Nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô thaco HD72 sản xuất ở việt nam khi vận chuyển gỗ

Do vậy, việc nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách ở nước ta hiện nay.. Qua tổng qu

-

NGUYỄN VĂN MINH

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH

Ô TÔ TẢI THACO HD72 SẢN XUẤT Ở VIỆT NAM

KHI VẬN CHUYỂN GỖ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 60 52 01 03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS LÊ VĂN THÁI

Đồng Nai, 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học

Đồng Nai, ngày … tháng 06 năm 2016

Người cam đoan

(ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Văn Minh

LỜI CÁM ƠN

Trong thời gian học tập và nghiên cứu hoàn thành luận văn này, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô và các bạn cùng lớp Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Cơ điện – Công trình trường Đại học Lâm Nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Thầy trực tiếp hướng dẫn: Phó giáo sư – Tiến sĩ Lê Văn Thái, người

thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, chỉ dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Hội đồng chấm luận văn đã cho em những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn này

Cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Cao Ðẳng Nghề Cơ Giới Và Thủy Lợi nơi tác giả đang tham gia công tác giảng dạy, đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi về thời gian, chuyên môn để tác giả an tâm học tập và hoàn thành Luận văn Xin kính chúc các Quí thầy cô luôn luôn mạnh khỏe, thành công và là ngọn cờ tiên phong dẫn đường cho thế hệ sau chúng em được tiếp bước trên con đường nghiên cứu khoa học của đất nước

Em xin chân thành cảm ơn!

Đồng Nai, ngày … tháng 06 năm 2016

Học viên thực hiện

MỤC LỤC

Trang

Lời cám ơn ii

Mục lục iii Danh mục các bảng vii Danh mục các hình viii Đặt vấn đề 1

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

1.1 Thực trạng cơ giới hóa trong khâu vận chuyển gỗ 3

1.2 Tình hình nghiên cứu về động lực phanh ô tô 7

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 7

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 10

1.3 Nhận xét 15

Chương 2 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 16

2.1 Mu ̣c tiêu nghiên cứu 16

2.2 Đối tươ ̣ng, phạm vi nghiên cứu 16

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 16

a Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh 19

b Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh 20

2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 21

2.3 Nội dung nghiên cứu 21

2.4 Phương pháp nghiên cứu 22

Chương 3 Động lực học quá trình phanh ô tô thaco HD72 chở gỗ 23 3.1 Tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ 23

3.1.1 Lựa chọn mô hình tính toán động lực học quá trình phanh

ô tô chở gỗ ……… 23

3.1.2 Các chỉ tiêu động lực học đánh giá hiệu quả phanh 26

3.1.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 26

3.1.2.2 Thời gian phanh 27

3.1.2.3 Quãng đường phanh 28

3.1.2.4 Lực phanh hoặc lực phanh riêng 29

3.1.3 Các chỉ tiêu động lực học đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh 31

3.2 Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ 33

3.2.1 Lực tác dụng lên ô tô chở gỗ chạy xuống dốc khi phanh 33 3.2.1.1 Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh 35

a Lực cản quán tính - Pj 35

b Lực cản lăn - Pf 36

c Lực cản dốc – Pi 37

d Lực cản không khí – Pw 37

e Lực phanh lớn nhất – Pp 38

3.2.1.2 Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên ô tô khi phanh 39

3.2.1.3 Tỷ lệ phân chia lực phanh trên các cầu xe ô tô 40 3.2.2 Phương trình cân bằng lực khi phanh 42

3.2.3 Xây dựng phương trình vi phân chuyển động của ô tô chở gỗ khi phanh 42

3.2.4 Xây dựng phương trình vi phân chuyển động của ô tô xoay quanh trọng tâm 43

3.2.5 Giải phương trình động lực học của ô tô khi phanh bằng

phương pháp số 45

Chương 4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng động lực học quá trình phanh ô tô thaco HD72 vận chuyển gỗ 47

4.1 Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh 47

4.2 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh ô tô 48

4.2.1 Khảo sát các yếu tố thuộc về điều kiện đường 49

4.2.1.1 Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh 49 a Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch 49

b Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt 55

4.2.1.2 Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh 60

a Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch 60

b Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt 64

4.2.2 Khảo sát các yếu tố thuộc về chế độ khai thác sử dụng 72 4.2.2.1 Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến chất lượng phanh 72

a Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch 72

b Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt 76

4.2.2.2 Ảnh hưởng của tải trọng xe đến chất lượng phanh 83 4.2.3 Khảo sát các yếu tố thuộc về kết cấu xe 87

4.2.3.1 Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh đến chất lượng phanh 87

4.2.3.2 Ảnh hưởng của thời điểm tác động phanh trên các cầu đến chất lượng phanh 91

4.3 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định hướng chuyển động khi phanh 95

4.3.1 Ảnh hưởng của độ lệch lực phanh đến góc lệch hướng

chuyển động 96

4.3.2 Ảnh hưởng của hệ số bám đến góc lệch hướng chuyển động 96

4.3.3 Ảnh hưởng của vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển động 97

Kết luận và kiến nghị 99

1 Kết luận 99

2 Kiến nghị 100

Tài liệu tham khảo 101

Phụ lục 105

với đường nhựa

54

với đường đất

59

phanh đối với đường nhựa

64

phanh đối với đường đất

71

phanh, đối với đường nhựa

75

phanh, đối với đường đất

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Số hiệu

2012

4

dòng

20

29

4.1 Mô hình tính toán xe ô tô chở gỗ thực hiện quá trình

phanh khi trên đường xuống dốc

47

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác, đó là sự di chuyển

gỗ từ kho gỗ trong rừng về nhà máy sản xuất hoặc vận chuyển gỗ thành phẩm từ nơi sản xuất, xuất khẩu đến nơi sử dụng Đây là một khâu công việc hết sức nặng nhọc

và chi phí nhiều chi phí lao động nên việc áp dụng cơ giới hóa khâu công việc này

là hết sức cần thiết

Trước đây, việc khai thác gỗ được tiến hành chủ yếu tại rừng tự nhiên, gỗ có đường kính lớn, trọng lượng riêng cao nên các thiết bị vận chuyển là những ô tô chuyên dùng được nhập từ nước ngoài như ô tô Praga, Zil 157, Volvo Ngày nay, với chủ trương của Chính phủ về việc đóng cửa khai thác rừng tự nhiên nên khai thác rừng chủ yếu diễn ra ở rừng trồng, gỗ có kích thước nhỏ, trọng lượng riêng thấp và đặc biệt là có đường dân sinh tới khu rừng này Do vậy, các chủ rừng hiện nay sử dụng chủ yếu là các xe vận tải sản xuất ở trong nước để vận chuyển gỗ Hiện nay ở nước ta có nhiều tập đoàn, công ty đã chế tạo và lắp ráp xe vận tải như Vinasuki, Thaco Trường Hải…, với những sản phẩm hết sức đa dạng và phong phú Hàng năm các tập đoàn này đã sản xuất hàng ngàn đầu xe với trọng tải xe từ hạng nhẹ, trung bình, nặng và rất nặng

Khi vận t ả i gỗ có thể sử dụng rất nhiều loại xe tải khác nhau, trong đó nhiều nơi đã sử dụng xe Thaco HD72 với tải trọng 3,5 tấn Đây là loại xe phổ biến mà các lâm trường, công ty khai thác, hộ sản xuất kinh doanh gỗ rừng trồng

đã và đang sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ do giá cả phù hợp với túi

tiền người Việt nam (khoảng 620.000.000 VNĐ /1chiếc) Do vậy, việc nghiên cứu

động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách ở nước ta hiện nay

Từ những vấn đề đã nêu ở trên, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu động lực học

quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ”

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Xây dựng mô hình phanh của xe ô tô tải THACO HD72 khi vận chuyển gỗ làm cơ sở cho việc tính toán và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới động lực học quá trình phanh khi xe chuyển động Kết quả nghiên cứu đạt được là cơ sở khoa học cho việc đưa ra các chỉ dẫn và chọn chế độ sử dụng xe hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả

và độ an toàn cho xe khi chuyển động

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để đưa ra các chỉ dẫn, chú ý trong quá trình sử dụng xe ô tô tải THACO HD72 vận chuyển gỗ nhằm khai thác xe hiệu quả

và an toàn khi vận chuyển gỗ

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Thực trạng cơ giới hóa trong khâu vận chuyển gỗ

Việt Nam là nước có ngành lâm nghiệp năng động, nhất là trong lĩnh vực sản xuất, chế biến gỗ và các sản phẩm từ gỗ Đây là lĩnh vực rất quan trọng đối với nền kinh tế Việt Nam và động lực thúc đẩy phát triển kinh tế, đặc biệt là đối với các vùng nông thôn, vùng cao đồi núi trung du Theo thống kê của Bộ NN&PTNN năm

2012, tổng kim ngạch chế biến gỗ của Việt Nam ước tính đạt 4,0 tỷ đô la Mỹ Nhìn chung, công nghiệp chế biến và xuất khẩu gỗ đạt tỷ lệ tăng trưởng bình quân 16%/năm trong giai đoạn 2007-2012 Gần đây, Việt Nam đã trở thành nhà xuất khẩu ván dăm số một thế giới với tổng khối lượng lên đến 5,8 triệu tấn (trọng lượng khô) vào năm 2012, là quốc gia đứng thứ hai về xuất khẩu đồ gỗ ở khu vực Đông Nam Á và đứng thứ sáu thế giới về lĩnh vực này Khoảng 55% sản phẩm gỗ của Việt Nam được xuất đi thị trường Hoa Kỳ, Châu Âu và Châu Úc Ở Việt Nam theo quản lý rừng thống kê gồm có rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng sản xuất với diện tích như sau:

- Rừng đặc dụng: có 2,0 triệu ha, được quản

lý bởi các khu bảo tồn

- Rừng phòng hộ: có 4,6 triệu ha, được duy

trì vì mục tiêu bảo vệ các khu vực đầu nguồn,

bảo vệ đất và môi trường

- Rừng sản xuất: có gần 6,8 triệu ha trong

đó, 4,3 triệu ha là rừng tự nhiên sản xuất còn

bền vững Theo Chiến lược

Phát triển Lâm nghiệp Việt

Nam, diện tích rừng sản xuất

đáp ứng yêu cầu về chứng chỉ

quản lý rừng bền vững phấn

đấu đạt chỉ tiêu 30% tổng diện

tích, tương đương 1,8 triệu ha

Theo (hình 2) minh họa 3 thị

trường xuất khẩu gỗ chính của

Việt Nam trong 9 tháng đầu

2011 Việt Nam được kỳ vọng sẽ trở thành nước xuất khẩu gỗ và sản phẩm từ gỗ lớn nhất trong số các quốc gia Đông Nam Á vào năm 2013 với kim ngạch xuất khẩu ước tính đạt 5,5 tỷ đô la Mỹ vào cuối năm 2013 [2],[18]

Chính vì vậy khâu vận chuyển gỗ hiện tại ở Việt nam ta là rất cần thiết cho sự phát triển chung của đất nước trong thời kỳ đổi mới kinh tế Sau nhiều năm đổi mới ngành lâm nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể Tuy nhiên vẫn còn những vấn đề khó khăn trong vận chuyển gỗ Để giải quyết những khó khăn bức xúc đó, yêu cầu cấp bách đó là phải tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa lâm

nghiệp, làm biến đổi nhanh chóng nền sản xuất từ lao động thủ công sang cơ khí hóa, có hiệu quả, tăng năng xuất, giảm thời gian lao động và đưa nhanh sản phẩm đến tay người tiêu dùng

Để cơ giới hóa sản xuất vận chuyển gỗ, trước hết cần tập trung đẩy mạnh công nghiệp hóa, nhằm phá vỡ trạng thái trì trệ thúc đẩy sự dịch chuyển kinh tế công nghiệp và dịch vụ, tạo sự phát triển cho toàn xã hội

Việc đưa xe - máy vào sản xuất lâm nghiệp ở nước ta, hầu như chưa đáp ứng được nhu cầu, vì 70% khối lượng công việc được làm bằng thủ công chỉ có 30% khối lượng công việc là được cơ giới hóa Từ đó, dẫn đến năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lâm nghiệp còn thấp

Có thể nói địa hình đường ở Việt Nam khá phức tạp, có độ dốc lớn Hơn thế nữa, sản xuất lâm nghiệp thường tập trung ở vùng sâu, vùng xa nên khó khăn trong việc vận chuyển cơ giới hóa vào sản xuất Các chính sách đầu tư của nhà nước cho ngành lâm nghiệp có, nhưng còn hạn chế nên các đơn vị lâm nghiệp và người dân gặp khó khăn trong việc mua xe, thiết bị để áp dụng vào sản xuất Các nghiên cứu cải tiến để tạo ra các thiết bị phù hợp với địa hình, điều kiện đường Việt nam còn rất

ít, chưa được quan tâm đúng mức

Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển gồm có hai công đoạn sau: Vận chuyển từ nơi khai thác đến các kho chứa, nhà máy hoặc các bãi tập kết và vận chuyển từ các kho chứa sản phẩm của nhà máy đến nơi tiêu thụ Vậy việc vận chuyển các nguyên liệu gỗ và các sản phẩm từ gỗ đến nơi tiêu thụ cũng gặp nhiều khó khăn vì các tuyến đường dùng cho ôtô, vận chuyển gỗ và các lâm sản khác nằm rải rác trên các khu vực khai thác rộng lớn hoặc các con đường quốc lộ hay tỉnh lộ Với hình thức vận chuyển lâm sản tới nơi sản xuất hoặc tiêu thụ bằng đường bộ có

ưu thế hơn vận chuyển bằng đường sắt và đường thủy

Những năm gần đây, vận chuyển bằng đường bộ (chủ yếu bằng ô tô) chiếm vai trò quan trọng trong nền kinh tế nói chung và ngành lâm nghiệp Việt Nam nói riêng Chính vì vậy để có các sản phẩm từ gỗ chúng ta phải vào rừng khai thái gỗ và thu gom lại, bốc xếp lên xe ô tô vận chuyển về kho bãi nhà máy và chế biến thành

sản phẩm Khai thác gỗ là một công đoạn trong quá trình sản xuất lâm nghiệp Chúng ta sử dụng các công cụ thủ công hoặc máy móc để chặt hạ Đường rừng thường là các vùng đồi núi, sử dụng đường dân sinh, địa hình hiểm trở nên việc khai thác vận chuyển cũng gặp rất nhiều khó khăn và không đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác, đặc biệt là các khu rừng tự nhiên Trong các khâu của quá trình khai thác, vận chuyển và vận xuất là một khâu quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, giá thành và chi phí khai thác gỗ

Hiện nay do sự chỉ đạo của Nhà nước phát triển cơ chế kinh tế nhiều thành phần, nên thực hiện việc giao đất khoán rừng cho các hộ nông dân sử dụng lâu dài trên các địa bàn trung du miền núi Các hộ nông dân, doanh nghiệp tư nhân sản xuất nông - lâm nghiệp xuất hiện và phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là công tác vận chuyển Nhiều doanh nghiệp tư nhân, hộ gia đình, các chủ trang trại đã mua xe ô tô tải với mục đích để tự vận chuyển gỗ khai thác, gỗ thành phẩm đến nơi sản xuất và tiêu thụ sản phẩm, chủ động về thời gian và hạ giá thành sản phẩm đến tay người tiêu dùng

Để thực hiện những công việc trên các doang nghiệp và hộ gia đình đã mua và sử dụng các loại xe ô tô được sản xuất trong nước có giá thành phù hợp với nhu cầu và điều kiện tài chính của các hộ gia đình Chủ yếu là các loại ô tô tải trung bình từ 3,5 tấn đến 5,0 tấn để khai thác gỗ và phù hợp với điều khiện đường của Việt Nam Công việc khai thác lâm sản đối với các nước có nền công nghiệp phát triển thì sự quy hoạch phát triển rừng nguyên sinh và rừng trồng để khai thác rất tốt, nên người ta dùng những phương thức khai thác, vận chuyển và vận xuất hiện đại hơn hay dùng các loại máy móc có nhiều tính năng hơn, năng suất cao hơn…, các loại ô

tô tải lớn, máy chuyên dùng tốt hơn… Tuy nhiên, chúng có giá thành cao, vốn đầu

tư lớn Nếu muốn thực hiện thì chỉ phù hợp với những công ty hoặc tập đoàn lâm nghiệp quy mô lớn và thích ứng với các khu khai thác gỗ và lâm sản tập trung có khối lượng lớn Những năm trước đây, nước ta đã nhập từ nước ngoài một số loại

xe ô tô tải và xe chuyên dùng sử dụng vào việc vận chuyển lâm sản như: LKT 80 do Tiệp Khắc sản xuất; CAT - Mỹ; VOLVO – Thụy Điển; KOMATSU - Nhật Bản

Còn đối với Việt nam, do xuất phát là một nước có nền kinh tế chủ yếu phụ thuộc vào nông nghiệp, vừa thoát khỏi chiến tranh, nền công nghiệp luyện kim và chế tạo máy phát triển chậm, ít vốn đầu tư nên chưa thể chế tạo được tất cả tổng thành các loại ô tô và máy chuyên dùng, mà chỉ chế tạo được một số chi tiết, bộ phận đơn giản của xe như khung sắt xi, vỏ xe … và chủ yếu là lắp ráp xe với các linh kiện nhập khẩu Nhưng cũng một phần hạ được giá thành của xe ô tô trong nước so với xe nhập khẩu chịu thuế…,tại thị trường Việt Nam

Các hãng sản xuất và lắp ráp xe trong nước như công ty THACO Trường Hải, công ty cổ phần ô tô Xuân Kiên VINAXUKI, thì xe ô tô tải tầm trung đáp ứng được nhu cầu vận chuyển khi khai thác, vận chuyển gỗ cùng với điều kiện kinh tế của các doanh nghiệp tư nhân, hộ gia đình của Việt Nam hiện nay

1.2 Tình hình nghiên cứu về động lực phanh ô tô

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Việt Nam là nước đi lên từ nền nông lâm nghiệp lạc hậu và trải qua hai cuộc chiến tranh chống Pháp – Mỹ Sau năm 1975 giải phóng thống nhất đất nước, với phương châm của Nhà nước đẩy mạnh Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước Nhưng giai đoạn này máy móc cơ giới hóa chủ yếu tập trung vào sản xuất nông nghiệp Nên trình độ khoa học kỹ thuật của ta còn hạn chế và nền kinh tế chậm phát triển

Năm 1988 với chủ trương của Đảng đưa ra thực hiện khoán 10 và những việc cần làm ngay của Cố Tổng bí thư Nguyễn Văn Linh, đã làm cho nền kinh tế nước ta bắt đầu có những bước phát triển vượt bậc, tự do đa phương hóa, đa dạng hóa nền kinh tế, nhà nước và tư nhân cùng phát triển

Trong những năm gần đây với sự hội nhập sâu rộng với các nước trên thế giới như WTO, TPP, nên kinh tế nông – lâm – công nghiệp và thủy sản …, đều phát triển mạnh mẽ, song song với nó, hạ tầng giao thông đường bộ được đầu tư

và làm mới triệt để, nhằm phục vụ việc vận chuyển hàng hóa phát triển kinh tế đất nước.…

Trong quá trình phát triển kinh tế đất nước, ngành công nhiệp chế tạo, sản

xuất lắp ráp xe ô tô được nhà nước ưu tiên phát triển với nhiều ưu đãi về thuế và mặt bằng xây dựng nhằm kích thích ngành công nghiệp ô tô sản xuất trong nước Với mong muốn ngày càng hoàn thiện hơn và theo kịp khoa học thế giới Bộ khoa học công nghệ Việt Nam từ lâu đã đầu tư vào nghiên cứu khoa học trong mọi đề tài và mọi lĩnh vực xã hội Trong đó có nhiều đề tài về chuyên ngành động lực ô

tô, do yêu cầu về sự an toàn cho xe và người khi tham gia giao thông nên vấn đề động lực quá trình phanh của ô tô cũng được ít nhiều sự quan tâm nghiên cứu của khoa học trong nước

Qua tổng quan nghiên cứu vấn đề thấy rằng các đề tài về việc nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô từ trước đến nay, đều khẳng định vai trò của hệ thống phanh ô tô trong khi vận tải hàng hóa là rất quan trọng Vì vận tải đường bộ

có nhiều ưu điểm như giá thành vận chuyển, chủ động được các kênh phân phối hàng hóa, không bị phụ thuộc hay tác động nhiều do điều kiện thiên nhiên và xã hội… Nên ô tô ngày càng được nhiều người sở hữu và sử dụng trong phát triển kinh tế xã hội, cũng như nghiên cứu, cải tiến các loại xe ô tô để ngày một tốt hơn,

an toàn hơn, thỏa mãn hơn với nhu cầu phục vụ xã hội…

Trong nhiều đề tài nghiên cứu về ô tô ở cấp nhà nước, các trường Đại học nói chung và các đề tài nghiên cứu hệ thống phanh của ô tô nói riêng đã có những

đề tài sau:

Đề tài nghiên cứu cấp Học viện của TS Nguyễn Sĩ Đỉnh – Trường Đại học

kỹ thuật Lê Quý Đôn: “Cải tiến hệ thống phanh khí nén một dòng thành hai dòng

có bộ điều hòa lực phanh”[8], nghiệm thu 11/03/2009 và đề tài: “Cải tiến hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực trên ô tô quân sự”, nghiệm thu ngày

20/06/2010.[9]

Hai đề tài trên đã ứng dụng, cải tiến trong hệ thống phanh trên các xe quân

sự, đảm bảo sự an toàn, tốt hơn khi phanh trên mọi điều kiện mặt đường … Ưu điểm hiệu quả phanh tối ưu, ổn định lái trong quá trình phanh, giá thành rẻ, dễ sửa chữa và bảo dưỡng…

Vũ Duy Khiêm, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội đã hoàn thành đề

tài Thạc sĩ: “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh trên xe ô tô có trang bị hệ thống phanh ABS” [12], Đề tài nghiên cứu trên xe ô tô khách hiệu INNOVA, đã

đánh giá được sự tối ưu, đảm bảo an toàn động lực học quá trình phanh của hệ thống phanh ABS được trang bị trên xe ô tô khi tham gia giao thông trên đường Khẳng định sự tin cậy được tính toán trên lý thuyết của mô hình toán trong vấn đề nghiên cứu động lực học quá trình phanh ABS

Phan Đắc Yến, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, với luận văn thạc sĩ

kỹ thuật về: “Nghiên cứu mô hình động lực học quá trình phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi dốc” [21] Tác giả đã xây dựng được mô hình toán

học, khảo sát động lực học phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi dốc, đưa ra một số phương pháp đánh giá hiệu quả phanh, sử lý số liệu bằng ngôn ngữ Pascal cho phép khảo sát nhiều phương án khác nhau… Giúp người vận hành xác định được các thông số ảnh hưởng đến quá trình phanh của liên hợp máy, nhằm hạn chế đến mức thấp nhất tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra trong khi tham gia giao thông của ô tô, máy kéo…

Nguyễn tài Cường, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, đã bảo vệ thành công luận văn thạc sĩ kỹ thuật về: “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURA-3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng” [7]

Kết quả đánh giá được hiệu quả phanh của máy kéo qua mô hình và công thức toán với ứng dụng phần mềm Matlab biểu diễn bằng đồ thị, đảm bảo độ chính xác, tin cậy và nhanh chóng khi phanh Giúp người vận hành máy, sử lý quá trình phanh máy một cách hợp lý và tốt nhất

Trần Đình Việt, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thủ Đức, năm 2014 thực hiện thành công đề tài: “Động lực học phanh thủy khí–thiết kế cơ cấu an toàn cho

hệ thống phanh thủy khí trên xe Huyndai” [16] Đảm bảo cho xe chạy an toàn với

mọi điều kiện mặt đường … hỗ trợ người lái xe yên tâm khi tham gia giao thông

Lê Đức Trung, Trường Đại học Giao thông vận tải Nghiên cứu thành công

đề tài: “Nghiên cứu khảo sát chuyển động của ô tô trong quá trình phanh” [17],

phân tích được một số sai lệch hướng chuyển động khi phanh Đưa ra các khuyến

cáo cho người lái xe cần giữ thẳng tay lái trong quá trình phanh xe ô tô, để đảm

bảo an toàn khi tham gia giao thông

Nguyễn Văn Bình, Trường Đại học Giao thông vận tải, với đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến hiệu quả phanh của ô tô khách sản xuất lắp ráp tại Việt nam” [3], đã đưa ra một số thông số ảnh hưởng như tọa độ trọng tâm

xe, trọng lượng xe, hệ số bám lốp xe và điều kiện mặt đường …, khuyến cáo người lái xe cần giảm vận tốc khi phanh để đảm bảo an toàn khi chạy xe trên các điều kiện mặt đường ở Việt nam

Vũ Trí Luân, Trường Đại học Giao thông vận tải Hoàn thành đề tài:

“Nghiên cứu phương pháp tính quãng đường phanh của ô tô tải có kể đến thời gian chậm tác dụng của hệ thống” [13] Đưa ra khuyến cáo người lái xe cần đưa

ra quyết định phanh xe ô tô sớm hơn, khi dự đoán thấy tình huống nguy hiểm có thể xảy ra, nhằm đảm bảo an toàn trong suốt quá trình tham gia giao thông trên đường…

Với sự phát triển kinh tế Việt Nam như hiện nay, nền công nghiệp lắp ráp sản xuất ô tô đang phát triển mạnh mẽ, đa dạng về mẫu mã với các dòng xe như:

xe khách 4 chỗ, 7 chỗ … và xe tải từ: 750 kg đến 5 tấn, 10 tấn, 15tấn…, nên việc nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải sản xuất tại Việt Nam là rất cần thiết với nhu cầu xã hội hiện nay

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới nền công nghiệp luyện kim chế tạo cơ khí được phát triển rất sớm Từ những năm cuối thế kỷ XVIII đầu thế kỷ XIX, các nước Châu Âu và Châu Mỹ đã có nền khoa học phát triển vượt bậc, sản xuất ra các loại máy móc cơ khí…, giúp con người giảm sức lao động nặng nhọc, làm tăng năng suất và hiệu quả lao động…

Trong ngành chế tạo máy, lịch sử phát triển bắt đầu từ những chiếc máy hơi nước (động cơ đốt ngoài), đây là một thành tựu vĩ đại của loài người, vì nó mở đường cho kỷ nguyên máy móc và ngành cơ khí Nhưng do kích thước quá lớn, công kềnh, chỉ phù hợp cho tàu hỏa, tầu thủy… và những công việc tĩnh tại không

giới hạn về kích thước máy Để khắc phục những nhược điểm của máy hơi nước, các nhà khoa học thế giới đã nghiên cứu phát minh ra loại động cơ đốt trong Năm

1860 động cơ đốt trong đầu tiên ra đời do ông Lenoir là một người hầu bàn và là một kỹ sư nghiệp dư ở Paris chế tạo (động cơ khí đốt), có hiệu suất ne = 2 - 3% Năm 1886 hãng Daimelr – Maybach cho xuất xưởng động cơ xăng đầu tiên có công suất ne = 0,25 mã lực và tốc độ vòng quay là 600v/ph Năm 1879 động cơ Diesel

cải tiến rất nhiều nên có kích thước nhỏ gọn mà công suất lại lớn hơn gấp nhiều lần Ngoài động cơ đốt trong còn có loại động cơ sử dụng điện năng, đó là động cơ điện Các loại động cơ được kết hợp lắp ráp trên các khung xe và máy công tác, giúp con người vận chuyển sản phẩm hàng hóa với khối lượng lớn, thay dần sức lao động, tăng năng suất, phát triển kinh tế toàn cầu

Các loại xe, máy công tác cũng dần phát triển theo nguồn động lực đó như là: máy chuyên dùng khai thác khoáng sản, lâm sản…, vận chuyển hàng hóa bằng xe ô

tô tải từ nhỏ đến lớn theo nhu cầu công việc vận tải Với nhu cầu vận chuyển ngày càng cao và sự an toàn cho xe khi tham gia giao thông, nên các nhà kỹ sư khoa học chuyên ngành của các nước như: Mỹ, Đức, Anh, Nhật Bản, Hàn Quốc…, không ngừng nghiên cứu, cải tiến các hệ thống trên xe ô tô, tất cả đều chú trọng đến an toàn và tiện nghi,… của xe, đặc biệt là cải tiến hệ thống phanh trên xe ô tô ngày càng hiện đại, nhằm đảm bảo an toàn cho người và xe khi tham gia giao thông, gồm các nghiên cứu sau:

Fieldhouse J.D., Newcomb TP.“The application of holographic interferometry

to the study of disc brake noise” SAE930805, [26] Nghiên cứu các ứng dụng của

giao thoa ba chiều để nghiên cứu về tiếng ồn phanh đĩa Trình bày một mô hình của một hệ thống phanh đĩa, tìm ra nguyên nhân cơ bản gây ra tiếng kêu ở rotor phanh, tấm đệm lót, piston phanh, caliper và giảm xóc…, đưa ra biện pháp để khắc phục loại bỏ nó

R Limpert, "Brake design and safety", Published by: Society of Automotive

Engineering, Inc., [41] Nghiên cứu thiết kế và an toàn phanh, cho rằng ma sát khô

giữa bố và đĩa là nguyên nhân của sự mất an toàn trong hệ thống phanh đĩa, vì sự thay đổi của hệ số ma sát với vận tốc tương đối là đủ để gây ra trượt phanh do các biến thể của hệ số ma sát, tải ứng dụng, nhiệt độ và đề tài được đề xuất với các lựa chọn cần thiết về các vật liệu ma sát để đạt được quá trình phanh an toàn theo mong muốn

Engel, H.G., Bachman, Th., Eichhorn, U., and Saame, Ch., "Dynamical Behaviour of Brake-Disc Geometry as cause of Brake Judder", Proceedings, EAEC

4th International Conference on Vehicle and Traffic System Technology, Vol 1, pp 465-481, Strasbourg, France,[23] Nghiên cứu về động lực học của phanh đĩa và nguyên nhân gây ra rung khi phanh Các nghiên cứu về quá trình rung động khi phanh có thể được giải thích như là một động lực khuếch đại mô-men xoắn phanh

và thay đổi áp suất khi đi qua, hoặc đến gần tốc độ quan trọng của một chiếc xe Một số mô hình trước đây của các tác giả dự đoán biên độ của dao động thay đổi theo thời gian, và cũng là giá trị tuyệt đối để cung cấp lực phanh đủ cao Tuy nhiên, trong các phép đo trội từ các giá trị dự đoán được tìm thấy cho áp lực giảm trên phanh thấp Một số giả thuyết độ lệch là do, trong nghiên cứu lý thuyết bỏ qua những hiệu ứng tiếp xúc mặt đất, lực cản lăn, kéo khí động học và động cơ phanh Trong các đề tài nghiên cứu, những hiệu ứng này được đưa vào mô hình và mức độ rung động được giảm và các nghiên cứu như là:

Haigh, M.J, Smales, H., and Abe, M., "Vehicle Judder under Dynamic Braking caused by Disc Thickness Variation," Braking of Road Vehicles, pp 247-

258 London I.Mech.E paper C444/022/93,[28] Nghiên cứu quãng đường phanh của xe, dưới tác động cơ cấu phanh gây ra rung xe bởi biến thể chiều dày đĩa phanh

Inoue, H., "Analysis of Brake Judder caused by Thermal Deformation of Brake Disc Rotors", Proceedings, 21th FISITA Congress, Belgrade, pp 213-219,

paper 865131,[30] Với nghiên cứu phân tích trạng thái phanh bị rung, gây ra bởi biến dạng nhiệt độ của phanh đĩa Rotor

Jacobsson, H., "Wheel Suspension related Disc Brake Judder", Proc, ASME

Design Engineering Technical Conferences, Sacramento, California,[31] Nghiên cứu hệ thống phanh đĩa liên quan đến hệ thống treo bánh xe

Kao, T K., Richmond, J W, and Douarre, A., "Thermo-Mechanical Instability

in Braking and Brake Disc Thermal Judder; an Experimental and Finite Element Study", Proceedings, The 2nd International Seminar on Automotive Braking,

Recent Developments and Future Trends, IMechE, Leeds, UK,[32] Với nghiên cứu thực nghiệm các phần tử hữu hạn không ổn định nhiệt trong cơ cấu phanh và phanh đĩa nhiệt rung, tại Hội thảo quốc tế lần thứ 2 về phanh ô tô – Vương quốc Anh, 1998

Kim, M-G, Jeong, H-I, and Yoo, W-S, "Sensitivity Analysis of Chassis System

to Improve Shimmy and Brake Judder Vibration on Steering Wheel.", SAE Special

Publications, no 1136, pp 59-70,[33] Phân tích độ nhạy của hệ thống khung gầm

để cải thiện hệ thống lái và phanh bánh xe ô tô

Millner, N., "An Analysis Of Disc Brake Squeal" SAE Paper No 780332,[39]

Phân tích nguyên nhân gây ra tiếng kêu của đĩa phanh

Lang, A.M., Schafer, D.R., Newcomb, T.P., Brooks, P.C., "Brake Squeal - The Influence Of Rotor Geometry" IMechE Paper No C444/016,[35] Đưa ra được ảnh

hưởng của hình dáng hình học đĩa phanh gây ra tiếng kêu khi phanh ô tô

Matsushima, T., Nishiwaki, M., Masumo, H., Ito, S., "FEM Analysis Of Low Frequency Disc Brake Squeal (In Case Of Opposed Type Caliper)" SAE Paper No

973020,[38] Sử dụng FEM phân tích tần số phát ra tiếng kêu thấp nhất khi phanh

Felske, A., Hoppe, G., Matthai, H., "Oscillations In Squealing Disk Brakes - Analysis Of Vibration Modes By Holographic Interferometry" SAE Paper No

780333,[25] Sử dụng phương pháp tính Holographic giao thoa tìm ra tiếng kêu khi phanh xe, các kết quả được sử dụng trong thí nghiệm tốc độ cao ESPI (Electronic mẫu giao thoa) và áp suất âm thanh đo được Sự kết hợp của hai kỹ thuật này đã cho phép một mô hình toán học, để được công nhận và đồng ý với điều đó Mô hình toán học đòi hỏi 2 chế độ của cùng một thứ tự để có ứng dụng trên đĩa phanh,

nhưng với biên độ khác nhau về không gian hoặc thời gian kết quả lĩnh vực âm thanh và tỷ lệ xoay tua ESPI được trình bày cùng với các kết quả dự báo từ mô hình toán học, đã giúp đỡ để các tác giả chứng minh tại sao tiếng kêu của cơ cấu phanh

là có vấn đề

Lang A.M "An Investigation into Heavy Vehicle Drum Brake Squeal" PhD

Thesis,[36], Loughborough University of Technology Luận án tiến sĩ nghiên cứu nguyên nhân phát ra tiếng kêu của phanh tang trống

Fieldhouse J.D "An Analysis of Disc Brake Noise using Holographic Interferometry" PhD Thesis, Huddersfield University,[26] Phân tích về giảm tiếng

ồn đĩa phanh bằng Holographic giao thoa, tại trường Đại học Huddersfield

Fieldhouse J.D and Newcomb T.P "Optical Sensors for Automotive Applications", Huddersfield University,[27] Nghiên cứu về cảm biến quang học

cho các ứng dụng công nghệ ô tô

Limpert, R "Cooling Analysis of Disc Brake Rotors," SAE Paper No

751014, Society of AUlomotive Engineers, Warrendale Pa.,[37] Với nghiên cứu phân tích làm mát của đĩa phanh Rotor, năm 1975

Klein, H.C and Strien H., "HydraulicaJly Boosted Brakes An lmportant Part ofCentraJ Hydraulic Systems," SAE Paper No 750867, Society of Automotive

Engineers, Warrendale, Pa.,[34] Nghiên cứu hệ thống phanh điều khiển thủy lực, năm 1975

Murphy,R.,et01.,“Bus Truck, Tractor-Trailer Braking System PerfolTtlance,”

US Department ofTransportation Cootract,[40] Nghiên cứu hệ thống phanh xe buýt, xe tải, máy kéo -Trailer, năm 1972

Wang Yuexin, "The Research and Production of Flat Slab Automobile Brake Tester", Master Degree thesis Harbing, China: Harbin Engineering University,in

Chinese,[42] Luận án thạc sĩ: Nghiên cứu và sản xuất thiết bị thí nghiệm kiểm tra phanh ô tô, Trường Đại học Harbin Engineering Trung Quốc Thiết bị đã được thực hiện để quan sát hiệu suất phanh xe ô tô So với các mô phỏng trong Matlab, kết quả cho thấy các phương pháp thử nghiệm được áp dụng cho các xe có khối lượng khác

nhau và tốc độ khác nhau và các đơn vị trống phanh có thể phản ánh hiệu suất phanh xe chính xác

Hideki Murakami, Akira Nagae, "An Experimental study of tire friction coefficient for braking performance", Journal of SAE,[29] Một nghiên cứu thực

nghiệm của hệ số ma sát lốp cho hiệu suất phanh Kết quả cho thấy rất khả thi để phân tích và tối ưu hóa hiệu suất phanh xe

1.3 Nhận xét

Qua tìm hiểu về các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước, tác giả thấy việc nghiên cứu về động lực học phanh chủ yếu được nghiên cứu trên xe con và phanh ABS là chủ yếu Việc nghiên cứu trên xe tải ở trong nước, thì có nghiên cứu cải tiến các dòng xe nhập khẩu (như xe Zin 130, Zin 157, URAL 4320…, nhưng rất hạn chế và chưa có nghiên cứu nào về xe tải được sản xuất ở Việt nam khi vận chuyển gỗ Với sự tăng trưởng kinh tế và nhu cầu sử dụng nhiều xe tải tại thị trường Việt nam (Công ty THACO Trường Hải năm 2015 đạt số lượng bán ra 80.421 xe trong đó xe tải chiếm gần 60% trong tổng số lượng xe đã bán) Chính

vì vậy với đề xuất biện pháp xây dựng, tính toán và khảo sát những yếu tố ảnh hưởng đến động lực học quá trình phanh của ô tô tải sản xuất tại Việt Nam Đặc biệt là dòng xe tải 3,5 tấn Thaco HD72 được sản xuất tại Việt nam, đang được người dân mua và sử dụng nhiều khi vận chuyển hàng hóa Nên nghiên cứu động lực học quá trình phanh xe ô tô, nhằm đánh giá chất lượng phanh khi vận chuyển

gỗ đang là rất cần thiết với nhu cầu đảm bảo an toàn cho người sử dụng xe tải ở nước ta hiện nay

Chương 2

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Mu ̣c tiêu nghiên cứu

Xây dựng mô hình tính toán và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học quá trình phanh xe ô tô vận tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam để làm

cơ sở khoa học về những chỉ dẫn, chú ý trong quá trình sử dụng cũng như lựa chọn chế độ khai thác xe hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả, độ an toàn chuyển động của xe khi vận chuyển gỗ rừng trồng

2.2 Đối tươ ̣ng, phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe ôtô Thaco HD72 với tải trọng 3,5 tấn được lắp ráp bởi công ty Thaco Việt nam và hình dáng kích thước bên ngoài của

ô tô (hình 2.1)

Hình 2.1: Kết cấu xe ô tô Thaco HD72

Xe ô tô sử dụng động cơ Diesel 4 máy thẳng hàng dùng turbo tăng áp và làm mát bằng nước, hệ thống truyền lực một cầu chủ động sau với ly hợp ma sát khô

một đĩa điều khiển bằng dẫn động thủy lực, hộp số cơ khí 5 số tiến, 1 số lùi có khả năng leo dốc 38,1%, xe chạy với tốc độ tối đa 88km/h Xe dùng hệ thống treo phụ thuộc, nhíp lá có giảm chấn thủy lực, đảm bảo tải trọng hàng cho phép, tạo sự

êm dịu cho xe, cùng với hệ thống phanh thủy lực hai dòng có trợ lực chân không

và cơ cấu phanh tang trống giúp an toàn trong quá trình sử dụng vận hành xe, khi vận chuyển hàng hóa

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu như nhanh chóng dừng xe trong bất kì tình huống nào, khi phanh đột ngột xe phải dừng được với quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại, tránh được những tai nạn xảy ra trên đường tham gia giao thông Hiệu quả phanh cao kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần đều và giữ ổn định hướng chuyển động của xe Lực điều khiển phanh không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng cả bằng chân và tay Chính vì vậy hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi giữa các lần phanh Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường, phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh, dễ dàng điều chỉnh và bảo dưỡng hệ thống phanh

Bảng 2-1: Các thông số kỹ thuật và trang thiết bị trên xe tải THACO HD72

Tốc độ tối đa khi toàn

turbo tăng áp, làm mát bằng nước

TT THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ

cơ cấu phanh loại tang trống

a Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh

Hệ thống phanh xe ô tô Thaco HD72 có tải trọng hàng 3,5 tấn sử dụng phanh tang trống dẫn động thủy lực có trợ lực chân không (hình 2.2)

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng

3 Xilanh phanh chính 4 Bình dầu

7 Cơ cấu phanh bánh xe 8 Đường ống dẫn dầu phanh

Xe sử dụng cơ cấu phanh thủy lực với hai dòng dầu điều khiển, một dòng dầu dẫn điều khiển phanh hai bánh sau và một dòng điều khiển cho hai bánh trước, cả bốn bánh đều dùng cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục chung một xi lanh sẽ đảm bảo cho quá trình phanh của xe đạt yêu cầu sử dụng Hệ thống phanh dẫn động hai dòng này hoạt động độc lập nên xi lanh chính có hai ngăn độc lập, do đó khi một dòng điều khiển bị rò rỉ hay hư hỏng thì dòng còn lại vẫn có tác dụng Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế

b Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh

Khi người lái xe đạp bàn đạp phanh, tác động cần đẩy đi vào đóng van khí của bầu trợ lực phanh, làm xuất hiện lực hút chân không do sự chênh lệch áp suất của khoang trong với khoang ngoài (vì khoang trong là khoang chân không được nối với đường ống hút của động cơ) Làm cho đĩa màng đi vào ép lò xo hoàn lực lại, trợ lực cho chân phanh đẩy ty đẩy tác dụng trực tiếp vào pít tông (số 1) của xi lanh chính Khi này dầu phanh được nạp đầy từ bình chứa vào trong xi lanh qua đường nạp và đường bù dầu Pít tông (số 1) đi vào nhờ sự làm kín của cúp pen với thành xi

lanh chính, tạo ra áp suất dầu trong buồng xi lanh (số 1) theo đường ống dẫn, dầu được đẩy đến các xi lanh bánh sau, đồng thời pít tông trong (số 2) được đẩy vào nhờ sức căng của lò xo pít tông (số 1) và ty đẩy, tương tự như pít tông số 1 cũng tạo ra

áp suất dầu trong khoang xi lanh số 2, dầu được dẫn tới các xi lanh bánh trước của

xe nhờ đường ống dẫn dầu Lúc này xi lanh của các bánh xe sau - trước nhận được

áp lực dầu phanh từ xi lanh chính dẫn đến, áp suất dầu làm cho hai pít tông của xi lanh bánh xe đi ra hai phía (vì hai cúp pen trên thân 2 pít tông làm kín dầu áp suất cao), tác động đẩy vào hai đầu guốc phanh và thắng lực lò xo hồi vị guốc phanh, đẩy guốc phanh, má phanh đi ra ép chặt vào tang trống Tất cả lực tác dụng tạo sự

ma sát giữa các má phanh với tang trống làm cho các bánh xe giảm dần tốc độ hoặc

xe dừng lại theo yêu cầu của người lái xe

Khi người lái xe nhả bàn đạp phanh, áp suất dầu trong các xilanh bánh xe không còn, các lò xo hồi vị sẽ kéo các guốc phanh đi vào Đồng thời lò xo hồi vị của 2 pít tông xi lanh chính đẩy 2 pít tông về vị trí ban đầu, dầu phanh từ các xi lanh bánh xe hồi về xilanh chính và bình chứa dầu qua cửa bù - cửa nạp của xi lanh chính Lúc này lò xo hoàn lực của bầu trợ lực phanh đẩy đĩa màng phanh trở về vị trí ban đầu, van khí được mở ra cho không khí bên ngoài đi qua đường dẫn vào buồng chân không đến ống hút của động cơ qua van một chiều, kết thúc quá trình nhả phanh xe

2.2.2 Phạm vi nghiên cứu:

Do điều kiện về thời gian nên giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài là động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam vận chuyển gỗ rừng trồng trên địa hình đường dốc dọc, đường nhựa, đường đất khô

và ướt

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu về các công trình nghiên cứu động lực học quá trình phanh xe ô tô trong nước và trên thế giới

- Tìm hiểu cấu tạo, các thông số kỹ thuật và thực trạng hệ thống phanh xe vận tải Thaco HD 72

- Cơ sở lý thuyết của động lực học quá trình phanh xe ô tô

- Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới động lực học quá trình phanh ô tô

- Thực nghiệm để tìm ra tọa độ trọng tâm, hệ số bám, hệ số cản lăn của xe trên mặt đường nhựa, đường đất khô và ướt

2.4 Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp kế thừa tài liệu:

Thống kê và kế thừa các tài liệu đã nghiên cứu có liên quan đến động lực học quá trình phanh xe ô tô, trong nước và trên thế giới để nghiên cứu về tổng quan của luận văn

* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Vận dụng những lý thuyết động lực học ô tô máy kéo, các cơ sở khoa học và thành tựu mới – phanh ô tô Để xây dựng mô hình, thiết lập hệ phương trình cân bằng động lực học quá trình phanh ô tô Mô phỏng và giải hệ phương trình vi phân động lực học quá trình phanh Xác định gia tốc chậm dần, thời gian, quãng đường

và lực phanh của ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ

* Phương pháp số:

Sử dụng phương pháp số để giải bài toán lý thuyết được xây dựng từ mô hình tính toán độnglực quá trình phanh

* Ứng dụng công nghệ thông tin:

Ứng dụng phần mềm Matlab để xây dựng chương trình và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ từ đó đưa ra các kết luận, chỉ dẫn và giới hạn phạm vi

sử dụng ô tô dùng để vận chuyển gỗ trong những điều kiện làm việc cụ thể nhằm đạt hiệu quả cao và an toàn

Chương 3

ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH

Ô TÔ THACO HD72 CHỞ GỖ

3.1 Tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ

3.1.1 Lựa chọn mô hình tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ

Khi phanh sẽ có những lực tác dụng lên ô tô như: Toàn bộ trọng lượng (G) ô

tô (kể cả gỗ) đặt tại trọng tâm (T) của xe, khi xe chạy sẽ xuất hiện các lực cản lăn

trước và sau Z1 và Z2 Còn khi thực hiện phanh dừng xe, lúc này phải có lực mô men phanh tạo ma sát trong cơ cấu phanh bánh xe, tạo ra các lực phanh ở bánh xe trước và sau Pp1 - Pp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường có chiều

tiết diện mặt cắt ngang của xe tạo ra lực cản khi chuyển động và lực quán tính Pj

của xe khi chạy có gia tốc trên đường

Khi ô tô vận chuyển gỗ khai thác hay gỗ thành phẩm chạy trên đường bằng và thực hiện quá trình phanh, ta nhận thấy rằng lực tác dụng phanh được hỗ trợ thêm lực cản lăn, lực cản gió Nên quá trình thực hiện phanh sẽ rất hiệu quả, đạt yêu cầu

kỹ thuật của xe, giúp người sử dụng yên tâm khi tham gia giao thông trên đường bằng, như sơ đồ phân tích các lực tác dụng lên xe ô tô khi phanh theo hình 3.1-a Trong trường hợp xe chạy lên dốc hình 3.1-b, xét các lực tác dụng lên xe khi

chóng với quãng đường và thời gian phanh là ngắn nhất

Trường hợp xe ô tô chở gỗ chạy xuống dốc khi phanh là nguy hiểm nhất (hình 3.1-c) Vì quá trình phanh xe khi xuống dốc buộc phải tăng thêm lực phanh do lực quán tính, lực cản dốc của xe đều tăng lên và cùng chiều chuyển động với xe ô tô, nên làm tiêu hao lực phanh dẫn đến khi phanh xe có hiện tượng trượt, hiệu quả phanh kém, quãng đường và thời gian phanh dài…, gây nguy hiểm cho xe và người điều khiển xe

a) b)

c) Hình 3.1: Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường

a) Trường hợp xe chuyển động trên đường nằm ngang b) Trường hợp xe chuyển động lên dốc

c) Trường hợp xe chuyển động xuống dốc

Từ các sơ đồ lực tác dụng lên xe ô tô khi phanh trên đường bằng, trên đường lên dốc và xuống dốc, những thành phần lực tác dụng lên ô tô bao gồm:

G : Trọng lượng xe (cả gỗ);

L : Chiều dài cơ sở của xe ô tô;

a : Khoảng cách từ trọng tâm tới bánh xe trước;

b : Khoảng cách từ trọng tâm tới bánh xe sau;

Khi ô tô chuyển động trên đường dốc dọc thì trọng lượng của xe được phân làm hai thành phần: (Gcos) có phương thẳng góc với mặt đường và (Gsin) có

Xét cả trong ba trường hợp xe chạy trên đường bằng, lên dốc, xuống dốc Tác giả nhận thấy rằng trường hợp xe vận chuyển gỗ thực hiện phanh trong khi chuyển động xuống dốc là nguy hiểm nhất vì:

Khi phanh xe ô tô trên đường bằng thì lực phanh bằng lực quán tính của xe và phụ thuộc vào trọng lượng xe chở gỗ (G), hệ số bám (φ) cùng tọa độ trọng tâm của

xe (T), không có lực cản dốc, còn các lực khác như: lực cản lăn, lực cản gió, …, là không đáng kể, nên có thể loại trừ

Khi phanh xe ô tô trên đường lên dốc trọng lượng xe (G) bị dồn về sau xe, khi

chiều chuyển động của xe và cùng chiều với lực phanh nên hỗ trợ lực phanh trong quá trình phanh, giúp cho xe dừng lại nhanh chóng an toàn

Trường hợp phanh xe ô tô trên đường xuống dốc trọng lượng xe bị đẩy về phía trước, các lực cản có phương chiều trùng với phương chiều chuyển động của xe Nếu dùng lực phanh như lực phanh ở hai trường hợp trên cho trường hợp xuống dốc, xe ô tô sẽ không đảm bảo an toàn, vì không đủ lực phanh để dừng xe Để đảm bảo quá trình phanh xe được an toàn, ta phải tăng thêm lực phanh cần thiết và mô men phanh lớn nhất cho xe Do vậy, trong luận văn này tác giả chỉ đề cập đến việc nghiên cứu động lực học quá trình phanh xe ô tô tải Thaco HD72 khi vận chuyển gỗ trong trường hợp xe đang xuống dốc (hình 3.1-c) Đây là trường hợp nguy hiểm nhất cần phải tính toán và khảo sát để đưa ra những khuyến cáo cho người sử dụng

3.1.2 Các chỉ tiêu động lực học đánh giá hiệu quả phanh

3.1.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô

- Vậy điều kiện cần khi phanh là: Pp.max≥ Pj

Vậy ta có thể viết công thức như sau:

Từ biểu thức (3.2) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

𝑑𝑡 = 𝜑

Từ công thức trên (3.3) để tăng gia tốc chậm dần cực đại khi phanh cần phải

khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó 𝛿𝑖 sẽ giảm và 𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥 sẽ tăng, nghĩa là hiệu quả

(m/s2)

Trong quá trình ô tô làm việc, thường phanh với gia tốc chậm dần thấp hơn nhiều, phanh đột ngột (phanh ngặt) chỉ xảy ra trong những lúc cấp thiết

3.1.2.2 Thời gian phanh

Đây cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt

Từ công thức (3.3) ta có thể viết:

𝜑.𝑔𝑑𝑣 (3.4)

Để xác định thời gian phanh nhỏ nhất cần lấy tích phân dt trong giới hạn từ

nên cắt ly hợp khi phanh

3.1.2.3 Quãng đường phanh

Để đánh giá quãng đường phanh của ô tô, đây là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận biết được một cách trực quan Nhờ đó tạo điều kiện cho người lái xe sử lý tốt và kịp thời khi phanh ô tô trên đường Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất,

thuộc vào tải trọng G Khi tải trọng tăng lên hệ số bám 𝜑 sẽ giảm, do đó quãng đường phanh sẽ tăng Để hình dung rõ sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất

thị (hình 3.2)

Hình 3.2: Đồ thị quan hệ giữa quãng đường phanh với vận tốc phanh ban đầu v 1 và hệ số bám 𝛗

Từ đồ thị này ta thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh càng cao thì quãng đường

3.1.2.4 Lực phanh hoặc lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh

Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh trên bệ thử

Khi người lái xe tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra

bánh xe sẽ xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều chuyển động (hình 3.3) Phản lực tiếp tuyến này gọi là lực phanh