nghiên cứu khoa học mô phỏng hệ thống phanh dẫn động thủy lực trên xe con

NỘI DUNG LUẬN VĂNCHƯƠNG 2 CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 4 CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC MÔ PHỎNG KẾT LUẬN Đ

Trang 1

Trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải

Nghiên Cứu Khoa Học

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC TRÊN XE CON

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Sỹ Nguyên – MSV 72DCOT20193 Nguyễn Ngọc Minh – MSV 72DCOT20155

Ngành: Công nghê kỹ thuật ô tô

Giảng viên hướng dẫn : TS Đặng Đức Thuận ThS Hà Văn Hiếu

Trang 2

NỘI DUNG LUẬN VĂN

CHƯƠNG 2

CHƯƠNG 3

CHƯƠNG 4

CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC

XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG PHANH DẪN ĐỘNG THỦY LỰC

MÔ PHỎNG

KẾT LUẬN ĐỀ TÀI

Trang 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về hệ thống phanh dẫn động thủy lực

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh trước; 3 Xi lanh phanh trước; 4

Xi lanh chính; 5 Bầu trợ lực phanh; 6 Bàn đạp phanh; 7

Đĩa phanh sau; 8 Xi lanh phanh sau

- Các cơ sở lý thuyết về hệ

thống phanh;

- Kết cấu các chi tiết của

hệ thống phanh;

- Các biện pháp nâng cao

hiệu quả phanh.

Þ Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động

thủy lực 2 dòng.

Trang 4

1.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

 Gia tốc chậm dần khi phanh

 Thời gian phanh

 Quãng đường phanh

 Lực phanh và lực phanh riêng

 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của quá trình phanh có ý nghĩa tương đương nhau

Hình 1 7 Đồ thị thời gian phanh thực tế

Thời gian phanh:

- Thời gian phản xạ của người t1;

- Thời gian chậm tác dụng của hệ thống

phanh t2;

- Thời gian gia tăng áp lực phanh (t3);

- Thời gian phanh chính (t4);

- Thời gian nhả phanh (t5)

t = t1 + t2 + t3 + t4

Trang 5

1.3 Những nghiên cứu đối với hệ thống phanh thủy lực

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Phương pháp nghiên cứu

Mô phỏng của các thông số kết cấu của hệ thống phanh dẫn động thủy lực trên xe con 5 chỗ

- Tìm hiểu, phân tích các cơ sở lý thuyết hệ thống phanh;

- Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả hoạt động của hệ thống;

- Mô phỏng bài toán bằng phần mềm mô phỏng số;

Phân tích các nội dung, đối tượng nghiên

cứu, phương pháp nghiên cứu, phương

pháp mô phỏng

Những nghiên cứu về hệ thống trên thế giới Những nghiên cứu về hệ thống ở Việt Nam

Trang 6

1.3 Những nghiên cứu đối với hệ thống phanh thủy lực

 Đối tượng nghiên cứu: Xe Corolla Altis

 Giới hạn đề tài

˗ Các thông số đầu vào mô phỏng được lựa chọn từ catalog của nhà sản xuất, đồ án tốt nghiệp, đo trực tiếp và từ giáo trình kĩ thuật

˗ Quá trình mô phỏng trên cơ sở lý thuyết

˗ Đề tài tập trung vào đối tượng

nghiên cứu là hệ thống phanh dẫn

động thủy lực trên xe con 5 chỗ;

˗ Đề tài bỏ qua ảnh hưởng của xi

lanh chính và bầu trợ lực phanh;

Trang 7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC

2.1 Các tính chất cơ bản của chất lỏng

TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG

Khối lượng riêng,

trọng lượng riêng Tính nhớt

Tính giãn nở theo nhiệt độ

Tính chịu nén

Tính đàn hồi

2.2 Các mô hình mô phỏng

- Đây là mô hình khá hoàn

chỉnh, cho phép nghiên

cứu những quá trình phức

tạp với độ chính xác cao

- Việc tính toán rất phức tạp

- Mô hình phép mô tả một cách tương đối chính xác các hiện tượng phức tạp xảy ra trong hệ thống

- Mô hình này quá đơn giản

và không mô tả chính xác các quá trình vật lý xảy ra trong hệ thống

Trang 8

2.3 Mô hình đàn hồi hệ thống dẫn động thủy lực

- Mô hình này coi chất lỏng là nén được và phân bố tập

trung tại một hoặc hai dung tích (mô hình với các

thông số tập trung có kể đến ảnh hưởng của tính đàn

hồi của các phần từ trong hệ thống)

- Lực đặt lên cần piston Pv thay đổi theo thời gian Pv(t)

Các giả thiết:

˗ Các quá trình sóng xảy ra trong hệ thống không ảnh

hưởng đến quá trình quá độ;

˗ Độ nhớt, khối lượng riêng và nhiệt độ của chất lỏng

và lượng khí không hoà tan trong nó không thay đổi

trong quá trình quá độ;

˗ Không có rò rỉ trong hệ thống

Trang 9

2.3 Mô hình đàn hồi hệ thống dẫn động thủy lực

Các bài toán:

1 Bài toán 3 phần tử đàn hồi

Phương trình chuyển động

Phương trình dòng chảy

Phương trình lưu lượng

Hệ phương trình vi phân mô

tả hoạt động của hệ thống

Hình 2.4

Hình 2.5 Hình 2.3

Trang 10

3.1 Sơ đồ dẫn động

3.2 Sơ đồ mô phỏng

Hình 3.2 Sơ đồ mô phỏng cầu trước

Đầu vào:

- Xi lanh chính 2 dòng

- Bố trí dẫn động 2 cầu độc lập

- Bỏ qua sự ảnh hưởng của bầu trợ

lực, xi lanh chính đến hệ thống

Trang 11

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ PHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG…

3.3 Phương trình mô tả hoạt động của hệ thống

Phương trình mô tả hoạt động cầu sau:

(3.25)

(3.27) (3.28)

(3.29)

(3.31)

(3.26)

(3.30)

Trang 12

3.3 Phương trình mô tả hoạt động của hệ thống

Phương trình mô tả hoạt động cầu trước:

(3.45)

(3.47) (3.46)

(3.48) (3.49)

(3.51) (3.50)

Trang 13

3.3 Phương trình chuyển động theo phương dọc

- Fz1, Fz2 là phản lực từ mặt đường lên bánh

xe trước, sau;

- Ff1, Ff2 là lực cản lăn bánh xe trước, sau;

- Fp1, Fp2 là lực phanh ở bánh xe trước, sau;

- Fw là lực cản khí động học theo phương dọc;

- G là trọng lượng của xe

(3.55)

(3.56)

(3.58)

Trang 14

3.4 Xây dựng hệ phương trình của mô hình rút gọn

Giả thiết:

- Quá trình hoạt động xảy ra tại piston

xi lanh chấp hành bánh xe cầu sau là

giống nhau;

- Quá trình hoạt động xảy ra tại piston

xi lanh chấp hành bánh xe cầu trước

là giống nhau;

- Coi độ cứng của các phần tử trong hệ

thống đủ lớn, độ đàn hồi của chúng là

không đáng kể => Hệ số đàn hồi

được tính theo công thức 2.9

- Sử dụng mô hình đàn hồi 2 phần tử

(3.91)

Hình 3.6

Trang 15

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG

4.1 Công cụ mô phỏng

 Phương pháp mô phỏng: mô phỏng số

 Phầm mềm mô phỏng: Matlab

 Công cụ mô phỏng: Simulink

 Khối lệnh sử dụng:

 Sơ đồ mô phỏng

Trang 16

STT Kí hiệu Nội dung Giá trị Đơn vị STT Kí hiệu Nội dung Giá trị Đơn vị

1 f Tiết diện đường ống 1.26*10 -5 m 2 10 Cdh Độ cứng đàn hồi 14,4*1

0 6 N/m

2 Khối lượng riêng chất

lỏng 850 Kg/m

3 11 ψ2 (p) Hệ số giãn nở của hệ thống 1/E m 2 /N

3 l Chiều dài đường ống 3.5 m 12 k Cường độ đạp phanh 23 1/s

4 v Hệ số nhớt động học

chất lỏng 20.4*10

-6 m 2 /s 13 E Mô đun đàn hồi chất lỏng 3.4*10

9 N/m 2

5 Hệ số hiệu chỉnh 0.022 14 F Lực tác động lên bàn đạp 867 N

6 Hệ số cản cục bộ 0.2 15 m Khối lượng xi lanh công tác 0.2 kg

7 F1 Diện tích mặt tiếp xúc xi

lanh chính 3.14*10

-4 m 16 pmax Áp suất cực đại 14*10 6 Pa

lanh phanh 10.2*10

-4 m

9 ymax

Độ dài tương đương của

xi lanh chính tương ứng với thể tích chất lỏng ban đầu chứa trong chúng.

0.0243 m 17 Zmin

Độ dài tương đương của xi lanh công tác tương ứng với thể tích chất lỏng ban đầu chứa trong chúng.

0.035 m

STT Kí hiệu Nội dung Giá trị Đơn vị STT Kí hiệu Nội dung Giá trị Đơn vị

1 f Tiết diện đường ống 1.26*10 -5 m 2 10 Cdh Độ cứng đàn hồi 14,4*1

0 6 N/m

2 Khối lượng riêng chất

lỏng 850 Kg/m

3 11 ψ2 (p) Hệ số giãn nở của hệ thống 1/E m 2 /N

3 l Chiều dài đường ống 3.5 m 12 k Cường độ đạp phanh 23 1/s

4 v Hệ số nhớt động học

chất lỏng 20.4*10

-6 m 2 /s 13 E Mô đun đàn hồi chất lỏng 3.4*10

9 N/m 2

5 Hệ số hiệu chỉnh 0.022 14 F Lực tác động lên bàn đạp 867 N

6 Hệ số cản cục bộ 0.2 15 m Khối lượng xi lanh công tác 0.2 kg

lanh chính 3.14*10

-4 m 16 pmax Áp suất cực đại 14*10 6 Pa

lanh phanh 10.2*10

-4 m

9 ymax

Độ dài tương đương của

xi lanh chính tương ứng với thể tích chất lỏng ban đầu chứa trong chúng.

0.0243 m 17 Zmin

Độ dài tương đương của xi lanh công tác tương ứng với thể tích chất lỏng ban đầu chứa trong chúng.

0.035 m

Trang 17

4.2 Kết quả mô phỏng

4.2.1 Kết quả mô phỏng tại cầu sau

Hình 4 4 Chuyển vị của piston xi lanh chính

Hình 4 3 Quá trình tăng áp suất tại xi lanh

chính và xi lanh công tác cầu sau

Hình 4 5 Chuyển vị của xi

Trang 18

4.2 Kết quả mô phỏng

4.2.2 Kết quả mô phỏng tại cầu trước

Hình 4 7 Chuyển vị của piston xi

lanh chính

Hình 4 6 Quá trình tăng áp suất tại xi lanh công tác cầu trước

Trang 19

 Nhận xét:

- Đồ thị biến đổi áp suất tại xi lanh chính (p1) và trong xi lanh công tác (p2) cho thấy có

1 độ trễ rất nhỏ giữa p1 và p2 ở giai đoạn đầu khi đạp phanh (khoảng thời gian tăng

áp t3) và đạt giá trị cực đại bằng p1max khi piston xi lanh công tác dừng dịch chuyển thể hiện bản chất quy luật độ nhạy cao của dẫn động thủy lực;

- Đồ thị chuyển vị của piston xi lanh chính và xi lanh chấp hành (xét trong khoảng thời gian t3) cho thấy ở giai đoạn ban đầu có 1 khoảng thời gian trễ vào khoảng 0.01s do các tổn thất và ma sát, sau đó tăng nhanh và đạt ổn định ở khoảng thời gian 0.22s Ngoài ra có sự dao động nhẹ trong các cột chất lỏng trong quá trình dịch chuyển;

- Các kết quả mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh cho thấy các quy luật tăng áp phù hợp với lý thuyết.

Trang 20

Xin chân thành cảm ơn

Các thầy cô đã lắng nghe!

Tiêu đề	Mô phỏng hệ thống phanh dẫn động thủy lực trên xe con
Tác giả	Nguyễn Sỹ Nguyên, Nguyễn Ngọc Minh
Người hướng dẫn	TS. Đặng Đức Thuận, ThS. Hà Văn Hiếu
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật ô tô
Thể loại	Luận văn

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	1,18 MB