Mô phỏng và tính toán quãng đường phanh cho ô tô tải loại n3 có trang bị hệ thống dẫn động phanh khí bằng nén

Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội Luận văn thạc sĩ khoa học Mô tính toán qung đờng phanh cho ôtô tải loại n3 có trang bị Hệ thống dẫn động phanh khí nén Chuyên nghành : khí ôtô M số: Lê đức ân Ngời hớng dẫn khoa học: PGS,TS: Nguyễn Trọng Hoan Hà nội: 2007 Mục lục Mở ĐầU Chơng I: đặc điểm hệ thống phanh khí nén ôtô tải Trang 1.1 Tổng quan tình hình sản xuất lu hành xe Việt Nam, giới Tổng quan hệ thống dẫn động phanh khí nén 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý chung hệ thống phanh xe tải 1.2.2 1.2 1.3 Nguyên lý làm việc hệ thống phanh khí Đặc điểm hệ thống dẫn động phanh khí nén xe tải 1.3.1 Thời gian chậm tác dụng 1.3.2 11 11 Các biện pháp làm giảm độ chậm tac dụng hệ thống 12 1.4 Quãng đờng phanh ôtô có trang bị phanh khí nén 13 1.5 Kết luận 14 Chơng II: phơng pháp mô dẫn động phanh khí tính qung đờng phanh 2.1 Phơng pháp mô 16 2.2 Phơng pháp mô tập trung 16 2.2.1 Phơng trình lu lợng qua tiết lu 17 2.2.2 Phơng trình lu lợng vào dung tích 19 2.2.3 Phơng trình lu lợng điểm nút 22 2.3 Các phơng pháp tính toán 22 2.3.1 Các phơng pháp tính toán 22 2.3.2 Giới thiệu chung phần mềm Matlab 26 2.4 2.4.1 2.4 Phơng pháp tính quãng đờng phanh 27 Hiệu phanh 27 Kết luận 31 Chơng III: mô tính qung đờng phanh 3.1 Mô tính toán áp suất cấp vào bầu phanh 3.1.1 34 Giới thiệu chung xác định sơ đồ hệ thống dẫn động phanh 34 3.1.2 Xây dựng mô hình hệ thống phanh khí nén 35 3.1.3 Mô hình toán học phơng pháp giải 35 3.1.4 Các giả thiết tính toán 38 3.1.5 3.2 Giải hệ phơng trình vi phân kết 38 Tính quãng đờng phanh 54 Chơng IV: Khảo sát nhân tố ảnh hởng đến qung đờng phanh 4.1 Đặt vấn đề 59 4.2 ảnh hởng tông số đến kết cấu 61 4.2.1 Đờng kính ống từ tổng tới ngã ba 61 4.2.2 Đờng kinh ống từ ngã ba tới bầu phanh 64 4.2.3 Thể tích bầu phanh 67 4.2.4 Van gia tốc 69 4.3 4.4 ảnh hởng thông số sử dụng 73 4.3.1 Tải trọng 73 4.3.2 Vận tốc 74 Kết tính toán thảo luận 77 Kết luận 78 Phụ lục Tóm tắt luận văn Trong năm gần đây, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam có tiến rõ rệt, nhiên chất lợng xe sản xuất nớc cha cao Trong đó, chất lợng hiệu hệ thống phanh vấn đề đợc quan tâm hàng đầu liên quan trực tiếp đến an toàn giao thông tiêu chuẩn mang tính pháp lý Đối với loại xe tải có trang bị hệ thống dẫn động phanh khí nén thờng có đặc điểm thời gian chậm tác dụng tơng đối lớn, dẫn đến thời gian quãng đờng phanh lớn Do đó, việc nghiên cứu để đánh giá hiệu phanh ôtô trình thiết kế hiệu chỉnh kết cấu tìm giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu phanh trớc đa sản xuất thử nghiệm cần thiết Xuất phát từ mục đích trên, tác giả lựa chọn đề tài Mô tính toán quãng đờng phanh cho ôtô tải loại N3 có trang bị hệ thống dẫn động phanh khí nén Những nội dung số kết đạt đợc luận án: - Nghiên cứu sở lý thuyết phơng pháp mô dẫn động khí nén tính quãng đờng phanh Từ xây dựng mô hình toán học cho hệ thống dẫn động phanh khí nhằm phục vụ cho việc tính toán quãng đờng phanh - Sử dụng Matlab Simulink mô tính quãng đờng phanh Phơng pháp cho phép đơn giản tăng độ xác kết tính toán - Khảo sát ảnh hởng số thông số kết cấu sử dụng đến quãng đờng phanh ôtô Từ đa số kiến nghị giải pháp kỹ thuật nhà thiết kế (lựa chọn thông số kết cấu tối u cho hệ thống phanh), nh số khuyến cáo ngời sử dụng nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông Từ khoá: Hệ thống phanh khí, Matlab Simulink, mô tập trung, áp suất bầu phanh, qung đờng phanh Mở đầu A/ Đặt vấn đề: Ngày nay, ôtô trở thành phơng tiện giao thông vận tải thiếu xã hội Bởi vậy, ôtô luôn đợc cải tiến hoàn thiện theo xu hớng đại hơn, thân thiện với ngời môi trờng nhằm đáp ứng đợc tiêu chuẩn kỹ thuật, an toàn môi trờng ngày cao Trong năm gần đây, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam có tiến rõ rệt, bớc đầu đáp ứng đợc nhu cầu kinh tế quốc dân số chủng loại xe Tuy nhiên, ngành công nghiệp giai đoạn sơ khai nên nhiều việc phải làm để sản xuất loại ôtô chất lợng cao, phục vụ cho nhu cầu sản xuất nớc mà hớng đến xuất Trong bối cảnh nh vậy, việc nghiên cứu động lực học ôtô phục vụ cho trình thiết kế chế tạo, cụm, hệ thống xe tiến tới chế tạo ôtô hoàn chỉnh mang thơng hiệu Việt Nam đáp ứng đợc tiêu chuẩn quốc tế quan trọng cần thiết Đối với ôtô tải, vấn đề đợc quan tâm hàng đầu chất lợng hiệu hệ thống phanh, liên quan trực tiếp đến an toàn giao thông tiêu chuẩn mang tính pháp lý Trên thực tế, loại xe tải trung bình cỡ lớn thờng đợc trang bị hệ thống dẫn động phanh khí nén với đặc điểm bật thời gian chậm tác dụng (hay gọi thời gian phản ứng) tơng đối lớn, dẫn đến thời gian phanh quãng đờng phanh lớn Vấn đề trở nên nghiêm trọng xe tải loại N3 chúng có kích thớc lớn nên đờng ống dẫn khí thờng dài làm tăng thêm thời gian chậm tác dụng hệ thống Trong trờng hợp nh khó đảm bảo đợc thời gian phản ứng hệ thống quãng đờng phanh phạm vi cho phép tiêu chuẩn quy định Do đó, trình thiết kế hệ thống phanh, việc nghiên cứu tính toán để biết đợc cách tơng đối xác quãng đờng phanh mức độ đáp ứng tiêu chuẩn, quy định phơng pháp mô cần thiết Phơng pháp cho phép đánh giá sơ hiệu phanh ôtô trình thiết kế giúp cho nhà thiết kế điều chỉnh kết cấu tìm giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu phanh trớc đa sản xuất thử nghiệm Với cách làm nh vậy, ngời ta tiết kiệm đợc thời gian, công sức tiền của, giảm bớt thử nghiệm nhờ rút ngắn đợc thời gian thiết kế tiết kiệm chi phí Với học hỏi tìm hiểu thân, dới hớng dẫn trực tiếp, tận tình thầy PGS TS Nguyễn Trọng Hoan giúp đỡ thầy cô môn Ôtô Xe chuyên dụng, Viện Cơ khí Động lực Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, tiến hành nghiên cứu đề tài: Mô tính toán qung đờng phanh cho ôtô tải loại N3 có trang bị hệ thống dẫn động phanh khí nén B/ mục đích đề tài Mô tính toán quãng đờng phanh ôtô tải cỡ lớn trang bị hệ thống dẫn động khí nén có kể đến thời gian chậm tác dụng trình tăng áp suất khí nén bầu phanh Trên sở tìm biện pháp thích hợp để nâng cao hiệu phanh trình thiết kế hệ thống C/ đối tợng nghiên cứu Đối tợng nghiên cứu Đề tài hệ thống phanh dẫn động dẫn động khí nén ôtô tải loại N3 (có trọng lợng toàn 12 tấn) yếu tố ảnh hởng đến hiệu phanh D/ nội dung luận văn Phần mở đầu: A/ Đặt vấn đề B/ Mục đích đề tài C/ Đối tợng nghiên cứu D/ Phạm vi nghiên cứu Chơng I: Đặc điểm hệ thống dẫn động phanh khí nén ô tô tải Chơng II: Phơng pháp mô dẫn đông khí nén tính quãng đờng phanh Chơng III: Mô tính quãng đờng phanh Chơng IV: Khảo sát nhân tố ảnh hởng đến quãng đờng phanh Phần kết luận Phụ lục sơ đồ mô khốiSimulink Matlab phanh sau van gia tốc p6 Hình 2- Sơ đồ mô áp suất đầu vào van gia tốc p6 khối Simulink Matlab PL Phụ lục sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau van gia tốc p7 Hình 3- Sơ đồ mô áp suất ngã ba hai bánh xe bên phải cầu sau p7 khối Simulink Matlab PL Phụ lục sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau van gia tốc p8 Hình 4- Sơ đồ mô áp suất ngã ba hai bánh xe bên trái cầu sau p8 khối Simulink Matlab PL Phụ lục sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau van gia tốc p9 Hình 5- Sơ đồ mô áp suất bầu phanh bánh xe cầu sau p9 khối Simulink Matlab sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau van gia tốc p10 Hình 6- Sơ đồ mô áp suất bầu phanh bánh xe cầu sau p10 khối Simulink Matlab PL Phụ lục sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau van gia tốc p11 Hình 7- Sơ đồ mô áp suất bầu phanh bánh xe cầu sau p11 khối Simulink Matlab sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau van gia tốc p12 Hình 8- Sơ đồ mô áp suất bầu phanh bánh xe cầu sau p12 khối Simulink Matlab PL Phụ lục sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau có van gia tốc p5 Hình 9- Sơ đồ mô áp suất đầu vào từ tổng p5 khối Simulink Matlab có lắp van gia tốc sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau có van gia tốc pA Hình 10- Sơ đồ mô áp suất khoang A van gia tốc pA khối Simulink Matlab có lắp van gia tốc PL Phụ lục sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau có van gia tốc px Hình 11- Sơ đồ mô áp suất đầu vào từ tổng px khối Simulink Matlab có lắp van gia tốc PL Phụ lục sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau có van gia tốc pB Hình 12- Sơ đồ mô áp suất khoang B van gia tốc pB khối Simulink Matlab có lắp van gia tốc PL Phụ lục 10 sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau có van gia tốc p8 Hình 13- Sơ đồ mô áp suất khoang B van gia tốc tới ngã ba cầu sau p8 khối Simulink Matlab có lắp van gia tốc PL10 Phụ lục 11 sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau có van gia tốc p9,p12 Hình 14 - Sơ đồ mô áp suất từ ngã ba p9 tới hai bánh xe bên phải khối Simulink Matlab có lắp van gia tốc p9 p12 sơ đồ mô giống nhau, p12 từ ngã ba chia hai bánh xe bên trái PL11 Phụ lục 12 sơ đồ mô khối simulink Matlab phanh sau có van gia tốc p10,p11,p13,p14 Hình 15- Sơ đồ mô áp suất bầu phanh bánh xe bên trái bên phải làp10, p11, p13, p14 khối Simulink Matlab có lắp van gia tốc PL12 PL13 tài liệu tham khảo .., 1985 J.Y.Wong, Theory of ground vehicles John Wiley & Sons, INC, 2001 Nguyễ Hữu Cẩn, D Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị vàng, Lý thuyết ôtô máy kéo NXB Khoa học kỹ thuật, HàNội 2000 Automotive Brake Systems Robert Bosch GmbH, 1995 Hoàng Văn Hơng, Luận văn Thạc sỹ " Nghiên cứu, mô tính toán tối u hoá hệ thống dẫn động phanh khí nén ôtô tải ", Hà Nội, 2002 Trần Văn Nghĩa, " Tin học ứng dụng tronh thiết kế khí " NXB Giáo Dục Tóm tắt luận văn Trong năm gần đây, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam có tiến rõ rệt, nhiên chất lợng xe sản xuất nớc cha cao Trong đó, chất lợng hiệu hệ thống phanh vấn đề đợc quan tâm hàng đầu liên quan trực tiếp đến an toàn giao thông tiêu chuẩn mang tính pháp lý Đối với loại xe tải có trang bị hệ thống dẫn động phanh khí nén thờng có đặc điểm thời gian chậm tác dụng tơng đối lớn, dẫn đến thời gian quãng đờng phanh lớn Do đó, việc nghiên cứu để đánh giá hiệu phanh ôtô trình thiết kế hiệu chỉnh kết cấu tìm giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu phanh trớc đa sản xuất thử nghiệm cần thiết Xuất phát từ mục đích trên, tác giả lựa chọn đề tài Mô tính toán quãng đờng phanh cho ôtô tải loại N3 có trang bị hệ thống dẫn động phanh khí nén Những nội dung số kết đạt đợc luận án: - Nghiên cứu sở lý thuyết phơng pháp mô dẫn động khí nén tính quãng đờng phanh Từ xây dựng mô hình toán học cho hệ thống dẫn động phanh khí nhằm phục vụ cho việc tính toán quãng đờng phanh - Sử dụng Matlab Simulink mô tính quãng đờng phanh Phơng pháp cho phép đơn giản tăng độ xác kết tính toán - Khảo sát ảnh hởng số thông số kết cấu sử dụng đến quãng đờng phanh ôtô Từ đa số kiến nghị giải pháp kỹ thuật nhà thiết kế (lựa chọn thông số kết cấu tối u cho hệ thống phanh), nh số khuyến cáo ngời sử dụng nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông Từ khoá: Hệ thống phanh khí, Matlab Simulink, mô tập trung, áp suất bầu phanh, qung đờng phanh THESIS SUMMARY In recent years, Vietnam Car Industry has had obviousbrekthroughs, but the quality of cars produceg inland is not high Especially, the quality and effect of brake systems are fistly concerneg because they relate directly to traffic safety andlegal standards For trucks equipped with the compressed air brake steer systems, they have quite high effect dwlay, which leads to high brake time and stretch Therefore, it is very necessary to evaluate the effect of car brake in the process of design and structural conrrection oer to find solutions in order to improve the, effect before putting into test production Starting from above aims, the author chose the them imitating and calculating the brake strech for trucks type N3 winh the compressed air brake steer systems Main contents and achieved results of the theis are below: - Researching the theoretical basis and compressed air steer imitation method and calculating brake stretches, from that point building a mathematical model for air brake steer sytems with the aim at serving for calculating brake stretches - Using Matlab Simulink Imitation and caculating brake stretches This method is simple and increases the accuracy of calculating results - Surveying effects of some structural parameters and using brake stretches, and then, providing some petitions about technical solutionns for designers ( selecting optimal structural parameters for beake systems) as well as some recommendations for users in order to raise motion safety to minimize traffic accidents Key works: air brake system, Matlab Simulink, concentrative imitation, pressure at brake chamber, brake stretch ... Mô tính toán quãng đờng phanh cho tô tải loại N3 có trang bị hệ thống dẫn động phanh khí nén Những nội dung số kết đạt đợc luận án: - Nghiên cứu sở lý thuyết phơng pháp mô dẫn động khí nén tính. .. cô môn tô Xe chuyên dụng, Viện Cơ khí Động lực Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, tiến hành nghiên cứu đề tài: Mô tính toán qung đờng phanh cho tô tải loại N3 có trang bị hệ thống dẫn động phanh. .. động phanh khí nén B/ mục đích đề tài Mô tính toán quãng đờng phanh tô tải cỡ lớn trang bị hệ thống dẫn động khí nén có kể đến thời gian chậm tác dụng trình tăng áp suất khí nén bầu phanh Trên