Nghiên cứu độ bền vỏ cầu chủ động ô tô tải nhỏ sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN PHÚC HÒA NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG Ô TÔ TẢI NHỎ SẢN XUẤT, LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số: 62520116 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2017 Công trình đƣợc hoàn thành tại: Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Dƣ Quốc Thịnh PGS.TS Lê Hồng Quân Phản biện 1: PGS.TS Bùi Hải Triều Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Văn Tần Phản biện 3: TS Nguyễn Tuấn Anh Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trƣờng, họp Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thƣ viện: Thƣ viện Tạ Quang Bửu - Trƣờng ĐHBK Hà Nội Thƣ viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Để tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh cụm chi tiết ô tô Việt Nam, cần phải có đầu tƣ đặc biệt cho lĩnh vực nghiên cứu thiết kế chế tạo, có cụm hệ thống truyền lực, nhằm phát triển sản phẩm có chất lƣợng cao Cầu chủ động cụm chi tiết quan trọng hệ thống truyền lực ô tô, có nhiệm vụ tất ộ phận truyền lực n n cần có độ bền độ cứng vững c o Trong điều kiện c n nhiều thiếu thốn sở vật chất, tr ng thiết ị thí nghiệm nhƣ n y phƣơng pháp đánh giá ph hợp cho nhà kho học Việt N m đánh giá độ bền ằng l thuyết Chính vậy, đề tài "Nghiên cứu độ bền vỏ cầu chủ động ô tô tải nhỏ sản xuất, lắp ráp Việt Nam" công trình khoa học cần thiết nhằm góp phần tạo dựng sở lý thuyết phục vụ cho việc đánh giá chất lƣợng sản phẩm hoàn thiện qui trình thiết kế hệ thống Mục đích luận án: y ựng phƣơng pháp đánh giá độ ền v cầu ô tô tải ằng tính toán l thuyết; khảo sát độ bền đề xuất giải pháp cải thiện kết cấu v cầu chủ động xe tải nhẹ 2.45 sản xuất, lắp ráp Việt Nam Đối tượng nghiên cứu: Đối tƣợng nghi n cứu củ luận án đƣợc lựa chọn v cầu chủ động ô tô tải DongFeng DV 2.5, tải trọng 2.45 sản xuất, lắp ráp Việt Nam Phạm vi nghiên cứu: Đánh giá độ ền tĩnh ền m i v cầu ô tô tải nh tải trọng 2,45 sản xuất, lắp ráp Việt N m điều kiện sử dụng cụ thể, bao gồm chuyển động đặc trƣng tr n đƣờng với trƣờng hợp nặng nhọc chuyển động tr n đƣờng thực với mấp mô ngẫu nhi n th o tiêu chuẩn ISO) Nội dung bố cục luận án: Nội dung nghiên cứu luận án gồm phần chính: phần 1: Tổng quan; phần 2: Xây dựng mô hình tính toán đánh giá độ ền v cầu chủ động ô tô tải; phần 3: Khảo sát đánh giá độ ền v cầu; phần 4: Thí nghiệm xác định tải trọng tác động l n v cầu Ngoài r c n có phần kết luận tài liệu tham khảo Toàn nội ung đƣợc trình ày 136 tr ng, có 23 bảng, 134 hình đồ thị, 78 tài liệu tham khảo Phần lớn kết luận án đƣợc công bố với ài áo đăng tạp chí nƣớc hội nghị quốc tế Những kết luận án: - Mô hình xác định tải trọng tĩnh động tác động lên v cầu để đánh giá độ bền v cầu chế độ làm việc đặc trƣng - ô hình đánh giá độ bền v cầu chủ động xe tải nh độ bền phá hủy độ bền m i) - Qui trình đánh giá độ bền đề xuất cải tiến kết cấu v cầu th o hƣớng giảm khối lƣợng vật liệu gia công giảm tập trung ứng suất v cầu - Phƣơng pháp thí nghiệm hợp l để đo tải trọng trọng động lên v cầu xe chuyển động tr n đƣờng thực Kết so sánh thí nghiệm mô ph ng với sai số chấp nhận đƣợc Ý nghĩa thực tiễn luận án: - Luận án sử dụng thông số kết cấu thực sản phẩm xe tải sản xuất, lắp ráp nƣớc, thí nghiệm kiểm chứng đƣợc thực điều kiện thực với thiết bị có Việt Nam - Các đề xuất cải tiến đƣợc áp dụng mô hình v cầu có tham khảo công nghệ chế tạo đ ng áp ụng Việt Nam, cho phép thử nghiệm để tiến tới chế tạo thử nhằm giảm chi phí sản xuất thực tế Ý nghĩa khoa học luận án: - Xây dựng phƣơng pháp xác định tải trọng động tác động lên v cầu mô hình, làm sở cho việc lựa chọn hợp lý thông số kết cấu tính toán cầu chủ động hệ thống truyền lực Việt Nam - Xây dựng đƣợc phƣơng pháp đánh giá độ bền đề xuất cải thiện kết cấu nhằm n ng c o độ bền chi tiết, làm sở khoa học để xây dựng mô hình đánh giá độ bền sản phẩm thiết kế, chế tạo nƣớc, góp phần hoàn thiện qui trình thiết kế chi tiết, cụm chi tiết cầu chủ động nói riêng hệ thống truyền lực nói chung - Luận án đƣợc sử dụng làm tài liệu tham khảo cho nhà sản xuất ô tô tải Việt Nam trình nghiên cứu phát triển thiết kế nhƣ đánh giá độ bền chi tiết ô tô tải loại CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển lĩnh vực sản xuất ô tô tải Trong bối cảnh chung ngành công nghiệp ô tô Việt N m s u 20 năm x y ựng phát triển đ ng sở hữu ngành công nghiệp ô tô quy mô nh với công nghệ lạc hậu Để tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh cụm hệ thống cho ô tô, cần phải có đầu tƣ chiều s u, đặc biệt đầu tƣ cho lĩnh vực nghiên cứu phát triển sản phẩm có chất lƣợng cao Vỏ cầ chủ động t tải i ộ phận củ cầu chủ động thực chức ri ng, v cầu chủ động hộp toàn ộ chi tiết cụm cầu chủ động V cầu c n thực chức củ ầm đ toàn ộ phần trọng lƣợng phí s u củ ô tô chịu tải trọng t tƣơng tác ánh x với đƣờng Vì vậy, kết cấu củ v cầu phải đảm ảo độ ền đặc iệt độ cứng vững để không ảnh hƣởng đến điều kiện làm việc củ ộ phận n Đối với loại ô tô tải nh , loại v cầu kiểu ầm liền r ng giữ đƣợc sử ụng phổ iến o có kết cấu đơn giản thuận tiện cho trình ảo ƣ ng sử chữ Hiện n y, v cầu ô tô tải g ng cầu loại vật liệu đƣợc sử ụng phổ iến G ng cầu có nhiều chủng loại khác nh u với ứng suất giới hạn nằm khoảng 460 - 920 P giới hạn chảy 310 670 P Giới hạn ền m i củ g ng cầu thƣờng lớn 200 P số chu k g y m i nằm khoảng 106 – 108 V cầu phải chịu tác ụng củ lực mô m n t ánh x chủ động truyền l n c ng với lực tƣơng tác với hệ thống tr o Do ô tô tải thƣờng xuy n phải hoạt động tr n đƣờng xấu n n ầm cầu phải chịu tải trọng động iến thi n li n tục với i n độ lớn Độ ền vỏ cầ v c c phư ng ph p đ nh gi Để đánh giá độ ền v cầu th o phƣơng pháp truyền thống, ngƣời t thƣờng tính toán cho trƣờng hợp đặc trƣng với tải trọng cực đại C ng với phát triển củ phần mềm tính toán chuy n ụng, phƣơng pháp tính toán v cầu ằng PTHH trở thành công cụ đắc lực cho nhà thiết kế việc đánh giá độ ền v cầu Trong nghi n cứu phát triển, ngƣời t thƣờng đánh giá độ ền v cầu ằng phƣơng pháp thực nghiệm Phƣơng pháp đ i h i chi phí lớn cho thiết ị đo mẫu v cầu để thí nghiệm nhƣ thời gi n thực ài chi phí lớn C c hướng nghi n độ ền vỏ cầ chủ động .1 Đ nh gi độ ền th o tải t ọng cực đại Đ y phƣơng pháp đánh giá đƣợc coi truyền thống, độ ền củ v cầu đƣợc đánh giá th o giá trị tải trọng cực đại đạt đƣợc điều kiện chuyển động đặc trƣng Đ nh gi độ ền t ong điề kiện tải t ọng động Phƣơng pháp tính ền tĩnh tr n đ y ph hợp với ô tô chuyển động vận tốc thấp khối lƣợng không lớn Khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn quán tính củ ộ phận có khối lƣợng lớn sinh r tải trọng động có ảnh hƣởng đáng kể đến độ ền phá hủy độ bền lâu củ v cầu Đ nh gi độ ền mỏi 1431 Kích thích t mặt đƣờng g y n n tải trọng động iến thi n li n tục th o thời gi n tác ụng l n v cầu Hiện n y phƣơng pháp mô tả mấp mô mặt đƣờng ằng hàm ngẫu nhi n đƣợc chuẩn hoá th o ti u chuẩn ISO 8608:1995 1432 Để đánh giá độ ền l u củ chi tiết chịu tải trọng lặp có chu k , ngƣời t thƣờng sử ụng đƣờng cong m i đo ằng thực nghiệm c n gọi đƣờng cong S – N Các kết nghi n cứu thực nghiệm cho thấy, số chu k tải tác động tƣơng ứng với giới hạn m i th p g ng thƣờng nằm khoảng t 106 đến 108 C c c ng t nh nghi n t ong nước v vấn đề nghi n l ận n Các công trình nghiên cứu chung hệ thống truyền lực ô tô c n m tốn công trình nghi n cứu độ ền m i không nhiều Việc đánh giá độ ền củ v cầu phức tạp Trong điều kiện thiếu thốn sở vật chất, tr ng thiết ị thí nghiệm nhƣ n y phƣơng pháp đánh giá ph hợp cho nhà kho học Việt N m đánh giá ằng l thuyết 1.6 Đối tượng nghiên cứu Đối tƣợng nghi n cứu củ luận án v cầu chủ động ô tô tải DongF ng DV 2.5, tải trọng 2.45 V cầu củ ô tô thuộc loại ầm liền r ng giữ , đ c ằng g ng cầu 1.7 Nội dung Luận án 1.7.1 Mục tiêu nghiên cứu y ựng phƣơng pháp đánh giá độ ền v cầu ô tô tải ằng tính toán l thuyết; khảo sát độ bền đề xuất giải pháp cải thiện kết cấu v cầu chủ động xe tải nhẹ 2.45 sản xuất, lắp ráp Việt Nam 1.7 Phư ng ph p nghi n cứu Luận án sử dụng phƣơng pháp nghi n cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm - Nghiên cứu lý thuyết: Xây dựng mô hình 3D v cầu ô tô tải khảo sát đánh giá độ ền ằng phần mềm ph n tích kết cấu chuy n ụng; y ựng mô hình động lực học củ ô tô phục vụ cho việc xác định tải trọng động tác ụng l n cầu chủ động điều kiện chuyển động đặc trƣng; Khảo sát đánh giá độ ền v cầu ằng phần mềm chuy n ụng đề xuất số giải pháp cải thiện kết cấu v cầu - Nghiên cứu thực nghiệm: thí nghiệm kiểm chứng mô hình động lực học ô tô ằng cách đo lực tác động l n v cầu chủ động chuyển động qu mấp mô với thông số hình học định trƣớc 1.7.3 Phạm vi nghiên cứu Luận án nghiên cứu, đánh giá độ ền tĩnh ền m i v cầu ô tô tải nhẹ tải trọng 2,45 điều kiện chuyển động đặc trƣng s u: Chuyển động tr n đƣờng với trƣờng hợp: lực k o, lực ph nh lực th ng đứng cực đại; Chuyển động qu mấp mô đơn ạng sin; Chuyển động tr n đƣờng với mấp mô ngẫu nhi n 1.7.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu luận án gồm: Chƣơng Tổng quan Chƣơng y ựng mô hình tính toán đánh giá độ ền v cầu chủ động ô tô tải Chƣơng Khảo sát đánh giá độ ền v cầu Chƣơng Thí nghiệm xác định tải trọng tác động l n v cầu CHƯƠNG X Y NG H NH T NH T N V Đ NH GI ĐỘ ỀN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG X TẢI C c chế độ tải t ọng v phư ng ph p đ nh gi độ ền vỏ cầ 2.1.1 C c tải t ọng t c ụng l n vỏ cầ chủ động t tải 2b2 a a FZn21 FZ21 FZn22 Fyn21 Myi FZ22 Fyn22 r2 Fy21 Fy22 Fxi a) c) Fx21 Fx22 A Fy21 C Fy22 Fyn22 Fyn21 Fxn21 Fxn22 b) Hì 21S ồ ụ Trong mặt ph ng ng ng hình 2.1 , v cầu chịu tác ụng củ phản lực t mặt đƣờng FZ21, FZ22 lực t nhíp FZn21 FZn22 Trong mặt ph ng song song với mặt đƣờng hình 2.1 , v cầu chịu tác ụng củ lực ọc Fx21 Fx22 lực k o ph nh lực t nhíp truyền qu gối đ Fxn21 Fxn22 Trong chuyển động qu y v ng có th m lực ng ng Fy21, Fy22 đặt vết tiếp x c ánh x với mặt đƣờng Đồng thời vị trí lắp nhíp có lực Fyn21 Fyn22 Ngoài lực tr n, v cầu chủ động c n phải chịu mô m n xoắn o tác ụng t mô m n truyền tới cầu chủ động củ lực Fx2i tr n án kính ánh x r2 (hình 2.1c) .1 X c đ nh tải t ọng th o phư ng ph p t ền thống kéo b phanh Tính to n vỏ cầ mô hình 2131 ng phần mềm ch mô hình 3D n ụng Các phần mềm ph n tích kết cấu n y sử ụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn để tính toán xác định ứng suất phần tử tr n v cầu Ƣu điểm củ phƣơng pháp tính ền tr n mô hình 3D cho ph p đặt tải trọng th o đ ng điều kiện thực tế xuất r kết t ng phần tử tr n chi tiết 2132 ụ Các lực mô m n tác động l n v cầu iến thi n li n tục trình chuyển động củ ô tô Để xác định lực mô m n cần phải x y ựng mô hình chuyển động tổng quát củ ô tô tính toán cho điều kiện vận hành thực tế Việc x y ựng mô hình chuyển động tổng quát củ ô tô đƣợc mô tả chi tiết mục 2.2 2133 Để mô tả hàm kích thích t mặt đƣờng tác động l n ánh x củ cầu chủ động, ngƣời t thƣờng sử ụng loại mấp mô khác nh u uận án sử ụng h i ạng mấp mô: mấp mô đơn ạng sin mấp mô th o i n ạng đƣờng ngẫu nhi n đƣợc xác định th o ti u chuẩn ISO 8608:1995 .1 Tính to n ền mỏi vỏ cầ 2141 Giới hạn ền m i đƣợc tính th o ứng suất giới hạn củ vật liệu Su (ultimate tensile strength) [66]: Se'  0,5Su , với Su ≤ 1400 P ; (2.34) Se'  700 , với Su > 1400 Mpa Đối với vật liệu ằng g ng : Se'  0, 4Su ([55]) Các kết nghi n cứu thực nghiệm 55, 56, 59, 61, 66 cho thấy, g ng th p, số chu k tải tƣơng ứng với giá trị S’e tr n đồ thị S-N thƣờng nằm khoảng 106 – 108 2142 Tuổi thọ củ chi tiết phụ thuộc chủ yếu vào thông số củ tải trọng tác động, a m Vì vậy, để đánh giá độ ền m i củ chi tiết, ngƣời t thƣờng sử ụng mối qu n hệ giữ h i thông số tr n để đánh giá độ ền m i thông qu đƣờng đồng tuổi thọ giới hạn ền m i (hình 2.6 ối qu n hệ giữ a m tạo thành ti u chuẩn đánh giá độ ền m i ti u chuẩn bền m i thƣờng đƣợc sử dụng 56 : Ti u chuẩn So r rg, ti u chuẩn Goo m n, ti u chuẩn th o giới hạn chảy ti u chuẩn G r r uận án sử ụng phần mềm Hyp r orks để tính toán, ứng suất g y m i e đƣợc xác định th o ti u chuẩn Goodman: a m    e Su n Các giá trị ứng suất a, m đƣợc lấy t kết tính toán th o tải trọng động Giới hạn ền củ Su đƣợc chọn th o vật liệu hệ số n toàn n đƣợc chọn th o y u cầu thiết kế 61 2.2 h nh tính to n ền vỏ cầ chủ động ng phần mềm H p Wo k HyperWorks 13.0 phiên phần mềm CAE công ty Altair (Mỹ) Trong luận án sử dụng mo ul ƣu việt HyperWorks 13.0 việc tính toán ph n tích độ bền v cầu: Hyp r sh chi lƣới cấu trúc), OptiStruct (các giải pháp tối ƣu, ài toán tĩnh động) SolidThinking (tối ƣu hó kết cấu) Các ƣớc xác lập mô hình tính toán bền chi tiết HyperWorks ản nhƣ phần mềm CAE khác 2.2.1 Mô hình 3D vỏ cầu chủ động xe tải Trong nghiên cứu này, mô hình 3D v cầu chủ động ô tô tải đƣợc xây dựng phần mềm Catia (hình 2.7), s u đƣợc đƣ vào Hyp r orks 2.2.2 Gán vật liệu HyperWorks cung cấp kho vật liệu lớn đƣợc kiểm chứng thực tế Với v cầu chủ động ô tô tải, vật liệu thƣờng đƣợc sử dụng gang cầu Hình 2.7 Mô hình v c u ch ng xe t i Chia lưới Trong nghiên cứu này, phƣơng pháp chi lƣới đƣợc chọn kiểu tự động kết hợp với điều chỉnh lƣới tay Phần tử đƣợc chọn phần tử tiêu chuẩn tetras có kích thƣớc 5mm Mô hình bao gồm 451976 phần tử 110946 nút Việc kiểm chứng mô hình chi lƣới đƣợc kiểm soát theo tiêu chuẩn đƣợc đề nhà nghiên cứu phát triển ứng dụng phần mềm chuyên dụng Các tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng lƣới đƣợc dựa kết đánh giá độ lệch phần tử so với phần tử tiêu chuẩn Hình 2.9 M ì i v c u HyperMesh v i ph n tử tiêu chuẩ ó c mm Đặt ràng buộc Với kết cấu cầu chủ động có bán trục giảm tải hoàn toàn, vị trí gối đ chặn đầu v cầu đƣợc mô ph ng ràng buộc dịch chuyển th o phƣơng (vị trí lắp ổ bi) Tại tâm cầu chủ động, mô men xoắn sinh t động truyền xuống trƣờng hợp xe chuyển động th ng tác động lên v cầu Trong trƣờng hợp này, mô men xoắn tác động lên v cầu khoảng vị trí đặt nhíp Do mô hình mô ph ng, ràng buộc mô men xoắn đƣợc đặt tâm cầu Đặt lực Ngoại lực tác dụng lên v cầu thành phần phản lực đặt vị trí bắt nhíp lên v cầu Nhƣ vậy, trƣờng hợp tổng quát, m i vị trí liên kết v cầu hệ thống treo (2 bên trái - phải) có thành phần lực mô men Đối với ài toán tĩnh lực tĩnh xác định độ bền phá hủy v cầu, thành phần lực đƣ vào ƣới giá trị số đƣợc nhập trực tiếp vào mô hình lực Đối với ài toán động nhƣ trƣờng hợp xe chuyển động tr n đƣờng có mấp mô ngẫu nhiên), giá trị lực động v ctơ th o thời gian thực, ch ng đƣợc nhập vào t file liệu (ví dụ t xt, xc l,… 2.2.6 Xuất kết Sau thực trình tính toán phân tích phần mềm, kết thu đƣợc chuyển vị ứng suất tƣơng đƣơng Von is s đƣợc thể ƣới dạng phổ màu Ngoài ra, kết phân tích thu đƣợc thông qua giá trị ứng suất, biến dạng lớn th y đổi theo thời gian ài toán động) 2.3 Xây dựng mô hình tính toán tải trọng động tác dụng lên vỏ cầu 2.3.1 Phư ng ph p xâ ựng mô hình ô hình xác định tải trọng động tác dụng lên v cầu trƣờng hợp xe chuyển động tr n đƣờng đƣợc xác định t mô hình động lực học xe tải cầu Sử dụng mô hình động lực học xác định đƣợc tải trọng động lên v cầu nhiều trƣờng hợp chuyển động củ x tr n đƣờng Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng phƣơng pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật để thiết lập mô hình động lực học 2.3.2 Phân tích cấu trúc ô tô giả thiết Luận án sử dụng giả thiết sau trình mô tả động lực học xe tải cầu: ô hình động lực học không gian tổng quát; Mô hình ô tô tải nhẹ 2.45 có trục (cầu sau chủ động đối xứng theo trục dọc xe; Th n x đƣợc coi nhƣ ph ng có khối lƣợng M đặt trọng t m Trong trƣờng hợp tổng quát, thân xe có chuyển động (6 bậc tự do) bao gồm: chuyển động tịnh tiến theo trục x (trục dọc), y (trục ngang), z (trục th ng đứng góc xo y tƣơng ứng:  (góc lắc dọc - quay quanh trục y),  (góc lệch bên - quay quanh trục z),  (góc lắc ngang - quay quanh trục x); Các cầu xe (cầu trƣớc - 1, cầu sau - 2) khối lƣợng không đƣợc tr o đƣợc coi nhƣ ph ng, có khối lƣợng mA1, mA2 đặt trọng tâm chúng M i cầu xe có chuyển động tịnh tiến: theo trục dọc (x1, x2), theo trục ngang (y1, y2), theo trục th ng đứng (A1, A2) chuyển vị góc lắc ngang quanh trục dọc (A1, A2) B qua góc xoay cầu xe theo trục th ng đứng trục ngang; Th n x đƣợc nối với cầu xe thông qua hệ thống tr o đặc trƣng ởi độ cứng hình Khi vận tốc tăng, giá trị tải động tăng ph hợp đ ng qui luật Khi mấp mô bên mặt đƣờng nhau, xuất thành phần lực dọc lực th ng đứng Khi có mấp mô bên vết bánh xe, xuất lực ngang lực th ng đứng biến đổi nhiều bên vết có mấp mô Trƣờng hợp mấp mô bên mặt đƣờng khác cho thấy xuất lệch ph đ ng qui luật thành phần lực dọc, lực ngang lực th ng đứng 3.5 4000 3.4 max(Fz22) (N) max(Fx22) (N) 5000 3000 2000 1000 x 10 3.3 3.2 3.1 30 40 50 30 60 35 40 45 v (km/h) v (km/h) Hình 3.2b T i tr d c (m 3.1.3.2 Xe chuy ng c i u bên bánh xe) ng th Hình 3.3b T i tr th ng (m 50 55 60 ng c i u bên bánh xe) ng m p mô theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 0.2 5000 E-F Fx2i Fx2i (N) h (m) 0.1 -0.1 -0.2 -0.3 10 15 20 -5000 25 t (s) 10 15 20 25 t (s) Hình 3.11b M p mô m ng E-F Hình 3.12b T i tr Fx2i ( = 40 (v = 40 km/h) 4 c / , ng E-F) x 10 5.5 x 10 Fz2i max(Fz2i) (N) Fz2i (N) Duong B-C Duong C-D Duong D-E Duong E-F 4.5 3.5 2.5 0 10 15 20 30 25 35 40 t (s) Hình 3.13b T i tr ng Fz2i (v = 40 km/h, th ng ng E-F) 45 v (km/h) Hình 3.14b T i tr th 12 50 ng c ng 55 60 i theo ấp mô mặt đƣờng đƣợc mô tả theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 (phần 2.1 đƣợc sử ụng khảo sát nhằm xác định ảnh hƣởng tải trọng động tr n mô hình đƣờng thực Trong nghiên cứu này, loại đƣờng theo ISO 8608:1995 đƣợc khảo sát (B-C đƣờng tốt), đƣờng C-D đƣờng trung ình , đƣờng D-E đƣờng xấu đƣờng E-F đƣờng xấu)) Mấp mô mặt đƣờng đƣợc đặt vết bánh xe, xe chuyển động th ng Hình 3.11b mô tả mấp mô mặt đƣờng E-F theo hàm thời gian Kết lực dọc bên nhíp xe chạy với vận tốc v = 40 km/h tr n đƣờng tiêu chuẩn E-F đƣợc thể hình 3.12b Lực th ng đứng tác động vị trí đặt bên nhíp v cầu (xe chạy với vận tốc v = 40 km/h tr n đƣờng tr n đƣờng E-F thể hình 3.13b Hình 3.14b mô tả th y đổi giá trị cực đại lực th ng đứng theo vận tốc loại đƣờng khảo sát Các kết hình 3.14b cho thấy: với loại đƣờng, vận tốc chuyển động củ x tăng l n, giá trị lực dọc tăng lực th ng đứng động tăng Kết mô tả đ ng tƣợng vật lý củ ô tô tăng tốc Với giá trị vận tốc, chất lƣợng mặt đƣờng xấu đi, mấp mô bề mặt tăng l n, giá trị tải trọng động tăng Kết luận chung: Các khảo sát tải trọng động tác động lên v cầu chủ động xe tải nh nhiều trƣờng hợp cho ph p đánh giá mô hình xác định tải trọng động tác động lên v cầu Các giá trị quy luật biến đổi thành phần lực động (lực dọc, lực th ng đứng, lực ngang) phản ánh đ ng quy luật thực tế xe chạy tr n đƣờng Mặt khác, khảo sát tải trọng động cho thấy giá trị giới hạn củ chƣ vƣợt giá trị củ ch ng trƣờng hợp tiêu cực trƣờng hợp tính toán độ bền v cầu chịu tải trọng tĩnh cực đại) Tuy nhiên, chế độ tải trọng động thông số đầu vào cho ài toán xác định độ bền m i v cầu chạy tr n đƣờng 3.2 Phân tích kết cấ v đ nh gi độ bền vỏ cầu chủ động Đ nh gi độ bền phá hủy vỏ cầu c c t ường hợp ch u tải trọng tĩnh lớn Dựa kết tính toán khảo sát trình ày phần 3.1, thấy tải trọng đặt lên v cầu đạt giá trị lớn trƣờng hợp "cực đo n" Chính vậy, nội ung ph n tích đánh giá độ bền v cầu chủ động, chế độ tải trọng trƣờng hợp nêu cần thiết Kết việc ph n tích cho ph p đánh giá độ bền (thông qua giá trị ứng suất) toàn kết cấu v cầu nhƣ sở để cải thiện kết cấu v cầu Các trƣờng hợp khảo sát bao gồm: chuyển động th ng với lực k o cực đại (TH1); chuyển động th ng với lực ph nh cực đại (TH2); Qu y v ng với lực ng ng cực đại (TH3); chuyển động tr n đƣờng xấu với phản lực th ng đứng cực đại (TH4) Kết luận: S u ph n tích trƣờng hợp đặt lực tr n mô hình ài toán tĩnh, nhận thấy ứng suất chủ yếu tập trung khu vực có gờ góc cạnh v cầu, nhiên ứng suất lớn v cẩu xảy r trƣờng hợp (chuyển động tr n đƣờng xấu với lực th ng đứng cực đại , đạt giá trị gần 207 MPa Giá trị ứng suất nh so với ứng suất cho phép vật liệu gang cầu 490 MPa nên v cầu chƣ ị phá hủy Tuy nhiên, nhiều 13 vùng v cầu th a bền nhiều, o phƣơng án đƣợc đề xuất thiết kế cải tiến mô hình v cầu tr n sở giảm bề dầy v cầu, tăng có góc lƣợn bề mặt có tập trung ứng suất Hình 3.34 K t qu chuy n v v c u v trí có giá tr l n nh t (TH4) Hình 3.35 Ứng su t tổng h p Von Misses v c m có giá tr l n nh t (TH4) Đề xuất cải tiến kết cấu vỏ cầ th o hướng giảm khối lượng tập trung ứng suất Mục tiêu cải tiến thiết kế v cầu giảm khối lƣợng v cầu giảm vùng tập trung ứng suất cách tạo khoét rộng đắp thêm, tạo góc lƣợn, tăng g n chịu lực… nhằm phân bố lại ứng suất toàn v cầu nhƣng đảm bảo điều kiện bền tĩnh tính làm việc v cầu chịu tải hoàn toàn Hình 3.40 Phân bố l i ng su t toàn b v c u v i hệ số an toàn Với mục tiêu tối ƣu khối lƣợng v cầu với điều kiện ràng buộc độ cứng vững lớn hệ số an toàn nh 3, trình tối ƣu v cầu đƣợc mô ph ng phần mềm HyperWorks với mô đun Soli Thinking, kết tối ƣu nhƣ hình 3.40 Một số vị trí có hệ số an toàn lớn đƣợc đề xuất giải pháp cắt b khối lƣợng vị trí đó: phần tâm v cầu, phần mo y ph nh, đầu ổ i mo y ơ,… 14 Hình 3.41 Các vùng vật liệu th a b ã ã c cắt g t d a phân tích mô hình ng su t tổng h p hệ số an toàn v c u Mô hình v cầu sau tối ƣu hoàn toàn ph hợp với kết khảo sát ứng suất tổng hợp v cầu Tuy nhi n, để đảm bảo giữ nguyên kết cấu n nhƣ tính hoạt động v cầu, NCS thiết kế lại chi tiết v cầu để đảm bảo hình nhƣ chức Các đề xuất cải tiến kết cấu v cầu t ng v ng nhƣ s u: 1) Phần v giữa, ứng suất tập trung chủ yếu vành tròn nên mô hình cải tiến thử nghiệm làm m ng phần giữ t 10mm 5mm vát phần góc để tăng cứng vững cho vùng tập trung ứng suất a) Ứng suất vòng v mô hình v cầu nguyên b) Kết cấu vùng v v cầu nguyên c) Kết cấu vùng v sau cải tiến Hình 3.42 C i ti n vùng v V ng đặt bó quang nhíp, ứng suất tập trung thấp nên vật liệu khoét b , thành dày 10mm, đƣợc vát góc để tăng cứng vững 3) Vùng chuyển tiếp gần mo y đƣợc làm trơn để giảm tập trung ứng suất, phần tiết diện đƣợc làm nh đi, đảm bảo lƣợng vật liệu cần ng không đổi 4) Vùng tập trung ứng suất sát khu vực lắp ổ bi: Vùng tập trung ứng suất nên làm nh tiết diện lại, đồng thời tạo vát vùng chuyển tiếp tránh tập trung ứng suất 5) Khoét b bớt vật liệu vùng tập trung ứng suất mặt đầu v cầu 6) Phần v chuyển tiếp phần v cacte phần chứa bán trục đƣợc làm hẹp lại tạo 15 vát để dồn vật liệu nơi có ứng suất tập trung lớn Phía bên v đƣợc vát nhƣ nói tr n n n độ cứng vững đƣợc đảm bảo 7) Phần v sát với khu vực bắt nhíp đƣợc làm hẹp lại tạo vát để dồn vật liệu nơi có ứng suất tập trung lớn Phía bên v đƣợc vát nhƣ nói tr n n n độ cứng vững đƣợc đảm bảo S u cải tiến với góc cạnh sử đổi nhƣ tr n, v cầu sau cải tiến đƣợc dựng lại mô hình 3D nhƣ hình 3.50 Khối lƣợng v cầu sau cải tiến 65.59 kg, so với khối lƣợng v cầu cũ 93.35 kg, nhƣ giảm gần 29.7% khối lƣợng vật liệu v cầu Hình 3.50 Mô hình v c u sau c i ti n Đ nh gi lại độ bền phá hủy vỏ cầu sau cải tiến Sau cải tiến mô hình, v cầu đƣợc tính toán kiểm tr độ bền trƣờng hợp đặt lực giống nhƣ mô hình nguy n ản Có thể nhận thấy ứng suất tập trung khu vực có gờ góc cạnh v cầu giảm, điểm tập trung ứng suất chuyển sang vùng có bề dầy m ng Đ nh gi độ bền vỏ cầ ưới t c động tải trọng động Các chế độ tải trọng động thƣờng xuyên xuất xe chạy tr n đƣờng, chúng g y n n độ bền m i Do việc xác định độ bền phá hủy cần tính toán khảo sát trƣờng hợp Ở đ y, chế độ tải trọng động xe chạy th ng tr n đƣờng xấu (D-E) xấu (E-F) theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 đƣợc chọn để khảo sát Việc đánh giá đƣợc thực với mẫu v cầu nguyên mẫu v cầu sau cải tiến B ng 3.9 So sánh giá tr m tập trung ng su ng l n nh t mô hình v c u nghiên c u lo i m ng ngẫu nhiên D-E E-F Mô hình Nguyên Cải tiến 93,359 65,596 Khối lƣợng (kg) Loại đƣờng Đƣờng D-E Đƣờng E-F Đƣờng D-E Đƣờng E-F Số hiệu phần tử 292317 292317 444690 4449690 ỨS max (MPa) 204 315 202 396 Trong nghiên cứu này, chế độ tải trọng động đƣợc chọn xe chạy với vận tốc v = 40 km/h, đ y vận tốc xe tải thƣờng sử dụng chuyển động tr n đƣờng Kích động t mấp mô mặt đƣờng đƣợc lựa chọn hai loại đƣờng xấu (D-E) xấu (E-F) theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 16 Kết luận: Việc ph n tích toán động hai mô hình v cầu trƣớc sau cải tiến cho thấy có cải thiện rõ rệt, khối lƣợng chi tiết giảm t 93,35 kg xuống 65,59 kg (giảm 29,7%), mặt khác, ứng suất đƣợc phân bố toàn chi tiết ứng suất lớn tập trung lớn v cầu cải thiện giảm so với trƣớc Vị trí điểm tập trung ứng suất o ịch chuyển sang vị trí khác Tuy nh ứng suất cho phép, nhƣng kết 396 MPa giá trị ứng suất cao, cần thiết phải tiếp tục cải tiến kết cấu v cầu th o hƣớng cải thiện độ bền m i Đ nh gi độ bền mỏi vỏ cầu cải thiện kết cấu 3.2.5.1 Phân tích toán m i c a v c u ph n m m chuyên dụng HyperWorks Phân tích toán m i phần mềm Hyp r orks ựa lý thuyết m i đƣ r phần 2.1 3.2.5.2 K t qu phân tích toán m i c a v c u Việc đánh giá độ bền m i v cầu nguyên v cầu sau cải tiến kết cấu đƣợc thực trƣờng hợp tải trọng động lớn với chế độ thƣờng xuyên hoạt động củ x trƣờng hợp x tr n đƣờng xấu) Các chế độ mấp mô mặt đƣờng khảo sát loại đƣờng D-E E-F theo tiêu chuẩn ISO 8606:1995 Các tải trọng động tác động lên v cầu xe chạy đƣờng đƣợc xác định t mô hình động lực học Hình 3.70 Số chu kỳ m i mô hình nguyên b n , v i lo ng E-F Hình 3.71 Số chu kỳ m i mô hình c i ti n l n 1, v i lo ng E-F Kết tổng hợp nghiên cứu độ bền m i mô hình v cầu đƣợc thể bảng 3.13 Khi xe chạy tr n đƣờng D-E, mẫu v cầu trƣớc sau cải tiến, số chu k m i điểm v cầu lớn 106 Khi xe chạy tr n đƣờng E-F, với mẫu nguyên bản, số chu k m i điểm v cầu lớn 106, nên coi v cầu 17 đủ độ bền m i (hình 3.70) Với mô hình cải tiến lần 1, điểm m i đồng thời điểm tập trung ứng suất lớn phần tử số 444690 (hình 3.71), có số chu k m i 5.468.105, nhƣ theo lý thuyết không đủ độ bền m i B ng 3.13 So sánh số chu kì b n m i mô hình v c u nguyên b n, c i ti n l n c i ti n l n v i lo i m ng ngẫu nhiên D-E E-F Mô hình Nguyên Cải tiến lần Cải tiến lần 93,35 65,59 67,15 Khối lƣợng (kg) Loại đƣờng D-E E-F D-E E-F D-E E-F Vị trí điểm m i nh 374998 374998 444690 444690 261082 261082 Số chu kì nh 2.428x108 3.431x106 2.78x108 5.468x105 8,318x108 6.318x106 Nhƣ v cầu sau cải tiến lần cải thiện độ bền m i (số chu k , nhƣng xuất điểm m i phần tử 444690 Do đó, cần tiếp tục cải tiến kết cấu Để thực mục tiêu này, cải tiến lần 2, khu vực qu nh điểm m i 444690 (hình 3.72 đƣợc tăng ền cách tăng án kính củ góc lƣợn Góc lƣợn vị trí tập trung ứng suất đƣợc điều chỉnh tăng dần t 25mm đến 30mm, với mục đích tăng số chu kì m i củ mô hình vƣợt giới hạn chu kì m i 106 lần Hình dáng tổng thể mô hình sau cải tiến lần lần thể hình 3.72b 3.72c a) V trí tập trung ng su t Hình 3.72 C i ti b) Mô hình c i ti n l n ó c) Mô hình c i ti n l n n t i v trí tập trung ng su t Sau cải tiến lần thứ 2, o tăng th m kích thƣớc tăng vật liệu) cho v cầu nên ko cần kiểm nghiệm lại độ bền phá hủy với ài toán tĩnh ài toán động, mà cần kiểm nghiệm lại với toán m i Kết tổng hợp thể bảng 3.13 hình 3.73 Hình 3.73 thể số chu k m i mô hình cải tiến lần bảng 3.13 thể kết so sánh số chu k m i mô hình nguyên bản, cải tiến lần cải tiến lần xe chạy với loại đƣờng D-E E-F theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 Sau cải tiến lần 2, số 18 chu kì m i đạt đƣợc đến 6.318x106 Số chu kì m i đạt yêu cầu đƣợc đặt r n đầu trƣớc cải tiến mô hình th o độ bền m i So với mô hình v cầu nguyên (93, 35 kg) khối lƣợng v cầu giảm đáng kể (giảm 28%) Hình 3.73 Số chu kỳ m i mô hình c i ti n l n 2, v i lo ng E-F 3.3 Kết luận chư ng Những kết điển hình đạt đƣợc trình ày chƣơng bao gồm: - Tính toán tải trọng cực đại tác động lên v cầu toán kiểm bền tĩnh - Tính khảo sát ảnh hƣởng thông số sử dụng đến tải trọng động tác dụng lên v cầu Các kết cho thấy quy luật phù hợp với lý thuyết động lực học - Các kết khảo sát tải trọng động với điều kiện sử dụng khác cho thấy, mặt giá trị tải trọng không vƣợt trƣờng hợp "cực đo n" Do đó, để an toàn thiết kế sử dụng mô hình kiểm bền tĩnh Tuy nhi n, việc khảo sát tải trọng động t mô hình động lực học xe chạy trƣờng hợp cụ thể cho ph p đánh giá độ bền m i v cầu - Kết kiểm bền tĩnh cho thấy ứng suất v cầu xe tải nh nhiều so với giới hạn cho phép vật liệu Do cải thiện kết cấu để giảm nhẹ khối lƣợng vật liệu phân tán vùng tập trung ứng suất Trong nghiên cứu cải thiện kết cấu lần thứ nhất, vùng tập trung ứng đƣợc can thiệp cải tiến, t giảm đƣợc 29,7% khối lƣợng vật liệu chế tạo ph n giá trị ứng suất toàn miền v cầu - Đánh giá độ bền m i v cầu xe chạy loại đƣờng xấu đƣờng D-E) xấu đƣờng E_F) theo tiêu chuẩn ISO Kết cho thấy, sau cải tiến lần 1, v cầu chƣ đảm bảo độ bền m i x tr n đƣờng E-F Do đó, cải tiến kết cấu lần thứ 2, vùng kết cấu xung qu nh điểm m i đƣợc tăng vật liệu tăng án kính góc lƣợn) Kết số chu k m i nh v cầu đạt yêu cầu (lớn 106 chu k ) Khối lƣợng vật liệu chế tạo v cầu sau cải tiến lần giảm đƣợc 28% so với mẫu v cầu nguyên CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TH C NGHIỆM 4.1 Mục đích, đối tượng thông số đo 4.1.1 Mục đích thí nghiệm 19 Mục đích thí nghiệm đo phản lực mặt đƣờng tác dụng lên v cầu chủ động trình x qu mấp mô tiêu chuẩn, tr n sở tính toán ứng suất tác dụng lên cầu xe Kết thí nghiệm đƣợc so sánh với kết tính toán lý thuyết để kiểm chứng mô hình mô ph ng luận án .1 Đối tượng thí nghiệm Đối tƣợng thí nghiệm v cầu chủ động ô tô tải Dongf ng DV lắp ráp Việt Nam 2.5 đƣợc sản xuất Các thông số đo - Lực tác dụng t lốp xe lên v cầu sau chủ động theo phƣơng dọc Fx (N); - Lực dụng t lốp xe lên v cầu sau chủ động theo phƣơng th ng đứng Fz (N); 4.2 Lựa chọn phư ng ph p v thiết b đo Nguyên lý đo tải trọng tác động lên vỏ cầu chủ động Thí nghiệm xác định tải trọng cầu xe sử dụng phƣơng pháp đo đại lƣợng không điện điện với việc ứng dụng chuyển đổi tenzo với tải trọng uốn dầm bất k Hệ thống đo o gồm cảm biến phận tiếp nhận, khuếch đại, chuyển đổi, xử lý, hiển thị lƣu trữ kết đo 4.3 Thiết b thí nghiệm Để đo lực th ng đứng (Fz22) tác động lên v cầu sau chủ động, điện trở t nzo điện trở nhƣ (120Ω đƣợc dán lên mặt mặt ƣới v cầu, mặt hai lá, mặt ƣới hai song song đối xứng quanh mặt ph ng nằm ng ng qu trục cầu chủ động (hình 4.4c Để đo lực dọc (Fx22) tác động lên v cầu sau chủ động, điện trở t nzo điện trở nhƣ (120Ω đƣợc dán lên mặt trƣớc mặt sau v cầu tƣơng tự nhƣ cầu đo điện trở để đo lực th ng đứng tác động lên v cầu Với cách án điện trở nhƣ tr n hình 4.4, điện trở cầu đo tenzo biến dạng Cách án làm tăng độ khuếch đại tín hiệu đo điện áp U1), đồng thời loại tr đƣợc ảnh hƣởng nhiệt độ tới điện áp đo Tenzo đo lực th ng đứng Tenzo đo lực dọc Các cầu đo đƣợc hàn với dây bọc chống nhiễu lõi hàn với jắc cắm 15 chân để cắm vào mô đun khuếch đại thiết bị thu khuếch đại chuyển đổi A/D DMC Plus c) Tenzo dán v c u thí nghiệm Hình 4.4 C u 20 ện trở tenzo trục v c u thí nghiệm Hiệu chuẩn giá trị đo lực Hiệu chuẩn giá trị đo lực tác động lên v cầu nhằm xác định quan hệ tín hiệu điện áp đo đƣợc cầu điện trở lực tác dụng lên v cầu, t xác định đƣợc đ ng giá trị lực tác dụng l n th o đơn vị đo N Các cầu đo t nzo đƣợc hiệu chuẩn giá lắp cầu sau chuyên dùng NCS tự thiết kế chế tạo (hình 4.7) với thiết bị DMC Plus cảm biến lực Z4 CHLB Đức hình 4.8 Để tạo lực th ng đứng lực dọc t khung xe tác dụng lên cầu NCS dùng kích thủy lực kết hợp với cảm biến lực tiêu chuẩn Z4 tác dụng lên cầu th o phƣơng th ng đứng phƣơng ọc Cảm iến Z4 Khung giá lắp cầu Khung truyền lực Kích thủy lực Điểm dán tenzo Cầu thí nghiệm Hình 4.7 S ồ hiệu chuẩn thi t b Sơ đồ gá lắp cầu xe với thiết bị đo đƣợc mô tả hình 4.7 V cầu đƣợc kẹp đầu mo y tr n giá đ chuyên dụng Lực th ng đứng t kích thủy lực đƣợc chi cho bên vị trí bắt nhíp cầu xe khung truyền Lực tác dụng kích thủy lực sinh r đƣợc đo ằng cảm biến lực Z4 Nhƣ lực th ng đứng tác động lên bề mặt mo y cầu 1/2 lực kích thủy lực sinh l c th ng l c d c c u xe 50 40 30 20 10 0 20 40 60 Giá trị lực p th ng đứng kN Hình 4.9 ồ th chuẩn t nh quan hệ tín hiệ ệ cởc ện trở l c th ng ng v c u Để hiệu chuẩn thiết bị đo lực, tiến hành tăng ần tải trọng kích thủy lực, so sánh kết đo lực cảm biến Z4 với điện áp cầu điển trở tenzo Kết đo đƣợc thể đồ thị hiệu chuẩn thiết bị đo nhƣ tr n hình 4.9 21 b Thiết bị thu thập, khuếch đại, xử lý, hiển thị thông tin đo lường DMC Plus Để tiếp nhận khuếch đại tín hiệu thu đƣợc t thiết bị đo lực v cầu, NCS sử dụng thiết bị DMC Plus Phòng thí nghiệm Đo lƣờng kỹ thuật Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Đ y thiết bị khuếch đại tín hiệu chuyển đổi A/D kết nối với máy tính hãng HBM (CHLB Đức) sản xuất 4.4 Các phư ng n thí nghiệm 4.4.1 Mô tả thí nghiệm Các thí nghiệm đƣợc thực tr n đƣờng nhựa tốt, ph ng, khô khuôn viên Trƣờng Đại học Công nghiệp Hà Nội - Cơ sở Các mấp mô đƣợc lựa chọn gờ giảm tốc có độ cao 0,04m, chiều dài 0,5 m Vị trí đặt mấp mô th o 03 phƣơng án: Mấp mô bên bánh xe; Mấp mô bên; Mấp mô bên lệch chiều ài sở xe 4.4.2 C c phư ng n thí nghiệm B ng 4.5 C thí nghiệm Tên thí nghiệm TT Thông số Mấp mô Vận tốc (km/h) Thí nghiệm Thí nghiệm Thí nghiệm Mấp mô đơn mấp mô mấp mô lệch 30 40 50 30 40 50 30 40 50 4.5 Kết thí nghiệm 4.5.1 Kết đo Kết thí nghiệm đo đƣợc giá trị lực tác động l n mo y tr n v cầu th o phƣơng ọc phƣơng th ng đứng 4.5.2 So sánh với kết mô Để đánh giá độ xác mô hình, kết thí nghiệm đƣợc so sánh với kết mô ph ng c ng điều kiện (mấp mô định dạng đƣợc thực chƣơng 3, phần 3.1.3.1 Do điều kiện mô ph ng thí nghiệm giống nhau, NCS sử dụng phƣơng pháp chồng đồ thị để đánh giá tƣơng đồng quy luật tần số nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm Ngoài r , để đánh giá s i số, NCS so sánh giá trị lực cực đại đỉnh củ đồ thị (nhằm so sánh i n độ lớn tải trọng động) Các kết so sánh t ng trƣờng hợp đƣợc thể qu đồ thị bảng liệu So sánh kết trƣờng hợp thí nghiệm, thấy quy luật biến thiên lực dọc lực th ng đứng theo tính toán lý thuyết đo đƣợc thực nghiệm giống Sai lệch lớn kết tính toán mô ph ng kết thí nghiệm 10,08% (bảng 4.6) Với giả thiết chấp nhận xây dựng mô hình mô ph ng sai lệch chấp nhận đƣợc Do mô hình sử dụng để xác định lực kích động tính bền v cầu 22 2000 Thi nghiem Mo phong Fx [N] 1000 -1000 -2000 3.5 x 10 0.5 1.5 Thi nghiem Mo phong Fz [N] 2.5 2.5 1.5 0.5 1.5 2.5 time [s] Hình 4.20 L c d c th ng ng va vào m p mô u bên bánh xe vận tốc 40km/h B ng 4.6 So sánh k t qu l c d c l c ngang c c ( ng h p 2) V=30Km/h V=40Km/h V=50Km/h Thí Sai Mô Thí Sai số Mô Thí Sai số nghiệm số ph ng nghiệm [%] ph ng nghiệm [%] [%] 0,98 0,92 7,15 1,51 1,52 0,24 2,70 3,00 10,08 -0,65 -0,69 5,50 -1,44 -1,49 3,38 -2,54 -2,53 0,20 30,11 29,82 0,99 30,53 30,64 0,34 31,67 32,20 1,65 14,95 14,10 6,04 17,01 16,49 3,14 15,27 13,98 9,24 Mô ph ng MaxFx [kN] MinFx [kN] MaxFz [kN] MinFz [kN] KẾT LUẬN Luận án x y ựng đƣợc phƣơng pháp đánh giá độ bền v cầu chủ động ô tô tải dựa phần mềm phân tích kết cấu 3D HyperWorks V cầu đƣợc kiểm bền chế độ tĩnh động để đánh giá độ bền phá hủy độ bền m i Trong đó, tải trọng tác động lên v cầu đƣợc xác định cách tính toán mô ph ng dự tr n mô hình động lực học tổng quát ô tô với điều kiện chuyển động đặc trƣng Kết kiểm bền tĩnh đƣợc thực với bốn trƣờng hợp tải trọng cực đại (lực kéo, lực phanh, lực ngang lực th ng đứng cực đại) cho thấy v cầu th a bền phân bố ứng suất không Trong bốn trƣờng hợp trên, ứng suất lớn đạt đƣợc v cầu chịu lực th ng đứng cực đại có giá trị 207 MPa, nh nhiều so với giới hạn chảy vật liệu (490 MPa) Hơn nữ độ chênh lệch ứng suất vùng v cầu lớn (t đến 207 P , điều chứng t v cầu đƣợc thiết kế chƣ hợp lý Để đánh giá độ bền m i v cầu luận án x y ựng mô hình động lực học tổng quát ô tô với kích động t mấp mô mặt đƣờng ngẫu nhi n đƣợc xác định theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 Các phƣơng trình vi ph n chuyển động củ ô tô đƣợc giải công cụ 23 Simulink phần mềm chuyên dụng MATLAB cho kết tải trọng động tác dụng lên v cầu ô tô chuyển động loại đƣờng xấu (D-E) xấu (E-F) Kết tính bền m i phần mềm HyperWorks với tải trọng động đƣợc xác định điều kiện chuyển động loại đƣờng D-E E-F cho thấy v cầu nguyên đủ bền Tuy nhiên, hệ số an toàn vùng v cầu chênh lệch lớn (hệ số an toàn nh 3.135, lớn 1.833*1011) Dựa kết đánh giá độ bền HyperWorks, NCS đề xuất cải thiện kết cấu v cầu với điều kiện đảm bảo hệ số n toàn n > 3, đồng thời giảm i n độ chênh lệch ứng suất vùng cách gia cố điểm yếu giảm khối lƣợng ch có ứng suất thấp Với vị trí đƣợc cải thiện, v cầu giảm đƣợc 28% khối lƣợng Các chế độ kiểm bền tĩnh động cho thấy v cầu cải tiến đảm bảo độ bền phá huỷ bền m i Hơn nữ , i n độ chênh lệch ứng suất giữ v ng đƣợc giảm đáng kể Luận án thực thí nghiệm đo lực tác dụng lên v cầu ô tô tải Dongfeng DVM 2.5 nhằm kiểm chứng mô hình lý thuyết sử dụng tính toán tải trọng động Luận án lựa chọn đƣợc phƣơng pháp, thiết bị thí nghiệm xây dựng đƣợc quy trình thí nghiệm phù hợp với điều kiện nghiên cứu Việt N m để đo tải trọng động tác dụng lên v cầu ô tô tải Trong đó, NCS thiết kế chế tạo ứng dụng thành công thiết bị hiệu chuẩn thiết bị đo Để so sánh kết tính toán với kết đo, thí nghiệm đƣợc thực điều kiện giống hoàn toàn với điều kiện tính toán mô ph ng lý thuyết Luận án thực thí nghiệm với cách bố trí mấp mô khác mấp mô đơn tr n ánh x , mấp mô đơn tr n ánh mấp mô đơn đặt lệch bánh xe Kết thí nghiệm cho quy luật tƣơng đồng với quy luật thu đƣợc t tính toán khảo sát mô hình lý thuyết Sai lệch tối đ kết mô ph ng thí nghiệm đƣợc xác định điểm cực đại 10,08% Đ y coi minh chứng cho độ xác độ tin cậy củ mô hình động lực học mà luận án x y ựng sử dụng để xác định tải trọng tác dụng lên cầu xe NCS sử dụng phần mềm chuyên dụng có uy tín có độ tin cậy độ xác cao Matlab HyperWorks tính toán mô ph ng phân tích kết cấu, với mô hình động lực học đƣợc kiểm chứng thực nghiệm, nên kết nghiên cứu luận án đáng tin cậy Nếu đƣợc tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện, t kết luận án hình thành qui trình khoa học tính toán đánh giá độ bền v cầu chủ động nói riêng chi tiết v nói chung ô tô, phục vụ cho công tác thiết kế chế tạo phận ô tô nƣớc Một số hạn chế luận án hƣớng nghiên cứu tiếp theo: - - Luận án sử dụng biên dạng mấp mô mặt đƣờng theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995, nên có thí nghiệm xác định mấp mô đƣờng thực tế Việt Nam nhằm có đƣợc kết nghiên cứu sát thực Chƣ ph n tích mo l v cầu để đánh giá mức độ cộng hƣởng xe chạy tr n đƣờng Cần có nghiên cứu hoàn chỉnh để đánh giá yếu tố 24 DANH MỤC C NG TR NH ĐÃ C NG Ố CỦA LUẬN ÁN [1] Trần Phúc Hòa, Nguyễn Tiến Dũng, Dƣ Quốc Thịnh, Nguyễn Hữu Hƣờng (2013) M ì ng l c h nh thông số u vào cho toán tính b n v c u Tạp chí Khoa học công nghệ giao thông vận tải, số 7&8,9/ 2013, trang 75 - 79 [2] Tran Phuc Hoa, Trinh Minh Hoang, Le Hong Quan, Du Quoc Thinh (2015) Study on the reliability of active axle of light trucks produced and asembled in Việt Nam Proceedings of International Conference on Automotive Technology for Vietnam, pp ICAT2015-041 (1/6 - 6/6) [3] Trần Ph c H , Dƣ Quốc Thịnh, Lê Hồng Quân (2016) Ứng dụng ph n m m Catia thi t k chi ti t cụm c u ch ng xe t i Tạp chí Cơ khí Việt N m, số 06.2016, trang 51-57 [4] Trần Phúc Hòa, Trịnh Minh Hoàng, Lê Hồng Quân (2016) nh t i tr ng ng lên v c u ch ng xe t i nhẹ s n xu t, lắp ráp t i Việt Nam Tạp chí Cơ khí Việt Nam số 07.2016, trang 29-41 [5] Trần Phúc Hòa, Trần Thanh Tùng, Lê Hồng Quân (2016) b nm iv c u sau xe t i v ng m ng ngẫu nhiên tiêu chuẩn ISO 8608: 1995 Tạp chí Cơ khí Việt Nam số 08 2016, trang 34-44 ... cầu chủ động xe tải nhẹ 2.45 sản xuất, lắp ráp Việt Nam Đối tượng nghiên cứu: Đối tƣợng nghi n cứu củ luận án đƣợc lựa chọn v cầu chủ động ô tô tải DongFeng DV 2.5, tải trọng 2.45 sản xuất, lắp. .. đánh giá ph hợp cho nhà kho học Việt N m đánh giá độ bền ằng l thuyết Chính vậy, đề tài "Nghiên cứu độ bền vỏ cầu chủ động ô tô tải nhỏ sản xuất, lắp ráp Việt Nam" công trình khoa học cần thiết... nhà sản xuất ô tô tải Việt Nam trình nghiên cứu phát triển thiết kế nhƣ đánh giá độ bền chi tiết ô tô tải loại CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển lĩnh vực sản xuất ô