Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả phanh ô tô tải

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG SỐ 71 (12/2020) 86 BÀI BÁO KHOA HỌC THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ TẢI Vũ Văn Tấn1 Tóm tắt Bài báo này giới thiệu các kết quả thử nghiệm hiệu quả p[.]

BÀI BÁO KHOA HỌC THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH Ơ TƠ TẢI Vũ Văn Tấn1 Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết thử nghiệm hiệu phanh ô tô bệ thử phanh lăn loại lực đường mẫu ô tô tải hạng trung Hệ thống phanh ô tô đánh giá chế độ không tải có chất tải mức khác tất thử nghiệm Theo kết thử phanh bệ thử chế độ không tải có tải, hệ thống phanh đạt tiêu chuẩn an tồn kỹ thuật bảo vệ mơi trường thử nghiêm đường, quãng đường phanh tăng 24% trường hợp trọng lượng tăng 62% Điều chứng tỏ dù hệ thống phanh đạt tiêu chuẩn kiểm định ẩn chứa nguy an toàn giao thông lưu thông đường Cách thức kết thu nghiên cứu trường hợp ô tô cụ thể, cần có nghiên cứu chuyên sâu để đánh giá ảnh hưởng tải trọng đến hiệu phanh ô tơ Từ khóa: Động lực học phanh, Bệ thử phanh, Ơ tơ tải, Hiệu phanh, An tồn giao thơng, Thử nghiệm phanh ĐẶT VẤN ĐỀ * Ngày nay, với việc phát triển kinh tế hàng hóa, đất nước ta ngày có nhiều tuyến đường chất lượng cao, nhiều đường cũ mở rộng nâng cấp, nút giao thông giải tránh giao cắt trực diện, đồng mức Điều làm tăng tốc độ trung bình phương tiện lưu thơng đường Ngồi ra, gia tăng khơng ngừng phương tiện giao thông (đặc biệt ô tô tải trọng lớn) làm tăng mật độ phương tiện giao thông Điều làm tăng khả xảy tai nạn giao thông Để giảm thiểu nguy an tồn tơ kiềm chế tai nạn giao thơng tơ gây ra, ngồi biện pháp tổ chức giao thông tốt (phân luồng tuyến, chế tài xử phạt, luật giao thơng đường ) cịn phải đảm bảo tốt tình trạng kỹ thuật tơ, đảm bảo tình trạng kỹ thuật tốt hệ thống phanh cốt yếu Khi thiết kế chế tạo hệ thống phanh ô tô, nhà thiết kế đảm bảo cho hệ thống phanh làm việc tốt đường chế độ tải trọng Khi kiểm định hệ thống phanh hệ thống phanh dừng, đo lực phanh bệ thử phanh Bộ mơn Cơ khí tơ, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thơng Vận tải 86 lăn loại lực khơng chất tải Điều xảy tình trạng: Một tơ đạt tiêu chuẩn kiểm định tiềm ẩn khả không đảm bảo hiệu phanh đường trạng thái đủ tải tải (Vũ Dương Khuê, 2010) Hiện trung tâm đăng kiểm châu Âu áp dụng phương pháp thử phanh có chất tải Tuy nhiên, việc thử phanh có chất tải áp dụng cho xe tải xe đầu kéo semirơmooc (CITA, 2007) Theo qui định hiệp hội kiểm tra kĩ thuật (TUEV) Đức, Áo Thụy Sĩ có đưa tiêu chuẩn thử phanh giống tiêu chuẩn thử phanh mà Việt Nam áp dụng Tuy nhiên, có thêm số cơng đoạn chặt chẽ Bởi theo u cầu an tồn hệ thống phanh ô tô vận hành đường (bao gồm loại đường cao tốc không hạn chế tốc độ, đường cao tốc hạn chế tốc độ, đường quốc lộ, đường tỉnh lộ) xảy tai nạn hệ thống phanh gây nghiêm trọng, kéo theo tai nạn dây chuyền Do Bộ giao thông Đức (Vehrkehrsministerium) hiệp hội đăng kiểm Đức (TUEV) đưa tiêu chuẩn đăng kiểm phanh chặt chẽ (Maha, 2020), (Nguyễn Văn Bang, 2009) Mục đích nghiên cứu tiến hành thử nghiệm phanh ô tô bệ thử phanh lăn KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) loại lực đường với chế độ khơng tải có tải nhằm: - Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng đến hiệu phanh ô tô bệ thử đường - Đánh giá ảnh hưởng tải trọng đến hệ số bám bánh xe đường bánh xe lăn thông qua tiêu hiệu sai lệch lực phanh - Đánh giá khác biệt thử phanh ô tô đường bệ thử loại lực trạng thái tĩnh không tải trạng thái động có tải ĐỘNG LỰC HỌC BÁNH XE TRÊN BỆ THỬ PHANH CON LĂN LOẠI LỰC Khi ô tô tiến hành kiểm tra phanh bệ thử lăn loại lực có hai trạng thái cần xem xét, lăn quay làm cho bánh xe quay (chưa phanh) tiến hành phanh bánh xe lại 2.1 Động lực học bánh xe chưa phanh Khi chưa phanh, lực tác dụng lên bánh xe gồm ba thành phần: Tải trọng tác dụng lên cầu Zt2, phản lực lăn trước N1 lăn sau N2 hình Trong trường hợp động lực học bánh xe tương quan ba thành phần lực kể (Cao Trọng Hiền, 1995) Hình Lực tác dụng lên bánh xe phanh Ngoài tải trọng tác dụng lên cầu Zt2, phản lực lăn trước N1, lăn sau N2 cịn có lực P1, P2 hai lăn chủ động tác dụng lên bánh xe theo phương tiếp tuyến, hai lực tạo mô men Mbcl1, Mbcl2 mô men cấu phanh sinh Mpcc (Cao Trọng Hiền, 2010) Mô men hai lăn tác dụng lên bánh xe xác định: M bcl1  P1.rb (1) (2) M bcl  P2 rb Mô men tổng hai lăn tác dụng lên bánh xe là: (3) M bcl   M bcl1  M bcl Trong mơ men bệ thử phanh tạo ta hai lăn là: M bt  M bt1  M bt Khi kiểm định hệ thống phanh tơ giá trị hiển thị đồng hồ bệ thử là: M bcl M pcc  M bt Mpcc M pcc  M bt Hình Các lực tác dụng lên bánh xe chưa phanh 2.2 Động lực học bánh xe phanh: Khi tiến hành phanh, lực tác dụng lên bánh xe gồm thành phần hình ĐIỀU KIỆN THỬ NGHIỆM 3.1 Lựa chọn đối tượng thử nghiệm Thử nghiệm thực với mức chất tải khác cho ô tô tải HINO WU130PS hình Trong cần nhấn mạnh hệ thống phanh kiểm tra, hiệu chỉnh đảm bảo làm việc tốt Các thông số kỹ thuật ô tô xác định bảng Bảng Thông số kỹ thuật tơ thử nghiệm Loại động Kích thước bao (DxRxC) Trọng lượng toàn Loại hệ thống phanh W04D TN 4955 x1950 x2135 90000 (N) Tang trống, dẫn động thủy lực có trợ lực chân khơng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) Khoảng sáng gầm xe Chiều dài sở Tự trọng Cỡ lốp 220 (mm) 3400 (mm) 35000 (N) 7.50-16-14PR 87 Hình Ơ tơ tải HINO WU130PS 3.2 Địa điểm thử nghiệm Các thử nghiệm thực trung tâm đăng kiểm xe giới 29-07D (Mai Lâm Đông Anh - Hà Nội) Trên dây chuyền kiểm định ô tô tải đường giao thông nội làm bê tông át phan chất lượng tốt điều kiện khô Các thử nghiệm tiến hành đội ngũ cán kỹ thuật Trung tâm thử nghiệm xe giới - Cục đăng kiểm Việt Nam đăng kiểm viên cấp phép trung tâm đăng kiểm xe giới 29-07D 3.3 Thiết bị thử nghiệm a Bệ thử phanh lăn loại lực Bệ thử phanh loại lực IW4 hãng MAHA kiểm tra, hiệu chỉnh theo qui định hình Các thơng số bệ thử bảng Bảng Thông số kỹ thuật bệ thử phanh Bán kính lăn Khoảng cách hai lăn Công suất động Rcl = 101 (mm) l = 400 (mm) 2x11 (kW) Hình Bệ thử phanh IW4 hãng MAHA b Thử nghiệm đường - Thiết bị đo Sensor V1; DATRON; DEWETRON 3000; phần mềm DLSX đồ gá - Đường thử: Mặt đường bê tông nhựa, khô ráo, sẽ, đường thẳng, phẳng, có đủ chiều dài, rộng để thử - Điều kiện mơi trường: Gió nhẹ (nhỏ 5m/s); Nhiệt độ khơng khí nơi thử nghiệm khoảng 250 C 88 Chiều dài lăn Tải trọng tối đa Tốc độ thử Lcl = 1000 (mm) 15 (tấn) 4.6 (Km/h) Ngoài trình thử nghiệm cần sử dụng thiết bị sau: - Thước đo chiều dài; - Cân chuyên dụng để đo tải trọng tác dụng lên bánh xe loại MSI 5300 - 100 tạ (mỗi 20kg) - bao bi số dụng cụ để định vị ô tô thử nghiệm, máy ảnh, bút giấy để ghi kết thử nghiệm… THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Nguyên tắc chất tải - Khi không tải, bỏ hết hàng hoá xe để người lái xe đạp phanh - Khi có tải, chất nặng lên xe cho người ngồi đủ số chỗ - Lần chất tải thứ - 2000kg; Lần chất tải thứ hai - thêm so với lần 200kg; Lần chất tải thứ ba - thêm so với lần 150 kg Ở tải trọng lần hai lần ba thực việc phân bố lại tải trọng cầu Khi chất tải với mức khác KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) đảm bảo theo nguyên tắc gần không thay đổi chiều cao trọng tâm ô tô 4.2 Thử nghiệm bệ thử phanh Tiến hành đưa xe vào thử nghiệm bệ thử phanh hình Đăng kiểm viên tiến hành chỉnh để bánh xe bệ thử, thao tác thực theo quy định kiểm định Kết thử nghiệm in dạng phiếu kiểm định Tổng hợp kết kiểm tra phanh chế độ khơng tải có tải bệ thử thể bảng Hình Kiểm tra phanh bệ thử Bảng Kết thử nghiệm bệ thử phanh khơng tải có tải TT Lực phanh cầu (N) Tải trọng cầu (N) 10720 11400 10296 8375 7500 5650 16500 20100 15600 12500 10760 8400 Lực Tải trọng phanh cầu cầu (N) (N) 9570 17800 18010 34600 19990 39100 22090 43500 22980 45700 23740 47400 Trung bình Thơng qua thực nghiệm thử phanh bệ thử với hai chế độ có tải khơng tải tổng hợp bảng 3, nhận thấy rằng: - Hiệu phanh ô tô qua lần thử kể khơng tải có tải đạt tiêu chuẩn TCN-2242001 với hiệu phanh >50% - Ảnh hưởng tải trọng đến hệ số bám bánh xe lăn tương đối rõ ràng Với tải trọng nhỏ, tải trọng tăng hệ số bám tăng Đến giá trị đó, tải trọng tăng hệ số bám giảm Điều thể cụ thể hình Từ kết bảng 3, giá trị trung bình tải trọng Z và mơ men Mbcl tổng hợp bảng Tổng lực phanh (N) Tổng Tải trọng (N) Hiệu phanh (%) 18180 31980 30420 30120 31270 30770 34300 54700 54700 56000 56460 55800 68 67 68 65 69 67 67.3 Bảng Tổng hợp thử nghiệm bệ thử TT KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) Tải trọng Mô men Z (N) Mbcl (Nm) Z (N) Mbcl (Nm) Z (N) Mbcl (Nm) Z (N) Mbcl (Nm) Z (N) Mbcl (Nm) Z (N) Mbcl (Nm) Cầu trước Cầu sau 8400 2260 10760 3000 12500 3350 15600 4120 16500 4290 20100 4560 17800 3830 34600 7204 39100 7990 43500 8840 45700 9190 47400 9490 89 Mối quan hệ mô men Mbcl tải trọng Z cầu trước thể hình Hình Quan hệ Z Mbcl cầu trước Điểm A có tọa độ là: A(840, 2260), điểm B có tọa độ: B(1076, 3000), điểm C có tọa độ là: C(1250, 3350), điểm D có tọa độ là: D(1560, 4120), điểm E có tọa độ là: E(1650, 4290), điểm F có tọa độ là: F(2010, 4560) Đoạn AG kéo dài OA Đồ thị mối quan hệ Mbcl tải trọng Z cầu sau thể hình 7990), điểm D có tọa độ là: D(4350, 8840), điểm E có tọa độ là: E(4570, 9190), điểm F có tọa độ là: F(4740, 9490) Đoạn AG kéo dài OA 4.3 Thử nghiệm đường - Người lái xe cho ô tô chạy tăng tốc để đạt tốc độ 35 km/h (khoảng 40 km/h), rời chân ga đồng thời ngắt hệ thống truyền lực cách đạp bàn đạp li hợp Khi ô tô đạt vận tốc 30km/h đạp phanh với lực đạp không đổi khoảng P=15 KG đọc kết từ thiết bị đo gắn ô tô, thực chế độ có tải khơng tải Q trình thử nghiệm thể hình Hình Thử nghiệm đường Hình Quan hệ Z Mbcl cầu sau Điểm A có tọa độ là: A(1780, 3830), điểm B có tọa độ: B(3460, 7240), điểm C có tọa độ là: C(3910, - Kết thử nghiệm xác định quãng đường phanh, vận tốc bắt đầu phanh gia tốc phanh tổng hợp bảng Bảng Kết thử nghiệm đường không tải có tải TT 10 11 12 90 Tải trọng cầu (N) Tải trọng cầu (N) Tổng tải trọng (N) 16500 17800 34300 20100 34600 54700 15600 39100 54700 12500 43500 56000 10700 45700 56400 8400 47400 55800 Lực tác dụng lên bàn đạp (KG) 14 13 15 14 15 15 15 14 16 16 16 16 Quãng đường phanh (m) 6.5 7.4 9.0 9.0 8.5 8.6 8.7 8.7 7.4 8.0 8.9 9.2 Vận tốc bắt đầu phanh (Km/h) 31 32 30 29 31 29 31 32 29 30 31 30 Gia tốc phanh (m/s2) 7.4 7.7 5.9 5.1 5.5 5.7 6.6 6.2 5.4 5.7 5.7 6.8 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) - Kết thử nghiệm phanh đường nhận thấy rằng: Qng đường phanh: Khơng tải Có tải Trung bình: 6,95 m 8,60 m Sự chênh lệch qng đường phanh khơng tải có tải là: 8,6  6,95 100%  24% 6,95 Quãng đường phanh tăng lên trọng lượng tồn tô tăng lên Trọng lượng ô tô tăng lên có tải so với lúc khơng tải là: 5550  3430 100%  62% 3430 Giá trị trung bình gia tốc phanh không tải 7,55 có tải 5,86 chênh lệch là: 7,55  5,86 100%  22, 4% 7,55 Có nghĩa phanh có tải quãng đường phanh tăng 24% gia tốc phanh giảm 22,4% so với phanh không tải Để xác định mối quan hệ trọng lượng phanh quãng đường phanh cần phải qua nhiều thử nghiệm nhiều loại xe với loại đường định Trong trường hợp thử nghiệm xác nhận trọng lượng ô tô phanh tăng 62% quãng đường phanh tăng 24% gia tốc phanh giảm 22,4% - Kết thử nghiệm cho thấy đưa ô tô vào bệ thử đạt tiêu chuẩn đánh giá TCN 224-2001 (Bộ Giao thông Vận tải, 2001) kiểm tra đường chế độ khơng tải đạt tiêu chuẩn TCN224-2001 là: Quãng đường phanh: 6,95 m < 7,2 m Gia tốc phanh : 7,55 m/s2 > 5,8 m/s2 - Theo kết thử phanh bệ chế độ không tải có tải, hệ thống phanh đạt tiêu chuẩn an tồn kỹ thuật bảo vệ mơi trường quãng đường phanh tăng 24% Điều chứng tỏ dù hệ thống phanh đạt tiêu chuẩn kiểm định ẩn chứa nguy an toàn lưu thông đường giao thông Điều đề yêu cầu cần có nội dung bổ xung điểm định hệ thống phanh ô tô bệ thử có xét đến tải trọng tơ, cụ thể bệ thử phanh có chất tải KẾT LUẬN Hệ thống phanh có vai trị đặc biệt quan trọng cơng tác đảm bảo an tồn giao thơng đường Các quy trình kiểm định, đánh giá hệ thống phanh từ nhà máy đến trung tâm kiểm định ô tô phát huy tốt vai trò việc đảm bảo chất lượng hệ thống phanh ô tô Các thử nghiệm thực nghiên cứu tập trung vào việc làm rõ sai khác mặt hiệu phanh ô tô tải hạng trung tiến hành kiểm tra phanh đường bệ thử Kết nghiên cứu cho thấy dù hệ thống phanh đạt tiêu chuẩn kiểm định ẩn chứa nguy an tồn lưu thơng đường giao thông Kết chưa thể đánh giá toàn chất tượng góp phần làm sáng tỏ thực tế nguy an tồn giao thơng tơ di chuyển đường với tải trọng khác Để làm rõ ảnh hưởng yếu tố tải trọng đến hiệu phanh tơ cần có nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm sâu sắc hơn, tơ khách tơ tải có tải trọng lớn LỜI CẢM ƠN Tác giả báo xin gửi lời cảm ơn tới PGS-TS Nguyễn Văn Bang đồng nghiệp Trung tâm kiểm định xe giới 29-07D, Trung tâm thử nghiệm xe giới - Cục đăng kiểm Việt Nam hỗ trợ để tiến hành thử nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Giao thơng Vận tải, (2001), Tiêu chuẩn an tồn kỹ thuật bảo vệ môi trường PTCGĐB, Số TCN 224-2001 Cao Trọng Hiền, Đào Mạnh Hùng, (2010), Lý thuyết ô tô, NXB GTVT KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) 91 Cao Trọng Hiền, Nguyễn Văn Bang, Trịnh Chí Thiện, (1995), Thí nghiệm ô tô, Trường Đại học Giao thông Vận tải CITA, (2007), Khuyến nghị tổ chức đăng kiểm ô tô quốc tế, NXB KHKT Nguyễn Văn Bang, (2009), Thiết kế bệ thử phanh tơ có chất tải lên cầu kiểm tra phục vụ công tác kiểm định, Đề tài nghiên cứu KHCN cấp bộ, Bộ Giáo dục Đào tạo Vũ Dương Khuê, (2010), Nghiên cứu kiểm định hệ thống phanh tơ có chất tải, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông Vận tải Maha, (2020), The MAHA modular system, www.maha.de, email: sales@maha.de Abstract: TESTING AND EVALUATING THE BRAKING EFFICIENCY OF A TRUCK This paper introduces the results of testing the brake efficiency on a roller brake test bed and on the road for a medium-sized truck The brake efficiency is evaluated at no-load and loaded modes at different levels in all tests According to the results of the brake test on the test bed, the brake system meets technical safety and environmental protection standards, but when tested on the road, the braking distance increases by 24% when the load increases 62% That proves that even though the brake system has passed the test standard, it still has a hidden risk of losing traffic safety when traveling on the road The manner and the results obtained in this study are just a specific truck case, so more in-depth studies are needed to evaluate the effect of load on vehicle braking performance Keywords: Brake dynamics, Roller brake test bed, Trucks, Braking performance, Traffic safety, Brake test Ngày nhận bài: 10/12/2020 Ngày chấp nhận đăng: 31/12/2020 92 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 71 (12/2020) ... lệch lực phanh - Đánh giá khác biệt thử phanh ô tô đường bệ thử loại lực trạng thái tĩnh không tải trạng thái động có tải ĐỘNG LỰC HỌC BÁNH XE TRÊN BỆ THỬ PHANH CON LĂN LOẠI LỰC Khi ô tô tiến hành... Thông qua thực nghiệm thử phanh bệ thử với hai chế độ có tải khơng tải tổng hợp bảng 3, nhận thấy rằng: - Hiệu phanh ô tô qua lần thử kể khơng tải có tải đạt tiêu chuẩn TCN-2242001 với hiệu phanh. .. trường hợp thử nghiệm xác nhận trọng lượng ô tô phanh tăng 62% quãng đường phanh tăng 24% gia tốc phanh giảm 22,4% - Kết thử nghiệm cho thấy đưa ô tô vào bệ thử đạt tiêu chuẩn đánh giá TCN 224-2001