Dao động của ô tô tải sản xuất lắp ráp ở việt nam khi vận chuyển gỗ có tính đến xoắn của khung xe

Cơng nghiệp rừng DAO ĐỘNG CỦA Ơ TƠ TẢI SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ CĨ TÍNH ĐẾN XOẮN CỦA KHUNG XE Nguyễn Hồng Quang1, Nguyễn Văn Bang2, Nguyễn Nhật Chiêu3 1,3 Trường Đại học Lâm nghiệp Trường Đại học Giao thông Vận tải TĨM TẮT Ơ tơ tải sản xuất lắp ráp Việt Nam sử dụng để vận chuyển gỗ rừng trồng Do chuyển động đường lâm nghiệp chất lượng không cao, hay gặp mấp mô, nên xe thường bị dao động làm giảm độ êm dịu chuyển động làm cho khung xe bị xoắn Bài báo trình bày kết xây dựng mơ hình tốn học khảo sát dao động xe tải chở gỗ có tính đến xoắn khung xe Từ khóa: Độ êm dịu chuyển động, đường lâm nghiệp, mơ hình tốn học, tơ tải, vận chuyển gỗ rừng trồng I ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện có nhiều sở nước liên doanh với nước sản xuất lắp ráp loại xe tải nhỏ trung bình Đã có nhiều cơng ty, hộ sản xuất kinh doanh rừng sử dụng loại xe vào việc vận chuyển gỗ rừng trồng Sử dụng loại xe khơng địi hỏi vốn lớn cho việc mua sắm xe không cần thiết phải làm đường rộng đến khu rừng trồng Do chuyển động đường lâm nghiệp, hay gặp mấp mô, ổ gà, gây nên dao động cho xe, ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động làm cho khung xe bị xoắn Bài báo trình bày phương pháp kết xây dựng mơ hình tốn học khảo sát dao động xe tải chở gỗ chuyển động đường lâm nghiệp, làm sở cho việc kiểm tra bền khung xe hồn thiện thêm kết cấu hệ thơng treo II NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu dao động ô tô tải sản xuất lắp ráp Việt Nam Thaco 165 K chở gỗ, xe chuyển động đoạn đường thẳng với vận tốc khơng đổi Để lập mơ hình tính tốn dao động xe trường hợp này, cơng nhận số giả thiết sau: (i) Trên xe chở đầy gỗ coi khối gỗ xe khối đặc bó chặt; (ii) Khung xe bị xoắn góc nghiêng đàng trước sau khung khác nhau; (iii) Các bánh xe bám đường, bỏ qua ảnh hưởng trượt bánh xe; (iv) Mặt đường coi cứng tuyệt đối; (v) Khối lượng xe gỗ liên kết cứng với sàn thùng xe, khối lượng tổng hợp đặt trọng tâm chung chúng; (vi) Bỏ qua ảnh hưởng lực cản khơng khí ma sát ổ trục bánh xe; (vii) Dao động xe xét dịch chuyển quanh vị trí cân tĩnh; (viii) Kết cấu xe tải trọng phân bố đối xứng qua mặt phẳng thẳng đứng dọc [1] Với giả thiết trên, xây dựng mơ hình nghiên cứu dao động xe quanh vị trí cân tĩnh di chuyển đường lâm nghiệp Sử dụng nguyên lý D’Alambert để thiết lập phương trình vi phân dao động khối lượng treo khơng treo cầu trước; sau thiết lập phương trình vi phân dao động khối lượng treo không treo cầu sau tương tự cầu trước, với ý dấu lực tương tác khối lượng treo phân bố lên cầu trước khối lượng treo phân bố lên cầu sau Các hệ phương trình nêu giải phần mềm Matlab – Simulink sau xác định thông số đầu vào thực nghiệm III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Mơ hình dao động khơng gian cúa xe tải Thaco 165K có tính đến xoắn khung xây dựng giới thiệu hình 01 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 193 Công nghiệp rừng ί ί ί ί ί Hình 01 Mơ hình dao động xe khơng gian có kể đến xoắn khung Các ký hiệu hình vẽ giải thích sau: + zk1, βk1 – dịch chuyển góc lắc khối lượng treo phân bố lên cầu trước; + zk2, βk2 – dịch chuyển góc lắc khối lượng treo phân bố lên cầu sau; + z1, β1 – dịch chuyển góc lắc khối lượng không treo cầu trước; + z2, β2 – dịch chuyển góc lắc khối lượng khơng treo cầu sau; + mk1, Ik1 – khối lượng treo phân bố lên cầu trước, mơ men qn tính khối lượng treo phân bố lên cầu trước trục đối xứng dọc; + mk2, Ik2 – khối lượng treo phân bố lên cầu sau, mô men quán tính khối lượng treo phân bố lên cầu sau trục đối xứng dọc; + m1, I1 – khối lượng không treo cầu trước, mô men qn tính khối lượng khơng treo cầu trước trục đối xứng dọc; + m2, I2 – khối lượng không treo cầu sau, mô men qn tính khối lượng khơng 194 treo cầu sau trục đối xứng dọc ô tô; + Kn1, Cn1 – hệ số cản độ cứng hệ thống treo bánh xe cầu trước; + Kn2, Cn2 – hệ số cản độ cứng hệ thống treo bên bánh xe cầu sau; + K1, C1 – hệ số cản độ cứng bánh xe cầu trước; + K2, C2 – hệ số cản độ cứng bánh xe cầu sau; + Ct – độ cứng chống lắc ngang hệ thống treo cầu trước; + Cs – độ cứng chống lắc ngang hệ thống treo cầu sau; + Cx - độ cứng xoắn khung xe theo phương dọc; + q1t, q1p – chiều cao mấp mô mặt đường vị trí bánh xe trước trái trước phải; + q2t, q2p – chiều cao mấp mô mặt đường vị trí bánh xe sau trái sau phải; + b1 , e1 – khoảng cách hai nhíp hệ thống treo cầu trước sau; + b2 , e2– khoảng cách tâm hai vết bánh xe cầu trước cầu sau TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Cơng nghiệp rừng Các phương trình vi phân dao động lập sau: Phương trình dao động khối lượng treo cầu trước: mk1zk1  K n1 zk1  K n1 z1  2Cn1 zk  2Cn1 z1  I k1k1  2b12 K n1k  2b12 K n11  2b12Cn1 k  2b12Cn11  Ct  k  1   C x  k   k   Phương trình dao động khối lượng khơng treo cầu trước: m1z1  K n1 zk  K n1 z1  2Cn1 zk  2Cn1 z1  K1 z1  2C1 z1  K1q1t  K1q1 p  C1q1t  C1q1 p  I11  2b12 K n1k1  2b12 K n11  2b12Cn1 k  2b12Cn1  Ct  k1  1   2b22 K11  b2 K1q1t  b2 K1q1 p   2b22C11  b2C1q1t  b2C1q1 p  Viết lại hệ phương trình dạng khác: Phương trình dao động khối lượng treo cầu trước: mk 1zk1  K n1 zk1  K n1 z1  2Cn1 zk  2Cn1 z1      I k1k1  2b12 K n1k  2b12 K n11  2b12Cn1  Ct  k  2b12Cn1  Ct 1  C x  k   k   Phương trình dao động khối lượng không treo cầu trước: m1z1  K n1 zk1  2 K n1  K1 z1  2Cn1 zk1  2Cn1  2C1 z1  K1q1t  K1q1 p  C1q1t  C1q1 p        I11  2b12 K n1k1  2b12 K n1  2b22 K1 1  2b12Cn1  Ct  k1  2b12Cn1  2b22C1  Ct 1  b2 K1q1t  b2 K1q1 p  b2C1q1t  b2C1q1 p  Chuyển hệ phương trình sang dạng ma trận: A f  x f  B f x f  C f x f  D f  Trong đó:  zk    k1 xf     z1     1  mk Af  0 0 I k1 0 m1 0 K n1 0 b12 Bf   K n1 b1 K n1 0 I1  K n1 2 K n1  K1  0  2b12 K n1 2b1 K n1  2b22 K1  2Cn1  2Cn1 (b1 Cn1  Ct  C x ) Cf   2Cn1 (2Cn1  2C1 ) (2b1 Cn1  Ct )  (2b Cn1  Ct  C x ) 2b1 Cn1  2b22C1  Ct   TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 195 Cơng nghiệp rừng 0 Df   K1q1t  K1q1 p  C1q1t  C1q1 p  b2 K1q1t  b2 K1q1 p  b2C1q1t  b2C1q1 p Phương trình dao động khối lượng treo cầu sau: mk zk  K n zk  K n z2  2Cn zk  2Cn z  I k k  2e12 K n k  2e12 K n 2  2e12Cn  k  2e12Cn   Cs  k     C x  k   k   Phương trình dao động khối lượng không treo cầu sau: m2 z2  K n zk  K n z2  2Cn zk  2Cn z2  K z2  2C2 z2  K q2t  K q2 p  C2 q2t  C2 q2 p  I 2  2e12 K n k  2e12 K n 2  2e12Cn  k  2e12Cn  Cs  k     2e22 K 2  e2 K q2t  e2 K q2 p   2e22C2   e2C2 q2t  e2C2 q2 p  Viết lại hệ phương trình dạng: Phương trình dao động khối lượng treo cầu sau: mk zk  K n zk  K n z2  2Cn z k  2Cn z2      I k k  2e12 K n k  2e12 K n 2  2e12Cn  Cs  k  2e12Cn  Cs   C x  k1   k   Phương trình dao động khối lượng khơng treo cầu sau: m2 z2  K n zk  2 K n  K z2  2Cn zk  2Cn  2C2 z2  K q2t  K q2 p  C2 q2t  C2 q2 p  I   2e K   2e K  2e K   2e 2C  C   2e 2C  2e 2C  C  2 n2  k2 n2 2   n2 s  k2  n2 2  e2 K q2t  e2 K q2 p  e2C2 q2t  e2C2 q2 p  Chuyển phương trình dạng ma trận: A r  x r  B r x r  Cr x r  Dr  Trong đó:  zk    k2 xr     z2    2  mk Ar  0 2Kn2 Br   2Kn2 196 Ik 0 0 m2 0 e12 e1 K n 0 I2  2Kn2 2 K n  K  0  2e12 K n 2 2e1 K n  2e22 K   TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 s  Công nghiệp rừng 2Cn Cr   2Cn 0  2Cn (e C n  C s  C x ) 0 (2Cn  2C2 ) (2e1 Cn  Cs ) 0 (2e Cn  Cs  C x ) 2e1 Cn  2e22C2  Cs 2   0 Dr   K q2t  K q2 p  C2 q2t  C2 q2 p  e2 K q 2t  e2 K q2 p  e2C2 q2t  e2C2 q2 p Phương trình liên hệ kể tới độ cứng xoắn khung xe sau: Mô men tương tác khối lượng treo phân bố lên cầu trước khối lượng treo phân bố lên cầu sau kể tới độ cứng xoắn khung xe: M x  C x  k   k  Phương trình chuyển động lắc ngang khối lượng treo phân bố lên cầu trước:     I k k  2b12 K n1 k  2b12 K n1 1  2b12 C n1  C t  k  2b12 C n1  C t 1  C x  k   k   Phương trình chuyển động lắc ngang  khối lượng treo phân bố lên cầu sau:    I k k  2e12 K n k  2e12 K n 2  2e12Cn  Cs  k  2e12Cn  Cs   C x  k1   k   Chương trình khảo sát dao động tơ qua mấp mô đơn phần mềm Matlab – Simulink có kể đến xoắn khung sau (hình 02) Hình 02 Chương trình khảo sát dao động tơ TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 197 Công nghiệp rừng Trong đồ thị, số trường hợp kể đến độ cứng xoắn khung xe, số trường hợp không kể đến độ cứng xoắn khung xe (coi khung xe cứng tuyệt đối) Các kết khảo sát dao động xe: * Trường hợp bánh xe trước trái mặt đường có dạng bước nhảy, bánh xe lại chuyển động mặt phẳng 0.2 0.12 qLf zs1 zs2 0.1 0.15 0.08 0.06 m m 0.1 0.04 0.05 0.02 0 0.5 1.5 t(s) 2.5 0 Hình.03 Biên dạng mặt đường bánh trước trái 1.5 t(s) 2.5 Hình 04 Dịch chuyển thân xe trọng tâm ô tô 0.2 0.08 zu1 zu2 psis1 psis2 0.06 0.15 0.04 0.1 m rad 0.5 0.05 0.02 0 0.5 1.5 t(s) 2.5 0 Hình 05 Góc lắc ngang trọng tâm tơ 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 06 Dịch chuyển khối lượng không treo cầu trước 0.1 zur1 zur2 psiu1 psis2 0.08 0.5 rad 0.06 m 0.04 -0.5 0.02 -1 0.5 1.5 t(s) 2.5 0 Hình 07 Dịch chuyển khối lượng không treo cầu sau 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 08 Góc lắc ngang khối lượng không treo cầu trước -3 x 10 0.1 psiur1 psisr2 0.08 rad rad 0.06 -2 0.04 -4 0.02 -6 -8 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 09 Góc lắc ngang khối lượng không treo cầu sau 198 0 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 10 Góc xoắn khung xe TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 Công nghiệp rừng * Trường hợp bánh xe trước trái bánh xe sau phải mặt đường có dạng bước nhảy, bánh xe lại chuyển động mặt đường phẳng 0.2 0.2 qLf,qRr zs1 zs2 0.1 0.1 m 0.15 m 0.15 0.05 0.05 0 0.5 1.5 t(s) 2.5 0 Hình 11 Biên dạng mặt đường bánh xe trước trái sau phải 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 12 Dịch chuyển thân xe trọng tâm ô tô 0.2 0.04 psis1 psis2 0.03 zuf1 zuf2 0.15 0.1 m rad 0.02 0.01 0.05 -0.01 0.5 1.5 t(s) 2.5 0 Hình 13 Góc lắc ngang trọng tâm tơ 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình14 Dịch chuyển khối lượng không treo cầu trước 0.2 0.1 zur1 zur2 0.08 0.15 0.06 rad m 0.1 0.04 0.05 psiuf1 psiuf2 0.02 0 0.5 1.5 t(s) 2.5 0 Hình 15 Dịch chuyển khối lượng không treo cầu sau 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 16 Góc lắc ngang khối lượng không treo cầu trước 0.2 psiur1 psisr2 -0.02 0.15 rad rad -0.04 0.1 -0.06 0.05 -0.08 -0.1 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 17 Góc lắc ngang khối lượng khơng treo cầu sau IV KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu kết cấu xe tải Thaco 2,5 chở gỗ rừng trồng xây dựng mơ hình dao động khơng gian có tính đến xoắn khung xe Bằng việc ứng dụng nguyên lý 0 0.5 1.5 t(s) 2.5 Hình 18 Góc xoắn khung xe D’ALambert thiết lập hệ phương trình vi phân dao động ô tô tải Thaco chở gỗ rừng trồng có kể đến xoắn khung xe, Bằng việc ứng dụng phần mềm Matlab – Simulink giải hệ PTVP, mơ dao động TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 199 Công nghiệp rừng ô tô xe gặp mấp mô đơn, từ xác định góc xoắn khung xe TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Khang (2001) Dao động kỹ thuật Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Võ Văn Hường (2004) Thiết lập mơ hình khảo sát dao động ô tô vận tải nhiều cầu Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Văn Hùng (2016) Nghiên cứu dao động lắc ngang ô tô sản xuất lắp ráp Việt Nam Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự,Hà Nội FLUCTUATION OF TRUCK PRODUCED AND ASSEMBLED IN VIETNAM IN PROCESS OF WOOD TRANSPORTATION TAKING TWISTED CHASSIS INTO ACCOUNT Nguyễn Hồng Quang1, Nguyễn Văn Bang2, Nguyễn Nhật Chiêu3 1,3 Vietnam National University of Forestry University of Transport and Communications SUMMARY The trucks produced and assembled in Vietnam have been used to transport plantation timber Because of transportation on low quality forest roads, the trucks often experience large oscillations that reduces mellow motion and causes chassis twist This paper presents the results of mathematical modeling and oscillation surveys of trucks for timber transportation taking the twisted chassis into account Keywords: Forestry roads, mathematical model, plantation timber transportation, the mellow motion truck Người phản biện Ngày nhận Ngày phản biện Ngày định đăng 200 : PGS.TS Dương Văn Tài : 16/10/2016 : 25/10/2016 : 02/11/2016 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 6-2016 ... hợp kể đến độ cứng xoắn khung xe, số trường hợp không kể đến độ cứng xoắn khung xe (coi khung xe cứng tuyệt đối) Các kết khảo sát dao động xe: * Trường hợp bánh xe trước trái mặt đường có dạng... lắc ngang khối lượng không treo cầu sau IV KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu kết cấu xe tải Thaco 2,5 chở gỗ rừng trồng xây dựng mô hình dao động khơng gian có tính đến xoắn khung xe Bằng việc ứng dụng... Góc xoắn khung xe D’ALambert thiết lập hệ phương trình vi phân dao động tơ tải Thaco chở gỗ rừng trồng có kể đến xoắn khung xe, Bằng việc ứng dụng phần mềm Matlab – Simulink giải hệ PTVP, mô dao