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

Trang 13 TÓM TẮT Trên các xe vận tải hiện nay, các dòng xe sơ mi rơ moóc đang được sử dụng khá nhiều trong quá trình vận chuyển hàng hóa lưu thông đường bộ, bởi những tính năng tối ưu mà

Đặt vấn đề

Hệ thống phanh ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho người sử dụng, đặc biệt trong các tình huống khẩn cấp khi cần giảm tốc độ nhanh chóng để tránh va chạm Tất cả các loại xe đều phải trải qua kiểm định theo tiêu chuẩn pháp luật để được phép lưu thông trên đường bộ Ngoài chức năng giảm tốc, hệ thống phanh còn giúp duy trì sự ổn định của xe và kiểm soát quỹ đạo trong quá trình phanh Theo thống kê của Ủy Ban An toàn Giao thông Quốc Gia, trong năm 2020, cả nước ghi nhận 14.510 vụ tai nạn giao thông, nhiều vụ liên quan đến mất phanh, như vụ tai nạn ngày 30 tháng 12 ở Lâm Đồng làm hai người thiệt mạng, hay vụ xe đầu kéo mất phanh tại Lào Cai vào ngày 21 tháng 5 Những sự cố này gây hoang mang dư luận và nhấn mạnh tầm quan trọng của hệ thống phanh trong việc đảm bảo an toàn giao thông.

Việc kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa hệ thống định kỳ là cần thiết, nhưng quan trọng hơn là phải chú trọng kiểm tra chất lượng hoạt động của các hệ thống, đặc biệt là hệ thống phanh Để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh, cần có những tiêu chuẩn cụ thể để xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phanh và hiệu quả phanh.

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

Mục tiêu của nghiên cứu là phân tích tác động của các thông số kết cấu đến động lực học phanh thông qua các phương pháp tính toán lý thuyết và thuật toán trên ứng dụng Matlab, dựa trên các thông số của xe kéo và sơ mi rơ moóc đang được sử dụng trong thực tế Cấu trúc của luận văn bao gồm nhiều phần khác nhau để trình bày rõ ràng nội dung nghiên cứu.

Chương 1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Chương 3 Mô phỏng số động lực học phanh của ô tô - sơ mi rơ moóc Chương 4 Các kết quả và thảo luận đánh giá

Tổng quan các nghiên cứu liên quan

Để duy trì tính ổn định và nâng cao độ an toàn cũng như khả năng tin cậy trong khai thác vận tải, việc nghiên cứu động lực học kết cấu xe và các thiết kế liên quan là rất quan trọng Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện cả trong nước và quốc tế nhằm cải tiến hệ thống phù hợp với điều kiện từng vùng miền Một ví dụ điển hình là nghiên cứu của nhóm tác giả Xia về việc điều khiển đảo chiều tuyến tính cho đoàn xe sơ mi rơ moóc Nghiên cứu này giải quyết vấn đề đảo ngược trong điều kiện vòng mở không ổn định, phân tích các khớp nối trong quá trình đảo ngược bằng phần mềm Matlab và ADAMS Kết quả đạt được cho thấy khả năng thực hiện đường đi ngược lại một cách hiệu quả, giảm thiểu sự cố dao động và xoay rơ moóc, từ đó giúp việc chuyển động ngược trở nên dễ dàng hơn.

Trong quá trình sử dụng, có thể xảy ra những sự cố khẩn cấp như mất một trong các hệ thống phanh Điều này đã được nhóm tác giả Zanchetta, M và Skotnikov, G nghiên cứu và chỉ ra.

Nghiên cứu đã phát triển phương pháp tăng cường độ ổn định cho xe đầu kéo trong trường hợp phanh khẩn cấp, khi phanh của xe kéo hoặc rơ moóc bị hỏng Phương pháp này bao gồm việc giảm tốc độ xe bằng cách giảm công suất động cơ, ngắt ly hợp và đồng thời phanh các bánh xe của rơ moóc Điều này giúp phân chia lực trên các trục, làm tăng lực dọc lên cầu trước và điều chỉnh góc lái, từ đó cải thiện sự ổn định khi xe di chuyển và rẽ Tác giả đã xây dựng mô hình toán học và mô phỏng với giả định góc trượt và góc lái không vượt quá 10 độ, cùng hệ số cản trượt đồng nhất cho tất cả các bánh, cho kết quả ổn định như mong đợi.

Vào năm 2019, một nghiên cứu đã được thực hiện nhằm cải thiện hiệu suất phanh của sơ mi rơ moóc, do Zanchetta và các cộng sự thực hiện Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển công thức moment xoắn để điều khiển tốc độ ngắt và góc đâm của phương tiện được khớp nối Qua việc tạo ra moment xoắn trực tiếp trên sơ mi rơ moóc, nhóm nghiên cứu đã sử dụng cảm biến để phát hiện sự mất ổn định của xe, từ đó nâng cao hiệu quả an toàn trong quá trình vận hành.

Một số nghiên cứu trước đó đã tập trung vào độ ổn định và động lực học của xe rơ moóc, điển hình như nghiên cứu của Deng và Kang, trong đó các tác giả đã phân tích đặc điểm động lực học và các yếu tố ảnh hưởng đến việc kéo rơ moóc, đồng thời đề xuất một số phương pháp kiểm soát độ ổn định để duy trì tính năng ổn định của xe.

Nhóm tác giả Liu, Zheng và Xu [5] đã nghiên cứu ước tính khối lượng dựa trên mô hình tối ưu thuật toán phân phối lực phanh của máy kéo và sơ mi rơ moóc Họ đã ứng dụng Matlab và Trucksim để mô phỏng, cho thấy thuật toán có khả năng loại bỏ ảnh hưởng của sự biến thiên khối lượng của sơ mi rơ moóc trước khi phanh Kết quả cho thấy sự phân phối lực giữa các trục là tối ưu, từ đó đảm bảo hiệu suất phanh của xe.

Nghiên cứu của Kamiński và Kulikowski (2017) tập trung vào việc đo lường và đánh giá chất lượng các đặc tính tĩnh của van phanh trên xe kéo nông nghiệp Nhóm nghiên cứu đã phát triển các cơ cấu điều khiển để xác định thời điểm mở van khí nén, nhằm tối ưu hóa hiệu quả phanh trong các điều kiện áp suất khác nhau Sự điều chỉnh này giúp nâng cao hiệu suất phanh, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho xe kéo trong quá trình vận hành.

Khoảng cách dừng xe tối thiểu phụ thuộc vào mức giảm tốc trước khi bánh xe bị hãm cứng, và để đạt được giảm tốc tối ưu, cần phân bố lực phanh chính xác lên các bánh xe Sự phân bố này không chỉ ảnh hưởng đến quãng đường dừng mà còn đến độ ổn định của xe Đặc biệt, hệ thống phanh của xe sơ mi rơ moóc đòi hỏi phân tích phức tạp hơn do vấn đề tải trọng và lực phanh của rơ moóc Nghiên cứu của tác giả Goodarzi, A và cộng sự đã đề xuất một chiến lược tối ưu hóa phân phối lực phanh cho phương tiện có khớp nối, bằng cách điều chỉnh độ trượt của các bánh xe để duy trì ổn định hướng Sau khi thực hiện các phép toán động lực học trong quá trình phanh, nhóm nghiên cứu đã tính toán và xuất ra đồ thị để đánh giá kết quả.

Sự khác biệt của hệ thống này là sự không đồng đều về độ trượt của bánh xe và độ trượt ở mỗi trục điều khiển

Nhóm tác giả Zhenga và cộng sự đã nghiên cứu sự phân bố lực phanh trên xe sơ mi rơ moóc nhằm tạo ra sự cân bằng Họ chỉ ra rằng lực phanh của xe chỉ phụ thuộc vào tín hiệu phanh nhận được, không bị ảnh hưởng bởi tổng khối lượng của xe Các thuật toán này dựa trên hệ thống phanh điện tử để xác định khối lượng và tải trọng thẳng đứng của mỗi trục, từ đó phân phối lực phanh cho từng trục theo tải trọng thẳng đứng tương ứng.

Tác giả đã nghiên cứu động lực học quá trình phanh, bao gồm hệ số lực phanh, ma sát và lực kéo của rơ moóc và máy kéo Thí nghiệm được thực hiện trên xe rơ moóc kéo theo tiêu chuẩn ISO 5676 với khớp nối thủy lực Kết quả thu được cho thấy các thông số ô tô theo phương ngang, dọc và tâm quay, cũng như ảnh hưởng của trọng lượng tải đến hiệu quả phanh Các thí nghiệm được tiến hành trên nhiều điều kiện mặt đường, cung cấp dữ liệu về thời gian đạt áp suất tối đa trong xi lanh, khoảng cách dừng xe sau khi phanh và sự thay đổi tỷ số phanh theo thời gian.

Việc vận chuyển hàng hóa dạng lỏng bằng xe bồn sơ mi rơ moóc đang ngày càng trở nên quan trọng tại Việt Nam Trong quá trình vận chuyển, xe thường không chở đầy hàng, dẫn đến sự dịch chuyển của chất lỏng trong bồn chứa khi gặp các tình huống như ngoặt gấp, quay vòng hay phanh gấp Điều này có thể gây mất ổn định, lật xe và rò rỉ, gây thiệt hại về tài sản và môi trường Nghiên cứu của D Han và cộng sự đã sử dụng phương pháp Lagrange-Euler (ALE) để mô phỏng chuyển động của xe bồn chở dầu, phân tích lực, gia tốc và dịch chuyển, nhằm đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến độ ổn định lật Kết quả cho thấy, khi chuyển hướng mạnh, biên độ va đập của chất lỏng tăng lên, làm giảm độ ổn định lật của xe.

Nghiên cứu của Nguyễn Văn Thọ (2019) đã đề xuất cải tiến cho xe rơ moóc thông qua việc chuyển đổi hệ thống phanh khí nén một dòng thành hệ thống phanh nhiều dòng với bộ điều hòa lực phanh Nghiên cứu này tập trung vào động lực học của hệ thống phanh khí nén, thực hiện mô phỏng thí nghiệm và so sánh kết quả với thực nghiệm thực tế Các thông số trong các chế độ phanh như đạp phanh, giữ và nhả phanh đã được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của hệ thống mới.

Năm 2016, Nguyễn Thanh Tùng đã tiến hành nghiên cứu xác định hệ số bám khi phanh trên đường khô và ướt, đồng thời phân tích cấu trúc và lập mô hình không gian mô tả động lực học phanh của đoàn xe sơ mi rơ moóc Nghiên cứu này nhằm nâng cao hiệu quả phanh và giảm thiểu tai nạn giao thông.

Nghiên cứu về động lực học dẫn hướng của ô tô sơ mi rơ moóc đã được thực hiện nhằm nâng cao sự ổn định của đoàn xe trong quá trình di chuyển Các nghiên cứu này cung cấp những giải pháp hiệu quả để cải thiện an toàn và hiệu suất vận hành của xe.

Mục tiêu

Nghiên cứu sử dụng chương trình Matlab để tính toán động lực học phanh của ô tô sơ mi rơ moóc, nhằm đánh giá ảnh hưởng của các thông số như khối lượng tải và chiều cao trọng tâm đến hiệu quả phanh Kết quả nghiên cứu được thể hiện qua các biểu đồ, giúp nhận xét chất lượng hiệu quả phanh của xe.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng Đối tượng nghiên cứu của luận văn là thông số của xe rơ moóc FAW mã kiểu loại CA4250P66K24T1A1E và rơ moóc CIMIC số hiệu LJRC12271M2007882 Các thông số kỹ thuật của xe được trình bày ở bảng 3.1 trang 43

Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng phương pháp giải tích để đánh giá chất lượng phanh của xe ô tô sơ mi rơ moóc thông qua các phép toán cụ thể, biểu đồ và kết quả tính toán.

Khảo sát vị trí đặt hàng hoá trên xe ô tô sơ mi rơ moóc nhằm tối ưu hoá việc sắp xếp, tăng cường khả năng sử dụng trọng lượng bám và giảm lực nén ở tâm chốt kéo Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả phanh mà còn cải thiện chất lượng vận hành của xe.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Cấu trúc luận văn bao gồm các nội dung được thực hiện như sau:

- Tổng quan về một số nghiên cứu về hệ thống phanh xe sơ mi rơ moóc đã được công bố trên thế giới cũng như trong nước

Dựa vào lý thuyết động lực học, bài viết xây dựng cơ sở thuật toán cho quá trình phanh ô tô sơ mi rơ moóc và tiến hành mô phỏng trên ứng dụng Matlab.

Tính toán giải tích là quá trình liên kết các cấu trúc liên quan dựa trên thuật toán đã xây dựng, đồng thời phát triển các phép tính cần thiết để giải quyết bài toán trong ứng dụng Matlab.

Sau khi hoàn thành thuật toán, chúng tôi tiến hành xem xét kết quả và đánh giá các thông số Dựa trên những nhận xét này, chúng tôi đã đóng góp ý kiến vào bài nghiên cứu.

➢ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Lý thuyết về động lực học khi thực hiện quá trình phanh trên ô tô

➢ Phương pháp mô hình hóa và tính toán

Bài viết này nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến chất lượng phanh của xe sơ mi rơ moóc FAW, dựa trên lý thuyết động lực học kết cấu và động lực học phanh Các thông số kết cấu của xe được sử dụng làm dữ liệu đầu vào để giải bài toán với nhiều bộ giá trị khác nhau, từ đó thu thập và đánh giá kết quả.

Giới thiệu chung về ô tô sơ mi rơ moóc

- Khả năng vận chuyển hàng hóa tối ưu

- Giá thành chi phí vận chuyển phù hợp với từng đối tượng

- Khi sử dụng để vận chuyển các xe công trình di chuyển đường dài sẽ phù hợp hơn so với các dòng xe tải

- Việc bảo quản hàng hóa và tích hợp cần cẩu để vận chuyển thuận lợi

Dựa trên những đặc điểm đã nêu, các nhà sản xuất đã chế tạo ra các loại xe vận chuyển phù hợp với từng đối tượng khác nhau Hiện nay, xe sơ mi rơ moóc được sử dụng chủ yếu để vận chuyển, với nhiều dạng đặc trưng khác nhau.

Đoàn xe, hay còn gọi là xe liên hợp, là loại phương tiện giao thông bao gồm nhiều khoang hàng hóa hoặc toa được kết nối với nhau bằng các chi tiết có thể tháo rời Xe đầu kéo, hay xe kéo, là loại xe có một khâu chủ động có khả năng kéo mooc, và trong quá trình vận hành, xe có thể hoạt động với hoặc không kéo mooc.

Bán moóc là phần thiết yếu được kéo theo xe kéo, chuyên dụng cho việc vận chuyển hàng hóa Xe bán moóc được kết nối với xe kéo thông qua các liên kết như mâm xoay hoặc chốt kéo, đảm bảo tính ổn định và an toàn trong quá trình di chuyển.

- Theo mục đích sử dụng ta có thể phân ra được:

Đoàn xe đa năng là loại phương tiện phổ biến, thường được sử dụng để vận chuyển nhiều loại sản phẩm và hàng hóa thông thường, phù hợp với các khối lượng khác nhau.

Đoàn xe chuyên dùng là loại xe có thùng được thiết kế đặc biệt nhằm vận chuyển một loại hàng hóa cụ thể, chẳng hạn như đoàn xe chuyên chở khối bê tông phục vụ xây dựng cầu đường hoặc các khối lượng nặng đặc biệt khác.

- Dựa vào cách bố trí tải trọng trên từng cầu xe

Đoàn xe có tải trọng phân bố riêng biệt bao gồm xe và rơ moóc kéo theo, theo "Điều lệ trật tự an toàn giao thông đường bộ và trật tự an toàn giao thông đô thị", một xe kéo chỉ được phép kéo theo một rơ moóc duy nhất Ngoài ra, dạng đoàn xe có sự phân bố tải trọng phụ thuộc bao gồm xe đầu kéo và các loại xe bán mooc.

Một số dạng liên kết cơ bản được sử dụng hiện nay

Hình 2.1:Các dạng ô tô đoàn

Các kết cấu ô tô bao gồm nhiều mối liên kết, cho phép vận chuyển một hoặc hai khối hàng hóa, nhằm tối ưu hóa khả năng vận chuyển Sự liên kết giữa các phần tử trong đoàn được thiết kế chi tiết và nghiên cứu kỹ lưỡng về động lực học, đảm bảo tính an toàn qua các dạng kết cấu tương tác hỗ trợ.

Có hai loại thiết bị chuyên dùng cơ bản là thiết bị moóc kéo và mâm xoay:

Thiết bị moóc kéo là phần quan trọng giúp liên kết chắc chắn giữa xe kéo và moóc, đảm bảo độ bền trong quá trình vận hành Các cơ chế hãm và chốt hãm được thiết kế để không tự mở, nâng cao tính an toàn cho việc di chuyển.

Thiết bị mâm xoay, được lắp đặt trên xe kéo, đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối giữa xe kéo và sơ mi rơ moóc Cụm mâm xoay và giá chuyển hướng cần có khả năng quay linh hoạt về cả hai phía, với góc quay không nhỏ hơn 60 độ, đảm bảo tính hiệu quả và an toàn trong quá trình vận chuyển.

Một số điều kiện chính đối với phanh được sử dụng trên xe

Hiện nay, có nhiều phương tiện giao thông trên đường phục vụ cho việc vận chuyển và di chuyển Tuy nhiên, các phương tiện này cần tuân thủ một số yêu cầu trong quá trình kiểm nghiệm và vận hành để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi tham gia giao thông.

+ Thời gian nhạy cảm bé, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn

+ Phân bố moment phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với kỳ cường độ nào

+ Không có hiện tượng tự siết phanh khi ô tô chuyển động tịnh tiến hay quay vòng + Cơ cấu chấp hành phanh thoát nhiệt tốt

+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe

Trong quá trình phanh, yêu cầu về lực bám là rất quan trọng để tối ưu hóa khả năng bám của ô tô với mặt đường Lực phanh đạt hiệu quả tối đa khi giá trị lực bám đạt PP=Pφ Nếu mô men phanh vượt quá khả năng bám, bánh xe sẽ bị trượt, dẫn đến mất kiểm soát.

Để đảm bảo ổn định và khả năng điều khiển của ô tô khi phanh, lực phanh cần được phân bổ đều giữa các bánh xe và hạn chế tình trạng bó cứng Khi tham gia giao thông với tốc độ cao, việc phanh gấp mà không kiểm soát có thể gây nguy hiểm cho các phương tiện khác Hơn nữa, yêu cầu về nhả phanh cũng rất quan trọng; quá trình phanh phải dừng lại ngay khi người lái rời chân khỏi bàn đạp Nếu không, các chi tiết truyền động và hệ thống phanh sẽ phải chịu tải trọng lớn, dẫn đến nguy cơ hư hỏng.

Độ tin cậy và an toàn của hệ thống phanh ô tô không chỉ phụ thuộc vào một hệ thống duy nhất mà còn cần có sự hỗ trợ từ các hệ thống khác Hiện nay, các ô tô được trang bị nhiều hệ thống phanh bổ sung như phanh công tác, hệ thống phanh dự trữ, phanh đậu xe và phanh bổ trợ, nhằm đảm bảo tính năng an toàn tối ưu.

2.2.1 Những yêu cầu cụ thể đối với từng hệ thống phanh được sử dụng ô tô

Với từng chức năng riêng thì phanh ô tô có các yêu cầu riêng như sau:

Cơ cấu phanh chính cần đảm bảo tác động lực đồng đều lên tất cả các cơ cấu thắng của từng bánh xe trong xe hoặc đoàn xe.

+ Được điều khiển nhẹ nhàng bằng chân người lái

Hệ thống phanh được thiết kế với hai mạch dẫn động hoạt động độc lập, đảm bảo an toàn cho xe, đặc biệt là những xe có trọng lượng lớn hơn 10T Khi một mạch phanh gặp sự cố, mạch còn lại vẫn hoạt động hiệu quả, duy trì khả năng phanh không dưới 30%.

Mạch dẫn động khí nén hoạt động độc lập, yêu cầu nguồn năng lượng riêng để điều khiển bên cạnh nguồn chính Khi một mạch bị hư hỏng, hoạt động của mạch khác không bị ảnh hưởng Nguồn năng lượng điều khiển được lưu trữ trong các bình chứa trên xe, cần đảm bảo tích trữ đủ để phanh hoạt động tối thiểu 5 lần trong quá trình vận hành.

Để đảm bảo hiệu quả phanh đạt tiêu chuẩn, cần thiết phải có dự trữ bàn đạp, nhằm duy trì khả năng phanh ngay cả khi một mạch dẫn động phanh gặp hư hỏng.

- Yêu cầu đối với hệ thống phanh dự phòng

+ Khi mạch phanh chính bị hư hỏng thì hệ thống dự phòng phải hoạt động để đảm bảo cho xe được dừng lại

+ Trên rơ moóc được kéo theo có thể bỏ qua việc lắp thêm hệ thống phanh dự phòng

Trên các loại xe ô tô và xe vận tải, nếu không được trang bị hệ thống phanh dự phòng, các mạch của phanh chính hoặc phanh đậu xe sẽ được coi là hệ thống phanh dự phòng.

+ Hệ thống phanh dự trữ hoặc hệ thống phanh đảm nhận chức năng dự trữ cần đảm bảo hiệu quả phanh theo quy định

- Yêu cầu đối với hệ thống phanh đỗ xe

+ Yêu cầu xe phải đứng yên trên dốc ngay cho dù khi không có lực tác dụng lên bàn đạp phanh từ người lái

Hệ thống phanh rơ moóc cần được đặt gần tầm với của người lái để đảm bảo kết nối thuận tiện Để nâng cao tính năng an toàn và hiệu quả, hệ thống phanh đậu xe nên được điều khiển bằng cơ khí.

+ Cơ cấu điều khiển phải được điều khiển riêng biệt đối với hệ thống phanh chính

- Hệ thống phanh bổ trợ phải đảm bảo các yêu cầu sau

Khi ô tô di chuyển xuống dốc dài, cần duy trì vận tốc ổn định và điều chỉnh tốc độ một cách độc lập hoặc đồng thời với hệ thống phanh để giảm tải cho hệ thống này.

2.2.2 Một số yêu cầu đối với hệ thống thông tin về dự báo khi phanh trên xe

Khi hệ thống phanh gặp sự cố, việc sử dụng thiết bị báo hiệu cho lái xe là rất quan trọng Thiết bị này sẽ thông báo tình trạng hư hỏng thông qua đèn màu đỏ trên bảng điều khiển hoặc tín hiệu âm thanh, giúp lái xe nhận biết kịp thời.

- Tín hiệu phải xuất ngay khi bàn đạp phanh được tác động yêu cầu hệ thống tín hiệu dễ dàng phân biệt trong điều kiện sử dụng bất kỳ

- Khi hệ thống thông tin báo hiệu gặp sự cố sẽ không gây ảnh hưởng đến hiệu quả phanh

Khi áp dụng ắc quy năng lượng trong hệ thống phanh, cần trang bị thiết bị tín hiệu để thông báo cho lái xe khi áp suất trong bình giảm xuống dưới 65% so với giá trị định mức.

- Các bình chứa chất lỏng thuộc dẫn động phải được chế tạo sao cho không cần mở ra mà vẫn kiểm tra được mức chất lỏng trong bình

Để đảm bảo an toàn khi sử dụng, cơ cấu cần có vị trí lắp ghép các dụng cụ kiểm tra và chẩn đoán Các chi tiết này phải đảm bảo độ kín và không bị rò rỉ áp suất không khí.

Cách bố trí chung của hệ thống phanh ô tô

Bốn hệ thống phanh với cấu trúc phức tạp được kết hợp nhằm đảm bảo chức năng riêng biệt, từ đó tăng cường độ tin cậy cho hệ thống phanh Trên xe, các hệ thống này thường được sắp xếp theo một biểu đồ nhất định.

Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc điều khiển phanh Điều khiển phanh

Phanh công tác Phanh dự trữ Phanh dừng Phanh phụ

Dẫn động phanh Cơ cấu phanh

Cơ cấu điều khiển Ắc quy năng lượng

Hệ thống phanh là tập hợp các thiết bị dùng để thực hiện quá trình phanh xe, trong khi điều khiển phanh là tập hợp các hệ thống phanh được sử dụng trên ô tô Mỗi hệ thống phanh trên xe đảm nhiệm những chức năng khác nhau, góp phần vào hiệu quả và an toàn khi vận hành phương tiện.

Hệ thống phanh chính là thiết bị quan trọng giúp điều chỉnh tốc độ di chuyển của ô tô, giữ cho xe ổn định ở vận tốc cho phép trong suốt quá trình vận hành và cho phép tạm dừng xe an toàn trên đường.

Phanh dự phòng là một chức năng quan trọng giúp giảm tốc độ hoặc dừng xe khi hệ thống phanh chính gặp sự cố Chức năng này đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách trong những tình huống khẩn cấp.

Phanh đỗ dùng để cố định ô tô trên đường (đặc biệt là trên dốc) khi đỗ xe trong không giới hạn thời gian và không có mặt lái xe

Hệ thống phanh bổ trợ dùng để giữ tốc độ chuyển động của ô tô không đổi trong thời gian dài khi ô tô chuyển động trên dốc dài

Bất kỳ một hệ thống phanh nào cũng bao gồm: Nguồn năng lượng, dẫn động phanh và một hoặc một số cơ cấu phanh

Nguồn năng lượng điều khiển là các thiết bị cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh, như máy nén khí trên xe hoặc do lái xe tác động Phương pháp dẫn động phanh được chia thành các loại như dẫn động phanh cơ khí, thủy lực, khí nén, thủy khí và điện Để tăng cường độ tin cậy, dẫn động phanh được phân chia thành nhiều nhánh làm việc độc lập.

Cơ cấu điều khiển là một hệ thống quan trọng, bao gồm các thành phần cung cấp tín hiệu để khởi động và điều chỉnh hoạt động của hệ thống Các bộ phận trong cơ cấu điều khiển có thể bao gồm tổng van phanh, xi lanh chính và khóa phanh tay, đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống.

Cơ cấu truyền động phanh bao gồm các thiết bị thiết yếu để truyền khí nén hoặc áp suất dầu từ nguồn đến cơ cấu phanh Các thành phần chính trong hệ thống này bao gồm đường ống, ống mềm, đầu nối và các van bảo vệ 2 hoặc 3 ngả, đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn cho hệ thống phanh.

Ắc quy năng lượng là thiết bị chuyển đổi động năng của chất lỏng hoặc khí nén thành thế năng, nhằm đảm bảo khả năng phanh liên tục Thông thường, ắc quy năng lượng bao gồm các bình khí nén và bình tích năng lò xo.

Cơ cấu phanh là bộ phận quan trọng của xe, tạo ra lực ma sát để hãm chuyển động Thiết bị này trực tiếp tạo ra và điều chỉnh lực cản nhân tạo, giúp phanh xe hiệu quả Các hệ thống phanh chính, phanh đỗ xe và phanh dự trữ thường sử dụng cơ cấu phanh loại guốc với đặc điểm ma sát cao.

Có hai loại phanh chính dựa trên kết cấu là phanh guốc và phanh đĩa Ngoài ra, phanh còn được phân loại theo vị trí lắp đặt trên bánh xe hoặc trục truyền trong hệ thống truyền lực, bao gồm phanh bánh xe và phanh trục truyền.

2.3.1 Một số đặc điểm về kết cấu trên hệ thống phanh 2.3.1.1 Đặc điểm kết cấu của hệ thống dẫn động phanh: Đặc điểm cơ cấu của hệ thống dẫn động phanh cần thiết đạt các tiêu chuẩn sau đây: + Yêu cầu phải có lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các bánh xe có bố trí cơ cấu phanh trên xe, cần đảm bảo lực phân bố trên cần thiết trên các cầu để giảm tình trạng hãm cứng bánh xe quá sớm làm giảm hiệu quả phanh

Đảm bảo có tác động tùy động là rất quan trọng, nghĩa là cần duy trì tỷ lệ hợp lý giữa lực tác dụng trên bàn đạp phanh và mô men phanh tác động lên bánh xe.

+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ, nghĩa là đảm bảo tính đồng thời làm việc của các cơ cấu phanh

+ Đảm bảo sự an toàn và đạt hiệu suất cao

Dẫn động phanh có hai loại chính: đơn giản và tự động hóa Loại đơn giản dựa vào sức mạnh cơ bắp của lái xe để tạo ra lực phanh, trong khi loại tự động hóa khuếch đại năng lượng của lái xe, cho phép lực phanh được tạo ra từ nguồn năng lượng riêng Nhờ đó, việc điều khiển phanh trở nên thuận tiện và an toàn hơn.

Tùy theo dạng năng lượng có thể là dẫn động khí nén, dẫn động thủy động, dẫn động liên hợp…

Dẫn động liên hợp chủ yếu là hệ thống điều khiển thủy khí, trong đó lực dẫn động được sinh ra từ khí nén Lực này được truyền đến cơ cấu phanh thông qua hệ thống dẫn động thủy lực, cho phép tăng cường lực dẫn động Chính vì vậy, hệ thống này thường được áp dụng trên các loại xe lớn.

Phương pháp dẫn động thủy khí có ưu điểm là điều khiển nhẹ nhàng, kích thước và trọng lượng nhỏ nhờ áp suất làm việc cao, cùng với thời gian tác dụng phanh nhanh do dầu đã có sẵn trong hệ thống Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không thể duy trì phanh lâu dài, vì áp suất lớn (>10MPa) có thể dẫn đến rò rỉ dầu tại các mối nối, và nếu một phần bị hư hỏng, toàn bộ hệ thống sẽ ngừng hoạt động Đối với các xe niêm cất, độ an toàn trong quá trình làm việc của hệ thống không cao, do sự biến chất của dầu phanh, hư hỏng các chi tiết cao su và hiện tượng han gỉ ở piston, xi lanh.

Xây chương trình tính toán và xác định các module tính toán chính

Mục đích của mô hình này là xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng động lực học của hệ thống phanh Qua đó, chúng tôi khảo sát và đánh giá chất lượng cũng như khả năng an toàn của hệ thống phanh trong quá trình sử dụng.

+ Tính toán moment phanh của các cơ cấu phanh

+ Tính toán lực phanh đơn vị

+ Tính toán mô men sinh ra tương ứng ở mỗi điều kiện bám cho xe cụ thể

Phạm vi áp dụng của bài viết này là để tính toán cho các xe có hệ thống phanh công tác, đặc biệt là những xe sử dụng cơ cấu phanh loại guốc được lắp đặt trong tang phanh ở các bánh xe.

- Giả thuyết xây dựng mô hình:

+ Mô hình khảo sát ở dạng phẳng đoàn xe chuyển động trên đường nằm ngang phẳng

+ Trong quá trình tính toán ảnh hưởng của lực cản không khí và lực cản lăn rất nhỏ nên có thể bỏ qua

+ Khi tính toán trọng tâm của xe sẽ được giữ nguyên khi phanh hoạt động

+ Không có chuyển dịch lệch hướng trong mặt phẳng dọc giữa mooc và kéo trong quá trình phanh

+ Hệ số bám không thay đổi trong suốt quá trình phanh

+ Hệ số ma sát trong các cơ cấu phanh như nhau, không thay đổi

Hình 2 4: Mô hình các lực tác dụng lên xe kéo sơ mi rơ moóc khi phanh.

Cơ sở thuật toán

Khi hãm chuyển động của đoàn xe, xe sơ mi rơ moóc sẽ chịu lực quán tính Lực quán tính này được xác định bằng cách đặt J A cho sơ mi rơ moóc và P j sm Do đó, lực quán tính tổng của toàn bộ đoàn xe sẽ được tính toán dựa trên các yếu tố này.

P J  = P + P = K G + G (2.1) Trong đó: K - hệ số khi phanh, được xác định qua biểu thức K = JP/g

JP - gia tốc phanh của đoàn xe

 - hệ số ảnh hưởng của các khối lượng quay của cả đoàn xe

Ga - trọng lượng của xe kéo

Gsm - trọng lượng của xe sơ mi rơ moóc

Khi đánh giá động lực học của phanh đoàn xe, cần xem xét khả năng sử dụng trọng lượng bám của toàn bộ xe tại các vị trí cầu xe được sử dụng.

Dựa vào hình 2.4 các lực tác dụng lên xe, tiến hành tính toán các phản lực từ mặt đường tạo ra lên trên các bánh xe ở các cầu xe

Loại xe được áp dụng là các dòng xe đầu kéo kéo theo sơ mi rơ moóc, xét cân bằng ở các vị trí trên đoàn xe:

- Xét cân bằng trên xe đầu kéo (khâu dẫn động chính) ta có:

- Xét cân bằng của sơ mi rơ moóc ta có:

4 sm mx c sm sm sm mx sm Psm

- Có thể xác định Pmx qua công thức như sau:

- Từ (2.2), (2.3), (2.5), (2.6), ta có phản lực pháp tuyến lên các bánh xe là:

Phản lực pháp tuyến của các bánh xe phụ thuộc vào gia tốc phanh chậm dần và tỷ lệ lực phanh phân bổ giữa các bánh xe Để xác định các phản lực Ri, cần tính toán các giá trị gia tốc chậm dần Jp và .

Ta có các khoảng thay đổi tổng lực phanh dựa vào sự phân bố lực phanh trên xe kéo và xe sơ mi rơ moóc như sau:

- Ppsm: lực phanh mooc kéo Ppsm = Pp4 + Pp5

- Ppa: lực phanh xe kéo Ppa = Pp1 + Pp2 + Pp3

Khi đó ta xét đến cân bằng xe sơ mi rơ moóc theo phương ngang ta có được:

P =P +P =J M +M Vậy đồ thị phân bố tổng lực phanh sẽ có dạng như sau:

Hình 2.5: Đồ thị phân bố tổng lực phanh kéo sơ mi

Theo đồ thị phân bố tổng lực phanh và khoảng thay đổi lực phanh moóc, với các giá trị tổng lực phanh khác nhau, ta xác định khoảng giá trị  trong khoảng 0 < P < Pa + P và Psm ≤  R.

Với JP1 ta có: Pt R ; P =  Psm =   =  0 R 1 0 1

II) R. PPa +PPsm (Ga +R 4 ) Với JPm ta có:

Với JP2 ta có: Pt=(Ga +R ; P4 ) Psm =  0 R.

III) (Ga +R 4 ) PPa +PPsm(Ga +Gm ). Để phanh với gia tốc lớn hơn JP2 cần phanh tất cả các bánh xe của đoàn xe

Với J P3  J P2 , ta có: PPsm = −Pt (Ga +R 4 )  R.

Với JPmax ta có: Pt = ( G a + G m ) ; P  Psm =  R.

Theo công thức (2.5) và (2.6) ta có đồ thị lực moóc kéo trên xe kéo sơ mi phụ thuộc thời điểm phanh moóc:

Hình 2.6: Đồ thị moóc kéo trên xe kéo sơ mi

+ Trong vùng I: gia tốc phanh JP ≤ JP1 lực moóc kéo có thể đổi dấu

Gia tốc phanh J P phải lớn hơn hoặc bằng J Psm, trong khi lực kéo của moóc chỉ là lực nén Gia tốc phanh J P không được vượt quá JP2 trong trường hợp có một khâu không phanh Lực Pmk đạt giá trị tối đa tại JP2 khi Psm bằng 0.

+ Trong vùng III: Để gia tốc JP > JP2 cần phải phanh tất cả các bánh xe của đoàn xe

Giá trị  nhỏ nhất xuất hiện khi phanh xe kéo trước, và giá trị này tăng dần khi điều chỉnh phanh moóc trước xe kéo, dẫn đến sự giảm của đồ thị Pmk Do đó, hiệu quả phanh được cải thiện và chất lượng ổn định hướng khi phanh cũng tăng lên.

+ Trong tính toán kiểm nghiệm chất lượng phanh xe đoàn thường lấy gia tốc tính toán lớn hơn JP2 vào khoảng 6m/s 2

Để tính toán moment phanh cần thiết cho ô tô, cần đảm bảo rằng moment phanh có khả năng giảm tốc hoặc dừng xe hoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép Khi hãm phanh xe sơ mi rơ moóc, sự phân chia tải trọng trên các cầu xe sẽ thay đổi dựa vào gia tốc chậm dần và tỷ số lực phanh giữa các bánh xe của xe kéo và moóc Lực phanh tối đa có thể tác động lên bánh xe tại các vị trí cầu sử dụng sẽ tương đương với trị số lực bám của bánh xe đó.

Trong đó: Ri – giá trị phản lực pháp tuyến được tạo ra ở bánh thứ i

- Khi đó moment phanh cần tạo ra ở mỗi cơ cấu phanh tương ứng ở các cầu sẽ là: i Pi ki i ki

M  =P r =R r / 2 (2.13) Khi tính toán cơ cấu phanh ta sử dụng giả thuyết như sau:

- Tang trống và các guốc phanh hoàn toàn cứng

- Bề mặt ma sát có sự tiếp xúc tốt nhất với bề mặt tang trống

- Biến dạng của các tấm ma sát tuân theo định luật Húc

Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra sẽ được xác định:

  ; a, c, d - là kích thước của cơ cấu phanh

D = 0 - góc ôm của má phanh (khi p = const)

P - Lực đẩy từ xi lanh công tác lên guốc;

 - Hệ số ma sát giữa má phanh và tang phanh;

Dấu (+) lấy cho guốc bên phải, dấu (-) lấy cho guốc bên trái

Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh loại guốc với chốt tựa cố định được đưa ra trên

Hình 2.7: Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh loại guốc với chốt tựa cố định

Lực đẩy từ xi lanh công tác lên guốc được xác định dựa trên áp suất dầu cung cấp cho xi lanh phanh bánh xe và diện tích làm việc của xi lanh này.

=  (2.15) Trong đó: p0- áp suất dầu ở xi lanh phanh bánh xe d - đường kính xi lanh phanh bánh xe

Ta có thể viết lại như sau:

Trong hệ thống phanh của xe sơ mi rơ moóc sử dụng dẫn động khí nén, cơ cấu doãng má phanh bằng cam phanh giúp đảm bảo áp suất trên bề mặt các má phanh được phân bổ đồng đều Điều này dẫn đến mô men phanh của guốc bên trái (Mt) và guốc bên phải (MP) trở nên giống nhau Tuy nhiên, lực đẩy lên hai guốc lại không giống nhau, với P' lớn hơn P.

Để xác định giá trị lực đẩy từ cam lên hai guốc phanh trong tang phanh, ta sử dụng ký hiệu mô men phanh là MP Biểu thức tính toán lực đẩy này sẽ giúp hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của hệ thống phanh.

= +  +  (2.17) Áp dụng công thức N.A BUCHARIN sơ đồ tính toán cơ cấu phanh

Nếu áp suất được duy trì đồng nhất trên bề mặt các má phanh trong hệ thống phanh, hợp lực pháp tuyến từ trống phanh tác động lên tấm ma sát sẽ được xác định bằng cách tính toán lực tác động giữa trống phanh và tấm ma sát.

Y p .r b =  t (2.18) Trong đó: p- áp suất trên bề mặt má phanh theo chiều dài

Giá trị hợp lực pháp tuyến Y1 và Y2 tác động lên hai guốc trong tang phanh có thể được xác định thông qua phương trình cân bằng mô men tại các điểm O1 và O2 Góc ôm của má phanh rt và bán kính tang phanh b cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán chiều rộng của má phanh.

Sơ đồ tính toán theo N.A BUCHARIN

Hình 2.8: Mô hình tính toán cơ cấu phanh theo N.A BUCHARIN

Mô men phanh do cả hai guốc tạo ra như sau:

Với cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và sự dịch chuyển đồng nhất của các guốc, sau khi chạy rà trơn các tấm ma sát với tang phanh, ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa các yếu tố trong hệ thống phanh.

P 1  P ; 2 Y 1 = Y ; 2 p 1 = p 2 (2.21) Trị số áp suất trên bề mặt má phanh sẽ là:

Do Y1=Y2 nên ta suy ra:

−  +  (2.23) Khi đó mô men tạo ra ở cơ cấu phanh sẽ là:

−  (2.24) Mặt khác, ta có quan hệ giữa lực P đặt lên cần cam ép và lực đẩy lên guốc P1, P2 theo

Lực đặt lên cần cam ép (P) được tính theo công thức P = P2 P.i k (2.25), trong đó ik là tỷ số truyền cam ép cho các loại xe tải trên 3,5 tấn có dẫn động phanh khí nén của Liên Xô cũ, với giá trị ik nằm trong khoảng 8 đến 9.

Nếu cam có biên dạng thân khai, tỷ số truyền cam ép sẽ là hằng số và không phụ thuộc vào góc quay cam, được biểu diễn bằng công thức ik = 2lk/dk.

= −  (2.26) Khi đó moment phanh của cơ cấu phanh tạo ra sẽ được xác định qua biểu thức:

Sơ đồ xác định tỷ số truyền cam ép:

Hình 2.9: Mô hình xác định tỷ số truyền của cam phanh

Lực P đặt lên cần cam ép được tính khi ta biết được áp suất khí nén được cung cấp đến bầu phanh và diện tích của bầu phanh

P = p.S M (2.28) Trong đó: p- là áp suất khí nén trong bầu phanh

SM- Diện tích quy dẫn bầu phanh Diện tích quy dẫn bầu phanh xác định theo công thức sau:

(2.29) Khi tính toán ta tiến hành lấy áp suất khí nén bằng 6,5 kG/cm 2 đối với xe đầu kéo; 4,5 kG/cm 2 đối với moóc và bán moóc

Đánh giá chất lượng hệ thống phanh ô tô theo quan điểm hiệu quả phanh.38

2.7.1.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần khi phanh là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng hệ thống phanh ô tô Thông thường, chỉ tiêu này được xác định thông qua các thí nghiệm thực tế Để phân tích lực tác động lên ô tô, ta có thể xây dựng phương trình cân bằng lực.

Pj = PP + Pf + Pw  Pl + P Л (2.32)

M dV p J = - Lực quán tính sinh ra khi phanh ô tô

PP - Lực phanh sinh ra ở các bánh xe

Pw- Lực cản không khí

Pl - Lực cản lên dốc

P Л - Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí

Các nghiên cứu cho thấy rằng các lực Pf, Pw, P Л có giá trị thấp hơn nhiều so với lực phanh PP Trong quá trình phanh, lực phanh PP chiếm tới 98% tổng lực cản, cho thấy vai trò quan trọng của nó trong hiệu suất phanh.

Từ đó có thể xem lực phanh sẽ bằng với lực quán tính khi phanh trên đường nằm ngang là:

PJ = PP (2.33 ) Lực phanh cực đại được tính toán theo điều kiện bám của bánh xe khi các bánh xe được hãm cứng tối đa là:

Pmax =  G (2.34) Vậy phương trình (2.3) có thể viết như sau:

 = (2.35) Trong đó: ' là hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay của xe khi phanh

Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh là:

Gia tốc chậm dần khi phanh phụ thuộc vào hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường; hệ số bám cao giúp gia tốc chậm dần lớn hơn Tuy nhiên, việc đạt được độ bám này là thách thức Để tăng J p max, có thể giảm hệ số δ' Do đó, khi phanh đột ngột, người lái cần ngắt ly hợp.

Thời gian phanh là một tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng hệ thống phanh của ô tô Thời gian phanh càng ngắn, chất lượng phanh càng cao Khi phanh, ô tô sẽ trải qua quá trình gia tốc chậm dần, với véc tơ gia tốc hướng ngược lại chiều chuyển động của xe.

Thời gian phanh nhỏ nhất được tính từ khi bánh xe bắt đầu hãm cứng cho đến khi xe dừng hẳn, với vận tốc phanh ban đầu là V1 và vận tốc cuối cùng là V2.

Khi phanh xe cho đến khi dừng hẳn thì V2 = 0, ta có: g t p V

Trong điều kiện lý tưởng, thời gian hãm phanh xe tối thiểu phụ thuộc vào trọng lượng xe, vận tốc ban đầu V1, hệ số khối lượng quay ' và hệ số bám  Tuy nhiên, trong thực tế, thời gian phanh còn bị ảnh hưởng bởi thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh, thời gian gia tăng lực phanh, cũng như thời gian phản ứng của người lái.

2.7.1.3 Xác định quãng đường phanh

Khi đánh giá hiệu quả phanh, quãng đường phanh là yếu tố quan trọng không thể bỏ qua, ảnh hưởng lớn đến khả năng phanh Ngoài các tiêu chuẩn khác, quãng đường phanh cho phép lái xe đánh giá trực quan và dễ dàng ứng phó khi điều khiển phương tiện Phương pháp xác định quãng đường phanh nhỏ nhất được thực hiện thông qua thực nghiệm, với công thức tính toán dựa trên việc nhân hai vế biểu thức với dS, cụ thể là g dS = dt dS dv.

Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng tích phân dS trong giới hạn từ thời điểm bắt đầu phanh V1 đến thời điểm kết thúc quá trình phanh V2

Nếu ta tiến hành phanh xe cho đến lúc xe dừng hẳn (V2= 0, '=1) thì ta có:

Quãng đường phanh tối thiểu được xác định bởi bình phương vận tốc ban đầu khi bắt đầu phanh và hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường.

2.7.1.4 Lực phanh và lực phanh riêng

Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất khi thử phanh trên bệ thử Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ô tô các định theo biểu thức:

Pp = MP/rk (2.42) Trong đó: P - Lực phanh của tô tô

MP - Mô men phanh của các cơ cấu phanh rk - Bán kính tính toán của bánh xe

Ngoài ra còn có thể sử dụng thông số lực phanh riêng cho từng cầu để đánh giá khả năng sử dụng trọng lượng bám ở từng cầu

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất trong đánh giá chất lượng phanh, giúp lái xe xác định vị trí dừng trước chướng ngại vật Điều này cho phép tài xế xử lý tình huống kịp thời, giảm thiểu nguy cơ tai nạn khi xe di chuyển với tốc độ nhất định.

- Như vậy khi tiến hành xem xét hiệu quả phanh ta có thể áp dụng 1 trong 4 chỉ tiêu được nêu trên.

Yêu cầu về hiệu quả phanh của hệ thống phanh công tác

Tiêu chuẩn hiệu quả phanh khác nhau giữa các quốc gia, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguồn ô tô sử dụng, điều kiện đường xá, khả năng tổ chức kiểm tra kỹ thuật và trang thiết bị kiểm tra.

Bảng 2 1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ô tô lưu hành trên đường bộ (Bộ GTVT Việt Nam quy định, 1995)

Loại ô tô Quãng đường phanh

Gia tốc chậm dần cực đại không nhỏ hơn (m/s 2 )

- Ô tô con và các loại ô tô khác thiết kế trên cơ sở ô tô con 7,2 5,8

- Ô tô tải, trọng lượng toàn bộ nhỏ hơn 80kN và ô tô khách có chiều dài toàn bộ dưới 7,5m

- Ô tô tải hoặc ô tô đoàn có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 80kN và ô tô khách có chiều dài toàn bộ >7,5m

Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam quy định số liệu về hiệu quả phanh nhằm đảm bảo ô tô có thể di chuyển an toàn trong mạng lưới giao thông đường bộ.

"Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ" trình bày trong bảng 2.1

Tiêu chuẩn trình bày trong bảng 2.1 liên quan đến chế độ thử phanh của ô tô không tải trên đường nhựa khô và nằm ngang, với vận tốc bắt đầu phanh là 8,33m/s (30km/h) Các giá trị này được sử dụng trong kiểm tra định kỳ nhằm xác định khả năng an toàn của xe khi lưu thông trên đường Bên cạnh hiệu quả phanh, độ ổn định phanh, tức là việc ô tô không bị xoay ngang, cũng là yêu cầu quan trọng, mặc dù không được đề cập trong nội dung luận văn.

Bảng 2.2 trình bày các tiêu chuẩn của châu Âu và Liên Hiệp Quốc về thử phanh trong nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, nhấn mạnh rằng cần đảm bảo các nội dung thử nghiệm và chỉ tiêu cụ thể.

Tốc độ bắt đầu phanh km/h

Lực trên bàn đạp phanh (N)

Gia tốc chậm dần ổn định khi phanh không nhỏ (m/s 2 )

Quãng đường phanh không lớn hơn (m) Ô tô du lịch 80 500 7,0 43,3 Ô tô khách với trọng lượng đến 50kN 60 700 7,0 25,8 Ô tô khách với trọng lượng trên 50kN 60 700 6,0 32,1 Ô tô tải với tổng trọng lượng

- Trên 120kN 40 700 5,5 17,2 Ô tô đoàn với trọng lượng:

Khi thực hiện thử nghiệm theo loại I, tiêu chuẩn quãng đường phanh tăng 25%, trong khi thử theo loại II, tiêu chuẩn này tăng lên 33% Các chế độ thử nghiệm bao gồm các loại O, I và II.

- Thử phanh loại O: xác định hiệu quả phanh của hệ thống phanh khi cơ cấu phanh nguội (t o trống phanh < 100 0 )

- Thử phanh loại I: xác định hiệu quả phanh khi cơ cấu phanh nóng

- Thử phanh loại II: xác định hiệu quả phanh khi chuyển động trên dốc dài

Bảng 2 3: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh công tác theo OCT37.001.016-70

Vận tốc khi ô tô bắt đầu phanh (km/h)

Lực tác dụng trên bàn đạp (N)

1 Ô tô con, ô tô buýt nhỏ dưới 8 chỗ ngồi 80 500

7,0 5,4 5,0 Ô tô buýt trên 8 chỗ ngồi và trọng lượng 60 700

4 Ô tô tải có trọng lượng đến 3,5T 70 700

5 Ô tô tải có trọng lượng từ 3,5T đến 12T 50 700

6 Ô tô tải có trọng lượng trên 12T 40 700 0

7 Ô tô đoàn có trọng lượng từ 3,5T đến 12T 50 700 0

8 Ô tô đoàn moóc trọng lượng trên 12T 40 700 0

Khi đánh giá hiệu quả phanh của hệ thống phanh dự trữ trên moóc kéo và sơ mi rơ moóc, cần tuân thủ các tiêu chuẩn cụ thể trong quá trình thử nghiệm trên

+ Lực phanh không nhỏ hơn 28% trọng lượng toàn bộ ô tô

+ Thời gian chậm tác dụng của cơ cấu phanh không vượt quá 0,6s

Tiêu chuẩn hiệu quả của hệ thống phanh dừng yêu cầu tổng lực phanh tạo ra bởi các cơ cấu phanh phải đủ để dừng hoàn toàn ôtô Trong quá trình thử nghiệm, ôtô cần phải được phanh hoàn toàn khi ngắt ly hợp, với độ dốc không nhỏ hơn 25% và thử nghiệm phải được thực hiện ở cả hai chiều dốc Đối với hệ thống phanh chậm dần, tiêu chuẩn yêu cầu khả năng kiểm soát chuyển động trên dốc dài 6km.

Tiêu chuẩn về phanh theo ECE R13

Bảng 2 4: Tiêu chuẩn Châu Âu về hiệu quả phanh (ECE- R13)

ECE-R13 Trọng lượng lớn nhất Ô tô chở người Ô tô chở hàng Ô tô con M1 Ô tô buýt Ô tô tải

Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật của Hội đồng Kinh tế Châu Âu (UN/ECEWP) bao gồm 6 nhóm luật liên quan đến phương tiện cơ giới đường bộ: tiêu chuẩn về năng lượng và ô nhiễm (GRPE), tiêu chuẩn về trang bị an toàn (GPSG), tiêu chuẩn về phanh và chuyển động (GRRF), tiêu chuẩn về đèn chiếu sáng và tín hiệu (GRE), tiêu chuẩn về độ ồn (GRB), và tiêu chuẩn về an toàn thụ động (GRSP) Tùy thuộc vào điều kiện kinh tế của từng quốc gia, các cơ quan thẩm quyền có cơ sở pháp lý để xét duyệt kiểu loại và quản lý chất lượng phương tiện cơ giới theo các tiêu chuẩn kỹ thuật ECE, đảm bảo sự điều chỉnh và thực hiện phù hợp.

* Những tiêu chuẩn ECE bao gồm:

- Yêu cầu bảo vệ con người: R11, R12, R15, R16, R17, R21, R25, R26, R29, R32, R33, R34, R42, R43, R44, R58, R61, R73, R80, R93, R94, R95

- Bảo vệ khi sử dụng không đúng: R18, R62

- Yêu cầu khí xả, nhiên liệu động cơ: R24, R40, R47, R49, R83, R84, R96, R101, R103

- Yêu cầu chiếu sáng và tín hiệu đèn: R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R37, R38, R45, R48, R50, R53, R86, R74

- Yêu cầu độ ồn, thiết bị giảm âm: R9, R28, R41, R51, R59, R63, R92,

- Phanh và hạn chế tốc độ đồng hồ đo tốc độ: R13, R14, R39, R78, R89, R90

- Yêu cầu lái và cơ cấu điều khiển: R35, R60, R79

- Yêu cầu khả năng quan sát, tấm ký hiệu: R71, R81, R46, R69, R70, R104

- Yêu cầu kết cấu ô tô buýt: R36, R52, R66, R107

- Yêu cầu kết cấu ô tô buýt: R36, R52, R66, R107

- Yêu cầu kết cấu liên kết đoàn xe: R55, R102

- Yêu cầu hệ thống điện, an toàn điện: R10, R100

- Yêu cầu kết cấu lắp bánh dự phòng: R64

- Yêu cầu đo công suất: R85

- Yêu cầu chất dẻo dùng trên ô tô: R97

- Yêu cầu chở hàng hóa không an toàn: R105

* Tóm tắt tiêu chuẩn ECE R13 về phanh

Tiêu chuẩn ECE R13 quy định chất lượng phanh cho các loại xe M, N và O, đảm bảo hiệu suất phanh ở vận tốc tối đa Vmax.

* Tiêu chuẩn về chất lượng phanh ECE R13 bao gồm:

+ Các định nghĩa và phạm vi áp dụng + Các thủ tục phê duyệt và các yêu cầu chung;

+ Các phụ lục quy định phương pháp thử và các chỉ tiêu;

* Chất lượng phanh theo định nghĩa của ECE R- 13 bao gồm:

+ Đảm bảo có hiệu quả phanh cao (có thể điều khiển theo ý muốn hay có quãng đường phanh ngắn nhất, gia tốc chậm dần của ô tô lớn)

Quá trình phanh của ô tô cần phải diễn ra một cách êm dịu, với sự thay đổi gia tốc phanh đều đặn để đảm bảo tính điều khiển và ổn định hướng chuyển động trong mọi trạng thái hoạt động.

+ Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả phanh chính (Phanh chân) và phanh phụ (Phanh tay)

+ Hiệu quả phanh ít thay đổi kể cả khi phanh liên tục nhiều lần

Hệ thống phanh có độ tin cậy cao, đảm bảo khả năng dừng ô tô ngay cả khi một phần của nó bị hư hỏng.

Phân chia lực phanh hợp lý trên các cầu là rất quan trọng, với hệ thống phanh chính và phanh phụ được thiết kế độc lập, đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu lẫn nhau.

* Các yêu cầu đánh giá độ tin cậy, độ an toàn tuổi thọ của hệ thống phanh

Mức độ hiệu quả phanh được xác định qua quãng đường phanh, thời gian phanh và gia tốc phanh, theo quy định của ECE và TCVN 6919-2001 Tuy nhiên, việc đạt yêu cầu về hiệu quả phanh chưa đủ để công nhận kiểu thiết kế và lắp ráp Theo ECER-13, cần đảm bảo hiệu quả phanh với các cường độ lực khác nhau trên nhiều loại mặt đường, bánh xe với hệ số bám khác nhau và các chế độ tải khác nhau, đồng thời phải duy trì ổn định hướng chuyển động Ngoài ra, tiêu chuẩn ECER-13 còn hỗ trợ trong việc quản lý chất lượng phanh và công nhận kiểu ngay cả khi chưa có xe thực tế.

* Khả năng ứng dụng tiêu chuẩn ECER-13

Một số phương tiện vận tải đã bị thay đổi kết cấu tổng thể, dẫn đến sự biến đổi về tải trọng, tự trọng và chiều cao trọng tâm Sự thay đổi này ảnh hưởng đến lực phanh và tỷ lệ phân chia lực phanh trên các cầu của xe Mặc dù hệ thống phanh không thay đổi về mặt kết cấu, nhưng tỷ lệ phân chia lực phanh không còn phù hợp với cấu trúc hiện tại, do đó không đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng phanh theo ECE R13.

Quá trình cải tạo kết cấu của một số phương tiện ô tô đã dẫn đến hiệu quả phanh kém và tính ổn định hướng chuyển động không cao, gây ra tai nạn giao thông Đây là một vấn đề nghiêm trọng mà ngành công nghiệp ô tô đang phải đối mặt.

MÔ PHỎNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA Ô TÔ - SƠ

Sơ đồ thuật toán tính toán động lực học phanh ô tô - sơ mi rơ moóc

Trong quá trình mô hình hóa và mô phỏng động lực học phanh, cần thực hiện các bước tính toán ban đầu để làm cơ sở cho chương trình tính toán chính, nhằm đạt được kết quả mong muốn Cấu trúc thuật toán bao gồm các bước cụ thể để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình mô phỏng.

Tính toán trọng tâm sơ mi đầu kéo

Thu thập thông tin cơ sở dữ liệu của xe

Tính toán các giá trị cơ sở ban đầu

Chương trình tính toán chính

Tính toán trọng tâm xe rơ moóc kéo theo

Xác định các giá trị theo tính toán thông số động lực học

Xác đinh momen độ bám theo chiều cao trọng tâm xe

Khả năng sử dụng trọng lượng bám

Xác định lực dọc moóc kéo

Vùng thay đổi tổng lực phanh Kết quả

Ứng dụng Matlab giải bài toán động lực học phanh ô tô sơmi rơ moóc

3.2.1 Giới thiệu về chương trình Matlab

Matlab là phần mềm tính toán số và lập trình do công ty MathWorks phát triển, cho phép thực hiện các phép toán với ma trận, vẽ đồ thị và biểu đồ thông tin Nó hỗ trợ người dùng trong việc thực hiện các thuật toán, tạo giao diện người dùng và kết nối với các chương trình viết bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau Matlab có khả năng xử lý các thuật toán với dữ liệu nhập hoàn chỉnh, giúp tính toán ma trận, vector, và giải quyết các vấn đề tối ưu, cũng như thực hiện các phép tích phân và vi phân Công cụ đồ họa và lập trình ứng dụng trong Matlab cũng rất mạnh mẽ, cung cấp cho người dùng những kết quả tính toán dễ dàng truy xuất và xử lý tín hiệu hiệu quả Tệp *.m (m-file) là định dạng chính được sử dụng trong Matlab để lưu trữ mã nguồn và thực hiện các tác vụ tính toán.

Tệp này cung cấp nhiều chức năng hữu ích, cho phép người dùng truy cập, xóa hoặc điều chỉnh các thuật toán chưa chính xác Ngoài ra, người dùng có thể nhập hàng loạt lệnh mà không cần chờ đợi kết quả hiển thị Họ cũng có khả năng sao chép bất kỳ hàm code nào vào tệp m.file hoặc xuất ngược lại vào Matlab.

Tệp này dùng để lưu trữ các đồ thị tạo ra trong Matlab

- Ở nghiên cứu này đã sử dụng các câu lệnh tính toán có sẵn trong Matlab: bao gồm các lệnh như:

Lệnh if được sử dụng để xác định các điều kiện và cho phép thực hiện các câu lệnh khác khi điều kiện đó xảy ra Ngoài ra, lệnh elseif giúp lựa chọn giữa hai điều kiện, từ đó xác định điều kiện phù hợp để thực hiện lệnh tương ứng.

Vẽ đồ thị là quá trình sử dụng kết quả tính toán để thể hiện sự thay đổi của biến thiên, cho phép nhận diện sự tăng hoặc giảm dựa trên các kết quả phép toán Bằng cách in bảng kết quả tính toán và thực hiện một số phép toán khác, chúng ta có thể đạt được kết quả mong muốn Từ đó, các đồ thị và bảng kết quả trở thành căn cứ quan trọng để đánh giá và nhận xét các thông số một cách cụ thể.

Matlab là một ứng dụng đáng tin cậy cho các nhà nghiên cứu khoa học, cả trong nước và quốc tế, nhờ khả năng thực hiện nhiều chức năng trong một chương trình, giúp họ mô phỏng và tính toán hiệu quả trong các nghiên cứu của mình.

3.2.2 Xác định các thông số đầu vào trong quá trình tính toán động lực học ô tô sơ mi rơ moóc

Trong quá trình tính toán động lực học phanh ô tô, việc xác định các yếu tố cơ bản là rất quan trọng để hiểu rõ các ảnh hưởng đến hiệu suất phanh.

+ Đầy tải chở 2 container 20 feet + Chở 1 container 20 feet xếp phía trước + Chở 1 container 20 feet xếp phía sau + Chở 1 container 20 feet xếp vị trí giữa

- Tương ứng ta thay đổi tọa độ trọng tâm sơ mi rơ moóc theo chiều dọc xe C (khoảng cách từ trọng tâm sơ mi rơ moóc đến chốt kéo)

Kết hợp việc điều chỉnh khoảng cách, chúng ta cũng có thể thay đổi độ cao hsm trong quá trình tính toán để xác định các yếu tố ảnh hưởng.

Xác định các thông số kích thước là bước quan trọng trong quá trình tính toán Chương trình đã tiến hành tính toán và ghi lại kết quả từ thuật toán dựa trên số liệu có sẵn trong catalogue của xe FAW và sơ mi rơ moóc Các kết quả này được tổng hợp và trình bày trong bảng dưới đây.

Bảng 3.1: Thông số kích thước của xe FAW mã kiểu loại CA4250P66K24T1A1E và rơ moóc CIMIC số hiệu LJRC12271M2007882

TT Biểu thị các giá trị tính toán Ký hiệu Đơn vị Độ lớn Ghi chú

1 Trọng lượng xe kéo không tải Ga kG 8805

2 Trọng lượng SMRM không tải/ tải chở theo Gsm kG 4820/25200

3 Chiều dài cơ sở xe kéo L mm 4125

4 Chiều dài theo thiết kế SMRM Lsm mm 8955

5 Chiều cao mâm kéo hc mm 1330

6 Khoảng cách tâm xoay đến trục cân bằng C L mm 260

7 Bán kính động học bánh xe của xe kéo R Ka mm 510

8 Bán kính động học bánh xe của SMRM R Ksm mm 510

9 Bán kính tang phanh của xe kéo và SMRM r t mm 210

10 Chiều cao trọng tâm SMRM hsm mm 2217 Đầy tải

11 Chiều cao trọng tâm xe kéo ha mm 1297 Đầy tải

12 Thông số kích thước cơ cấu phanh c mm 150 e mm 180 a mm 150

13 Hệ số bám tính toán của bánh xe và mặt đường  0.8

14 Áp suất của khí nén xe kéo khi tính toán pa kG/cm2 6,5

15 Áp suất khí nén xe sơ mi rơ moóc khi tính toán pm kG/cm2 4,5

16 Hệ số ma sát tính toán giữa guốc phanh và tang phanh  0,45

Chương trình tính toán

Đề thực hiện được chương trình tính toán cần phải cung cấp các giá trị cần thiết để giải được bài toán như sau:

Bước 1: Nhập dữ liệu đầu vào xác định các thông số cơ bản:

Dựa vào bảng thông số, xác định khối lượng tải trọng của các cầu xe đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang Tiến hành xác định tọa độ trọng tâm của rơ moóc khi không tải dựa trên b Go 1 Lo.

Trong đó : Go1: tải trọng phân bố lên cầu trước

Lo: chiều dài cơ sở của sơ mi Go: trọng lượng sơ mi không tải b: khoảng cách từ trọng tâm cơ sở đến cầu sau

+ Áp dụng công thức ta xác định được chiều dài trọng tâm đối với cầu sau tương ứng b trên hình vẽ:

 Suy ra được khoảng cách a của xe kéo đến cầu trước của xe: a = 4125-221609 mm

- Khối lượng phân bố lên cầu rơ moóc bằng tổng khối lượng của rơ moóc chở và khối lượng bản thân chia cho tổng số cầu

- Nhập các số liệu về kích thước của xe như:

+ Chiều dài cơ sở sơ mi kéo và rơ moóc

+ Khoảng cách của trọng tâm xe đến trục trước và trục sau của sơ mi kéo + Khoảng cách mâm xoay đến tâm trục cân bằng

+ Chiều cao trọng tâm xe kéo

Hình 3 3: Khai báo giá trị tính toán

- Bên cạnh đó ta tiến hành xác định các thông số khác trên cơ cấu xe:

+ Áp suất khí nén sử dụng cho xe kéo: pa=6.5 [kG/cm2]

+ Áp suất khí nén sử dụng cho sơ mi rơ moóc: pm=4.5[kG/cm2]

+ Hệ số ma sát của guốc và trống phanh: muy= 0.45;

- Các thông số được khai báo trong quá trình tính toán như diện tích bầu phanh, bán kính tang phanh và các thông số kết cấu

Hình 3 4: Khai báo thông số cơ cấu phanh Bước 2: Chương trình tính toán chính

- Tiến hành thực hiện các phép toán thực hiện chương trình tính toán chính để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh

Sử dụng các công thức (2.7), (2.8), (2.9), và (2.10) để tính toán phản lực pháp tuyến tại các bánh xe của các trục tương ứng trên ô tô kéo sơ mi rơ moóc Kết quả cho thấy phản lực pháp tuyến ở cầu trước R1 của xe kéo, cùng với R2 và R3 ở trục cầu sau xe kéo, và R4 tại tâm chốt kéo.

R5=R6 phản lực pháp tuyến ở cầu sau moóc kéo theo Các giá trị kí hiệu đã được khai báo ở phần module 1 nhập cơ sở dữ liệu ban đầu

Hình 3 5: Phản lực pháp tuyến ở các bánh xe

Sau khi tính toán các lực pháp tuyến, chúng ta tiếp tục xác định các moment phanh Mphi1, Mphi2, Mphi3, Mphi5, Mphi6 dựa trên điều kiện bám của xe Các giá trị này đã được khai báo trong module 1, và kết quả tính toán moment phanh theo điều kiện bám sẽ được trình bày trong bảng số liệu.

Hình 3 6: Tính toán moment phanh theo điều kiện bám của ô tô sơ mi rơ moóc

Ngoài việc tính toán các lực moment phanh Mp do cơ cấu phanh tạo ra, cần đảm bảo rằng các moment này có khả năng giảm tốc hoặc dừng ô tô hoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép Các moment phanh được xác định thông qua công thức tính toán cụ thể.

Hình 3 7: Công thức tính moment phanh của cơ cấu phanh

Kết quả tính toán moment do cơ cấu phanh sinh ra ta sẽ thấy được các giá trị Mp cụ thể

Hình 3 8: Lệnh Fprintf xuất dữ liệu giá trị Mp ra thành bảng số liệu

Dựa trên các giá trị Mphi và lực Mp đã tính toán, chúng ta có thể xác định tỷ lệ sử dụng độ bám của xe thông qua bảng tính toán xuất số liệu.

Hình 3 9: Lệnh Fprint xuất dữ liệu thành bảng số liệu

Lực phanh đơn vị được xem xét để so sánh với hệ số bám; nếu lực phanh đơn vị nhỏ hơn hệ số bám, gia tốc phanh sẽ thấp hơn gia tốc phanh lý tưởng Lực phanh đơn vị được xác định và xuất ra bảng số liệu trong Matlab thông qua các lệnh phù hợp.

Hình 3 10: Xác định lực phanh đơn vị ở các bánh xe

Các giá trị trọng lượng bám được tính toán để xác định hệ số tỉ lệ Mφ và Mp, giúp xác định lực moment cần thiết để đáp ứng điều kiện bám.

Bước 3: Xuất kết quả tính toán

Chương trình tính toán sử dụng các phép toán để thu được kết quả cần thiết qua bảng số liệu bằng lệnh Fprint, đồng thời có thể biểu diễn đồ thị qua lệnh plot với tên đồ thị cụ thể Các đường nét trên đồ thị được thể hiện bằng màu sắc và kiểu dáng khác nhau thông qua các lệnh title và legend Những đồ thị này thể hiện mối liên hệ giữa các hệ số biến thiên, giúp nhận diện ảnh hưởng của các thông số đến hiệu quả phanh Dựa vào số liệu cụ thể, người dùng có thể điều chỉnh các thông số dự kiến để đạt được kết quả tối ưu nhất theo điều kiện cụ thể.

Khảo sát một số trường hợp khác

Trường hợp 1: So sánh điều chỉnh về mặt khối lượng tải trọng (Md chuẩn 25200 kg thành Md@000 kg) và chiều dài cơ sở của moóc kéo (Lm=8.955m thành Lm

Chúng tôi nhận thấy rằng các thông số bị ảnh hưởng khi không tuân thủ đúng tiêu chuẩn, đặc biệt là vùng tổng lực phanh cần thiết để dừng xe Các biểu đồ dưới đây sẽ minh họa sự khác biệt khi thay đổi các thông số này.

Khi thay đổi khối lượng tải trên xe ô tô, cần đảm bảo lực phanh tại các cầu xe đủ lớn để duy trì hiệu quả phanh Tuy nhiên, việc cơi nới thùng xe hoặc chở quá khổ, quá tải mà vẫn sử dụng cơ cấu phanh theo tiêu chuẩn ban đầu sẽ dẫn đến tình trạng hệ thống phanh không đủ khả năng dừng xe an toàn.

4.5 x 10 5 Do thi vung thay doi tong luc phanh jp

X: 7.848Y: 4.208e+005 đúng quãng đường phanh, thời gian phanh và gia tốc phanh Như đồ thị vùng thay đổi tổng lực phanh trên đã chứng minh cho điều đó, khi xe sử dụng đúng tải trọng cho phép vùng tổng lực phanh đạt điểm tối đa ở mức 3,04.10 5 nhưng khi thay đổi trọng lượng xe và chiều dài cơ sở moóc thì vùng tổng lực phanh phải đạt 4,208.10 5 Điều này rất khó thực hiện khi xe đang dùng cùng một kích thước tang trống và cơ cấu phanh Việc thay đổi khối lượng tải và kích thước thùng xe cũng có ảnh hưởng không nhỏ đến moment bám theo chiều cao trọng tâm xe, khi thay đổi chiều dài thùng hàng và tải trọng đặt trên các bánh xe thì độ lớn Mphi cũng thay đổi các chỉ số được biểu diễn qua hình 4.6 như bên dưới:

Hình 4 7: Đồ thị moment bám theo chiều cao trọng tâm sơ mi rơ moóc theo thiết kế thay đổi khối lượng và chiều dài moóc kéo

Moment bám của xe sẽ thay đổi do ảnh hưởng của tải trọng đặt lên xe, dẫn đến sự phân bổ tải trọng khác nhau giữa cầu trước và cầu sau Khi hsm = 2m, moment bám của cầu sau xe kéo đạt giá trị lớn nhất trong ba trường hợp.

DO THI MO MEN BAM THEO CHIEU CAO TRONG TAM SO MI RO MOÓC phi

664.6 kéo đạt giá trị nhỏ nhất trong ba trường hợp xét bằng 4112 Nm do chưa có sự phân bố tải trọng quá lớn

Khi thay đổi tải trọng trên xe, hệ số an toàn hsm giảm xuống còn 1.0m, dẫn đến sự thay đổi nhất định do ảnh hưởng của khối lượng tải Tại vị trí cầu sau xe, moment bám sẽ ở mức thấp nhất, trong khi moment Mphi5 của cầu sau sẽ đạt giá trị lớn nhất.

Việc mở rộng chiều dài cơ sở và gia tăng khối lượng chuyên chở quá tải sẽ làm tăng yêu cầu về moment bám, moment phanh và các điều kiện khác so với tiêu chuẩn Hệ quả là an toàn phanh của đoàn xe sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Hình 4 8: Biểu đồ xác định khả năng sử dụng trọng lượng bám theo điều kiện thay đổi

Khi thay đổi chiều dài đặt hàng hoặc khoảng cách từ tâm mâm xoay đến tâm trục cân bằng của xe kéo, việc dịch chuyển về phía cầu trước với giá trị lớn sẽ làm tăng trọng lượng bám cho cầu trước, đồng thời giảm trọng lượng ở cầu sau Ngược lại, nếu dịch chuyển về phía cầu sau, trọng lượng bám cho cầu sau sẽ tăng lên, trong khi cầu trước sẽ giảm.

DO THI XAC DINH KHA NANG SU DUNG TRONG LUONG BAM

Tải trọng phân bố trên cầu trước và cầu sau của xe có sự thay đổi, ảnh hưởng đến moment phanh theo điều kiện bám Khi mô men phanh do cơ cấu phanh vượt quá mô men phanh theo trọng lượng bám, bánh xe có thể bị trượt, gây mất ổn định hướng khi phanh và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn trong quá trình sử dụng.

Hình 4 9: Đồ thị xác định lực dọc moóc kéo theo điều kiện thay đổi

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 x 10 6 Do thi xac dinh luc doc moóc keo khi

Trong trường hợp thứ hai, khoảng cách c được thay đổi thành 2m tính từ tâm chốt kéo với tải trọng 12600kg, tương đương với một container Chiều dài cơ sở Lm là 8.95m Gia tốc Jp được tính toán bằng công thức: Jp = (6961*2 + 1317*8 + 650.9*8) / 0.5 / 13625, cho kết quả là 4.3 m/s².

Hình 4 10: Đồ thị vùng thay đổi tổng lực phanh c=2m, Dsm600 kg

4.5 x 10 5 Do thi vung thay doi tong luc phanh jp

Hình 4 11: Đồ thị xác định lực dọc moóc kéo c=2m, Dsm600 kg

Hình 4 12: Biểu đồ khả năng sử dụng trọng lượng bám c=2m, Dsm600 kg

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 x 10 6 Do thi xac dinh luc doc moóc keo khi

DO THI XAC DINH KHA NANG SU DUNG TRONG LUONG BAM

Hình 4 13: Đồ thị moment bám theo chiều cao trọng tâm sơ mi rơ moóc c=2m,

Trường hợp 2: Tải trọng Dsm 12600 kg, khoảng cách c=3m tính từ tâm chốt kéo, chiều dài cơ sở Lm=8.955

Hình 4 14: Đồ thị vùng thay đổi tổng lực phanh c=3m, Dsm600 kg

DO THI MO MEN BAM THEO CHIEU CAO TRONG TAM SO MI RO MOÓC phi

0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 5 Do thi vung thay doi tong luc phanh jp

Hình 4 15: Đồ thị xác định lực dọc moóc kéo c=3m, Dsm600 kg

Hình 4 16: Biểu đồ biểu diễn khả năng sử dụng trọng lượng bám c=3m, Dsm600 kg

Khi tiến hành thay đổi khoảng cách c=3m ta thấy rằng gia tốc cũng thay đổi

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 x 10 6 Do thi xac dinh luc doc moóc keo khi

DO THI XAC DINH KHA NANG SU DUNG TRONG LUONG BAM

=> Jp= (1139*8+1008*8+6961*2)/0.51/13625=4.47 m/s 2 Ta thấy rằng gia tốc phanh thay đổi, khi đó sẽ có sự ảnh hưởng nhất định đến hiệu quả phanh

Hình 4 17: Đồ thị moment bám theo chiều cao trọng tâm sơ mi rơ moóc c=3m,

Trường hợp 3: Tải trọng 12600 kg, khoảng cách c=5m tính từ tâm chốt kéo, chiều dài cơ sở Lm=8.955

Hình 4 18: Đồ thị vùng thay đổi tổng lực phanh c=5m, Dsm600 kg

DO THI MO MEN BAM THEO CHIEU CAO TRONG TAM SO MI RO MOÓC phi

0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 5 Do thi vung thay doi tong luc phanh jp

Hình 4 19: Đồ thị xác định lực dọc moóc kéo c=5m, Dsm600 kg

Hình 4 20: Biểu đồ biểu diễn khả năng sử dụng trọng lượng bám c=5m, Dsm600 kg

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 x 10 6 Do thi xac dinh luc doc moóc keo khi

DO THI XAC DINH KHA NANG SU DUNG TRONG LUONG BAM

Hình 4 21: Đồ thị moment bám theo chiều cao trọng tâm sơ mi rơ moóc c=5m,

DO THI MO MEN BAM THEO CHIEU CAO TRONG TAM SO MI RO MOÓC phi

Trường hợp 4: Tải trọng 12600kg khoảng cách c=6.5m (tương ứng thùng hang container ở vị trí giữa của moóc kéo), chiều dài cơ sở Lm=8.955

Hình 4 22: Đồ thị vùng thay đổi tổng lực phanh c=6.5m, Dsm600 kg

Hình 4 23: Đồ thị xác định lực dọc moóc kéo c=6.5m, Dsm600 kg

0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 5 Do thi vung thay doi tong luc phanh jp

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 x 10 6 Do thi xac dinh luc doc moóc keo khi

Hình 4 24: Biểu đồ khả năng sử dụng trọng lượng bám c=6.5m, Dsm600 kg

Dựa vào biểu đồ ta xác định được: Mphi5"58, Mphi1i61, Mphi2Q3.7 ta thực hiện phép tính và được gia tốc Jp= 5.2 m/s 2

Hình 4 25: Đồ thị moment bám theo chiều cao trọng tâm sơ mi rơ moóc c=6.5m,

DO THI XAC DINH KHA NANG SU DUNG TRONG LUONG BAM

DO THI MO MEN BAM THEO CHIEU CAO TRONG TAM SO MI RO MOÓC phi

Nhận xét: Ta thấy rằng khi đoàn xe chở cùng 1 khối lượng chỉ khác nhau ở khoảng cách

Việc thay đổi vị trí đặt container không làm thay đổi quá lớn vùng tổng lực phanh yêu cầu, nhưng ảnh hưởng đến khả năng sử dụng trọng lượng bám, moment bám theo chiều cao trọng tâm và lực dọc moóc kéo Khoảng cách tối ưu để đặt tải trọng là 6.5m, giúp xác định gia tốc Jp cao nhất Tại vị trí này, khả năng moment bám và sử dụng trọng lượng bám gần như đạt giá trị tối ưu, đồng thời đảm bảo ổn định phanh và hiệu quả trong việc sử dụng trọng lượng bám Lực dọc moóc kéo khi kéo và nén vẫn nằm trong giới hạn cho phép, đạt giá trị 0.6-0.7, góp phần nâng cao sự ổn định của đoàn xe.

Kết luận và kiến nghị: Nhờ sự hỗ trợ của thầy hướng dẫn, tôi đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến chất lượng phanh của ô tô sơ mi - rơ moóc Qua quá trình nghiên cứu, tôi đã thu được những kết quả quan trọng, góp phần làm rõ mối liên hệ giữa các yếu tố kết cấu và hiệu suất phanh.

1 Thiết lập được chương trình tính toán động lực học phanh của đoàn xe trên ứng dụng Matlab, có thể áp dụng chương trình đề khảo sát các dạng đoàn xe tương tự giúp giảm thời gian trong quá trình tính toán động lực học phanh và khảo sát các ảnh hưởng khác

2 Từ kết quả tính toán có thể nhận được các bảng giá trị, xuất ra biểu đồ để nhận xét được sự ảnh hưởng của các thông số tải trọng vị trí đặt hàng chiều cao trọng tâm có tầm ảnh như thế nào trong quá trình sử dụng

3 Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước cáng lớn và tải trọng phân bố chủ yếu lên cầu sau sẽ làm tăng khả năng sử dụng trọng lượng bám cho cầu sau, chiều cao trọng tâm xe lớn, hiệu quả phanh sẽ bị ảnh hưởng khí làm giảm chiều cao trọng tâm hệ số moment bám theo chiều cao sẽ thay đổi tuyến tính Do đó để đạt được hiệu quả phanh thì việc bố trí tải lên xe phải phù hợp đảm bảo không quá tải trọng tâm không được quá cao và phân bố tải trọng nên lùi về cầu sau

4 Áp suất dẫn động và hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống tăng đều làm tăng hiệu quả quá trình phanh Việc cơ cấu phanh có chưa các chất bôi trơn hay dầu nhờn, nước trên bề mặt ma sát sẽ làm giảm hệ số ma sát trong cơ cấu phanh và giảm hiệu quả phanh