Nghiên cứu độ êm dịu chuyển động của xe khách giường nằm được sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam _om tat luan an

BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN MẠNH TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC SẢN XUẤT VÀ LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 9520116 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2022 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Vũ Đức Lập PGS.TS Nguyễn Thanh Quang Phản biện 1: PGS.TS Dương Ngọc Khánh Trường đại học Báck Khoa Hà Nội Phản biện 2:PGS.TS Đào Mạnh Hùng Trường đại học giao thông vận tải Phản biện 3:PGS.TS Bùi Hải Triều Trường đại học công nghệ giao thông vận tải Luận án bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo định số 590/QĐ-HV ngày 01 tháng 03 năm 2022 Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp Học viện Kỹ thuật Quân vào hồi…giờ…ngày….tháng….năm… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân - Thư viện Quốc gia MỞ ĐẦU Mục đích luận án Mục đích luận án xây dựng mơ hình để tiến hành khảo sát, đánh giá tác động từ bên ngoài: biên dạng mặt đường, yếu tố vận hành (vận tốc) đến độ êm dịu chuyển động xe khách giường nằm Từ kết đạt để đưa đánh giá nhận xét cho nhà sản xuất, lắp ráp việc lựa chọn chế tạo chủng loại giường nằm có đặc tính phù hợp với điều kiện vận hành sử dụng Việt Nam, nhằm nâng cao tính tiện nghi, êm dịu lựa chọn di chuyển xe khách giường nằm Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu chủng loại xe khách giường nằm hai tầng Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm Phương pháp lý thuyết:  Thiết lập mơ hình không gian khảo sát dao động xe khách giường nằm mơ hình khảo sát dao động giường nằm  Sử dụng thuật toán di truyền để tối ưu thơng số đặc trưng cho đặc tính dao động giường nằm điều kiện khảo sát Phương pháp thực nghiệm Thí nghiệm chủng loại xe khách giường nằm phổ biến để đánh giá kiểm chứng mơ hình tính tốn lý thuyết xây dựng Phạm vi nghiên cứu Đánh giá dao động hành khách theo phương chuyển động phương thẳng đứng Ý nghĩa khoa học luận án Hiện chưa ghi nhận có cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng thơng số đặc tính dao động giường nằm ảnh hưởng đến hành khách vận chuyển xe khách giường nằm Việc xây dựng mơ hình khảo sát dao động tổng thể xe khách giường nằm hành khách nhằm đánh giá tác động yếu tố mặt đường khác yếu tố vận hành khai thác khác để có đưa khuyến cáo kiến nghị cho nhà sản xuất quản lý Luận án đưa khuyến cáo kiến nghị chủng loại giường nằm, đặc biệt thông số dao động đặc trưng cho đệm giường nằm để làm thông số tham khảo cho nhà sản xuất lắp ráp xe giúp nâng cao chất lượng sản phẩm Mơ hình xây dựng ứng dụng điều khiển tối ưu thông số hệ thống treo giường nằm nhằm nâng cao tính êm dịu tính an tồn chuyển động chủng loại xe khách giường nằm Cấu trúc luận án Luận án trình bày theo bố cục gồm 04 chương:  Chương 1: Tổng quan nghiên cứu độ êm dịu chuyển động xe khách giường nằm  Chương 2: Cơ sở thiết lập mô hình nghiên cứu dao động xe khách giường nằm  Chương 3: Khảo sát dao động xe khách giường nằm sản xuất lắp ráp Việt Nam  Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm Kết luận kiến nghị CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM 1.1 Tổng quan xe khách giường nằm Chủng loai xe khách giường nằm Việt nam phổ biến chủng loại xe hai trục Hệ thống treo sử dụng hệ thống treo khí nén, xe có lắp chống lật cầu trước cầu sau Các giường nằm gắn cố định lên khung giường Các khung giường nối cứng với nối cứng với sàn xe thông qua liên kết bu lông 1.2 Tổng quan nghiên cứu yêu cầu giường nằm Thiết kế, chế tạo giường nằm phải ý để đáp ứng số yêu cầu sau:  Kích thước giường nằm phải phù hợp với hành khách Kích thước giường nằm nên dựa thơng số đo đạc nằm khoảng kích thước đại diện cho tỷ lệ 5% phụ nữ 95% đàn ông  Giường nằm thiết kế cho đảm bảo hành khách có vị trí nằm hay ngồi cách thoải mái  Giường nằm phải đáp ứng cảm giác hành khách: phân bố áp suất nên đệm giường nằm hành khách phải bố trí đồng khơng có chỗ tập trung ứng suất gây cảm giác khó chịu  Vật liệu bọc đệm giường nằm phải vật liệu truyền nhiệt độ độ ẩm, tạo cảm giác thoải mái dễ chịu cho hành khách, chống cháy  Ngoài giường nằm đòi hỏi phải trang bị thiết bị an toàn: dây đai an toàn 1.3 Tổng quan nghiên cứu nước quốc tế độ êm dịu chuyển động 1.3.1 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động: Sử dụng giá trị RMS gia tốc dao động tác động vào hành khách theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 1.3.2 Kích thích tác động: Biên dạng mặt đường khác nhau: Biên dạng hình sine, sine đơn vị, ngẫu nhiên 1.3.3 Mơ hình dao động: Mơ hình ¼, Mơ hình 1/2, mơ hình khơng gian mơ hình người lái mơ tả khối lượng tập trung với bậc tự theo phương thẳng đứng 1.3.4 Tổng quan nghiên cứu giới nước: Các nghiên cứu sử dụng mơ hình dao động ¼ [16],[4], mơ hình dao động ½ [43], [15], [3] mơ hình dao động tồn thể [12], [5], [6] có xét đến người lái chưa đề cấp đến hành khách Mơ hình người lái mơ hình hóa thành khối lượng với bậc tự theo phương thẳng đứng Một số nghiên cứu thực nghiệm [8], [37], [41] tiến hành đo đặc nhóm người đại diện, xác định nội suy phân bố áp suất đệm dựa số kết thu Một số nghiên cứu đề cập đến tính phi tuyến phần tử treo khí nén phần mềm chuyên dụng thương mại [16], [6] 1.4 Xác định mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, nội dung phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu Thiết lập mơ hình khảo sát dao động hành khách xe khách giường nằm Khảo sát dao động hành khách xe vận hành điều kiện khác Việt Nam Trên sở kết khảo sát đề tài đưa đề xuất kiến nghị chủng loại giường nằm để nhằm mục đích nâng cao độ êm dịu chủng loại xe khách giường nằm 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu Lựa chọn chủng loại xe khách giường nằm hai tầng công ty TNHH thành viên sản xuất lắp ráp ô tô khách Trường Hải sản xuất lắp ráp Đối tượng đại diện cho chủng loại sử dụng rộng rãi, chiếm tỷ trọng lớn phổ biến Việt Nam 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu Kết hợp phương pháp lý thuyết với phương pháp thực nghiệm Phương pháp lý thuyết: sử dụng phương pháp lượng phương trình lagrăng loại II để thiết lập nên mơ hình khảo sát dao động hành khách mơ hình dao động khơng gian xe khách giường nằm Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành đo đạc thực nghiệm để đánh giá độ xác mơ hình CHƯƠNG II: CƠ SỞ THIẾT LẬP MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM Mơ hình dao động khơng gian xe khách giường nằm Hình 2.1 Mơ hình khảo sát không gian xe khách giường nằm Hệ phương trình dao động viết dạng phương trình trạng thái: (2.6) X: Véc tơ trạng thái (14x1) XT= [Z, , , , , , , , , , , , , ] Y: Véc tơ đầu (14x1) gồm biến đầu tương ứng với biến X u: Véc tơ đầu vào (4x1) A, B, C, D ma trận trạng thái A (14x14), B (14x4), C (14x14), D (14x4) 2.3.2 Thiết lập hệ phương trình vi phân khảo sát dao động người nằm Hình 2.2 Mơ hình dao động giường nằm Hệ phương trình viết lại dạng phương trình trạng thái (2.14) véc tơ tọa độ suy rộng véc tơ tín hiệu đầu vào M (4x4) : Ma trận khối lượng 2.4 Mơ tả tốn học biên dạng mặt đường theo ISO 8608 2.4.1 Các đặc trưng kích thích ngẫu nhiên (2.15) (2.16) 2.4.2 Biên dạng mặt đường ngẫu nhiên Hình 2.3 Biên dạng mặt đường ngẫu nhiên 2.4.3 Xây dựng biên dạng ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO 8608 (2.38) Với x: chiều dài quãng đường nằm khảng (0, L); k: giá trị số đặc trưng cho biên dạng mặt đường theo ISO 8608, k có giá trị từ đến tương ứng với cấp đường từ A đến H 2.5 Tối ưu thuật toán di truyền Hàm mục tiêu thuật toán tiêu giá trị RMS tổng hợp từ vị trí gia tốc thành phần tác động vào người nằm: Giới hạn biên biến giá trị: Hình 2.4 Sơ đồ thuật tốn di truyền tìm thơng số hệ số độ cứng hệ số giảm chấn CHƯƠNG III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM ĐƯỢC SẢN XUẤT VÀ LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM 3.1 Thiết lập mơ hình khảo sát phần mềm Matlab 3.1.1 Thiết lập sơ đồ khảo sát Hình 3.1 Khối tính tốn dao động mơ hình khơng gian xe khách giường nằm Hình 3.2 Khối tính tốn dao động mơ hình giường nằm 3.1.2 Thơng số đầu vào mơ hình khảo sát Các thông số xe khách giường nằm HYUNDAIHB120ESL sử dụng để tính tốn xây dựng dựa nguồn tài liệu:  Nhóm I: Thơng số tiến hành từ đo đạc trực tiếp từ xe thử nghiệm: L, a, b, f1, f2, e1, e2,  Nhóm II: Thông số cung cấp từ nhà sản xuất gồm thơng số: M, M1, M2  Nhóm III: Thơng số từ tài liệu thiết kế xe cơng trình nghiên cứu liên quan Jx, Jy, J1x, J2x, CL1, CR1, CL2, CR2, KL1, KR1, KL2, KR2, C11, C12, C21, C22, K11, K12, K21, K22, CRf, CRr, mhk, hhk, θ10, θ20, c1v, c2v, c3v, c4v, k1v, k2v, k3v, k4v, c1f, c2f, c3f, c4f, k1f, k2f, k3f, k4f [25], [42], [43] Hình 3.3 Bố trí giường nằm tầng thứ Hình 3.4 Bố trí giường nằm tầng thứ hai 10 3.2 Các chế độ khảo sát 3.3 Kết khảo sát 3.3.1 Chế độ khảo sát 1: Khảo sát giá trị RMS vị trí giường nằm thứ nhất, thứ mười ba thứ mười, xe qua biên dạng mặt đường hình sine q0=0.035m, S=4m 11 Hình 3.9 Giá trị RMS vị trí Hình 3.10 Giá trị RMS vị hơng theo trục OX trí hơng theo trục OZ Hình 3.11 Giá trị RMS vị Hình 3.12 Giá trị RMS vị trí thân theo trục OX trí thân theo trục OZ Hình 3.13 Giá trị RMS vị Hình 3.4 Giá trị RMS vị trí trí thân theo trục OX thân theo trục OZ Tổng hợp kết khảo sát đồ thị nhận thấy:  Giá trị RMS gia tốc theo phương OX nhỏ nhiều so với giá trị RMS gia tốc theo phương OZ 12  Giá trị RMS giường có xu hướng giảm vận hành xe tốc độ tăng điều kiện khảo sát  Giá trị RMS giường thứ mười ba có giá trị nhỏ 3.3.2 Chế độ khảo sát 2: Khảo sát giá trị RMS vị trí giường nằm thứ nhất, thứ mười, thứ mười ba xe qua biên dạng mặt đường hình sine q0=0.025m, S=4m Hình 3.15 Giá trị RMS vị trí hơng theo trục OX Hình 3.16 Giá trị RMS vị trí hơng theo trục OZ Hình 3.17 Giá trị RMS vị Hình 3.18 Giá trị RMS vị trí thân theo trục OX trí thân theo trục OZ Hình 3.19 Giá trị RMS vị Hình 3.20 Giá trị RMS vị trí thân theo trục OX trí thân theo trục OZ 13 Tập hợp đồ thị giá trị RMS thay đổi biên dạng mặt đường cách giảm chiều cao biên dạng mặt đường giá trị RMS vị trí giảm dần 3.3.3 Chế độ khảo sát 3: Khảo sát giá trị RMS vị trí giường nằm thứ xe qua biên dạng mặt đường xây dựng theo tiêu chuẩn ISO 8608-1995 Hình 3.21 Biên dạng mặt đường xây dựng theo ISO 8608 Bảng 3.2 Bảng giá trị gia tốc vị trí giường nằm thứ V=60km/h, biên dạng mặt đường C-D TT Tên gọi Ký hiệu Gia tốc RMS theo phương Đơn vị Giá trị a0X m/s 0.1124 a0Z m/s2 1.018 a2X m/s2 0.1402 a2Z m/s2 0.9497 a3X m/s2 0.09769 a3Z m/s2 0.9614 OX vị trí T0 Gia tốc RMS theo phương OZ vị trí T0 Gia tốc RMS theo phương OX vị trí T2 Gia tốc RMS theo phương OZ vị trí T2 Gia tốc RMS theo phương OX vị trí T3 Gia tốc RMS theo phương OZ vị trí T3 14 Giá trị gia tốc theo phương 0Z vị trí tiếp xúc T0, T2, T3 cao hẳn so với phương 0X 3.3.5 Chế độ khảo sát Khảo sát giá trị RMS giường nằm thứ thay đổi góc nghiêng Hình 3.36 Giá trị gia tốc tổng Hình 3.43 Giá trị gia tốc tổng hợp V=60km/h hợp V=80 km/h Hình 3.5 Giá trị gia tốc tổng hợp giường thứ V=100 km/h Góc α tăng giá trị RMS giảm vận tốc V=60km/h, 80km/h có quy luật parabol có giá trị thay đổi V=100km/h Rms đạt giá trị cực tiểu không thay đổi nhiều α =1200 15 3.3.6 Chế độ khảo sát 5: Khảo sát giá trị RMS vị trí giường nằm thứ xe qua biên dạng mặt đường giao cắt với đường sắt hình sine đơn vị q0=0.09m, S=4m Hình 3.53 Gia tốc OX hơng Hình 3.54 Gia tốc OZ hông xe chạy qua V=60km/h xe chạy qua V=60km/h Giá trị gia tốc điểm tiếp xúc theo phương OX OZ vị trí tiếp xúc người giường nằm thay đổi xe qua gồ giảm tốc khoảng thời gian sau trở lại vị trí cân không 16 3.3.7 Chế độ khảo sát 6: Khảo sát giá trị RMS vị trí ghế khác xe qua biên dạng hình sine qo =0.02m, S=0.8m Hình 3.63 Giá trị gia tốc Hình 3.6 Giá trị gia tốc các vị trí giường nằm khác vị trí giường nằm khác ở V=25km/h V=40km/ Hình 3.7 Giá trị gia tốc Hình 3.8 Giá trị gia tốc vị trí giường nằm khác vị trí giường nằm khác V=60km/h V=80km/h Kết khảo sát ghi nhận giá trị gia tốc lớn xảy vị trí cuối xe (giường 20) giá trị gia tốc nhỏ xảy vị trí đầu xe (giường 2) xe khảo sát vận tốc V=25km/h, V=40km/h, V=60km/h, V=80km/h Giá trị gia tốc vị trí xe giảm vận tốc vận hành tăng điều kiện khảo sát 17 3.3.8 Ứng dụng thuật tốn di truyền tối ưu thơng số giường nằm Các thông số tối ưu gồm 16 thông số: thông số hệ số độ cứng: c1v, c2v, c3v, c4v, c1f, c2f, c3f, c4f hệ số giảm chấn giường nằm: k1v, k2v, k3v, k4v, k1f, k2f, k3f, k4f Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hàm mục tiêu số lần lai tạo Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn giá trị cgi, kgi sau tối ưu 18 CHƯƠNG IV NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Mục tiêu thực nghiệm: Đánh giá độ xác mơ hình tính tốn lý thuyết Đối tượng thí nghiệm: Xe khách giường nằm HYUNDAIHB120ESL Phương án thí nghiệm Hình 4.2 Sơ đồ mô tả địa điểm dạng đường thực nghiệm Hình 4.8 Sơ đồ lắp vị trí cảm biến gia tốc vị trí giường nằm 19 Bảng 4.2 Các chế độ thử nghiệm TT Tên Loại đường Tốc độ chế độ chạy thử vận hành Chế Đường thử độ 1 Nội dung thực V=10km/h Đo ghi liệu V=15km/h đầu vào tác V=20km/h động vào vị trí giường thứ nhất, V=25km/h giường thứ mười giường thứ mười ba Đo ghi liệu V=40km/h đầu vào tác Chế Đường thử động vào vị trí độ 2 giường thứ nhất, V=60km/h giường thứ mười giường thứ mười ba Xử lý kết thí nghiệm: Số liệu thí nghiệm phân tích xử lý phần mềm Origin Pro 8.5.1 Số liệu thí nghiệm đo biên dạng đường thử thứ với vận tốc V=25km/h Hình 4.1 Gia tốc az1 thực nghiệm đo giường nằm thứ mười ba 20 Hình 4.11 Gia tốc tính tốn lý thuyết az1 giường nằm thứ mười ba Sử dụng hệ số tương quan để đánh giá đồ thị az1 q trình tính tốn lý thuyết trình thực nghiệm điểm đồ thị khoảng thời gian chia tương ứng: (4.1) Kết phân tích xử lý đồ thị cho thấy: Đồ thị gia tốc az1 kết tính tốn lý thuyết kết đo đạc thực tế có hệ số tương quan r=0.902 Với kết thu nhận thấy thơng số đưa vào mơ hình tính tốn lý thuyết đạt độ tin cậy KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết đạt đóng góp luận án Luận án tiến hành xây dựng mô hình tốn học dùng việc khảo sát đánh giá dao động xe khách giường nằm Mơ hình luận án xây dựng gồm mơ hình khơng gian xe khách giường nằm mơ hình dao động người nằm Hai mơ hình liên kết với điểm liên kết thể thông qua dịch chuyển điểm liên kết giường nằm sàn xe Xác định vùng góc nghiêng giường nằm có độ êm dịu cao q trình sử dụng 21 Bằng thuật tốn di truyền luận án xác định giá trị thông số hệ số độ cứng hệ số giảm chấn tối ưu phản ánh đặc tính giường nằm xe qua biên dạng mặt đường xác định Kết tính tốn tối ưu lựa chọn tham khảo cho nhà sản xuất lắp ráp tơ nước q trình nghiên cứu chế tạo, lựa chọn loại đệm giường nằm phù hợp với điều kiện khai thác vận hành nước ta Hướng nghiên cứu Nghiên cứu thực nghiệm thơng số tính tốn đề xuất giường nằm để đánh giá cách đầy đủ hoàn thiện kết nghiên cứu luận án thực 22 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ [1] Nguyễn Mạnh Trường, Vũ Đức Lập, Nguyễn Thanh Quang (2018) Khảo sát ảnh hưởng yếu tố kích thước gờ giảm tốc đến độ êm dịu xe tác động nên cảm giác hành khách vận chuyển xe khách giường nằm, Số đặc biệt tháng 10/2018 Tạp chí khí Việt Nam [2] Nguyễn Mạnh Trường, Vũ Đức Lập, Nguyễn Thanh Quang (2018) Khảo sát yếu tố kích thước gồ giảm tốc đến độ êm dịu chuyển động hành khách vận chuyển xe khách giường nằm sử dụng mơ hình khơng gian, Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ V-VCME 2018 [3] Nguyễn Mạnh Trường, Vũ Đức Lập, Nguyễn Thanh Quang (2018) Nghiên cứu ảnh hưởng biên dạng mặt đường ngẫu nhiên đến độ êm dịu chuyển động tác động lên cảm giác hành khách di chuyển xe khách giường nằm, Số đặc biệt tháng 11/2018 Tạp chí khoa học giao thơng vận tải [4] Nguyen Manh Truong, Vu Duc Lap, Nguyen Thanh Quang (2018) Investigate effect of changing base length to motion comfort on coach is made and assembly at Vietnam, 1st INDO – ASEAN conference on Innovative Approaches in Applied Sciences and Technologies [5] Nguyen Manh Truong, Vu Duc Lap, Nguyen Thanh Quang (2019) Evaluation motion comfort of sleeper coach, the type of vehicle is manufactured and assembled at Vietnam, effect of random road profile based on standard ISO 8608, Advances in engineering research and application Lecture note in networks and systems, vol 104, Springer, cham 23 ... xe khách giường nằm, Số đặc biệt tháng 11/2018 Tạp chí khoa học giao thơng vận tải [4] Nguyen Manh Truong, Vu Duc Lap, Nguyen Thanh Quang (2018) Investigate effect of changing base length to motion... INDO – ASEAN conference on Innovative Approaches in Applied Sciences and Technologies [5] Nguyen Manh Truong, Vu Duc Lap, Nguyen Thanh Quang (2019) Evaluation motion comfort of sleeper coach, the