TỔNG QUAN VẾ HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC
CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh trên ôtô được sử dụng để giảm tốc độ của xe ôtô đến một tốc độ nào đó hoặc cho đến khi ngừng hẳn Ngoài ra hệ thống phanh có thể giữ cho ôtô dừng được ở trên đoạn đường dốc.
Phanh là một trong những cụm hệ thống quan trọng nhất, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở mọi tốc độ đặc biệt là ở tốc độ cao, do đó sẽ nâng cao được năng suất vận chuyển và nâng cao được vận tốc trung bình của ôtô.
Hình 1.1 Công dụng của hệ thống phanh
Trên hệ thống ô tô quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe, giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Trong quá trình phanh ma sát giữa các cơ cấu phanh dẫn tới sự mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì sẽ dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh
Các hư hỏng trong hệ thống phanh làm mất an toàn chuyển động của ôtô và thường kèm theo những hậu quả nghiêm trọng
Phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh mà có các hư hỏng khác nhau.
Với hệ thống phanh có nhiều cách phân loại khác nhau.
1.1.2.1 Theo cấu tạo bộ phận phanh
- Hệ thống phanh chính (phanh chân).
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).
- Hệ thống phanh dự phòng.
- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực, hoặc điện từ).
1.1.2.3 Theo nguyên tắc dẫn động cho cơ cấu phanh
- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ học.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng điện từ.
1.1.3 Kết cấu chung của hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ôtô thuộc hệ thống điều khiển của xe bao gồm các bộ phận sau:
Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu chung của hệ thống phanh
Hình 1.3 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên ôtô
Hệ thống phanh chính dùng để phanh ôtô ở tất cả các chế độ chuyển động, còn hệ thống phanh dừng để giữ ôtô ở vị trí đứng yên Ngoài ra còn có hệ thống phanh dự phòng được xử dụng khi hệ thống phanh chính đột ngột hư hỏng.
Nguồn năng lượng chính có vai trò tích trữ năng lượng dưới dạng thế năng giúp cho phanh luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc.
Cơ cấu điều khiển là cơ cấu trực tiếp tác động điều khiển từ lái xe và đảm bảo tính chất tùy động của hệ thống dẫn động, bộ phận truyền dẫn truyền năng lượng từ nguồn đến cơ cấu chấp hành Tại cơ cấu chấp hành năng lượng được biến đổi thành dạng thích hợp để dẫn động cơ cấu phanh.
Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe ôtô, luôn có mô men phanh lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi.
Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh làm cho cơ cấu phanh hoạt động thực hiện quá trình phanh.
Xuất phát từ những tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của các phương tiện giao thông, và phổ biến hơn cả là quy định N0–13 EÝK 00H của Hội đồng kinh tế châu Âu, tiêu chuẩn F18-1969 của Thụy Điển , tiêu chuẩn
Người ta đã đưa ra những yêu cầu quan trọng nhất như sau: Đối với hệ thống phanh thuộc thế hệ các xe hiện đại hệ thống phanh phải đạt được:
- Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, bảo đảm sự ổn định khi phanh.
- Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Phân bố mô men phanh ở các bánh xe, phải tuân theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳ cường độ phanh nào (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng thiết bị chống hãm cứng bánh xe).
- Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao độ bền các chi tiết của hệ thống phanh).
- Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời.
Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương tiện vận tải ô tô cần phải được trang bị các hệ thống phanh bao gồm:
- Hệ thống phanh công tác (hoặc phanh chính, và cũng thường gọi là phanh chân), có tác dụng trên tất cả các bánh xe.
- Hệ thống phanh dự phòng.
- Hệ thống phanh dừng và hệ thống phanh phụ trợ (phanh chậm dần). Điểm đặc biệt về an toàn đối với phanh công tác là dẫn động phanh cần phải có không dưới hai mạch độc lập, ví dụ một mạch dẫn động cho cầu trước, một mạch dẫn động cho cầu sau và một mạch cho dẫn động phanh dừng để lỡ khi hư hỏng một mạch nào đó, mạch còn lại vẫn đảm bảo phanh ôtô với hiệu quả phanh không thấp hơn 30% so với khi hệ thống phanh còn nguyên vẹn. Theo tiêu chuẩn của Thụy Điển thì giá trị này là 50%.
- Đối với hệ thống phanh khí nén, phanh công tác cần có dung tích bình chứa tới mức đủ để phanh có hiệu quả 5 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng(máy nén khí) không làm việc Mỗi mạch dẫn động cần có các bình chứa riêng biệt khi nguồn năng lượng là chung của toàn hệ thống Trong trường hợp một mạch dẫn động nào đó bị hư hỏng, nguồn năng lượng chung vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng cho các mạch khác còn tốt.
- Hệ thống phanh dự phòng cần phải đảm bảo dừng được ô tô trong trường hợp hệ thống phanh chính bị hư hỏng Có thể bố trí hệ thống phanh dự phòng riêng biệt, nếu không thì hệ thống phanh chính hoặc phanh dừng phải thực hiện chức năng này và vẫn được coi là hệ thống phanh dự phòng.
- Hệ thống phanh dừng phải dừng và đỗ được xe trên dốc Dẫn động phanh dừng có thể sử dụng bất kỳ dạng năng lượng nào, nhưng bộ phận tạo ra mô men phanh để giữ xe đứng yên phải là một cơ cấu hoạt động thuần tuý bằng phương pháp cơ khí và không phụ thuộc vào hệ thống phanh chính.
- Hệ thống phanh chậm dần (phanh phụ trợ) đảm bảo duy trì cho ôtô chuyển động ở một tốc độ ổn định, điều chỉnh tốc độ ô tô một cách độc lập hoặc đồng thời cùng với hệ thống phanh chính, nhằm mục đích giảm tải cho phanh chính.
ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ TOYOTA VIOS
1.2.1 Giới thiệu đôi nét về ô tô Toyota Vios
Công ty Ôtô Toyota Việt Nam vừa giới thiệu và tung ra thị trường xe Vios mới 2010 Vios 2010 tạo nên một hình ảnh mới mẻ của một chiếc xe thể thao, hướng tới sự hoàn hảo và bắt kịp sự thay đổi của thời đại nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng và ngày càng tăng của khách hàng
Với thiết kế ấn tượng, đèn sương mù mạ bạc, kính chiếu hậu điều chỉnh gập, mở bằng nút bấm với mặt gương lớn tạo sự thoải mái tối ưu và tầm quan sát tốt hơn khi rẽ hoặc đỗ xe Đèn báo rẽ được tích hợp trên kính chiếu hậu đã tăng thêm sự an toàn cho người lái và tôn thêm vẻ hiện đại của chiếc xe.
Theo các nhà sản xuất thì xe ôtô Vios mới 2010 được trang bị một thiết bị an toàn tiêu chuẩn quốc tế ở mức cao nhất nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong trường hợp xảy ra va chạm từ phía trước như hệ thống chống bó cứng phanh cùng hệ thống phân lực phanh điện tử và trợ lực phanh khẩn cấp.
Xe Vios mới 2010 trang bị động cơ 1.5 với 16 van DOHC và công nghệ VVT-i nên động cơ xe luôn được vận hành và tăng tốc ở chế độ ổn định, đốt cháy triệt để và tiết kiệm nhiên liệu, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Được đánh giá là hình ảnh của sự trẻ trung và năng động. Đây là chiếc xe được thiết kế dành cho người tiêu dùng khu vực châu Á Lần đầu tiên giới thiệu tại Việt Nam vào tháng 8/2003, Vios luôn giữ vị trí số 1 trong phân khúc xe sedan hạng nhỏ trung cấp với doanh số bán cộng dồn xấp xỉ 18.000 xe, chiếm gần 50% thị phần trong phân khúc thị trường cùng hạng.
1.2.2 Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Vios
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của ô tô Toyota Vios Động cơ / Engine 1.5 C
Hộp số / Transmission 5 số sàn / 5 M/T
KÍCH THƯỚC - TRỌNG LƯỢNG / DIMENSION - WEIGHT
Kích thước tổng thể / Overall
Chiều rộng cơ sở / Tread
Bán kính vòng quay tối thiểu / Min.Turning Radius m 4.9
Dung tích bình nhiên liệu /
Dung tích khoang chứa hành lý
/ Luggage space L 448 ĐỘNG CƠ / ENGINE
4 xy lanh, thẳng hàng, 16 van, DOHC, VVT-i / 4 cylinders, in-line, 16-valve, DOHC with VVT-i
Dung tích công tác / Displacement cc 1497
Công suất tối đa / Max Output
Mô men xoắn tối đa / Max
Tiêu chuẩn khí xả / Emission Control Euro 4
Trước / Front Kiểu Macpherson / Macpherson Strut Sau / Rear Thanh xoắn / Torsion beam
Phanh / Brakes Trước / Front Đĩa thông gió / Ventilated Disc
Sau / Rear Tang trống / Leading-trading Drum
Mâm xe / Wheels Mâm thép 14" / Steel 14"
1.2.3 Hệ thống phanh thủy lực trên ô tô Toyota Vios
Hiện nay hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực chiếm một số lượng lớn trong các hệ thống phanh được sử dụng Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực là hệ thống phanh sử dụng chất lỏng (dầu phanh) để truyền lực tác động Lực tác động sẽ từ bàn đạp phanh truyền tới các bánh xe nhờ quá trình di chuyển của dầu phanh.
1.2.3.1 Cấu tạo hệ thống phanh của xe toyota vios
Phanh chân được sử dụng để điều khiển tốc độ xe và dừng xe Thông thường, phanh đĩa được sử dụng trên các bánh xe phía trước, còn phanh đĩa và phanh trống được dùng trên các bánh xe phía sau.
4 - Van điều hoà lực phanh (van P)
Khi phanh người lái đạp chân lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống đòn bẩy đẩy piston của xilanh chính dịch chuyển đẩy dầu trong buồng xilanh,dầu trong xilanh bị ép có áp suất cao được dẫn qua đường ống Dầu áp suất cao được đưa tới buồng của xilanh phanh, dầu đẩy piston chuyển động đẩy hai guốc phanh có má phanh ép sát vào tang trống (ép má phanh vào đĩa phanh) thực hiện quá trình phanh bánh xe do trống phanh (đĩa phanh) gắn liền với moayơ bánh xe.
Khi thôi phanh lò xo kéo hai má phanh về vị trí ban đầu Dưới tác dụng của lò xo, các piston sẽ dịch chuyển về vị trí ban đầu, ép dầu trở lại buồng dầu của xilanh phanh chính.
- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo đúng yêu cầu thiết kế.
- Có khả năng dùng trên nhiều loại xe ôtô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.
- Không thể làm tỷ số truyền lớn nếu không có cường hóa, nên chỉ dùng cho ôtô có trọng lượng toàn bộ nhỏ.
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn, hiệu suất dẫn động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp do sự thay đổi thể tích của dầu phanh
- Ngoài ra hệ thống phanh thủy lực khi sử dụng dẫn động một dòng, nếu bị rò rỉ thì cả phanh trước và phanh sau đều không làm việc. Để khắc phục các nhược điểm này, người ta hay sử dụng hiện nay là hệ thống phanh thủy lực với trợ lực khí nén hoặc chân không, dẫn động hai dòng hoặc sử dụng bộ chia dòng.
1.2.4 Các phần tử cơ bản của hệ thống phanh
1.2.4.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của phanh đĩa
Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.15.
Hình 1.15 Kết cấu của cơ cấu phanh
Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
– Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe. – Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xilanh bánh xe. – Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các piston của các xilanh bánh xe.
Má phanh đĩa Đây là vật liệu ma sát dùng để ép vào rôto phanh đĩa đang quay Các hạng mục bảo dưỡng định kỳ bao gồm việc kiểm tra chiều dày má phanh đĩa.
Tránh cho tiếng kêu khác thường khi má phanh bị rung tại thời điểm phanh
Hình 1.16 Cấu tạo của má phanh
Hình 1.17 Cấu tạo roto phanh đĩa Đó là một đĩa kim loại, nó quay cùng với bánh xe Có loại đĩa đặc được làm từ một đĩa rôto và loại có các lỗ thông gió bên trong
* Ưu điểm của phanh đĩa
Phanh đĩa được dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở cầu trước Ngày nay, phanh đĩa được dùng cho cả cầu trước và cầu sau vì các ưu điểm chính sau:
- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.
- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất.
- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở tốc độ cao.
- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe.
- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng.
NHỮNG CẢI TIẾN TRÊN HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ HIỆN NAY 22
Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh của kỹ thuật điều khiển điện tử và tự động, các hệ thống điều khiển trên ôtô ngày càng được cải tiến và hoàn thiện hơn, góp phần nâng cao tính tiện nghi và an toàn sử dụng của ôtô
Nhằm nâng cao tốc độ chuyển động và tính an toàn chủ động của ôtô, có thể nói hệ thống phanh là một trong những mục tiêu được đầu tư và phát triển nhiều nhất và cũng đã đem lại những hiệu quả lớn nhất Một hệ thống phanh hiện đại có rất nhiều chức năng ưu việt, không chỉ có tác dụng trong việc giảm tốc độ hay dừng xe, mà còn can thiệp cả trong quá trình khởi động và tăng tốc của ôtô, khống chế các hiện tượng quay vòng thiếu, quay vòng thừa, làm tăng tính ổn định của xe khi chuyển động trên đường.
- Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh (ABS – Antilock Braking System):
Hình 1.23 Hệ thống phanh ABS
Chống hiện tượng bó cứng và trượt lết của bánh xe khi phanh, tăng hiệu quả và tính ổn định phanh.
- Hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử (EBD - Electronic Brake-force Distribution):
Phân phối lực phanh đến các bánh xe phù hợp với chế độ tải trọng,chống hiện tượng sớm bị bó cứng bánh xe khi phanh.
Hình 1.24 Hệ thống phân phối lực phanh bằng điện từ
- Hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (BAS - Brake Assist System):
Hình 1.25 Hệ thống hỗ trợ lực phanh
Tăng lực phanh trong các trường hợp phanh khẩn cấp, giúp rút ngắn quãng đường phanh tốt nhất.
- Hệ thống EBR (Engine Brake Regulation)
Chống hiện tượng trượt lết của các bánh xe chủ động khi chạy trơn và phanh bằng động cơ, đảm bảo tính ổn định của xe.
- Hệ thống SBC (Sensortronic Brake Control):
Hình 1.27 Hệ thống phanh tích hợp điều khiển điện tử.
1.3.2 Hệ thống phanh thông minh giúp xe tiết kiệm nhiên liệu
Các lập trình viên người Anh đã công bố, những tài xế sử dụng phần mềm điều chỉnh phanh và tốc độ có thể tiết kiệm gần 25% tổng số tiền hàng năm họ phải chi trả cho nhiên liệu. Được biết đến với cái tên Sentience, hệ thống này sử dụng công nghệ GPS kết hợp với dữ liệu địa hình chi tiết nhằm điều chỉnh chân ga và phanh. Nếu đi một mình trên đường, tất cả những gì tài xế phải làm là lái theo chỉ dẫn.
Với Sentience, các lái xe có thể tiết kiệm được từ 5% - 24% chi phí cho nhiên liệu trong một năm.
Hệ thống Sentience sử dụng một chiếc điện thoại thông minh có hỗ trợ GPS kết nối với mạng điện thoại di động Orange nhằm xác định vị trí của chiếc xe Công nghệ Bluetooth không dây nối chiếc điện thoại này với một thiết bị phần cứng có tên r-cube do công ty Ricardo sản xuất với nhiệm vụ điều chỉnh gia tốc và hệ thống phanh của xe.
Trong quá trình thử nghiệm bước đầu, nhóm Sentience đã sử dụng một chiếc Ford Escape hybrid nhập khẩu làm mẫu.
Bản đồ do Ordnance Survey thiết kế hiển thị mọi thông số từ tốc độ đến khu vực di chuyển Khi xe được trang bị Sentience đi đến đường vòng, phần mềm sẽ tự động giảm tốc độ của xe sao cho vừa đủ để cua Sau đó, phần mềm sẽ tăng tốc cho xe mà chỉ sử dụng lượng nhiên liệu tiết kiệm nhất.
Sentience là một hệ thống phanh thông minh gồm phần mềm điều khiển kết hợp với điện thoại thông minh có hỗ trợ GPS.
Những thử nghiệm ban đầu đã chỉ ra lái xe có thể tiết kiệm từ 5% đến24% tổng lượng nhiên liệu tiêu hao, tuy nhiên con số này còn phụ thuộc vào từng loại xe khác nhau, ví dụ như xe hybrid bao giờ cũng tiết kiệm nhiên liệu hơn xe chỉ sử dụng động cơ đốt trong Thêm vào đó, kỹ năng lái của người sử dụng cũng là một yếu tố quan trọng quyết định mức độ ngốn nhiên liệu của xe.
Trên một con đường vắng, hệ thống Sentience có thể điều chỉnh mọi hoạt động của xe Nếu đường đông, lái xe phải điều chỉnh tốc độ và phanh vì hệ thống Sentience không được cài đặt sẵn vị trí của tất cả những phương tiện khác Phiên bản trong tương lai của Sentience có thể giải quyết được vấn đề này mặc dù tính khả thi của nó hiện nay vẫn chưa được quyết định.
Những công nghệ này rất khả quan nếu xét về mức độ tiết kiệm nhiên liệu và tính an toàn Phần mềm này thực sự cần thiết cho những khách hàng thường xuyên sử dụng điện thoại di động và những tài xế lớn tuổi phản ứng chậm để giảm tốc hoặc dừng xe tự động.
Xe được trang bị hệ thống giống Sentience có thể trở thành những chiếc xế hoàn toàn tự động mặc dù phải mất một thập kỷ nữa hệ thống này mới được áp dụng phổ biến.
Cuối cùng chúng ta có thể khẳng định rằng hệ thống này sẽ mở đầu cho kỷ nguyên của những chiếc xe tự động không người lái Hệ thống Sentience sẽ được trang bị cho ôtô sớm nhất là vào năm 2012.
LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PHANH
LỰC PHANH SINH RA Ở BÁNH XE
Để thực hiện phanh người lái ngắt ly hợp để tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực đồng thời tác động lên bàn đạp phanh để hãm bánh xe lại.
Khi tác động lên bàn đạp phanh thì cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát còn gọi là mô man phanh Mp làm giảm tốc độ quay của bánh xe hoặc ngừng quay Lúc đó ở bánh xe xuất hiện xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược với chiều chuyển động Phản lực Pp còn gọi là lực phanh và được xác định theo biểu thức.
Hình 2.1 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh
Khi tác động lên bàn đạp phanh thì cơ cấu phanh sẽ tạo ra mô men ma sát còn gọi là mô men phanh Mp làm giảm tốc độ quay của bánh xe hoặc ngừng quay Lúc đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều với chiều chuyển động Phản lực Pp còn gọi là lực phanh.
Trong đó rb – bán kính động lực của bánh xe.
Khi phanh còn có mô men của lực quán tính tiếp tuyến Mjb và mô men cản lăn Mf tác dụng lên bánh xe Do đó lực phanh tổng cộng Ppo sẽ là:
Trên thực tế Mf và Mjb ảnh hưởng không đáng kể , do đó khi tnhs toán chỉ tính theo mô men phanh.
CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN Ô TÔ TRONG QUÁ TRÌNH PHANH TRÊN DỐC
Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh
Khi ôtô đang chuyển động xuống dốc mà ta thực hiện quá trình phanh thì nó sẽ chịu các lực tác dụng (Hình 2.2) trong đó ta có:
Pf – Lực cản lăn của bánh xe ôtô (Pf1, Pf2) (N);
Pp – Lực phanh sinh ra ở bánh ôtô (Pp1, Pp2) (N);
Pj – Lực quán tính của ôtô sinh ra trong quá trình phanh, có chiều cùng với chiều chuyển động của ôtô (N);
Pa – Lực cản dốc (chính là thành phần Gsinα chiếu xuống mặt đường) (N);
Z1, Z2 – Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên các bánh trước và sau của ôtô (N); v - Vận tốc chuyển động của ôtô (m/s);
L,a – là các thông số xác định kích thước và tọa độ trọng tâm của ôtô.
H - là tọa độ trọng tâm của ôtô so với mặt đường.
Pw - lực cản không khí (không đáng kể bỏ qua trong quá trình tính toán).
Pη – lực sản sinh ra do ma sát trong hệ thống truyền động của xe.
Các giá trị trên được xác đinh như sau:
Tổng lực phanh pp sẽ là :
Pp = Pp1+Pp2 (2.3) giá trị cực đại Ppmax xác định như sau : Ppmax = G
- :là hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. lực cản không khí : Pw = K.F.v 2 o
Trong đó : K là hệ số cản không khí
F là diện tích chính diện của ô tô vo : là vận tốc bắt đầu phanh
Lực quán tính của ôtô : Pj = j G g J = j G g x 1 (2.4)Trong đó : x - Là đạo hàm bậc hai của quãng đường dịch chuyển của ôtô theo thời gian
j - Hệ số quy đổi khối lượng tính đến sự ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay không đều của ôtô. g - gia tốc trọng trường ( g = 9.81(m/s 2 )).
- Lực cảm dốc Pα được tính như sau:
Pα = G.sinα Trong đó : α Là độ dốc của mặt đường
- Lực cản lăn tổng cộng Pf được tính như sau :
Ta coi hệ số cản lăn là như nhau: f1 = f2 =f
- Chiếu các lực tác dụng vào ôtô khi phanh lên bề mặt nghiêng của đường ta có phương trìngh cân bằng lực khi phanh như sau:
HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ
2.3.1 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu
- Đối với ôtô hệ thống phanh được lắp trên tất cả các bánh xe Trọng lượng phân bố trên các cầu thường không như nhau, trong khi hệ số bám của các bánh xe như nhau, do đó cần phải phân bố lực phanh trên các bánh xe cho hợp lý thì hệ thống phanh mới phát huy hiệu quả tốt.
Hình 2.3 Các lực tác dụng lên ôtô khi phanh
Trên hình 2.3 biểu diễn lực tác dụng lên ôtô khi phanh, bao gồm: trọng lượng ôtô G, lực cản lăn Pf1 vàPf2 ở các bánh xe trước và sau, phản lực pháp tuyến, phản lực pháp tuyến Z1 và Z2 tác dụng lên cầu trước và sau, lực phanh
Pp1 và Pp2 ở các bánh trước và sau, lực cản không khíPw, lực quán tính Pj.
Bằng cách lập phương trình cân bằng mô men của các lực tác dụng lên ôtô với các điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường A và B, ta xác định được các phản lực:
Trong đó a,b,h – tọa độ trọng tâm của ôtô ;
L – chiều dài cơ sở của ôtô.
Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính Pj tác dụng.
Trong trường hợp phanh có hiệu quả nhất tỉ số giữa lực phanh ở các bánh xe trước và sau sẽ là:
Thay các biểu thức (2.7) và (2.8) ta được : h P Ga h P
Trong quá trình phanh, có thể bỏ qua lực cản lăn Do đó có thể viết :
Và P j P p G max max (2.11) Thay Pjmax vào (2.12) ta có: h P a h P b P
Biểu thức (2.12) là điều kiện đảm bảo sự phanh có hiệu quả nhất Nghĩa là muốn phanh hiệu đạt quả nhất (quãng đường phanh nhỏ nhất hoặc gia tốc phanh lớn nhất trong thời gian phanh nhỏ nhất) thì quá trình phanh quan hệ giữa lực phanh ở các bánh xe trước Pp1 và ở các bánh xe sau Pp2 phải luôn thỏa mãn biểu thức (2.12).
Trong điều kiện sử dụng của ôtô tọa độ trọng tâm luôn thay đổi do chất tải khác nhau và hệ số bám φ cũng thay đổi khi chạy trên các loại đường khác nhau Do đó tỉ số Pp1/Pp2 luôn thay đổi trong điều kiện sử dụng Trong điều kiện như vậy, muốn thỏa mãn điều kiện (2.12) thì phải thay đổi được mô men phanh Mp1 và Mp2 trên các bánh xe trước và sau Để thay đổi mô men phanh có thể thay đổi áp suất dầu hoặc áp suất khí nén dẫn đến các xylanh phanh bánh xe hoặc dẫn đến bầu phanh (phanh khí) Trên các ôtô hiện đại thường lắp bộ điều hòa lực phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh nhằm tự động điều chỉnh lực phanh để luôn thỏa mãn điều kiện phanh (2.12).
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh bao gồm hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ôtô khi phanh.
Như vậy, để đưa ra được các biện pháp đúng đắn nhằm nâng cao chất lượng của quá trình phanh đối với ôtô thì việc nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh không thể tách rời việc nghiên cứu tính ổn định hướng của ôtô khi phanh Từ đó cho chúng ta thấy rằng các hiểu biết về động lực học điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ôtô là một vấn đề nhất thiết phải được đề cập đến ở đây.
2.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh Để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh ôtô có thể sử dụng các chỉ tiêu sau: gia tốc chậm dần lớn nhất jmax, quãng đường phanh nhỏ nhất Smin, thời gian phanh nhỏ nhất tmin và lực phanh riêng.
Các chỉ tiêu trên được xác định trong điều kiện phanh ôtô không có kéo rơmooc và ngắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực.
2.3.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh
Trong đó: j - hệ số tính đến ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay không đều trong hệ thống truyền lực.
Khi phanh trên đường nằm ngang ( 0 ):
Từ các công thức trên thấy, để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần giảm hệ số 1 Vì vậy khi phanh đột ngột, người lái cần cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực nhằm giảm 1 và tăng j max Gia tốc phanh cực đại phụ thuộc vào hệ số bám giữa lốp và mặt đường Giá trị của hệ số bám phụ thuộc vào kết cấu lốp, tình trạng mặt đường Trên đường nhựa tốt 0 , 75 0 , 8 Nếu coi j 1 và g = 10m/s 2 thì gia tốc phanh cực đại trên đường nhựa tốt có thể đạt trị số j max 0 , 75 0 , 8 m / s 2
Từ biểu thức (2.15) ta thấy thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh v0 , hệ số j và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Để giảm thời gian phanh cần giảm hệ số j bằng cách cắt ly hợp khi phanh để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực.
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô Vì vậy trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà chế tạo thường cho biết quãng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định.
So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xử lý tốt trong khi phanh ô tô trên đường. g
Spmin- Quãng đường phanh ngắn nhất (tính từ khi bắt đầu phanh đến khi xe dừng hẳn).
Qua biểu thức (2.16) ta thấy để giảm quãng đường phanh nhỏ nhất cần giảm hệ số j , cho nên nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn.
Trên hình 2.4 biễu diễn sự phụ thuộc giữa quàng đường phanh S với vận tốc ban đầu v1 và hệ số bám
Hình 2.4 Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu v 0 và hệ số bám đến quãng đường phanh nhỏ nhất
Công thức (2.16) quãng đường phanh phụ thuộc vào vận tốc v0 theo quy luật bậc 2 Qua đó thấy rằng, vận tốc v0 càng cao thì quãng đường phanh
S càng lớn, ngược lại hệ số bám càng tăng thì S càng giảm.
2.3.2.4 Lực phanh và lực phanh riêng
Lực phanh và lực phanh riêng là chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh và thường được sử dụng khi thử phanh trên bệ thử.
Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ô tô được xác định theo công thức: b p p r
Lực phanh riêng P là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của xe, nghĩa là:
Lực phanh riêng cực đại nhận được khi lực phanh cực đại:
Khi đánh giá chất lượng phanh của ô tô, ô tô có thể sử dụng một trong bốn chỉ tiêu trên Trong đó quãng đường phanh là đặc trưng nhất, vì nó cho phép người lái hình dung được vị trí xe dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử lý để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở vận tốc nào đấy.
CÁC GIẢ THIẾT
Để nghiên cứu quá trình phanh của ô tô người ta có thể chia ra rất nhiều phương án, giải quyết từng trường hợp cụ thể Điều đó không nằm ngoài mục đích đơn giản hóa bài toán một cách phù hợp nhất, tuy nhiên không làm mất đi tính tổng quát cần thiết của một bài toán xây dựng trên lý thuyết.
Vì vậy để thuận lợi cho việc khảo sát động lực phanh ô tô khi xuống dốc, đề nghị chấp nhận một số giả thiết sau:
- Ô tô đi trên dốc phẳng (dải nhựa);
- Quá trình phanh diễn ra khi ngắt ly hợp;
- Trong quá trình phanh xét với điều kiện người lái không đánh tay lái;
- Biết tọa độ trọng tâm của ô tô;
- Biết trọng lượng của ô tô
- Coi mô men phát sinh ra ở hai bên bán trục trên cầu chủ động ô tô là bằng nhau;
- Trọng lượng hai bên bánh xe ô tô là bằng nhau và hệ số bám của các bánh ô tô khi chuyển động và phanh là như nhau;
Với những giả thiết trên, mô hình nghiên cứu có thể đưa về dạng mô hình phẳng.
MÔ HÌNH TOÁN HỌC
Đề tài lựa chọn mô hình phẳng (biểu diễn trên mặt phẳng của đường) có sử dụng một số giả thiết để hạn chế tính phức tạp trong tính toán. Để khảo sát quá trình động lực hoc xe, đề tài chọn hệ trục tọa độ như sau:
-Hệ trục tọa độ O0X0Y0Z0 là hẹ tọa độ cố định đặt trên mặt đường , trục
O0Z0 là trục vuông góc với mặt đường;
-Hệ trục tọa độ CXYZ là trục tọa độ di động, được đặt tại trọng tâm C của ô tô.
3.2.1 Mô hình phẳng tổng quát
Hình 3.1 Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng
Mô hình đưa ra ở dạng phẳng, trọng tâm của ô tô coi như dặt tại mặt đường Bỏ qua sự lật nghiêng thân xe do ảnh hưởng của lực ly tâm và hệ thống treo.
Trên hình 3.1 chỉ ra quỹ đạo chuyển động của ô tô là một đường cong và được xác định bởi các vị trí liên tiếp của trọng tâm ô tô C, vận tốc tức thời của trọng tâm ô tô là v Vận tốc v tiếp tuyến với quỹ đạo chuyển động và nghiêng đi so với trục dọc của ô tô là α (góc này được gọi là góc lệch hướng chuyển động của ô tô) Góc quay tương đối giữa 2 hệ tọa độ là ε, và cũng chính là góc quay của trục dọc khi ô tô chuyển động
Chiếu vận tốc v lên 2 trục OX0 và OY0 ta có:
Vị trí của ô tô tại một thời điểm nào đó (sau khoảng thời gian từ 0 - t) được xác định bởi tọa độ trọng tâm theo tọa độ tuyệt đối, tính theo công thức:
Như vậy nếu có hệ trục tọa độ mặt đường ,biết X0 ,Y0, các góc α và ε hoàn toàn có thể các định vị trí ô tô tên đường, tại một thời điểm xác định.
Mục tiêu của bài toán là xác định các góc α và ε, tọa độ X0, Y0 nhằm xác định quỹ đạo chuyển động của ô tô trong thực tế chuyển động, góc α chỉ cho chúng ta biết góc lệch dọc trục thân xe với vận tốc tức thời Khi ô tô chuyển động góc α tạo lên cảm giác lệch hướng của xe với đường, người lái xe cảm nhận và có thể tiến hành điều chỉnh hướng chuyển động này Còn đối với góc quay ε nói lên góc quay của thân xe trên mặt đường (quay quanh trục thẳng đứng 0Z) Thông số này rất quan trọng, nó đóng vai trò trong khảo sát tính ổn định chuyển động của ô tô, cảm nhận với sự thay đổi này và điều chỉnh đúng khi giá trị ε thay đổi lớn là một khó khăn đối với người lái xe Chỉ với lái xe có kinh nghiệm mới tiến hành điều chỉnh được.
Các thông số khác cần xác định trên hình (3.1) là:
- Gia tốc hướng tâm ah: gia tốc này có mặt là do ô tô chuyyenr động trên một quỹ đạo cong có gia tốc chuyển động tịnh tến không trùng với vận tốc v. ah R v (3.3)
Trong đó R là bán kính cong tức thời của quỹ đạo Việc xác định ah có thể xác định bằng phương pháp khác thông qua R Thông số R trong tính toán khó xác định chính xác, trong thực nghiệm cũng khó đo đạc hơn Từ hình (3.2) và công thức (3.1), (3.2) ta đạo hàm theo thời gian của v x0 và v y0 thu được:
v v v v v v y x (3.4) ở đây v ( ) là gia tốc hướng tâm ah : a h v ( ) (3.5)
Gia tốc tiếp tuyến, gia tốc hướng tâm được xác định như tên hình (3.1).
Khoảng cách CP là bán kính cong của quỹ đạo R t , khoảng cách CP là bán kính quay của trọng tâm ô tô.
Nếu trong trường hợp: v= const; α=const thì R i =R lúc đó a h =a ht ; έ= έ t và ở đây sử dụng “t” để chỉ trạng thái quay vòng ổn định (quay vòng đều). aht= 2 v
Hình 3.2 Xác định vị trí trọng tâm ô tô tại một thời điểm nhất định
Hình 3.3 Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ô tô
Các quan hệ động lực học a Mô hình phẳng tổng quát của ô tô
Mô hình phẳng tổng quát của ô tô được mô tả trên hình (3.4).
Các lực tác dụng lên bánh xe bao gồm: các phản lực dọc (Xi: Lực kéo, trong các trường hợp phanh thì Xi là lực phanh và lấy dấu “-“); lực cản lăn (Pfi); các phản lực bên (Si); các mô men cản quay của bánh xe (Msi).Chỉ số I có giá trị 1,2,3,4 tùy thuộc vào cách đánh số thứ tự của bánh xe Trọng tâm ô tô C dặt cách tâm trục cầu sau 1 đoạn là b; cách tâm trụ cầu trước là a Chiều dài cơ sở l = a+b Lực cản của không khí (kể cả gió) đặt tại điểm C cách trọng tâm một đoạn e và chia làm 2 thành phần Lực cản không khí theo phương dọc x là P ω và lực gió bên là N.
Hình 3.4 Sơ đồ lực tổng quát
Tại trọng tâm ô tô có lực quán tính m.ύ; lực ly tâm là m.v.( ά+έ) trong đó m là khối lượng của ô tô
Khi thân xe quay, xuất hiện mô men quan tính xung quanh trục Tz và có giá trị là J Z έ ’ (Jz là mô men quán tính của ô tô đối với trục CZ đi qua trọng tâm; gia tốc góc quay thân xe) Góc quay của bánh xe trước là t , các kích thước chiều rộng vết lốp của cầu trước là t t ; cầu sau là t s b Phương trình vi phân chuyển động của ô tô
Phương trình cân bằng các lực và mô men sẽ là:
* Đối với trục dọc ô tô (trục x):
* Đối với trục ngang ô tô (trục y):
1 2 3 4 1 2 1 2 sin ( ) os ( ) os t ( f f )sin t 0 mv mv c S S c S S X X P P N
* Phương trình cân bằng mô men đối với trọng tâm ô tô C:
Theo mục tiêu nghiên cứu của đề tài, bài toán được đặt ra với các giả thiết sau đây:
- Khảo sát trong trường hợp xe chuyển động thẳng phương vận tốc trùng với trục dọc của xe.
- Khi phanh người lái không đánh tay lái và cắt ly hợp
- Bỏ qua ảnh hưởng của các mô men đàn hồi bánh xe Msi (i=1 4)
- Do xe chạy trên đường thẳng nên phản lực ngang của mặt đường tác dụng lên các bánh xe nhỏ
- Mô hình trên hình toán học (3.4) được thu gọn như sau:
Hình 3.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Cân bằng các lực và mô men ta được hệ phương trình:
Xác định các phản lực:
- Lực phanh: p1 = ppmax1(1 - e -kt ); p2 = ppmax2.(1 - e -kt ); p3 = ppmax3(1- e -kt ); p4 = ppmax4.(1- e -kt );
- k: là tốc độ tăng lực phanh
PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT
3.3.1 Xây dựng chương trình tính Để tiến hành khảo sát tính chất động lực học và các thông số chuyển động của ôtô khi phanh, ta cần phải giải hệ phương trình vi phân chuyển động của ôtô khi phanh (3-12), (3-13).
Giải hệ phương trình vi phân chuyển động của ôtô Để giải hệ phương trình vi phân chuyển động (3-12), (3-13), trong đồ án này sử dụng phương pháp giải gần đúng Runge-Kutta4 với sự tự giúp của máy vi tính Các bước thực hiện như sau:
Bước 1: Đưa hệ phương trình vi phân bậc cao về hệ phương trình vi phân cấp một: Để dễ quan sát ta viết lại hệ phương trình vi phân chuyển động (3-12), (3-13):
Trong hệ trên có một phương trình vi phân cấp hai, đó là phương trình gia tốc góc xoay thân xe Để có thể sử dụng phương pháp Runge-Kuttu, cần phải đưa hệ phương trình trên về hệ phương trình chuẩn, tức là đưa về hệ
(3.13) phương trình vi phân cấp môt tương đương, sau đó giải gần đúng hệ phương trình vi phân cấp một theo điều kiện đầu. Đặt
Thay 3-14 vào hệ phương trình vi phân (3-12), (3-13) ta nhận được hệ 4 phương trình vi phân cấp một:
Trong đó: Mô men cản trên mỗi bánh xe là:
- Hệ số cản quay vòng của bánh xe Nó phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường, khả năng chống biến dạng của lốp và đất, và bán kính quay vòng của xe.
Ta sử dụng công thức thực nghiệm:
b – bề rộng của bánh xe Đối vời ô tô có các bánh như nhau thì:
Giải hệ phương trình vi phân trên ta nhận được s x 1 , v x 2 , x 3 , x 4 Để xác được quỹ đạo chuyển động của trọng tâm ta phân tích vecto vận tốc tuyệt đối v thành hai thành phần vxo và vyo theo hệ toa độ tuyệt đối:
Hình 3.6 Xác định tọa độ trọng tâm
Toạ độ trong tâm ô tô: C(Xo, Yo)
Toạ độ các điểm mép: M1(X1, Y1); M2(X2, Y2); M3(X3, Y3); M4(X4, Y4)
3.3.2 Các phương án khảo sát
Các nguyên nhân dẫn đén giảm hiệu quả phanh và mất ổn định hướng (sự lệch ngang quỹ đạo) chuyển động của ô tô khi phanh bao gồm:
- Mất mô men phanh không giống nhau giữa các bánh xe bên phải và các bánh xe bên trái
- Có sự khác nhau về thời điểm tác dụng của cơ cấu phanh giữa các bánh xe bên phải và các bánh xe bên trái
- Lực bám ở các bánh xe trên một cầu không giống nhau. Để làm rõ các vấn đề nêu trên, ta tiến hành khảo sát xác định quỹ đạo chuyển động và các đặc tính động lực học khi xe chuyển động thẳng và phanh gấp ở tốc độ V0 = 50 km/h, hệ số bám = 0,8, xe khảo sát là xe Toyota Vios với khối lượng tương ứng là 1485 kg Các phương án khảo sát được trình bày cụ thể ở các bảng (3.1), bảng (3.2) và được giải trên máy vi tính bằng ngôn ngữ lập trình matlab, kết quả lấy ra ở dạng đồ thị.
- Thông số kết cấu của xe Toyota Vios (bảng 1.1).
Kích thước tổng thể: Dài x Rộng x Cao - 4300 x 1700 x1460 mm
Chiều rộng cơ sở: 1480 x 1470 mm
( Jz - Mô men quan tính theo phương dọc trục đi qua trọng tâm của ô tô) Việc xác định được Jz rất phức tạp, phải làm khảo nghiệm thực tế.
Bằng phương pháp treo và cho ô tô xoay quanh trục thẳng đứng của nó và đo chu kỳ dao động xoay, xác định được chu kỳ xoay trung bình s
Với Jz được xác định bằng công thức:
KẾT QUẢ KHẢO SÁT
3.4.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của sự cố mất mômen phanh trong các trường hợp xe đi thẳng mất phanh không đều theo trục dọc của xe
PAKS Mất mômen phanh(%) Vo(km/h)
Mất phanh không đều theo dọc trục của xe
Bảng 3.1 Các phương án khảo sát cho các trường hợp phanh xe khi không xoay bánh lái và có sự cố mất mômen phanh trên các bánh xe
3.4.1.1 Trường hợp phanh gấp trên đường thẳng và có sự cố mất 25% mômen phanh trên bánh 1 (PAKS-3.1)
Ta thu được kết quả khảo sát như ở hình (3.7):
Hình 3.7 Đồ thị kết quả khảo sát PAKS 3.1
0,5 a Quỹ đạo chuyển động và hành lang quét
Khi mất phanh ở 1 bánh xe, sự phân bố lực phanh sẽ mất cân đối theo trục dọc của ô tô, do vậy xe bị lệch hướng chuyển động Khi người lái giữ nguyên vành tay lái ở vị trí trung gian thì quỹ đạo như trên hình 3.8, tọa độ trọng tâm ô tô khi dừng hẳn như sau:
Do mất phanh trên 1 bánh nên tổng lực phanh bị giảm, gây nên gia tăng quãng đường phanh.
Sự lệch bên trọng tâm ô tô trong trường hợp này là b1 = 0,457 m tính đến khi dừng hẳn.
Bề rộng của hanh lang quét: B1 = 1,98 m
Sự mất phanh chỉ xảy ra trên bánh 1 gây nên sự phân bố lực phanh sẽ mất cân đối theo trục dọc của ô tô Khi đó, sẽ xuất hiện mô men Mpc tại trọng tâm ô tô và làm quay trục dọc của ô tô:
Mpc = 0,5t.(Pp2 – Pp1) Chính mô men này gây hiện tượng lệch hướng của trục ô tô. b Vận tốc, gia tốc
Vận tốc giảm nhanh về 0.
Gia tốc tăng dần đến cực đại.
Gia tốc phanh cực đại bằng 7,06 m/s 2 c Vận tốc quay thân xe
Vận tốc quay thân xe quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm xe thay đổi theo quy luật gần giống như hàm bậc 2 Vận tốc góc tăng nhanh đến cực đại rồi giảm dần đến khi xe dừng hẳn thì vận tốc góc giảm về 0.
Vận tốc góc xoay thân xe nhận giá trị “ - ” tức là xe chuyển động quay sang bên phải (đối với các trường hợp mất phanh bên trái). d Góc quay thân xe
Như đã phân tích ở trên, khi lực phanh mất cân đối theo trục dọc của xe ô tô, sẽ xuất hiện mô men Mpc tại trọng tâm ô tô và làm quay trục dọc của ô tô.
Trong điều kiện sự tác động của các tác nhân khác (lực gió ngang, lốp mòn không đều, sự không đồng đều của mặt đường…) là không đáng kể thì góc quay thân xe tăng phi tuyến phi tuyến theo thời giời gian.
Vì phương của vận tốc luân tiếp tuyến theo quỹ đạo chuyển động,dó đó đồ thị góc lệch bên và đồ thị góc quay thân xe luôn luôn ở một phía so với trục hoành.
3.4.1.2 Trường hợp phanh gấp trên đường thẳng và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 4 (PAKS-3.2)
Hình 3.8 Đồ thị kết quả khảo sát PAKS 3.2 a Quỹ đạo chuyển động và hành lang quét
Khi mất phanh ở 1 bánh xe, sự phân bố lực phanh sẽ mất cân đối theo trục dọc của ô tô do vậy xe bị lệch hướng chuyển động khi người lái giữ nguyên vành tay lái ở vị trí trung gian như trên hình (3.9) toa độ trọng tâm ô tô khi dừng hẳn như sau: x0 ,72 (m); y0=0,32(m)
Do mất phanh trên 1 bánh xe nên tổng lực phanh bị giảm, gây nên gia tăng quãng đường phanh.
Sự lệch bên của trọng tâm xe trong trường hợp này là 0,32 m tính đến khi xe dừng hẳn
Bề rộng của hành lang quét: B1 = 2 m
Độ lêch ngang trọng tâm: b1=0,32 m
Sự mất phanh chỉ sảy ra trên bánh 4 gây nên sự phân bố lực phanh sẽ mất câm đối theo trục dọc của ô tô khi đó, sẽ xuât hiện mô men MPC tại trọng tâm ô tô và làm quay trục dọc của ô tô:
Trong trường hợp này Mpc nhỏ ở PAKS-3.1 dẫn đến độ lệch quỹ đạo của xe ở phương án này cũng nhỏ hơn so với PAKS-3.1. b Vận tốc, gia tốc Đồ thị vận tốc và gia tốc cũng biến đổi theo quy luật giống như ở PAKS-3.1, ở phương án này gia tốc phanh đạt giá trị cực đại bằng 7,24 m/s 2
So vời PAKS-3.1, gia tốc phanh ở phương án này lớn hơn; thời gian phanh và quãng đường phanh nhỏ hơn Nguyên nhân là do sự phân bố tải trọng lên cầu sau của xe khi phanh trong điều kiện khảo sát nhỏ hơn so với cầu trước, nên tổng lực phanh trong trường hợp nay bị giảm ít hơn so với PAKS-3.1. c Vận tốc góc quay thân xe, góc quay thân xe
Cũng biến đổi theo quy luật giống như PAKS-3.1 Tuy nhiên cả vận tốc góc quay thân xe, góc quay thân xe phụ thuộc vào Mpc cho nên ở phương án này Mpc giá trị nhỏ hơn so với PAKS-3.1 dẫn đến giá trị vận tốc góc quay thân xe, góc quay thân xe đều nhỏ hơn so với PAKS-3.1 Phương án này giá trị
“+” đối với vận tốc góc quay thân xe, góc lệch bên và góc quay thân xe nên xe chuyển động quay sang trái (mất phanh bên phải).
3.4.1.3 Trường hợp phanh gấp trên đường thẳng và có sự cố mất 25% mô men phanh trên bánh 1&3 (PAKS-3.3)
Mpc = (Pp4 – Pp3).0,5t + (Pp2 – Pp1).0,5t
Hình 3.9 Đồ thị kết quả khảo sát PAKS 3.3
Ta thu được kết quả khảo sát như ở hình (3.9): a Quỹ đạo chuyển động và hành lang quét
Khi mất phanh ở hai bánh xe cùng phía, sự phân bố lực phanh sẽ mất cân đối theo trục dọc của ô tô, do vậy xe bị lệch hướng chuyển động Khi người lái không thực hiện điều chỉnh hướng chuyển động bằng vánh lái (vẫn
0,5 giữ nguyên vành lái ở vị trí trung gian) thì quỹ đạo như trên hình 3.10, tọa độ trọng tâm ô tô khi dừng hẳn:
Do mất phanh trên hai bánh nên tổng lực phanh bị giảm nhiểu hơn so với 2 phương án trên, gây nên gia tăng quãng đường phanh nhiều hơn.
Sự lệch bên trọng tâm xe trong trường hợp này là 0,84 m tính đến khi dừng hẳn.
Bề rộng của hành lang quét: B1 = 2,39 m
Sự mất phanh xảy ra trên bánh 1 và 3 gây nên sự phân bố lực phanh sẽ mất cân đối theo trục dọc của ô tô Khi đó, xuất hiện mô men Mpc gây ra hiện tượng lệch quỹ đạo chuyển động của ô tô hình 3.18:
Mpc = (Pp4 – Pp3).0,5t + (Pp2 – Pp1).0,5t
Ta thấy rằng trong trường hợp này Mpc có giá trị lớn nhất so với các phương án, do đó độ lệch quỹ đạo chuyển động trong trường hợp này là lớn nhất. b Vận tốc, gia tốc Đồ thị vận tốc và gia tốc cũng biến đổi theo quy luật giống như ở PAKS-3.1 & PAKS-3.2, tuy nhiên do mất phanh trên hai bánh xe nên tổng lực phanh trong trường hợp này bị giảm nhiều hơn dẫn đến gia tốc phanh cũng giảm nhiều so với phương án trên, ở phương án này gia tốc phanh đạt giá trị cực đại bằng 6,7 m/s 2 c Vận tốc góc quay thân xe, góc lệch bên