ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN KẾT HỢP SỰ LÀM VIỆC CỦA THANH ỔN ĐỊNH NGANG VÀ HỆ THỐNG PHANH ĐỂ TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHỐNG LẬT BÊN CỦA XE TẢI

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN KẾT HỢP SỰ LÀM VIỆC CỦA THANH ỔN ĐỊNH NGANG VÀ HỆ THỐNG PHANH ĐỂ TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG CHỐNG LẬT BÊN CỦA XE TẢI SOFTWARE APPLICATIONS MATLAB SIMULINK CONTROL MODEL BUILDING COMBINES THE WORK OF THE HORIZONTAL STABILIZER BAR AND BRAKE SYSTEM TO STRENGTHEN RESISTANCE TO OUSTED TRUCK BEN Ks Đào Đức Thụ, Email: ducthuhd@gmail.com, Điện thoại:0972802963 Ths Đỗ Công Đạt, Email : datdocong@yahoo.com, Điện thoại: 0903280863 Tóm tắt: Một tai nạn thường xảy xe tải vào đường vòng bị lật bên Đã có nhiều biện pháp đề xuất để giảm thiểu số tai nạn Trong nội dung viết này, khảo sát, nghiên cứu đề xuất biện pháp dùng ổn định ngang kết hợp với hệ thống phanh , thông qua kết thể tác dụng chống lật kết hợp ổn định hệ thống phanh xe tải vào đường vòng Abstract: One accident happened to the truck whilee traveling on road has ousted Many measures proposed to minimize the number of accidents In this article content authors use measures is the horizontal stabilizer bar combined with the brake system to enhance against the ousted vehicles in while on the road toll Giới thiệu ổn định a Công dụng Thanh ổn định lắp ô tô phận đàn hồi phụ với chức hạn chế nghiêng thân xe Thanh ổn định làm việc có chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe Trong trường hợp xe chạy đường không phẳng quay vòng, tác dụng lực l y tâm phản lực thẳng đứng bánh xe cầu thay đổi làm cho tăng độ nghiêng thùng xe làm giảm khả truyền lực dọc, lực bên bánh xe với mặt đường Thanh ổn định có tá c dụng xuất chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải b Kết cấu Hình 1.1 Kết cấu ổn định Về cấu tạo chung ổn định bố trí ô tô có dạng hình chữ U Các đầu nối với bánh xe, thân ổn định nối với thân xe nhờ ổ đỡ cao su hay ngược lại Sơ đồ lực mô men tác dụng lên ô tô chuyển động vào đường vòng a Sơ đồ lực mô men tác dụng lên ô tô chuyển động o đường vòng Hình 2.1 Các lực mô men tác dụng lên ô tô Theo tài liệu [1] ta có phương trình động lực học quay vòng ô tô : v = {[( S1 + S ) cos  + ( F1 + F2 ) sin  + S + S ]sin  − m − [( S1 + S ) sin  − ( F1 + F2 ) cos  − ( F3 + F4 )]cos  }  = [( S1 + S ) cos  + S + S + ( F1 + F2 ) sin  ] − v sin  −  mv cos  v cos   = JZ (2.1) (2.2) tt  ( S1 + S )a cos  − ( S + S )b + ( S1 − S ) sin  +  + ( F1 + F2 )a sin  − ( F1 − F2 ) tt t  cos  − ( F3 − F4 ) s  2 (2.3) Trong đó: v : Gia tốc ô tô  : Vận tốc góc lệch thân xe  : Gia tốc góc xoay thân xe Fi : lực dọc tác dụng lên ô tô trìn h chuyển động Si: phản lực ngang mặt đường tác dụng lên vết bánh xe β: Góc đánh lái tt, ts : Chiều rộng vệt lốp bánh xe trước bánh xe sau Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe sau: Z1 = 1 b  Z t − ∆Z t =  m.g − ∆Z  − ∆Z t 2 L  (2.4) Z2 = 1 b  Z t + ∆Z t =  m.g − ∆Z  + ∆Z t 2 L  (2.5) Z3 = 1 a  Z s − ∆Z s =  m.g + ∆Z  − ∆Z s 2 L  (2.6) Z4 = 1 a  Z s + ∆Z s =  m.g + ∆Z  + ∆Z s 2 L  (2.7) Trong đó: Sự chênh lệch tải trọng bánh trước bánh sau: ∆Z = [v cos  − v( +  ) sin  ] m.h l (2.8) Sự chênh lệch tải trọng bánh xe phía trước: ∆Z t =  m ' h '− m "t ( pt − h "t ) − m "s ( ps − h "s ) v2  b ' + m "t h "t   m ' pt + C gt tt R  l C gt + C gs + K od + K od − m ' h ' g  Sự chênh lệch tải trọng bánh xe phía sau: (2.9) ∆Z s =  m ' h '− m "t ( pt − h "t ) − m "s ( ps − h "s ) v2  b ' + m "s h "s   m ' ps + C gs ts R  l C gt + C gs + K od + K od − m ' h ' g  (2.10) Góc nghiêng thân xe tính: = m ' h '− mt "( pt − ht ") − ms "( ps − hs ") v C gt + C gs + K od + K od − m ' gh ' R (2.11) Trong đó: m: Khối lượng toàn xe m’: Khối lượng phần treo ô tô mt”: Khối lượng phần không treo cầu trước ms”: Khối lượng phần không treo cầu sau h: Chiều cao trọng tâm xe h’: Chiều cao trọng tâm phần treo ô tô ht”: Chiều cao phần không treo cầu trước hs”: Chiều cao phần không treo cầu sau l: Chiều dài sở ô tô R: bán kính quay vòng thực tế ô tô Cgt: Độ cứng cầu trước Cgs: Độ cứng cầu sau Kod1: Độ cứng ổn định cầu trước Kod2: Độ cứng ổn định cầu sau b Kết mô Với hệ phương trình trên, sử dụng chương trình Matlab Simulink mô ta kết mô ứng với trường hợp điều khiển góc xoay vành tay lái xác lập hình vẽ : Hình 2.2 Mô góc xoay vành tay lái Góc nghiêng thùng xe: Hình 2.3 Góc nghiêng thùng xe vào đường vòng Theo hình 2.3 thấy thời gian từ 0s đến 1s chưa tác động vào vành tay lái, xe chuyển động thẳng từ 0s đến 1s góc nghiêng thùng xe trường hợp có ổn định ổn định Từ 1s đến 2s lúc người lái bắt đầu đánh lái làm góc nghiêng thùng xe tăng dần Quy luật hai đường cong giống dao động tắt dần ổn định giây thứ 10, nhiên qua đồ thị ta thấy trường hợp có ổn định hạn chế góc nghiêng thùng xe Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng cầu trước trường hợp xe chuyển động 40km/h Hình 2.4 Sự thay đổi tải trọng cầu trước Theo hình 2.4 thấy thời gian từ 0s đến 1s xe trạng thái thẳng nên bốn đường Z1 – Không có ổn định, Z1 - Có ổn định, Z2 – Không có ổn định Z2 – Có ổn định trùng Từ 1s đến 2s ta tiến hành đánh lái sau giữ cố định vô lăng, xuất lực ly tâm Do xuất lực ly tâm làm phân bố lại tải trọng bánh xe tr ên cầu Qua đồ thị ta thấy tải trọng thẳng đứng tác dụng vào bánh xe số có xu hướng giảm, tải trọng thẳng đứng tác dụng vào bánh xe số có xu hướng tăng Nếu ổn định tăng tải trọng thẳng đứng bánh xe số giảm tải trọng thẳng đứng tác dụng vào bánh xe số đáng kể Tuy nhiên có ổn định tăng giảm Cụ thể chưa đánh lái Z1 = Z2 = 3180 (N), sau 10s với trường hợp ổn định Z1 = 2180 (N), Z2 = 3910 (N) với trường hợp có sử dụng ổn định Z1 = 2540 (N), Z2 = 3560 (N) Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng cầu sau trường hợp xe chuyển động 40km/h Hình 2.5 Sự thay đổi tải trọng cầu sau Với kết hình 2.5 thấy t rong thời gian từ 0s đ ến 1s xe trạng thái thẳng nên bốn đường Z3 – Không có ổn định, Z3 - Có ổn định, Z4 – Không có ổn định Z4 – Có ổn định trùng Từ 1s đến 2s ta tiến hành đánh lái sau giữ cố định vô lăng, xuất lực l y tâm Do xuất lực ly tâm làm phân bố lại tải trọng bánh xe cầu Qua đồ thị ta thấy tải trọng thẳng đứng tác dụng vào bánh xe số có xu hướng giảm, tải trọng thẳng đứng tác dụng vào bánh xe số có xu hướng tăng Nếu t hanh ổn định tăng tải trọng thẳng đứng bánh xe số giảm tải trọng thẳng đứng tác dụng vào bánh xe số đáng kể Tuy nhiên có ổn định tăng giảm Cụ thể chưa đánh lái Z3 = Z4 = 3990 ( N), sau 10s với trường hợp ổn định Z3 = 2990 (N), Z4 = 5250 (N) với trường hợp có sử dụng ổn định Z3 = 3650 (N), Z4 = 4840 (N) Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng cầu trước trường hợp xe chuyển động 60km/h Hình 2.6 Sự thay đổi tải trọng cầu trước Khi có thay đổi tốc độ làm lực ly tâm lớn làm tăng thay đổi tải trọng thẳng đứng bánh xe cầu Qua đồ thị 2.4 2.6 ta thấy sau 10s trường hợp ổn định với vận tốc 40 km/h Z1 = 2180 (N), Z2 = 3910 (N), với vận tốc 60 km/h Z1 = 2130 (N), Z2 = 3950 (N) Nhờ tác dụng ổn định làm thay đổi tải trọng thẳng đứng hai bánh xe giảm cụ thể sau 10s trường hợp khô ng có ổn định Z1 = 2130 (N), Z2 = 3950 (N), với trường hợp có ổn định Z1 = 2510 (N), Z2 = 3520 (N) Sự thay đổi tải trọng thẳng đứng cầu sau trường hợp xe chuyển động 60km/h Hình 2.7 Sự thay đổi tải trọng cầu sau Khi có thay đổi tốc độ làm lực ly tâm lớn làm tăng thay đổi tải trọng thẳng đứng bánh xe cầu Qua đồ thị 2.5 2.7 ta thấy sau 10s trường hợp ổn định với vận tốc 40 km/h Z3 = 2990 (N), Z4 = 5250 (N), với vận tốc 60 km/h Z3 = 3010 (N), Z4 = 5430 (N) Nhờ tác dụng ổn định làm thay đổi tải trọng thẳng đứng hai bánh xe giảm cụ thể sau 10s trường hợp ổn định Z3 = 3010 (N), Z4 = 5430 (N), với trường hợp có ổn định Z3 = 3600 (N), Z4 = 4620 (N) Quỹ đạo chuyển động ô tô với vận tốc 40 km/h Hình 2.8 Quỹ đạo chuyển động ô tô với 40km/h Từ 0s đến 1s chưa quay vô lăng, xe chuyển động thẳng nên quỹ đạo chuyển động trường hợp quay vòng lý thuyết, quay vòng với xe tải không trang bị ổn định, xe tải có ổn định ổn định có ổn định kết hợp với hệ thống phanh trùng đường thẳng Từ 1s đến 2s ta tiến hành quay vô lăng rad hay 229 độ sau giữ nguyên vị trí vô lăng, xuất lực ly tâm làm bánh xe bị biến dạng bán kính quay vòng thực tế khác với bán kính quay vòng lý thuyết Qua hình 2.8 ta thấy có lực ly tâm làm xe có xu hướng quay vòng thiếu, xe có trang bị ổn định giúp san tải trọng bánh xe cầu không đáng kể, có kết hợp với hệ thống phanh giúp san tải trọng bánh xe cầu, làm bán kính quay vòng thực tế gần với quỹ đạo quay vòng lý thuyết Quỹ đạo chuyển động ô tô với vận tốc 60 km/h Hình 2.9 Quỹ đạo chuyển động ô tô Từ 0s đến 1s chưa quay vô lăng, xe chuyển động thẳng nên quỹ đạo chuyển động trường hợp quay vòng lý thuyết, quay vòng với xe tải k hông trang bị ổn định, xe tải có ổn định ổn định có ổn định kết hợp với hệ thống phanh trùng đường thẳng Do xe quay vòng với vận tốc 60 km/h làm lực ly tâm tăng, làm quỹ đạo quay vòng thực tế có xu hướn g khác xa với quỹ đạo quay vòng lý thuyết Qua hình 2.9 ta thấy nhờ có việc kết hợp ổn định hệ thống phanh giúp quỹ đạo quay vòng thực tế gần trở quỹ đạo quay vòng lý thuyết Kết luận Thông qua đồ thị ta thấy có ổn định góc nghiêng thùng xe giảm, thay đổi tải trọng thẳng đứng bánh xe cầu Như việc lắp thêm ổn định giúp tăng khả chống lật cho xe tải vào đường vòng Khảo sát quỹ đạo chuyển động ô tô gồm: qu ỹ đạo chuyển động lý thuyết, ổn định, có ổn định, có kêt hợp ổn định hệ thống phanh Kết việc khảo sát cho thấy xe tải có ổn định giúp cho việc ổn định quỹ đạo chuyển động ít, có kết hợp ổn định hệ thống treo giúp quỹ đạo chuyển động thực tế ô tô gần với quỹ đạo chuyển động lý thuyết Tài liệu tham khảo [1] PGS.TS Nguyễn Khắc Trai: “Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ô tô” NXB Giao thông vận tải Hà Nội , 1997 [2] Nguyễn Phùng Quang: “ Matlab Simulink” NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004 [3] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng:”Lý thuyết ô tô máy kéo” NXB Khoa học Kỹ thuật, 200 [4] Chatchai Chumjun, Chak Chantalakhana, and Saiprasit Koetniyom: “A Compromise of Comfort and Handling in Automotive Vertical Dynamics” The 20th Conference of Mechanical Engineering Network of Thailand, 2006