo nhíp SMRM treo khí Ph lc Bng h s áp lng DLSF ca SMRM treo nhíp SMRM treo khí Ph lc Bng giá tr DLC theo mc t i, vn tc long ca SMRM treo khí Ph lc Bng so sánh kt qu mơ phng thí nghim 11 Ph lc 6 mô phng lc h 39 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Giải nghĩa Đơn vị G(OXYZ) B(Cxyz) H t c nh H t vt, h t MBS H nhiu vt MBS (Multi Body System) u kéo  mi   SMRM  mi  Cho phép tham gia giao thông  CPTGGT DLC DLSF H s ti trng (Dynamic Load Coefficient) H s áp lc ng ng (Dynamic Load Stress Factor) DIVINE   ng gia xe hng nng v   h tng (Dynamic Interaction between heavy Vehicles and Infrastructure) ij i=1:1:6 Ch s bánh xe th i (trc) trái (j=1)/phi (j=2) Ch s trc j=1 j=2 Ch s bánh xe bên trái Ch s bánh xe bên ph i l1 m Khong cách t trng tâm xe u n tâm trc l2 l3 m m Khong cách t trng tâm xe u n tâm trc Khong cách t trng tâm xe u n tâm trc l4 l5 m m Khong cách t trng tâm  n trc Khong cách t trng tâm  n trc l6 l k1 m m Khong cách t trng tâm  n trc Khong cách t trng tâm xe u n mâm xoay lk2 m Khong cách t trng tâm  n cht kéo h1 m Chiu cao t mng n trng tâm khc treo xe u kéo h2 hk1 hk2 hw1, h w2 h ij m Chiu cao t mn trng tâm khc treo  moóc m Chiu cao t mn tâm mâm xoay xe u kéo m Chiu cao t mn m cht kéo ca   moóc m Chi       dc c  u kéo,  mc m Chiu cao mp mơ mt ng ti bánh xe ij vi 2b i 2wi m m Chiu r ca tr c th i, (i=1:1:6) Khong cách gia hai h thng treo trc th i, (i=1:1:6) a b m m Khong cách gia trc trc ca u kéo Khong cách gia trc 4, 5, ca  moóc c r ij m m Chiu dài cân b ng dc ca h thng treo nhíp Bán kính thit k ca lp th ij, (i=1:1:6, j=1 , 2) m1 kg Khc treo xe u kéo m2 mAi kg kg Khc treo  moóc Kh c treo trc i, (i= 1:1:6) mti z2 , z2 , z2 kg m, m/s, m/s2 m, m/s, m/s2 Khng  lên trc i, (i= 1:1:6) Chuyn v, v n tc, gia t  th ng ca khc treo xe u kéo Chuyn v, v n tc, gia t  th ng ca khc treo  moóc zsij , zsij m, m/s Chuyn v, vn tc   ng m h thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) x1, x1 m, m/s Chuyn v, vn tc  c ca kh  c treo u kéo x2 , x2 m, m/s Chuyn v, vn tc  c ca kh  c treo  ξuij , ξ uij m, m/s ξ Ai , ξ Ai,ξ Ai m, m/s, m/s2 ξ ij , ξ ij m, m/s z1 , z1 , z1 Chuyn v, vn tc   ng  i h thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Chuyn v, vn tc, gia tc   ng khi c treo trc th i, (i = 1:1:6) Chuyn v, vn tc ng trng tâm khi ng bánh xe th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) ϕ1 ,ϕ ,ϕ rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia tc góc lc dc kh ng rad/s2 c treo ca xe u kéo ϕ ,ϕ ,ϕ rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia tc góc lc dc kh ng rad/s2 c treo ca xe   ϕ Aij, ϕ Aij,ϕ Aij rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia tc góc quay bánh xe th ij, rad/s2 (i=1:1:6, j=1, 2) β 1, β 1, β rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia t c góc lc ngang khng rad/s2 c treo ca xe u kéo β , β ,β rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia tc góc lc ngang kh ng rad/s2 c treo ca xe   β Ai , β Ai ,β Ai rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia t c góc lc ngang khng rad/s2 c treo trc th  i, (i= 1:1:6) vii θ1j , θ 1j ,θ 1j rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia tc góc lc dc h thng treo rad/s2 cân bng trc 2, ca xe u kéo, (j=1, 2) θij ,θ ij ,θ ij rad, rad/s, Góc, vn tc góc gia tc góc lc dc cân bng rad/s2 dc ca xe i=2, 3, j=1, 2) fdijt m  ng (hành trình tr) ca h  thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) fdijn m  ng (hành trình nén) ca h thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) f H s c Cij N/m Kij Ns/m CLij N/m FCij FKij N N Li h thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Lc cn gim chn h thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) FCLij F C23j N N Li ca lp ti bánh xe th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Li h thng treo cân bng trc 2, (j=1, 2) FK23j N Lc cn gim chn h thng treo cân bng trc 2, (j=1, 2) FCKij N Tng l  i lc cn gim chn h thng treo cân bng trc 2, (i=2, 3; j=1, 2) F wx1 , Fwx2 N Cx A x1, Ax2 Fxij m2 N F’xij N Fzij N F ztij N F z,dyn N Fkx1 , Fkz1 N Fkx2 , Fkz2 N C Ti Nm/rad  cng h thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) H s cn gim chn h thng treo th ij, (i=1:1:6, j=1, 2)  cng kính lp th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Lc c    dc     u kéo H s cng Din tích cc c Lc dc bánh xe th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Phn lc liên kt ca bánh xe c ti bánh xe th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Phn lc bánh xe ng t i bánh xe th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Ti trphân b bánh xe th ij, (i=1:1:6, j=1, 2) Ti trng ng bánh xe Phn lc ca khp ni (cht kéo-mâm xoay) theo u kéo Phn lc ca khp ni (cht kéo-mâm xoay) theo   cng nh trc th i, (i=1:1:6) viii ... tr ng hin thay th h thng treo tru yn thng s dng nhíp bng h thng treo khí nén  tài ? ?Nghiên cứu hệ thống treo đoàn xe theo hướng giảm tải trọng động” có tính cp thit, nhm...B GIÁO DO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THÀNH NIÊM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO ĐOÀN XE THEO HƯỚNG GIẢM TẢI TRỌNG ĐỘNG Ngành: K thung lc Mã s: 9520116 LUN ÁN TI... trng i liên h vng xe Vi nhng phân tích ng ca ti trng nêu trên,  tài ? ?Nghiên cứu hệ thống treo đồn xe theo hướng giảm tải trọng động” có tính c p thi t, nhm