[Luận văn]khảo sát tính chất động lực học của hệ thống treo trên ô tô

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

bộ giáo dục và đào tạo

trường đại học nông nghiệp I

Chuyên ngành: kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp

M∙ số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: pgs.tS nông văn vìn

Hà Nội, 2005

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và ch−a hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đã đ−ợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã đ−ợc chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả

Bùi Thanh Hải

Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Đo lường và Giám định máy nông nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm thực nghiệm

Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn tới các thày, các cô và tất cả những người đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Tác giả

Bùi Thanh Hải

1.1.3 Mô hình điều khiển tương đối (Relative Control) 121.1.4 Mô hình điều khiển Ground Hook 141.1.5 Mô hình điều khiển Hybrid 151.2 Tình hình phát triển các loại giảm chấn bán tích cực 161.2.1 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi 181.2.2 Giảm chấn ma sát 191.3 Chẩn đoán kỹ thuật 221.3.1 Sự biến đổi trạng thái kỹ thuật ôtô trong quá trình sử dụng và nhu

cầu chẩn đoán kỹ thuật 221.3.2 Các thông số trong chẩn đoán kỹ thuật 271.3.3 Khái niệm chung về các phương pháp và thiết bị chẩn đoán ôtô 31

Chương 2 Phương pháp nghiên cứu 38

2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 382.1.1 Phương pháp giải tích 382.1.2 Phương pháp số 432.2 Phương pháp thử nghiệm máy thực 452.2.1 Phương pháp tạo dao động kích thích 45

2.2.2 Nghiên cứu độ êm dịu chuyển động của ôtô trong phòng thí nghiệm 462.2.3 Nghiên cứu độ êm dịu chuyển động của ô tô trên đường 47

Chương 3 Xây dựng mô hình dao động của hệ thống treo ô tô khi

thử trên bàn kiểm tra 48

3.1 Đặt vấn đề 483.2 Mô hình dao động của ô tô trên bàn thử 483.2.1 Các giả thiết 483.2.2 Thiết lập mô hình 493.3 Một số kết quả khảo sát mô hình 533.3.1 Khảo sát đặc tính dao động của phần tử của hệ thống treo 533.3.3 Khảo sát dao động của hệ thống treo có hai phần tử 56

Chương 4 Nghiên cứu thực nghiệm 61

4.1 Một số chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô 614.2 Lựa chọn thiết bị dùng trong nghiên cứu thực nghiệm tính chất dao động

của ôtô 624.2.1 Thiết bị tạo dao động kích thích 624.2.2 Các loại đầu đo gia tốc dao động 654.3 Giới thiệu phương pháp và thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 694.3.1 Phương pháp thí nghiệm trên bệ thử rung 694.3.2 Giới thiệu khái quát về các phương tiện dùng trong nghiên cứu

thực nghiệm 704.4 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 764.4.1 Một số kết quả đo dao động của ôtô trên bàn rung 784.4.2 Một vài phân tích mở rộng sau thí nghiệm 824.4.3 Một số thí nghiệm thăm dò theo mục đích chẩn đoán 86

Danh mục các bảng

Bảng 4.1 Tiêu chuẩn đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô 62Bảng 4.2 Một số đặc tính kỹ thuật chính của đầu đo gia tốc PV 57 75

Hình 1.8 Mô hình hệ thống treo bán tích cực kiểu SkyHook 10Hình 1.9 Đặc tính tần số - biên độ một bậc tự do điều khiển tương đối 14Hình 1.10 Mô hình hệ thống treo GroundHook 14Hình 1.11 Mô hình hệ thông treo kiểu Hybrid 15Hình 1.12 Đặc tính của giảm chấn bán tích cực điều khiển liên tục 16Hình 1.13 Đặc tính của giám chấn bán tích cực điều khiển kiểu "ON-OFF" 17Hình 1.14 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi 18Hình 1.15 Kết cấu van tiết lưu 19Hình 1.16 Giảm chấn ma sát bán tích cực cơ bản 20Hình 1.17 Sơ đồ xác định thông số chẩn đoán 28Hình 1.18 Đồ thị về khái niệm tính nhạy của thông số chẩn đoán 30Hình 1.19 Đồ thị khái niệm tính đơn trị của thông số chẩn đoán 31Hình 1.20 Mối quan hệ giữa các thông số trạng thái và dấu hiệu của cụm pít

tông - xy lanh của giảm sóc ống thủy lực 33Hình 1.21 Giới thiệu các dạng chẩn đoán 35Hình 2.1 Sơ đồ dao động tự do 2 khối lượng 39Hình 3.1 Mô hình dao động thẳng đứng của một cụm treo ô tô con 49Hình 3.2 Mô hình dao động 1 phần tử 1 bậc tự do 53Hình 3.3 ảnh hưởng của độ cứng lò xo đến biên độ dao động 54Hình 3.4 ảnh hưởng của hệ số cản đến biên độ dao động 55Hình 3.5 ảnh hưởng của khối lượng đến biên độ dao động 56

Hình 3.6 Dao động của từng phần tử trong hệ hai khối lượng ô tô 57Hình 3.7 Vận tốc dao động của hệ hai khối lượng trên ô tô 58Hình 4.1 Bệ thử dao động loại băng chuyển động 63Hình 4.2 Các đường cong dao động của ô tô được ghi trên bệ thử 64Hình 4.3 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị Tastograf 66Hình 4.4 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị Heiger 67Hình 4.5 Sơ đồ cấu tạo của tần số kế 68Hình 4.6 Sơ đồ cấu tạo của tần số kế Frank 68Hình 4.7 Sơ đồ các loại đầu đo gia tốc kiểu KD 35 69Hình 4.8 Sơ đồ truyền động của bệ thử phanh và bàn tạo rung 70Hình 4.9 Thiết bị hiển thị và bộ điều khiển từ xa 71Hình 4.10 Sơ đồ khối của thiết bị VM 82 73Hình 4.11 Một số loại đầu dò dao động đi kèm đầu đo PV 57 74Hình 4.12 Sơ đồ khối xử lý và phân tích thông tin đo lường 76Hình 4.13 Hình ảnh tiến hành thí nghiệm 77Hình 4.14 Đồ thị dao động kích thích của bệ rung 78Hình 4.15 Đồ thị dao động của bánh trước xe TOYOTA 79Hình 4.16 Đồ thị gia tốc dao động của bánh trước xe TOYOTA 80Hình 4.17 Đồ thị dao động của vỏ trước xe TOYOTA 81Hình 4.18 Đồ thị gia tốc dao động của vỏ trước xe TOYOTA 82Hình 4.19 Đường cong biên tần của bệ thử rung 83Hình 4.20 Đường cong biên tần của xe TOYOTA 84Hình 4.22 Dạng đồ thị dao động tắt dần 86Hình 4.23 Dao động vỏ sau xe SUZUKI với giảm sóc tốt 87Hình 4.24 Dao động vỏ sau xe SUZUKI với giảm sóc kém 88Hình 4.25 Gia tốc dao động vỏ sau xe SUZUKI với giảm sóc tốt 88Hình 4.26 Gia tốc dao động vỏ sau xe SUZUKI với giảm sóc kém 89

Mở đầu

Như chúng ta đã biết nhu cầu sử dụng ôtô của người dân Việt Nam

đang phát triển từng ngày Cho tới nay hầu hết các hãng ôtô có tên tuổi trên thế giới đă có mặt tại thị trường Việt Nam Vì vậy đòi hỏi công tác bảo dưỡng

và sửa chữa cũng phải phát triển cho phù hợp với sự phát triển chung

Nghiên cứu tính chất động lực học hệ thống treo của ôtô máy kéo là một vấn đề rất phức tạp vì hệ thống treo ảnh hưởng rất lớn đến khả năng ổn

định, tính êm dịu và vững chắc trong quá trình chuyển động của ôtô máy kéo trên đường Tốc độ chuyển động càng cao thì đòi hỏi hệ thống treo càng chính xác và hiện đại, trong thực tế hiện nay các ôtô máy kéo đời mới đã đạt được

điều đó Tuy nhiên việc chăm sóc sửa, bảo dưỡng và sữa chữa hệ thống này

đối với các xe hiện đại cũng đòi hỏi cao hơn, chính xác hơn mới đảm bảo an toàn và phát huy được tốc độ chuyển động cao như thiết kế

Một hướng đi quan trọng trong lĩnh vực bảo dưỡng và sửa chữa đó là phương pháp chẩn đoán kỹ thuật Chẩn đoán kỹ thuật ôtô là một lĩnh vực được nhiều người quan tâm cả về lý thuyết và thực hành

Chẩn đoán kỹ thuật ở nước ta là một vấn đề phức tạp về mặt kỹ thuật và

đòi hỏi các thiết bị hiện đại, có độ chính xác cao, đặc biệt là khi chẩn đoán kỹ thuật cho các xe hiện đại Vấn đề này đã được giải quyết tốt ở nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên ở nước ta, vấn đề này còn gặp nhiều khó khăn cả về phương pháp và thiết bị

Để đánh giá chất lượng kỹ thuật của xe có thể dựa trên các tiêu chuẩn

đặc trưng cho trạng thái kỹ thuật, hệ thống quy luật hoạt động của các cụm, chi tiết hay bộ phận máy để phán đoán trạng thái tốt xấu của chúng Khoa học chẩn đoán ra đời đã làm thay đổi và nâng cao chất lượng của công tác bảo dưỡng sửa chữa Nó đánh giá trạng thái kỹ thuật của đối tượng kiểm tra một

cách chính xác, khách quan, mặt khác cũng dự báo khả năng hoạt động an toàn của ôtô giúp cho việc bảo dưỡng, sửa chữa chủ động hơn Vì vậy ngày nay xu hướng sử dụng các thiết bị chẩn đoán kết hợp với quá trình hoàn thiện

kỹ thuật sửa chữa và bảo dưỡng đang được đặc biệt chú ý

Dựa trên sự phát triển của ngành công nghiệp điện tử và tin học người ta

đã sản xuất ra các loại thiết bị kỹ thuật hỗ trợ cho việc chẩn đoán nhanh chóng

và chính xác Hiện nay trên thị trường Việt Nam đã có một số thiết bị chẩn

đoán hiện đại được nhập từ nước ngoài và nhìn chung là phát huy được tác dụng, trong đó một số loại thiết bị chẩn đoán hệ thống treo hiện đại cũng đã

được áp dụng

Chức năng chính của hệ thống treo trên ô tô là làm giảm sự rung động của thân xe khi chịu tác dụng các lực kích thích bên ngoài, chủ yếu là do kích

động động học của mấp mô mặt đường Do vậy để tạo ra các thiết bị chẩn

đoán cũng như việc định hướng cho sửa chữa hoặc điều chỉnh các thông số của hệ thống đòi hỏi phải nắm được các tính chất động học và động lực học của từng phần tử và toàn bộ hệ thống

Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài luận văn: "Khảo sát

tính chất động lực học hệ thống treo của ôtô " với mục đích nhằm góp phần

xây dựng cơ sở khoa học để chẩn đoán tình trạng kỹ thuật, cải tiến hoặc thay thế các phần tử của hệ thống treo trên ôtô máy kéo

Chương 1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu hệ thống treo

ôtô và phương pháp chẩn đoán kỹ thuật

Sau hơn mười năm ra đời, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đã có những bước phát triển đáng kể, đặc biệt trong vài năm trở lại đây có sự tăng trưởng cao cả về số lượng và chất lượng (Theo thống kê năm 2001 số lượng ô tô tăng 40%) Bộ Công nghiệp đánh giá cao tầm quan trọng của ngành công nghiệp ôtô và coi đây là một trong những ngành cơ bản của công nghiệp Việt Nam

Thị trường ôtô Việt Nam còn rất nhỏ so với các nước ASEAN và thế giới Hai lý do chính khiến thị trường ô tô Việt Nam khó phát triển trước mắt cũng như trong 5 – 10 năm tới là: Mức sống còn quá thấp chưa tạo nên sức mua lớn và hạ tầng cơ sở còn yếu, đường xá chưa phát triển, quy hoạch đô thị chưa phù hợp (nhà không có chỗ để ôtô, đường phố ít chỗ đỗ ôtô…)

Theo cục cảnh sát giao thông đường bộ Việt Nam, tính đến 31/12/2001

số xe ôtô đăng ký lưu hành trên toàn quốc là 534.729 xe

Dự báo trong giai đoạn 2001 – 2010, số lượng ôtô tăng thêm hàng năm

là 12% thì đến năm 2010 ở Việt Nam số xe ôtô đăng ký lưu hành sẽ là 1.100.000 xe Từ đó theo tổng nhu cầu ôtô vào năm 2010 sẽ là khoảng 120.000 – 130.000 xe/năm Trong đó:

ư Nhu cầu xe con chiếm 45 – 50% = 54.000 – 60.000 xe/năm

ư Nhu cầu xe thương dụng 50 – 55% = 60.000 – 66.000 xe/năm

ư Tỷ lệ tăng trưởng trung bình của xe con hàng năm là 6,7%, xe thương dụng là 18%, từ đó thấy năm 2005 nhu cầu ôtô Việt Nam hàng năm là 81.000 xe/năm, trong đó 80% xe thương dụng (63.000 xe/năm)

Với xu thế tất yếu theo hướng hội nhập vào nền kinh tế thế giới, ngành

công nghiệp ôtô Việt Nam sẽ từng bước trở thành một phần của ngành công nghiệp ôtô thế giới với 5-6 trung tâm ôtô hàng đầu Do vậy, các nhà cung ứng Việt Nam cũng cần phải định hướng cung ứng và tiếp nhận sự hỗ trợ từ các trung tâm này thì mới đón đầu được sự phát triển về khoa học, công nghệ, mô hình quản lý tiên tiến trên thế giới và tạo ra những sản phẩm, chi tiết có chất lượng cao đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng trong vòng 10 – 20 năm nữa mà không phải đầu tư xây dựng mới sau 3 -5 năm Đặc biệt là các sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn môi trường tiên tiến phù hợp với xu thế phát triển của thời đại

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu hệ thống treo ôtô

hoàn toàn, bên cạnh đó là trọng l−ợng lớn, giá thành cao và phức tạp

Hệ thống treo tích cực gồm hai dạng chính: hệ thống treo tích cực hoàn

toàn (hình 1.2) và hệ thống treo tích cực tần số thấp (hình 1.3) Sự khác biệt

của hai dạng này là hệ thống treo tích cực tần số thấp có máy phát lực hoạt

động ở dải tần số thấp hơn 8Hz, còn hệ thống treo tích cực hoàn toàn hoạt

động ở dải tần số lớn hơn 8Hz, [11]

Hình 1.2 Hệ thống treo tích cực hoàn toàn

a− hệ thống treo tích cực hoàn toàn;

b− hệ thống treo bán tích cực có phần tử đàn hồi bị động

Để khắc phục những nh−ợc điểm trên, những năm 1970, M Crosby và

D Karnopp đã đ−a ra khái niệm hệ thống treo bán tích cực (hình 1.4) với giảm

chấn bán tích cực điều khiển đ−ợc mắc song song với thành phần đàn hồi của

hệ thống treo, [2], [14]

Hình 1.3 Hệ thống treo tích cực tần số thấp

Hình 1.4 Hệ thống treo bán tích cực

a−hệ số cản thay đổi liên tục; b− hệ số cản có hai giá trị " on" và " off"

Hệ thống treo bán tích cực với giảm chấn bán tích cực chỉ có nhiệm vụ

là dập tắt dao độngcủa thân xe nên đòi hỏi năng l−ợng cung cấp cho hệ thống

ít hơn rất nhiều so với hệ thống treo tích cực

Hệ thống treo bán tích cực đáp ứng khả năng cách ly dao động tốt hơn

hệ thống treo bị động truyền thống Giảm chấn bán tích cực chính là nhân tố tạo nên tính −u việt đó của hệ thống treo bán tích cực Giảm chấn bán tích cực

có kết cấu tương tự như giảm chấn bị động thông thường khi mà cả hai đều chỉ

có khả năng dập tắt dao động Tuy nhiên đặc tính của giảm chấn bán tích cực

có thể thay đổi được nhờ sự thay đổi của van

Để xem xét các mô hình điều khiển hệ thống treo trên xe cơ giới và thấy rõ đặc điểm của từng sơ đồ, mô hình hệ thống treo bị động một bậc tự do

được đưa ra để phân tích Mô hình hệ thống treo một bậc tự do cơ bản được trình bày trên hình 1.5 Mô hình này có khả năng cách ly khối lượng M với

đầu vào là mặt đường thông qua phần tử đàn hồi C và phần tử giảm chấn à Các phần tử này được mắc song song nhau Đầu vào của mô hình là một đại lượng thay đổi chính là kích thích mặt đường W Gọi Z là dịch chuyển của khối lượng M

ξ = (1.2)

Phương trình vi phân dao của hệ một bậc tự do là:

MZ&& + à(Z& - W& ) + C(Z-W) = 0 (1.3)

Hình 1.6 Đặc tính tần số biên độ của hệ thống treo bị động một bậc tự do

Trên đặc tính tần số biên độ hình 1.6, ta nhận thấy khi tỷ số cản tăng lên, sự cách ly dao được cải thiện ở vùng tần số thấp, nhưng lại kém ở vùng tần số cao Đây chính là nhược điểm cố hữu của các hệ thống treo bị động truyền thống Hệ thống treo bán tích cực đã được nghiên cứu và đặc tính của

nó đã khắc phục nhược điểm cố hữu này, tuy nhiên hệ thống treo này trở nên phức tạp và giá thành đắt hơn hẳn

1.1.2 Mô hình điều khiển SkyHook

Sơ đồ hệ thống treo kiểu SkyHook cố gắng khắc phục nhược điểm cố hữu giữa việc kiểm soát cộng hưởng ở tần số thấp và việc loại bỏ dao động ở tấn số cao thường thấy ở hệ thống treo bị động Sơ đồ hệ thống treo kiểu SkyHook được trình bày trên hình 1.7 Bộ giảm chấn được nối với hệ quán tính trong không gian Rõ ràng sự liên kết này là hư cấu, bởi vậy sơ đồ này sẽ

được bổ xung, bộ giảm chấn đựơc nối với một điểm liên kết nào đó gắn liền

với mặt đất nhưng có thể truyền lực cho xe Một điểm treo như vậy của một hệ thống treo không thể tồn tại Mục đích cuối cùng của sơ đồ điều khiển SkyHook không chỉ là bổ sung cho hệ thống này theo vật lý mà còn ra lệnh cho bộ giảm chấn có thể điều khiển được gây ra cho hệ thống đáp ứng tương

tự như hệ thống hư cấu này

Hình 1.7 Mô hình hệ thống treo kiểu SkyHook

Đặc tính tần số biên độ dao động của hệ thống này được biểu hiện trên (hình 1.9) với những giá trị khác nhau của tỷ số cản Từ đặc tính cho thấy hệ

số cản SkyHook tăng lên, biên độ dao động cộng hưởng vùng tần số thấp giảm

và không tăng lên ở vùng tấn số cao Thực chất sơ đồ điều khiển SkyHook tăng thêm cản vào khối treo và lấy đi sự cản từ khối không treo Rõ ràng ta thấy trong khoảng giữa hai vùng tần số thấp và tần số cao của hệ thống, với sơ

đồ SkyHook, biên độ dao động giảm với tỷ số cản tăng

Hình 1.8 Mô hình hệ thống treo bán tích cực kiểu SkyHook

Với các ưu điểm đạt được, nhưng ta không thể nào bổ sung cấu hình SkyHook hợp lý như thế Một vài cách tạo ra lực cản của SkyHook tương

đương mà không có sự liên kết của một bộ phận giảm chấn với một điểm qui chiếu quán tính Một phương thức là dời chuyển điểm treo bị động(có nghĩa là cả bộ giảm chấn và thành phần đàn hồi) thay thế nó bởi một máy phát lực tích cực Một máy phát lực tích cực có thể là một bộ dẫn thủy lực, tuy nhiên hệ thống như thế có thể có kết cấu phức tạp và đòi hỏi một số năng lượng đáng

kể Một phương thức gần đúng khác để đạt được lực cản SkyHook đó là sử dụng bộ giảm chấn bán tích cực Bộ giảm chấn bán tích cực cho phép thay đổi

hệ số cản và vì thế lực cản sẽ thay đổi giữa mức độ cản cao và thấp Năng lượng yêu cầu cho bộ giảm chấn bán tích cực tương đối nhỏ Với bộ giảm chấn này, mô hình hệ thống treo một bậc tự do được trình bày trên hình 1.5

được bổ sung như hình 1.8 Với mô hình này, hệ số cản àControllable có thể thay

đổi theo thời gian Mô hình này đựơc xem như là hệ thống treo bán tích cực

Như vậy bộ giảm chấn bán tích cực được sử dụng và cách điều chỉnh bộ giảm chấn phải được xác định

đường Trước hết chúng ta xác định vận tốc tương đối của khối lượng M và

&

đầu vào mặt đường là (Z&- W) phải là dương khi khối lượng M và mặt đường tách rời ra (Có nghĩa là khi

&

hình 1.5 và 1.7 Giả sử khối lượng M đang di chuyển lên với vận tốc

W&

Z& Nếu chúng ta xem rằng bộ giảm chấn SkyHook tác dụng lực cho khối lượng M, lưu

ý rằng nó tác dụng ngược theo chiều Z&âm hay:

FSKY= -àSKYZ& (1.3) Trong đó: FSKY là lực SkyHook

Tiếp theo chúng ta phải xem bộ giảm chấn bán tích cực có cung cấp cùng một lực hay không Nếu khối lượng M và mặt đường trên hình 1.9 và 1.6 tách rời nhau thì bộ giảm chấn bị nén Vì vậy lực giảm chấn bán tích cực tác dụng lên khối lượng M theo chiều âm hay:

FControllable= -àcontrollable(Z&- W& ) (1.4) Trong đó, FControllable là lực tác dụng cho khối lượng M

Vì chúng ta có thể tạo ra một lực theo hướng thích ứng, yêu cầu duy nhất cho hệ treo SkyHook thích hợp là:

àcontrollable = àSKY

) (Z W

Bây giờ giả sử trong trường hợp khối lượng M và mặt đường vẫn còn tách rời nhưng khối lượng M đang di chuyển xuống phía dưới với vận tốc âm

hay là theo hướngZ&dương Tuy nhiên trong sơ đồ hệ thống treo bán tích cực,

bộ giảm chấn bán tích cực vẫn còn bị nén, lực cản sẽ được tác dụng theo hướng đi xuống hay theo hướng âm Vì lực cản bán tích cực không thể áp

dụng theo cùng hướng lực cản SkyHook, nên cách tốt nhất mà có thể đạt được

là giảm tối thiểu lực cản Một cách lý tưởng là bộ giảm chấn bán tích cực được mô tả là không có lực cản, nhưng trong thực tế, có một lực cản nhỏ nào đó tồn tại và nó không cùng hướng như lực cản SkyHook Vì vậy nếu (Z&- W) dương

và

&

Từ sự phân tích trên dẫn đến một nguyên tắc điều khiển SkyHook bán tích cực như sau:

=

0)WZ(ZkhiZ0F

0)WZ(ZkhiZF

SA

SKY SA

Trong đó: FSA là lực cản của bộ giảm chấn SkyHook bán tích cực

Phương trình (1.6) cho thấy khi vận tốc tương đối của hệ thống treo (Z&- ) và vận tốc tuyệt đối

cản đạt giá trị nhỏ nhất Hơn nữa phương trình (1.6) cung cấp một phương thức đơn giản để thực thi hệ thống treo SkyHook lý tưởng sử dụng chỉ một bộ giảm chấn bán tích cực Hệ thống treo này sẽ gồm giảm chấn có điều khiển, một cảm biến đo vận tốc tương đối giữa phần treo và không treo, một cảm biến đo vận tốc tuyệt đối của phần treo và bộ ECU chứa thuật toán điều khiển theo nguyên lý SkyHook cho hệ thống treo này

Z&

1.1.3 Mô hình điều khiển tương đối (Relative Control)

Điều khiển tương đối được phát triển thông qua suy luận trực quan Nghiên cứu bán tích cực dựa trên hệ thống treo tuyến tính một bậc tự do (hình 1.7) Cơ sở trực quan cho điều khiển tương đối được nhận biết bằng cách xem xét lực của hệ thống treo tác động lên khối lượng M Trong phương trình (1.7), lực tác của hệ thống treo FS là tổ hợp của lực cản giảm chấn: à(Z&- W&)

và lực tác động của thành phần đàn hồi C(Z - W)

FS = C(Z - W) + à(Z&- W& ) (1.7)

Bằng trực quan, để cách ly dao động tốt, lực tác động của hệ thống treo lấy khối lượng M phải được tối thiểu hóa Trong quá trình dao động có những lúc mà lực cản giảm chấn và lực đàn hồi có chiều tác động ngược nhau Điều này chỉ xảy ra khi chuyển dịch tương đối (Z - W) và tốc độ tương đối (Z&- W) giữa khối lượng M và mặt đường ngược chiều nhau Vì vậy, lực cản giảm chấn

có chiều tác động ngược với chiều của lực đàn hồi dẫn đến triệt tiêu lẫn nhau Ngược lại, khi lực cản giảm chấn và lực đàn hồi cùng chiều, lực của hệ thống treo được tăng cường Trong trường hợp này, hệ số cản giảm chấn được đặt bằng không để lực của hệ thống treo là nhỏ nhất Từ phân tích trực quan trên

đưa đến nguyên tắc điều khiển tương đối bán tích cực (phương trình 1.8)

&

FSA ≈ αK(Z& - W& ) khi ( Z - W)(Z&- W& ) ≤ 0

FSA ≈ 0 khi ( Z - W)(Z&-W& ) > 0 (1.8)

Các kết quả nghiên cứu cho thấy sự cách ly dao động tối ưu khi hệ

sốαgần bằng 1 Sự khác biệt giữa phương trình (1.8) và (1.6) là lực cản giảm chấn thay đổi trong khoảng từ 0 đến vài giá trị giới hạn phụ thuộc vào dấu của tích tốc độ tương đối với chuyển dịch tương đối khác với tốc độ tuyệt đối Z

Đặc tính tần số - biên độ của điều khiển tương đối hình 1.7 cho thấy ở vùng tần số thấp , điều khiển tương đối kém hơn cả hệ thống treo bị động Tuy nhiên ở vùng tần số cao, điều khiển tương đối tốt hơn hệ thống treo bị động và chỉ kém một chút so với điều khiển SkyHook

Hình 1.9 Đặc tính tần số - biên độ một bậc tự do điều khiển tương đối

1.1.4 Mô hình điều khiển Ground Hook

Khi nghiên cứu hệ thống treo với mô hình 1.10 xe hai bậc tự do giảm chấn giả định được nối với khối lượng Mu chứ không phải nối với khối lượng treo M Mô hình hệ thống treo trở thành mô hình điều khiển GroundHook và

được trình bày trên hình 1.10

Hình 1.10 Mô hình hệ thống treo GroundHook

Với cùng cách lập luận đã sử dụng cho mô hình SkyHook ở trên, áp dụng cho mô hình GroundHook, nguyên lý điều khiển bán tích cực của

0)WZ(Z,0

F

0)WZ(Z,ZF

2 2 SA

2 2 2 GROUND SA

1.1.5 Mô hình điều khiển Hybrid

Mô hình điều khiển Hybryd tận dụng đ−ợc những −u điểm của cả hai ô hình điều khiển SkyHook và GroundHook Điều khiển Hybrid có thể làm trệch đi năng l−ợng cản tới thân xe theo mọi cách làm giảm đi nh−ợc điểm cố hữu trong bộ giảm chấn bị động Mô hình điều khiển Hybrid đ−ợc trình bày trên hình 1.11

Hình 1.11 Mô hình hệ thông treo kiểu Hybrid

Mô hình điều khiển bán tích cực kiểu Hybrid nh− sau:

)(

0)(

2 1 1

1 2

1 1

SKY

SKY

Z Z Z

Z Z

Z Z

)(

0)(

2 1 2

2 2

1 2

SKD

SKD

Z Z Z

Z Z

Z Z

Trong đó σSKY và σ GND là thành phần của lực cản SkyHook và Hybrid Hook, σ là tỉ số tương đối giữa điều khiển SkyHook và Hybrid Hook và G là

hệ số khuyếch đại Khi σ =1 nguyên lý điều khiển trở thành SkyHook thuần túy và ngược lại khi σ = 0 nguyên lý điều khiển lại là Ground Hook thuần

túy

1.2 Tình hình phát triển các loại giảm chấn bán tích cực

Giảm chấn bán tích cực có hai loại cơ bản là giảm chấn bán tích cực

điều khiển liên tục và giảm chấn bán tích cực kiểu "on-off"

Giảm chấn bán tích cực điều khiển liên tục có lực cản giảm chấn phụ thuộc vào tốc độ tuyệt đối của khối lượng được treo với sự điều khiển liên tục của lưu lượng dầu qua van thay đổi hình 1.12 khoảng thay đổi của van có thể

là một vị trí bất kỳ giữa vùng điều chỉnh của van (từ vị trí lớn nhất đến vị trí nhỏ nhất)

à ở trạng thái (on)

à ở trạng thái (off)

Hình 1.12 Đặc tính của giảm chấn bán tích cực điều khiển liên tục

Luật điều khiển của giảm chấn điều khiển liên tục với ràng buộc về vận tốc

0)(

W Z Z Z

F

W Z Z Z

F

off d

on d

Trong đó àon là hệ số cản trạng thái mở của giảm chấn Kyhook

àon = max{trạng thái thấp min [G x Z&) trạng thái cao]}

Giảm chấn bán tích cực kiểu "on-off"có lực cản giảm chấn phụ thuộc vào tốc độ giảm chấn và vị trí của van (1.13)

à ở trạng thái (on)

à ở trạng thái (off)

Hình 1.13 Đặc tính của giám chấn bán tích cực

điều khiển kiểu "ON-OFF"

Luật điều khiển của giảm chấn kiểu "on-off" với ràng buộc về vận tốc

0)(

W Z Z

W Z Z

àà

Trong đó àon là hệ số cản ở trạng thái mở van lớn nhất của giảm chấn bán tích cực

Từ nguyên lý của hai kiểu giảm chấn bán tích cực này một số loại giảm chấn ban tích cực đã được chế tạo : giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi giảm chấn điện hóa giảm chấn từ hóa và giảm chấn ma sát khô

Giảm chấn kiểu thủy lực có van tiết lưu thay đổi có hệ thống cản giảm chấn có thể thay đổi dược bằng cách điều chỉnh diện tích lỗ tiết lưu cụ thể là

sử dụng van trượt điều khiển bằng điện từ hay các van điện - cơ khác

Giảm chấn sử dụng chất điện hóa có lực cản giảm chấn được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp cung cấp cho các tấm bản cực mà chất lỏng điện hóa đi qua

Tương tự đối với giảm chấn sử dụng chất từ hóa thì lực cản giảm chấn

có thể thay đổi đựơc bằng cách thay đổi từ trường mà chất lỏng từ hóa đi qua

Giảm chấn ma sát được thiết kế dựa trên nguyên lý sử dụng lực ma sát

của liên kết để tạo thành năng lượng triệt tiêu dao động

1.2.1 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi

Giảm chấn bán tích cực chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi (hình 1.14) gần giống như giảm chấn bị động thông thường Sự khác biệt ở chỗ giảm chấn này có thêm van tiết lưu có thể thay đổi diện tích lỗ van để thay đổi hệ số cản Kết cấu van tiết lưu (hình 1.15) bao gồm bốn thành phần chủ yếu: bộ khuyến đại năng lượng nam châm điện van trượt và bộ biến đổi vị trí (Linear Variable Displacement transduce- LVDT) [18]

Hình 1.14 Giảm chấn thủy lực có van tiết lưu thay đổi

Bộ khuyếch đại nặng lượng dùng để biển đổi tín hiệu điều khiển thành dòng điện cảm ứng

Nam châm điện dùng để tạo ra lực điện từ, từ dòng cảm ứng tác động

lên thành trượt của van

Bộ biến đổi vị trí được xem như khâu tuyến tính không trễ trong khoảng tần số từ 0Hz đến 100Hz

Hình 1.15 Kết cấu van tiết lưu

Đặc tính lực cản tốc độ của giảm chấn bán tích cực được xây dựng từ thực nghiệm với các giá trị không đổi của điện áp điều khiển U Theo Besinger, kết quả thực nghiệm cho thấy hệ số cản giảm chấn C là hàm bậc hai của điện áp điều khiển U đa thức bậc hai có dạng:

C = a1U2 + a2U + a3 (1.14) Như vậy phương trình (1.14) được xem như là phương trình điều khiển

điện áp của mô hình giảm chấn Các hệ số a1, a2 ,a3 của phương trình có được

từ phương pháp bình phương tối thiểu

1.2.2 Giảm chấn ma sát

Giảm chấn ma sát (hình 1.16) được sử dụng từ lâu vì đây là loại giảm chấn đơn giản và hiệu qủa Nó chỉ đòi hỏi sự kết nối trực tiếp giữa 2 phần tử truyển động tương đối với nhau Nó có thể được tích hợp vào trong môi trường khắc nghiệt và môi trường chân không, những nơi mà giảm chấn thủy lực bị hạn chế Năm 1992 Feri và Heck lần đầu tiên đưa ra ý tưởng về sự biến đổi lực

ma sát thông thường trong khớp nối để tiêu phí năng lượng từ cấu trúc dao

động Giảm chấn ma sát bán tích cực phản hồi đầu ra lực tác động cho hệ

thống cơ khí làm biến đối quán trình động lực học của hệ thống đó

Hình 1.16 Giảm chấn ma sát bán tích cực cơ bản

Trái ngược với các giảm chất sử dụng chất lỏng giảm chấn ma sát khô

có thể cung cấp khả năng cách ly dao động rất tốt khi lực ma sát truyền qua giảm chấn ma sát có giới hạn về mặt lý thuyết, quá trình hoạt động của giảm chấn ma sát có thể cạnh tranh được so với các loại giảm chấn bán tích cực sử dụng chất lỏng trong mọi khía cạnh cụ thể Cho đến các hệ thống điều khiển phản hồi giải tần thấp, giảm chấn này hoàn toàn có thể triệt tiêu giao động khi duy trì khả năng cách ly dao động rất tốt Giảm chấn ma sát có thể sản sinh ra lực đáng kể thậm trí khi hệ thống chuyển động nhỏ, điều mà không thể có đối với giảm chấn sử dụng chất lỏng vì những giảm chất dùng chất lỏng đòi hỏi tốc độ lớn tương ứng với lực sản sinh ra

Sự phát triển của giảm chấn ma sát bị hạn chế không thể vượt trên các giảm chấn bán tích cực khác bởi ba lý do chính sau đây :

- Thứ nhất: Do tính không liên tục của ma sát tại thời điểm vận tốc bằng

0, phương trình vi phân chuyển động của hệ thống động học phụ thuộc vào chiều của chuyển động

- Thứ hai: Khi hệ số ma sát không đổi lớn hơn hệ số động lực sẽ xuất hiện, hiện tượng "Stick-Slip" Nguyên nhân của hiện tượng này là do trong

thực thể lực ma sát phải là hằng số và là 1 hàm phụ thuộc nhiều biến như nhiệt

độ, thời gian, vận tốc…

Do đó giảm chấn mà sát là một hệ phi tuyến và nó đòi hỏi cần có bộ

điều khiển phi tuyến

- Thứ ba: Mà cũng là lý do quan trọng nhất mà giảm chấn ma sát không thể thực sự phát triển được là do ảnh hưởng của lực phát động Trong những nghiên cứu trước đây, lực dập tắt giao động được sử dụng là lực thủy lực Mà nhược điểm chính của thủy lực lại là thời gian chễ để có thể đạt được áp lực cần thiết tạo ra lực phát động.Và việc tạo được lực phát động nhanh chóng là không thể được Đó chính là lý do suất hiện hiệu ứng phản tác dụng khi sử dụng Vậy nên, trong hệ thống giảm chấn ma sát biến đổi, tốc độ biến đổi lực phát động là vấn đề vô cùng quan trọng

Hiện nay, người ta cố gắng sử dụng các nguồn lực phát động khác thay thế cho thủy lực nhằm khắc phục những hạn chế của hệ thống giảm chấn ma sát truyền thống Lực phát động điện - Từ hóa hiện đại rất phù hợp để cung cấp chuyển động quay (động cơ điện); tuy nhiên chúng ta sử dụng giống như lực phát động tuyến tính sẽ bị hạn chế Mặc dù một hệ thống cung cấp lực phát động cần đảm bảo được các yêu cầu: Sản sinh ra lực đủ mạnh và thêm nữa, đảm bảo yêu cầu điện năng và giá thành của nó trở nên phi thực tế Nhưng gần đây, phương pháp sử dụng lực phát động áp điện được ứng dụng Lực phát động áp điện có khả năng tác động nhằm biến đổi giá trị lực cơ bản Vật liệu chế tạo là vật liệu thủy tinh, pha lê được phát triển có thể mang điện tương ứng với ứng suất cơ học của vật liệu Vật liệu áp điện này được tạo ra bằng cách đưa vật liệu vào trong môi trường điện trong trạng thái bị biến dạng (kéo - nén) Thuộc tính này được sử dụng rộng rãi để khử nhiều dao động trong hệ thống cơ khí và hàng không, hiện nay vẫn được nghiên cứu và phát triển

Một trong những khó khăn trong quá trình phân tích, xây dựng cấu trúc

hệ thống là dựa trên mô hình giảm chấn ma sát dạng ống khô với các phương trình toán học phi tuyến, không liên tục Mô hình ma sát đơn giản và thông dụng nhất được biết đến là mô hình ma sát Coulomb với phương trình:

Ff = àk N.sgn [v(t)] (1.15) Trong đó :

- Ff : lực ma sát

- àk : hệ số ma sát động lực

- N : tải trọng giữa 2 bề mặt tiếp súc nhau

- v(t) : tốc độ trượt tương đối

- sgn: hàm lấy dấu mô tả dấu của đối số

Như vậy, do kết cấu đơn giản, giá thành thấp lên giảm chất thủy lực có van tiết lưu thay đổi được sử dụng rộng rãi hơn cả Song với phát triển của công nghệ và kỹ thuật 2 loại giản chấn thủy lực ER, MR và giảm chấn ma sát khô đang từng bước được ứng dụng rộng rãi trên ô tô

a)ưTính năng dao động đàn hồi: Sau thời gian làm việc tính chất của vật liệu bị thay đổi do mỏi, do dao động với tần xuất cao, nhiệt độ hoặc do tác

động của môi trường

b)ưTính năng của dầu trong hệ thống giảm xóc bị lão hóa, các van của

hệ thống có sự thay đổi thiết diện lưu thông Các xi lanh thủy lực bị mòn trong quá trình làm việc

c)ưChất lượng của các vật liệu đàn hồi trong các gối đỡ giảm chấn bị

lão hóa hoặc dập vỡ

1.3.1.2 Những nguyên nhân cơ bản gây biến xấu trạng thái kỹ thuật

Có rất nhiều nguyên nhân gây nên sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống treo theo chiều hướng xấu, nhưng có thể kể đến một số nguyên nhân chính sau:

a) ảnh hưởng của điều kiện làm việc [3],[15]

Các quá trình hoạt động của ôtô xảy ra trong tất cả các bộ phận của hệ thống treo vì các bộ phận đó có liên quan mật thiết với nhau, và đều liên quan tới một hoặc một số dạng năng lượng như: cơ năng, nhiệt năng, áp năng của chất lỏng, chất khí Quá trình thay đổi tính năng kỹ thuật của các bộ phận trong hệ thống dưới hình thức thay đổi dạng năng lượng nói trên.Trong điều kiện làm việc bình thường đều do các nguyên nhân mài mòn các bề mặt và sự suy giảm độ bền do các quá trình lý hóa gây nên Như chúng ta đã biết chất lượng của mặt đường kích thích lên bánh xe gây ra rung giật toàn bộ hệ thống, các chi tiết có chuyển động tương đối với nhau, trên các bề mặt làm việc của chúng xuất hiện lực ma sát Do ma sát tiêu hao năng lượng có ích và làm mài mòn bề mặt tiếp xúc, làm tăng các khe hở các mối ghép từ đó dẫn đến phá vỡ các gối đỡ Nhiều công trình đã thực hiện những thí nghiệm và thu được kết quả chứng tỏ rằng ngay trong các ô tô hiện đại ma sát vẫn còn tiêu hao tới

20% đó là một tổn hao rất đáng kể ảnh hưởng đến hiệu suất có ích của ô tô mặt khác ma sát là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng mài mòn các chi tiết máy và kéo theo nó là sự biến đổi theo chiều hướng xấu đi tính năng kỹ thuật của các chi tiết và bộ phận máy Độ hao mòn là kết quả của sự mài mòn thể hiện ở sự thay đổi kích thước nguyên thủy của chi tiết máy đó là quá trình không thuận nghịch độ mài mòn diễn biến theo thời gian, môi trường và điều kiện sử dụng

b) ảnh hưởng của điều kiện công nghệ chế tạo

Bao gồm đặc điểm kết cấu chất lượng cuả vật liệu chế tạo Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của các bộ phận ngoài nguyên nhân đã nói ở trên, thì phần lớn còn chịu ảnh hưởng của công nghệ chế tạo và lắp ghép Càng thu hẹp miền dung sai lắp ghép thì ảnh hưởng của điều kiện chế tạo và lắp ghép đối với sự thay đổi kỹ thuật trong sử dụng càng ít, tuy nhiên điều này lại làm tăng giá thành sản phẩm

Sự hoàn thiện không ngừng về công nghệ hình dáng kết cấu của các chi tiết và bộ phận, càng làm tăng tuổi thọ của ô tô Chất lượng vật liệu chế tạo chi tiết có ảnh hưởng lớn tới tính chịu mài mòn của hệ thống Ngày nay nhiều loại vật liệu mới như chất dẻo tổng hợp, cao su tổng hợp được sử dụng nhiều trong ngành chế tạo ô tô đồng thời người ta cũng sử dụng nhiều loại vật liệu hợp kim Các chế độ nhiệt luyện, gia công cơ khí ở trình độ cao để chế tạo những chi tiết quan trọng làm việc ở các chế độ môi trường khắc nghiệt vì vậy hạn chế thấp nhất những hư hỏng có thể xảy ra trong quá trình sử dụng, các chi tiết bộ phận máy của ô tô phải được chế tạo có độ chính xác cao đảm bảo miền dung sai lắp ghép việc thiết kế phải đảm bảo tối ưu trong quá trình

gia công

c) ảnh hưởng của điều kiện sử dụng

Điều kiện sử dụng đặc trưng bởi hai yếu tố là môi trường sử dụng và

trình độ sử dụng Môi trường ở đây bao gồm hai khía cạnh: ảnh hưởng của

điều kiên khí hậu, địa hình tại nơi sử dụng chất lượng mặt đường mặt đồng (độ mấp mô) mức độ mài mòn do dung của các mối ghép khả năng thích hợp hay không thích hợp của các bộ phận chi tiết đối với môi trường như: nhiệt độ

độ ẩm mật độ bụi thứ hai là điều kiện làm việc chịu tải trọng tần số dung do

độ mấp mô mặt đường gây nên và tần suất hoạt của ô tô nhiều thời gian hay ít thời gian, ở chế độ bảo dưỡng, sửa chữa ra sao,chế độ khai thác và vật liệu khai thác có đúng qui định hay không Trình độ sử dụng phải kể đến thao tác của lái xe, tuổi thọ của xe nói chung và của hệ thống treo nói riêng hoàn toàn phụ thuộc vào tinh thần trách nhiệm của người lái xe

d) ảnh hưởng của chế độ và nội dung bảo dưỡng kỹ thuật

Chế độ bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa định kỳ, nội dung bảo dưỡng kỹ thuật có ảnh hưởng lớn đến cường độ thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống Theo kết quả thống kê cho thấy chu kỳ sửa chữa phụ thuộc khá nhiều vào chu kỳ thay dầu, bơm mỡ

Các qui luật thay đổi trạng thái kỹ thuật của ô tô có thể chia làm ba nhóm chính:

ư Các qui luật của nhóm thứ nhất được đặc trưng bởi quá trình biến đổi tính năng kỹ thuật theo thời gian sử dụng như các qui luật mài mòn chi tiết máy qui luật đóng bám cặn bẩn trong hệ thống Nghiên cứu các qui luật này phải tiến hành đo đạc trên từng nhóm xe và thời gian qui định

ư Các qui luật của nhóm thứ hai được đặc trưng bằng sự tản mạn tất nhiên của trạng thái kỹ thuật trong thời điểm hoặc cự ly hành trình nào đó, đó

là những trị số cá biệt của các đại lượng ngẫu nhiên khi nghiên cứu những qui luật này phải nhất thiết chú ý đến sự phân bố (hàm phân bố) của các đại lượng ngẫu nhiên Thí dụ xác suất của chu kỳ phát sinh sự cố của một cụm máy nào

đó, hoặc sự xuất hiện thông số cá biệt của tính năng kỹ thuật của cụm máy nào đó

− Các qui luật của nhóm thứ ba đ−ợc đặc tr−ng bởi sự phát sinh và khắc phục những h− hỏng, sự cố kỹ thuật của ô tô hoặc của một cụm máy nào đó Thông số cơ bản của các qui luật nhóm thứ ba là thông số dòng sự cố, xác

định bằng số l−ợng các h− hỏng(mật độ sự cố) trong một đơn vị thời gian khác

m

−

Trong đó:

h1 – mật độ sự cố trong khoản hành trình (l1- l 2)

m1- tổng số sự cố trong N đối t−ợng khảo sát

N- tổng số đối t−ợng khảo sát (xe hoặc cụm máy)

Nghiên cứu qui luật của nhóm thứ ba này có ý nghĩa hết sức quan trọng

đối với việc tổ chức bảo d−ỡng và sửa chữa Đối với việc lập kế hoạch tính toán l−ợng phụ tùng dự trữ cũng nh− đối với việc lựa chọn công nghệ, thiết bị chẩn đoán kỹ thuật, bảo d−ỡng kỹ thuật và sữa chữa ô tô

Tóm lại nghiên cứu quá trình thay đổi trạng thái kỹ thuật của ô tô tìm ra những qui luật biến đổi ấy là một công việc có ý nghĩa rất lớn để xây dựng các

chế độ bảo d−ỡng kỹ thuật định kỳ nhằm năng cao tuổi thọ của ô tô

1.3.1.3 Mục đích và nhu cầu chẩn đoán kỹ thuật ô tô

Một trong những biện pháp đảm bảo cho ô tô có tính tin cậy cao độ an toàn lớn và có hiệu quả mà luôn phát hiện và dự báo kịp thời các h− hỏng tình trạng kỹ thuật của ô tô

Chẩn đoán kỹ thuật đ−ợc áp dụng rộng rãi trong sửa chữa bảo d−ỡng ô

1.3.2 Các thông số trong chẩn đoán kỹ thuật

1.3.2.1 Xác định các thông số đặc trưng trong chẩn đoán kỹ thuật

Trong nhiều trường hợp không thể thực hiện được việc đo đạc các tham

số cấu trúc khi không tháo dời các bộ phận ra khỏi xe, vì vậy việc thông tin về tình trạng kỹ thuật của các cụm máy và hệ thống phải dựa vào các tham số thể hiện trong quá trình làm việc của hệ thống và bộ phận khác của ô tô các thông

số quá trình thể hiện ra bên ngoài được gọi là thông số chẩn đoán

Xét về trạng thái kỹ thuật của đối tượng, chẩn đoán học chỉ xét hai trạng thái tốt và không tốt Mỗi điểm không tốt (điểm xấu) xác định một sự sai lệch của tham số cấu trúc so với trị số giới hạn cho phép thể hiện qua các triệu chứng (những dấu hiệu xác định) trong thời gian làm việc của đối tượng Trong nhiều thông số cấu trúc ta chỉ khảo sát các thông số nằm trong giới hạn cho phép Quá trình xác định thông số như sau:

a)ư Tiến hành phân tích các sự cố của ô tô theo số liệu thống kê

b)ưTiến hành phân tích các sự cố có thể theo sơ đồ khối hình 1.17

Hình 1.17 Sơ đồ xác định thông số chẩn đoán

Yêu cầu cơ bản khi tiến hành chẩn đoán kỹ thuật là kết quả chẩn đoán phải có độ tin cậy cao Điều này phụ thuộc vào thông tin nhận được mà các thông tin này phụ thuộc vào các thông số kiểm tra là mức độ tin cậy của thiết

bị kiểm tra Vì vậy xu hướng tự hóa quá trình chẩn đoán để thu được nguồn

thông tin tin cậy và tiết kiệm được thời gian chẩn đoán

1.3.2.2 Thông số kết cấu

Như chúng ta đã biết số lượng các khâu và từng chi tiết trong ôtô rất lớn Chúng được chế tạo với kích thước và dung sai qui định, có những yêu cầu kỹ thuật cụ thể Tất cả các chi tiết lắp thành khâu và tổng thành được gọi

là kết cấu, mỗi đối tượng kết cấu cụ thể đảm nhiệm một chức năng cụ thể

Đặc trưng kết cấu của tổng thành hoặc các khâu là:

ư Vị trí tương quan của các chi tiết

ư Loại mối ghép các chi tiết với nhau

ư Đặc tính tác dụng tương hỗ giữa các chi tiết

Trong quá trình sử dụng kết cấu vĩ mô không thay đổi như kết cấu vi mô Kết cấu được đánh giá bằng các thông số kết cấu Các thông số kết cấu (thông số trạng thái kỹ thuật) là những đại lượng vật lý như: kích thước, âm thanh, điện Trong quá trình sử dụng các thông số kết cấu biến đổi từ giá trị ban đầu X0 đến giá trị gới hạn Xgh tức là từ mới đến khi hư hỏng

a) Giá trị ban đầu X0 của thông số kết cấu: đã được tính toán theo yêu cầu kỹ thuật do chế tạo qui định

b) Giá trị cho phép Xcp của thông số kết cấu: ranh giới xuất hiện hư hỏng, hệ thống bắt đầu trục trặc, các tính năng sử dụng bắt đầu bị giảm nhưng vẫn còn khả năng làm việc

c) Giá trị giới hạn Xgh của thông số kết cấu: cụm, bộ phận hoặc chi tiết mất hoàn toàn khả năng làm việc, không thể hoàn thành các chức năng đã qui định

1.3.2.3 Thông số chẩn đoán

a) Thông số ra: các thông số ra đặc trưng cho các quá trình ra bằng các

đại lượng đo được như mô men xoắn của cơ cấu hoặc các khe hở của trục…

b) Thông số chẩn đoán: các thông số ra rất thuận tiện cho việc sử dụng để làm các triệu chứng chẩn đoán ôtô, nhưng không phải mọi thông số ra đều có thể dùng làm thông số chẩn đoán Các thông số chẩn đoán có các yêu cầu sau:

* Tính nhạy (Kn): Số ra của thông số chẩn đoán ds phải phù hợp với sự biến thiên dx của thông số kết cấu Ta có biểu thức tính, [16]

Kn = ds/dx

Mối quan hệ giữa thông số kết cấu và thông số chẩn đoán có thể biểu diễn bằng đồ thị ở hình 1.18

Theo đồ thị ta thấy: cùng số ra ∆X nh−ng ∆S1 > ∆S2 Vậy thông số chẩn

đoán S1 có tính nhạy cao hơn S2 do đó S1 dễ đo và chính xác hơn S2

Thông số chẩn đoán là hàm của nhiều thông số :

đoán

Hình 1.18 Đồ thị về khái niệm tính nhạy của thông số chẩn đoán

* Tính đơn trị: Xét trong một khoảng nào đó của hàm S = f(x) không có cực trị (tức là ds/dx ≠ 0) Mỗi giá trị của thông số kết cấu chỉ ứng với một giá trị thông số chẩn đoán hoặc ng−ợc lại, ta nói thông số chẩn đoán có tính đơn trị Ta có thể biểu diễn điều này thông qua đồ thị ở hình 1.19

X

S1

Thông

số chẩn

Hình 1.19 Đồ thị khái niệm tính đơn trị của thông số chẩn đoán

Trên đồ thị ta có hai đường biểu diễn mối quan hệ giữa hai thông số chẩn đoán và thông số kết cấu (đường 1 và đường 2)

Tương ứngta được hai thông số X1 và X2

Như vậy đường 2 thông số chẩn đoán có tính đơn trị

Ngoài ra thông số chẩn đoán còn được đặc trưng bởi tính ổn định, tính thông tin và tính công nghệ

1.3.3 Khái niệm chung về các phương pháp và thiết bị chẩn đoán ôtô

1.3.3.1 Khái niệm chung về phương pháp và thiết bị chẩn đoán

Hiện nay có khá nhiều phương pháp và thiết bị chẩn đoán được chọn lựa

và so sánh, chất lượng công việc chẩn đoán phụ thuộc vào kết quả xác định trạng thái kỹ thuật của tổng thành, hệ thống, cụm và bộ phận của ôtô không yêu cầu phải tháo rời các chi tiết ra khỏi xe, mà vẫn xác định được một cách chính xác khối lượng công việc sửa chữa cần phải làm

Việc xác định trạng thái kỹ thuật của ôtô không đòi hỏi tháo rời các chi tiết chính là nội dung của chẩn đoán kỹ thuật Các thay đổi về trạng thái kỹ thuật bao giờ cũng thể hiện triệu chứng ra ngoài, ví dụ: độ êm dịu, rung, độ lắc, độ dơ, hiệu quả phanh kém… Hầu hết các biểu hiện đó đều có thể làm cơ

sở chẩn đoán

Một số các biểu hiện khác biểu thị các thông số bổ trợ Các dấu hiệu này đặc tr−ng cho trạng thái kỹ thuật riêng của từng yếu tố của tổng thành hay

hệ thống, cụm chi tiết

Để chẩn đoán thì việc khá quan trọng là chọn các dấu hiệu Các dấu hiệu này dễ dàng đo đ−ợc, vì nó thể hiện khá chính xác các tham số đặc tr−ng trạng thái kỹ thuật của cơ cấu Mối quan hệ giữa các thông số trạng thái và dấu hiệu của cụm giảm sóc ống thủy lực đ−ợc thể hiện ở hình 1.20, [3]

Error!

Mất

độ

đàn hồi

Rạn nứt hỏng

Mòn Vênh

Gãy Mòn

Biến dạng