(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên Rơ Moóc nhiều cầu

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2012 (Ký tên ghi rõ họ tên) Đặng Quốc Cường ii LỜI CẢM ƠN Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người tận tình giúp đỡ tơi suốt thời gian công tác, học tập thực luận văn cao học này: - Ban giám hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, phòng sau đại học ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Động Lực tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành khóa học luận văn tốt - Quý thầy, cô tham gia giảng dạy lớp cao học ngành khai thác bảo trì tơ máy kéo, khóa 2010 – 2012 - TS Nguyễn Nước dành nhiều thời gian để hướng dẫn tận tình đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn - Ths Huỳnh Phước Sơn, Ths Trần Đình Quý, quý thầy cô môn khung gầm khoa khí động lực giúp đỡ nhiều chun mơn q trình cơng tác, học tập tơi thời gian qua - Gia đình bạn học viên động viên, giúp đỡ công việc sống Tp HCM, ngày tháng năm 2012 Học viên thực Đặng Quốc Cường iii TÓM TẮT Hệ thống phanh khí nén thống quan trọng ơtơ vận tải, đảm bảo tính an tồn xe chuyển động đường, thiết kế cải tạo hệ thống phanh cần phải tính tốn động lực học dẫn động (truyền động khí nén) hệ thống để nâng cao khả phản ứng nhanh tính đồng phanh hệ thống Q trình lưu thơng dịng khí hệ thống phanh khí nén phức tạp, lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên nay, chưa có biểu thức tốn học biểu diễn xác q trình lưu thơng dịng khí hệ thống Vì vấn đề đặt cần phải có phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén có độ xác cao có khả ứng dụng vào thực tế.Đề tài luận văn giải vấn đề đạt số kết sau: - Nghiên cứu phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén dựa phương pháp mơ hình hóa áp suất tập trung điểm nút - Ứng dụng phương pháp tính tốn để xác định đặc tính lưu thơng dịng khí nén dẫn động phanh rơ-moóc nhiều cầu Cấu trúc luận văn gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3:Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén phương pháp mơ hình hóa Chương 4: Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ-moóc nhiều cầu Chương 5: Kết luận iv ABSTRACT Air brake system is the most important system on the vehicle transport, it ensures safety of vehicles moving on the road, so when designing or renovating brakes need to calculate the dynamics driven (pneumatic actuator) system to improve the ability to respond quickly and synchronized braking system The process flow of the gas in the pneumatic brake system is complex, depends on many factors, so far, there is no mathematical expression represented accurately process flow of the gas stream in systems So the problem arises is the need to have dynamic calculation methods pneumatic brake actuator with high accuracy and the applicability of the results Thesis has solved this problem and achieve some results as follows: - Research calculation methods pneumatic brake actuator dynamics by modeling method and pressure concentrated in nodes - Applications calculation methods to determine the flow characteristics of the pneumatic in brake actuation trailers Structure thesis consists of five chapters: Chapter 1: Overview Chapter 2: Theoretical basis Chapter 3: Calculate the pneumatic brake actuator dynamics by modeling method Chapter 4: Calculation of the dynamics of pneumatic brake actuator on the trailer Chapter 5: Conclusion v MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn ii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách hình ix Danh sách bảng xi Chƣơng 1: Tổng quan 1.1Lý thực tầm quan trọng đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Kế t quả nghiên cứu và ngoài nước 1.4 Hướng nghiên cứu 1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 1.4.3 Hướng nghiên cứu 1.5 Giới hạn đề tài Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết 10 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh khí nén 10 2.1.1 Vài nét vấn đề an tồn giao thơng cần thiết hệ thống phanh ô tô 10 2.1.2 Yêu cầu hệ thống phanh khí nén 11 2.1.3 Dẫn động phanh khí nén 13 2.1.4 Các cụm dẫn động phanh khí nén 33 2.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình hóa 37 2.2.1 Sự tương đương đại lượng điện khí nén 37 2.2.2 Phương trình lưu lượng điểm nút 39 vi 2.2.3 Phương trình lưu lượng dịng khí qua lỗ tiết lưu 40 2.2.4 Phương trình lưu lượng vào dung tích 43 2.2.5 Khái niệm chung mạch dòng 49 2.3 Các phương pháp tính tốn 50 2.3.1 Bài toán Cauchy 51 2.3.2 Phương pháp Euler 53 2.3.3 Phương pháp Runge – Kutta 54 2.3.4 Sử dụng phần mềm MATLAB 58 Chƣơng 3: Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén phƣơng pháp mơ hình hóa 60 3.1 Phương pháp mô hình hóa 60 3.1.1 Các giả thiết sử dụng phương pháp mơ hình hóa 60 3.1.2 Phương pháp mơ hình hóa 60 3.2 Xác định đặc tính lưu thơng khâu D-E tích thay đổi 72 3.2.1 Mục đích việc xác định đặc tính khâu D-E tích thay đổi 72 3.2.2 Đặc tính lưu thơng khí nén bầu phanh tích thay đổi 72 Chƣơng 4: Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ-moóc nhiều cầu 78 4.1 Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén rơ-mc 78 4.2 Sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ-móoc nhiều cầu điển hình 79 4.3 Mơ hình hóa xây dựng hệ phương trình vi phân cho mạch dẫn động phanh khí nén rơ-moóc nhiều cầu 80 4.4 Dùng Matlab để giải hệ phương trình vi phân 83 Chƣơng 5: Kết luận 87 5.1 Kết nghiên cứu 87 5.2 Hướng phát triển 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Giải thích ký hiệu D-E Khâu động lực học gồm tiết lưu D dung tích E 𝑣𝑘𝑝 Vận tốc tới hạn dịng khí nén, đơn vị (m/s) R Hằng số khí, R = 287,14 k Hệ số mũ đoạn nhiệt, k = 1,4 T Nhiệt độ tuyệt đối khí nén, đơn vị oK µ Hệ số lưu lượng 𝑚 Lưu lượng tức thời dịng khí nén, 𝑚 = p Áp suất khí nén, đơn vị (Pa) V Thể tích bình chứa, đơn vị (m3) 10 f Diện tích tiết diện lưu thông đường ống, đơn vị (m2) 11 y Hành trình piston, đơn vị (m) 12 C Độ cứng lò xo, đơn vị (N/m) 13 t Thời gian, đơn vị (s) 14 F Diện tích bề mặt piston, đơn vị (m2) viii 𝑑𝑚 𝑑𝑡 , đơn vị (m3/s) DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1:Sơ đồ khối phương pháp mơ hình hóa Hình 1.2: Mơ hình hóa hệ thống phanh khí nén Hình 1.3: Mơ hình hóa hệ thống phanh khí nén xe KrAZ-6510 Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống phanh điện – khí nén Hình 1.5:Sơ đồ mơ hình hóa dẫn động khí nén Hình 1.6:Sơ đồ hệ thống phanh khí nén Hình 2.1: Cơ cấu địn xoay Hình 2.2:Sơ đồ dẫn động phanh xe Kamaz-5320 Hình 2.3: Giản đồ phanh Hình 2.4: Dẫn động phanh rơ-mc dịng Hình 2.5: Q trình nạp xả khí nén bình chứa Hình 2.6: Dẫn động phanh rơ-mc hai dịng Hình 2.7: Bố trí van tăng tốc xe Hình 2.8:Sơ đồ bố trí van hạn chế áp suất cầu trước Hình 2.9:Sơ đồ bố trí điều hịa lực phanh Hình 2.10:Vị trí lắp đặt điều hồ lực phanh xe Kamaz Hình 2.11: Van hiệu chỉnh mắc nối tiếp Hình 2.12: Van hiệu chỉnh Hình 2.13: Van hiệu chỉnh mắc song song Hình 2.14: Các phương án bố trí điều hịa lực phanh van tăng tốc Hình 2.15: Van tổng phanh Hình 2.16: Bầu phanh Hình 2.17: Liên kết bầu phanh cấu phanh Hình 2.18: Van tăng tốc xe đầu kéo rơ mooc terberg Hình 2.19:sơ đồ bố trí van bảo vệ Hình 2.20.Tiết lưu kí hiệu ix Hình 2.21: Mơ hình hóa bầu phanh Hình 2.22: Mơ hình tính tốn bầu phanh Hình 2.23: Đặc tính lưu thơng khâu D-E Hình 3.1: Mạch dẫn động phanh Hình 3.2: Mơ hình hóa hệ thống dẫn động phanh khí nén Hình 3.3: Mơ hình hóa đoạn ống dẫn Hình 3.4: Đồ thị hệ số lưu lượng μ ứng với đường kính đường ống Hình 3.5: Mơ hình hóa van tổng phanh Hình 3.6: Van tăng tốc Hình 3.7: Sơ đồ hai khâu D-E mắc nối tiếp Hình 3.8: Sơ đồ hai khâu D-E mắc song song Hình 3.9: Sơ đồ hai khâu D-E mắc hỗn hợp Hình 3.10: Sơ đồ mơ hình hóa bầu phanh Hình 3.11: Mơ hình hóa bầu phanh Hình 3.12: Thuật tốn giải phương trình vi phân Hình 3.13: Đặc tính áp suất bầu phanh trường hợp thể tích khơng đổi thay đổi Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống phanh đầu kéo – rơ-mc Hình 4.2: Hệ thống phanh rơ-mc nhiều cầu Hình 4.3:Sơ đồ mơ hình hóa mạch dẫn động phanh khí nén ba cầu Hình 4.4: Thuật tốn giải hệ phương trình vi phân Hình 4.5: Đặc tính động lực học hệ thống phanh rơ-mc ba cầu Hình 4.6: Đặc tính động lực học phanh rơ-mc x DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Sự tương đương điện khí nén Bảng 3.1: Các sơ đồ mạch dẫn động khí nén biểu thức tốn học xi LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 3.13: Đặc tính áp suất bầu phanh trường hợp thể tích khơng đổi thay đổi Hình 3.13 đồ thị đặc tính áp suất bầu phanh trường hợp thể tích khơng đổi thay đổi Đường cong màu đỏ ứng với trường hợp thể tích bầu phanh khơng đổi, đường cong màu xanh ứng với trường hợp thể tích bầu phanh thay đổi Từ đồ thị đặc tính áp suất ta thấy, thể tích bầu phanh thay đổi áp suất bầu phanh đạt cực đại sau khoảng thời gian 0,25s, coi thể tích bầu phanh khơng đổi áp suất đạt cực đại sau khoảng thời gian 0,23s.Trường hợp nhả phanh sai lệch trường hợp thể tích khơng đổi thay đổi khơng đáng kể Vậy sai số trường hợp tăng áp suất phanh bầu phanh tích khơng đổi bầu phanh tích khơng đổi khoảng 10% Vì tính tốn động lực học dẫn động hệ thống phanh khí nén trường hợp ta giả thiết tất bầu phanh tích khơng đổi, tốn trở nên đơn giản việc tính tốn trở nên đơn giản nhiều HVTH: Đặng Quốc Cường - 76- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Kết luận Hệ thống phanh khí nén hệ thống phức tạp, bị chi phối bỡi nhiều yếu tố khác nhau, đặc biệt thông số kết cấu như: kích thước khoan bên cụm van; chiều dài, đường kính ống dẫn; vị trí tương quan cầu trước cầu sau…vì tính tốn thiết kế cải tiến hệ thống phanh khí nén ta cần phải nghiên cứu đặc tính động lực học phanh để nâng cao khả phản ứng nhanh hệ thống, đồng thời bảo đảm tính đồng phanh cầu Phương pháp mơ hình hóa tính áp suất tập trung điểm nút phương pháp đáng tin cậy để tính tốn động lực học truyền động khí nén bên hệ thống phanh khí nén.Việc áp dụng phương pháp kết hợp với thông số kết cấu ô tô công cụ hữu ích cho cơng tác thiết kế cải tiến hệ thống phanh khí nén Để chứng minh tính khả dụng phương pháp mơ hình hóa tính áp suất tập trung điểm nút, phần (chương 4) phần trình bày phương pháp tính động lực học dẫn động phanh khí nén cho mạch dẫn động phanh thực tế, mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc nhiều cầu, với thông số kết cấu lấy từ họ xe rơ-moóc hãng WABCO HVTH: Đặng Quốc Cường - 77- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN RƠ-MÓOC NHIỀU CẦU 4.1 Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén rơ-mc: Ngày nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày cao, vận chuyển với số lượng lớn Để nâng cao hiệu sử dụng phương tiện vận chuyển, bớt thời gian xe nằm chờ bốc xếp hàng hóa người ta sử dụng loại xe đầu kéo, rơmoóc để vận chuyển Việc vận chuyển làm giảm chi phí đầu tư cho việc mua đầu kéo đảm bảo lượng hàng vận chuyển Vì xe đầu kéo rơ-móoc ngày sử dụng rộng rãi, chuyển động yêu cầu xe phải chạy theo ý người điều khiển, phải dừng gặp cố nên việc tính tốn thiết kế hệ thống phanh xe quan trọng Do rơ-moóc gắn vào xe kéo nên hệ thống phanh rơ-moóc phải hoạt động thông qua xe kéo Người lái điều khiển phanh rơ-móoc cách điều khiển phanh xe đầu kéo Rơ-móoc gắn vào đầu kéo hình 4.1 Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống phanh đầu kéo – rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 78- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Một hệ thống phanh rơ-móoc thường trang bị có phanh tay rơ-móoc phanh chân rơ-móoc 4.2 Sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ-móoc nhiều cầu điển hình: Để tính tốn động lực học dẫn động hệ thống phanh rơ-moóc nhiều cầu trước hết ta phải có mạch đãn động phanh rơ-mc nhiều cầu hồn chỉnh.Hình 4.2 hệ thống phanh rơ-mc ba cầu điển hình Mạch bao gồm: van tổng phanh đặt xe kéo, liên kết hệ thống phanh xe kéo rơ-moóc đầu nối Ở phần rơ-moóc có cụm van phân phối 3, 5, bình chứa khí nén bầu phanh 6,7 bố trí hình vẽ Hình 4.2: Hệ thống phanh rơ-moóc nhiều cầu 1-Van tổng phanh; 2-Đầu nối; 3-Van phân phối; 4-Bình chứa; 5-Van phân phối cầu sau; 6-Bầu phanh cầu trước rơ-moóc; 7-Bầu phanh cầu sau rơ-moóc Đường ống điều khiển từ van tổng phanh đến van phân phối có đường kính 0,9.10-2 (m), đường ống dẫn từ van phân phối đến bầu phanh có đường kính 1,2.10-2 (m) đường ống dẫn nguồn khí nén từ xe kéo rơ-mc có đường kính 1,3.10-2 (m) HVTH: Đặng Quốc Cường - 79- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Khi tính tốn động lực học dẫn động phanh rơ-mc nhiều cầu ta cần sử dụng giả thiết sau: - Tính trường hợp phanh gấp, tức van phân phối chuyển kênh (đóng – mở van) cách tức - Áp suất khí nén bình chứa số suốt trình phanh áp suất 𝑝𝑚𝑎𝑥 = 105 𝑃𝑎 - Khơng có rị rỉ khí nén hệ thống - Nhiệt độ khí nén khơng đổi tồn hệ thống - Thể tích bầu phanh cụm van khơng đổi Thực tế, thể tích bầu phanh cụm van phần tử thay đổi, đặc biệt với bầu phanh thay đổi diễn rõ rang Vì vậy, để sử dụng giả thiết “thể tích bầu phanh cụm van không đổi”, trước tiên ta cần đánh giá sai số tính tốn bầu phanh tích thay đổi bầu phanh tích khơng đổi Nếu sai số nằm giới hạn cho phép ta dùng giả thiết giúp cho toán trở nên đơn giản nhiều Các bước tiến hành tính tốn động lực học dẫn động phanh rơ-mc - Đánh giá sai số tính tốn bầu phanh tích thay đổi bầu phanh tích khơng đổi - Mơ hình hóa mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc lập phương trình vi phân - Dùng Matlab để giải hệ phương trình vi phân - Nhận xét kết đạt 4.3 Mơ hình hóa xây dựng hệ phƣơng trình vi phân cho mạch dẫn động phanh khí nén rơ-moóc nhiều cầu: Từ sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc ba cầu (hình 4.2), ta mơ hình hóa thành sơ đồ mơ hình hóa sau: HVTH: Đặng Quốc Cường - 80- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ p1 V kp p2 Y 10 VY Y1 Y8 Y3 Y7 A 10 Y9 Y2 12 Y 12 B A VY 11 Y 11 B Y 14 13 Y5 Y 13 VY 15 Y 15 Y4 14 VY Y6 Hình 4.3:Sơ đồ mơ hình hóa mạch dẫn động phanh khí nén ba cầu 1,…,15: tiết lưu; Y1,…,Y15: điểm nút; Vy: dung tích điểm nút Từ sơ đồ mơ hình hóa trên, ta xây dựng hệ phương trình vi phân sau: Tại nút Y1: 𝑚1 − 𝑚2 − 𝑚𝐸𝑘𝑝 = Tại nút Y2: 𝑚2 − 𝑚3 − 𝑚8 − 𝑚𝐸2 = Tại nút Y3: 𝑚3 − 𝑚𝐸𝐴 = Tại nút Y4: 𝑚4 − 𝑚5 − 𝑚6 − 𝑚𝐸4 = Tại nút Y5: 𝑚5 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y6: 𝑚6 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y7: 𝑚7 − 𝑚𝐸𝐵 = Tại nút Y8: 𝑚8 − 𝑚𝐸𝐴 = Tại nút Y9: 𝑚9 − 𝑚10 − 𝑚11 − 𝑚𝐸9 = HVTH: Đặng Quốc Cường - 81- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Tại nút Y10: 𝑚10 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y11: 𝑚11 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y12: 𝑚12 − 𝑚𝐸𝐵 = Tại nút Y13: 𝑚13 − 𝑚14 − 𝑚15 − 𝑚𝐸13 = Tại nút Y14: 𝑚14 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y15: 𝑚15 − 𝑚𝐸𝑘 = Khai triển phương trình vi phân trên, sử dụng cơng thức 2.2; 2.4 2.7 ta có: 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝𝑣 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝1 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝2 𝐴𝑣 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝4 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝𝑣 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝2 𝐴𝑣 𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝜇𝑓 𝑝1 − 𝑝 𝐵 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝑉𝑘 𝑑𝑝 − 𝐵𝑝 −𝑝 𝑝 𝑣 −𝑝 𝐵 𝐵𝑝 𝑣 −𝑝 𝐵 𝑝 −𝑝 𝐴 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝐵𝑝 𝐵 −𝑝 𝑝 −𝑝 10 10 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 10 𝑘 − 𝑝 𝐵 −𝑝 9 𝑉𝑘 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑉𝐵 𝑑 𝑝 𝐵 𝑘 𝑑𝑡 𝑉𝐴 𝑑𝑝 𝐴 𝑘 𝑑𝑡 − 𝜇𝑓 − 𝑉 𝑘𝑝 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 − 𝜇𝑓 𝑝2 =0 (4.1) 𝑝 −𝑝 𝐴 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 =0 =0 (4.2) (4.3) 𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 − 𝜇𝑓 𝑝4 𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.4) =0 (4.5) =0 (4.6) =0 (4.7) =0 (4.8) 𝑝 −𝑝 10 10 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 𝑉𝑘 𝑑𝑝 10 𝑘 𝑑𝑡 HVTH: Đặng Quốc Cường − 𝐵𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝜇𝑓 𝑝4 − 𝐵𝑝 −𝑝 𝑉𝐴 𝑑𝑝 𝐴 𝑘 𝑑𝑡 𝑝 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝜇𝑓 𝑝2 𝐵𝑝 𝐵 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝜇𝑓 𝑝𝐵 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝐵𝑝 𝑣 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝐴 𝜇𝑓 𝑝𝐵 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝4 𝑝 𝑣 −𝑝 10 − 𝜇𝑓 =0 𝑝 −𝑝 11 11 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 11 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.9) (4.10) - 82- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 −𝑝 11 11 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 𝑣 −𝑝 𝐵 12 𝑝𝑣 𝐵𝑝 −𝑝 𝑣 𝐵 𝐴𝑣 𝜇𝑓 11 − 𝑉𝑘 𝑑𝑝 11 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.11) − 𝑉𝐵 𝑑𝑝 𝐵 𝑘 𝑑𝑡 =0 𝑝 𝐵 −𝑝 13 13 𝑝𝐵 𝐵𝑝 −𝑝 𝐵 13 − 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 14 14 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 14 (4.12) − 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 15 15 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 15 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 13 𝑘 𝑑𝑡 = 0(4.13) 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 14 14 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 14 − 𝑉𝑘 𝑑𝑝 14 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.14) 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 15 15 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 15 − 𝑉𝑘 𝑑𝑝 15 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.15) Nếu 𝑝𝐴 ≤ 0,1MPathì 𝑝𝐵 = 𝑝𝑎𝑡 = 0,1MPa Nếu 𝑝𝐴 > 0,1MPa 𝑝𝐵 tính theo cơng thức 4.7 4.12 4.4 Dùng Matlab để giải hệ phƣơng trình vi phân: Dùng phần mềm Matlab-simulink để giải hệ phương trình vi phân trên, q trình giải hệ phương trình vi phân có sử dụng thông số đầu vào sau: - Áp suất đầu vào 𝑝𝑣 = 105 (Pa) - Các hệ số 𝐴 = 0,654; 𝐵 = 1,13; 𝑘 = 1,4 - Vận tốc tới hạn 𝑣 = 340 (m/s) - Thể tích van tổng phanh: 𝑉𝑘𝑝 = 0,25 10−3 (m3) - Thể tích điểm nút: 𝑉𝑌 = 0,12 10−3 (m3) - Thể tích van phân phối: 𝑉𝐴 = 𝑉𝐵 = 0,25 10−3 (m3) - Thể tích bầu phanh: 𝑉𝑘 = 2,5 10−3 (m3) - Hệ số lưu lượng 𝜇 tra hình 3.4 - Tiết diện đường ống 𝑓 = - 𝑑: đường kính ống dẫn 𝜋𝑑 Lưu đồ thuật toán để giải hệ phương trình sau: HVTH: Đặng Quốc Cường - 83- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 4.4: Thuật tốn giải hệ phương trình vi phân Sau dùng Matlab giải hệ phương trình vi phân ta đồ thị sau: Hình 4.5: Đặc tính động lực học hệ thống phanh rơ-mc ba cầu Hình 4.5 đặc tính động lực học dẫn động phanh rơ-moóc ba cầu, đường cong màu đỏ ứng với mạch dẫn động phanh cầu trước rơ-moóc, đường cong màu xanh ứng với mạch dẫn động phanh hai cầu sau rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 84- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Kết đồ thị cho thấy, phanh rơ-moóc, có không đồng cầu trước hai cầu sau rơ-mc, cụ thể, phanh cầu trước rơ-mc có tác dụng phanh trước cịn hai cầu sau có tác dụng chậm chút Nếu để xảy tình trạng khơng đồng cầu trước cầu sau rơ-mc làm cho rơmc ổn định phanh gấp, cần phải khắc phục tình trạng Có nhiều phương án giải để khắc phục tình trạng khơng đồng phanh như: bố trí cụm van; sử dụng van tăng tốc; chọn đường kính, chiều dài đường ống dẫn… Tuy nhiên, phương án giải đơn giản thay đổi đường kính ống dẫn, cụ thể thay đổi đường kính ống điều khiển cầu sau rơ-mc từ 0,9.10-2 (m) xuống cịn 0,8.10-2 (m) Khi thay đổi đường kính đường ống điều khiển cầu sau rơ-mc hệ số lưu thơng 𝜇𝑓 thay đổi, tra lại hệ số lưu lượng 𝜇 hình 3.4 dùng phần mềm Matlab để tính tốn ta dược đặc tính động lực học phanh rơ-mc sau: Hình 4.6: Đặc tính động lực học phanh rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 85- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Từ đồ thị hình 4.6 ta thấy rằng, thay đổi đường kính ống điều khiển cầu sau tính đồng cầu trước cầu sau cải thiện đáng kể.Đường cong màu xanh gần trùng với đường cong màu đỏ Vậy, tính tốn thiết kế hệ thống phanh rơ-mc nhiều cầu, ngồi việc lựa chọn cụm van, bố trí cụm van vị trí tối ưu, ta cịn phải lựa chọn đường kính đường ống dẫn cách hợp lý để đạt hiệu phanh cao đảm bảo đồng phanh cầu Ngoài ra, ta phải quan tâm đến đồng phanh xe kéo rơ-moóc để nâng cao định phanh xe kéo rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 86- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƢƠNG KẾT LUẬN 5.1 Kết nghiên cứu: Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu phương pháp mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén dựa phương pháp mơ hình hóa, hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Nước, quan tâm giúp đỡ thầy cô, bạn bè với nỗ lực thân, hoàn thành luận văn thời gian quy định đạt số kết sau: - Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu kết nghiên cứu nước liên quan đến đề tài, từ xác định phương pháp nghiên cứu, hướng nghiên cứu đề tài luận văn - Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp mơ hình hóa, từ sở lý thuyết này, ta mơ hình hóa đường ống, cụm van hệ thống phanh khí nén - Xây dựng phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén phương pháp mơ hình hóa, phương pháp tính gồm ba bước:  Mơ hình hóa phận mạch dẫn động phanh khí nén thành khâu D-E  Thiết lập phương trình vi phân khâu  Dùng phần mềm Matlab để giải phương trình vi phân, từ xác định đặc tính động lực học phanh - Ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén cho mạch dẫn động phanh cụ thể, mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc ba cầu đưa phương pháp hiệu chỉnh (khi cần thiết) Nội dung luận văn tài liệu mang tính hệ thống, đầy đủ, áp dụng vào thực tế để tính tốn động lực học dẫn động hệ thống phanh khí HVTH: Đặng Quốc Cường - 87- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ nén Do thời gian có hạn nên đề tài mang tính lý thuyết, chưa có mơ hình thực tế để kiểm nghiệm phương pháp tính tốn 5.2 Hƣớng phát triển: Do hạn chế mặc thời gian kinh phí nên đề tài dừng lại việc nghiên cứu lý thuyết phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén.Trong tương lai, có điều kiện phát triển thêm đề tài mở rộng theo hướng: - Xây dựng mơ hình thực tế để tính tốn kiểm nghiệm độ xác phương pháp tính tốn, đánh giá sai số tính tốn lý thuyết thực nghiệm, từ tìm hệ số thực nghiệm để đưa phương pháp tính tốn vào ứng dụng thực tế - Sử dụng phương pháp mơ hình hóa để tính tốn mạch dẫn động phanh khí nén phức tạp hệ thống phanh khí nén có sử dụng van điện từ, hệ thống phanh khí nén có sử dụng ABS, ASR… HVTH: Đặng Quốc Cường - 88- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyeãn Khắc Trai, Cấu tạo gầm ô tô tải, xe buýt, NXB GTVT, 2007 [2] TS Nguyễn Nước, Lý thuyết ô tô, NXB Giáo Dục, 2001 [3] N.F Metlyuk, V.P Avtushko, Dynamics of pneumatic and hydraulic drive cars, Machinery, Moscow 1980 [4] Air brake hand book, Bendix Commercial Vehicle Systems LLC, 2004 [5] Alexander Kramskoy, Improvement of calculation and dynamics air brake on vehiclesKharkiv State road - Transport University, 2006 [6] A.L Bondarenko, The mathematical models of pneumatic brake drive of car of КrAZ-6510 Ukraina – 2008 [7] S.I Poseur, GS.TS L.O Red, GS.TS A.N Krasyuk, Mathematical model of electronic circuit - pneumatic brakeactuators with proportional modulators, Moscow, tháng năm 2009 [8] Zbigniew Kulesza, Franciszek Siemieniako, Modeling the air brake system equipped with the brake and relay valves,Bialystok University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Department of Automatics and Robotics, Ba lan, 2010 [9] Miatluk M, Kaminski Z: Brake systems of road vehiclescalculations Wyd.Politechniki Białostockiej, Białystok 2005 [10] Gertz E.V Dynamics of pneumatic systems of machines Moscow, Mashinostroyeniye, 1985 [11] Subramanian S.C., Darbha S., Rajagopal K.R.: Modeling the pneumatic subsystem of a S–cam air brake system Report SWUTC/03/167108–1, Texas Transportation Institute, Texas 2003 [12]B W Anderson, The Analysis and Design of Pneumatic Systems, New York: John Wiley & Sons, Inc., 1967 [13] Lê Thành Sơn, Matlab Simulink điều khiển tự động, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, 2008 HVTH: Đặng Quốc Cường - 89- GVHD: TS Nguyễn Nước S K L 0 ... tốn động lực học hệ thống phanh khí nén  Đưa phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén quan điểm mơ hình hóa  Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ- mooc nhiều cầu ... tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ- móoc nhiều cầu 1.4.2 Đối tƣợng nghiên cứu  Lý thuyết hệ thống phanh khí nén tơ  Các định luật khí nén  Động lực học dẫn động phanh khí nén  Lý... tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ- mc nhiều cầu 78 4.1 Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén rơ- mc 78 4.2 Sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ- móoc nhiều cầu điển hình