Nhiệm vụ của hệ thống treo trên ô tô là nối đàn hồi giữa khối lượng không được treo với không được treo. Kết cấu hệ thống treo gồm: Phần tử giảm chấn, phần tử đàn hồi và phần tử dẫn hướng, nhiệm vụ cụ thể: - Phần tử đàn hồi có tác dụng làm giảm nhẹ dao động; - Phần tử giảm chấn có tác dụng dập tắt dao động; - Phần tử dẫn hướng có nhiệm vụ truyền lực dọc và lực ngang từ bánh xe lên thân xe.
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Hệ thống treo ô tô và hệ thống treo cabin
Nhiệm vụ của hệ thống treo trên ô tô là nối đàn hồi giữa khối lượng không được treo với không được treo Kết cấu hệ thống treo gồm: Phần tử giảm chấn, phần tử đàn hồi và phần tử dẫn hướng, nhiệm vụ cụ thể:
- Phần tử đàn hồi có tác dụng làm giảm nhẹ dao động;
- Phần tử giảm chấn có tác dụng dập tắt dao động;
- Phần tử dẫn hướng có nhiệm vụ truyền lực dọc và lực ngang từ bánh xe lên thân xe a) Kết cấu hệ thống treo trên xe ô tô đầu kéo
Hình 1 1 Hệ thống treo phẩn từ đàn hồi lá nhíp
Hình 1.1 thể hiện cho hệ thống treo thụ động với bộ phần đàn hồi là các lá nhíp.Phần tử đàn hồi bộ nhíp lá được cấu tạo từ các lá thép đàn hồi được bó lại với nhau, có chiều dày và cứng lớn, liên kết với khung xe qua các tai nhíp do vậy đảm bảo khả năng truyền lực hay đóng vai trò của bộ phận dẫn hướng trong khi bánh xe dịch chuyển
Hình 1 2 Hệ thống treo bộ phận đàn hồi khí nén
Hình 1.2 hệ thống treo có phần tử đàn hồi là khí nén Hệ thống treo khí nén dùng trên ôtô được hình thành trên cơ sở khả năng điều chỉnh độ cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịch của thân xe Bộ phận đàn hồi khí nén với đường đặc tính đàn hồi phi tuyến, kết cấu và việc lắp đặt khá đơn giản, được sử dụng trên các loại xe có chất lượng tốt: xe con, xe buýt chất lượng cao, xe tải có trọng tải lớn
Hệ thống treo với phần tử đàn hồi khí nén thường đi kèm với nó phần tử giảm chấn thủy lực vì hệ số cản của các lớp khí nén của phần tử đàn hồi khí nén nhỏ Hệ thống treo có kết hợp khí nén và giản chấm thủy lực được thể hiện trên Hình 1.3.
Hình 1 3 Hệ thống treo có kết hợp khí nén và giản chấm thủy lực b) Kết cấu hệ thống treo cabin
Nhiệm vụ của hệ thống treo cabin nối đàn hồi thân xe và cabin Bộ phận đàn hồi gồm lò xo, khí nén, điện từ, và phần tử giảm chấn thủy lực hoặc điện điện từ.
Bộ giảm chấn có tác dụng dập tắt các dao động lan truyền đến cabin người điều khiển.
Hệ thống treo cabin thông thường gồm có hệ thống treo phận đàn hồi là lò xo và giảm chấn thủy lực; hệ thống có bộ phận đàn hồi là khí nén và giảm chấn thủy lực (Hình 1.4) và hệ thống treo điện điện từ.
Hệ thống treo bán tích cực và hệ thống treo tích cực
Trong quá trình chuyển động của ô tô các mấp mô mặt đường tác động lên ô tô một cách ngẫu nhiên chính vì vậy đối với hệ thống treo thụ động khó có thể đáp ứng được vấn đề êm dịu chuyển động và giảm thiểu các tác động từ phương tiện xuống mặt đường. Chính vì vậy đòi hỏi hệ thống treo phải thay đổi được đặc tính một cách linh hoạt sao cho phù hợp với các điều kiện khai thác Trên cơ sở đó thì đã có các kết cấu mới, và ứng dụng công nghệ điều khiển tự động cho cho hệ thống treo được thể hiện dưới đây.
1.2.1 Hệ thống treo bị động
Hình 1.5 mô hình hoá cho các hệ thống treo, với các dịch chuyển theo phương thẳng đứng của khối lượng được treo và khối lượng không được treo lần lượt là Zb và Za là dịch chuyển khối lượng không được treo; K là độ cứng của phần tử đàn hồi; C là hệ số cản của giảm chấn; Cs là hệ số cản giảm chấn bán tích cực; Kt là độ cứng của lốp; Fa là lực sinh ra của hệ thống treo tích cực.
Hệ thống treo bị động được thể hiện trong (Hình 1.5a) Đối với hệ thống treo này chỉ phù hợp trong điều kiện khai thác ở chế độ ổn định với mấp mô mặt đường nhất định.
Do đặc tính của bộ phận giảm chấn và bộ phần đàn hồi chỉ hoạt động trong giới hạn đã được tính toán nhất định
Hình 1 4 Mô hình các hệ thống treo a) Hệ thống treo bị động; b) Hệ thống treo bán tích cực; c) Hệ thống treo tích cực Ưu điểm của hệ thống treo này là giá thành rẻ, tốn rất ít nhiên liệu cho hệ thống treo Song nhược điểm lại là độ êm dịu chuyển động kém, chỉ đáp ứng được cho một số loại đường, độ an toàn chuyển động không cao.
Do vậy, để đáp ứng các chỉ tiêu độ êm dịu chuyển động và độ an toàn chuyển động trên tất cả các loại đường khác nhau thì các đặc tính của hệ thống treo cần phải thay đổi trong quá trình ô tô chuyển động phù hợp với các đặc tính của đường và vị trí khung vỏ xe được điều khiển nhờ hệ thống điều khiển tự động Tùy thuộc vào khả năng điều khiển các thông số của hệ thống treo có điều khiển, người ta phân thành hai loại: Hệ thống treo bán tích cực (hệ thống treo chỉ có thông số của giảm chấn được điều khiển) và hệ thống treo tích cực hoàn toàn (hệ thống treo tích cực).
1.2.2 Hệ thống treo bán chủ động (bán tích cực)
Hệ thống bán chủ động (Hình 1.5b) chỉ có thể thay đổi độ nhớt của bộ giảm chấn, và không làm tăng độ cứng cho bộ phận đàn hồi Mặc dù bị hạn chế trong việc can thiệp vào hệ thống treo, nhưng hệ thống treo bán chủ động tốn kém ít chi phí và tiêu thụ năng tục phát triển để tạo ra hiệu quả cao nhất, thu hẹp khoảng cách giữa các hệ thống treo bán chủ động và hoàn toàn chủ động.
Dẫn động bằng van điện từ (solenoid):
Loại này là loại cơ bản nhất của hệ thống treo bán chủ động và có giá thành thấp nhất Chúng bao gồm một van điện từ làm thay đổi lưu lượng của dòng nhớt bên trong giảm chấn, do đó thay đổi độ giảm chấn của hệ thống treo Các van điện từ được nối với máy tính, tại đó sẽ được gửi đi các lệnh phụ thuộc vào thuật toán điều khiển (thường được gọi là kỹ thuật "Sky-Hook").
Bộ giảm chấn dùng lưu chất biến từ:
Một phương pháp khác được phát triển gần đây là dùng một bộ giảm chấn có chứa chất lưu biến từ, trong hệ thống mang tên Magne Ride.
Trong hệ thống đã được phát triển trong vòng 25 năm này, dòng chất lỏng giảm chấn được chứa các hạt kim loại (vì vậy gọi là lưu chất biến từ) Thông qua các máy tính, đặc tính của giảm chấn được điều khiển bởi một nam châm điện Về cơ bản, việc tăng lưu lượng lưu chất vào giảm chấn sẽ làm tăng độ nén, phục hồi của lò xo, và việc giảm lưu lượng sẽ làm giảm hiệu quả hoạt động của giảm chấn.Thông tin từ các cảm biến bánh xe (cảm biến về độ co giãn của lò xo), cảm biến vô lăng, cảm biến gia tốc và một số cảm biến khác sẽ được sử dụng để tính toán độ cứng tối ưu Phản ứng nhanh chóng của toàn hệ thống cho phép, ví dụ như, có thể làm một bánh xe di chuyển một cách nhẹ nhàng êm ái qua một ổ gà hoặc một tảng đá trên đường
1.2.3 Hệ thống treo chủ động (tích cực):
Hệ thống treo tích cực (Hình 1.5c) sử dụng các bộ chấp hành riêng biệt để tạo ra các lực đến từng bộ phận đàn hồi 1 cách độc lập ở mỗi bánh xe để cải thiện tính năng vận hành Nhược điểm của thiết kế này là chi phí cao, làm tăng thêm sự phức tạp cũng như tăng khối lượng cho toàn hệ thống, và phải bảo dưỡng khá thường xuyên và sửa chữa khi cần phải cài đặt Việc bảo dưỡng cũng là một vấn đề, vì chỉ có các đại lý ủy quyền của hãng mới có dụng cụ và kĩ thuật viên đủ khả năng sửa chữa cũng như chẩn đoán hư hỏng
Hệ thống treo thủy lực được điều khiển bằng một cơ cấu servo thủy lực Các áp lực thủy lực cho servo được cung cấp bởi một bơm thủy lực áp suất cao dùng các piston hướng kính Các cảm biến liên tục giám sát độ dịch chuyển của thân xe và chế độ lái, để từ đó liên tục cung cấp dữ kiện cho máy tính
Hình 1 5 Hệ thống treo tích cực hoàn toàn
Sau khi máy tính nhận và xử lý dữ liệu, nó tác động đến các servo thủy lực (được gắn bên cạnh mỗi bánh xe) Gần như ngay lập tức, hệ thống treo được điều chỉnh bởi servo để tạo ra các lực chống lại sự nghiêng ngang của thân xe, sự chúi đầu hay chúi đuôi trong các chế độ lái xe khác nhau.
Trong thực tế, hệ thống này luôn kết hợp chức năng tự động điều chỉnh độ cứng của bộ phận đàn hồi và chức năng điều chỉnh độ cao gầm xe, và các phiên bản sau này, nó liên quan với tốc độ xe trong mục đích cải thiện tính năng khí động học, ví dụ như làm giảm độ cao gầm xe khi chạy ở tốc độ cao.
Loại này sử dụng một mô tơ gắn liền với từng bánh xe độc lập, giúp tạo ra các phản ứng cực kỳ nhanh chóng và tái sinh năng lượng thông qua việc tận dụng các mô tơ như máy phát điện Thiết kế này gần như đã khắc phục được các nhược điểm của hệ thống
Kết luận: Trong bài báo cáo này giảm chấn chủ động làm việc lưu chất từ được ứng dụng cho hệ thống treo bán chủ động cabin, về mặt mô phổng và đánh giá sẽ được phân tích rõ trong phần tiếp theo chương 2.
Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế
Ngày nay, tiêu chí êm dịu là một trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá của các phương tiện giao thông trên thị trường thế giới Trong những năm gần đây đã có rất nhiều nhà nghiên cứu khoa học trong nước nói riêng và thế giới nói chung đã nghiên cứu thiết kế các hệ thống treo, cabin và ghế ngồi Ngày nay, tiêu chí êm dịu là một trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá của các phương tiện giao thông trên thị trường thế giới Trong những năm gần đây đã có rất nhiều nhà nghiên cứu khoa học trong nước nói riêng và thế giới nói chung đã nghiên cứu thiết kế các hệ thống treo, cabin và ghế ngồi nhằm nâng cao tính êm dịu khi chuyển động Vì độ êm dịu cabin có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả công việc đặc biệt là sức khỏe của con người khi thường xuyên tiếp xúc với nguồn dao động hàng ngày.
1.3.1 Đối với nhà nghiên cứu Việt Nam
Về nghiên cứu dao động các nhà khoa học trong nước được tiến hành từ khá lâu, một trong những vấn đề trong nghiên cứu về phương tiện giao thông là kết cấu, dao động và tải trọng tác dụng lên người điều khiển, hành khách, hàng hóa cũng như mặt đường và tải trọng động của các phương tiện giao thông Nghiên cứu dao động hệ thống treo và ảnh hưởng dao động đến độ êm dịu và tải trọng động bánh xe tác dụng lên mặt đường quốc lộ đang được các nhà khoa học quan tâm dưới đây là các công bố khoa học:
Công trình nghiên cứu của tác giả Hoàng Đức Thị trong luận văn thạc sĩ đã đưa ra mô hình dao động không gian xe tải hạng nặng và từ đó phân tích đánh ảnh hưởng của thông số thiết kế hệ thống treo đến khả năng thân thiện mặt đường giao thông.
Công trình nghiên cứu của tác giả Đặng Ngọc Minh Tuấn trong luận văn thạc sĩ đã xây dựng mô hình dao động và tối ưu các thông số thiết kế hệ thống cho xe tải hạng nặng nhằm giảm tác động xấu đến mặt đường quốc lộ.
Một số công trình của nhóm nghiên cứu Lê Văn Quỳnh, Nguyễn Văn Liêm và các công sự khác của trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đều xuất phương án điều khiển hệ thống treo cabin nhằm nâng cao độ êm dịu của xe tải hạng nặng.
1.3.2 Đối với nhà nghiên cứu trên thế giới
Với sự phát triển khoa học và công nghệ đi đầu của các nước phát triển, mặt khác sự phát triển mạnh mẽ của khoa học máy tính dưới sự hỗ trợ của các phần mềm chuyên dụng nên việc nghiên cứu về các phương tiện giao thông khá thuận lợi.
Dưới đây là các công trình công bố khoa học của các nhà nghiên cứu trên thế giới: Leilei Zhao, Changcheng Zhou, Yuewei Yu, and Fuxing Yang Trong nghiên cứu bày đã xây dựng mô hình dao động cho hệ thống cabin trên xe tải hạng nặng Quá trình đánh giá trên bệ thử bằng các nguồn kích thích khác nhau Dựa trên phương pháp tối ưu từ đó đi tối ưu cho các thông số độ cứng của lò xo và hệ số cản của giảm chấn Kết quả cho thấy mô hình được xây dựng và phương pháp đề xuất là hoàn toàn khả thi và tạo nền tảng tốt cho phân tích lý thuyết hoặc thiết kế tối ưu của hệ thống treo cabin để cải thiện sự độ êm dịu trong quá trình chuyển động.
Công trình nghiên cứu Một trong những kết quả chính của luận án này là một phương pháp để thiết kế và thực hiện các hệ thống treo chủ động và bán chủ động trong Adams/Car để phân tích xe hoàn chỉnh Phân tích xử lý bằng các thuật toán điều khiển và chiến lược kiểm soát khác nhau nhằm nâng cao độ êm dịu Các hệ thống điều khiển dựa trên lý thuyết skyhook, được giới thiệu bởi Karnopp và cộng sự vào những năm 1970. Một hệ thống điều khiển sử dụng điều khiển tuyến tính bậc hai (LQR) cũng được thiết kế và triển khai Việc thiết kế và phát triển các hệ thống điều khiển được thực hiện trong Matlab / Simulink Thuật toán điều khiển sau đó được triển khai trong Adams/Car và được sử dụng trong thử nghiệm xe.
Công trình nghiên cứu nghiên cứu này trình bày xây dựng mô hình dao động cho xe đầu kéo, với hàm mục tiêu nâng cao độ êm dịu, từ đó tác giả đã sử dụng bộ phận đàn hồi
Công trình nghiên cứu trong nghiên cứu này đã xây dựng mô hình dao động cho xe đầu kéo, Để nâng cao tính êm dịu cho người điều khiển, mô dao động của cabin xe được tác riêng không có phần liên kết của mooc kéo Trên cơ lý thuyết điều khiển sử dụng chiến lược điều khiển toàn phương tuyến tính LQR/LQG cho hệ thống treo cabin.
S.S van Iersel đã đánh giá hệ thống treo cabin bị động và bán chủ động để cải thiện sự thoải mái cho người lái trong xe đầu kéo Do đó, trong nghiên cứu này, một chiến lược điều khiển mới được thiết kế cho một hệ thống treo cabin bán chủ động sử dụng bộ giảm chấn tích cực Bộ điều khiển này dựa trên bốn bậc tự do hệ thống treo giữa xe và sử dụng kết hợp lý thuyết điều khiển tối ưu tuyến tính bậc hai (LQ) và lý thuyết biến đổi tham số tuyến tính (LPV), kết hợp với bộ lọc. Để đáp ứng sự độ êm dịu chuyển động cho xe tải hạng nặng, mô hình hệ thống treo tích cực của xe tải hạng nặng 1/2 đã được thành lập Dựa trên mô hình này, kiểm soát tối ưu hóa LQG đã được chọn để kiểm soát hoạt động của hệ thống treo cabin xe tải nặng với mô hình phẳng Kết quả cho thấy độ êm dịu chuyển động được cải thiện một cách đáng kể.
Tương tự như công trình nghiên cứu trên, để giảm dao động cho Cabin do rung động truyền từ khung xe lờn Một mụ hỡnh ẳ được xõy dựng Nhằm mục đớch cải thiện sự thoải mái cho người điều khiển Nghiên cứu này kiểm soát tối ưu hóa cho hệ thống treo cabin bằng bộ điều khiển LQR Kết quả thu được thông qua mô phỏng trong Matlab cho thấy hiệu quả của bộ điều khiển giúp nâng cao độ êm dịu và an toàn khi chuyển động. Mục tiêu của nghiên cứu này là để giảm các rung động từ mặt đường lên cabin và người điều khiển của tải lớn, thông qua giảm chẩm chấn Magneto-Rheological (MR) cho cabin.
Trên cơ sở lý thuyết đó công trình nghiên cứu thực nghiệm bằng cách sử dụng dSPACE Các thử nghiệm cho thấy được hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động cabin.Trong nghiên cứu của Jihai Gu và các cộng sự tiến hành phân tích mô phỏng dao động của hệ thống treo cabin cho chiếc xe tải hạng nặng bằng phần mềm ADAM Thông qua việc thiết lập mô hình dao động và thiết lập hệ phương trình cho cơ hệ Sử dụng kích thích rung động trong thư viện phần mềm để mô phỏng từ đó đi tối ưu cho các thông số của hệ thống treo cabin
Nhận xét: Theo thống kê của tác giả nhận thấy rằng các ấn phẩm khoa học được công bố của các nhà khoa học trong nước về lĩnh vực dao động đang có sự phát triển, tuy nhiên nghiên cứu cho các đối tượng như xe tải hạng nặng xe đầu đầu kéo còn hạn chế,đặc biệt là các công bố về tối ưu hệ thống treo cabin, điều khiển hệ thống treo cabin Vì vậy, đây vẫn là hướng mở cho các nhà khoa học trong nước, đây cũng chính là lý do tác giả lựa chọn này cho nghiên cứu của mình.
Mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Mục đích của đề tài:
- Xây dựng mô hình dao động toàn xe;
- Bộ điều khiển cho hệ thống treo bán chủ động cabin;
- Phân tích hiệu quả của hệ thống đệm cách cabin bán chủ động theo hướng đảm bảo êm dịu người điều khiển.
1.4.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
Nghiên cứu điều khiển hệ thống treo cabin nhằm giảm các tác động xấu cũng như nâng cao hiệu quả làm việc cho người điều khiển xe có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao.
Xe đầu kéo và hệ thống treo cabin
Nghiên cứu lý thuyết: mô phỏng và điều khiển giảm chấn thủy lực của hệ thống treo cabin đầu kéo nâng cao độ êm dịu người điều khiển.
Trong phạm vi của đề tài, một mô hình dao động của toàn xe và bộ điều khiển được thiết lập để điều khiển hệ số cản của của giảm chấn thủy lực hệ thống treo cabin nhằm nâng cao độ êm dịu cho người điều khiển.
- Kết luận và kiến nghị.
Kết luận Qua nghiên cứu chương tổng quan đưa ra được một số nội dung sau
Qua nghiên cứu chương tổng quan đưa ra được một số nội dung sau:
- Đã phân tích được kết cấu các loại hệ thống treo trên ô tô và cabin;
- Giới thiệu phương pháp điều khiển hệ thống treo;
- Phân tích và và lựa chọn tiêu chí đánh giá độ êm dịu chuyển động theo tiêu chuẩn ISO
- Phân tích được các công trình nghiên cứu của các nhà nghiên cứu trong nước và ngoài nước
Từ đó đưa ra được mục đích, đối tượng và phương pháp nghiên cứu của báo cáo cũng như phương hướng nghiên cứu các chương tiếp theo.
MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG TREO BÁN CHỦ ĐỘNG CABIN
Mô phỏng
2.1.1 Sơ đồ khối tổng thể Để giải hệ phương trình vi phân mô tả dao động xe sơ mi-rơ moóc 5 cầu, phần mềm Matlab-Simulink R2012b được sử dụng mô phỏng và tìm thông số tối ưu hệ thống treo. Hình 2.1 thể hiện sơ đồ mô phỏng tổng thể để mô phỏng dao động của xe sơ mi-rơ moóc
Hình 2 1 Sơ đồ mô phỏng tổng thể dao động bằng Matlab-Simulink R2012b
2.1.2 Thông số đầu vào cho mô phỏng
Bảng 2 1 Các thông số kỹ thuật của xe sơ mi-rơ moóc 5 cầu vụ cho mô phỏng và đánh giá hiệu quả của thông số hệ thống treo đến mặt đường quốc lộ.
TT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Khối lượng người điều khiển và ghế ms 106.7 kg
2 Khối lượng cabin mc 1208 kg
3 Khối lượng thùng sơ mi- rơ moóc mff 24800 kg
4 Khối lượng khung trước mfr 5783 kg
5 Khoảng cách tâm cầu 1 và trọng tâm khung trước đầu kéo l1 2.94 m
6 Khoảng cách tâm cầu thứ 2 và trọng tâm khung trước đầu kéo l2 2.03 m
7 Khoảng cách tâm cầu thứ 3 và trọng tâm khung trước V l3 3.335 m
8 Khoảng cách tâm cầu thứ 5 đến cầu tứ 4 l4 7.24 m
9 Khoảng cách tâm cầu thứ 4 và trọng tâm thùng sơ mi- rơ moóc l5 2.94 m
10 Khoảng cách từ trọng tâm thùng sơ mi- rơ moóc và chốt kéo l6 4.15 m
11 Độ cứng của hệ thống treo cầu 1 k1 581300 N/m
12 Độ cứng của hệ thống treo cầu 2 k2 586900 N/m
13 Độ cứng của hệ thống treo cầu 3 k3 586900 N/m
14 Độ cứng của hệ thống treo cầu 4 k4 100000
15 Độ cứng của hệ thống treo cầu 5 k5 100000
16 Độ cứng của lốp xe 1 kt1 647600 N/m
17 Độ cứng của lốp xe 2 kt2 119410
18 Độ cứng của lốp xe 3 kt3 119410
19 Độ cứng của lốp xe 4 kt4 849550 N/m
20 Độ cứng của lốp xe 5 kt5 849550 N/m
21 Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo cầu 1 c1 11270 N.s/m
22 Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo cầu 2 c2 27500 N.s/m
23 Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo cầu 3 c3 27500 N.s/m
24 Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo cầu 4 c4 70000 N.s/m
25 Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo cầu 5 c5 70000 N.s/m
26 Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 1 ct1 258.5 N.s/m
27 Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 2 ct2 324.15 N.s/m
28 Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 3 ct3 324.15 N.s/m
29 Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 4 ct4 324.15 N.s/m
30 Hệ số cản giảm chấn lốp cầu 5 ct5 324.15 N.s/m
31 Độ cứng của chốt kéo kk 581300 N/m
32 Hệ số cản giảm chấn chốt kéo ck 11270 N.s/m
33 Độ cứng của ghế ngồi ks 3403 N/m
34 Hế số cản giảm chấn ghế cs 1140 N.s/m
36 Độ cứng của HTT cabin sau kcr 63757.
2.1.3 Kết quả mô phỏng và thảo luận
Chạy sơ đồ mô phỏng tổng thể ở phần 2.1 với thông số mô phỏng bảng 2.1 khi xe nguyên bản hệ thống treo bộ phận đàn hồi lá nhíp khi xe đầy tải chuyển động ở các điều kiện mặt đường khác nhau như mặt đường ISO cấp B và xe chuyển động với vận tốc vpkm/h Gia tốc theo phương thẳng đứng ghế ngồi người điều khiển và gia tốc góc lắc dọc cabin theo miền thời gian được thể hiện trên Hình 2.2 và Hình 2.3.
Hình 2 2 Gia tốc theo phương thẳng đứng theo miền thời gian của ghế ngồi người điều khiển
Hình 2 3 Gia tốc góc lắc dọc của cabin theo miền thời gian
Từ kết quả Hình 2.2 và 2.3, chúng ta có thể xác định được các giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng của ghế ngồi người điều khiển và gia tốc góc bình phương trung bình của cabin theo công thức, để thuận tiện cho việc tính toán công thức này được viết trong trong mfile của Matlab kết quả tính toán được định lần lượt là aws=0.4664 m/s2 ; awϕ=2.0420 rad/s, căn cứ theo bảng tiêu chuẩn ISO 2631-1 (1997) thì theo đánh giá chủ quan các giá trị này lần lượt là không thoải mái theo phương đứng và rất khó chịu theo lắc cabin Để nâng cao độ êm dịu cho cabin đầu kéo của xe sime rơ mooc, giảm chấn thủy lực lưu chất từ tính để điều khiển hệ số cản của hệ thống treo bán chủ động cabin được áp dụng và so sánh hiệu qủa của chúng, chúng ta xem xét ở phần tiếp theo.
Phân tích hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động cabin
Để nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe cũng như sự thoải mái cho người điều khiển, hệ số cản của giảm chấn thủy lực lưu chất từ tính được điều khiển dựa vào bộ điều khiển Fuzzy Logic đã được thiết lập thể hiện sự đánh giá hiệu quả việc điều khiển giảm chấn tích cực cho hệ thống treo bán chủ động cabin.
Trường hợp 1: điều kiện khai thác là khi xe chuyển động đầy tải trên mặt đường ISO loại
So sánh trước và sau điều khiển giảm chấn thủy lực gia tốc theo phương thẳng đứng ghế ngồi người điều khiển và gia tốc góc lắc dọc cabin theo miền thời gian khi xe chuyển động đầy tải trên mặt đường ISO loại B với vận tốc vpkm/h được thể hiện trên Hình 2.5 và Hình 2.6.
Từ kết quả Hình 2.5 và Hình 2.6, Chúng ta có thể xác định được các giá gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng của ghế người điều khiển và gia tốc góc lắc dọc bình phương trung bình của cabin khi điều khiển hệ số cản thủy lực ở Trường hợp 1 của hệ thống treo bán chủ động cabin lần lượt là aws=0.3973 m/s2 awϕ =1.6279 rad/s 2
Hình 2 4 Sơ đồ đánh giá hiệu quả hệ thống treo bán chủ động cabin
Hình 2 5 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc
Hình 2 6 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc góc lắc dọc của cabin ở Trường hợp 1
Bảng 2 2 So sánh các giá trị gia tốc bình phương trung bình của ghế ngồi người điều khiển và góc lắc dọc cabin trước và sau điều khiển giảm chấn thủy lực ở Trường hợp 1.
Thông số aws (m/s 2 ) awϕ (rad/s)
Hệ thống treo bị động 0.4664 2.0420
Hệ thống bán chủ động
Kết quả so sánh giá trị gia tốc bình phương trung bình ghế ngồi người điều khiển và gia tốc trung bình góc lắc dọc của cabin trước và sau điều khiển giảm chấn thủy lực ởTrường hợp 1 được thể hiện trên Bảng 2.2 Từ kết quả so sánh Bảng 2.2 chúng ta thấy rằng các giá trí của gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng và gia tốc bình phương trung bình của góc lắc cabin lần lượt giảm 17.4%; và 25.4% Điều đó có nghĩa rằng độ êm dịu của cabin được cải thiện đáng kể so với các hệ thống treo bị động cabin.
Trường hợp 2: điều kiện khai thác là khi xe chuyển động đầy tải trên mặt đường ISO loại C với vận tốc vpkm/h.
So sánh trước và sau điều khiển giảm chấn thủy lực, gia tốc theo phương thẳng đứng ghế ngồi người điều khiển và gia tốc góc lắc dọc cabin theo miền thời gian khi xe chuyển động đầy tải trên mặt đường ISO loại C với vận tốc vpkm/h được thể hiện trên Hình 2.7 và Hình 2.8.
Hình 2 7 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc theo phương thẳng đứng của ghế ngồi người điều khiển ở Trường hợp 2
Từ kết quả Hình 2.7 và Hình 2.8, Chúng ta có thể xác định được các giá gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng của ghế người điều khiển và gia tốc góc lắc dọc bình phương trung bình của cabin khi điều khiển hệ số cản thủy lực của hệ thống treo bán chủ động cabin ở Trường hợp 2 lần lượt là aws=0.7507m/s2 và awϕ =3.0723rad/s2.Kết quả so sánh giá trị gia tốc bình phương trung bình ghế ngồi người điều khiển và gia tốc trung bình góc lắc dọc của cabin trước và sau điều khiển giảm chấn thủy lực ởTrường hợp 1 được thể hiện trên Bảng 2.3 Từ kết quả so sánh Bảng 2.3 chúng ta thấy phương trung bình của góc lắc cabin lần lượt giảm 12.5%; và 20.3% Điều đó có nghĩa rằng độ êm dịu của cabin được cải thiện đáng kể so với các hệ thống treo bị động cabin.
Hình 2 8 So sánh hệ thống treo bán cabin chủ động với hệ thống treo cabin bị động: Gia tốc góc lắc dọc của cabin ở Trường hợp 2
Bảng 2 3 So sánh các giá trị gia tốc bình phương trung bình của ghế ngồi người điều khiển và góc lắc dọc cabin trước và sau điều khiển giảm chấn thủy lực ở Trường hợp 2.
Thông số aws (m/s 2 ) awϕ (rad/s)
Hệ thống treo bị động 0.8443 3.6967
Hệ thống bán chủ động 0.7507 3.0723
Kết luận chương
Sau khi hoàn thành nội dung chương 2, chúng ta có thể rút ra một số kết luận sau:Các giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi người điều khiển và gia tốc bình phương trung bình góc lắc dọc cabin lần lượt giảm 17.4%; và25.4% so với hệ thống treo bị động khi xe chuyển động trên mặt đường ISO cấp B với vận tốc vpkm/h Tương tự, các giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi người điều khiển và gia tốc bình phương trung bình góc lắc dọc cabin lần lượt giảm 12.5%; và 20.4% so với hệ thống treo bị động khi xe chuyển động trên mặt đường ISO cấp B với vận tốc vpkm/h
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau một thời gian nghiên cứu, với sự nỗ lực của bản thân được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS Nguyễn Hoàng Luân, em đã hoàn thành cơ bản nội dung cuốn báo cáo của mình Bài báo cáo đã đạt được một số kết quả sau đây:
- Phân tích và chỉ ra được tính cấp thiết của đề tài;
- Đưa ra được chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu cho các phương tiện giao thông nói chung để làm cơ sở phân tích và đánh giá hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động cabin;
- Xây dựng được mô hình dao động hai chiều với 5 cầu chủ động cho xe sơ mi rơ moóc;
- Xây dựng được mô hình toán để mô phỏng và hàm kích thích ngẫu nhiên;
- Ứng dụng lý thuyết điều khiển thông xây dựng được bộ điều khiển Fuzzy Logic để điều khiển hệ số cản của giảm chấn thủy lực lưu chất từ tính.
- Phân tích hiệu quả của hệ thống treo bán chủ động cabin so với hệ thống treo bị động cabin: Các kết quả trên cho thấy hệ thống treo bán chủ động của xe đã cải thiện đáng kể độ êm dịu chuyển động khi xe hoạt động ở các điều kiện khai thác khác nhau, cụ thể:
+ Các giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi người điều khiển và gia tốc bình phương trung bình góc lắc dọc cabin lần lượt giảm 17.4%; và 25.4% so với hệ thống treo bị động khi xe chuyển động trên mặt đường ISO cấp B với vận tốc vpkm/h.
+ Các giá trị gia tốc bình phương trung bình theo phương đứng của ghế ngồi người điều khiển và gia tốc bình phương trung bình góc lắc dọc cabin lần lượt giảm 12.5%; và 20.4% so với hệ thống treo bị động khi xe chuyển động trên mặt đường ISO cấp B với vận tốc vpkm/h.
Tuy nhiên bài báo cào vẫn còn một số hạn chế, hy vọng trong tương lai sẽ hoàn thiện theo các hướng sau đây:
- Thí nghiệm để nhận dạng và xác định các thông số đầu vào cho bài toán phân tích
- Phân tích đánh giá thêm cả tải trọng động nhằm nâng cao độ thân thiện với mặt đường.
- Áp dụng phương pháp điều khiển tối ưu để điều khiển các thông số thiết kế hệ thống treo nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động cũng như giảm các tác động xấu đến mặt đường.
- Thí nghiệm thực tế để so sánh với kết quả mô phỏng để kiểm chứng tính đúng đắn của mô hình.