Nghiên cứu hệ thống treo đoàn xe theo hướng giảm tải trọng động439

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THÀNH NIÊM NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO ĐOÀN XE THEO HƯỚNG GIẢM TẢI TRỌNG ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 9520116 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2021 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lưu Văn Tuấn TS Đặng Việt Hà Phản biện 1: GS.TS Vũ Đức Lập Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Văn Dũng Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi 14 giờ, ngày 23 tháng 04 năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Vận tải hàng hóa đường Việt Nam chiếm tỷ trọng cao so với phương thức vận tải khác, đồn xe sơ mi rơ mc (ĐXSMRM) đóng vai trị quan trọng mạng lưới vận tải ĐXSMRM biết đến phương tiện vận tải có suất vận chuyển cao mang lại hiệu kinh tế nhiều nước giới Việt Nam Trong trình chuyển động, tải trọng động sinh từ phương tiện vận tải ảnh hưởng không nhỏ đến cầu/đường an toàn động lực học xe Vì vậy, thực tiễn đặt cần phải nghiên cứu giải pháp để giảm tải trọng động phương tiện, có ĐXSMRM Trong hệ thống treo tích cực, bán tích cực cho sơ mi rơ mc (SMRM) chưa mang lại hiệu so với giá thành giải pháp ưu việt nhằm giảm tải trọng động thay hệ thống treo truyền thống sử dụng nhíp hệ thống treo khí nén Đề tài “Nghiên cứu hệ thống treo đoàn xe theo hướng giảm tải trọng động” có tính cấp thiết, nhằm giảm tải trọng động nâng cao an toàn động lực học xe Tải trọng động yếu tố tác động hai chiều, mặt tác động đến xe ảnh hưởng đến độ bền chi tiết, an toàn động lực học; mặt khác tác động đến đường gây hư hỏng Do đó, nghiên cứu tải trọng động cần đặt mối liên hệ đường-xe Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu luận án nghiên cứu đánh giá khả giảm tải trọng động thời gian tách bánh hệ thống treo khí nén SMRM so với hệ thống treo sử dụng nhíp Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu SMRM sử dụng hệ thống treo khí nén sản xuất lắp ráp Việt Nam Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm: - Nghiên cứu lý thuyết: xây dựng mơ hình động lực học ĐXSMRM theo phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật (MBS) phương trình Newton-Euler, lực liên kết khối lượng treo không treo mô tả hai mơ hình “nhíp” “ballon khí” Sử dụng mơ hình để khảo sát yếu tố ảnh hưởng gồm vận tốc xe, loại đường mức tải; đánh giá theo tiêu chí gồm hệ số tải trọng động (DLC), hệ số áp lực đường động (DLSF), hệ số tải trọng (kdmax, kdmin), phản lực bánh xe lớn (Fz,max) thời gian tách bánh (t tachbanh) Kết khảo sát mô hình với hai loại hệ thống treo so sánh với để thấy tính ưu việt hệ thống treo khí nén việc giảm tải trọng động tăng tính an tồn động lực học - Nghiên cứu thực nghiệm: thí nghiệm kiểm chứng mơ hình động lực học ĐXSMRM xây dựng thông qua việc đo thông số chuyển vị, gia tốc theo phương thẳng đứng vận tốc dài xe Phạm vi nghiên cứu Luận án tập trung vào vấn đề giảm tải trọng động cho SMRM thông qua việc sử dụng hệ thống treo khí nén Vấn đề độ êm dịu dừng mức khơng làm hư hỏng hàng hóa, thực với giải pháp khác sử dụng hệ thống treo phụ trợ, nên không đề cập luận án Những kết luận án Luận án xây dựng mơ hình động lực học ĐXSMRM với hai mơ hình nhíp hệ thống treo khí nén để liên kết khối lượng treo không treo Mô hình hệ thống treo khí nén sử dụng mơ hình GENSYS, mơ hình thích nghi, thay đổi tham số để thực phương án khảo sát Mơ hình động lực học ĐXSMRM khảo sát với nhiều kích động mặt đường, vận tốc mức tải khác nhau, sử dụng để đánh giá khả giảm tải trọng động thời gian tách bánh SMRM Mơ hình ứng dụng làm mơ hình để nghiên cứu động lực học cầu/đường Luận án thiết lập hệ thống thí nghiệm động lực học ĐXSMRM phương thẳng đứng theo trạng thái chuyển động xe đường với thiết bị đại Kistler, Dytran, Dewesoft có độ xác cao Thiết bị thí nghiệm đồng bộ, cho phép theo dõi trực quan đồng thời thông số đo theo thời gian thực, để điều chỉnh xác thông số đầu vào Luận án đánh giá khả giảm tải trọng động SMRM sử dụng hệ thống treo khí nén theo tham số vận tốc xe, loại đường mức tải; đánh giá an tồn động lực học thơng qua tiêu chí thời gian tách bánh - vấn đề chưa nghiên cứu nhiều Việt Nam Sự so sánh tải trọng động, tải trọng cực đại, mức độ tách bánh SMRM sử dụng hai loại hệ thống treo cho thấy tính ưu việt hệ treo khí nén so với hệ thống treo kim loại (nhíp) Kết thu có ý nghĩa, với tải trọng động giảm đến 29,3%, góp phần giảm áp lực đường; thời gian tách bánh giảm đến 49,7%, góp phần nâng cao an tồn động lực học xe; vận tốc xe tăng đến 20 km/h cho thấy khả tăng suất vận chuyển SMRM treo khí Luận án xác định vận tốc an toàn giới hạn xe ứng với loại đường, mức tải, để khuyến cáo cho người sử dụng điều kiện vận hành xe phù hợp, vừa đảm bảo tính thân thiện với đường, độ bền chi tiết, vừa đảm bảo an toàn động lực học xe Nội dung luận án Nội Nội dung luận án gồm phần sau: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Xây dựng mơ hình động lực học ĐXSMRM để nghiên cứu tải trọng động - Chương 3: Khảo sát tải trọng động thời gian tách bánh xe SMRM - Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Xu hướng phát triển vấn đề tải trọng động SMRM SMRM sử dụng hệ thống treo khí nén phổ biến giới, Mỹ đến năm 2013 loại hệ thống treo chiếm 75% sử dụng SMRM Tại Việt Nam, có số hãng sản xuất lắp ráp loại phương tiện DOOSUNG, Tân Thanh Để giảm áp lực đường, có giải pháp như: (i ) Sử dụng cầu cân bằng; (ii) Sử dụng lốp kép; (iii) Phân bố tải trọng tĩnh; (iv) Giảm tải trọng động Các giải pháp liên quan đến sử dụng cầu cân bằng, sử dụng lốp kép nghiên cứu sớm xe sử dụng giải pháp Nâng cao chất lượng đường giao thông cần mức đầu tư lớn thời gian dài Trong năm gần đây, xe có xu hướng sử dụng hệ thống treo có điều khiển, thay đổi độ cứng gần với giá trị lý tưởng Tuy nhiên, hệ thống treo có điều khiển chủ yếu sử dụng cho xe du lịch, SMRM chưa mang lại hiệu giá thành cao Do đó, sử dụng hệ thống treo khí nén thay cho hệ thống treo truyền thống sử dụng nhíp giải pháp ưu việt khả thi nhằm giảm tải trọng động 1.2 Hệ thống treo khí nén SMRM Hệ thống treo khí nén sử dụng phổ biến nhiều loại phương tiện từ ô tô con, ô tô khách, ô tô tải đến SMRM nhờ có nhiều ưu điểm [3] Hiện nay, khơng có cơng thức tổng qt tính độ cứng ballon khí nén, độ cứng phụ thuộc vào trạng thái nhiệt động học chất khí Do đó, để xác định độ cứng ballon khí nén, cần xây dựng mơ hình hệ thống treo khí nén riêng biệt (mơ hình con) Mơ hình sử dụng để đánh giá phần tử hệ thống treo tích hợp vào mơ tình tồn xe Các mơ hình hệ thống treo khí nén thơng dụng nay: - Mơ hình cổ điển: NISHIMURA, VAMPIRE, SIMPAC; - Mơ hình Quaglia; - Mơ hình Cebon; - Mơ hình sử dụng cơng thức Van de Waal; - Mơ hình GENSYS Từ phân tích cho thấy, mơ hình Quaglia mơ hình Cebon có độ xác cao, nhiên điều kiện nghiên cứu luận án chưa thể thí nghiệm xác định đủ tham số theo hai mơ hình Trong mơ hình cổ điển đơn giản, chưa mô tả đầy đủ thành phần hệ thống treo khí nén, chưa phản ánh hết tính chất phi tuyến hệ thống treo khí nén Mơ hình sử dụng công thức Van de Waal thực chất mơ hình GENSYS sử dụng khí thực, việc xác định thơng số khí thực thực nghiệm khó khăn Do đó, mơ hình GENSYS lựa chọn phù hợp cho luận án, vừa đảm bảo độ xác, mơ tả đầy đủ thành phần hệ thống treo khí nén, vừa đáp ứng mục tiêu đề luận án Mơ hình sử dụng để xây dựng mơ hình hệ thống treo khí nén cho bánh xe sử dụng cho mơ hình ĐXSMRM 1.3 Tiêu chí đánh giá tải trọng động Các tiêu chí đánh giá gồm: - Hệ số tải trọng động DLC (Dynamic Load Coefficient) σ (1.1) DLC = Fmean - Hệ số áp lực đường động DLSF (Dynamic load stress factor) (1.2) DLSF =1 +6 DLC2 +3 DLC4 - Hệ số tải trọng k dmax, kdmin: kdmax = + kdmin = + 1,64 × RMS( Fz, dyn ) Fzt min( Fz, dyn) Fzt - Phản lực bánh xe lớn Fz,max Fz ,max =MAX( Fz(ij) ) - Thời gian tách bánh t tachbanh: ttachbanh = t − t1 (1.3) (1.4) (1.5) (1.6) Hình 1.1 Xác định thời gian tách bánh 1.4 Các cơng trình nghiên cứu liên quan đến nội dung luận án a) Các cơng trình nghiên cứu giới - Về mơ hình hệ thống treo khí nén: ngồi mơ hình hệ thống treo khí nén trên, số cơng trình nghiên cứu mơ hình hệ thống treo khí nén tập trung hai nội dung: phát triển mơ hình sở mơ hình sẵn có tác giả Jia Wang [18], Yang Chen [3], Hengjia Zhu [19] phát triển mô hình Qualia, Nieto [35], Robinson [36] phát triển mơ hình GENSYS; hai ứng dụng mơ hình GENSYS để nghiên cứu hệ thống treo (kết cấu, điều khiển), treo cabin, tích hợp vào mơ hình xe, kể đến cơng trình sau: tác giả Sayyaadi Shokouchi [40], M.M.Moheyeldein [41], Gang Tang [43], Surbhi Razdan [45] - Về tải trọng động, giới có nhiều cơng trình nghiên cứu liên quan đến tải trọng động xe hạng nặng, xoay quanh vấn đề tiêu chí đánh giá tải trọng động, giải pháp giảm tải trọng động Có thể kể đến cơng trình nghiên cứu sau: Các cơng trình nghiên cứu Lloyd Davis, Jonathan Bunker [29], [46], [47], Rosnawati Buhari [10], Owais Mustafa Siddiqui [13], Venu Mulaka [48], Peng Hu [49] Các công trình nghiên cứu giới hệ thống treo khí nén hồn chỉnh hình thành nên mơ hình từ đơn giản đến phức tạp, chủ yếu tập trung vào mơ hình 1/4 Trên sở phân tích đặc điểm mơ hình, luận án lựa chọn mơ hình GENSYS phù hợp với điều kiện Việt Nam mục tiêu nghiên cứu Các công trình nghiên cứu tải trọng động cho nhiều đối tượng khác từ ô tô tải, ô tô khách đến SMRM; nội dung liên quan đến khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến tải trọng động, so sánh tải trọng động loại hệ thống treo tối ưu hóa thơng số thiết kế hệ thống treo nhằm giảm tải trọng động Các cơng trình nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tải trọng động mức độ bao quát chưa rộng Trên sở cơng trình nghiên cứu này, luận án nhận thấy xây dựng mơ hình hệ thống treo khí nén sử dụng cho mơ hình động lực học khơng gian ĐXSMRM hướng tiếp cận phù hợp; cần đánh giá tổng quát yếu tố ảnh hưởng đến tải trọng động bao gồm vận tốc xe, loại đường mức tải b) Các cơng trình nghiên cứu Việt Nam Ở Việt Nam chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu hệ thống treo khí nén, đặc biệt hệ thống treo khí nén cho SMRM Có số cơng trình nghiên cứu dao động tơ khách sử dụng hệ thống treo khí nén sau: luận án tiến sĩ tác giả Trương Mạnh Hùng [50], nghiên cứu dao động xe khách sử dụng hệ thống treo khí nén Luận án tham khảo phương pháp xây dựng mơ hình hệ thống treo khí nén sử dụng mơ hình GENSYS tác giả Một số cơng trình nghiên cứu tải trọng động như: Cơng trình nghiên cứu tác giả Đào Mạnh Hùng [51], cơng trình nghiên cứu tác giả Lê Văn Quỳnh [52], luận án tiến sĩ tác giả Phan Tuấn Kiệt [11], nghiên cứu tải trọng động ĐXSMRM Qua phân tích cơng trình nghiên cứu giới Việt Nam, luận án lựa chọn mơ hình GENSYS kế thừa phương pháp xây dựng mơ hình hệ thống treo khí nén SMRM, kế thừa phương pháp xây dựng mơ hình động lực học ĐXSMRM với hệ thống treo sử dụng nhíp, kế thừa số kết đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến tải trọng động Trên sở đó, luận án thực nội dung nghiên cứu liên quan đến tải trọng động theo Hình 1.4 Hình 1.4 Các yếu tố liên quan đến tải trọng động 1.5 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu a) Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu luận án nghiên cứu đánh giá khả giảm tải trọng động thời gian tách bánh hệ thống treo khí nén SMRM so với hệ thống treo sử dụng nhíp b) Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu SMRM sử dụng hệ thống treo khí nén sản xuất lắp ráp Việt Nam c) Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm: - Nghiên cứu lý thuyết: xây dựng mơ hình động lực học ĐXSMRM theo phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật (MBS) phương trình Newton-Euler, lực liên kết khối lượng treo không treo mơ tả hai mơ hình “nhíp” “ballon khí” Sử dụng mơ hình để khảo sát yếu tố ảnh hưởng gồm vận tốc xe, loại đường mức tải; đánh giá theo tiêu chí gồm hệ số tải trọng động (DLC), hệ số áp lực đường động (DLSF), hệ số tải trọng (kdmax, kdmin), phản lực bánh xe lớn (Fz,max) thời gian tách bánh (t tachbanh) Kết khảo sát mơ hình với hai loại hệ thống treo so sánh với để thấy tính ưu việt hệ thống treo khí nén việc giảm tải trọng động tăng tính an tồn động lực học - Nghiên cứu thực nghiệm: thí nghiệm kiểm chứng mơ hình động lực học ĐXSMRM xây dựng thông qua việc đo thông số chuyển vị, gia tốc theo phương thẳng đứng vận tốc dài xe d) Phạm vi nghiên cứu Luận án tập trung vào vấn đề giảm tải trọng động cho SMRM thông qua việc sử dụng hệ thống treo khí nén Vấn đề độ êm dịu dừng mức không làm hư hỏng hàng hóa, thực với giải pháp khác sử dụng hệ thống treo phụ trợ, nên không đề cập luận án 1.6 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu mơ hình hệ thống treo khí nén; - Nghiên cứu tiêu chí đánh giá tải trọng động; - Nghiên cứu xây dựng mơ hình động lực học ĐXSMRM với hai mơ hình cho hai loại hệ thống treo (nhíp khí nén); - Khảo sát với phương án tải trọng động an toàn động lực học; - Nghiên cứu thực nghiệm kiểm chứng mơ hình CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐỒN XE SƠ MI RƠ MOÓC ĐỂ NGHIÊN CỨU TẢI TRỌNG ĐỘNG 2.1 Thiết lập mơ hình động lực học ĐXSMRM Mơ hình động lực học không gian ĐXSMRM với SMRM sử dụng hai loại hệ thống treo xây dựng thành mơ hình con, hệ thống treo khí nén xây dựng dựa mơ hình GENSYS Mơ hình ĐXSMRM xây dựng dựa phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật (MBS) phương trình Newton-Euler Hình 2.1 Cấu trúc hệ tọa độ ĐXSMRM F ztij = ( p − p a )Ae (2.42) 2.3 Hàm kích động mặt đường a) Kích động ngẫu nhiên Để có sở khảo sát, luận án sử dụng kích động đường ngẫu nhiên theo ISO 8608:2016 N h(x) = ∑ 2.G d (n i ) ∆n.cos(2 π.i.∆n.x + ϕ i ) i= (2.49) b) Kích động xung cosin Mơ hình mấp mơ cosin mơ tả công thức (2.50) x hmax − cos 2π , < x < L z ( x) = L , x ≤ 0; x ≥ L (2.50) CHƯƠNG KHẢO SÁT TẢI TRỌNG ĐỘNG VÀ THỜI GIAN TÁCH BÁNH CỦA XE SƠ MI RƠ MOÓC 3.1 Các phương án khảo sát Luận án thực phương án khảo sát liên quan đến tải trọng động, an toàn động lực học, so sánh hệ thống treo khí nén hệ thống treo nhíp theo Bảng 3.1 Bảng 3.1 Các phương án khảo sát 11 3.2 So sánh tải trọng động SMRM treo khí SMRM treo nhíp với vận tốc loại đường thay đổi (Phương án 1) Tải trọng động F z,dyn (F CL) đại diện trục 4, với đường loại A vận tốc 20 km/h, biểu diễn miền thời gian đồ thị Hình 3.1 Hình 3.1 Tải trọng động miền thời gian Giá trị DLC tính theo cơng thức (1.1) đại diện trục 4, đồng thời loại hệ thống treo Hình 3.2, 3.3 Hình 3.2 Đồ thị DLC với hai loại hệ thống treo Hình 3.3 DLC theo loại đường với hai loại hệ thống treo Mức độ giảm ΔDLCi (%) hệ thống treo khí so với nhíp trục theo công thức (3.1) thể Bảng 3.4, Bảng 3.5 Bảng 3.6: 12 DLCinhip − DLCikhi ∆DLC i (%) = ×100 DLCinhip (3.1) Luận án đưa đồ thị 3D biểu diễn ΔDLCi (%) trục theo vận tốc loại đường Hình 3.4 (đại diện trục 4) Hình 3.4 ΔDLCi SMRM treo khí theo vận tốc loại đường Tương tự tính mức độ giảm DLSF SMRM treo khí tính theo cơng thức (3.2) sau: DLSFi nhip − DLSFi ∆DLSF i(%) = ×100 DLSFi nhip (3.2) Phương án so sánh hệ thống treo nhíp hệ thống treo khí nén theo tiêu chí DLC DLSF; đưa mức giảm DLC DLSF trục Kết khảo sát cho thấy SMRM treo khí có DLC giảm trung bình từ 14,8% ÷ 29,3%, DLSF giảm trung bình từ 0,03% ÷ 20,11% so với SMRM treo nhíp Vận tốc SMRM treo khí tăng từ 10 km/h ÷ 20 km/h so với SMRM treo nhíp 3.3 Khảo sát tải trọng động, tải trọng lớn SMRM treo khí, SMRM treo nhíp với vận tốc, loại đường mức tải thay đổi (Phương án 2) a) Ảnh hưởng mức tải đến tải trọng động (DLC) Hình 3.6 DLC trục SMRM treo khí nén theo mức tải 13 Hình 3.12 So sánh DLC với hai loại hệ thống treo theo mức tải b) Ảnh hưởng mức tải đến tải trọng toàn (F z) Ảnh hưởng mức tải 20:20:120% 150% đến F z,max với vận tốc thay đổi 20:20:100 km/h, ứng với đường loại C đưa Hình 3.13 (trục 4) Hình 3.13 Fz,max trục SMRM treo khí nén theo mức tải Hình 3.16 So sánh Fz,max với hai loại hệ thống treo theo mức tải Kết so sánh theo mức tải, DLC SMRM treo khí giảm từ 0,92% đến 30,59% Fz,max SMRM treo khí giảm từ 0,70% đến 7,27% so với SMRM treo nhíp 14 3.4 Ảnh hưởng vận tốc, loại đường đến phản lực bánh xe SMRM treo khí (Phương án 3) Giá trị lớn kd,max, giá trị nhỏ kd,min trục 4, SMRM theo loại đường Hình 3.17, 3.18 Hình 3.17 kdmax, kdmin SMRM treo khí nén theo loại đường Hình 3.18 kdmax, kdmin 3D SMRM treo khí nén 15 Phương án khảo sát ảnh hưởng loại đường Fz thông qua tiêu chí kdmax k dmin, qua xác định vùng giới hạn an toàn cho xe 3.5 So sánh thời gian tách bánh SMRM treo khí SMRM treo nhíp (Phương án 4) Mức độ giảm thời gian tách bánh với hai loại hệ thống treo nhip , ttachbanh ttachbanh theo công thức (3.4), đó: bánh SMRM treo khí SMRM treo nhíp nhip − ttachbanh ttachbanh ∆ t (%) = × 100 nhip ttachbanh thời gian tách (3.4) Hình 3.19 Hệ số tải trọng với hai loại hệ thống treo theo thời gian Hình 3.20 So sánh thời gian tách bánh SMRM sử dụng hai loại hệ thống treo 16 Hình 3.21 Thời gian tách bánh hệ thống treo theo chiều cao mấp mô vận tốc Phương án khảo sát so sánh thời gian tách bánh SMRM treo khí SMRM treo nhíp, kết cho thấy thời gian tách bánh SMRM treo khí giảm trung bình từ 25,3% đến 49,7%, đồng thời vùng không bị tách bánh rộng hơn, khẳng định tính ưu việt hệ thống treo khí nén 3.6 Xác định vận tốc an tồn giới hạn SMRM treo khí Để xác định vận tốc an toàn giới hạn cần dựa tiêu chí đánh giá trình bày mục 1.4 Hệ số tải trọng động DLC nằm dải từ 0,05 đến 0,3 điều kiện hoạt động bình thường, DLSF ≤ 1,56 Hệ số tải trọng k dmax ≤ 1,5; kdmin có hai giớ hạn: giới hạn cảnh báo (kdmin=0,5) giới hạn can thiệp (kdmin=0) Trong phần vào giới hạn kết Phụ lục 3, Phụ lục để xác định vận tốc giới hạn theo loại đường trạng thái đầy tải Bảng 3.16 Nếu xét tất tiêu chí DLC, DLSF, kdmax, kdmin, với đường loại A, B, C, xe chạy đến 100 km/h đảm bảo tiêu chí thân thiện với đường, đảm bảo độ bền chi tiết an toàn động lực học xe Với đường loại D xe nên chạy với vận tốc 17 không 50 km/h; đường loại E, F xuất hiện tượng tách bánh, xe nên chạy với vận tốc không 20 km/h Bảng 3.16 Vận tốc an toàn giới hạn CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Mục đích, đối tượng thông số cần đo 4.1.1 Mục đích thí nghiệm Kiểm chứng mơ hình thơng qua đo thông số chuyển động theo phương thẳng đứng xe SMRM kích động dạng xung cosin với vận tốc chuyển động khác 4.1.2 Đối tượng thí nghiệm Xe SMRM nhãn hiệu DOOSUNG, số loại DV-CSKS400AR-1 kết nối với XĐK nhãn hiệu HYUNDAI, số loại HD700 Hình 4.1 Hình 4.1 Xe SMRM thí nghiệm 18 4.1.3 Các thông số cần đo Các thông số khối lượng kích thước đo trực tiếp từ xe thực tế, làm thơng số đầu vào cho mơ hình động lực học Các thông số thiết bị cần đo theo Bảng 4.1, 4.2 vị trí lắp đặt cảm biến theo Hình 4.10 Bảng 4.1 Các thơng số cần đo thí nghiệm Bảng 4.2 Các thơng số cần đo thí nghiệm Hình 4.10 Vị trí lắp đồ gá khung xe trục xe 19 4.2 Thiết bị thí nghiệm Trong khả khai thác, hệ thống thiết bị thiết lập gồm cảm biến (3 cảm biến đo chuyển vị HF, cảm biến đo gia tốc DYTRAN, cảm biến đo vận tốc dài S-motion), xử lý tín hiệu Dewesoft máy tính (Hình 4.8) Hình 4.8 Sơ đồ kết nối 4.3 Các phương án thí nghiệm Xung cosin sử dụng làm kích động mấp mơ đơn có chiều cao lớn hmax = 50 mm, chiều rộng L mm = 350 mm Các mấp mô bố trí bên, tương ứng với chiều rộng vết bánh xe Đường xe chạy dài km 4.4 Kết thí nghiệm so sánh với kết mơ a) Kích động cosin hai bên bánh xe 20 Kết đánh giá sai số giá trị lớn theo Bảng 4.8, hệ số tương quan theo Bảng 4.9 Bảng 4.8 Sai số giá trị lớn kết mơ kết thí nghiệm Bảng 4.9 Hệ số Pearson kết mô kết thí nghiệm b) Kích động cosin bên bánh xe 21 Kết đánh giá sai số giá trị lớn theo Bảng 4.10, hệ số tương quan theo Bảng 4.11 Bảng 4.10 Sai số giá trị lớn kết mô kết thí nghiệm Bảng 4.11 Hệ số Pearson kết mơ kết thí nghiệm 22 KẾT LUẬN Các kết đạt Luận án xây dựng mơ hình động lực học ĐXSMRM với mơ hình hệ thống treo khí nén sử dụng mơ hình GENSYS mơ hình thích nghi để liên kết khối lượng treo khơng treo Mơ hình khảo sát với nhiều kích động mặt đường, vận tốc, mức tải khác Luận án xây dựng hệ thống thí nghiệm để kiểm chứng mơ hình với thiết bị đo đại, có độ xác cao Kết thí nghiệm cho kết tương đồng với kết khảo sát mơ hình hình dáng, quy luật vật lý giá trị lớn Hệ số tương quan thông số lớn 0,74, sai số điểm cực đại lớn 6,67% Điều khẳng định độ xác mơ hình thiết lập Về tải trọng động, luận án tiến hành khảo sát hệ số tải trọng động DLC, hệ số áp lực đường động DLSF, tải trọng toàn lớn (Fz,max) theo vận tốc, loại đường mức tải, so sánh SMRM treo khí SMRM treo nhíp Kết khảo sát cho thấy, theo vận tốc loại đường, SMRM treo khí có hệ số tải trọng động DLC giảm trung bình 14,8% ÷ 29,3%, hệ số áp lực đường động DLSF giảm trung bình 0,03% ÷ 20,11%, vận tốc xe tăng 10 km/h ÷ 20 km/h; khảo sát theo mức tải, DLC giảm 0,92% ÷ 30,59% Fz,max giảm từ 0,70% ÷ 7,27% Về an tồn động lực học, thời gian tách bánh SMRM treo khí giảm trung bình từ 25,3% ÷ 49,7% so với SMRM treo nhíp Các kết khảo sát cho thấy tính ưu việt hệ thống treo khí nén so với hệ thống treo sử dụng nhíp khía cạnh giảm tải trọng động nâng cao an toàn động lực học xe, cho thấy khả tăng suất vận chuyển SMRM treo khí Đối với nhà sản xuất, chế tạo SMRM, kết nghiên cứu sử dụng làm sở việc lựa chọn loại hệ thống treo phù hợp để tăng tính an tồn động lực học, giảm tải trọng động cho đường mà đảm bảo độ bền khả chịu tải hệ thống treo Với ưu điểm hệ thống treo khí nén sở để nhà sản xuất nghiên cứu chuyển đổi sang sử dụng loại hệ thống treo lắp ráp cho SMRM Kết nghiên cứu luận án làm sở tham khảo để xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn cho Việt Nam hệ thống treo 23 thân thiện với đường tương tự tiêu chuẩn VSB 11 Australia hay Directive 96/53/EC Châu Âu; xây dựng sách khuyến khích các nhà sản xuất lắp ráp, doanh nghiệp vận tải sử dụng SMRM treo khí Một số hạn chế luận án - Mơ hình hệ thống treo khí nén khảo sát với khí lý tưởng - Luận án thực chuyển động thẳng đều, khơng quay vịng, khơng phanh, khơng tăng tốc - Luận án xây dựng phương pháp xác định thời gian tách bánh so sánh thời gian tách bánh SMRM sử dụng hệ thống treo khí nén nhíp mà chưa đánh giá ảnh hưởng thời gian tách bánh đến tải trọng động Hướng nghiên cứu luận án - Nghiên cứu q trình phanh, tăng tốc, quay vịng SMRM treo khí - Xây dựng mơ hình hệ thống treo khí nén sử dụng mơ hình Quaglia, Cebon để so sánh độ xác mơ hình - Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian tách bánh đến tải trọng động 24 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Vũ Thành Niêm, Lưu Văn Tuấn, Đặng Việt Hà (2016), Nghiên cứu dao động đoàn xe ảnh hưởng lực quán tính phanh, Hội nghị Câu lạc Cơ khí động lực lần thứ 9, Tạp chí Cơ khí Việt Nam số đặc biệt tháng năm 2016, trang 212 đến trang 217 Vũ Thành Niêm, Lưu Văn Tuấn, Đặng Việt Hà (2020), Nghiên cứu tổng quan mơ hình hệ thống treo khí nén áp dụng mơ hình cho xe sơ mi rơ mc, Tạp chí Giao thơng vận tải số tháng năm 2020, trang 113 đến trang 118 Vũ Thành Niêm, Lưu Văn Tuấn, Đặng Việt Hà (2020), Nghiên cứu phân tích đặc tính hệ thống treo khí nén sử dụng cho xe sơ mi rơ moóc, Tạp chí Cơ khí Việt Nam số tháng năm 2020, trang 162 đến trang 169 Vũ Thành Niêm, Lưu Văn Tuấn, Đặng Việt Hà (2020), Nghiên cứu cải thiện hệ thống treo xe sơ mi rơ moóc theo hướng giảm tải trọng động, Tạp chí Giao thơng vận tải số tháng năm 2020, trang 79 đến trang 83 Vũ Thành Niêm, Lưu Văn Tuấn, Đặng Việt Hà (2020), Ảnh hưởng mặt đường đến phản lực bánh xe sơ mi rơ moóc sử dụng hệ thống treo khí nén, Hội nghị Câu lạc Cơ khí động lực lần thứ 13, Tạp chí Cơ khí Việt Nam số đặc biệt tháng 10 năm 2020, trang 130 đến trang 137 Vũ Thành Niêm, Lưu Văn Tuấn, Đặng Việt Hà (2020), So sánh thời gian tách bánh sơ mi rơ moóc sử dụng hệ thống treo khí nén sơ mi rơ mc sử dụng nhíp với kích động dạng xung cosin, Tạp chí Giao thơng vận tải số tháng 10 năm 2020, trang 134 đến trang 136 Vũ Thành Niêm, Lưu Văn Tuấn, Đặng Việt Hà (2020), Nghiên cứu thực nghiệm dao động đoàn xe sơ mi rơ moóc sử dụng hệ thống treo khí nén, Tạp chí Giao thơng vận tải số tháng 11 năm 2020, trang 100 đến trang 104 25 ... nhíp hệ thống treo khí nén Đề tài ? ?Nghiên cứu hệ thống treo đồn xe theo hướng giảm tải trọng động” có tính cấp thiết, nhằm giảm tải trọng động nâng cao an toàn động lực học xe Tải trọng động yếu... án nghiên cứu đánh giá khả giảm tải trọng động thời gian tách bánh hệ thống treo khí nén SMRM so với hệ thống treo sử dụng nhíp Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu SMRM sử dụng hệ thống treo. .. Do đó, sử dụng hệ thống treo khí nén thay cho hệ thống treo truyền thống sử dụng nhíp giải pháp ưu việt khả thi nhằm giảm tải trọng động 1.2 Hệ thống treo khí nén SMRM Hệ thống treo khí nén sử