Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến chất lượng phanh của ô tô sơ mi rơ moóc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN TOÀN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN CHẤT LƯỢNG PHANH CỦA Ơ TƠ SƠ MI - RƠ MC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN TOÀN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN CHẤT LƯỢNG PHANH CỦA Ô TÔ SƠ MI - RƠ MC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN MẠNH HÙNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2022 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN VĂN TỒN Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/08/1996 Nơi sinh: Tiền Giang Quê quán: Thiện Trí- Cái Bè-Tiền Giang Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0767655590 Fax: E-mail: vantoan1908.tg@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1.Cao đẳng: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 9/2014 đến 5/2017 Nơi học (trường, thành phố): Trường CĐ Giao Vận Tải TW III, Tp.HCM Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ô tô Đại học: Hệ đào tạo: Khơng quy Thời gian đào tạo từ 8/2018 đến 5/2020 Nơi học (trường, thành phố): ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật, Tp.HCM Ngành học: Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Trọng Thức III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Nơi công tác Thời gian 1.Từ tháng 8/2018 đến tháng 11/2020 2.Từ tháng 11/2021- Công việc đảm nhiệm 1.Trường CĐ Kinh Tế Công Nghệ Nhân viên khoa kỹ Thành Phố Hồ Chí Minh thuật 2.Trường Cao Đẳng Bách Khoa Sài Giảng viên khoa kỹ Gòn thuật i KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Được giúp đỡ thầy hướng dẫn hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt ra, thơng qua q trình “ nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng thông số kết cấu đến chất lượng phanh tơ sơ mi - rơ mc ” thu số kết luận văn sau: Thiết lập chương trình tính tốn động lực học phanh đoàn xe ứng dụng Matlab, áp dụng chương trình đề khảo sát dạng đoàn xe tương tự giúp giảm thời gian q trình tính tốn động lực học phanh khảo sát ảnh hưởng khác Từ kết tính tốn nhận bảng giá trị, xuất biểu đồ để nhận xét ảnh hưởng thơng số tải trọng vị trí đặt hàng chiều cao trọng tâm có tầm ảnh trình sử dụng Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước cáng lớn tải trọng phân bố chủ yếu lên cầu sau làm tăng khả sử dụng trọng lượng bám cho cầu sau, chiều cao trọng tâm xe lớn, hiệu phanh bị ảnh hưởng khí làm giảm chiều cao trọng tâm hệ số moment bám theo chiều cao thay đổi tuyến tính Do để đạt hiệu phanh việc bố trí tải lên xe phải phù hợp đảm bảo không tải trọng tâm không cao phân bố tải trọng nên lùi cầu sau Áp suất dẫn động hệ số ma sát má phanh tang trống tăng làm tăng hiệu trình phanh Việc cấu phanh có chưa chất bơi trơn hay dầu nhờn, nước bề mặt ma sát làm giảm hệ số ma sát cấu phanh giảm hiệu phanh Với mơ hình tính tốn làm sở để áp dụng vào thực tiễn trình kiểm nghiệm nghiên cứu cải tiến hoạt động xe Trên thực tế thay sửa chữa xe khơi phục lại tình trạng hoạt động xe kiểm nghiệm kinh nghiệm thân chưa đánh giá cụ thể mặt tính toán thực tế độ bền khả chịu tải trọng áp suất sinh trình phanh hay cụ thể hiệu phanh Hướng nghiên cứu : 85 - Tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng mơ hình nghiên cứu lý thuyết, cụ thể chất tải lên xe FAW theo trường hợp đề cập Sử dụng thiết bị thí nghiệm đại đo thơng số: quãng đường phanh, gia tốc phanh trường hợp Sử dụng kết thí nghiệm so sánh với tiêu chuẩn nêu mục chương 4, thơng số mà đáp ứng tiêu chuẩn kết luận xe lưu hành tốt, trường hợp (cơi nới) khơng đáp ứng tiêu chuẩn khơng cho phép cải tạo cơi nới hay cấm lưu hành để đảm bảo an tồn giao thơng đường - Nâng cao chất lượng hiệu phanh đánh giá mức độ hiệu phanh bánh xe dựa sở phanh ABS khí nén để giảm trượt lếch ổn định phanh q trình phanh đồn xe từ nâng cao chất lượng hiệu phanh - Nghiên cứu áp dụng chân phanh điện tử vào điều khiển trình phanh để giảm độ trễ cho phanh khí nén, giảm lưu lượng khí đường ống để đạt hiệu phanh sớm Luận văn không tránh khỏi sai sót, tơi xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp q báu thầy đồng nghiệp để tơi học hỏi thêm hoàn thiện kiến thức thân thời gian tới Tôi xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Mạnh Hùng tận tình hướng dẫn suốt trình làm luận văn, cảm ơn thầy Khoa Cơ Khí Động Lực truyền đạt lại kiến thức học vấn tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Xia, G., et al (2020) "Linear reversing control of semi-trailer trains based on hitch angle stable and feasible domain." Control Engineering Practice 104: 104625 [2] Zhileykin, M and G Skotnikov (2020) The method of increasing the stability of trailer-trucks in case of emergency braking in a turn and emergency failure of the trailer brake system IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing [3] Zanchetta, M., et al (2019) "Trailer control through vehicle yaw moment control: Theoretical analysis and experimental assessment." Mechatronics 64: 102282 [4] Deng, W and X Kang (2003) "Parametric study on vehicle-trailer dynamics for stability control." SAE transactions: 1411-1419 [5] Liu, Z., et al (2013) A Model-Based Mass Estimation and Optimal Braking Force Distribution Algorithm of Tractor and Semi-Trailer Combination, SAE Technical Paper [6] Kamiński, Z and K Kulikowski (2017) "Measurement and evaluation of the quality of static characteristics of brake valves for agricultural trailers." Measurement 106: 173-178 [7] Goodarzi, A., et al (2008) "An optimised braking force distribution strategy for articulated vehicles." Vehicle System Dynamics 46(S1): 849-856 [8] Zheng, H., et al (2012) Braking Force Distribution Strategy for Comfort of Tractor and Semi-Trailer Combination Proceedings of the 2012 International Conference on Automobile and Traffic Science, Materials and Metallurgy Engineering, Atlantis Press [9] Ahokas, J and S Kosonen (2003) "Dynamic behaviour of a tractor–trailer combination during braking." Biosystems Engineering 85(1): 29-39 [10] Han, D., et al (2012) "The Study of Tanker Semi-trailer's Steering Stability on the Fluid-Structure Interaction." Procedia Environmental Sciences 12: 1082-1088 87 [11] Nguyễn Văn Thọ (2019) Nghiên cứu cải tiến hệ thống phanh khí nén dịng thành hệ thống phanh nhiều dịng có điều hịa lực phanh Luận văn thạc sĩ, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phồ Hồ Chí Minh [12] Nguyễn Thanh Tùng (2016) Nghiên cứu hiệu phanh đường có hệ số bám khác đồn xe sơ mi rơ mc làm sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa Hà Nội [13]Phạm Thành Nam (2011) Xây dựng mơ hình khảo sát động học quay vịng đồn xe kéo bán mc, Hà Nội [14]Vũ Đức Lập (2008), Động lực học phanh ô tô (dùng cho học viên cao học, nghiên cứu sinh chuyên ngành ô tô), Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội 88 NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU ĐẾN CHẤT LƯỢNG PHANH CỦA Ô TÔ SƠ MI - RƠ MOÓC RESEARCH, EVALUATION OF THE INFLUENCE OF STRUCTURAL PARAMETERS ON THE BRAKING QUALITY OF SEMI-TRAILER CARS Nguyễn Mạnh Hùng1,Nguyễn Văn Toàn2 Trường Sỹ Quan Kỹ Thuật Quân Sự Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh TĨM TẮT Trong q trình làm việc ảnh hưởng thơng số toạ độ trọng tâm, chiều dài khối lượng tải đặt lên xe ảnh hưởng không nhỏ đến việc đảm bảo chất lượng phanh ô tô sơ mi rơ mc sử dụng phanh khí nén, việc nghiên cứu ảnh hưởng điều cần thiết để đảm bảo hoạt động xe an toàn nhiều điều kiện vận hành khác Thông qua việc xây dựng chương trình tính tốn ứng dụng Matlab theo phương pháp giải tích,tác giả giảm thời gian để thực tính tốn khảo sát thay đổi nhiều thông số chiều dài thùng hàng tải trọng đặt lên việc thay đổi khoảng cách tính từ tâm chốt kéo đặt vị trí đảm bảo chất lượng hiệu phanh tốt Kết nghiên cứu sử dụng cho việc khảo sát chất lượng hiệu phanh xe xem xét tối ưu hóa vị trí đặt hàng để nâng cao chất lượng phanh tơ sơ mi rơ mooc Từ khóa: Chất lượng hiệu phanh sơ mi rơ mooc ABSTRACT: During the working process, the influence of the parameters of the coordinates of the center of gravity, length, and weight of the load placed on the vehicle will significantly affect the quality assurance of semi-trailer car brakes using pneumatic brakes, so studying this effect is essential to ensure safe vehicle operation under various operating conditions Through the construction of a calculation program on the Matlab application according to the analytical method, the author can reduce the time to perform the calculation and can investigate the change of many parameters such as the length of the container and the payload, placed on as well as changing the distance from the center of the pull pin to which position will ensure the best quality of the braking effect The research results can be used to investigate the quality of the brake performance under consideration and optimize the ordering position to improve the quality of semi-trailer brakes Keywords: Effective quality of semi-trailer brakes 89 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong trình sử dụng hệ thống phanh bị ảnh hưởng định thông số kết cấu xe khoảng cách chiều dài trọng tâm xe, hay khả sử dụng trọng lượng bám bánh xe ảnh hưởng khối lượng Ở điều kiện thay đổi khác hiệu phanh mang lại có nhiều thay đổi định Việc khối lượng khoảng cách đặt tải thay đổi làm ảnh hưởng đến phân bố tải trọng lên cầu xe, từ phản lực pháp tuyến moment phanh cấu phanh có chuyển biến khác Thơng qua việc xây dựng chương trình tính tốn Matlab ta tính tốn thay đổi qua kết hay bảng số liệu kèm biểu đồ từ làm sở để nhận xét đánh giá chất lượng hiệu phanh mà tơ sơ mi rơ mc đạt XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÍ CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN SƠ MI RƠ MOÓC bánh xe cầu xe Loại xe áp dụng dòng xe đầu kéo kéo theo sơ mi rơ mc Xét cân vị trí đoàn xe: R1 + R = G a + R R R1.L − Pmx h c − K.G a h a − G a b − R c L = R = R3 = Pmx + K.G a − PPa = Xét cân sơ mi rơ moóc ta có: R + R = G sm R Lsm + Pmx h c − K.G sm h sm − G sm d = Pmx − K.G sm + PPsm = Chung ta ký hiệu: = jp PPsm G sm ;K = ; m= g PPsm + PPa G sm + G a 1−  = PPa Ga ; 1− m = PPsm + PPa G sm + G a Từ biểu thức ta tính phản lực pháp tuyến xe: R1 = Ga    −     cL R (1.1) b + K  h a + h c  − 1   + L  L  − m    R2 = R3 = R4 = Ga    −    cL R R (1.2) a − K  h a + h c  − 1   − + 2.L   − m   2.L  G sm       c + K  h sm − h c 1 −    (1.3) Lsm  m     R5 = R6 = Hình Mơ hình lực tác dụng lên xe kéo sơ mi rơ mc phanh Đồn xe sơ mi rơ mcsử dụng hệ thống phanh khí nén tất cầu xe Dựa vào hình lực tác dụng lên xe, tiến hành tính tốn phản lực từ mặt đường tạo lên G sm       d − K  h sm − h c 1 −    (1.4) 2.Lsm   m    Do hệ thống phanh khí nén có cấu phanh sử dụng chốt tựa phía áp dụng mơ hình tính tốn cấu phanh theo N.A BUCHARIN ta tính momen phanh cho cấu phanh mang lại Nếu cam có biên dạng thân khai, tỷ số truyền cam ép số không phụ thuộc vào góc quay cam: ik=2lk/dk Từ cơng thức ta có: P1 = P.i k c − .e 2.c (1.10) Khi momen phanh cấu phanh tạo xác định qua biểu thức: MP = P.i k rt  Hình Sơ đồ tính tốn cấu phanh loại guốc với chốt tựa cố định a+c c (1.11) Sơ đồ xác định tỷ số truyền cam ép: Sau chạy rà trơn ma sát với tang phanh ta có quan hệ sau: (1.5) P1  P2 ; Y1 = Y2 ; p1 = p2 Trị số áp suất bề mặt má phanh là: P1 = Y1 ; rt 1.b P2 = Y2 rt 2 b (1.6) Do Y1=Y2 nên ta suy ra: P1 P2 = c − .e c + .e (1.7) Khi mô men tạo cấu phanh là: M P = 2.rt .P1 a+c c − .e (1.8) Mặt khác, ta có quan hệ lực P đặt lên cần cam ép lực đẩy lên guốc P1, P2 theo công thức sau: P1 + P2 = P.ik (1.9) Trong đó: - P- lực đặt lên cần cam ép - ik - tỷ số truyền cam ép với loại xe tải 3,5t có dẫn động phanh khí nén Liên Xơ cũ ik=89) Hình Mơ hình xác định tỉ số truyền cam phanh Thiết lập thực tính tốn xuất kết 3.5 Do thi vung thay doi tong luc phanh x 10 X: 7.848 Y: 3.047e+005 2.5 Pt 1.5 0.5 0 jp Hình Đồ thị vùng thay đổi tổng lực phanh Hình Trình tự thực tính tốn Dựa vào đồ thị Hình ta nhận thấy giá trị lực phanh phụ thuộc vào gia tốc phanh ô tô đạt giá trị max gia tốc phanh khoảng Jp gần 7.8m/s2, tổng lực phanh đạt giá trị lớn 3,047.105 Giá trị Jp phụ thuộc vào hệ số bám lốp xe mặt đường mà giá trị hệ số bám lớn nhât φ = 0.7-0.8 đường nhựa tốt Nhưng thực tế, ô tô hoạt động với mức thấp nhiều, việc phanh đột ngột xảy lúc cấp thiết KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 2.5 Do thi xac dinh luc doc moóc keo x 10 Trong trình phanh xe xe không dừng hẳn lúc bắt đầu phanh mà xe cần phải dịch chuyển khoảng cách, xe thay đổi khỏi hướng dịch chuyển ban đầu Vì mà ta cần có tiêu chuẩn cụ thể để đánh giá hiệu phanh như: gia tốc chậm dần phanh, quãng đường phanh, thời gian phanh lực phanh Các tiêu có liên quan mật thiết với biểu diễn mối quan hệ tiêu biểu thức tốn học Xe lưu hành đường bộ, sau đánh giá qua thông số tổng lực phanh lực phanh đơn vị ảnh hưởng khác từ vị trí trọng tâm khối lượng tải, từ làm sở để xác định xe có đạt kết hay khơng Các công thức biến đổi dựa công thức trên, tiến hành điều chỉnh phanh xe (  tăng), gia tốc phanh tăng lên lực nén chốt kéo hạ nhiều Cụ thể: Sau tính tốn ta thu kết đồ thị sau: - Khi khơng có phanh sơ mi rơ mc gia tốc phanh nhỏ lực moóc kéo lớn X: Y: 2.311e+006 Pmk1 Pmk2 Pmk3 Pmk4 [N] [N] [N] [N] 1.5 Pmk 0.5 -0.5 -1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình Đồ thị xác định lực dọc moóc kéo - Khi tiến hành phanh sơ mi rơ moóc hiệu chỉnh sớm tăng, gia tốc phanh đoàn xe lên nhiều, đồng thời lực moóc kéo giảm Việc hiệu chỉnh sớm phanh sơ mi rơ moóc cho kết nâng cao hai tiêu chất lượng hiệu phanh chất lượng ổn định hướng phanh xe đoàn Với đoàn xe nhiều khâu có khối lượng lớn xe chuyển động xuống dốc hay quay vòng ảnh hưởng Pmx lớn đến chất lượng phanh, thực tế người ta phải điều chỉnh thời điểm phanh moóc theo điều kiện sử dụng Khảo sát kết tính toán khả sử dụng bám cầu xe trường hợp, chất lượng phanh phụ thuộc nhiều thời điểm phanh khâu đoàn, cụ thể với mơ hình tính tốn Khi ta điều chỉnh thay đổi thời điểm phanh sơ mi rơ moóc sớm so với xe kéo phân bố trọng lượng bám cầu xe hợp lý, hiệu phanh tăng lên đáng kể Căn theo đồ thị thay đổi tổng lực phanh tùy thuộc vào phân bổ lực phanh khâu đoàn xe Khi phanh tất bánh xe đoàn giá trị   m lực dọc chốt kéo bị nén Với xe kéo sơ mi rơ moóc có trọng lượng lớn xe kéo việc chỉnh sớm thời điểm phanh sơ mi rơ moóc có ý nghĩa cao Ta thấy đồ thị giá trị  thay đổi  >m điều có nghĩa lực dọc lực kéo Điều làm tăng hiệu phanh chất lượng ổn định hướng phanh DO THI XAC DINH KHA NANG SU DUNG TRONG LUONG BAM 9000 8000 7000 6000 [Nm] - Khi áp suất dẫn động đường ống phanh xe kéo sơ mi rơ mc giảm gia tốc phanh giảm Đối với xe đồn tính tốn ta áp suất dẫn động phanh xe kéo 6,5 KG/cm2, moóc từ 4,5 ÷ 5,3 KG/cm2 (đối với loại dẫn động phanh moóc đường dẫn) Mphi1 [Nm] Mphi2 [Nm] Mphi5 [Nm] Mp1a [Nm] Mp2a [Nm] Mp5m [Nm] 8192 5000 4000 3000 2277 2647 965.3 2000 1000 -0.8 X: Y: -0 -0.6 -0.4 -0.2 10*p (kG/cm2) 998.3 0.2 0.4 0.6 0.8 phi Hình Biểu đồ biểu thị khả sử dụng trọng lượng bám Xét đồ thị khả sử dụng trọng lượng bám trường hợp ta xác định độ lớn Mphi giá trị phi=0.8 Mphi1= 8192; Mphi5=2647; Mphi2=998.3, số lượng cầu Mphi 2=Mphi3 Mphi5=Mphi6 ta có cấu phanh tang trống tương ứng vị trí cầu, Jp xác định qua biểu thức: Jp=(8192*2+2647*8+998.3*8)/0.51/13625=6 55 m/s2 Khi xem xét giá trị trực tiếp biểu đồ tính tốn đạt kết gia tốc 6.7181 m/s2, ta tiến hành đem so sánh với hai tiêu chuẩn ECE-R13 (gia tốc yêu cầu 3.4 m/s2 => hệ thống phanh xe hoàn toàn đạt tiêu chuẩn để lưu hành Dựa vào đồ thị biểu thị khả sử dụng trọng lượng bám ô tô hình 3.3 đồ thị biểu diễn chia làm phần theo biểu đồ, phần bên phải biểu thị quan hệ mô men sinh (xác định theo điều kiện bám M 1 , M 2 phụ thuộc vào hệ số bám φ Ở phần bên trái biểu thị quan hệ mô men phanh sinh cầu trước cầu sau (do cấu phanh sinh Mp1 Mp2) phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh áp suất dẫn động phanh Khi hệ thống phanh làm việc đường có lớp phủ tốt với φ= φmax> φ0 Trong trường hợp trọng lượng bám cầu sau xe kéo Mphi2 cầu sau sơ mi rơ moóc Mphi5 sử dụng hết hoàn toàn người lái tác dụng lên bàn đạp phanh lực, cầu trước xe kéo Mphi1 chưa sử dụng hết khả bám Nếu tiếp tục đạp phanh với cường độ lớn lực phanh tăng, lúc cầu sau bị hãm cứng xảy tượng trượt ngang sử dụng hết khả bám (M 