Nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải thaco hd72 sản xuất ở việt nam khi vận chuyển gỗ

Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

Thực trạng cơ giới hóa trong khâu vận chuyển gỗ

Việt Nam sở hữu ngành lâm nghiệp năng động, đặc biệt trong sản xuất và chế biến gỗ, đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc gia Ngành này không chỉ thúc đẩy phát triển kinh tế mà còn mang lại lợi ích cho các vùng nông thôn và đồi núi trung du Theo thống kê từ Bộ NN&PTNN, ngành lâm nghiệp đang có sự phát triển mạnh mẽ và tiềm năng lớn cho tương lai.

Năm 2012, tổng kim ngạch chế biến gỗ của Việt Nam ước đạt 4,0 tỷ đô la Mỹ, với tỷ lệ tăng trưởng bình quân 16%/năm trong giai đoạn 2007-2012 Việt Nam đã trở thành nhà xuất khẩu ván dăm hàng đầu thế giới, đạt 5,8 triệu tấn (trọng lượng khô) vào năm 2012, đồng thời đứng thứ hai về xuất khẩu đồ gỗ ở Đông Nam Á và thứ sáu toàn cầu Khoảng 55% sản phẩm gỗ của Việt Nam được xuất khẩu sang thị trường Hoa Kỳ, Châu Âu và Châu Úc Theo thống kê quản lý rừng, Việt Nam có ba loại rừng: rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng sản xuất.

- Rừng đặc dụng: có 2,0 triệu ha, được quản lý bởi các khu bảo tồn

- Rừng phòng hộ: có 4,6 triệu ha, được duy trì vì mục tiêu bảo vệ các khu vực đầu nguồn, bảo vệ đất và môi trường

- Rừng sản xuất: có gần 6,8 triệu ha trong đó, 4,3 triệu ha là rừng tự nhiên sản xuất còn

Diện tích rừng trồng sản xuất đạt 2,4 triệu ha, với mục tiêu chính là cung cấp nguyên liệu cho ngành sản xuất gỗ và các sản phẩm từ gỗ.

Hình 1 thể hiện tỷ trọng 3 loại rừng được quản lý ở Việt Nam.[2],[18]

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu

Tính đến tháng 3 năm 2012, trong tổng số 6,8 triệu ha rừng sản xuất tại Việt Nam, chỉ có 30.000 ha, tương đương 0,4%, được chứng nhận quản lý rừng bền vững.

Phát triển Lâm nghiệp Việt

Nam phấn đấu đạt 30% diện tích rừng sản xuất được chứng nhận quản lý rừng bền vững, tương đương với 1,8 triệu ha.

Theo (hình 2) minh họa 3 thị trường xuất khẩu gỗ chính của

Việt Nam trong 9 tháng đầu năm 2012, gồm Hoa Kỳ

Xuất khẩu gỗ và sản phẩm từ gỗ của Việt Nam sang Hoa Kỳ đứng thứ ba trong các ngành có kim ngạch xuất khẩu lớn nhất giữa hai nước, đạt giá trị 1,8 tỷ đô la Mỹ vào năm 2012 Con số này đã tăng 24,7% so với năm trước đó.

Vào năm 2011, Việt Nam được dự đoán sẽ trở thành quốc gia xuất khẩu gỗ và sản phẩm từ gỗ hàng đầu tại Đông Nam Á, với kim ngạch xuất khẩu ước tính đạt 5,5 tỷ đô la Mỹ vào cuối năm 2013.

Vận chuyển gỗ ở Việt Nam hiện nay đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển đất nước trong thời kỳ đổi mới kinh tế Ngành lâm nghiệp đã đạt nhiều thành tựu đáng kể sau nhiều năm cải cách, nhưng vẫn còn tồn tại những khó khăn trong việc vận chuyển gỗ Để giải quyết những vấn đề này, việc công nghiệp hóa và hiện đại hóa ngành lâm nghiệp là yêu cầu cấp bách.

Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật Nghiên cứu nghiệp nhấn mạnh sự chuyển đổi nhanh chóng từ lao động thủ công sang cơ khí hóa trong sản xuất, giúp tăng năng suất và giảm thời gian lao động Để thực hiện cơ giới hóa trong sản xuất và vận chuyển gỗ, cần tập trung vào việc đẩy mạnh công nghiệp hóa, nhằm phá vỡ tình trạng trì trệ và thúc đẩy sự chuyển dịch kinh tế công nghiệp và dịch vụ, từ đó tạo ra sự phát triển bền vững cho toàn xã hội.

Việc áp dụng xe - máy trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam hiện nay chưa đáp ứng đủ nhu cầu, khi mà 70% công việc vẫn được thực hiện thủ công và chỉ 30% là được cơ giới hóa Điều này dẫn đến năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lâm nghiệp vẫn còn thấp.

Địa hình đường ở Việt Nam phức tạp và có độ dốc lớn, gây khó khăn cho việc vận chuyển trong sản xuất lâm nghiệp, đặc biệt ở các vùng sâu, vùng xa Mặc dù có chính sách đầu tư từ nhà nước cho ngành lâm nghiệp, nhưng sự hạn chế trong nguồn lực khiến các đơn vị lâm nghiệp và người dân gặp khó khăn trong việc mua sắm xe cộ và thiết bị Hơn nữa, các nghiên cứu cải tiến thiết bị phù hợp với điều kiện địa hình và đường xá Việt Nam vẫn còn rất ít và chưa được chú trọng đúng mức.

Trong sản xuất lâm nghiệp, quá trình vận chuyển bao gồm hai giai đoạn chính: từ nơi khai thác đến kho chứa, nhà máy hoặc bãi tập kết, và từ kho chứa sản phẩm đến nơi tiêu thụ Việc vận chuyển nguyên liệu gỗ và sản phẩm gỗ gặp nhiều khó khăn do các tuyến đường ô tô nằm rải rác trong các khu vực khai thác rộng lớn, cũng như trên các quốc lộ và tỉnh lộ Hình thức vận chuyển lâm sản bằng đường bộ có nhiều ưu điểm hơn so với vận chuyển bằng đường sắt và đường thủy.

Trong những năm gần đây, vận chuyển đường bộ, đặc biệt là bằng ô tô, đã trở thành yếu tố quan trọng trong nền kinh tế và ngành lâm nghiệp Việt Nam Để sản xuất các sản phẩm từ gỗ, cần tiến hành khai thác gỗ trong rừng, thu gom và bốc xếp lên xe ô tô, sau đó vận chuyển về kho bãi nhà máy để chế biến.

Khai thác gỗ là một bước quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp, sử dụng cả công cụ thủ công và máy móc để chặt hạ Tuy nhiên, việc khai thác thường diễn ra ở các vùng đồi núi, với địa hình hiểm trở và đường dân sinh, dẫn đến nhiều khó khăn trong vận chuyển và đảm bảo an toàn, đặc biệt là tại các khu rừng tự nhiên Trong quá trình này, khâu vận chuyển và vận xuất gỗ đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng lớn đến năng suất, giá thành và chi phí khai thác.

Hiện nay, Nhà nước đang phát triển cơ chế kinh tế nhiều thành phần, dẫn đến việc giao đất khoán rừng cho các hộ nông dân sử dụng lâu dài tại các khu vực trung du miền núi Sự phát triển mạnh mẽ của các hộ nông dân và doanh nghiệp tư nhân trong lĩnh vực nông - lâm nghiệp, đặc biệt là trong công tác vận chuyển, đã xuất hiện Nhiều doanh nghiệp và hộ gia đình đã đầu tư vào xe ô tô tải để tự vận chuyển gỗ khai thác và sản phẩm, giúp chủ động về thời gian và giảm giá thành sản phẩm Các doanh nghiệp chủ yếu sử dụng ô tô tải trung bình từ 3,5 tấn đến 5,0 tấn, phù hợp với điều kiện đường xá Việt Nam và khả năng tài chính của các hộ gia đình Trong khi đó, các nước có nền công nghiệp phát triển sử dụng phương thức khai thác và vận chuyển hiện đại hơn với máy móc tiên tiến và ô tô tải lớn, nhưng điều này đòi hỏi vốn đầu tư lớn, phù hợp với các công ty lâm nghiệp quy mô lớn Trước đây, Việt Nam đã nhập khẩu nhiều loại xe ô tô tải và xe chuyên dụng từ nước ngoài để phục vụ cho việc vận chuyển lâm sản.

Tình hình nghiên cứu về động lực phanh ô tô

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Việt Nam, sau khi trải qua hai cuộc chiến tranh chống Pháp và Mỹ, đã giải phóng và thống nhất đất nước vào năm 1975 Nhà nước đã đặt ra phương châm đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa, tuy nhiên, giai đoạn này chủ yếu tập trung vào cơ giới hóa sản xuất nông nghiệp Kết quả là trình độ khoa học kỹ thuật còn hạn chế, dẫn đến sự phát triển kinh tế chậm.

Năm 1988, chủ trương khoán 10 được Đảng thực hiện dưới sự lãnh đạo của Cố Tổng bí thư Nguyễn Văn Linh, đã thúc đẩy nền kinh tế Việt Nam phát triển mạnh mẽ Chính sách này khuyến khích tự do hóa, đa phương hóa và đa dạng hóa nền kinh tế, tạo điều kiện cho sự phát triển đồng bộ giữa nhà nước và tư nhân.

Trong những năm gần đây, sự hội nhập toàn cầu thông qua các hiệp định như WTO và TPP đã thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của các ngành nông – lâm – công nghiệp và thủy sản Đồng thời, hạ tầng giao thông đường bộ cũng được đầu tư và nâng cấp đáng kể, nhằm phục vụ hiệu quả cho việc vận chuyển hàng hóa, góp phần vào sự phát triển kinh tế của đất nước.

Trong quá trình phát triển kinh tế đất nước, ngành công nhiệp chế tạo, sản

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu xuất lắp ráp xe ô tô được nhà nước ưu tiên phát triển với nhiều ưu đãi về thuế và mặt bằng xây dựng, nhằm thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô trong nước Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã đầu tư vào nghiên cứu khoa học trong nhiều lĩnh vực, bao gồm chuyên ngành động lực ô tô, để nâng cao sự an toàn cho xe và người tham gia giao thông Do đó, vấn đề động lực quá trình phanh của ô tô đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu đáng kể từ các nhà khoa học trong nước.

Nghiên cứu về động lực học quá trình phanh ô tô khẳng định vai trò quan trọng của hệ thống phanh trong vận tải hàng hóa Vận tải đường bộ có nhiều ưu điểm như chi phí thấp, khả năng chủ động trong phân phối hàng hóa và ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện thiên nhiên và xã hội Do đó, ô tô ngày càng được nhiều người sở hữu và sử dụng, góp phần vào sự phát triển kinh tế xã hội Việc nghiên cứu và cải tiến các loại xe ô tô nhằm nâng cao chất lượng, an toàn và đáp ứng nhu cầu phục vụ xã hội ngày càng tăng là điều cần thiết.

Trong lĩnh vực nghiên cứu ô tô, các trường Đại học đã thực hiện nhiều đề tài quan trọng, đặc biệt là về hệ thống phanh Một trong những đề tài đáng chú ý là nghiên cứu của TS Nguyễn Sĩ Đỉnh tại Trường Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, với đề tài “Cải tiến hệ thống phanh khí nén một dòng thành hai dòng có bộ điều hòa lực phanh”, nghiệm thu vào ngày 11/03/2009 Ngoài ra, còn có đề tài “Cải tiến hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực trên ô tô quân sự”, cũng đã được nghiệm thu.

Đề tài này đã được ứng dụng và cải tiến trong hệ thống phanh của xe quân sự, nhằm nâng cao độ an toàn khi phanh trong mọi điều kiện mặt đường Hệ thống phanh mang lại hiệu quả tối ưu, ổn định trong quá trình lái, đồng thời có giá thành hợp lý và dễ dàng trong việc sửa chữa và bảo dưỡng.

Vũ Duy Khiêm, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội đã hoàn thành đề

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu tài Thạc sĩ tập trung vào "Nghiên cứu động lực học quá trình phanh trên xe ô tô có trang bị hệ thống phanh ABS", với nghiên cứu được thực hiện trên xe ô tô khách hiệu INNOVA Đề tài đã đánh giá sự tối ưu và đảm bảo an toàn động lực học của hệ thống phanh ABS trong điều kiện giao thông Kết quả nghiên cứu khẳng định tính tin cậy của mô hình toán lý thuyết trong việc phân tích động lực học quá trình phanh ABS.

Phan Đắc Yến, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, đã thực hiện luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu mô hình động lực học quá trình phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi dốc.” Tác giả đã xây dựng mô hình toán học và khảo sát động lực học phanh, đồng thời đề xuất một số phương pháp đánh giá hiệu quả phanh Sử dụng ngôn ngữ Pascal để xử lý số liệu, nghiên cứu cho phép khảo sát nhiều phương án khác nhau Kết quả nghiên cứu giúp người vận hành xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình phanh, nhằm giảm thiểu tai nạn trong giao thông liên quan đến ô tô và máy kéo.

Nguyễn Tài Cường, thuộc Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, vừa hoàn thành thành công luận văn thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURA-3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng”.

Kết quả đánh giá hiệu quả phanh của máy kéo được thực hiện thông qua mô hình và công thức toán học, sử dụng phần mềm Matlab để biểu diễn dữ liệu bằng đồ thị Phương pháp này đảm bảo độ chính xác, tin cậy và nhanh chóng trong quá trình phanh, giúp người vận hành xử lý quá trình phanh một cách hợp lý và hiệu quả nhất.

Trần Đình Việt tại Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thủ Đức đã thành công trong việc thực hiện đề tài nghiên cứu vào năm 2014, mang tên “Động lực học phanh thủy khí – thiết kế cơ cấu an toàn cho hệ thống phanh thủy khí trên xe Huyndai” Đề tài này nhằm đảm bảo an toàn cho xe khi di chuyển trên mọi điều kiện mặt đường, đồng thời hỗ trợ người lái yên tâm hơn khi tham gia giao thông.

Lê Đức Trung từ Trường Đại học Giao thông vận tải đã nghiên cứu thành công đề tài “Nghiên cứu khảo sát chuyển động của ô tô trong quá trình phanh”, phân tích các sai lệch hướng chuyển động khi phanh và đưa ra các khuyến nghị hữu ích.

Trong luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu cáo, việc giữ thẳng tay lái khi phanh xe ô tô là rất quan trọng để đảm bảo an toàn giao thông cho người lái xe.

Nguyễn Văn Bình từ Trường Đại học Giao thông vận tải đã nghiên cứu đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến hiệu quả phanh của ô tô khách sản xuất lắp ráp tại Việt Nam” Nghiên cứu chỉ ra rằng các thông số như tọa độ trọng tâm xe, trọng lượng xe, hệ số bám lốp xe và điều kiện mặt đường có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả phanh Ông khuyến cáo rằng người lái xe nên giảm vận tốc khi phanh để đảm bảo an toàn khi điều khiển xe trên các loại mặt đường tại Việt Nam.

Vũ Trí Luân, Trường Đại học Giao thông vận tải Hoàn thành đề tài:

Nhận xét

Nghiên cứu về động lực học phanh chủ yếu tập trung vào xe con và phanh ABS, trong khi nghiên cứu về xe tải tại Việt Nam còn hạn chế, đặc biệt là các xe sản xuất trong nước như Thaco HD72 Với sự tăng trưởng kinh tế và nhu cầu sử dụng xe tải gia tăng (năm 2015, THACO Trường Hải bán ra 80.421 xe, trong đó xe tải chiếm gần 60%), việc xây dựng và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học phanh của xe tải là cần thiết Nghiên cứu này không chỉ giúp đánh giá chất lượng phanh khi vận chuyển gỗ mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng xe tải tại Việt Nam.

Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

Mu ̣c tiêu nghiên cứu

Mô hình tính toán và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học quá trình phanh xe ô tô vận tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc hướng dẫn và lưu ý trong quá trình sử dụng Việc này giúp lựa chọn chế độ khai thác xe hợp lý, từ đó nâng cao hiệu quả và độ an toàn trong vận chuyển gỗ rừng trồng.

Đối tươ ̣ng, phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe ôtô Thaco HD72 với tải trọng 3,5 tấn được lắp ráp bởi công ty Thaco Việt nam và hình dáng kích thước bên ngoài của ô tô (hình 2.1)

Hình 2.1: Kết cấu xe ô tô Thaco HD72

Xe ô tô trang bị động cơ Diesel 4 máy thẳng hàng, tích hợp turbo tăng áp và hệ thống làm mát bằng nước Xe sử dụng hệ thống truyền lực một cầu chủ động sau, đi kèm với ly hợp ma sát khô.

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật nghiên cứu một đĩa điều khiển bằng dẫn động thủy lực, kết hợp với hộp số cơ khí 5 số tiến và 1 số lùi, cho khả năng leo dốc 38,1% và tốc độ tối đa đạt 88km/h Xe được trang bị hệ thống treo phụ thuộc với nhíp lá có giảm chấn thủy lực, đảm bảo tải trọng hàng hóa cho phép và mang lại sự êm dịu trong quá trình vận hành Hệ thống phanh thủy lực hai dòng với trợ lực chân không và cơ cấu phanh tang trống giúp tăng cường an toàn khi vận chuyển hàng hóa.

Hệ thống phanh cần đảm bảo khả năng dừng xe nhanh chóng trong mọi tình huống, với quãng đường phanh ngắn nhất và gia tốc phanh cực đại để tránh tai nạn Hiệu quả phanh phải cao, kết hợp với sự êm dịu để duy trì gia tốc chậm dần đều và ổn định hướng di chuyển Lực điều khiển phanh cần nhẹ nhàng, dễ dàng thao tác bằng chân và tay, với độ nhạy cao và hiệu quả không thay đổi qua các lần phanh Hệ thống phải ngăn ngừa hiện tượng trượt lết của bánh xe, với phanh chân và phanh tay hoạt động độc lập Các cơ cấu phanh cần thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt tới các khu vực xung quanh, đồng thời dễ dàng điều chỉnh và bảo dưỡng.

Bảng 2-1: Các thông số kỹ thuật và trang thiết bị trên xe tải THACO HD72

TT THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ

TRANG THIẾT BỊ THACO HD72

1 KÍCH THƯỚC - ĐẶC TÍNH (DIMENSION)

Kích thước lọt lòng thùng (D x R x C) mm 4.880 x 2.030 x 390

Chiều dài cơ sở mm 3.735

Vệt bánh xe trước/sau 1.650/1.495

Khoảng sáng gầm xe mm 235

Bán kính vòng quay nhỏ nhất m 7,3

Tốc độ tối đa khi toàn tải ở tay số cao nhất km/h 88

Dung tích thùng nhiên liệu lít 100

Trọng lượng bản thân Kg 3.115

Phân bố: Trục I/II Kg 1730/1385

Tải trọng cho phép Kg 3.500

Trọng lượng toàn bộ Kg 6.695

Phân bố trên trục I/II Kg 2350/4345

Loại động cơ Diesel, 4 kỳ, 4 xi-lanh thẳng hàng, turbo tăng áp, làm mát bằng nước

Dung tích xi lanh cc 3.907 Đường kính x Hành trình pít tông mm 104 x 115

Công suất cực đại/Tốc độ quay Ps/rpm 96 kW(130PS)/2900 vòng/phút

Mô men xoắn cực đại N.m/rpm 38 kG.m (372N.m)/ 1800 vòng/phút

Tiêu chuẩn khí thải Euro II

4 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG (DRIVE TRAIN)

Ly hợp 01 đĩa, ma sát khô, dẫn động thuỷ lực, trợ lực chân không

Số tay Cơ khí, số sàn, 5 số tiến, 1 số lùi

Tỷ số truyền hộp số chính ih1=5,380; ih2=3,208; ih3=1,700; ih4=1,000; ih5=0,722; iR=5,38

Kiểu hệ thống lái Trục vít ecu bi, trợ lực thủy lực

Hệ thống treo trước Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực sau Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực

7 LỐP VÀ MÂM (TIRES AND WHEEL)

Thông số lốp trước/sau 7.50-16(7.50R16)/7.50-16(7.50R16)

Hệ thống phanh Thủy lực 2 dòng, trợ lực chân không, cơ cấu phanh loại tang trống a Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh

Hệ thống phanh xe ô tô Thaco HD72 có tải trọng hàng 3,5 tấn sử dụng phanh tang trống dẫn động thủy lực có trợ lực chân không (hình 2.2)

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng

1 Bàn đạp phanh 2 Bộ trợ lực phanh

3 Xilanh phanh chính 4 Bình dầu

5 Xilanh bánh xe 6 Bộ điều chỉnh

7 Cơ cấu phanh bánh xe 8 Đường ống dẫn dầu phanh

Xe sử dụng hệ thống phanh thủy lực với hai dòng dầu điều khiển độc lập, một dòng cho phanh hai bánh sau và một dòng cho hai bánh trước Cả bốn bánh đều sử dụng cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục chung một xi lanh, đảm bảo hiệu quả phanh Hệ thống này có hai ngăn độc lập trong xi lanh chính, giúp duy trì chức năng phanh ngay cả khi một dòng điều khiển gặp sự cố Nhờ vào tính năng an toàn cao, phanh hai dòng được ưa chuộng trong thực tế.

Khi người lái xe đạp phanh, lực đẩy tác động vào van khí của bầu trợ lực phanh, tạo ra lực hút chân không do chênh lệch áp suất giữa khoang trong và khoang ngoài Điều này khiến đĩa màng ép lò xo hoàn lực, hỗ trợ chân phanh đẩy ty đẩy vào pít tông (số 1) của xi lanh chính Đồng thời, dầu phanh được nạp từ bình chứa vào xi lanh qua đường nạp và đường bù dầu, giúp pít tông (số 1) di chuyển nhờ sự làm kín của cúp pen với thành xi lanh.

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu trình bày quá trình tạo ra áp suất dầu trong buồng xi lanh chính, từ đó dầu được đẩy đến các xi lanh bánh sau Pít tông trong buồng xi lanh số 2 cũng được đẩy vào nhờ sức căng của lò xo pít tông số 1, tạo ra áp suất dầu trong khoang xi lanh số 2 để dẫn dầu tới các xi lanh bánh trước Khi đó, áp lực dầu phanh từ xi lanh chính tác động lên các bánh xe, khiến hai pít tông di chuyển ra hai phía, ép vào guốc phanh và làm cho má phanh tiếp xúc chặt với tang trống Sự ma sát giữa các má phanh và tang trống giúp giảm tốc độ hoặc dừng xe theo yêu cầu của người lái.

Khi người lái xe nhả bàn đạp phanh, áp suất dầu trong các xilanh bánh xe giảm, khiến các lò xo hồi vị kéo guốc phanh vào Đồng thời, lò xo hồi vị của pít tông chính đẩy hai pít tông về vị trí ban đầu, cho phép dầu phanh từ các xilanh bánh xe trở về xilanh chính và bình chứa dầu qua cửa bù Lò xo hoàn lực của bầu trợ lực phanh cũng đẩy đĩa màng phanh về vị trí ban đầu, trong khi van khí mở ra cho không khí bên ngoài đi vào buồng chân không, kết thúc quá trình nhả phanh xe.

Nghiên cứu này tập trung vào động lực học quá trình phanh của ô tô tải THACO HD72, được sản xuất tại Việt Nam, trong bối cảnh vận chuyển gỗ rừng trồng Phạm vi nghiên cứu bao gồm các điều kiện địa hình khác nhau như đường dốc dọc, đường nhựa, đường đất khô và ướt.

Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu về các công trình nghiên cứu động lực học quá trình phanh xe ô tô trong nước và trên thế giới

- Tìm hiểu cấu tạo, các thông số kỹ thuật và thực trạng hệ thống phanh xe vận tải Thaco HD 72

- Cơ sở lý thuyết của động lực học quá trình phanh xe ô tô

- Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới động lực học quá trình phanh ô tô

- Thực nghiệm để tìm ra tọa độ trọng tâm, hệ số bám, hệ số cản lăn của xe trên mặt đường nhựa, đường đất khô và ướt.

Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp kế thừa tài liệu:

Thống kê và tổng hợp tài liệu liên quan đến động lực học quá trình phanh xe ô tô, cả trong nước và quốc tế, nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan cho luận văn nghiên cứu.

* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Vận dụng lý thuyết động lực học ô tô máy kéo và những thành tựu mới về phanh ô tô, bài viết xây dựng mô hình và thiết lập hệ phương trình cân bằng động lực học cho quá trình phanh Qua việc mô phỏng và giải hệ phương trình vi phân, nghiên cứu xác định gia tốc chậm dần, thời gian, quãng đường và lực phanh của ô tô tải THACO HD72 trong quá trình vận chuyển gỗ tại Việt Nam.

Sử dụng phương pháp số để giải bài toán lý thuyết được xây dựng từ mô hình tính toán độnglực quá trình phanh

Ứng dụng phần mềm Matlab trong việc khảo sát động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng khi vận chuyển gỗ Từ đó, bài viết đưa ra các kết luận và chỉ dẫn về giới hạn phạm vi sử dụng ô tô trong các điều kiện làm việc cụ thể, nhằm tối ưu hóa hiệu quả và đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển.

Động lực học quá trình phanh ô tô thaco HD72 chở gỗ 23 3.1 Tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ

Các chỉ tiêu động lực học đánh giá hiệu quả phanh

3.1.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô

Xét trường hợp khi phanh trên đường có độ dốc nhỏ (Pi ≈ 0)

- Vậy điều kiện cần khi phanh là: Pp.max≥ Pj

- Điều kiện đủ khi phanh là: 𝑃 𝑗 ≤ 𝑃 𝑝.𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑃 𝜑 = 𝐺 𝜑

- Theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh hoàn toàn: Pp.max = 𝜑 𝐺

Vậy ta có thể viết công thức như sau:

Thay các giá trị vào công thức trên ta có:

𝛿 𝑖 : hệ số tính đến các ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô

Từ biểu thức (3.2) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

Để tăng gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, cần giảm hệ số 𝛿 𝑖 Khi phanh đột ngột, người lái nên cắt ly hợp để tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực, giúp giảm 𝛿 𝑖 và tăng 𝑗 𝑝𝑚𝑎𝑥, từ đó nâng cao hiệu quả phanh Gia tốc chậm dần cực đại 𝑗 𝑝𝑚𝑎𝑥 phụ thuộc vào hệ số bám φ giữa lốp và mặt đường, với giá trị tối đa φmax đạt 0,7÷0,8 trên đường nhựa tốt Giả sử 𝛿 𝑖 ≈ 1 và gia tốc trọng trường g ≈ 10 (m/s²), gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh gấp trên đường nhựa tốt, khô có thể đạt đến 7,0 ÷ 8,0 (m/s²).

Trong quá trình ô tô làm việc, thường phanh với gia tốc chậm dần thấp hơn nhiều, phanh đột ngột (phanh ngặt) chỉ xảy ra trong những lúc cấp thiết

3.1.2.2 Thời gian phanh Đây cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt

Từ công thức (3.3) ta có thể viết:

Để xác định thời gian phanh tối thiểu, cần thực hiện tích phân dt trong khoảng từ thời điểm tương ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 đến thời điểm tương ứng với vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh.

𝜑.𝑔(𝑣 1 − 𝑣 2 ) (3.5) Khi phanh ô tô đến lúc dừng lại hẳn thì v2 = 0, do đó:

𝜑.𝑔 𝑣 1 (3.6) Trong đó: v1 : là vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu quá trình phanh

Thời gian phanh nhỏ nhất 𝑡 𝑝.𝑚𝑖𝑛 phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh của ô tô, hệ số 𝛿 𝑖 và hệ số bám 𝜑 giữa bánh xe và mặt đường Để giảm thời gian phanh, người lái xe nên cắt ly hợp khi phanh nhằm giảm 𝛿 𝑖.

3.1.2.3 Quãng đường phanh Để đánh giá quãng đường phanh của ô tô, đây là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận biết được một cách trực quan Nhờ đó tạo điều kiện cho người lái xe sử lý tốt và kịp thời khi phanh ô tô trên đường Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất, có thể tính như sau:

Nhân hai vế của biểu thức (3.3) với dS (vi phân quãng đường), ta có :

Để tính quãng đường phanh nhỏ nhất \( S_{p_{min}} \), ta cần lấy tích phân của \( dS \) trong giới hạn từ vận tốc ban đầu \( v_1 \) đến vận tốc cuối cùng \( v_2 \) trong quá trình phanh.

Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn thì v2 = 0, ta có:

Quãng đường phanh tối thiểu của ô tô phụ thuộc vào vận tốc lúc bắt đầu phanh theo hàm bậc hai và hệ số bám.

Để giảm quãng đường phanh, cần giảm hệ số ảnh hưởng khối lượng quay 𝛿 𝑖 Khi phanh có cắt ly hợp, quãng đường phanh sẽ được rút ngắn.

Trong công thức (3.11) có thành phần hệ số bám 𝜑, mà hệ số bám 𝜑 phụ

Trong luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu, tải trọng G ảnh hưởng đến hệ số bám 𝜑, dẫn đến việc khi tải trọng tăng, hệ số bám giảm và quãng đường phanh tăng lên Để hiểu rõ hơn về sự thay đổi của quãng đường phanh tối thiểu theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và hệ số bám 𝜑, chúng ta có thể tham khảo đồ thị trong hình 3.2.

Hình 3.2: Đồ thị quan hệ giữa quãng đường phanh với vận tốc phanh ban đầu v 1 và hệ số bám 𝛗

Từ đồ thị, có thể nhận thấy rằng khi vận tốc bắt đầu phanh cao, quãng đường phanh (Sp) sẽ tăng lên Điều này xảy ra vì quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương của vận tốc (v1) Hơn nữa, nếu hệ số bám cao, quãng đường phanh (Sp) sẽ giảm.

3.1.2.4 Lực phanh hoặc lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh Các chỉ tiêu này đặc biệt hữu ích khi tiến hành thử nghiệm phanh trên bệ thử.

Khi người lái xe nhấn bàn đạp phanh, mô men ma sát phanh Mp được tạo ra để hãm bánh xe Kết quả là, lực phanh xuất hiện dưới dạng phản lực tiếp tuyến Pp, ngược chiều chuyển động của bánh xe.

Hình 3.3: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh

Mp: Mô men phanh tác dụng lên bánh xe;

Pp: Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường; rb : Bán kính làm việc của bánh xe

Công thức tính lực phanh là:

Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường:

Pp.max - Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường;

𝑃 𝜑 : Lực bám của bánh xe với mặt đường;

𝜑 : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường;

Zb : Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe;

Mjb : Mô men quán tính

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 PP0 sẽ là:

M f và Mjb có ảnh hưởng không đáng kể, vì vậy khi tính toán, chỉ cần xem xét mô men phanh Trong quá trình phanh, động năng hoặc thế năng của xe bị tiêu hao do ma sát giữa trống phanh và má phanh, lốp và mặt đường, cũng như để khắc phục lực cản lăn, lực cản không khí, ma sát trong hệ thống truyền lực và động cơ Mức tiêu hao năng lượng phụ thuộc vào chế độ phanh của xe.

Khi mô men phanh tăng, cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng giữa trống phanh và má phanh, cũng như sự trượt lết giữa lốp và mặt đường tăng lên Năng lượng để khắc phục các lực cản khác là tương đối nhỏ Khi bánh xe bị phanh cứng hoàn toàn, hầu hết năng lượng biến thành nhiệt năng tại khu vực tiếp xúc giữa lốp và mặt đường Sự trượt lết này không chỉ giảm hiệu quả phanh mà còn làm tăng độ mòn lốp và ảnh hưởng tiêu cực đến tính ổn định ngang của xe.

Do vậy, để tránh hiện tượng trượt lết trên các xe hiện đại thường đặt bộ chống hãm cứng khi phanh (ABS)

Và lực phanh riêng cực đại:

Lực phanh riêng cực đại tương ứng với hệ số bám, điều này được thể hiện qua biểu thức (3.15) Trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh, quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất, giúp người lái xe hình dung vị trí dừng của xe trước chướng ngại vật, từ đó giảm nguy cơ tai nạn khi phanh ở tốc độ nhất định.

Các chỉ tiêu động lực học đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh

Để đánh giá tính ổn định hướng của ô tô người ta xác định độ lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật nghiên cứu độ lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh được xác định bằng khoảng cách từ điểm A xa nhất của ô tô ở cuối quá trình phanh đến mặt phẳng dọc trung tuyến của ô tô trước khi phanh, tức là độ lệch này được đánh giá thông qua khoảng cách AN (hình 3.4).

Khi ô tô di chuyển trong hành lang rộng T và trục dọc của ô tô trùng với trục dọc của hành lang, trọng tâm ô tô bắt đầu ở vị trí 0 Khi phanh, trọng tâm di chuyển đến vị trí 0' cách trục dọc ban đầu một khoảng Y, đồng thời tạo ra một góc lệch β Điểm A là vị trí xa nhất của ô tô so với mặt phẳng dọc trung tuyến khi phanh, và đoạn AN thể hiện độ lệch của ô tô trong quá trình phanh.

Hình 3.4: Sơ đồ xác định độ lệch của ô tô khi phanh

Thay m từ biểu thức (3.17) vào (3.16) ta được:

Y : Độ lệch của trọng tâm ô tô ở cuối quá trình phanh; l : Khoảng cách từ trọng tâm đến mép ngang ngoài cùng phía trước ô tô;

B : Chiều rộng của ô tô Để ô tô không vượt ra khỏi hành lang cho phép T ở cuối quá trình phanh, cần phải đảm bảo các điều kiện sau:

AN  T hay là  cos  sin 2 2 l B

T : Chiều rộng của hành lang cho phép

Dựa trên các tiêu chí đánh giá chất lượng phanh và tính ổn định hướng khi phanh của ô tô vận chuyển gỗ trên đường dốc, chúng tôi đã xây dựng mô hình tính toán động lực học cho quá trình phanh của xe ô tô chở gỗ Mô hình này giúp phân tích hiệu quả phanh và đảm bảo an toàn trong quá trình vận chuyển.

Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ

3.2.1 Lực tác dụng lên ô tô chở gỗ chạy xuống dốc khi phanh

Trong bài viết này, tác giả lựa chọn nghiên cứu quá trình phanh của xe ô tô khi đang xuống dốc, một tình huống tiềm ẩn nhiều nguy hiểm trong vận chuyển gỗ Việc khảo sát động lực học của quá trình phanh là rất cần thiết để đảm bảo an toàn Có nhiều phương án tính toán có thể áp dụng cho các trường hợp cụ thể, nhưng tất cả đều hướng đến mục tiêu tối ưu hóa hiệu quả phanh và giảm thiểu rủi ro.

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật tập trung vào việc đơn giản hoá bài toán mà vẫn giữ được tính tổng quát cần thiết trong lý thuyết Mục tiêu là tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu lý thuyết về mô hình động lực học quá trình phanh của xe ô tô Thaco HD72 khi vận chuyển gỗ, với một số giả thiết được chấp nhận.

- Sự ảnh hưởng của các ngoại lực khác có thể bỏ qua trong quá trình phanh xe ô tô;

- Chỉ tính lực phanh của xe theo khả năng bám của bánh xe với mặt đường;

- Trong khi thực hiện phanh người lái xe không đánh tay lái;

- Xét tọa độ trọng tâm xe nằm trên mặt phẳng dọc chuyển động của ô tô;

- Mô men phanh sinh ra ở hai bên các bánh xe trước và sau là bằng nhau;

- Hệ số bám của các bánh xe ô tô khi phanh là bằng nhau;

- Bỏ qua mô men quán tính của các chi tiết chuyển động quay;

Mô hình nghiên cứu động lực học quá trình phanh của xe ô tô Thaco HD72 chở gỗ khi xuống dốc có thể được đơn giản hóa thành dạng mô hình phẳng, như minh họa trong hình 3.5.

Hình 3.5: Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường xuống dốc

Các lực tác dụng lên ô tô khi tiến hành quá trình phanh như sau:

- Pp : Lực phanh tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường tương ứng ở các bánh xe trước và sau của ô tô (Pp1 và Pp2);

- Pj : Lực quán tính tác dụng lên xe ô tô;

- G : Trọng lượng của xe ô tô và gỗ;

- Pf1, Pf2 : Lực cản lăn đặt tại điểm tiếp xúc giữa các bánh xe trước và sau với mặt đường;

- Pi : Lực cản do độ dốc mặt đường gây ra trên xe ô tô;

- Pw : Lực cản không khí khi xe chạy;

- Z1, Z2, : Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe trước và sau;

- α : Độ dốc của mặt đường xe chạy

3.2.1.1 Các lực cản tác dụng lên ô tô khi phanh a Lực cản quán tính - P j

Khi ô tô chuyển động có gia tốc, lực quán tính (Pj) xuất hiện theo phương chuyển động và tại trọng tâm của xe Nếu ô tô chuyển động chậm dần, lực quán tính Pj hỗ trợ cho chuyển động Ngược lại, khi ô tô tăng tốc, lực quán tính sẽ cản trở chuyển động và được gọi là lực cản quán tính.

Khi xe di chuyển lên dốc, lực cản quán tính tác động ngược chiều chuyển động, hỗ trợ lực phanh để giảm tốc độ Ngược lại, khi xe xuống dốc, lực cản quán tính cùng chiều chuyển động, làm tăng thêm lực phanh, đảm bảo phanh hiệu quả theo yêu cầu.

Lực quán tính của xe được tính theo công thức sau: dt dv g

Với g : Là gia tốc trọng trường (g= 9,81 m/s 2 ); jp : Là gia tốc chậm dần khi phanh

Hệ số ảnh hưởng của khối lượng chuyển động quay của ô tô khi ngắt ly hợp là yếu tố quan trọng trong quá trình phanh Thời gian phanh (t) và vận tốc của xe (v) khi phanh cũng đóng vai trò quyết định trong hiệu suất phanh Ngoài ra, lực cản lăn (P f) cần được xem xét để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi điều khiển phương tiện.

Lực cản lăn của bánh xe xuất hiện do tiêu hao năng lượng trong lốp khi bị biến dạng, cũng như lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường, cùng với các ổ trục bánh xe Việc xác định mức độ tiêu hao năng lượng của từng thành phần là khó khăn vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố Do đó, tất cả các thành phần tiêu hao năng lượng trong quá trình lăn của bánh xe được tổng hợp thành một lực cản duy nhất, gọi là lực cản lăn.

Lực cản lăn phát sinh từ sự biến dạng của lốp và mặt đường, cùng với việc hình thành vết bánh xe và ma sát tại bề mặt tiếp xúc giữa lốp và mặt đường Lực cản lăn tác động song song với mặt đường, ngược chiều chuyển động, và nằm tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường Để đơn giản, lực cản lăn được coi là ngoại lực tác động lên bánh xe trong quá trình chuyển động và được xác định theo công thức, với các công thức khác nhau cho bánh bị động và bánh chủ động.

Lực cản lăn tổng cộng:

Hệ số cản lăn f1 và f2 tương ứng với các bánh xe bị động và chủ động Nếu giả định rằng hệ số cản lăn ở bánh trước và bánh sau là giống nhau, ta có thể viết f1 = f2 = f.

Vậy lực cản lăn tác dụng lên các bánh xe:

 : Góc độ dốc mặt đường; f : Hệ số cản lăn nói chung, giá trị của nó phụ thuộc vào các loại đường khác nhau c Lực cản dốc – P i

Khi ô tô chuyển động trên đường dốc dọc thì trọng lượng của xe được phân làm hai thành phần (hình 3.1-c) gồm:

- Thành phần Gcos có phương thẳng góc với mặt đường;

- Thành phần Gsin có phương song song với mặt đường;

Thành phần Gcosα tác động lên mặt đường, tạo ra phản lực pháp tuyến Z1 và Z2 lên các bánh xe Trong khi đó, thành phần Gsinα cản trở chuyển động của ô tô khi lên dốc, được gọi là lực cản lên dốc, ký hiệu là Pi.

Lực cản dốc có phương song song với mặt đường, ngược chiều tiến của xe khi lên dốc và cùng chiều tiến khi xe xuống dốc Điểm đặt lực cản dốc được xác định tại trọng tâm của xe Ngoài ra, lực cản không khí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến chuyển động của xe.

Khi ô tô di chuyển, nó sẽ làm xáo trộn không khí xung quanh, tạo ra các dòng khí xoáy phía sau và hình thành lực cản không khí Lực cản này chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ di chuyển và hình dáng của bề mặt chắn gió phía trước xe Giá trị của lực cản không khí có thể được xác định thông qua công thức thực nghiệm.

Trong đó: kw : Hệ số cản không khí;

Diện tích cản chính diện của ô tô là diện tích hình chiếu trên mặt phẳng vuông góc với phương chuyển động, ký hiệu là F Tốc độ chuyển động tương đối giữa ô tô và không khí được ký hiệu là v Đối với ô tô tải, thường di chuyển với tốc độ thấp, lực cản không khí có thể được bỏ qua do nó rất nhỏ so với các thành phần lực cản khác Lực phanh lớn nhất được ký hiệu là Pp.

- Pp : Lực phanh lớn nhất Pp.max được xác định theo công thức [7, tr 32]:

- PPmax- Lực phanh lớn nhất phát sinh ở các bánh xe ô tô và được xác định theo công thức:

P P    (3.26) tc1 : Khoảng thời gian chậm tác dụng vào phanh ô tô;

 : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường

Thay các phương trình (3.26) vào phương trình (3.25) ta được:

3.2.1.2 Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên ô tô khi phanh

Theo sơ đồ (hình 3.5), các lực và mômen được xác định là hợp lực của các phản lực thẳng góc Z1, Z2, dời về giao điểm giữa đường thẳng đứng qua tâm trục bánh xe và mặt đường, cùng với mô men Mp Chúng ta lập phương trình cân bằng tĩnh học cho các lực và mô men của tất cả các ngoại lực đối với điểm 01 và 02.

Phương trình cân bằng tĩnh học của các lực tác dụng lên ô tô theo các phương trục tọa độ, ta có:

Phương trình cân bằng mô men của các lực đối với điểm 02 ta có:

 M P j P i h g Z L G  b (3.30) Phương trình cân bằng mô men của các lực đối với điểm 01 ta có:

Xét lực mô men tại điểm 01 ta có:

Từ phương trình (3.30) và (3.31) suy ra:

Thay các phương trình (3.22) và (3.23) vào phương trình (3.32) và (3.33) ta xác định được phản lực pháp tuyến của bánh xe trước và sau:

Chiều dài cơ sở của xe (L) cùng với khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh xe trước (a) và sau (b) là những yếu tố quan trọng trong thiết kế xe chở gỗ Tọa độ trọng tâm của xe theo chiều cao (hg) cũng đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo sự ổn định và an toàn khi vận chuyển.

𝛼 : Góc dốc của đường trong mặt phẳng dọc;

Z1, Z2 : Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe trước và sau

3.2.1.3 Tỷ lệ phân chia lực phanh trên các cầu xe ô tô

Lực phanh phân bố lý tưởng trên các cầu xe khi thỏa mãn điều kiện :

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng động lực học quá trình phanh ô tô thaco HD72 vận chuyển gỗ

Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh

Xây dựng mô hình khi phanh xe ô tô chở gỗ cho trường hợp xe chạy xuống dốc là trường hợp nguy hiểm nhất được thể hiện theo hình 4.1

Hình 4.1: Mô hình tính toán xe ô tô chở gỗ thực hiện quá trình phanh khi trên đường xuống dốc

Khi xe ô tô tải Thaco HD72 sản xuất tại Việt Nam vận chuyển hàng hóa và chạy xuống dốc, quá trình phanh sẽ tạo ra các lực tác động lên xe.

G : Trọng lượng của xe và tải trọng với 2 thành phần Gsinα và Gcosα, N;

Pf1 ; Pf2 : Lực cản lăn của bánh xe trước và bánh xe sau ô tô, N;

Pp1 ; Pp2 : Lực phanh sinh ra ở bánh xe trước và sau ô tô, N;

Lực quán tính của ô tô xuất hiện khi phanh, có hướng cùng chiều với chuyển động của xe Khi phanh, gia tốc chậm dần ngược chiều với chuyển động, dẫn đến lực quán tính có hướng ngược lại với gia tốc Góc dốc của mặt đường cũng ảnh hưởng đến quá trình này.

Z1 ; Z2 : Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên các bánh xe trước và bánh xe sau xe ô tô, N;

V : Vận tốc chuyển động của xe ô tô, m/s;

Pi : Lực cản do độ dốc của mặt đường tác dụng lên xe có chiều cùng chiều chuyển động của ô tô, N;

Chiều dài cơ sở của xe được xác định bằng khoảng cách giữa cầu trước và cầu sau, với a là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến cầu trước và b là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến cầu sau.

Ta có phương trình vi phân chuyển động của xe ô tô chở gỗ khi phanh trong trường hợp nguy hiểm nhất (3.44) để khảo sát hiệu quả phanh:

Để đánh giá hiệu quả phanh, tác giả sẽ sử dụng phần mềm MATLAB để thực hiện tính toán và đề xuất các phương án cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh, dựa trên các điều kiện của mặt đường và cấu trúc xe.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh ô tô

Để đánh giá hiệu quả phanh của ô tô Thaco HD72 trong quá trình vận chuyển gỗ, tác giả đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm (chương 5) nhằm xác định các thông số đầu vào cần thiết cho việc tính toán và giải quyết bài toán lý thuyết đã được thiết lập trong luận văn.

- Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc (L) gồm có :

+ Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến cầu trước: a = 2485,3 mm

+ Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến cầu sau: b = 1414,7 mm

- Tọa độ trọng tâm theo chiều thẳng đứng: hg = 2477 mm

- Hệ số bám và hệ số cản lăn ứng cho các điều kiện mặt đường là:

Stt Loại đường Tình trạng mặt đường

1 Đường nhựa Khô và sạch 0,783 0,013

Theo các kết quả tìm được như trên tác giả xin tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phanh:

4.2.1 Khảo sát các yếu tố thuộc về điều kiện đường

4.2.1.1 Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh

* Điều kiện ban đầu của bài toán:

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG; Góc dốc mặt đường 𝛼 = 10 0 ; Lực đạp phanh k = 2;

Thời gian chậm tác động của phanh ô tô là: tc1 = 0,2 a Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch:

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường nhựa tốt ở điều kiện mặt đường khô và sạch với hệ số cản lăn f = 0,013

Hệ số bám thay đổi là: φ = 0,7; φ = 0,75; φ = 0,783; φ = 0,35 (đối với đường nhựa ướt) Được thể hiện qua đồ thị (4.2), (4.3), (4.4) (4.5) và bảng 4-1 như sau:

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu trình bày ba đồ thị quan trọng liên quan đến quá trình phanh của xe: đầu tiên, đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian, thứ hai, đồ thị quãng đường phanh của xe theo thời gian, và cuối cùng, đồ thị lực phanh của xe theo thời gian Những đồ thị này giúp phân tích hiệu suất phanh, từ đó nâng cao an toàn và hiệu quả trong việc điều khiển phương tiện.

Hình 4.2: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,7

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu bao gồm ba đồ thị quan trọng: Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian, và Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian Những đồ thị này giúp phân tích hiệu suất phanh của xe trong các tình huống khác nhau, cung cấp thông tin giá trị cho việc cải thiện an toàn giao thông.

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu trình bày ba đồ thị quan trọng liên quan đến quá trình phanh của xe Đầu tiên, đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian thể hiện sự thay đổi của vận tốc và gia tốc trong quá trình phanh Thứ hai, đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian mô tả khoảng cách mà xe đã di chuyển trong suốt quá trình phanh Cuối cùng, đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian phản ánh lực phanh tác động lên xe trong từng thời điểm Những đồ thị này cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất phanh của xe và đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu kỹ thuật.

Trong luận văn thạc sĩ Kỹ thuật Nghiên cứu, chúng tôi phân tích đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian, đồ thị quãng đường phanh của xe trong quá trình phanh theo thời gian, và đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian Những đồ thị này cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất phanh của xe, giúp cải thiện an toàn và hiệu quả trong thiết kế phương tiện.

Kết quả khảo sát đối với đường nhựa, được tổng hợp theo bảng 4-1như sau:

Bảng 4-1: Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh đối với đường nhựa Đường φ S p (m) J max (m/s 2 ) T p (s) P p (kN)

Dựa vào đồ thị hình (4.2), (4.3), (4.4), (4.5), và bảng 4-1 tác giả có nhận xét như sau:

Hệ số bám φ đóng vai trò quan trọng trong an toàn phanh của xe ô tô, với hệ số bám nhỏ làm tăng quãng đường và thời gian phanh, trong khi gia tốc và lực phanh giảm nhanh chóng Ngược lại, hệ số bám cao giúp giảm quãng đường và thời gian phanh, đồng thời tăng gia tốc và lực phanh Điều này cho thấy rằng gia tốc phanh cực đại đạt giá trị cao khi hệ số bám lớn, và ngược lại, gia tốc phanh sẽ nhỏ khi hệ số bám thấp Sự phụ thuộc này giữa gia tốc chậm dần và hệ số bám φ giữa lốp và mặt đường cũng chỉ ra rằng hệ số bám thấp có thể dẫn đến giảm lực phanh, gây mất an toàn cho cả xe và người lái.

Xe ô tô Thaco HD72 khi vận chuyển gỗ trên đường nhựa khô với độ dốc 10 độ cần phanh ở tốc độ dưới 30km/h để đảm bảo an toàn Trong điều kiện trời mưa hoặc mặt đường ướt, hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường giảm, gây nguy cơ trơn trượt Lái xe cần chú ý giảm tốc độ xuống mức thấp nhất có thể do gia tốc phanh giảm và thời gian phanh kéo dài.

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu về hiệu suất của hệ thống phanh, cho thấy rằng phanh có hiệu lực rất thấp và quãng đường phanh kéo dài khi mặt đường ướt, điều này gây ra nguy cơ cao về tai nạn Kết quả khảo sát được thực hiện trên cả đường đất khô và ướt, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cải thiện hiệu quả phanh trong điều kiện thời tiết không thuận lợi.

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường đất ở điều kiện mặt đường khô với hệ số cản lăn là: f = 0,039 và hệ số bám thay đổi: φ = 0,45; φ = 0,4

Mặt đường ướt có hệ số cản lăn f = 0.095 và hệ số bám thay đổi với các giá trị φ = 0,32 và φ = 0,3 Các thông số này được thể hiện qua đồ thị (4.6), (4.7), (4.8), (4.9) và bảng 4-2, bao gồm đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian, cùng với đồ thị quãng đường phanh của xe theo thời gian.

Luận văn thạc sĩ Kĩ thuật Nghiên cứu c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hệ số bám φ = 0,45 và f = 0,039 ảnh hưởng đáng kể đến quá trình phanh của xe Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe theo thời gian cho thấy sự thay đổi rõ rệt khi phanh, trong khi đồ thị quãng đường phanh cũng thể hiện mối liên hệ này.

Hệ số bám φ = 0,40 và f = 0,039 ảnh hưởng đến hiệu suất phanh của xe Đồ thị cho thấy mối quan hệ giữa vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian, cùng với quãng đường phanh của xe trong cùng khoảng thời gian.

Hệ số bám φ = 0,32 và f = 0,095 ảnh hưởng đến vận tốc và gia tốc của xe trong quá trình phanh theo thời gian Đồ thị thể hiện quãng đường phanh của xe cũng được phân tích trong mối liên hệ với thời gian.

Hình 4.9: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,27; f = 0,095

Kết quả khảo sát đối với đường đất khô và ướt được tổng hợp theo bảng 4-2

Bảng 4-2: Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh đối với đường đất Đường φ f S p (m) J max (m/s 2 ) T p (s) P p (kN) Đất

Dựa vào đồ thị hình (4.6), (4.7), (4.8), (4.9) và bảng 4-2 tác giả có nhận xét như sau:

Kết quả khảo sát cho thấy hệ số bám giữa lốp xe và mặt đường có ảnh hưởng lớn đến an toàn khi ô tô phanh trên đường dốc Gia tốc chậm dần tối đa khi phanh phụ thuộc vào hệ số bám φ, điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc đảm bảo mặt đường phù hợp để tăng cường an toàn giao thông.

Khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường nông thôn vùng cao, đồi núi, tài xế cần chú ý đến bề mặt đường đất và độ dốc Khi mặt đường khô, tốc độ không nên vượt quá 30 km/h để đảm bảo an toàn Nếu đường ướt, tài xế nên chuyển về số thấp nhất (số 1 hoặc 2), giữ tốc độ chậm, giữ vững tay lái và hạn chế phanh, vì hiệu lực phanh giảm khi đường ướt, dễ dẫn đến mất lái và tai nạn.

4.2.1.2 Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh

* Điều kiện đầu của bài toán:

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kg; Lực đạp phanh k = 2; Thời gian chậm tác động của phanh ô tô là: tc1 = 0,2

* Thông số của hệ số bám và hệ số cản lăn theo thực nghiệm và thông số thay đổi là độ dốc mặt đường xe chạy:

Stt Loại đường Tình trạng mặt đường

1 Đường nhựa Khô và sạch 0,783 0,013 10; 16; 27

3 Ướt 0,32 0,095 5; 10; 15 a Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch:

Kết quả khảo sát cho thấy xe chạy xuống dốc trên đường nhựa tốt trong điều kiện mặt đường khô và sạch với hệ số cản lăn f= 0,013, hệ số bám φ = 0,783 và độ dốc thay đổi α = 10°, 16°, 27° được trình bày qua các đồ thị (4.10), (4.11), (4.12) và bảng 4-3.

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định hướng chuyển động khi phanh

Thay đổi thời gian tác động của cơ cấu phanh ảnh hưởng lớn đến quãng đường và thời gian phanh Trong quá trình bảo dưỡng và sửa chữa xe, cần điều chỉnh cơ cấu phanh cùng với khe hở má phanh và trống phanh đến mức tối thiểu cho phép để tối ưu hóa hiệu quả phanh Người lái xe cũng cần nhanh chóng phán đoán và tác động phanh sớm để nâng cao hiệu quả phanh, từ đó đảm bảo an toàn trong quá trình phanh xe ô tô.

4.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định hướng chuyển động khi phanh

Ta giải phương trình vi phân chuyển động của ô tô xoay quanh trọng tâm

(3.54) để khảo sát tính ổ định hướng của ô tô khi phanh

4.3.1 Ảnh hưởng của độ lệch lực phanh đến góc lệch hướng chuyển động

Vận tốc bắt đầu phanh của xe là 30 km/h, với khối lượng toàn bộ xe đạt 6695 kg Khoảng cách ngang cơ sở của xe là 1,650 m và chiều dài cơ sở của xe là 3,735 m Lực phanh thay đổi từ 1000 N đến 5300 N.

Hình 4.37: Ảnh hưởng của độ lệch lực phanh đến góc lệch hướng chuyển động

Quan sát đồ thị hình 4.37, ta nhận thấy độ lệch lực phanh bên trái và bên phải càng lớn thì góc lệch hướng chuyển động cũng tăng lên

Khi kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống phanh, người sử dụng xe cần điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tang trống phanh theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất Việc bổ sung dầu phanh đầy đủ cũng rất quan trọng để giảm thiểu độ lệch lực phanh giữa hai bên Điều này sẽ hạn chế góc lệch hướng chuyển động của xe khi phanh, giúp người lái yên tâm hơn khi điều khiển xe trên đường.

4.3.2 Ảnh hưởng của hệ số bám đến góc lệch hướng chuyển động

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG; Khoảng cách ngang cơ sở của xe B = 1,650 m;

Chiều dài cơ sở cùa xe L0 = 3,735m; Hệ số bám φ thay đổi từ 0,5 ÷ 0,8

Hình 4.38: Ảnh hưởng của hệ số bám đến góc lệch hướng chuyển động

Hình 4.38 minh họa rằng góc lệch hướng chuyển động của xe khi phanh giảm dần khi hệ số bám tăng lên Điều này chứng tỏ rằng góc lệch hướng chuyển động khi phanh phụ thuộc chủ yếu vào hệ số bám của xe.

Trong quá trình sử dụng xe ô tô Thaco HD72, việc vận chuyển hàng đúng tải trọng cho phép là rất quan trọng Người dùng cần thay mới lốp xe khi đạt số km quy định của nhà sản xuất và không nên sử dụng xe khi lốp đã mòn quá tiêu chuẩn Lốp xe mòn sẽ giảm hệ số ma sát, làm tăng góc lệch hướng khi phanh, gây nguy hiểm trong quá trình vận chuyển hàng và tham gia giao thông.

4.3.3 Ảnh hưởng của vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển động

Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG; Khoảng cách ngang cơ sở của xe

B = 1,650 m; Chiều dài cơ sở cùa xe L0 = 3,735m; Hệ số bám φ = 0,783

Hình 4.39: Ảnh hưởng của vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển động

Theo hình 4.39, góc lệch hướng chuyển động của xe không phụ thuộc nhiều vào vận tốc Cụ thể, khi xe di chuyển với vận tốc 15 m/s, góc lệch hướng khi phanh khoảng 0,1367 độ; với vận tốc 20 m/s, góc lệch hướng khi phanh là khoảng 0,237 độ; và khi xe chạy ở vận tốc 30 km/h, góc lệch hướng khi phanh đạt khoảng 0,5384 độ.

Khi sử dụng xe tải Thaco HD72, với kết cấu và chất lượng xe tốt, hiệu lực phanh đảm bảo, cùng điều kiện mặt đường nhựa khô và độ dốc vừa phải (10 độ), người lái có thể yên tâm khi phanh xe trên đường dốc, vì sự lệch hướng chuyển động của xe khi phanh là không đáng kể.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Nghiên cứu đã xây dựng mô hình tính toán và khảo sát động lực học quá trình phanh của xe ô tô tải Thaco HD72 khi vận chuyển gỗ trên đường xuống dốc Luận văn đã lập phương trình vi phân động lực học để đánh giá hiệu quả phanh của xe trong các điều kiện đường nhựa khô - sạch và đường đất khô - ướt Phần mềm MATLAB được ứng dụng để giải phương trình vi phân, cho phép xác định các thông số chính xác như quãng đường phanh, thời gian phanh, gia tốc phanh và lực phanh của các bánh xe, được thể hiện qua đồ thị và bảng tổng hợp Nghiên cứu cũng khảo sát ảnh hưởng của lực phanh, hệ số bám và vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh trên đường dốc.

Kết quả đánh giá hiệu quả phanh được trình bày dưới dạng bảng biểu, giúp dễ dàng quan sát, so sánh và đánh giá một cách nhanh chóng và đáng tin cậy.

Phần mềm MATLAB trên máy tính cá nhân mang lại sự thuận lợi trong việc tính toán và xử lý số liệu, cho phép khảo sát nhiều phương án bằng cách thay đổi các thông số ảnh hưởng khác nhau Điều này có thể áp dụng hiệu quả cho việc khảo sát các loại xe ô tô tải khác nhau.

Kết quả khảo sát trong luận văn sẽ giúp người dùng xác định các thông số ảnh hưởng đến an toàn giao thông, từ đó tối ưu hóa việc sử dụng xe ô tô Thaco HD72 sản xuất tại Việt Nam, nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm thiểu tai nạn cho cả xe và người.

Kiến nghị

Sau khi hoàn thành nghiên cứu về động lực học quá trình phanh của ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ, tác giả nhận thấy rằng đây là một lĩnh vực phức tạp với nhiều khía cạnh cần được khám phá thêm Kết quả nghiên cứu cho thấy cần tiếp tục quan tâm đến các vấn đề liên quan đến động lực học phanh của xe ô tô.

Do hạn chế về thời gian và kinh phí, luận văn chỉ tập trung vào nghiên cứu lý thuyết thông qua phần mềm MATLAB và nghiên cứu thực nghiệm để xác định tọa độ trọng tâm xe, hệ số bám, và hệ số cản lăn của ô tô trên hai loại mặt đường: nhựa và đất Tác giả cho rằng cần thiết phải tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về những yếu tố này.

Nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ tiếp tục được thực hiện thông qua việc áp dụng các phương án đã được kiểm chứng Việc thực hiện nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác minh các kết quả tính toán sẽ giúp tăng tính thuyết phục cho luận văn nghiên cứu.

Tiêu đề	Nghiên Cứu Động Lực Học Quá Trình Phanh Ô Tô Tải Thaco HD72 Sản Xuất Ở Việt Nam Khi Vận Chuyển Gỗ
Tác giả	Nguyễn Văn Minh
Người hướng dẫn	PGS.TS. Lê Văn Thái
Trường học	Trường Đại Học Lâm Nghiệp
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cơ Khí
Thể loại	Luận Văn Thạc Sĩ
Năm xuất bản	2016
Thành phố	Đồng Nai

Định dạng
Số trang	118
Dung lượng	4,65 MB