Khảo sát và tính toán động lực học hệ thống dẫn động phanh ô tô bằng khí nén

MỞ ĐẦU Nền kinh tế Việt Nam đà phát triển mạnh mẽ, với tăng nhanh sản lượng sản xuất công nghiệp, nhu cầu tăng cao vận tải hành khách, hàng hoá, dịch vụ mà tơ trở thành phương tiện vận tải chủ lực với tỉ trọng 90% tổng lượng hàng hoá hành khách cho ngành kinh tế quốc dân Sự gia tăng nhanh nhu cầu vận chuyển hành khách điều kiện kinh tế đa số người dân chưa cao tạo điều kiện thuận lợi cho gia tăng nhanh chóng số lượng xe ô tô chở khách đặc biệt hệ thống xe buýt thành phố lớn Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh Việc gia tăng phương tiện vận tải làm gia tăng tai nạn giao thông gây thiệt hại lớn người cho xã hội Trong nguyên nhân gây tai nạn tình trạng kĩ thuật xe khơng đảm bảo chiếm tới 52 – 75% nguyên nhân hệ thống phanh, yêu cầu hệ thống phanh ngày nâng cao nên cần phải liên tục nghiên cứu, cải tiến nhằm nâng cao hiệu sử dụng, giúp tơ an tồn chuyển động Hiện nay, xe hệ sử dụng hệ thống phanh với tính năng, tiêu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng qui định ngày khắt khe đảm bảo an toàn cho người, hàng hố vận chuyển phương tiện giao thơng Trên xe ô tô đại thường dùng hệ thống phanh khí dẫn động nhiều dịng độc lập trang bị thêm thiết bị, phận, hệ thống hỗ nhằm tăng mức độ an toàn hiệu cho xe Các hệ thống phanh có trang bị chống hãm cứng bánh xe phanh sử dụng rộng rãi không xe du lịch, xe khách, xe buýt mà xe tải Cho đến nay, nước ta cơng trình nghiên cứu tính tốn hệ thống phanh khí nén thường dừng giai đoạn tính tốn tĩnh mà chưa có nghiên cứu đầy đủ trình động học dẫn động phanh khảo sát, phân tích nhân tố ảnh hưởng đến trình làm việc dẫn động phanh khí nén Đối với dẫn động phanh khí nén, nhược điểm lớn thời gian chậm tác dụng hệ thống (thời gian phản ứng) tương đối lớn đồng phanh cầu không cao Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: “Khảo sát tính tốn động lực học hệ thống dẫn động phanh khí nén” góp phần nhỏ trình nghiên cứu, cải thiện dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu q trình động lực học dẫn động phanh khí nén chế độ làm việc hệ thống để làm cho việc xác định thời gian chậm tác dụng hệ thống, từ khảo sát số trường hợp nhằm đánh giá mức độ chậm tác dụng hệ thống qua đưa phương án nâng cao chất lượng làm việc hệ thống phanh khí nén Tơi xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan tận tình giúp đỡ trình thực luận văn Cảm ơn tập thể thầy giáo Viện Cơ khí Động lực, Viện đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, bạn lớp tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi suốt khoá học vừa qua./ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lý thực tầm quan trọng đề tài Ngày với phát triển không ngừng kinh tế xã hội, sản xuất công nghiệp gia tăng, ngành công nghiệp ô tô ngoại lệ.Kể từ đời đến tơ đóng vai trị quan trọng cần thiết đời sống xã hội.Nó tạo nên mạng lưới rộng lớn vận chuyển người hàng hóa tồn giới Ở Việt Nam nay, nhu cầu vận chuyển hành khách hàng hóa ngày nhiều đặc biết đường với loại xe khách xe tải cỡ lớn Lượng phương tiện tăng nhanh, tốc độ trung bình phương tiện ngày cao, yêu cầu an tồn vận chuyển cho tơ ngày trọng đặc biệt yêu cầu hệ thống phanh Các yêu cầu hệ thống phanh pháp lí hố thơng qua tiêu chuẩn quốc gia quốc tế ngày trở nên khắt khe Các nhà sản xuất trung tâm nghiên cứu phải cập nhật từ yêu cầu thiết yếu hệ thống phanh để đáp ứng tiêu chuẩn đưa ra.Việc trang bị, bổ sung tài liệu kỹ thuật loại xe cần thiết, góp phần sử dụng khai thác phương tiện đạt hiệu tốt Việc mơ tính tốn hệ thống dẫn động phanh khí nén để xác định hiệu phanh tìn giải pháp nâng cao hiệu phanh đáp ứng tiêu chuẩn hành cần thiết Phương pháp mơ tính tốn với trợ giúp máy tính giúp cho nhà thiết kế tiết kiệm thời gian chi phí Trong diều kiện cịn thiếu trang thiết bị thí nghiệm nước ta phương pháp thích hợp có tính khả thi cao Vì lí trên, tơi chọn đề tài : “Khảo sát tính tốn động lực học hệ thống dẫn động phanh tơ khí nén” Với đề tài tơi hy vọng đáp ứng phần nhu cầu nói 1.2 Mục tiêu đề tài Với yêu cầu nội dung đề tài, mục tiêu cần đạt sau hoàn thành đề tài sau:  Mơ hình hóa chi tiết, phận hệ thống phanh khí nén để phục vụ cho việc tính tốn động lực học hệ thống phanh khí nén  Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén sở xe Buýt DEAWOOBS-090 nhằm xác định thời gian chậm tác dụng hệ thống  Khảo sát số trường hợp thay đổi ảnh hưởng đến thời gian chậm tác dụng hệ thống từ đưa giải pháp làm giảm thời gian chậm tác dụng nhằm đạt hiệu phanh tốt 1.3 Những nghiên cứu hệ thống phanh khí nén Hệ thống phanh khí nén hệ thống phức tạp, ghép nối nhiều phần tử khí động có chế độ làm việc đặc trưng, chất tượng vật lý xảy hệ thống phức tạp lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác kích thước đường ống, chất lượng lưu thơng dịng khí, mật độ áp suất dịng khí…và chưa có biểu thức tốn học để biểu diễn xác q trình lưu thơng dịng khơng khí hệ thống Việc tính tốn động lực học hệ thống dẫn động phanh khí nén nhằm khảo sát qui luật biến đổi áp suất khí nén theo thời gian điểm hệ dẫn động, nhân tố gây tổn thất lưu lượng, làm chậm trình xác lập trị số áp suất đầu hệ thống (tại van điều khiển, bầu phanh, ) 1.3.1 Tình hình nghiên cứu giới Các tác giả N.F Metliuk, V.P Av-tu-sen-ko nhiều tác giả khác tiến hành nghiên cứu trình động lọc dẫn động khí nén thủy lực Bằng cách sử dụng phương pháp mơ tập trungđã xây dựng phương trình mô tả biến đổi lưu lượng, áp suất qua phần tử khí động (tiết lưu, thể tích khí, ).Các kết nghiên cứu dùng làm sở để tính tốn, khảo sát q trình động học hệ dẫn động khí nén có nối ghép nhiều phần tử khí động phức tạp Trên ô tô sử dụng hệ thống phanh dẫn động khí nén đại, thường sử dụng dẫn động nhiều dịng, với hệ thống phanh (phanh chân) thơng thường sử dụng dẫn động dịng độc lập, làm tăng tính an tồn chuyển động tơ, việc tính tốn phần tử hệ thống phanh phức tạp Các hãng sản xuất ô tô trung tâm nghiên cứu ln có nghiên cứu tính tốn cụ thể hệ thống phanh khí nén tơ đại nhiên số liệu công thức tính tốn thường cơng bố rộng rãi Sau vài kết nghiên cứu tiêu biểu Alexander Kramskoy, “Improvement of calculation and dynamics air brake on vehicles” Kharkiv State road - Transport University, 2006 Đề tài gồm bốn phần: - Phần thứ tác giả trình bày xu hướng hệ thống phanh khí nén - Phần thứ hai: trình bày giả thiết mơ hình hóa động lực học dẫn động phanh khí nén Phần thứ ba: mơ hình hóa động lực học dẫn động phanh khí nén xe КrAZ- - 6510 Phần thứ tư: sử dụng phần mềm Matlab để tính tốn động lực học dẫn động - phanh khí nén, sau đưa kết luận Zbigniew Kulesza, Franciszek Siemieniako, Modeling the air brake system equipped with the brake and relay valves, Bialystok University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Department of Automatics and Robotics, Balan, 2010 Ở đề tài tác giả trình bày mơ hình tốn học hệ thống phanh khí nén với hai loại van thường gặp là: van phanh kép van relay Các tác giả sử dụng phương pháp mơ hình hóa để tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén mơ hình Tác giả xây dựng phương trình, hệ phương trình vi phân áp suất hệ thống, dùng phần mềm Matlab để xây dựng thuật toán kết hợp với thơng số mơ hình để xác định thể tích bầu phanh, đường kính bầu phanh, độ cứng lò xo…Đề tài dùng việc thiết kế hệ thống phanh xe tải nặng, xe đầu kéo… 1.3.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Trong lĩnh vực nghiên cứu, chế tạo ô tô nước, có số cơng trình nghiên cứu tính tốn biện pháp cụ thể dẫn động phanh khí nén, từ đưa phương pháp làm giảm độ chậm tác dụng cải thiện tính hệ thống 1, Tác giả Đặng Quốc Cường (ĐH SPKT TP HCM, 2012) nghiên cứu, mô động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén Rơ-mooc nhiều cầu Tác giả đưa số phương pháp bố trí chi tiết, cụm chi tiết để đảm bảo tính đồng dẫn động phanh cầu Tuy nhiên tính tốn, tác giả lại gián tiếp coi bầu phanh thể tích khơng đổi, có sai số đáng kể ảnh hưởng đến kết tính tốn Trong luận văn tác giả chưa khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh 2, Tác giả Đào Mạnh Hùng (ĐH GTVT, 2006) tiến hành tính tốn tĩnh tính tốn động hệ thống dẫn động phanh khí nén tơ tải cỡ trung bình cỡ lớn Trong tác giả tiến hành tính tốn tĩnh hệ thống dẫn động tính tốn động phương pháp mơ hệ thống dẫn động phanh khí nén máy tính từ xác định thơng số hệ thống phanh trạng thái tĩnh (trạng thái xác lập) đồ thị quan hệ áp suất, dịch chuyển với thời gian phần tử hệ thống Ngồi việc khảo sát thơng số ảnh hưởng để tìm thơng số hợp lý cho hệ thống phục vụ cho việc tính tốn thiết kế hệ thống phanh khí nén 3, Tác giả Vương Xuân Sinh (HV KTQS – 2007) tiến hành nghiên cứu, tính tốn mơ hệ thống dẫn động phanh khí nén xe Zil-130 tính tốn cải tiến hệ thống phanh khí nén từ dịng thành dịng độc lập Đây hệ thống đơn giản, khơng có van phụ trợ, q trình tính tốn tác giả bỏ qua thay đổi thể tích tức thời bầu phanh có ảnh hưởng đến kết tính tốn Trong luận văn tác giả chưa khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh 4, Tác giả Đặng Huy Cường (ĐH BKHN – 2013) mơ hệ thống phanh khí nén cho tơ tải Tác giả dùng phương pháp mơ để tính toán thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh khí nén tơ tải Tuy nhiên mơ hình tác giả xây dựng cịn đơn giản, khơng bao gồm van phụ trợ, tác giả khảo sát ảnh hưởng đường kính ống dẫn đến thời gian chậm tác dụng hệ thống, việc khảo sát chiều dài ống dẫn khơng cần thiết 5, Tác giả Nguyễn Quang Hưng (ĐH BKHN – 2013), tiến hành thử nghiệm xác định thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh khí nén xe tải Tuy nhiên đề tài tác giả chưa xác định thông số ảnh hưởng đến thời gian chậm tác dụng, chưa tiến hành khảo sát để đánh giá ảnh hưởng thông số, chưa đưa phương pháp nhằm làm giảm thời gian chậm tác dụng nâng cao chất lượng hệ thống phanh khí nén 6, Tác giả Nguyễn Thanh Sơn (ĐH BKHN – 2012), tiến hành mơ tính tốn hệ thống phanh khí nén xe Kamaz 5511 Tác giả khảo sát hệ thống phanh đơn giản, van phu trợ, khảo sát ảnh hưởng đường kính ống dẫn đến thời gian chậm tác dụng, khỏa sát hệ thống lắp điều hòa lực phanh Khi tính tốn sử dụng cơng thức bỏ qua thay đổi thể tích bầu phanh, chưa khảo sát nhiều thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc hệ thống phanh khí nén, chưa đưa phương pháp làm giảm thời gian chậm tác dụng hệ thống 1.4 Hƣớng nghiên cứu 1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu  Nghiên cứu sở lý thuyết hệ thống phanh khí nén  Nghiên cứu phương pháp mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén  Kết hợp kiến thức lý thuyết hệ thống phanh khí nén kiến thức mơ hình hóa để đưa phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén xe chọn 1.4.2 Đối tƣợng nghiên cứu  Lý thuyết hệ thống phanh khí nén tơ  Động lực học dẫn động phanh khí nén  Lý thuyết mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén 1.4.3 Hƣớng nghiên cứu i., Nghiên cứu lý thuyết hệ thống phanh khí nén  Nghiên cứu tổng quan hệ thống phanh khí nén  Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động phận  Nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén ii., Nghiên cứu phƣơng pháp mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén  Các giả thiết để áp dụng phương pháp mơ hình hóa  Mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén  Mơ hình tính tốn hệ thống phanh khí nén iii., Nghiên cứu phƣơng pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén  Nghiên cứu mơ hình tính tốn dựa phương pháp mơ hình hóa  Ứng dụng phương pháp mơ hình hóa để tính tốn động lực học hệ thống phanh khí nén xe chọn nhằm mục đích nâng cao hiệu phanh tính đồng phanh hệ thống 1.5 Giới hạn đề tài Đề tài tập trung vào việc đưa phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén.“Động lực học dẫn động phanh” động lực học truyền động khí nén bên hệ thống phanh, phạn vi luận văn, tính tốn phần liên quan đến truyền động khí nén bên hệ thống, khơng tính tốn động lực học phanh ô tô Đề tài mang tính chất lý thuyết, đề suất phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén phương pháp mơ hình hóa áp suất tập trung điểm nút, kinh phí cịn hạn hẹp nên chưa xây dựng mơ hình thực tế để kiểm nghiệm phương pháp tính tốn Ở phần tính tốn động lực học dẫn động phanh tính tốn cho trường hợp tăng áp suât phanh người lái phanh gấp (phanh đột ngột - giả thiết tổng vanđược mở hồn tồn, ) tình nguy hiểm nhất, địi hỏi đồng phanh cầu xe 1.6 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh khí nén: 1.6.1 Vài nét vấn đề an tồn giao thơng cần thiết hệ thống phanh ô tô: Cùng với phát triển ngành kinh tế, giao thông vận tải đặc biệt giao thông đường (chủ yếu giao thơng tơ) đóng vai trò quan trọng kinh tế Ở nhiều nước giới, kể nước công nghiệp tiên tiến Mỹ, Đức, Nga, Nhật… giao thông ô tô đảm nhận vận chuyển đến 2/3 lượng hàng hóa hành khách lại hàng năm Càng ngày, lượng xe hoạt động đường nhiều, để tăng lưu lượng tăng suất vận chuyển, vận tốc trung bình xe ngày nâng cao Khi tăng trưởng số lượng tốc độ lưu thông ô tô loại đường có công dụng chung nhảy vọt, vấn đề an tồn chuyển động quan tâm lúc hết, nhằm giảm tối đa vụ tai nạn giao thông xảy đường Về mặt phương tiện (ô tô), chất lượng tình trạng kỹ thuật hệ thống điều khiển phanh, lái…đóng vai trị quan trọng cho xe hoạt động đường, đặc biệt hệ thống phanh hệ thống ảnh hưởng trực tiếp tới an toàn sinh mạng người hàng hóa xe, việc đảm bảo tình trạng kỹ thuật hệ thống phanh trạng thái làm việc tốt quan trọng Các nước phát triển giới có tiêu chuẩn nghiêm ngặt hệ thống phanh nhằm đảm bảo an toàn cho xe lưu thơng đường khắt khe tương lai mà tốc độ chuyển động mật độ ô tô đường ngày cao Trên sở tiêu chuẩn an toàn chuyển động, hệ thống phanh ô tô ngày phải thỏa mãn yêu cầu sau 1.6.2 Yêu cầu hệ thống phanh: Xuất phát từ tiêu chuẩn quốc gia an toàn chuyển động phương tiện giao thông phổ biến quy định No-13 EU 00N hội đồng kinh tế châu Âu, tiêu chuẩn F18-1969 Thụy Điển, tiêu chuẩn FM VSS-121 Mỹ, người ta đưa yêu cầu quan trọng chất lượng hệ thống phanh hệ thống phanh thuộc hệ xe đại mà qua hệ thống phanh tơ phải đạt được: - Quãng đường phanh ngắn phanh đột ngột - Phanh êm dịu trường hợp, bảo đảm ổn định phanh - Điều khiển nhẹ nhàng - Thời gian chậm tác dụng (còn gọi thời gian phản ứng) nhỏ - Cơ cấu phanh nhiệt tốt - Phân bố mơ men phanh bánh xe phải tuân theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám hệ số bám bánh xe với mặt đường cường độ phanh (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng thiết bị chống hãm cứng bánh xe) - Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao độ bền chi tiết hệ thống phanh) 10 Thời gian chậm tác dụng (đạt 90% áp suất lớn nhất) (s) Phanh trước Phanh sau 0,43 0,35 Nhận xét: Đồ thị cho thấy áp suất bầu phanh sau tăng nhanh bầu phanh trước đạt giá trị áp suất lớn thời điểm 0.65s so với 0,97s cầu trước Bầu sau có thời gian chậm tác dụng nhỏ so với bầu phanh trước khoảng cách từ tổng van phanh đến bầu phanh sau lớn so với bầu phanh trước Điều có hệ thống có lắp thêm van gia tốc, áp suất đầu vào van thường trực áp suất lớn nhất, giúp giảm thời gian dịng khí từ bình tới bầu phanh Do thấy cách bố trí phần tử mạch dẫn động có ảnh hưởng lớn đến hiệu trình phanh, đặc điểm rõ thời gian chậm tác dụng hệ thống Tóm lại, qua bảng số liệu ta thấy, phanh trước phanh sau có thời gian chậm tác dụng nằm tiêu chuẩn cho phép phù hợp với thực tế, có chênh lệch thời gian tăng áp suất phanh bầu phanh, chênh lệch thời gian chậm tác dụng hệ thống, độ chênh lệch không nhiều (0,08s) Sự chênh lệch ảnh hưởng đến đồng phanh hai cầu xe, làm ảnh hưởng đến chất lượng làm việc hệ thống Do chương ta tiến hành khảo sát đưa số giải pháp cho vấn đề Kết luận, với phương pháp mô hình hóa chọn, sử dụng cơng cụ Simulink để mơ tính tốn, luận văn xác định thay đổi áp suất vị trí hệ thống phanh theo thời gian, sở cho việc xác định thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh, qua thấy không đồng cầu phanh 73 CHƢƠNG 4: KHẢO SÁT MỘT SỐ THÔNG SỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN CHẤT LƢỢNG LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 4.1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng làm việc hệ thống phanh khí nén Việc mơ phỏng, khảo sát tính tốn thơng số kết cấu dẫn động phanh để tìm yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc hệ thống cần thiết nhằm đảm bảo hiệu hệ thống phanh, đảm bảo an toàn cho xe đảm bảo tính kinh tế thiết kế sửa chữa…Hầu hết tất thông số mặt kết cấu chiều dài kích thước đường ống, việc bố trí van trung gian, độ cứng qui đổi cấu phanh, kích thước cấu chấp hành… nhiều ảnh hưởng đến hiệu hệ thống phanh Trong phạm vi luận văn, tác giả khảo sát số thông số sau: - Khảo sát thay đổi độ lớn áp suất nguồn (áp suất lớn hệ thống) đến độ chậm tác dụng hệ thống thông số khác không đổi - Khảo sát mối quan hệ áp suất nguồn đường kính bầu phanh đến độ chậm tác dụng đảm bảo lực sinh cấu phanh - Khảo sát ảnh hưởng van gia tốc đến thời gian chậm tác dụng bầu phanh bánh sau - Khảo sát ảnh hưởng thay đổi kích thước đường kính số ống dẫn đến độ chậm tác dụng hệ thống phanh từ xác định thơng số kết cấu phù hợp để hệ thống phanh có hiệu phanh cao 4.2 Khảo sát số yếu tố ảnh hƣởng chất lƣợng làm việc hệ thống 4.2.1 Khảo sát ảnh hƣởng thay đổi giá trị áp suất nguồn Trong trường hợp này, ta khảo sát sụ thay đổi giá trị áp suất nguồn thống số khác hệ thống không đổi điều kiện phanh ngặt (người lái đạp phanh đột ngột) Áp suất nguồn hệ thống thay đổi trường hợp cài đặt có chủ đích người sai hỏng van điều chỉnh áp suất hệ thống 74 Khảo sát ảnh hưởng thay đổi giá trị áp suất nguồn đến thời gian chậm tác dụng hệ thống với giá trị pmax = 6.105; 7.105; 8.105 (Pa); ta có đồ thị sau: Với bầu phanh trước: Hình 4.1 Đồ thị áp suất bầu trước thay đổi áp suất nguồn pn (Pa) p90% (Pa) tchậm (s) t100%(s) 6.105 5,4.105 0,36 0,76 7.105 6,3.105 0,43 0,95 8.105 7,2.105 0,52 1,23 Bảng 4.1: Bảng tra thời gian chậm tác dụng cầu trước thay đổi áp suất Nhận xét: Với bầu phanh trước, giảm áp suất nguồn xuống 6bar, thời gian bầu phanh đạt tới giá trị 90% (5,4 bar) áp suất lớn 0,36s Khi tăng áp suất nguồn lên 8bar thời gian bầu phanh đạt tới giá trị 90% (7,2 bar) áp suất lớn 0,52s Khi áp suất nguồn 7bar thời gian bầu phanh đạt tới giá trị 90% (6,3 bar) áp suất lớn 0,43s Kết luận: Khi tăng hay giảm áp suất nguồn thời gian chậm tác dụng hệ thống tăng giảm, trường hợp tăng giảm này, thời giam chậm 75 tác dụng nằm tiêu chuẩn cho phép ( 0,54s) Tuy nhiên, tăng hay giảm áp suất nguồn, lực sinh cấu phanh tăng giảm (do giữ nguyên bầu phanh), việc ảnh hưởng đến an tồn q trình phanh, đặc biệt trường hợp giảm áp suất phanh, lực sinh khơng đủ để phanh xe dẫn tới an toàn cho tơ Do cần phải kiểm tra điều chỉnh áp suất hệ thống cho phù hợp Với bầu phanh sau: Hình 4.2 Đồ thị áp suất bầu sau thay đổi áp suất nguồn pn (Pa) p90% (Pa) tchậm (s) t100%(s) 6.105 5,4.105 0,26 0,57 7.105 6,3.105 0,35 0,62 8.105 7,2.105 0,36 1,78 Bảng 4.2 Bảng tra thời gian chậm tác dụng cầu sau thay đổi áp suất Nhận xét: Với bầu phanh sau, giảm áp suất nguồn xuống 6bar, thời gian bầu phanh đạt tới giá trị 90% (5,4 bar) áp suất lớn 0,26s Khi tăng áp suất nguồn lên 8bar thời gian bầu phanh đạt tới giá trị 90% (7,2 bar) áp suất lớn 0,35s Khi áp suất nguồn 7bar thời gian bầu phanh đạt tới giá trị 90% (6,3 bar) áp suất lớn 0,34s 76 Kết luận: Khi tăng hay giảm áp suất nguồn thời gian chậm tác dụng hệ thống tăng giảm,tuy nhiên mức độ tăng giảm lại nhỏ nhiều so với cầu trước Trong trường hợp tăng giảm này, thời giam chậm tác dụng nằm tiêu chuẩn cho phép ( 0,54s) Tuy nhiên, tăng hay giảm áp suất nguồn, lực sinh cấu phanh tăng giảm (do giữ nguyên bầu phanh), việc ảnh hưởng đến an tồn q trình phanh, đặc biệt trường hợp giảm áp suất phanh, lực sinh khơng đủ để phanh xe dẫn tới an tồn cho tơ Khi tăng áp suất, thời gian chậm tác dụng không cải thiện nhiều (0,01s), thời gian hệ thống đạt áp suất lớn tăng (1,78s) Do cần phải kiểm tra điều chỉnh áp suất hệ thống cho phù hợp 4.2.2 Khảo sát mối quan hệ giá trị áp suất nguồn với đƣờng kính bầu phanh ảnh hƣởng đến thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh Đây thay đổi có chủ đích người thiết kế hay sửa chữa hệ thống Trong trường hợp này, ta tiến hành khảo sát mối quan hệ với điều kiện đảm bảo lực sinh cấu phanh nằm khoảng cho phép (thay đổi – 10% so với trường hợp tiêu chuẩn), hành trình lớn cần bầu phanh không đổi, giữ nguyên cấu phanh Với xe khảo sát, áp suất tiêu chuẩn 7.105 (Pa), đường kính màng bầu phanh cầu trước 18cm, cầu sau 20cm Ta tính tốn được: Hành trình lớn cần bầu phanh tính theo cơng thức: y = Trong đó: : Áp suất lớn hệ thống phanh F : Diện tích màng bầu phanh C: Độ cứng tương đương cấu phanh (bao gồm lị xo bầu phanh) Cơng thức tính tốn đường kính màng bầu phanh: d=√ 77 Ta lập bảng thơng số sau: Đường kính bầu phanh trước (m) p (Pa) dhiện 6.105 7.105 0,18 8.105 dtính tốn dchọn 0,1946 0,2 0,1802 0,18 0,1656 0,16 Đường kính bầu phanh sau (m) dhiện 0,2 dtính tốn dchọn 0,2156 0,22 0,1987 0,2 0,185 0,18 Bảng 4.3 Bảng tính tốn thơng số liên quan áp suất vào đường kính bầu Sau thay đổi thông số trên, ta đồ thị: Với phanh cầu trước: Hình 4.3 Đồ thị áp suất bầu trước thay đổi áp suất nguồn đường kính bầu Phanh trước p (Pa) d (m) tchậm (s) t100% (s) 6.105 0,2 0,425 7.105 0,18 0,43 0,95 8.105 0,16 0.435 0,85 Bảng 4.4 Bảng tra thời gian chậm tác dụng bầu trước thay đổi áp suất bầu 78 Nhận xét: Khi áp suất tăng lên 8bar, thay bầu phanh có đường kính 16cm, thời gian chậm tác dụng 0,435s , giảm áp suất xuống 6bar, thay bầu phanh đường kính 20cm, thời gian chậm tác dụng 0,425s, so với 0,43s áp suất 7bar, đường kính bầu phanh 18cm., trường hợp thay đổi nằm tiêu chuẩn cho phép Kết luận: Khi giảm áp suất nguồn vào, với thay đổi đường kính bầu phanh phù hợp làm giảm thời gian chậm tác động hệ thống phanh cầu trước, lợi ích thay đổi không nhiều so với việc phải tăng đường kính bầu phanh, phát sinh thêm nhiều vấn đề bố trí lắp đặt giá thành Khi tăng áp suất nguồn giảm kích thước bầu phanh với việc áp suất tăng, đòi hỏi xác thiết bị, gia tăng chi phí Trường hợp thay đổi có chủ đích người thiết kế hay sửa chữa, thơng số khảo sát thông số tham khảo cho việc thay đổi Với phanh cầu sau: Hình 4.4 Đồ thị áp suất bầu sau thay đổi a/s nguồn đường kính bầu phanh 79 Phanh sau p (Pa) d (m) tchậm (s) t100% (s) 6.105 0,22 0,32 0,58 7.105 0,2 0,35 0,6 8.105 0,18 0.31 0,63 Bảng 4.5 Bảng tra thời gian chậm tác dụng bầu sau thay đổi áp suất bầu Nhận xét: Khi áp suất tăng lên 8bar, thay bầu phanh có đường kính 18cm, thời gian chậm tác dụng 0,31s , giảm áp suất xuống 6bar, thay bầu phanh đường kính 22cm, thời gian chậm tác dụng 0,32s, so với 0,35s áp suất 7bar, đường kính bầu phanh 20cm., trường hợp thay đổi nằm tiêu chuẩn cho phép có thay đổi khơng nhiều Kết luận: Khi giảm áp suất nguồn vào, với thay đổi đường kính bầu phanh phù hợp làm giảm thời gian chậm tác động hệ thống phanh cầu trước, lợi ích thay đổi không nhiều so với việc phải tăng đường kính bầu phanh, phát sinh thêm nhiều đề bố trí lắp đặt giá thành Khi tăng áp suất nguồn giảm kích thước bầu phanh với việc áp suất tăng, đòi hỏi xác thiết bị, gia tăng chi phí Trường hợp thay đổi có chủ đích người thiết kế hay sửa chữa, thơng số khảo sát thơng số tham khảo cho việc thay đổi Qua việc khảo sát phụ thuộc việc thay đổi áp suất nguồn đường kính bầu phanh đến thời gian chậm tác động hệ thống ta thấy tất trường hợp thay đổi có thời gian chậm tác động nằm tiêu chuẩn cho phép Thời gian chậm tác dụng thay đổi khơng nhiều kích thước bầu phanh lớn (trường hợp giảm áp suất) phần từ hệ thống phải có độ xác cao hơn, đường ống dày hơn, máy nén khí làm việc nhiều thời gian hơn,…do ảnh hưởng khơng nhỏ đến tính kinh tế hệ thống, nên thay đổi cần cân nhắc đến hiệu kinh tế 80 4.2.3 Khảo sát ảnh hƣởng van gia tốc đến thời gian chậm tác dụng phanh bánh sau Trong mục này, tiến hành khảo sát tính tốn thời gian chậm tác dụng bầu phanh bánh sau trường hợp hệ thống không trang bị van gia tốc, từ đưa đánh giá ảnh hưởng van gia tốc đến thời gian chậm tác dụng hiệu hệ thống phanh nói chung Sau thay đổi thơng số, thay đổi mơ hình Simulink cho cầu sau, tiến hành mô ta đồ thị so sánh kết biến thiên áp suất dịch chuyển bầu phanh sau trường hợp có khơng có van gia tốc đồ đây: a) b) Hình 4.5 Đồ thị áp suất dịch chuyển phanh sau có khơng van gia tốc a, Đồ thị áp suất b, Đồ thị dịch chuyển Nhận xét: Qua đồ thị so sánh ta thấy phanh sau trang bị van gia tốc áp suất dịch chuyển màng phanh bầu phanh sau tăng nhanh dịng khí vào bầu phanh sau khoảng thời gian điền đầy đoạn ống dẫn dài từ tổng van phanh đến van gia tốc Thời gian áp suất bầu phanh sau đạt giá trị cực đại nhỏ nhiều so với trường hợp khơng có van gia tốc Qua đồ thị 81 ta thấy khơng có van gia tốc thời gian chậm tác dụng phanh sau 0,73s (>0,54s), không đạt tiêu chuẩn cho phép, để phanh sau phù hợp tiêu chuẩn cần phải trang bị van gia tốc, thời gian chậm tác dụng giảm xuống 0,35s 4.2.4 Khảo sát ảnh hƣởng thay đổi kích thƣớc đƣờng kính số đoạn ống dẫn Theo sơ đồ hình 3.2 bảng thơng số kết cấu hệ thống, ta khảo sát số trường hợp thay đổi kích thước ống dẫn sau: Đường kính(mm) d2/d6 d3/d4/d7/d8 d5 Ban đầu 12 10 Thay đổi 10 15 12 10 Bảng 4.6 Bảng thơng số thay đổi Sau thay đổi kích thước đường kính ống dẫn, ta đồ thị áp suất bầu phanh ứng với trường hợp thay đổi sau: Đồ thị áp suất bầu phanh thay đổi d2 d6: a b Hình 4.6 Đồ thị áp suất bầu phanh thay đổi đường kính d2 d6 a, bầu phanh trước b, bầu phanh sau 82 Đồ thị áp suất bầu phanh thay đổi d3, d4, d7, d8: a b Hình 4.7 Đồ thị áp suất bầu phanh thay đổi đường kính d3, d4, d7, d8 a, bầu phanh trước b, bầu phanh sau Đồ thị áp suất bầu phanh thay đổi d5: Hình 4.8 Đồ thị áp suất bầu phanh thay đổi đường kính d5 83 Từ đồ thị trên, ta lập bảng số liệu sau: Thay đổi đường kính ống Kích thước (mm) d2/d6 10 Thời gian chậm tác dụng (s) Cầu trước Cầu sau 12 d3/d4/d7/d8 15 10 12 d5 0,65 0,43 0,41 0,42 0,43 0,56 0,64 0,35 0,31 0,33 0,35 0,48 10 0,43 0,345 0,35 0,355 Bảng 4.7 Bảng tra thời gian chậm tác dụng thay đổi đường kính ống Tóm lại, qua việc khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc hệ thống phanh khí nén, dựa vào kết nhận được, đối chiếu với tiêu chuẩn thực tế hệ thống phanh thấy phương pháp chọn phù hợp Mỗi thay đổi thông số kết cấu hệ thống, thông số đầu vào nhiều ảnh hưởng đến chất lượng làm việc hệ thống phanh Qua mô trường hợp thay đổi, lựa chọn kết cấu phù hợp hệ thống phanh khảo sát để có hiệu tối ưu là: Hệ thống phanh có lắp van gia tốc Áp suất đầu vào: pmax = 7bar Bầu phanh trước: db1 = 18 cm Bầu phanh sau: db2 = 20 cm Đường kính ống dẫn : d2, d6 = 12mm d3, d4, d7, d8 = 10mm d5 = 10mm Từ kích thước đường ống, bầu phanh, áp suất đầu vào, bố trí van phụ trợ lựa chọn trên, tính thời gian chậm tác dụng tiêu chuẩn cho phép, đồng phanh cầu tối ưu nhất, hiệu phanh đạt phù hợp cho xe khảo sát 84 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu: Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, với nhiệm vụ đặt ra, luận văn giải vấn đề cụ thể sau đây: Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu kết nghiên cứu - ngồi nước liên quan đến đề tài, từ xác định phương pháp nghiên cứu, hướng nghiên cứu đề tài luận văn Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp mơ hình hóa, từ sở lý thuyết - này, ta mơ hình hóa đường ống, cụm van hệ thống phanh khí nén Xây dựng phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén - phương pháp mơ hình hóa, phương pháp tính gồm ba bước:  Mơ hình hóa phận mạch dẫn động phanh khí nén thành khâu D-E  Thiết lập phương trình vi phân khâu  Dùng phần mềm Matlab để giải phương trình vi phân, từ xác định đặc tính động lực học phanh - Ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén cho mạch dẫn động phanh cụ thể, mạch dẫn động phanh khí nén dịng xe Daewoo – BS-090 đưa phương pháp hiệu chỉnh (khi cần thiết) - Khảo sát số thông số đầu vào thông số kết cấu hệ thống để từ xác định thời gian chậm tác dụng hệ thống, đề số phương án thay đổi nhằm nâng cao hiệu hệ thống phanh có xét đến tính kinh tế - So sánh lý thuyết tính tốn tiêu chuẩn thực tế cho thấy kết phù hợp Như phương pháp nghiên cứu mà tác giả sử dụng có độ tin cậy cao Do sử dụng mơ hình kết nghiên cứu cho mục đích tính tốn, kiểm tra thiết kế hệ thống phanh khí nén 85 Nội dung luận văn tài liệu mang tính hệ thống, đầy đủ, áp dụng vào thực tế để tính tốn động lực học dẫn động hệ thống phanh khí nén Do thời gian có hạn nên đề tài mang tính lý thuyết, chưa có thực nghiệm để kiểm nghiệm phương pháp tính tốn Hƣớng phát triển đề tài: Do hạn chế mặc thời gian kinh phí nên đề tài dừng lại việc nghiên cứu lý thuyết phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén Trong tương lai, có điều kiện phát triển thêm đề tài mở rộng theo hướng: - Xây dựng mơ hình thực tế để tính tốn kiểm nghiệm độ xác phương pháp tính tốn, đánh giá sai số tính tốn lý thuyết thực nghiệm, từ tìm hệ số thực nghiệm để đưa phương pháp tính tốn vào ứng dụng thực tế - Sử dụng phương pháp mơ hình hóa để tính tốn mạch dẫn động phanh khí nén phức tạp hệ thống phanh khí nén có sử dụng van điện từ, hệ thống phanh khí nén có sử dụng ABS, ASR… Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy giáo PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan, tận tình hướng dẫn trình làm luận văn, cảm ơn quan tâm giúp đỡ thầy Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau đại học bạn học viên lớp 11BCKDL khóa 2011B tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn thời gian quy định / Xin chân thành cảm ơn 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Cẩn (2004), Phanh ô tô – Cơ sở khoa học thành tựu mới, NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội Đặng Huy Cường (2013), Nghiên cứu mơ hình hóa mơ hệ thống phanh khí nén cho tơ tải, Luận văn thạc sĩ, ĐH BKHN Đặng Quốc Cường (2012), Nghiên cứu mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén Rơ-mooc nhiều cầu, Luận văn thạc sĩ, ĐH SPKT TPHCM Nguyễn Trọng Hoan (2004), “Bài giảng động lực học hệ thống thuỷ khí tơ”, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đào Mạnh Hùng (2006), Tính tốn tĩnh tính tốn động hệ thống dẫn động phanh khí nén tơ tải cỡ trung cỡ lớn, Luận văn thạc sĩ, ĐH GTVT Nguyễn Quang Hưng (2013), Nghiên cứu thử nghiệm xác định thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh khí nén, Luận văn thạc sĩ, ĐH BKHN Nguyễn Phùng Quang (2004) MATLAP & Simulink, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hoài Sơn (2002), Ứng dụng Matlap tính tốn kĩ thuật, NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thanh Sơn (2012), Nghiên cứu phương pháp tính tốn, lựa chọn thông số kết cấu hệ thống phanh dẫn động khí nén nhằm giảm thiều thời gian chậm tác dụng hệ thống, Luận văn thạc sĩ, ĐH BKHN 10 Vương Xuân Sinh (2007), Nghiên cứu mô động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén ô tô quân sự, Luận văn thạc sĩ, HV KTQS 11 Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chương, Trịnh Minh Hoàng (2009), Kết cấu ô tô, NXB Bách Khoa Hà Nội 12 Nguyễn Khắc Trai (2006), Cơ sở thiết kế ô tô, NXB Giao thông vận tải Hà Nội 13 Nguyễn Khắc Trai (2006), Cấu tạo gầm ô tô tải, ô tô buýt, NXB Giao thông vận tải Hà Nội 87 ... lực học dẫn động phanh khí nén. ? ?Động lực học dẫn động phanh? ?? động lực học truyền động khí nén bên hệ thống phanh, phạn vi luận văn, tính tốn phần liên quan đến truyền động khí nén bên hệ thống, ... thuyết hệ thống phanh khí nén tơ  Động lực học dẫn động phanh khí nén  Lý thuyết mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén 1.4.3 Hƣớng nghiên cứu i., Nghiên cứu lý thuyết hệ thống phanh khí nén  Nghiên... sau:  Mơ hình hóa chi tiết, phận hệ thống phanh khí nén để phục vụ cho việc tính tốn động lực học hệ thống phanh khí nén  Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén sở xe Buýt DEAWOOBS-090 nhằm