Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu công nghệ thu hồi để tái sử dụng năng lượng bằng hệ thống truyền động thủy lực khi phanh xe cơ giới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Luyện Văn Hiếu NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HỒI ĐỂ TÁI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BẰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC KHI PHANH XE CƠ GIỚI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2019 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Luyện Văn Hiếu NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HỒI ĐỂ TÁI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BẰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC KHI PHANH XE CƠ GIỚI Ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số: 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ SỸ LỘC TS TRẦN KHÁNH DƯƠNG Hà Nội – 2019 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Cơng trình thực Bộ mơn Máy Tự động thủy khí, Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn khoa học PGS.TS Ngô Sỹ Lộc TS Trần Khánh Dương, kết nghiên cứu luận án trung thực, khách quan chưa tác giả khác cơng bố cơng trình khác Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày TẬP THỂ HƯỚNG DẪN PGS.TS Ngô Sỹ Lộc TS Trần Khánh Dương Luận án tiến sĩ Kĩ thuật tháng năm Người cam đoan Luyện Văn Hiếu LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận án Tiến sĩ này, bên cạnh cố gắng nỗ lực thân, Tôi nhận động viên giúp đỡ lớn nhiều thầy cô giáo tập thể nghiên cứu khoa học Tôi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Ngơ Sỹ Lộc TS Trần Khánh Dương - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người tận tình hướng dẫn, định hướng, đào tạo giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn anh, em nghiên cứu sinh, cao học sinh viên khóa thuộc mơn Máy Tự động thủy khí - Viện Cơ khí động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hết lòng hỗ trợ, động viên suốt thời gian thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn anh, em đồng nghiệp Khoa Cơ khí Động lực, lãnh đạo trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, Công ty Cổ phần Công nghệ ô tô Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ thời gian vật chất để tơi hồn thành luận án Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng kính u biết ơn tới đại gia đình, bạn bè thực động viên, giúp đỡ suốt thời gian học tập Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hà Nội, ngày tháng Nghiên cứu sinh Luyện Văn Hiếu Luận án tiến sĩ Kĩ thuật năm MỤC LỤC DANH MỤC KÍ HIỆU iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Năng lượng động xe giới 1.2 Hệ thống phanh xe giới 1.3 Công suất tần suất phanh phương tiện xe giới 1.4 Sự phát triển hệ thống phanh thu thủy lực giới 10 1.5 Tình hình nghiên cứu phát triển hệ thống phanh thu thủy lực xe giới nước ta 14 1.6 Nghiên cứu khai thác động xe chuyên dùng nước ta 15 Kết luận chương 15 Chương MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH THU NĂNG THỦY LỰC 17 2.1 Lựa chọn phương án xây dựng mơ hình hệ thống phanh thu thủy lực 17 2.2 Xây dựng mơ hình hệ thống thu thủy lực xe chuyên dùng thu gom chở rác loại 2,5 23 2.2.1 Cấu hình hệ thống phanh thu thủy lực xe chuyên dùng thu gom rác 2,5 23 2.2.2 Mơ hình hóa trình phanh thu thủy lực 27 2.2.2.1 Động lực học trình phanh xe đường nằm ngang 27 2.2.2.2 Các phần từ thủy lực hệ thống phanh thu thủy lực 31 2.3 Một số phương án tái sử dụng lượng động 40 2.3.1 Phương án phanh tái sử dụng hệ thống chuyên dùng cấu nâng hạ 40 2.3.2 Phương án lắp thêm mô tơ thủy lực 42 2.3.3 Phương án thay đổi bơm thủy lực thành cụm bơm/mô tơ kết hợp 44 2.3.4 Mơ hình hóa q trình tái sử dụng lượng trường hợp hỗ trợ di chuyển 48 Kết luận chương 55 Chương KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH THU NĂNG THỦY LỰC 56 3.1 Khảo sát trình phanh thu thủy lực 56 3.1.1 Mơ q trình phanh thu thủy lực xe chuyên dùng chương trình Matlab - Simulink 56 3.1.2 Một số kết khảo sát trình phanh thu lượng động mơ hình mơ 57 3.1.2.1 Khảo sát trường hợp phanh khẩn cấp trường hợp phanh hệ thống phanh thu thủy lực 57 i Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 3.1.2.2 Khảo sát ảnh hưởng mức áp suất làm việc ban đầu bình tích áp pgo khác 60 3.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng vận tốc phanh ban đầu khác 65 3.1.2.4 Khảo sát ảnh hưởng khối lượng xe 71 3.1.2.5 Khảo sát ảnh hưởng lưu lượng riêng bơm đến phanh thu hồi lượng động 76 3.2 Khảo sát trình tái sử dụng lượng từ bình áp 80 3.2.1 Mơ hình mơ trình tăng tốc xe chương trình Matlab - Simulink 81 3.2.2 Khảo sát trình tái sử dụng hỗ trợ tăng tốc xe 81 Kết luận chương 89 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 90 4.1 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 90 4.2 Phương pháp nghiên cứu, đối tượng thực nghiệm phương pháp đo 90 4.2.1 Phương pháp nghiên cứu 90 4.2.2 Đối tượng thực nghiệm 90 4.2.3 Phương pháp đo 94 4.3 Quy trình thực nghiệm 96 4.4 Kết thực nghiệm 97 4.4.1 Kết thực nghiệm 1: Thực nghiệm ảnh hưởng áp suất làm việc ban đầu đến trình phanh thu lượng động 97 4.4.2 Kết thực nghiệm 2: Thực nghiệm phanh thu lượng xe theo vận tốc ban đầu phanh khác theo tay số tương ứng 99 4.4.3 Kết thực nghiệm 3: Thực nghiệm thay đổi khối lượng xe 102 4.5 Đánh giá kết thực nghiệm kết tính tốn mơ 104 4.6 Chu kỳ phanh dừng cho mơ hình thực nghiệm 104 Kết luận chương 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 113 PHỤ LỤC 114 Phụ lục Thông số kỹ thuật ô tô khảo sát 114 Phụ lục Mơ hình mơ chương trình Simulink 118 Phụ lục Dữ liệu nhập từ chương trình Matlab 121 Phụ lục Mạch điều khiển hệ thống phanh thu thủy lực 131 Phụ lục Chương trình chạy phần mềm Arduino 131 Phụ lục Một số hình ảnh q trình thí nghiệm 134 ii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC KÍ HIỆU STT Ký hiệu Tên gọi Đơn vị a Khoảng cách từ trọng tâm xe đến véc tơ phản lực Z1 av Gia tốc xe m/s2 avtb Gia tốc phanh trung bình m/s2 b Khoảng cách từ trọng tâm xe đến véc tơ phản lực Z2 C Tỷ số truyền chung cấu phanh d Đường kính ống dẫn dầu dp Lưu lượng riêng bơm thủy lực m3/vòng dm Lưu lượng riêng mơ tơ thủy lực m3/vịng E Động vật J 10 Ea Năng lượng bình tích J 11 Eamax Năng lượng bình tích lớn J 12 Ekq Động khối rắn chuyển động quay J 13 Ekt Động khối rắn chuyển động tịnh tiến J 14 Ev Động xe vận tốc v J 15 Evan Năng lượng điện cung cấp van J 16 Fbam Lực bám bánh xe N 17 Fphmht Lực cản tăng thêm hệ thống phanh N 18 G Trọng lượng xe N 19 Ght Trọng lượng tăng thêm hệ thống phanh N 20 g Gia tốc trọng trường 21 H Khoảng cách từ trọng tâm xe đến mặt đường 22 hw 23 itrp Tỷ số truyền từ trục bơm đến trục bánh xe 24 ih Tỷ số truyền hộp số sàn 25 io Tỷ số truyền truyền lực 26 iptc Tỷ số truyền từ trục PTO đến trục thứ cấp hộp số 27 K Hệ số khí động học ô tô 28 k Hệ số đa biến khí 29 L 30 Lph m m m m/s2 Khoảng cách từ điểm đặt lực cản khơng khí Pw đến mặt đường Khoảng cách từ điểm đặt lực véc tơ phản lực Z1 đến Z2 Chu kỳ phanh m m m m iii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 31 Lphmax Chu kỳ phanh lớn lần liên tiếp m 32 lm Chiều dài đường ống dẫn dầu nhánh tái sử dụng m 33 lp Chiều dài đường ống dẫn dầu nhánh thu m 34 Mbxp Mô men phanh bánh xe N.m 35 Mbxk Mô men kéo bánh xe N.m 36 Mp Mô men bơm thủy lực Nm 37 Mm Mô men mô tơ thủy lực Nm 38 Mtchs Mô men vị trí trục thứ cấp hộp số Nm 39 m Khối lượng vật, Khối lượng xe kg 40 mht Khối lượng tăng thêm hệ thống phanh kg 41 Pw Lực cản khơng khí N 42 P’ Lực dẫn động tác dụng lên guốc phanh N 43 Pj Lực quán tính sinh phanh N 44 Pr1 Lực cản lăn bánh trước xe N 45 Pr2 Lực cản lăn bánh sau xe N 46 Pp Lực phanh tổng cộng bánh xe chủ động N 47 Pp1 Lực phanh khí đặt bánh trước N 48 Pp2 Lực phanh khí đặt bánh sau N 49 Ppp 50 Pk 51 Lực phanh hệ thống phanh thu thủy lực đặt bánh sau N Lực kéo bánh chủ động N Pvan Công suất van điện từ W 52 pao Áp suất nạp ban đầu khí N/m2 53 pcr Áp suất dầu thủy lực buồng cửa bơm thủy lực N/m2 54 pcv 55 pcrm Áp suất dầu thủy lực buồng cửa mô tơ thủy lực N/m2 56 pcvm Áp suất dầu thủy lực buồng cửa vào mơ tơ thủy lực N/m2 57 pg Áp suất khí trình làm việc N/m2 58 pgo Áp suất làm việc ban đầu khí N/m2 59 pf Áp suất dầu thủy lực cửa vào bình tích áp thủy lực N/m2 60 Qp Lưu lượng bơm thủy lực m3/s 61 Z1 62 Z2 Áp suất dầu thủy lực buồng cửa vào bơm thủy lực Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên bánh xe trước Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên bánh xe sau iv Luận án tiến sĩ Kĩ thuật N/m2 N N 63 Vao Thể tích khí nạp m3 64 Vgo Thể tích làm việc ban đầu khí m3 65 Vg Thể tích khí nén q trình nạp m3 66 Vf Thể tích dầu thủy lực đẩy vào bình tích áp m3 67 v Vận tốc vật m/s 68 vo Vận tốc xe phanh ban đầu m/s 69 vt Vận tốc xe thời điểm ngừng phanh t m/s 70 bx Tốc độ bánh xe 1/s 71 bxoi Tốc độ bánh xe thứ i tương ứng vận tốc xe vo 1/s 72 m Vận tốc góc trục mô tơ thủy lực 1/s 73 p Tốc độ góc trục bơm 1/s 74 ti 75 Jqt Mơ men qn tính vật trục quay kgm2 76 Jbx Mơ men qn tính bánh xe kgm2 77 Ji 78 Jd 79  80 Vận tốc góc thời điểm t chi tiết thứ i quay quanh trục qua khối tâm Mơ men qn tính chi tiết thứ i quay quanh trục qua khối tâm Mơ men quán tính bánh đà chi tiết chuyển động quay động 1/s kgm2 kgm2 Tỉ lệ thu % max Tỉ lệ thu lớn % 81 ct Tỉ lệ thu chu trình % 82 Re Hệ số rây nơn 83 rbx Bán kính làm việc bánh xe m 84 rt Bán kính tang trống phanh m 85  Hệ số cản phụ thuộc vào hệ số Re 86  Độ nhớt động học dầu 87 tph Thời gian phanh 88  89  Hệ số tính đến ảnh hưởng trọng khối chuyển động quay xe Hệ số bám 90  Hiệu suất truyền động hệ thống ruyền lực 91 mp Hiệu suất khí bơm thủy lực 92 mm Hiệu suất khí mơ tơ thủy lực m2/s s v Luận án tiến sĩ Kĩ thuật hiệu suất truyền động từ trục thứ cấp hộp số đến bơm 93 ηtcp 94 vp Hiệu suất thể tích bơm thủy lực 95 vm Hiệu suất thể tích mơ tơ thủy lực 96  Khối lượng riêng dầu 97  Hệ số tổn thất cục đường dẫn dầu 98 v 99 vd 100 Evo Động xe vận tốc vo 101 plp Tổn thất đường ống nhánh từ bơm đến bình tích N/m2 102 pp N/m2 103 pm Chênh lệch áp suất buồng đẩy với buồng vào bơm thủy lực Chênh lệch áp suất buồng đẩy với buồng vào mô tơ thủy lực thủy lực kg/m3 hệ số cản phụ thuộc vào ống, phụ thuộc vào độ đồng tiết diện chảy Vận tốc trung bình dầu m/s DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên gọi CBED Cumulo Brake Energy Drive CHD Cumulo Hydrostatic Drive FC Full scale HDA Hydraulic Drive Assist HLA Hydraulic Launch Assist HPA Hydraulic Power Assist HRB Hydrostatic Regenerative Braking NCS Nghiên cứu sinh MT Manual transmission 10 PHHV Parallel hydraulic hybrid vehicle 11 PTO Power take-off 12 RBS Regenerative Braking system vi Luận án tiến sĩ Kĩ thuật J N/m2 Hình PL Sơ đồ mơ phương trình cân lực tơ q trình tăng tốc Hình PL 12 Sơ đồ mơ lực cản gió Pw lực cản lăn Pr Hình PL 13 Sơ đồ mô mô men kéo bánh xe Mbxk lực kéo bánh xe Pk Hình PL 14 Sơ đồ mơ thơng số lưu lượng Qm, thể tích dầu Vfm Hình PL 15 Sơ đồ mơ thơng số  120 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Hình PL 16 Sơ đồ mơ thơng áp suất khí pg Hình PL 17 Sơ đồ mơ hình tổn thất thủy lực mạch nhánh tái sử dụng Phụ lục Dữ liệu nhập từ chương trình Matlab 3.1 Thơng số chương trình nhập liệu nhập tính tốn trường hợp phanh khẩn cấp phanh thu 100% xe vận tốc 30km/h, khối lượng không tải m = 1700kg; % file Data_hieu.m % So lieu dau vao %=================== clc clear all close all global t i vxe vxe1 luuluong Pkhi jphanh tocdobom lucphanh Sphanh Vdauthuyluc HesoRe Momenbom tonthatapsuat lucbam dongnang Ea mau chso m= 2400; %[kg] = khoi luong xe; rbx= 14*25.4/1000; % [m]Bán kinh banh xe; K=0.58; % he so can khong khi; g=9.81; % gia toc truong; io =5.375; % ty so truyen truyen luc chinh; sicmacb=9.05; % he so can cuc bo; sicmav =1.75; % he so can vao ong; nuy=58*10^(-6); % nhot donghoc ro=900; % [kg/m3]ty chat long; l=3; % [m]chieu dai duong ong; d=0.0127; % [m]duong kinh o thuy luc; Sgio=2.4; % [m2]dien tich can gio; f=0.018; % he so can lan; vo= 30/3.6; % [m/s]= Van toc xe ban dau; Jbx= 5.222; % [kg.m2] Mo men quan tinh banh xe; str=7.8; %ty so truyen tu truc bom->banh xe,tay so 3; dp=14/(100)^3; %[m3/vong] luu luong rieng bơm hsvp=0.75; % Hieu suat v bom ; hsmp=0.85; % Hieu suat ck bom ; hstr=0.95^6; % Hieu suat ck truyen luc bom-bx 121 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật phi=0.6; % he so bam hsa=1.1; % thong so khoang cach tam xe den banh truoc [m]; hsh=0.8; % khoang cach tu tam xe den mat duong L=2; % khoang cach banh truoc den banh sau xe hw=0.8; % kc vec to luc can gio den mat duong pgo0= 85*9.81*10^4; %[N/m2]Ap suat làm việc ban dau pgo0 bar; Vao=0.025; % [m3] the tich binh tich khi; pao=70*9.81*10^4; % Ap suat nap ban dau [N/m2]; mauv=['b', 'r']; Ve_do_thi_01; for i=1:2 pgo=pgo0(i); ih=ih0(i); mau=mauv(i) open HRBHieu16515_sua sim('HRBHieu16515_sua.mdl') Ve_do_thi_02; end 3.2 Thơng số chương trình nhập liệu nhập tính tốn trường hợp thay đổi áp suất % file Data_hieu.m % So lieu dau vao %=================== clc clear all close all global t i vxe vxe1 luuluong Pkhi jphanh tocdobom lucphanh Sphanh Vdauthuyluc HesoRe Momenbom tonthatapsuat lucbam dongnang Ea mau m= 2400; %[kg] = khoi luong xe; rbx= 14*25.4/1000; % [m]Bán kinh banh xe; K=0.58; % he so can khong khi; g=9.81; % gia toc truong; io =5.375; % ty so truyen truyen luc chinh; sicmacb=9.05; % he so can cuc bo; sicmav =1.75; % he so can vao ong; nuy=58*10^(-6); % nhot donghoc ro=900; % [kg/m3]ty chat long; l=3; % [m]chieu dai duong ong; d=0.0127; % [m]duong kinh o thuy luc; Sgio=2.4; % [m2]dien tich can gio; f=0.018; % he so can lan; vo= 30/3.6; % [m/s]= Van toc xe ban dau; Jbx= 5.222; % [kg.m2] Mo men quan tinh banh xe; str=7.8; %ty so truyen tu truc bom->banh xe,tay so 3; dp=14/(100)^3; %[m3/vong] luu luong rieng bơm hsvp=0.75; % Hieu suat v bom ; hsmp=0.85; % Hieu suat ck bom ; hstr=0.95^6; % Hieu suat ck truyen luc bom-bx phi=0.6; % he so bam hsa=1.1; % thong so khoang cach tam xe den banh truoc [m]; hsh=0.8; % khoang cach tu tam xe den mat duong L=2; % khoang cach banh truoc den banh sau xe hw=0.8; % kc vec to luc can gio den mat duong pgo0= [75*9.81*10^4 100*9.81*10^4 125*9.81*10^4 150*9.81*10^4]; %[N/m2]Ap suat làm việc ban dau pgo0 bar; Vao=0.025; % [m3] the tich binh tich khi; 122 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật pao=70*9.81*10^4; % Ap suat nap ban dau [N/m2]; mauv=['b', 'r', 'k', 'g']; Ve_do_thi_01; for i=1:4 pgo=pgo0(i); ih=ih0(i); mau=mauv(i) open HRBHieu16515_sua sim('HRBHieu16515_sua.mdl') Ve_do_thi_02; end 3.3 Thơng số chương trình số liệu nhập nhập vận tốc theo tay số khác % file Data_hieu.m % So lieu dau vao %=================== clc clear all close all global t i vxe vxe1 luuluong Pkhi jphanh tocdobom lucphanh Sphanh Vdauthuyluc HesoRe Momenbom Momenbomtc tonthatapsuat lucbam dongnang Ea mau chso m0= [2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400 2400]; %[kg] = khoi luong xe; rbx= 14*25.4/1000; % [m]Bán kinh banh xe; K=0.58; % he so can khong khi; g=9.81; % gia toc truong; io =5.375; % ty so truyen truyen luc chinh; ic=2; % ty so truyen vi sai; ih0= [2 2.966 1.684 1.000 1.000 1.000 2.966 1.684 1.000 1.000 1.000 2.966 1.684 1.000 1.000 1.000]; % ty so truyen hop so; nkt= 700; % toc dong co khong tai nkt=700v/ph; sicmacb=9.05; % he so can cuc bo; sicmav =1.75; % he so can vao ong; nuy=58*10^(-6); % nhot donghoc ro=900; % [kg/m3]ty chat long; l=3; % [m]chieu dai duong ong; d=0.0127; % [m]duong kinh o thuy luc; Sgio=2.4; % [m2]dien tich can gio; f=0.018; % he so can lan; vo0= [7.5/3.6 15/3.6 30/3.6 50/3.6 70/3.6 5/3.6 10/3.6 20/3.6 40/3.6 60/3.6 10/3.6 20/3.6 40/3.6 60/3.6 80/3.6]; %[m/s]= Van toc xe ban dau; Jbx= 5.222; % [kg.m2] Mo men quan tinh banh xe; str0=[25.4 14.03 7.8 4.63 3.65 25.4 14.03 7.8 4.63 3.65 25.4 14.03 7.8 4.63 3.65 3.65]; %ty so truyen tu truc bom den banh xe; dp=14/(100)^3; %[m3/vong] luu luong rieng dpmax=32cc/rev; hsvp=0.8; % Hieu suat v bom ; hsmp=0.85; % Hieu suat ck bom ; hstr=0.95^6; % Hieu suat ck truyen luc bombanhxehspp=0.95^10; hstrluc=0.9; % hieu suat truyen tu dong co den banh xe; pvaop=0; % ap suat dau vao bom; phi=0.6; % he so bam hsa=0.964; % thong so khoang cach tam xe den banh truoc [m]; hsh=0.8; % khoang cach tu tam xe den mat duong L=2; % khoang cach banh truoc den banh sau xe hw=0.8; % kc vec to luc can gio den mat duong p1=85*9.81*10^4; %[N/m2]Ap suat ban dau p1=85 bar; 123 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật V1=0.025; % [m3] the tich binh tich khi; mauv=['b', 'r', 'k', 'g', 'r','b', 'r', 'k', 'g', 'r','b', 'r', 'k', 'g', 'r']; Ve_do_thi_02_sua0; for i=1:15 str=str0(i); vo=vo0(i); m=m0(i); ih=ih0(i); mau=mauv(i) open HRBHieu16515_sua sim('HRBHieu16515_sua.mdl') Ve_do_thi_02_sua; end 3.4 Thơng số chương trình số liệu nhập đầu vào trường hợp khối lượng thay đổi Số liệu nhập vào chương trình chạy tay số vận tốc phanh ban đầu xe vo =30km/h, với trường hợp khối lượng m = 2400kg, m=2700kg m= 3000kg % file Data_hieu.m % So lieu dau vao %================= clc clear all close all global t i vxe vxe1 luuluong Pkhi jphanh tocdobom lucphanh Sphanh Vdauthuyluc HesoRe Momenbom tonthatapsuat lucbam dongnang Ea mau chso m0= [2400 2700 3000] %[kg] 3truongf hợp khoi luong xe; rbx= 14*25.4/1000; % [m] Bán kinh banh xe; K=0.58; % he so can khí động lực; g=9.81; % m/s2 gia toc truong; io =5.375; % ty so truyen truyen luc chinh; sicmacb=9.05; % he so can cuc bo; sicmav =1.75; % he so can vao ong; nuy=58*10^(-6); % nhot donghoc ro=900; % [kg/m3]ty chat long; l=1.5; % [m]chieu dai duong ong; d=0.0127; % [m]duong kinh o thuy luc; Sgio=2.4; % [m2]dien tich can gio; f=0.018; % he so can lan; vo= 30/3.6; %[m/s]= Van toc xe ban dau; Jbx= 5.222; % [kg.m2] Mo men quan tinh banh xe; str=7.8; %ty so truyen tu truc bom den banh xe,trường hợp xe chạy tay số 3; dp=14/(100)^3 ; %[m3/vong] luu luong rieng bơm; hsvp=0.75; % Hieu suat v bom ; hsmp=0.85; % Hieu suat ck bom ; hstr=0.95^6; %Hieu suat ck truyen luc từ bánh xe đến bơm TL; phi=0.6; % he so bam hsa=1.1; % thong so khoang cach tam xe den banh truoc [m]; hsh=0.8; % khoang cach tu tam xe den mat duong L=2; % khoang cach banh truoc den banh sau xe hw=0.8; % kc vec to luc can gio den mat duong pgo= 85*9.81*10^4; % Ap suat ban dau bình áp thủy khí; Vao=0.025; % the tich binh tich khi; pao=70*9.81*10^4; % Ap suat nap ban dau [N/m2]; mauv=['b', 'r', 'k', 'g']; Ve_do_thi_01; 124 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật for i=1:3 m=m0(i); mau=mauv(i) open HRBHieu16515_sua sim('HRBHieu16515_sua.mdl') Ve_do_thi_02; end 3.5 Thơng số chương trình số liệu nhập đầu vào trường hợp thay đổi lưu lượng riêng Số liệu nhập vào chương trình chạy phanh xe tay số vận tốc phanh ban đầu xe vo =30km/h; khối lượng xe m=2400kg; Lưu lượng riêng thay đổi dp=8,4(cc/vòng), dp=14 (cc/vòng), dp=25(cc/vòng) % file Data_hieu.m % So lieu dau vao %================= clc clear all close all global t i vxe vxe1 luuluong Pkhi jphanh tocdobom lucphanh Sphanh Vdauthuyluc HesoRe Momenbom tonthatapsuat lucbam dongnang Ea mau chso m= 2400 %[kg] = khoi luong xe; rbx= 14*25.4/1000; % [m] = Bán kinh banh xe; K=0.58; % he so can khong khi; g=9.81; % gia toc truong; io =5.375; % ty so truyen truyen luc chinh; sicmacb=9.05; % he so can cuc bo; sicmav =1.75; % he so can vao ong; nuy=58*10^(-6); % nhot donghoc ro=900; % [kg/m3]ty chat long; l=1.5; % [m]chieu dai duong ong; d=0.0127; % [m]duong kinh o thuy luc; Sgio=2.4; % [m2]dien tich can gio; f=0.018; % he so can lan; vo= 30/3.6; %[m/s]= Van toc xe ban dau; Jbx= 5.222; % [kg.m2] Mo men quan tinh banh xe; str=7.8; %ty so truyen tu truc bom den banh xe, tay số 3; dp=[8.4/(100)^3 14/(100)^3 25/(100)^3]; %[m3/vong] luu luong rieng bơm; hsvp=0.75; % Hieu suat v bom ; hsmp=0.85; % Hieu suat ck bom ; hstr=0.95^6; % Hieu suat ck truyen luc từ bánh xe đến bơm TL; phi=0.6; % he so bam hsa=1.1; % thong so khoang cach tam xe den banh truoc [m]; hsh=0.8; % khoang cach tu tam xe den mat duong L=2; % khoang cach banh truoc den banh sau xe hw=0.8; % kc vec to luc can gio den mat duong pgo= 85*9.81*10^4; % Ap suat ban dau bình áp thủy khí; Vao=0.025; % the tich binh tich khi; pao=70*9.81*10^4; % Ap suat nap ban dau [N/m2]; mauv=['b', 'r', 'k', 'g']; Ve_do_thi_01; for i=1:3 m=m0(i); mau=mauv(i) open HRBHieu16515_sua sim('HRBHieu16515_sua.mdl') 125 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Ve_do_thi_02; end 3.6 Thông số chương trình số liệu nhập đầu vào khảo sát trường hợp tái sử dụng lượng động thay đổi lưu lượng riêng dm khác % file Data_hieu.m % So lieu dau vao %=================== clc clear all close all global t i vxe luuluong Pkhi agiatoc tocdomoto luckeo Skeo Vdauthuyluc Momenmoto Ea mau m= 2400; %[kg] = khoi luong xe; rbx= 0.336; % [m] = Bán kinh banh xe; K=0.58; % he so can khong khi; g=9.81; % gia toc truong; nuy=58*10^(-6); % nhot donghoc ro=900; % [kg/m3]ty chat long; lm=1.5; % [m]chieu dai duong ong nhanh motor; d=0.0127; % [m]duong kinh o thuy luc; Sgio=2.4; % [m2]dien tich can gio; f=0.018; % he so can lan; Jbx= 5.222; % [kgm2] Mo men quan tinh banh xe ; dm0=[14/(100)^3 25/(100)^3]; %[m3/vong] luu luong rieng motor; hstr=0.95^6; % Hieu suat truyen dong ; hsvm=0.93; % Hieu suat the tich mo to; hsmm=0.93; % Hieu suat co mo to; pcram=0; % ap suat dau mo to; io =5.375; % ty so truyen truyen luc chinh; sicmacb=18; % he so can thuy luc; str=25.4; %ty so truyen tu truc PTO den banh xe tay truyen so strm =iptc.io; pao=70*9.81*10^4; % Ap suat nap binh70bar; Vao=0.025; % The tich nap binh ban dau 25lit; pga=101*9.81*10^4; %[N/m2]Ap suat ban dau nen nhap tu qua trinh thu; pstop=85*9.81*10^4; %[N/m2]Ap suat gioi hạn min; mauv=['k', 'm', 'b', 'g']; Ve_do_thi_02_sua0_Tai_tao; for i=1:3 mau=mauv(i) dm=dm0(i); open HRBHieuTai_tao sim('HRBHieuTai_tao.mdl') Ve_do_thi_02_Tai_tao; End 3.7 Thơng số chương trình số liệu nhập đầu vào khảo sát trường hợp tái sử dụng lượng động với áp suất pga khác % file Data_hieu.m % So lieu dau vao %=================== clc clear all close all global t i vxe luuluong Pkhi agiatoc tocdomoto luckeo Skeo Vdauthuyluc Momenmoto Ea mau m= 2400; %[kg] = khoi luong xe; rbx= 0.336; % [m] = Bán kinh banh xe; 126 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật K=0.58; % he so can khong khi; g=9.81; % gia toc truong; nuy=58*10^(-6); % nhot donghoc ro=900; % [kg/m3]ty chat long; lm=1.5; % [m]chieu dai duong ong nhanh motor; d=0.0127; % [m]duong kinh o thuy luc; Sgio=2.4; % [m2]dien tich can gio; f=0.018; % he so can lan; Jbx= 5.222; % [kgm2] Mo men quan tinh banh xe ; dm=14/(100)^3; %[m3/vong] luu luong rieng motor; hstr=0.95^6; % Hieu suat truyen dong ; hsvm=0.93; % Hieu suat the tich mo to; hsmm=0.93; % Hieu suat co mo to; pcram=0; % ap suat dau mo to; io =5.375; % ty so truyen truyen luc chinh; sicmacb=18; % he so can thuy luc; str=25.4; %ty so truyen tu truc PTO den banh xe tay truyen so strm =iptc.io; pao=70*9.81*10^4; % Ap suat nap binh70bar; Vao=0.025; % The tich nap binh ban dau 25lit; pga0=[100*9.81*10^04 125*9.81*10^04 150*9.81*10^04]; %[N/m2]Ap suat ban dau nen nhap tu qua trinh thu; pstop=85*9.81*10^4; %[N/m2]Ap suat gioi hạn min; mauv=['k', 'm', 'b', 'g']; Ve_do_thi_02_sua0_Tai_tao; for i=1:3 pga=pga0(i); mau=mauv(i) open HRBHieuTai_tao sim('HRBHieuTai_tao.mdl') Ve_do_thi_02_Tai_tao; End 3.8 Chương trình file Ve_do_thi_01 function Ve_do_thi_01 %========================== % VE DO THI %========================== global t i vxe luuluong Pkhi jphanh Sphanh tocdobom Vdauthuyluc lucphanh HesoRe Momenbom tonthatapsuat dongnang lucbam Ea mau y0=400; dx=80;dy=32; % -h1=figure(1); hold on set(h1,'Name','Van toc V') set(h1,'position',[dx (y0-dy) 400 340],'Color','w') legendv(1) %% h2=figure(2); hold on set(h2,'Name','Luu luong Q') set(h2,'position',[2*dx (y0-2*dy) 400 340],'Color','w') legendv(1)%% h3=figure(3); hold on set(h3,'Name','Nang luong Ea') set(h3,'position',[3*dx (y0-3*dy) 400 340],'Color','w') legendv(1) %% h4=figure(4); hold on set(h4,'Name','Ap suat Pg') set(h4,'position',[4*dx (y0-4*dy) 400 340],'Color','w') legendv(2) %% h5=figure(5); hold on set(h5,'Name','Gia toc phanh av') 127 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật set(h5,'position',[5*dx (y0-5*dy) 400 340],'Color','w') legendv(3) %% h6=figure(6); hold on set(h6,'Name','Toc bom ') set(h6,'position',[6*dx (y0-6*dy) 400 340],'Color','w') legendv(1) %% h8=figure(8); hold on set(h8,'Name','Mo men thu cap hop so') set(h8,'position',[8*dx (y0-8*dy) 400 340],'Color','w') legendv(1) %% h9=figure(9); hold on set(h9,'Name','Quang duong phanh') set(h9,'position',[9*dx (y0-9*dy) 400 340],'Color','w') legendv(2) %% h10=figure(10); hold on set(h10,'Name','Vf dau thuy luc') set(h10,'position',[10*dx (y0-10*dy) 400 340],'Color','w') legendv(2) %% h11=figure(11); hold on set(h11,'Name','Mo men bom thuy luc') set(h11,'position',[11*dx (y0-11*dy) 400 340],'Color','w') legendv(2) %% end function legendv(Vi_tri) %global i x=0; y=0; plot(x,y,'-b') plot(x,y,' r') plot(x,y,':k','linewidth',2) plot(x,y,'-.m') legend('pgo0 = 75bar','pgo0 = 85bar','pgo0 = 90bar','pgo0 = 150bar',Vi_tri) end 3.9 Chương trình file Ve_do_thi_02 function Ve_do_thi_02 %========================== % VE DO THI %========================== global t i vxe luuluong Pkhi jphanh Sphanh tocdobom Vdauthuyluc lucphanh HesoRe Momenbom tonthatapsuat dongnang lucbam Ea mau chso % h1=figure(1); hold on ; box on %plot(t,vxe,mau if i==1 plot(t,vxe,'-b'); end; if i==2 plot(t,vxe,' r'); end; if i==3 plot(t,vxe,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,vxe,'-.m','linewidth',2); end; %text(t(end),vxe(end),ch) grid on title({'\bf Van toc xe \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('vxe(km/h)')%% h2=figure(2); hold on ; box on %plot(t,luuluong,mau) if i==1 plot(t,luuluong,'-b'); end; if i==2 plot(t,luuluong,' r'); end; if i==3 plot(t,luuluong,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,luuluong,'-.m','linewidth',2); end; % text(t(end),luuluong(end),ch) grid on title({'\bf Luu luong \rm',chso}) 128 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật xlabel('t(s)') ylabel('Q(lit/ph)')%% h3=figure(3); hold on ; box on %plot(t,Ea,mau,'LineWidth',2) %plot(t,dongnang,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,Ea,'-b'); end; if i==2 plot(t,Ea,' r'); end; if i==3 plot(t,Ea,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,Ea,'-.m','linewidth',2); end; grid on title({'\bf Do thi nang luong Ea \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('Ea(J)')%% h4=figure(4); hold on ; box on %plot(t,Pkhi,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,Pkhi,'-b'); end; if i==2 plot(t,Pkhi,' r'); end; if i==3 plot(t,Pkhi,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,Pkhi,'-.m','linewidth',2); end; grid on title({'\bf Do thi ap suat pg \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('pg(bar)') %% h5=figure(5); hold on ; box on % plot(t,jphanh,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,jphanh,'-b'); end; if i==2 plot(t,jphanh,' r'); end; if i==3 plot(t,jphanh,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,jphanh,'-.m','linewidth',2); end; grid on title({'\bf Do thi gia toc phanh \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('av(m/s2)') %% h6=figure(6); hold on ; box on % plot(t,tocdobom,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,tocdobom,'-b'); end; if i==2 plot(t,tocdobom,' r'); end; if i==3 plot(t,tocdobom,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,tocdobom,'-.m','linewidth',2); end; grid on title({'\bf Do thi toc bom \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('np(v/ph)') %% h8=figure(7); hold on ; box on %plot(t,momentchs,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t, momentchs,'-b'); end; if i==2 plot(t, momentchs,' r'); end; if i==3 plot(t, momentchs,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t, momentchs,'-.m','linewidth',2); end; grid on title('\bf Mo men thu cap hop so Pp \rm') xlabel('t(s)') ylabel('Luc phanh Pp(N)') %% h9=figure(9); hold on ; box on % plot(t,Sphanh,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,Sphanh,'-b'); end; if i==2 plot(t,Sphanh,' r'); end; if i==3 plot(t,Sphanh,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,Sphanh,'-.m','linewidth',2); end; 129 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật grid on title({'\bf Do thi quang duong S phanh \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('Sphanh(m)') %% h10=figure(10); hold on ; box on % plot(t,Vdauthuyluc,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,Vdauthuyluc,'-b'); end; if i==2 plot(t,Vdauthuyluc,' r'); end; if i==3 plot(t,Vdauthuyluc,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,Vdauthuyluc,'-.m','linewidth',2); end; grid on title({'\bf Do thi Vf dau thuy luc \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('Vf dau thuy luc(m3)') %% h11=figure(11); hold on ; box on % plot(t,Momenbom,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,Momenbom,'-b'); end; if i==2 plot(t,Momenbom,' r'); end; if i==3 plot(t,Momenbom,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,Momenbom,'-.m','linewidth',2); end; grid on title({'\bf Do thi mo men bom thuy luc theo t \rm',chso}) xlabel('t(s)') ylabel('Mp(Nm)') %% h12=figure(12); hold on ; box on %plot(t,lucbam,mau,'LineWidth',2) if i==1 plot(t,lucbam,'-b'); end; if i==2 plot(t,lucbam,' r'); end; if i==3 plot(t,lucbam,':k','linewidth',2); end; if i==4 plot(t,lucbam,'-.m','linewidth',2); end; grid on title('\bf Do thi luc bam Fbam \rm') xlabel('t(s)') ylabel('Luc bam Fbam(N)') %% end 3.10 Chương trình đo số liệu áp suất bình tích thủy lực Chương trình Matlab-Arduino IO clear all a=arduino('COM4', 'UNO'); line1=line(nan, nan, 'color', 'red'); i=0; while port=250*(readVoltage(a,'A0')-0.948)/(4.8-0.948); pause(0.1); x1=get(line1,'xData'); y1=get(line1,'yData'); x1=[x1 i]; y1=[y1 port]; set(line1, 'xData', x1, 'yData', y1); i=i+1; pause(0.1); grid on title({'Ap suat binh tich ap thuy khi'}) xlabel('t(s)') ylabel('Pg(Bar)') end 130 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Phụ lục Mạch điều khiển hệ thống phanh thu thủy lực Q1(D) SIM1 U1 D1 AREF ATMEL www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com DIGITAL (PWM~) SIMULINO ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 POWER CLPTO ATMEGA328P 5V GND 13 12 ~11 ~10 ~9 ARDUINO RESET ~6 ~5 ~3 TX > RX < R2 R1 D3 C E R3 100 LED-RED 100k Q2 R6 IRF540 Q2(S) V=23.9997 R9 C 100k Q3 K PC817 Q1(S) V=23.9997 R5 3.3k U3 A IRF540 R4 3.3k K PC817 LED-RED Lyhop A 100 Ga E U2 Caiso K PC817 100 Phanh Q1 C LED-RED D2 A E SIMULINO UNO R7 3.3k R8 IRF540 Q3(S) V=23.9997 100k CBApsuat V=3.09993 Hình PL 18 Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống thu thủy lực mô chương trình proteus Phụ lục Chương trình chạy phần mềm Arduino Chương trình điều khiển hoạt động hệ thống phanh thu lượng động #define Cong_Tac A0 // chan nhan tin hieu cong tac CLPTO #define Ap_Suat A4 // dau vao analog ap suat #define Ga // dau nhan tin hieu chan Ga #define Con // dau nhan tin hieu Con #define Phanh // dau nhan tin hieu Phanh #define V1 // dau V1 #define V2 // dau V2 #define V3 10 // dau V3 #define Bat LOW // muc tin hieu on #define Tat HIGH // muc tin hieu off #define Vao INPUT // dau vao #define Ra OUTPUT // dau #define Pmax 3.2 // Muc ap suat 160bar (160=3.2/5*250) #define Pmin // Muc ap suat 50bar (50=1/5*250) int Pin = 0; void setup() { pinMode(Cong_Tac,Vao); // cong tac la tin hieu vao pinMode(Ap_Suat,Vao); // ap suat la tin hieu vao pinMode(Ga,Vao); // ga ta tin hieu vao pinMode(Con,Vao); // la tin hieu vao pinMode(Phanh,Vao); // phanh la tin hieu vao pinMode(V1,Ra); // V1 la tin hieu pinMode(V2,Ra); // V2 la tin hieu pinMode(V3,Ra); digitalWrite(Cong_Tac,Tat); digitalWrite(Ga,Tat); 131 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật digitalWrite(Con,Tat); digitalWrite(Phanh,Tat); digitalWrite(V1,Tat); digitalWrite(V2,Tat); digitalWrite(V3,Tat); } void loop() { Pin = (analogRead(Ap_Suat)*5)/1023; if(digitalRead(Cong_Tac) == Tat) { digitalWrite(V1,Tat); digitalWrite(V2,Tat); digitalWrite(V3,Tat); } else { if(digitalRead(Phanh) == Bat) { if(Pin < Pmax) { digitalWrite(V1,Bat); digitalWrite(V2,Tat); digitalWrite(V3,Bat); } else { digitalWrite(V1,Tat); digitalWrite(V2,Tat); digitalWrite(V3,Tat); } } else { if(digitalRead(Ga) == Bat) { if(Pin < Pmin) { digitalWrite(V1,Tat); digitalWrite(V2,Tat); digitalWrite(V3,Tat); } else { if(digitalRead(Con) == Bat) { digitalWrite(V1,Tat); digitalWrite(V2,Tat); // doc gia tri ap suat // chua bat cong tac // tat V1 // tat V2 // tat V3 // bat cong tac // phanh nhan // ap suat < ap suat max // bat V1 // tat V2 // bat V3 // ap suat > ap suat max // tat V1 // tat V2 // tat V3 // phanh nha // nhan ga // ap suat < ap suat // tat V1 // tat V2 // tat V3 // ap suat > ap suat // nhan // tat V1 // tat V2 132 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật digitalWrite(V3,Tat); } else { digitalWrite(V1,Tat); digitalWrite(V2,Bat); digitalWrite(V3,Tat); } } } else { digitalWrite(V1,Tat); digitalWrite(V2,Tat); digitalWrite(V3,Tat); } // tat V3 // nha // tat V1 // bat V2 // tat V3 // nha ga // tat V1 // tat V2 // tat V3 } } } Chương trình đo vận tốc xe mơ hình thí nghiệm #define encoderPinA #define encoderPinB volatile unsigned int encoderPos = 0; unsigned int lastReportedPos = 1; static boolean rotating = false; boolean A_set = false; boolean B_set = false; unsigned int newposition; unsigned int oldposition = 0; unsigned long newtime; unsigned long oldtime = 0; float vantoc; void setup() { pinMode (encoderPinA, INPUT_PULLUP); pinMode (encoderPinB, INPUT_PULLUP); attachInterrupt(0, doEncoderA, CHANGE); attachInterrupt(1, doEncoderB, CHANGE); Serial.begin(9600); } void loop() { rotating = true; newtime = millis(); newposition = encoderPos; if (newtime - oldtime == 1000) { detachInterrupt(0); detachInterrupt(1); vantoc = (newposition - oldposition)*2*3.141592654*0.355*3.6/4; Serial.print (""); Serial.println(vantoc, DEC); oldposition = newposition; oldtime = newtime; attachInterrupt(0, doEncoderA, CHANGE); attachInterrupt(1, doEncoderB, CHANGE); } 133 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật } void doEncoderA() { if (rotating) delay (1); if (digitalRead(encoderPinA) != A_set) { A_set = !A_set; if (A_set && !B_set) encoderPos += 1; rotating = false; } } void doEncoderB() { if (rotating) delay (1); if (digitalRead(encoderPinB)!= B_set) { B_set = !B_set; if (B_set && !A_set) encoderPos -= 1; rotating = false; }} Phụ lục Một số hình ảnh q trình thí nghiệm Hình PL 19 Ảnh xe đường thủ nghiệm Hình PL 20 Ảnh chuyên gia nhà khoa học tham gia q trình thí nghiệm 134 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật