Thiết kế, chế tạo hệ thống tập xe đạp dùng phanh MRF

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN QUỐC KHẢI THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG TẬP XE ĐẠP DÙNG PHANH MRF Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã chuyên ngành: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017 Cơng trình đƣợc hồn thành Trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quốc Hƣng Ngƣời phản iện 1: Ngƣời phản iện 2: Luận v n thạc s đƣợc ảo vệ Hội đồng chấm ảo vệ Luận v n thạc s Trƣờng Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày 18 tháng 11 n m 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá luận v n thạc s gồm: CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ BỘ CƠNG THƢƠNG CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Trần Quốc Khải MSHV: 15001371 Ngày, tháng, n m sinh: 03-12-1986 Nơi sinh: Long An Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã chuyên ngành:60520103 I TÊN ĐỀ TÀI: “ Thiết kế, chế tạo hệ thống tập xe đạp dùng phanh MRF ” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống tập luyện xe đạp điều chỉnh đƣợc số trình ản đạp xe đạp nhƣ lên dốc đƣờng trƣờng ứng dụng phanh lƣu chất từ iến MRF Các nội dung ao gồm: Tìm hiểu lƣu chất thơng minh ứng dụng, đặc iệt l nh vực phanh Nghiên cứu kết cấu phanh MRF nay, đề xuất kết cấu phanh cho đề tài Tính tốn tối ƣu thiết kế cấu phanh đƣợc đề xuất Chế tạo thực nghiệm đánh giá đặc tính phanh Thiết kế, chế tạo đánh giá kết hệ thống đạp xe II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:Theo QĐ số 1756/QĐ–ĐHCN ngày 27/03/2017 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:27/9/2017 IV NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Quốc Hƣng Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 10 năm 20 17 NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Nguyễn Quốc Hƣng TRƢỞNG KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP.HCM tận tình dạy, truyền đạt, giúp trang ị kiến thức vơ q áu để tơi hồn thành khóa học Tơi xin gửi đến PGS.TS Nguyễn Quốc Hƣng lòng tri ân sâu sắc nhất; khoảng thời gian làm luận v n không nhiều nhƣng kiến thức quý áu thầy giúp em hoàn thành luận v n Thạc s Tôi xin cảm ơn a mẹ tôi, ngƣời ên động viên giúp tơi có thêm động lực để hồn thành luận v n Tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh chị lớp CHCK5A, CHCK5B tơi sát cánh suốt khóa học Thạc sỹ trƣờng, khoảng thời gian không dài nhƣng để lại nhiều kỷ niệm phai mờ Tp.HCM, ngày 20 tháng 10 n m 2017 Học viên thực Trần Quốc Khải i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Hiện thị trƣờng hệ thống tập xe đạp chủ yếu sử dụng hệ thống phanh trở lực ằng miếng đệm ằng cao su Những miếng đệm thƣờng gây tiếng rít khó chịu phanh, phanh tạo số lƣợng nhỏ ụi Ngoài điều quan trọng ạn muốn điều chỉnh mức cƣờng độ tập luyện khơng thể việc điều chỉnh ằng núm vặn thƣờng cảm tính khơng xác Trong nghiên cứu này, đề xuất phanh lƣu chất từ iến đ a kép cuộn dây ên kết hợp với hệ thống tập xe đạp điều chỉnh đƣợc số trình ản đạp xe đạp nhƣ lên dốc đƣờng trƣờng.Để kiểm sốt trở lực hệ thống q trình tập luyện giúp ngƣời tập điều chỉnh xác đƣợc mức độ tập luyện cách dễ dàng Bằng dạng phanh này, thơng qua ài tốn tối ƣu kết hợp với phƣơng pháp phần tử hữu hạn, phần mền ANSYS nhằm tìm kích thƣớc phanh tối ƣu theo yêu cầu cho tạo lực phanh đạt theo yêu cầu hệ thống khối lƣợng phanh nhỏ Từ kết đạt đƣợc, tiến hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đánh giá hiệu hệ thống phanh dùng lƣu chất từ iến cho hệ thống tập xe đạp sử dụng rộng rãi thực tế ii ABSTRACT Currently, the bicycle training system mainly usesbrakingsystems and resistance with rubber pads These pads often cause annoyingcrashesduring braking time, and the brake produces a small amount of dust In addition, when you want to adjust the intensity of exercise correctly, that is not possible because the adjustment by the knob is often emotional and inaccurate In this study, we propose a dual-disc brakes with two coils on each side whichcombined with cycling training system that can adjust some of the basic cycling processes such as ramps and on-roads In order to control the force of the system during training, the practitioner can easily adjust the level of exercise In this form of braking, through the optimization of the finite element method, ANSYS software aims to find the optimal brake size required to produce the braking force required by the system, and Brake volume is minimal From the results achieved, the design, manufacture, testing and evaluation of the efficiency of the braking system using magnetic fluid for bicycle training system can be widely use in practice iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu ản thân tơi dƣới hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Quốc Hƣng, số liệu, kết nêu luận v n trung thực chƣa đƣợc công ố ất kỳ cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận v n đƣợc cảm ơn thông tin trích dẫn luận v n đƣợc ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Học viên Trần Quốc Khải iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU .5 1.1 Lịch sử phát triển xe đạp .5 1.2 Tình hình nghiên cứu giới hệ thống tập xe đạp 1.3 Tình hình nghiên cứu phanh MRF CHƢƠNG PHANH LƢU CHẤT TỪ BIẾN DÙNG CHO HỆ THỐNG TẬP XE ĐẠP……… 11 2.1 Lựa chọn cấu hình phanh MRF 11 2.2 Lựa chọn lƣu chất MR 14 2.3 Lựa chọn vật liệu làm vỏ đ a phanh 17 2.4 Tính tốn mơ men phanh .18 CHƢƠNG TÍNH TỐN TỐI ƢU VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH LƢU CHẤT TỪ BIẾN .25 3.1 Tính tốn moment phanh cần thiết 25 3.2 Xác định kích thƣớc giới hạn phanh .27 3.3 Bài toán thiết kế tối ƣu phanh 28 3.4 Phƣơng pháp giải ài toán tối ƣu phanh 29 3.4.1 Phƣơng pháp giải ài toán từ trƣờng phanh 29 3.4.2 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn 30 3.5 Kết .34 v 3.5.1 MRB đ a đơn với cuộn dây ên vỏ 34 3.5.2 MRB đ a đơn với cuộn dây ên vỏ 37 3.5.3 MRB đ a kép với cuộn dây ên vỏ 39 CHƢƠNG CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH CỦA PHANH MRF… 42 4.1 Bản vẽ thiết kế phanh 42 4.2 Mơ hình thí nghiệm .47 4.3 Kết thí nghiệm 48 4.4 Nhận xét đánh giá kết 48 4.4.1 Nhận xét 48 4.4.2 Nguyên nhân 49 CHƢƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG ĐẠP XE .50 5.1 Thiết kế, chế tạo hệ thống tập đạp xe 50 5.2 Điều khiển moment hệ thống đạp xe 52 5.3 Điều khiển độ nghiêng xe 53 5.4 Kết thực nghiệm 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 PHỤ LỤC 59 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 78 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Phanh trở lực hệ thống tập xe đạp .4 Hình 1.1 Xe Drais .5 Hình 1.2 Xe đạp ộ phận xe đạp .6 Hình 1.3 Hệ thống xe đạp tập thể dục .7 Hình 1.4 Mơ xe đạp tƣơng tác KAIST Hình 1.5 Hệ thống tập xe đạp Hình 1.6 Cấu tạo van MRF Hình 1.7 Mơ hình giảm chấn MR .9 Hình 1.8 Phanh MRF dạng đ a truyền thống Hình 2.1 Phanh MRF dạng tang trống 11 Hình 2.2 Phanh MRF dạng kết hợp với cuộn dây với roto hình chữ T 12 Hình 2.3 Phanh MRF đ a kép cuộn dây 12 Hình 2.4 Phanh MRF với cuộn dây hai ên vỏ 13 Hình 2.5 Đề xuất cấu hình đ a kép với cuộn dây ên vỏ .14 Hình 2.6 Biểu đồ tƣơng quan chất lỏng Newton nhựa Bingham 16 Hình 2.7 Đƣờng cong B-Hcủa MRF 132-DG 17 Hình 2.8 Đƣờng cong B-H thép C45 18 Hình 2.9 Phần tử MRF khe lƣu chất 19 Hình 2.10 MRB đ a đơn với cuộn dây ên vỏ .22 Hình 2.11 MRB đ a đơn với cuộn dây ên vỏ .22 Hình 2.12 MRB đ a kép với cuộn dây ên vỏ .23 Hình 3.1 Kích thƣớc sở an đầu xe .25 Hình 3.2 Sơ đồ lực moment tác dụng lên ánh sau xe 26 Hình 3.3 Vị trí lắp phanh MRF trục sau xe đạp 28 Hình 3.4 Lƣu đồ thiết kế tối ƣu thiết ị MRF sử dụng FEM 31 Hình 3.5 MRB đ a đơn cuộn dây ên vỏ .36 Hình 3.6 MRB đ a đơn cuộn dây ên vỏ .38 Hình 3.7 MRB đ a kép cuộn dây ên vỏ .40 Hình 4.1 Tổng thể cụm phanh 42 Hình 4.2 Cấu tạo đ a phanh 01 43 Hình 4.3 Cấu tạo đ a phanh 03 44 Hình 4.4 Cấu tạo đ a phanh 02 44 Hình 4.5 Cấu tạo trục phanh .45 Hình 4.6 Cấu tạo vỏ phanh 45 Hình 4.7 Cấu tạo vỏ phanh 46 Hình 4.8 Nắp đậy cuộn dây .46 vii CHƢƠNG PHANH LƢU CHẤT TỪ BIẾN DÙNG CHO HỆ THỐNG TẬP XE ĐẠP …… … 2.1 Lựa chọn cấu hình phanh MRF Nhƣ trình ày phần trƣớc, có nhiều nghiên cứu liên quan đến thiết kế, phát triển ứng dụng phanh MRF cho l nh vực khác Phanh dạng đ a [11][12] : loại phanh thông dụng dạng thiết kế phanh MRF.Cấu hình nguyên lý hoạt động đƣợc trình ày hình 1.8 Hiện thiết kế sản phẩm thƣơng mại có sẵn cơng ty Lord Corporation sản xuất Phanh dạng tang trống [13][14]: có thiết kế đơn giản dễ dàng sản xuất Roto có dạng hình trụ từ trƣờng đƣợc ứng dụng theo hƣớng xuyên tâm Tuy nhiên tạo momen qn tính lớn Để khắc phục nhƣợc điểm đó, dạng tang trống ngƣợc đƣợc thiết kế giảm đáng kể momen quán tính Hình 2.1 Phanh MRF dạng tang trống Phanh lƣu chất từ iến với rotor chữ T [4]: có cấu tạo nhỏ gọn so với phanh tang trống nhƣng phức tạp để sản xuất 11 Hình 2.2 Phanh MRF dạng kết hợp với cuộn dây với roto hình chữ T Phanh nhiều đ a[18,19]: thiết kế đƣợc đề xuất nhiều tài liệuvà đƣợc sử dụng phổ iến nhiều ứng dụng yêu cầu moment cao không gian trọng lƣợng ị hạn chế Hình 2.3 Phanh MRF đ a kép cuộn dây Phanh có cuộn dây hai bên [17, 20] : nghiên cứu kết mô cho thấy với cấu hình này, số nhƣợc điểm MRB truyền thống 12 nhƣ tƣợng thắt cổ chai thơng lƣợng từ khó kh n chế tạo ảo trì đƣợc loại ỏ Hình 2.4 Phanh MRF với cuộn dây hai ên vỏ Tuy nhiên, nghiên cứu trƣớc chủ yếu thiết kế chế tạo cho phanh có moment phanh nhỏ (100Nm) Cũng nhƣ trình ày trên, việc đời phanh đ a có cuộn dây ên hơng tạo nhiều thuận lợi cho việc chế tạo phanh MRF, nhiên kích thƣớc (đặc iệt án kính phanh) tƣơng đối lớn, khơng phù hợp cho phanh có moment lớn 120Nm Do vậy, nghiên cứu em đề xuất kiểu phanh kết hợp đ a kép với cuộn dây ên vỏ để giảm kích thƣớc t ng moment phanh, áp dụng cho trƣờng hợp cần moment phanh lớn nhƣ hệ thống tập xe đạp Với kiểu phanh đề xuất này, ta vừa tận dụng đƣợc ƣu điểm phanh đ a kép kết cấu nhỏ gọn, vừa tận dụng đƣợc ƣu điểm dễ chế tạo ảo trì phanh có cuộn dây quấn vỏ ên 13 Hình 2.5 Đề xuất cấu hình đ a kép với cuộn dây ên vỏ Để có sở đánh giá tính ƣu việt loại phanh đ a kép với cuộn dây ên vỏ, kết tối ƣu phanh đƣợc so sánh với loại phanh đƣợc phát triển gần ao gồm: Phanh đ a ên cuộn dây dùng đ a đơn Phanh đ a ên cuộn dây dùng đ a đơn 2.2 Lựa chọn lƣu chất MR Hiện nay, Lord Corporation vƣợt xa nhà sản xuất khác MRF, với loại lƣu chất MRF ản sau: Loại MRF-122-2ED: có ứng suất trƣợt dẻo nhỏ Loại MRF-132DG: có ứng suất trƣợt dẻo trung ình Loại MRF-140CG: có ứng suất trƣợt dẻo trạng thái ình thƣờng (khơng phanh) cao, ma sát lớn nên không phù hợp 14 Trong đề tài này, ta chọn sử dụng lƣu chất MRF-132DG phù hợp Trong lƣu chất chứa 32% hạt sắt dựa hydrocar on dầu, chất phụ gia khác, chất điều chỉnh ma sát Kích thƣớc hạt khoảng từ 0,88 đến 4,03 μm Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật lƣu chất MRF – 132DG Property Value/limits Base fluid Hydrocacbon Operating temperature -40 to 130 (oC) Density 3090 (kg/m3) Color Dark gray Weight percent solid 81.64 (%) Coefficient of thermal expansion (calculated values) Unit volume per 0C 0-50 (oC) 5.5e-4 50-100 (oC) 6.6e-4 100-150 (oC) 6.7e-4 Specific heat at 25 (oC) 800 (J/kg K) Thermal conductivity at 25 (oC) 0.25-1.06 (W/m K) Flash point -150 (oC) Viscosity (slope between 800 anh 500 Hz at 40oC) 0.09 (±0.02) Pa s k 0.269 (Pa m/A) β Mơ hình dẻo Bingham lƣu chất MRF đƣợc iểu thị nhƣ sau[21,22]: (2-1) Trong đó: : Ứng suất cắt chất lỏng : Ứng suất chảy : Độ nhớt chất dẻo khơng có từ trƣờng (độ nhớt sau chảy dẽo) sgn: hàm dấu 15 Mơ hình nhựa Bingham đƣợc thể hình 2.6 thể tính chất MRF phụ thuộc vào ứng suất Hình 2.6 Biểu đồ tƣơng quan chất lỏng Newton nhựa Bingham Các tính chất lƣu iến MRF thay đổi tùy thuộc vào từ trƣờng tác dụng đƣợc tính theo phƣơng trình [23, 24]: (2-2) Trong Y thay cho thông số lƣu iến MRF nhƣ ứng suất chảy, độ nhớt, độ sệt, hệ số khác lƣu chất Gía trị Y có khuynh hƣớng từ Y0 đến Y tƣơng ứng với từ trƣờng từ đến ão hòa SY hệ số momen ão hòa tham số Y B mật độ từ trƣờng.Các hệ số đƣợc xác định ằng thực nghiệm nhƣ sau: 16 Bảng 2.2 Các thông số từ iến lƣu chất MRF132-DG MR Fluid Bingham model ; ; MRF-132DG ; ; Đặc tính từ lƣu chất MRF phi tuyến đƣợc xác định nhƣ sau Hình 2.7 Đƣờng cong B-Hcủa MRF 132-DG 2.3 Lựa chọn vật liệu làm vỏ đĩa phanh Việc lựa chọn vật liệu làm phanh phần quan trọng trình thiết kế chế tạo MRB Vật liệu đƣợc sử dụng thiết kế chế tạo MRB phải đáp ứng đƣợc điều kiện làm việc phanh, yêu cầu thiết kế, chế tạo, tính thơng dụng sẵn có thị trƣờng Thép cac on C45 đƣợc dùng rộng rãi ngành kỹ thuật nói chung chế tạo máy nói riêng vì: Có tính cơng nghệ tốt : dễ gia cơng cắt gọt, hàn … Tính dẫn từ tốt Gía thành tƣơng đối rẻ dễ kiếm 17 Dựa vào ảng 2.3 – trang 118 – sách sổ tay thiết kế khí, thép C45 loại thép có chất lƣợng tốt, với hàm lƣợng cac on vào khoảng 0.42 – 0.50%.Ngoài thành phần thép C45 (tính theo phần khối lƣợng) cịn có: C = 0.4 - 0.5 %; Si = 0.17 - 0.37%; Mn = 0.50 - 0.80%; Ni = 0.3%; S=0.045%; P = 0.045%; Cr = 0.3%; Tính chất học C45: δch= 36kG/mm2; δb= 61kG/mm2; Hb= 229 (cán nóng) tra ảng 2.4 – trang 119 – sách sổ tay thiết kế khí.Tính chất từ thép C45 Hình 2.8 Đƣờng cong B-H thép C45 2.4 Tính tốn mơ men phanh Trong thiết kế MRB, việc tính tốn momen hãm phanh quan trọng định tính hiệu phanh thơng thƣờng giá trị phải lớn giá trị quy định cho trƣớc 18 Momen phanh MRB dạng đ a ao gồm lực: lực ma sát lƣu chất với mặt tiếp xúc đ a lực ma sát lƣu chất với mặt trụ viền đ a Đối với lực ma sát lƣu chất với mặt tiếp xúc đ a quay; xét phần tử vòng tròn nhỏ MRF khe lƣu chất phần đ a phần vỏ phanh nhƣ hình Lực ma sát tức thời tác dụng lên phần tử đƣợc tính theo cơng thức : (2-3) Trong đó: r bán kính c a đĩa quay ng su t tác d ng lên v phanh ng su t tác d ng lên đĩa Hình 2.9 Phần tử MRF khe lƣu chất Momen tạo từ MRF khe lƣu chất tác dụng lên mặt đ a đƣợc tính theo công thức: ∫ ∫ (2-4) Đối với phanh dạng đ a, kích thƣớc khe (d) nhỏ so với án kính đ a ứng suất nhỏ so với ứng suất Vì vậy, phƣơng trình (2-4) viết ∫ (2-5) lại nhƣ sau: Để đơn giản hóa việc phân tích momen MRB dạng đ a, giả thiết sau đƣợc sử dụng: 19 Dịng lƣu chất khơng ị nén chuyển động ổn định theo lớp Bỏ qua tác dụng trọng lực lực ly tâm phần tử lƣu chất chuyển động Khơng có vận tốc hƣớng tâm hƣớng kính Chất lƣu đƣợc xem nhƣ tiếp xúc hồn tồn với đ a khơng ị trƣợt Vì khe lƣu chất nhỏ, nên dòng lƣu chất đƣợc xem nhƣ điền đầy hoàn toàn phanhvà ỏ qua chuyển động dọc trục (hệ số qz) Sử dụng giả thiết trên, tốc độ trƣợt lƣu chất khe đƣợc tính nhƣ sau: (2-6) Trong đó:W vận tốc góc đ a Mơ hình Bingham MRF theo hƣớng qz đƣợc iểu diễn toán học ởi phƣơng trình: (2-7) Trong đó: ứng suất trƣợt tác dụng lên chất lƣu ứng suất chảy dẻo MRF µ độ nhớt sau chảy dẻo lƣu chất , µ thuộc tính chất lƣu giá trị chúng phụ thuộc vào mật độ dòng từ trƣờng tác dụng vào lƣu chất (BMR), đƣợc xác định theo cơng thức (2-2) Thế phƣơng trình (2-6) (2-7) vào phƣơng trình (2-5) ta đƣợc: ∫ ∫ (2-8) Thông thƣờng, mật độ từ trƣờng khe MR hàm án kính r, giá trị , µ MRF khe hàm r phƣơng trình (2-8) phải đƣợc tính theo dạng tích phân Để dễ dàng việc tính tốn, giả sử mật độ từ trƣờng khe lƣu chất số giá trị trung ình mật độ từ trƣờng đƣợc sử dụng Khi đó, phƣơng trình (2-8) đƣợc phân tích thành: 20 (2-9) Cần lƣu ý rằng, mật độ từ trƣờng ngang qua khe lƣu chất mặt trụ đ a phanh lƣu chất ằng nhỏ ứng suất chảy dẻo MRF ên phanh nhỏ nên ỏ qua đƣợc Xem xét yếu tố trên, lực ma sát tác dụng lên mặt trụ ngồi đ a đƣợc tính theo cơng thức: (2-10) Trong ứng suất tác dụng lên thành mặt trụ đ a, K0độ sệt thời điểm từ trƣờng tác động lên lƣu chất ằng 0, tdlà ề dày đ a, chiều rộng khe lƣu chất Moment sinh ma sát phốt trục đƣợc xác định theo công thức: (2-11) Trong đó: : Moment sinh ma sát phớt lò xo với trục (Oz –in) : Bán kính trục lắp phớt (inch) Ω: Tốc độ quay trục (vòng/phút) Oz-in = 0.00706155183333 Nm inch= 0.0254 m Từ phƣơng trình (2-9), (2-10) (2-11) mơ men phanh phanh đ a cuộn dây quấn vỏ ên, cuộn dây quấn vỏ ên phanh đ a kép lần lƣợt đƣợc xác định nhƣ sau: 21 Hình 2.10 MRB đ a đơn với cuộn dây ên vỏ (2-12) Hình 2.11 MRB đ a đơn với cuộn dây ên vỏ 22 (2-13) Hình 2.12 MRB đ a kép với cuộn dây ên vỏ ( ( - ) ( - ) ) ( - ( - - ) - ) - ) ( - t (2-14) Rd: án kính đ a phanh Ri: bán kính ên thể tích MRF phanh Rs : án kính trục d do: lần lƣợt kích thƣớc khe MRF theo hƣớng kính hƣớng trục hai ề mặt phanh vỏ hộp 23 td : ề dày đ a Ω : vận tốc góc đ a (Rad/s) : Độ nhớt động lực học lƣu chất cấp điện khe lƣu chất tƣơng ứng MRF1, MRF2, MRF3 với phanh có cuộn dây ên vỏ , : Ứng suất chảy dẻo lƣu chất cấp điện khe lƣu chất tƣơng ứng MRF1, MRF2, MRF3 với phanh có cuộn dây ên vỏ : Độ nhớt động lực học lƣu chất cấp điện khe lƣu chất tƣơng ứng MRF1, MRF2, MRF3, MRF4, MRF5, MRF6, MRF7 với phanh có cuộn dây ên vỏ , : Ứng suất chảy dẻo lƣu chất cấp điện khe lƣu chất tƣơng ứng MRF1, MRF2, MRF3, MRF4, MRF5, MRF6, MRF7 với phanh có cuộn dây ên vỏ µ0 ty0 : độ nhớt ứng suất chảy dẻo lƣu chất MRF khơng có từ trƣờng chạy qua Tsf : Moment sinh ma sát phớt lò xo với trục Rci Rco : án kính án kính ngồi cuộn dây với phanh có cuộn dây ên vỏ Rc1i Rc1o : án kính án kính ngồi cuộn dây thứ với phanh có cuộn dây ên vỏ Rc2i Rc2o : án kính án kính ngồi cuộn dây thứ với phanh có cuộn dây ên vỏ Moment mặt trụ đ a (moment MRB khơng có dịng điện qua cuộn dây) phanh đ a đơn đƣợc xác định theo công thức : (2-15) Và phanh đ a kép : (2-16) 24 CHƢƠNG TÍNH TỐN TỐI ƢU VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH LƢU CHẤT TỪ BIẾN 3.1 Tính toán moment phanh cần thiết Phanh MR đƣợc thiết kế cho hệ thống tập xe có thơng số an đầu : Hình 3.1 Kích thƣớc sở an đầu xe Chiều dài sở xe : Khoảng cách từ trục trƣớc trọng tâm xe : Khoảng cách từ trục sau trọng tâm xe : Chiều cao xe : Bán kính bánh xe : Tổng khối lƣợng xe (khi có tải) : Vận tốc tối đa xe : Thời gian đáp ứng phanh (thời gian dừng) : Hệ số ma sát bánh xe với mặt đƣờng : Hệ số cản l n : Giá trị giảm tốc xe (m/s2) 25 ... TÊN ĐỀ TÀI: “ Thiết kế, chế tạo hệ thống tập xe đạp dùng phanh MRF ” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Thiết kế, chế tạo thử nghiệm hệ thống tập luyện xe đạp điều chỉnh đƣợc số trình ản đạp xe đạp nhƣ lên... 49 CHƢƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG ĐẠP XE .50 5.1 Thiết kế, chế tạo hệ thống tập đạp xe 50 5.2 Điều khiển moment hệ thống đạp xe 52 5.3... phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Phƣơng pháp luận Thiết kế, chế tạo hệ thống tập xe đạp dùng phanh MRF nhằm tạo hệ thống đạp xe đạt hiệu cao thay cho hệ thống đạp xe cũ hiệu modul trƣớc Trong nghiên cứu